外文文献翻译
外文原文：第一部分
THE BRAKE BIBLE
Brakes - what do they do?
The simple answer: they slow you down.
The complex answer: brakes are designed to slow down your vehicle but probably not by the means that you think. The common misconception is that brakes squeeze against a drum or disc, and the pressure of the squeezing action is what slows you down. This in fact is only part of the equation. Brakes are essentially a mechanism to change energy types. When youre travelling at speed, your vehicle has kinetic energy. When you apply the brakes, the pads or shoes that press against the brake drum or rotor convert that energy into thermal energy via friction. The cooling of the brakes dissipates the heat and the vehicle slows down. Its the First Law of Thermodynamics, sometimes known as the law of conservation of energy. This states that energy cannot be created nor destroyed, it can only be converted from one form to another. In the case of brakes, it is converted from kinetic energy to thermal energy.
Angular force. Because of the configuration of the brake pads and rotor in a disc brake, the location of the point of contact where the friction is generated also provides a mechanical moment to resist the turning motion of the rotor.
Thermodynamics, brake fade and drilled rotors.
If you ride a motorbike or drive a race car, youre probably familiar with the term brake fade, used to describe what happens to brakes when they get too hot. A good example is coming down a mountain pass using your brakes rather than your engine to slow you down. As you start to come down the pass, the brakes on your vehicle heat up, slowing you down. But if you keep using them, the rotors or drums stay hot and get no chance to cool off. At some point they cant absorb any more heat so the brake pads heat up instead. In every brake pad there is the friction material that is held together with some sort of resin and once this starts to get too hot, the resin starts to vaporize, forming a gas. Because the gas cant stay between the pad and the rotor, it forms a thin layer between the two whilst trying to escape. The pads lose contact with the rotor, reducing the amount of friction and voila. Complete brake fade.
The typical remedy for this would be to get the vehicle to a stop and wait for a few minutes. As the brake components cool down, their ability to absorb heat returns and the next time you use the brakes, they seem to work just fine. This type of brake fade was more common in older vehicles. Newer vehicles tend to have less out gassing from the brake pad compounds but they still suffer brake fade. So why? Its still to do with the pads getting too hot. With newer brake pad compounds, the pads transfer heat into the calipers once the rotors are too hot, and the brake fluid starts to boil forming bubbles in it. Because air is compressible (brake fluid isnt) when you step on the brakes, the air bubbles compress instead of the fluid transferring the motion to the brake calipers. Voila. Modern brake fade.
So how do the engineers design brakes to reduce or eliminate brake fade? For older vehicles, you give that vaporized gas somewhere to go. For newer vehicles, you find some way to cool the rotors off more effectively. Either way you end up with cross-drilled or grooved brake rotors. While grooving the surface may reduce the specific heat capacity of the rotor, its effect is negligible in the grand scheme of things. However, under heavy braking once everything is hot and the resin is vaporizing, the grooves give the gas somewhere to go, so the pad can continue to contact the rotor, allowing you to stop.
The whole understanding of the conversion of energy is critical in understanding how and why brakes do what they do, and why they are designed the way they are. If youve ever watched Formula 1 racing, youll see the front wheels have huge scoops inside the wheel pointing to the front (see the picture above). This is to duct air to the brake components to help them cool off because in F1 racing, the brakes are used viciously every few seconds and spend a lot of their time trying to stay hot. Without some form of cooling assistance, the brakes would be fine for the first few corners but then would fade and become near useless by half way around the track.
Rotor technology.
If a brake rotor was a single cast chunk of steel, it would have terrible heat dissipation properties and leave nowhere for the vaporized gas to go. Because of this, brake rotors are typically modified with all manner of extra design features to help them cool down as quickly as possible as well as dissapate any gas from between the pads and rotors. The diagram here shows some examples of rotor types with the various modification that can be done to them to help them create more friction, disperse more heat more quickly, and ventilate gas. From left to right.
1: Basic brake rotor. 2: Grooved rotor - the grooves give more bite and thus more friction as they pass between the brake pads They also allow gas to vent from between the pads and the rotor. 3: Grooved, drilled rotor - the drilled holes again give more bite, but also allow air currents (eddies) to blow through the brake disc to assist cooling and ventilating gas. 4: Dual ventilated rotors - same as before but now with two rotors instead of one, and with vanes in between them to generate a vortex which will cool the rotors even further whilst trying to actually suck any gas away from the pads.
