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機(jī)械制動(dòng)器通過(guò)力（最常見(jiàn)的是摩擦力）阻止機(jī)器或物體的能量。大多數(shù)人都熟悉汽車制動(dòng)器，但是機(jī)械制動(dòng)器在材料處理，制造和其他動(dòng)力傳輸應(yīng)用中也必不可少。

運(yùn)作方式

機(jī)械制動(dòng)器通過(guò)傳遞到旋轉(zhuǎn)體（例如軸，軸或車輪）的力來(lái)起作用，以減慢或停止運(yùn)動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)器通常與用于接合和分離軸的機(jī)械離合器組裝在一起。有關(guān)這些設(shè)備的更多具體數(shù)據(jù)，請(qǐng)參見(jiàn)機(jī)械制動(dòng)器和離合器組件頁(yè)面。

基于摩擦的制動(dòng)器利用粗糙且堅(jiān)固的材料（即，制動(dòng)襯片）將其擰緊或壓在旋轉(zhuǎn)的物體上以使其減速?；谀Σ恋闹苿?dòng)會(huì)產(chǎn)生巨大的熱量和一些噪音，從而降低所有接合表面的面積。制動(dòng)能力隨每個(gè)循環(huán)而降低，需要檢查和更換。摩擦式制動(dòng)器在汽車應(yīng)用中大量使用。

齒式制動(dòng)器具有齒形接觸面，可傳遞動(dòng)力而不會(huì)打滑或發(fā)熱。僅當(dāng)停止或以慢速（<20 rpm）運(yùn)行時(shí)才嚙合牙齒。

非接觸式制動(dòng)器使用諸如磁場(chǎng)或渦流之類的技術(shù)來(lái)提供制動(dòng)作用。制動(dòng)力與速度成正比。渦流和電磁制動(dòng)器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有摩擦，因此沒(méi)有零件磨損。這些制動(dòng)器的缺點(diǎn)是它們對(duì)固定物體沒(méi)有任何保持力。

繞線彈簧離合器和制動(dòng)器通過(guò)將輸入軸和輸出軸與過(guò)盈配合螺旋離合器彈簧連接來(lái)工作。當(dāng)輸入軸沿離合器彈簧的風(fēng)向旋轉(zhuǎn)時(shí)，扭矩傳遞到輸出軸。單獨(dú)的制動(dòng)彈簧旋轉(zhuǎn)，直到制動(dòng)彈簧控制柄腳被鎖定為止，然后將制動(dòng)彈簧圍繞輸出軸擰緊到固定在螺栓上的固定制動(dòng)轂上的位置。同時(shí)離合器彈簧松開(kāi)。繞線彈簧制動(dòng)器可在工業(yè)機(jī)械中提供精確的停止（±0.5°），但全機(jī)械式繞線彈簧離合器和驅(qū)動(dòng)器僅限于較小的尺寸；較大的尺寸是電磁的。

種類

以下制動(dòng)器是摩擦制動(dòng)器的類型。

在鼓式制動(dòng)器中，制動(dòng)襯片粘附在稱為蹄的彎曲支架的外表面上。最常見(jiàn)的配置包括兩個(gè)靴子，它們安裝在板上的鼓內(nèi)。氣缸將靴子壓在滾筒的內(nèi)部，以開(kāi)始減速。踩在鼓外側(cè)的鼓式制動(dòng)器稱為“扣式制動(dòng)器”。雙扣式制動(dòng)器對(duì)鼓的內(nèi)部和外部都施加制動(dòng)壓力。

圓錐制動(dòng)器是鼓式制動(dòng)器的一種，其中鼓和靴形件是圓錐形截頭圓錐體的配合部分。靴（即圓錐體）配有制動(dòng)襯片，并壓入鼓（即杯體）以施加摩擦。優(yōu)點(diǎn)是增加的表面積和更快的減速。

盤式制動(dòng)器利用金屬盤（也稱為轉(zhuǎn)子）連接到車軸。轉(zhuǎn)子在一個(gè)卡鉗之間旋轉(zhuǎn)，該卡鉗包含一個(gè)到12個(gè)汽缸，這將裝在剎車片上的襯里材料推向轉(zhuǎn)子表面。

