第12章　 制 動 器 12-1 制動器用途 12-2 制動器的種類及構造 12-3 制動器的材料 總目錄

12-1 制動器用途 制動器（brake）俗稱煞車，是利用物 體的摩擦力、流體的黏滯力或電磁的阻尼 力來吸收運動機件的動能或位能，並將其 12-1 制動器用途 　　制動器（brake）俗稱煞車，是利用物 體的摩擦力、流體的黏滯力或電磁的阻尼 力來吸收運動機件的動能或位能，並將其 轉變為熱能，以達到調節運動機件的速度 或停止其運動的裝置。其中流體的黏滯力 及電磁的阻尼力，只能使高速運轉之機械 運動遲緩，而無法完全停止；欲使其迅速 停止，則須使用機械式制動器。 力學乃物理學中的一部分，係研究物體受外力作用後所產生效應之科學。凡研習機械工程、土木工程、水利工程、航空工程者，力學更為其必修之基礎科學。一般對力學之研究，通常可分為三大部分，即應用力學(applied mechanics)、材料力學(mechanics of materials)及流體力學(fluid mechanics)。其中應用力學將物體視為剛體，亦即體內各質點間之距離均保持不變者為本書上冊之研究範圍。 節目錄

12-2 制動器的種類及構造 一、機械式制動器 制動器依制動的方法可分為機械式 制動器、電磁致動式制動器及流體致動式 制動器等三大類。 12-2 制動器的種類及構造 制動器依制動的方法可分為機械式 制動器、電磁致動式制動器及流體致動式 制動器等三大類。 一、機械式制動器 此類系統常見於自行車、機車、大型 車床中。若依其制動部分之構造可分為： 節目錄

1. 塊狀制動器 塊狀制動器是由產生摩擦阻力的煞車塊 體、被煞車的鼓輪及用來加壓的槓桿等 三主要部分構成，如圖12-2所示。 1. 塊狀制動器 塊狀制動器是由產生摩擦阻力的煞車塊 體、被煞車的鼓輪及用來加壓的槓桿等 三主要部分構成，如圖12-2所示。 《圖12-2 自行車使用之塊狀制動器》 動 畫 節目錄 上一頁

如圖12-4所示，圖中之槓桿支點位置有（a）、（b）、（c）三種。 若依制動塊的個數，可分為單塊狀制動器 及雙塊狀制動器兩種。 (1)單塊狀制動器 此種制動器因正壓力作用於煞車鼓的旋轉 軸上，所以產生較大的彎曲力矩，不適合 大動力的煞車，只適用於較小軸徑之處， 如圖12-4所示，圖中之槓桿支點位置有（a）、（b）、（c）三種。 1.力的特性 凡改變物體之靜止或運動狀態，或使之變形，或有發生此種改變趨勢之作用者，稱為力(force)。 2.力的種類 (1)依物體受力部分而分 外力：一物體所受之力來自該物體之外界者。如圖所示之P力。 內力：物體受外力之作用後，其內部所誘生之抵抗力，隨外力消失而消失。如圖所示之P’力。 節目錄 上一頁

《圖12-4 單塊狀制動器之三種形式》 節目錄 上一頁 1.力的特性 凡改變物體之靜止或運動狀態，或使之變形，或有發生此種改變趨勢之作用者，稱為力(force)。 2.力的種類 (1)依物體受力部分而分 外力：一物體所受之力來自該物體之外界者。如圖所示之P力。 內力：物體受外力之作用後，其內部所誘生之抵抗力，隨外力消失而消失。如圖所示之P’力。 《圖12-4 單塊狀制動器之三種形式》 節目錄 上一頁

(2)雙塊狀制動器 如圖12-5所示為雙塊狀制動器，亦即機構 內有兩塊制動器同時動作，由於雙塊狀制 動器之結構較為對稱，不易產生彎曲力矩 於旋轉軸上，因此可增加制動器之制動力 及平衡，例如自行車前、後輪之煞車。 《圖12-5 雙塊狀制動器》 節目錄 上一頁

2. 帶式制動器 帶式制動器亦為常用制動器之一，如圖 12-7所示，由煞車鼓輪、煞車帶及槓桿連件 等三主要部分構成。 2. 帶式制動器 帶式制動器亦為常用制動器之一，如圖 12-7所示，由煞車鼓輪、煞車帶及槓桿連件 等三主要部分構成。 力的種類 (1)依物體受力部分而分 外力：一物體所受之力來自該物體之外界者。如圖所示之P力。 內力：物體受外力之作用後，其內部所誘生之抵抗力，隨外力消失而消失。如圖所示之P’力。 《圖12-7 帶式制動器》 節目錄 上一頁

器（drum brake）。此種煞車之優點，在 於前煞車塊有自動煞緊作用，增大煞車力 且製造成本低。 3. 內靴制動器 由融合塊狀及帶式制動器原理而成， 以兩相同金屬履塊，製成靴狀，再以摩擦 性能好的材料覆於其上，裝於鼓輪的內側， 利用靴狀金屬履塊往外擴張的作用，迫使 摩擦片抵住鼓輪發生摩擦，以產生制動作 用，稱為內靴式制動器，又稱為鼓式制動 器（drum brake）。此種煞車之優點，在 於前煞車塊有自動煞緊作用，增大煞車力 且製造成本低。 (2)依力之分布情況而分 集中力：是指作用力集中於某一點者，如圖所示。 分布力：是指作用力分布於某一段長度或某一面積者，如圖所示。 (3)依力之作用方式而分 接觸力：二物體間必須相互接觸才有力之作用者。如球棒之擊球、汽缸中蒸汽對活塞之推力、桌椅對地板之壓力、摩擦力等。 超距力：二物體間不經接觸即有力之作用者。如地心引力(重力)、磁力、靜電力等。 節目錄 上一頁