An important note about drilled rotors: Drilled rotors are typically only found (and to be used on) race cars. The drilling weakens the rotors and typically results in micro fractures to the rotor. On race cars this isnt a problem - the brak
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附录A 译文
译文第一段 制动器
制动系统
众所周知，踩下制动踏板可以使汽车减速至停止。但这是如何产生的呢？汽车是如何将力从你的腿传递到车轮的呢？汽车是如何将力放大到足够大以致可以将像汽车一样大的东西制动的呢？
典型制动系统布置方式
当你踩下制动踏板的时候，汽车通过液体把力从脚传递到制动器。因为制动器需要的真正力量比你的腿能提供的要大的多，所以汽车必须放大脚产生的力，有两种方式：
- 机械作用（杠杆）
- 液力放大
制动器通过摩擦把力传递给轮胎，并且轮胎也是通过摩擦把力传递给路面的。 在我们讨论制动系统的组成之前，先来介绍以下三条原则：
- 杠杆
- 液力
- 摩擦力
杠杆和液力
在下面的图中，一个力F加在杠杆的左端。左端的杠杆长度（2X）是右端（X）的两倍。因此杠杆右端可施加的力为2F ，但是右端移动的距离(Y)是左端距离(2Y)的一半。改变杠杆的左端和右端的长度可以改变放大系数。
踏板的设计就是这样的一种方式，任何力量从你的腿部传递到制动液之前，他都可以将那个力进行好几倍的增加
任何液压系统背后的基本原理都是非常简单的：作用在某一点力通过通常是油一类的不可压缩的液体传递到另一点。大多数的制动系统也在这个过程中放大力。下面的是最简单的液压系统：
简单液压系统
在上图中，两个活塞放在两个充满油的玻璃液压缸中并且由充满油的管道相连。如果在一个活塞上施加一个向下的力，那么力将通过管道中的油传递到第二个活塞。因为油液是不可压缩的，所以传递效率很好，大部分的作用力都传递到了另一个活塞。
液压系统的好处在于连接两液压缸的管道可以是任何长度和形状，这样就可以使管道弯曲的通过两活塞之间的各种部件。管道也可以是分叉的，如果有需要的话，这样一个主缸可以驱动数个副缸。如下图所示：
带有两个副缸的主缸
液压系统的另一个好处是产生放大（或者缩小） 力相当地容易。如果你读过滑车设备工作原理或者齿轮齿数比原理，那么你就会知道在机械系统中把力转化为距离处理是很常见的。在液压系统中，我们所要做的就是相对地改变一组活塞和液压缸的尺寸。如下图所示：
液压增力原理
为了确定上图中的放大因子，先由观察活塞的尺寸开始。假设左边活塞的直径为2英尺（5.08cm），而右边的直径为6英尺（15.24cm）。两个活塞的面积是Pi * r2 。因此左面活塞的面积是3.14，而右面的面积是28.26。右面活塞的面积是左边的九倍大。这就意味着无论在左面的活塞上施加多大的力，在右面的活塞上就会输出九倍于左面的力。所以，如果在左边活塞上施加100磅向下的力，那么在右面活塞上将产生900磅向上的力。唯一的补偿是左面的活塞要移动9英尺（22.86cm）来使右面提升1英尺（2.54cm）
一个简单的制动系统
在我们深入了解一个真实的制动系统的各部分之前，让我们先来看一个简化的系统：
我们可以看到踏板到枢轴的距离是液压缸到枢轴距离的4倍，所以施加在踏板上的力在传递到液压缸之前将被增加4倍。我们还可以看到制动缸的直径是踏板缸直径的3倍。这就将力进一步放大了九倍。最终这个系统将腿上的力增加了36倍。所以，如果在踏板上施加10磅的力，将在挤压制动带的轮上产生369磅（162kg）的力。
下面是这种简单系统所存在的问题。要是系统有泄漏该怎么办呢？如果是轻微泄漏，最终将会没有足够的油使制动缸充满，并且制动器将停止工作。如果是严重泄漏，那么在你制动的第一时间，所有的油液将从泄露处喷射而出，并且制动系统将彻底地不起作用。
鼓式制动器的工作原理和盘式制动器是一样的：制动面接触一个磨砂的表面。在这个系统中，那个表面称作制动鼓
