引言我們都知道，踩下制動踏板后車速就會逐漸放慢直至停止。但這是如何實現的呢？汽車是如何將您腿部發出的力傳遞到車輪的？力又是如何經過放大，足以讓汽車這么大的物體停下來的呢？典型的制動系統本文是制動系統六個部分的第一部分，我們將按踏板到車輪的順序，從頭到尾詳細講述制動系統的各個部分。介紹汽車制動系統的基本概念，分析一個簡單制動系統的工作原理。踩下制動踏板以后，汽車通過制動液將腳下發出的力傳遞到制動器。而制動實際上需要的力要遠遠大于您的腳所施加的力，因此汽車必須將腳施加的力放大。放大的方式有兩種：機械效益（杠桿作用） 液壓放大制動器通過摩擦將制動力傳遞到輪胎，輪胎則通過摩擦將制動力傳遞到路面。在開始討論制動系統的各部件之前，先讓我們熟悉一下以下三條原理：杠桿作用 液壓作用 摩擦力作用杠桿作用制動踏板以如下方式設計，它可以將您腿部發出的力在傳遞到制動液之前就放大幾倍。如上圖所示，在杠桿的左端施加一個力F。杠桿左端的長度（2x）是右端（x）的兩倍。因此，我們可以在杠桿右端獲得一個2F的力，它運動的位移(y)則只是左端位移（2y）的一半。改變杠桿左右兩端的相對長度，也就改變了放大系數。液壓系統任何液壓系統的基本原理都很簡單：作用于某一點的力被不能壓縮的液體傳遞到另一點，這種液體通常是油類液體。 絕大多數制動系統都是通過這一過程放大制動力的。下面是一個最簡單的液壓系統：Your browser does not support JavaScript or it is disabled. -簡易液壓系統如上圖所示：兩個活塞（紅色）分別裝在充滿油（藍色）的兩個玻璃圓桶中，圓桶之間由一個充滿油的導管連接。如果給一個活塞（圖中左邊的活塞）施加一個向下的力，那么這個力就可以通過管道內的液壓油傳遞到另一個活塞。由于油不能被壓縮，所以這種傳遞方式的效率非常高，幾乎所有的力都傳遞給了第二個活塞。液壓系統最大的好處就是，連接兩個液壓缸的導管可以是任何長度，也可以曲折成各種形狀以繞過中間的其他部件。此外，還有一個好處就是液壓管可以分支，這樣一個主缸就可以被分成多個副缸，如下圖所示：Your browser does not support JavaScript or it is disabled.主缸與兩個副缸使用液壓系統的另一個好處就是力的放大或縮小相當容易。如果您讀過滑輪組的工作原理或齒輪比原理，您就會知道，用力換取位移在機械系統中極為常見。在液壓系統中，要做的就是改變其中一個活塞及其配套液壓缸的尺寸，如下圖所示：Your browser does not support JavaScript or it is disabled.液壓放大上圖中，力的放大倍數取決于活塞的直徑。假設左邊的活塞直徑為5厘米，即半徑為2.5厘米；右邊的活塞直徑為15厘米，即半徑為7.5厘米。兩個活塞的面積可以通過公式A=2πr2計算得出。左邊活塞的面積為19.6平方厘米，右邊活塞的面積為176平方厘米。右邊活塞的面積是左邊活塞的九倍。這就意味著給左邊的活塞施加任何一個力，右邊的活塞就會產生一個九倍的力。因此，如果給左邊的活塞施加一個100公斤的向下的力，右邊的活塞就會產生一個900公斤的向上的力。 唯一的不足就是當左邊的活塞向下移動9厘米時，右邊的活塞只能向上移動1厘米。摩擦力摩擦力是一個物體在另一個物體上滑動時受到的阻力。請看下圖，兩個滑塊都是用相同材料做成的，但其中一個較另一個更重。所以不難看出哪一個更難推動。摩擦力與重量我們可以通過近距離地觀察其中一個滑塊和桌面來了解其中的原因：通過顯微鏡來研究摩擦力用肉眼看起來很平滑的接觸面，在顯微鏡下觀察卻是相當粗糙的。把滑塊平放在桌面上時，滑塊和桌面之間有許多小鋸齒擠在一起，其中一些會相互咬合。滑塊重量越大，咬合的鋸齒就越多，其滑動阻力也會越大。不同的材料具有不同的微觀結構。例如，橡膠與橡膠之間就比鋼鐵與鋼鐵之間更難滑動。材料的類型決定了摩擦系數，此系數等于推動滑塊所需的作用力與滑塊重量的比值。在上例中，如果摩擦系數為1.0，那么推動重100公斤的滑塊需要施加100公斤的力，推動重400公斤的滑塊需要施加400公斤的力。如果摩擦系數為0.1，那么10公斤的力就可以推動重100公斤的滑塊，而推動重400公斤的滑塊也只需施加40公斤的力。所以推動滑塊所需的作用力與其重量成正比。滑塊越重，推動它所需的作用力就越大。這一原理適用于制動器與離合器這樣的裝置，在這種裝置上，制動片緊壓著旋轉盤。制動片受到的壓力越大，汽車的制動力就越大。摩擦系數關于摩擦力的一個有趣現象是，推動物體所需的力通常比使其持續運動所需的力要大。兩個接觸面在沒有發生相對位移的情況下存在一個靜摩擦系數。如果兩個接觸面發生了相對位移，那么克服摩擦力所需的力就取決于動摩擦系數，動摩擦系數通常小于靜摩擦系數。就汽車輪胎而言，其動摩擦系數遠小于靜摩擦系數。所以，當輪胎接觸面與路面沒有發生相對位移時，汽車輪胎提供的牽引力最大。當輪胎打滑（如剎車或熄火）時，牽引力會大大降低。在了解實際的汽車制動系統的各個部件之前，我們先來看一個簡單的系統：Your browser does not support JavaScript or it is disabled.簡單的制動系統         可以看到，踏板到制動軸的距離是制動缸到制動軸距離的四倍，所以在踏板上施加的力在傳遞到制動缸之前就會被放大四倍。還可以看到，制動缸的直徑是連接踏板的液壓缸直徑的三倍，這又把制動力放大了九倍。綜上所述，此系統把腳部發出的力放大了36倍。如果您對踏板施加了10公斤的力，那么在車輪處擠壓制動片的力將達到360公斤。另一方面。這個簡單的制動系統還存在幾個問題有待解決。滲漏會導致什么結果？如果發生緩慢的滲漏，最終將導致制動缸內的制動液不足，制動系統也會隨之失效。反之，如果發生急劇滲漏，您第一次剎車時所有的制動液就會噴射而出，制動系統就會完全失靈。現代汽車中的主缸就是為了解決這一問題而設計的。請閱讀主缸和組合閥工作原理一文。有關制動系統的其他文章，請參加下一頁上的鏈接。