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众所周知,当我们踩下制动踏板时,汽车会减速直到停车但这个工作是怎么样完成的?你腿部的力气是怎么样传递到车轮的?这个力气是怎么样被扩大以至能让一台笨重的汽车停下来?首先我们把制动系统分成6部分,从踏板到车轮依次解释每部分的工作原理,在了解汽车制动原理之前我们先了解一些基本理论,附加部分包括制动系统的基本操作方式基本的制动原理当你踩下制动踏板时,机构会通过液压把你脚上的力气传递给车轮但实际上要想让车停下来必需要一个很大的力气,这要比人腿的力气大许多所以制动系统必需能够放大腿部的力气,要做到这一点有两个方法
1、杠杆作用
2、采用帕斯卡定律,用液力放大制动系统把力气传递给车轮,给车轮一个摩擦力,然后车轮也相应的给地面一个摩擦力在我们争论制动系统构成原理之前,让我们了解三个原理杠杆作用、液压作用、摩擦力作用杠杆作用制动踏板能够采用杠杆作用放大人腿部的力气,然后把这个力气传递给液压系统如上图,在杠杆的左边施加一个力F,杠杆左边的长度2X是右边X的两倍因此在杠杆右端可以得到左端两倍的力2F,但是它的行程Y只有左端行程2Y的一半液压系统其实任何液压系统背后的基本原理都很简洁作用在一点的力被不能压缩的液体传递到另一点,这种液体通常是油绝大多数制动系统也在此中放大制动力气下图是最简洁的液压系统如图两个活塞(红色)装在布满油(蓝色)的玻璃圆桶中,之间由一个布满油的导管连接,假如你施一个向下的力给其中一个活塞(图中左边的活塞)那么这个力可以通过管道内的液压油传送到其次个活塞由于油不能被压缩,所以这种方式传递力矩的效率特别高,几乎100%的力传递给了其次个活塞液压传力系统最大的好处就是可以以任何长度,或者曲折成各种外形绕过其他部件来连接两个圆桶型的液压缸还有一个好处就是液压管可以分支,这样一个主缸可以被分成多个副缸,如图所示使用液压系统的此外一个好处就是能使力气成倍的增加在液压系统中你需要做的只是转变一个活塞和液压缸的尺寸,如下图:inches0|—1—2—3—4—5—6—7—8—9—上图表示的12in.।i6in.就是力的加倍放大,力放大的倍数要以活塞的直径来定左边的活塞直径为2寸(注相当于
5.08cm),右边的活塞直径为6寸(相当于
15.24cm)由于圆的面积等于Pi*r2,所以左边的活塞面积为
3.14平方厘米,右边的活塞面积为
28.26平方厘米右边的活塞面积比左边的大9倍这就意味着给左边的活塞施加任何一个力,右边的活塞就会产生一个比左边大9倍的力因此当你给左边的活塞施加一个100磅的向下的力时,右边的活塞就会产生一个900磅的向上的力唯一的不足就是当左边的活塞向下运动9寸时,右边的活塞只能向上运动1寸摩擦力是一个物体在另一个物体上滑动的相互阻力,参照下图两个物体的接触面都是用相同材料做成的但其中一个较另一个重,所以不难看出哪一边较难推动要了解其中的缘由,我们可以分析下面的例子:880Hoc SturtWets即使用肉眼看起来接触面很平滑,但在显微镜下他们确是相当粗糙的当你把物体平放在桌面上时,物体和桌面之间的小锯齿会结合在一起,而他们其中有一些合适的锯齿会相互咬合,假如给他的压力越大,那么咬合的锯齿就越多,其阻力也越大,所以重的物体就更难推动不同的材料表面,有不同的锯齿结构;举例来说橡皮与橡皮之间就比钢与钢之间更难滑动材料的类型打算了摩擦系数所以摩擦力与物体接触面上的正压力成正比例如假如摩擦系数为
0.1,一个物体重100磅,另一个物体重400磅,那么假如要推动他们就必需给100磅的物体施加一个10磅的力,给400磅的物体施加一个40磅的力才能克服摩擦力前进物体越重则需要克服更大的摩擦力这个原理就跟制动抓紧装置相像,假如给制动碟的压力越大那么车辆获得的制动力就越大简洁制动系统模型当踩下制动踏板时,在踏板处通过杠杆原理把制动力放大了3倍,再通过液压机构驱动活塞把制动力又放大了3倍放大以后的制动力推动活塞移动,活塞推动蹄片带动刹车卡钳紧紧的夹住制动碟,由蹄片与制动碟产生的强大摩擦力,让车减速这就是简洁的制动模型通过它我们就可以理解制动系统的基本原理了。