一般依其動力操縱來源的不同可分為： (1)機械式內靴制動器，如圖12-11所示。 《圖12-11 機械式內靴制動器》 節目錄 上一頁

(2)液壓式內靴制動器，如圖12-12所示。 《圖12-12 液壓式內靴制動器》 節目錄 上一頁

氣中，散熱容易，更換摩擦材料亦甚為方便。 4. 圓盤制動器 如圖12－13 所示又稱碟式制動器，是 在旋轉軸上裝置一有相當強度及厚度的圓 盤，隨同車輪或其他相關件旋轉，圓盤本 身可承受相當大的力矩。當施以煞車時， 兩側的液壓缸同時將摩擦材料壓在煞車圓 盤上，以達到煞車之目的。一般如用於摩 托車者，則以機械式的方式加壓，如用於 自行車前輪煞車時，則可自輪圈兩側加壓。 此種煞車之優點，在於煞車盤暴露在空 氣中，散熱容易，更換摩擦材料亦甚為方便。 力的三要素 欲完整的表達一個力時，需同時具備下列三個要素，如圖所示。 (1)力的大小 (2)力之方向(作用線的指向)。 (3)力之作用點(或施力點)。 節目錄 上一頁

《圖12-13 圓盤制動器》 節目錄 上一頁 力的三要素 欲完整的表達一個力時，需同時具備下列三個要素，如圖所示。 (1)力的大小 (2)力之方向(作用線的指向)。 (3)力之作用點(或施力點)。 《圖12-13 圓盤制動器》 節目錄 上一頁

二、電磁致動式制動器 靠線圈經由電壓激磁產生磁性來吸附來 令片而產生制動，其優點是容易變換制動力及 制動時間可較長，鐵路車輛及重型卡車都應用 此種機構，主要分有摩擦式與非摩擦式兩種， 如圖12-14 所示。 《圖12-14 電磁制動器》 節目錄 上一頁

1. 摩擦式電磁式制動器，如圖12-15所示。 《圖12-15 摩擦式電磁式制動器》 節目錄 上一頁

2. 非摩擦式電磁式制動器 此類制動器又分有遲滯式、 磁分子、渦電流等制動器，如 圖12-16所示為渦電流制動器。 2. 非摩擦式電磁式制動器 此類制動器又分有遲滯式、 磁分子、渦電流等制動器，如 圖12-16所示為渦電流制動器。 《圖12-16 渦電流制動器》 節目錄 上一頁

三、流體致動式制動器 流體致動式制動器主要是利用液體的 黏滯阻力，以代替機械式的摩擦力來煞車； 或者利用流體的動力啟動機械式制動器來煞 車。一般常用的流體有液體及氣體兩種。 節目錄 上一頁

12-3 制動器的材料 制動器在調節機件運動時，必須將動能 或位能轉換成熱而散發，故制動的效果受散 熱情況好壞的影響甚大。一般設計時常以制 12-3 制動器的材料 　　制動器在調節機件運動時，必須將動能 或位能轉換成熱而散發，故制動的效果受散 熱情況好壞的影響甚大。一般設計時常以制 動器所施扭矩的大小來決定制動器的大小， 而不考慮制動器的散熱問題，致使制動器壽 命降低，這是不正確的。汽車制動器上單位 時間所產生的熱量，其功率常較汽車發動機 本身的功率為高，所以散熱問題，實為制動 器設計時的主要考慮對象。 節目錄

因此制動器的材料須具備較高耐蝕 性、耐磨性、耐高溫、較高的摩擦係數 及良好的散熱性。常用的材料有木塊、 金屬、皮革、石綿等，其中因石綿會危 　　因此制動器的材料須具備較高耐蝕 性、耐磨性、耐高溫、較高的摩擦係數 及良好的散熱性。常用的材料有木塊、 金屬、皮革、石綿等，其中因石綿會危 害人體健康，目前已被模壓製成的無石 棉混合纖維型摩擦材料所取代；而制動 器材料之摩擦係數過高或過低都會影響 煞車性能，所以一般來說制動器生產廠 都會選用摩擦額定係數為0.35 ∼ 0.45。 表12-2 所示為常用制動器材料之摩擦 係數及最大容許承載的壓力。 節目錄 上一頁

《表12-2 制動器材料間之摩擦係數及容許承載壓力》 《表12-2 制動器材料間之摩擦係數及容許承載壓力》 節目錄 上一頁

附錄一 ：圖片來源 節目錄 上一頁 圖12 － 2 左圖 Shutterstock images 圖12 － 2 右上圖 http://www.amazon.com/exec/obidos/ASIN/B005QUICMW/guidestobuy-20 　　　　　 　　http://www.bike24.com/i/p/8/7/ 54178_00_d.jpg 圖12 － 3 Shutterstock images 圖12 － 7（b）http://www.truebicycles.com/contents/en-us/d53_Brakes_-_Bicycle_-_Tricycle.html 圖12 － 11 右圖 http://www.35pickup.com/RearBrake7.jpg 圖12 － 12 Shutterstock images 圖12 － 13 Shutterstock images 圖12 － 14（a） http://www.carotron.com/ProductImages/placidmainimage.png 圖12 － 14（b） http://www.etrailer.com/Merchant2/graphics/00000001/pics/2/3/23-450_4_1000.jpg 圖12 － 15（c） http://www.hcxwx.com/qizhong2a.asp 圖12 － 16（b） http://www.lynf.cn/Series1/ShowPhoto.asp?PhotoID=22 圖12 － 16（c） http://dfcgz.com/products/products_165.html 節目錄 上一頁