图1.制动鼓的位置
许多汽车的后轮安装鼓式制动器，而盘式制动器安装在前面。鼓式制动器比盘式制动器有更多的零件并且更难检修。 但是制造成本相对便宜，还有鼓式制动器容易组装一个紧急使用的制动装置。
在本版本的How Stuff Works中，我们将详尽了解鼓式制动系统是如何工作的。考察紧急制动系统的组成，并且找到鼓式制动器需要何种检修工作。
图2. 有鼓的鼓式制动器
图3.未安装鼓的鼓式制动器
让我们基础开始：
鼓式制动器
鼓式制动器可能看起来比较复杂，尤其是当你试图拆开一个的时候，你会发现它尤其复杂。让我们拆开它，并解释每一块的作用。
图4. 鼓式制动器的组成
如盘式制动器，鼓式制动器有两个制动蹄和一个活塞。 But the drum brake also has an adjuster mechanism, an emergency brake mechanism and lots of springs .但是鼓式制动器也有一个调节机制，紧急刹车机制和大量的弹簧 。
首先，基础知识： 图5显示只有提供制动力的部分。
图5.工作状态下的鼓式制动器
当你踩下刹车踏板时，活塞推动紧靠着鼓的制动蹄。 Thats pretty straightforward, but why do we need all of those springs?这是很简单的，但为什么我们需要所有这些弹簧呢？
这使它变的有点复杂。许多鼓式制动器是自增力式的。图5表明，当制动蹄与鼓相接触的时候，两者间有一个楔入运动，这起到了产生更多的力量将制动蹄向鼓挤压。
由楔入运动提供的额外制动力使得鼓式制动器可以使用比盘式制动器使用更小的活塞。但是由于这种楔入运动，在制动释放的时候制动蹄必须从鼓拉离开。这是使用其中部分弹簧的原因。其它弹簧的作用是将制动蹄固定并且在调节臂作用后将其返回原位。
制动调节器
为了使鼓式制动器正确的工作，制动蹄必须紧贴着鼓但是不碰到它。如果离鼓太远的话，活塞将需要更多的油液以通过那段距离，并且当你制动时，制动踏板将下行而离地板更近。这就是为什么大多数的鼓式制动器有一个自动调节装置的原因。
图6.调节机构
现在让我们在把调节机构也加进来，这个调节器使用的是上面讨论过的自增力原理。
图7.工作状态下的鼓式制动调节器
在图7中，我们可以看到由于摩擦片的磨损，这使得制动蹄和鼓之间形成更大的空间。每次车停下的时候，制动蹄被拉的和鼓更紧。当间隙变的足够大时，调节杠杆可以推进调节齿轮向前转动一个齿。调节装置有一个行程，就像一个螺栓，以便当它转动时旋开一点点，延长以填补间隙。当制动蹄进一步磨损，调节器又可以再向前。所以它总是保持制动蹄紧靠着鼓。
有些汽车紧急刹车时有一个被驱动的调节器。如果紧急制动很长一段时间没有使用，这种类型的调节器可以产生调节作用。所以如果你有这种类型的调节器，你应该每周至少使用一次紧急制动装置。
检修
鼓式制动器最常见的检修是更换制动蹄。一些鼓式制动器在背面设置了一个检查孔，通过这个孔，你可以看到制动蹄上还剩余多少摩擦材料。当摩擦材料磨损到铆钉内1/32英寸（0.8mm）时，必须更换制动蹄。如果摩擦材料和垫板直接连接（无铆钉），那么当摩擦材料只剩下1/16英寸（1.6mm）时，就该换制动蹄了。
图9.制动蹄
正如在盘式制动器中，深的刻痕可能会磨穿到制动鼓。如果一个磨损的制动蹄使用过长的时间，把摩擦片固定到垫板上铆钉可以将制动鼓磨出一条凹槽。一个严重磨损的制动鼓有时可以被修补修复。盘式制动器有最小允许厚度，鼓式制动器也有一个最大允许直径。因为接触表面是鼓的内侧。当你将材料从制动器中取出时，制动鼓的直径变大了。
图10.制动鼓
译文第二段 制动圣经
制动器：它们的作用？
简单的说：它会使你的汽车慢下来。
复杂的说：制动器被用来让你的车减速，但可能不是你所想的意思。普遍的误解是，制动器挤压制动鼓或制动片，挤压的压力的作用使你的车慢下来。但这只是制动的一部分。制动系统本质上是改变能量的类型。当你在全速行驶时，你的汽车获得动能。当你踩下刹车，摩擦衬片对制动鼓和刹车盘的作用转化为摩擦热能。刹车的冷却使车的热能消散，减慢车速。这是热力学第一定律，有时被视为能量守恒定律。也是就说：能量不能被创造也不能被消灭，只能由一种形式转换成另一种。制动情况下，它是动能转化为热能。