Ausco-Lambert盤式制動(dòng)器利用兩個(gè)盤片以及兩個(gè)位于盤片內(nèi)部的360°制動(dòng)襯塊。墊之一是固定的。剎車片沒(méi)有張緊，而是張開(kāi)，由執(zhí)行器提供了剎車片和制動(dòng)盤之間的初始接觸。球形軸承位于錐形凹槽中的制動(dòng)襯片之間。當(dāng)軸瓦膨脹時(shí)，軸承會(huì)傾斜，并使軸瓦彼此卡住，從而為圓盤提供額外的自持摩擦。停止時(shí)，制動(dòng)器自動(dòng)釋放。Ausco-Lambert可節(jié)省空間，使用壽命更長(zhǎng)，運(yùn)行溫度更低，但被認(rèn)為過(guò)于敏感。他們已經(jīng)60年沒(méi)有在汽車上使用了。

帶式制動(dòng)器將高摩擦材料的帶子繞在連接至旋轉(zhuǎn)軸的皮帶輪上；他們經(jīng)常騎自行車。如果拉緊帶沿車軸旋轉(zhuǎn)方向，則制動(dòng)器會(huì)自動(dòng)通電。差速帶式制動(dòng)器將制動(dòng)帶的兩端固定在杠桿上，以為雙向軸提供制動(dòng)動(dòng)力。

構(gòu)型尺寸和重量

尺寸和重量是機(jī)械制動(dòng)器的重要考慮因素。它們?cè)黾恿瞬僮鞯闹亓?，需要專用的系統(tǒng)，并且可能需要電源，但是制動(dòng)器也經(jīng)過(guò)了精心設(shè)計(jì)，以承受可能施加的最大動(dòng)能。重量還會(huì)增加纏繞彈簧制動(dòng)器所承受的慣性和動(dòng)態(tài)扭矩。

摩擦制動(dòng)器的常見(jiàn)尺寸考慮因素包括：

盤/鼓的厚度：墊或靴接合的摩擦表面的寬度盤/鼓直徑：盤或鼓的橫截面距離制動(dòng)塊總面積：制動(dòng)塊或制動(dòng)蹄的平方表面積耐磨摩擦面積：制動(dòng)襯片的平方表面積缸徑：盤或鼓的內(nèi)徑螺栓孔：用于軸連接的鉆孔的數(shù)量和尺寸運(yùn)行間隙：未接合制動(dòng)器時(shí)，制動(dòng)器襯片與表面區(qū)域之間的距離襯里厚度：剎車襯里材料的高度

卷簧制動(dòng)器的幾何形狀：

孔直徑：卷繞彈簧組件的內(nèi)徑框架尺寸：離合器和制動(dòng)器的名義信封尺寸，通常在2到45之間直徑：彈簧組件橫截面的寬度停止次數(shù)：制動(dòng)環(huán)上停止位置的數(shù)量和程度間隔螺紋嚙合：皮帶輪/輪轂上的硬件螺紋孔深度組件

適用的機(jī)械制動(dòng)器的通用零件如圖所示。

摩擦制動(dòng)器

需要很大的力才能使組件從摩擦中減速。僅依靠操作員提供的手動(dòng)動(dòng)力的制動(dòng)器是機(jī)械制動(dòng)器的最純粹的形式，許多制動(dòng)器需要自激才能有效。

雙重功能制動(dòng)器是利用兩個(gè)來(lái)源來(lái)提供執(zhí)行器動(dòng)力的制動(dòng)器，例如氣動(dòng)機(jī)械或液壓機(jī)械。例如，在乘用車中，操作員踩下踏板，該踏板壓縮連接的主缸中的制動(dòng)液。主缸將其轉(zhuǎn)換為液壓，從而驅(qū)動(dòng)從動(dòng)缸，最終提供制動(dòng)力。真空伺服器通?？梢詭椭{駛員獲得為液壓系統(tǒng)加壓所需的腳壓力。類似地，大型商用車經(jīng)常使用氣動(dòng)機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)（即空氣制動(dòng)器）。

