第五章轮式机械的制动性

1、第五章 轮式机械的制动性（222页）l 轮式机械行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和下坡时能维持一定车速的能力称为轮式机械的制动性。l 轮式机械的制动性是轮式机械的重要性能之一。若机械具有良好的动力性而缺乏可靠的制动性，则再优良的动力性也不能发挥，而且制动性直接关系到行车安全和运输生产率，重大行车事故约40%与制动距离长、制动时侧滑等情况有关，只有在轮式机械具有良好的制动性能时，才能在保证安全的前提下提高车速，充分发挥其动力性，获得较高的生产率。组成：制动器、制动传动装置 制动系的类型 按制动工况： 行车制动、驻车制动 按制动能源： 人力制动 、动力制动、 助力制动 按耗散机械能量的方

2、式： 摩擦式、液力式、电磁式 其中摩擦式制动器最为常用，又可分为： 蹄式、盘式、带式一、蹄式制动器的基本类型：1、组成：制动蹄、制动鼓、驱动机构蹄式制动器蹄式制动器 基本类型：按促动装置可分为：轮缸式制动器以液压油缸作为制动蹄的促动装置，也称分泵式制动器。凸轮式制动器以凸轮促动制功蹄。楔式制动器以楔斜面促动制动蹄。3、轮缸式蹄式制动器：（1）简单非平衡式：1）结构：2）工作原理：3）制动间隙：制动蹄片与制动鼓之间的间隙。 （上方： 0.40.6mm ， 下方： 0.250.5mm ）制动蹄的制动效能：左蹄（增势蹄）右蹄（减势蹄）差级分泵式制动器3、平衡式制动器（1）非对称简单平衡式（单向平衡式

3、） 正转时，两蹄均为增势蹄，制动效果显著。反转时，两蹄均为减势蹄，制动效能低。单向平衡式制动器（2）对称平衡式（双向平衡式） 主要由两个双活塞轮缸、两个无固定端制动蹄组成。 各制动蹄可根据车轮的旋转方向自动确定活动端和固定端。 特点：车轮正反转制动效能相同，两蹄磨损均匀，无附加载荷，但结构复杂。对称平衡式制动器第一节 制动性的评价指标 轮式机械的制动性主要由下列三方面来评价： 1、制动效能：包括制动距离、制动减速度与制动力。 制动效能是指在良好路面上，机械以一定的初速度制动到停车的制动距离或制动时的减速度。它是制动性能最基本的评价指标。 2、制动效能的恒定性：包括抵制制动效能的热衰退性能及水衰

4、退性能；车辆在高速时或下常坡连续制动时制动效能保持的程度，因为制动过程是将机械行驶的动能通过制动器吸收转化为热能，而制动器温度升高后，是否能保持冷状态时的制动效能为其热衰退性能。此外，轮式机械涉水行驶后制动器还存在水衰退问题。 3、制动时轮式机械的方向稳定性：制动时机械按照驾驶员给定的方向行驶的能力，即不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。第二节 制动时车轮受力分析 l 轮式机械受到与行驶方向相反的外力时，才能降低车速或停车，这个外力是由地面和空气提供的，但由于空气阻力较小，所以实际上外力是由地面提供的，称之为地面制动力。地面制动力愈大，制动减速度愈大，制动距离也愈短，所以地面制动力对轮式机

5、械制动性具有决定性的作用。 一、地面制动力 行驶中制动系对机械施加制动力，使其车速降低，直至停车，制动系中重要的部分是制动器，绝大多数采用机械摩擦式，可分为蹄式、盘式和带式三种，轮式机械多采用蹄式制动器作为行车制动。 制动时踩下踏板1，活塞3在推杆2的作用下使制动总泵4中产生高压油，经油管5推动分泵6中的两个活塞使制动蹄10绕支承销12旋转而向外张开，将摩擦片9紧压在制动鼓13上产生摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反，试图“抱死”车轮不让其旋转。由于车轮与地面间有附着作用，车轮对地面产生一个向前的切向力，同时地面给车轮一个反作用力Fxb，正是这个力阻止车轮向前运动，称其为地面制动力，地面制动力