角向力。 因为在盘式制动器的摩擦衬片和刹车盘的位置，摩擦产生的接触点的位置也产生了一个机械运动去抵御刹车盘的回转运动。
The cooling of the brakes dissipates the heat and the vehicle slows down热力学，制动失效和钻孔刹车盘。
如果你骑摩托车或驾驶一辆赛车，你或许会对制动失效很熟悉。制动失效主要是用来描述当制动器太热，它会发生了什么。一个很好的例子就是从山上下来使用刹车制动,而不是你的引擎使你减速。当汽车开始滑动下来时，刹车使汽车产生热能,使你减速。但是如果你持续使用他们， 刹车盘或鼓长时间保持热度，并没有机会冷却。从某种意义上说他们不能吸收更多的热量，所以摩擦衬片开始变热。在每一个刹车片中都有一些摩擦材料和几种树脂混合在一起，一旦摩擦衬片开始变得太热，混在里面的树脂就会开始蒸发，形成气体。由于气体不能待在摩擦衬片及刹车盘之间，而是在两个部件之间形成薄薄的一层，并准备排走。所以摩擦衬片失去与刹车盘的接触，减少摩擦。这就是完全制动失效。
典型的补救办法，将车停了下来，等待几分钟。由于制动部件降温，吸收热量的原因，下一次您使用刹车的能力，似乎会好一点。这种类型的制动失效在旧车辆更常见。新的车辆的摩擦衬片中往往很少有气体排出，但他们仍有制动失效。为什么呢？仍然因为摩擦衬片太热。随着新的摩擦衬片化合物被使用，现在衬垫的热传递到卡钳，一旦刹车盘太热了，制动液就开始沸腾冒泡。因为空气是可压缩的(制动液不是)，所以当你踩刹车，气泡的压缩代替了制动液的压缩，从而转移到制动卡钳，使施加在卡钳上的制动力减小。这是现代制动失效。
工程师们是怎样设计减少或消除刹车制动失效的?老式的的车辆，解决方法是使摩擦衬片气化产生的的气体有地方排出。对于新式的车辆，需要找到一些方式来使刹车盘更为有效的降温。无论那种方式，你都要使用交叉钻孔技术或沟槽刹车盘技术。虽然在刹车盘的表面开槽会降低刹车盘的比热容，但是其影响可以忽略不计。然而当大力刹车，刹车的所有部件都很热时，刹车片上的树脂材料开始蒸发，这时，沟槽就可以让气体排出，所以摩擦衬片可以继续接触刹车盘，让车减速停下来。
整个的理解能量转换的关键是，理解刹车这东西需要做到什么,以及为什么它们设计成这样。如果你曾看过一级方程式赛车，你就可以看到这些车辆的前轮里面有很大的，朝向前面的洞（如上图所示）。这是管道空气刹车部件，以帮助赛车的刹车系统冷却下来，因为在F1赛车中，刹车每隔几秒钟频繁使用，积攒下的热量会留存很长时间。如果没有某种冷却协助，刹车就可能在最开始的几个转角失灵，最后刹车失效，赛车在半路就会出局。
刹车盘技术
如果制动刹车盘是一个单一的钢铁铸块，这将有很差的的散热性能而且气化产生的气体无法排出。因此，刹车盘通常使用各种额外的设计方式来改进，以帮助他们冷却下来，尽快使摩擦衬片和刹车盘之间的任何气体排走。 The diagram here shows some examples of rotor types with the various modification that can be done to them to help them create more friction, disperse more heat more quickly, and ventilate gas.这里的图显示一些可以用在刹车盘上的技术，可以进行改进，从而帮助刹车盘创造更多的摩擦力，更迅速地驱散更多的热量，并且排走气体。 From left to right.
从左至右。1：基本制动刹车盘。2：沟槽刹车盘-沟槽给予更多口，使摩擦衬片和刹车盘之间产生更多的摩擦，还允许气体从摩擦衬片和刹车盘之间的排走。3：沟槽钻孔刹车盘-再给多一点口，但也让气流(涡旋)通过制动盘协助冷却和通风。4：双通风刹车盘-以前一样，然而现在有了两个刹车盘而不是一个，和他们之间叶片产生涡流将进一步冷却刹车盘同时试图将任何气体从摩擦衬片和刹车盘之间吸走。
关于钻孔刹车盘重要的一点：钻孔
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