杠桿力是單個(gè)系統(tǒng)的總可用制動(dòng)力。該力必須足以在指定的時(shí)間內(nèi)使軸減速（即制動(dòng)力）。

制動(dòng)扭矩計(jì)算

環(huán)繞式彈簧制動(dòng)器

為了準(zhǔn)確地開(kāi)始和停止負(fù)載，軸需要足夠的扭矩來(lái)接合離合器彈簧，并且需要足夠的慣性來(lái)接合制動(dòng)彈簧。計(jì)算所有旋轉(zhuǎn)部件（包括軸，鼓和皮帶輪）的慣性（WR2）。參考表將包含有關(guān)每英寸厚度長(zhǎng)度的鋼軸慣性的數(shù)據(jù)，以及非鋼材料的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。要確定空心零件的慣性，首先要找到等效實(shí)體零件的慣性（外徑），然后找到空心區(qū)域的慣性，就好像它是軸一樣（內(nèi)徑）。從外徑慣性中減去內(nèi)徑慣性，然后將每英寸值乘以零件的長(zhǎng)度或厚度。

繞簧制動(dòng)計(jì)算

如果接合制動(dòng)彈簧所需的最小慣性的最終值等于或小于0，則制動(dòng)彈簧具有足夠的慣性以使軸停止至確定的精度。止動(dòng)環(huán)與制動(dòng)彈簧接合，并具有一到20個(gè)或更多的停止位置。

熱管理

制動(dòng)襯塊與鼓或盤表面之間的摩擦將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，這是保持制動(dòng)器可操作性的主要考慮因素。過(guò)熱的制動(dòng)器會(huì)將多余的熱能傳遞至制動(dòng)片，制動(dòng)片開(kāi)始變質(zhì)，從而加劇了制動(dòng)疲勞。嚴(yán)重的過(guò)熱會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)液蒸發(fā)，從而導(dǎo)致盤式制動(dòng)系統(tǒng)完全失效。在鼓式制動(dòng)器中，鼓吸收了所產(chǎn)生的全部熱量的95％，因此靴和襯里不會(huì)經(jīng)歷相同的極端溫度，并且制動(dòng)液仍保持絕緣，不會(huì)汽化。滾筒鉆孔是一種允許熱量散發(fā)在滾筒工作表面上形成的孔的技術(shù)。

大多數(shù)盤式制動(dòng)器在300°F時(shí)，每平方英尺的磁盤表面每小時(shí)可排放約3 U，而更高速度的磁盤甚至每小時(shí)每平方英尺可排放5 U。車輛運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的氣流通常足以冷卻車輛上的盤式制動(dòng)器。承受極端溫度或固定設(shè)備上的光盤會(huì)受到被動(dòng)（增加的表面積，通風(fēng)槽，多個(gè)卡尺，材料更換）和主動(dòng)（壓縮空氣）解決方案的影響。

帶式制動(dòng)器的冷卻能力較差，因此會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)衰減增加。

脫離接觸

機(jī)械制動(dòng)器的完全釋放會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)阻力，從而縮短制動(dòng)組件的使用壽命并浪費(fèi)能量。對(duì)于許多摩擦制動(dòng)器，彈簧將制動(dòng)器保持在分離位置，直到力克服彈簧的預(yù)緊力。制動(dòng)器也可以作為故障安全制動(dòng)器或彈簧保持制動(dòng)器接合并需要?jiǎng)恿σ韵龔椈芍苿?dòng)力的制動(dòng)器提供。

對(duì)于帶式制動(dòng)器，要松開(kāi)制動(dòng)器，就需要松開(kāi)制動(dòng)帶，這可以在軸停止時(shí)自動(dòng)制動(dòng)（如使用自激式制動(dòng)器），或者通過(guò)松開(kāi)制動(dòng)桿或其他啟動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)自動(dòng)完成。軸停止后，自動(dòng)回旋離合器和制動(dòng)器中的制動(dòng)彈簧會(huì)自動(dòng)釋放。

用料

制動(dòng)襯片材料因應(yīng)用而異。材料必須柔軟，堅(jiān)韌，耐熱并且具有高動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)。它們適用于由焊接或鉚接的鈑金制成的墊子或鞋子。