6、Fxb越大则车的减速度也越大。当松开踏板1时，在复位弹簧的作用下，使两制动蹄回位，摩擦力矩消失，地面制动力Fxb也消失，制动解除。 显然，地面制动力Fxb并不仅仅取决于制动力矩，还取决用于轮胎与地面的附着条件，即： 。车轮对地面的垂直载荷数；车轮与地面间的附着系式中：WWFxb 下图表示了在良好路面上轮式机械制动时车轮的受力情况。M是车轮制动器产生的摩擦力矩(Nm)；Fxb是地面制动力(N)；W为车轮垂直载荷，Fp是车桥对车轮的推力、Fz为地面对车轮的法向反作用力，它们的单位均为N。 由力矩平衡得： 车轮半径。式中：rNrMFxb 地面制动力的大小取决于制动器内制动摩擦片与制动鼓或制动盘间的摩

7、擦力，以及轮胎与地面的摩擦力附着力。 二、制动器制动力定义：在轮胎周缘克服制动器摩擦力所需的力称为制动器制动力，以符号F表示，它相当于把车轮悬空，并踩住制动踏板时，在轮胎周缘沿切线方向转动车轮所需的力。 车轮半径。；制动器的制动力矩，式中：rmNMNrMF 制动器的制动力取决于制动器的型式、结构尺寸、制动器摩擦副的摩擦系数、车轮半径以及制动系的液压或气压，当结构参数一定时，它一般与制动踏板力、制动系的液压或气压成正比。三、地面制动力、制动器制动力、附着力之间的关系 在制动时，车轮的运动有滚动与抱死拖滑两种情况，当制动踏板力较小时，制动器摩擦力矩不大，地面与轮胎间的摩擦力即地面制动力，足以克服制

8、动器摩擦力。此时地面的制动力等于制动器制动力，是随踏板力的增长成正比地增长(见下图)。 但地面制动力是滑动摩擦的约束反力，其数值不能超过附着力。即： WFWFxbxbmax或： 当制动器踏板力或制动系压力上升到某一值(上图中为制动系液压力Pa)、地面制动力Fxb达到附着力时，车轮抱死不转而出现拖滑现象。制动系液压力大于Pa时，制动器制动力F由于制动器摩擦力矩的增长而仍按直线关系继续上升。但作用在车轮上的法向载荷为常数，地面制动力Fxb达到附着力的值后就不再增加。 由此可见，轮式机械的地面制动力首先取决于制动器制动力，同时又受地面附着条件限制。所以只有足够的制动器制动力，同时地面又能提供大的附着

9、力时才能获得足够的地面制动力。 四、硬质路面上的附着系数：1、制动过程分析： 上面分析制动力时，曾假设附着系数在制动过程中是常数，但实际上附着系数与车轮的运动状况即其滑动程度有关。 仔细观察轮式机械制动过程，发现轮胎留在地面上的印痕从车轮滚动到抱死拖滑是一个渐变的过程，如下图所示，在这个过程中附着系数有很大变化。观察下图，印痕基本上可分三段： 第一段内，印痕的形状与轮胎胎面花纹基本上一致，车轮接近于纯滚动： 车轮的角速度。；车轮的滚动半径，；车轮中心的速度，式中：wrwwrwmrsmVrV00/ 第二段内，轮胎花纹的印痕可以辨别出来，但花纹逐渐模糊，车轮不是单纯的滚动。胎面与地面发生一定程度的

10、相对滑动，即车轮处于边滚边滑的状态，此时车轮轮心的速度为：大。加，滑动成分的比例越而且随着制动强度的增wrwrV0 第三段形成一条粗黑的印痕，车轮被制动器抱住，在路面上作完全的拖滑。此时w0。 从这三段印痕变化情况可以看出，随着制动强度的增加，车轮滚动成分越来越少，而滑动成分越来越多。 一般用滑动率S说明滑动成分的多少：%1000wwrwVrVS。）车轮边滚边滑时：（，滑动率车轮纯拖滑时：，滑动率）车轮纯滚动时：（%01003%;0100)2(; 010SSSrVwwrw 滑动率S的数值说明了车轮运动中滑动成分所占比例，滑动率越大，滑动成分越多。 制动力系数b：制动过程中，制动力与垂直载荷之比