非金屬：通常是有機(jī)或合成的復(fù)合材料，包括纖維素，芳族聚酰胺，聚丙烯腈和燒結(jié)玻璃。非金屬襯里可最大程度減少轉(zhuǎn)子磨損，但使用壽命短。半金屬：填充有金屬薄片的復(fù)合材料，可提高耐磨性和使用壽命，并增加轉(zhuǎn)子或滾筒的磨損；需要更高的制動(dòng)扭矩。金屬的：通常為性能或高能量應(yīng)用而保留；由燒結(jié)鋼制成，可在轉(zhuǎn)子上快速磨損，需要更高的制動(dòng)扭矩并產(chǎn)生噪音陶瓷：將粘土和瓷器與銅片和細(xì)絲混合在一起。中等的耐用性，壽命和扭矩要求，零感知的聲音。但是，較高的工作溫度可能會(huì)使焊盤和其他組件變形。

卡尺通常是金屬板，其圓筒由塑料，鋁或鍍鉻鋼制成。光盤材料包括：

陶瓷復(fù)合材料：碳纖維增強(qiáng)陶瓷在高速和高溫下提供穩(wěn)定的摩擦，比灰鑄鐵輕50％，但價(jià)格也很昂貴?；铱阼T鐵：具有石墨微結(jié)構(gòu)的鑄鐵，具有高的熱和阻尼能力，具有耐磨性和切削性。它是汽車轉(zhuǎn)子最常用的材料。鋼：不銹鋼通常集成在自行車和摩托車制動(dòng)器中，但是導(dǎo)熱性很差。鋼可能需要較高的熱量，但也會(huì)腐蝕。鋁：具有優(yōu)異熱特性的輕質(zhì)金屬；由于降低了耐磨性和強(qiáng)度，因此僅適用于低RPM應(yīng)用；有時(shí)在自行車上發(fā)現(xiàn)鈦：僅與有機(jī)或樹(shù)脂基襯里兼容；具有良好的強(qiáng)度和耐腐蝕性的輕量化，但表面摩擦力和壽命低

一些常見(jiàn)的鼓材料是：

鑄鐵：最常見(jiàn)的制動(dòng)鼓材料鋁：比鐵輕，具有更好的散熱和制動(dòng)衰減；需要鐵或鋼襯以保持結(jié)構(gòu)完整性鋼：鋼殼是減輕重量和改善鑄鐵鼓性能的常用方法復(fù)合材料：混合材料，例如填充碳化硅的鑄鋁，可減輕重量并具有足夠的摩擦力和耐磨性安裝

鼓式制動(dòng)器的操作部件（彈簧，液壓缸和制動(dòng)蹄）固定在背板上。它是一個(gè)剛性的，不旋轉(zhuǎn)的支架，通常固定在軸套上。盤式制動(dòng)器也使用了背板，但其目的是最大程度地減少制動(dòng)器灰塵的堆積，有時(shí)是可選的。

光盤安裝在車軸上，而包含氣缸和制動(dòng)墊的卡鉗則固定或浮動(dòng)。浮動(dòng)卡尺僅使用一個(gè)活塞，因此使用銷子和襯套為卡尺提供了有限的橫向運(yùn)動(dòng)。氣缸將帶有制動(dòng)襯塊的活塞推向轉(zhuǎn)子，而該運(yùn)動(dòng)也將卡鉗的另一側(cè)（僅配備制動(dòng)襯塊）拉向轉(zhuǎn)子的另一側(cè)。固定卡鉗包括兩個(gè)活塞，兩個(gè)活塞將制動(dòng)襯塊同時(shí)壓向轉(zhuǎn)子的相對(duì)側(cè)。通常，浮動(dòng)卡鉗價(jià)格便宜，重量輕，并且在基本應(yīng)用中同樣有用，但是它們僅限于單個(gè)活塞。固定卡尺可更均勻地施加壓力，最多可利用12個(gè)氣瓶；它們?cè)诟咝阅苤苿?dòng)系統(tǒng)上更為常見(jiàn)。

樂(lè)隊(duì)很簡(jiǎn)單。鼓固定在車軸上，而綁帶纏繞在鼓上，一端固定在螺栓或固定點(diǎn)上。帶的另一端連接到制動(dòng)桿或其他連桿。如果帶式制動(dòng)器的兩端都連接到連桿，則它支持雙向制動(dòng)。

繞線式彈簧制動(dòng)器組裝在矩形的墊板上，該墊板包括執(zhí)行器，螺線管和離合器/制動(dòng)器組件。矩形背板還包括四個(gè)通孔，但是這些孔中只有一個(gè)固定在非旋轉(zhuǎn)表面上。在比所需數(shù)量更多的孔中安裝硬件不會(huì)允許所需的軸向公差，并且會(huì)降低使用壽命，并降低精密機(jī)械的制動(dòng)精度。

再生制動(dòng)和動(dòng)態(tài)制動(dòng)

動(dòng)能回收系統(tǒng)（KERS）收集制動(dòng)過(guò)程中浪費(fèi)的能量，并將其化學(xué)存儲(chǔ)在電池中，電存儲(chǔ)在電容器中或機(jī)械存儲(chǔ)在飛輪中。KERS在混合燃料汽車中尤其常見(jiàn)。

在電動(dòng)機(jī)械上，動(dòng)態(tài)制動(dòng)將多余的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能。如果在斷電后軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，則軸上的多余電壓可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)電壓故障。多余的電能會(huì)分配給電阻和散熱器，有時(shí)會(huì)用于為其他應(yīng)用供電。

技術(shù)指標(biāo)杠桿力：制動(dòng)系統(tǒng)可施加的總可用力響應(yīng)時(shí)間：制動(dòng)命令與機(jī)械裝置接合之間的延遲，通常以毫秒為單位。制動(dòng)能力：制動(dòng)片表面積和執(zhí)行器力的累積減速作用（不包括諸如道路狀況，抗風(fēng)性等變量）。速度：與給定機(jī)械制動(dòng)器兼容的最大車軸轉(zhuǎn)速，通常為RPM功率：最大馬力（HP）制動(dòng)扭矩：在特定時(shí)間范圍內(nèi)停止制動(dòng)盤或制動(dòng)鼓所需的力（英尺-磅）額定扭矩：可以施加到旋轉(zhuǎn)組件的最大扭矩，單位為英尺磅（ft.-lb.）峰值力：執(zhí)行器可以施加的最大壓力持續(xù)耗散功率：制動(dòng)器在故障之前可以承受的功率剎車片的使用壽命：取決于施加的力，材料，循環(huán)和工作溫度。靜態(tài)扭矩：施加在圓盤，鼓或軸上的力，以防止其在停止或停放時(shí)旋轉(zhuǎn)拉伸強(qiáng)度：纏繞彈簧只能傳遞不超過(guò)其材料強(qiáng)度的扭矩扭矩尺寸比：制動(dòng)器直徑與制動(dòng)扭矩之比防后退/防超限扭矩：停止時(shí)消除軸向后或彈跳運(yùn)動(dòng)的扭矩。特征雙重功能：?jiǎn)为?dú)的壓力系統(tǒng)有助于向制動(dòng)器傳遞扭矩零背隙：制動(dòng)接合期間無(wú)公差雙向：制動(dòng)器可以使沿任一方向旋轉(zhuǎn)的軸減速滑動(dòng)指示：反饋制動(dòng)系統(tǒng)未達(dá)到最佳性能可調(diào)扭矩：所施加扭矩的可配置設(shè)置沖洗：可通過(guò)軟管或壓力沖洗來(lái)清潔制動(dòng)系統(tǒng)反饋：制動(dòng)器支持用于運(yùn)行監(jiān)控的系統(tǒng)制動(dòng)助力：當(dāng)真空助力不足時(shí)，通過(guò)使用電子穩(wěn)定控制單元來(lái)補(bǔ)充制動(dòng)功率標(biāo)準(zhǔn)品

汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）是汽車的杰出標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，并具有與車輛制動(dòng)器有關(guān)的若干標(biāo)準(zhǔn)。其他標(biāo)準(zhǔn)可以參考動(dòng)力傳動(dòng)應(yīng)用中軸減速的工業(yè)方法。