11、，即制动过程中的附着系数。制动过程中，在不同滑动率时制动力系数b的数值也不同。下图给出了试验所得的制动力系数曲线。 OA段近似于直线，b随S的增加而迅速增大。过A点后b上升缓慢，至B点b达到最大值。此后，滑动率再增加，制动力系数有所下降，直至滑动率为100。 制动力系数的最大值称为峰值附着系数p。p一般出现在S1520。滑动率S100的制动力系数称为滑动附着系数s。在干燥路面上s与p的差别较小，而在湿路面上差别较大。 上图是在轮胎没有受到侧向力条件下测得的，而下图给出了有侧向力作用而发生侧偏时的制动力系数、侧向力系数与滑动率的关系曲线。侧向力系数为侧向力与垂直载荷之比，也称为侧向附着系数。曲线

12、表明，滑动率愈低，同一侧偏角条件下的侧向力系数愈大，即轮胎保持转向、防止侧滑的能力愈大。所以，制动时若能使滑动率保持在较低值，便可获得较大的制动力系数与较高的侧向力系数，此时的制动性能最好，侧向稳定性也很好。 一般制动系的轮式机械是无法做到这一点的。车轮自动防抱装置能满足这个要求，它可显著地改善轮式机械的制动效能与方向稳定性。 第三节 轮式机械的制动效能l评定制动效能的指标是制动距离S和制动减速度。l一、制动距离l1、定义:指轮式机械速度为v0时，从驾驶员踩着制动踏板开始到轮式机械停住为止所驶过的距离。 制动距离与制动踏板力以及路面附着条件有关，测试制动距离时应对踏板力或制动系压力以及路面附着

13、系数作出一定规定。制动距离与制动器的状况也有密切的关系，若无特殊说明，一般制动距离是在冷试验条件下测得的，开始制动时制动器的温度在100度以下。 由于各种机械的动力性不同，对制动效能的要求也不同：一般轻型运输车行驶车速高，要求制动效能也高；重型运输车行驶车速低，对制动效能的要求就低一点。如我国交通管理部门规定：车速在30km/h时，轻型货车的制动距离为7m以下，中型货车不大于8m，重型货车不大于12m，而轿车应在6m以下。 1、制动过程分析： 下面是在附着系数值不变的条件下，对制动距离作一粗略的定量分析，以研究各种因素对制动距离的影响。为了分析制动距离，需要对制动过程有一全面了解。下图是实际测

14、得的制动踏板力、制动时间的关系曲线。 实际测得的制动踏板力、制动时间的关系曲线下图是经过简化后的曲线。（1）1：驾驶员接到紧急停车信号时，并没有立即行动，而需要经过时间1后才意识到应用紧急制动，并移动右脚，再经过1时间后才至制动踏板，这段时间称为驾驶员反应时间，其长短约0.60.8s，这段时间内车辆以v0的初速度作等速运动； （2）2：b点后随着驾驶员踏下制动踏板，踏板力迅速增大，到d点达到最大值，2又分为两部分： 2：制动系反应时间，用于克服制动系机械传动部分的间隙、克服制动蹄与制动毂的间隙、克服制动蹄回位弹簧的弹力等，2时间内车辆的减速度为0，仍作等速运动；2：制动力由零增加到稳定值，故制

15、动减速度由零增至稳定值所经历的时间 。 2称为制动系协调时间，其大小一方面取决于驾驶员踩踏板的速度，另一方面受制动器结构形式的影响，2约0.20.9s。 （3）3：以稳定制动减速度制动的时间。 （4）4：从开始放松制动踏板的瞬时起，到制动力完全消除，制动减速度为零所经历的时间，称为完全释放时间，一般为0.21s。 从以上分析可知，制动过程分为（1）驾驶员见到信号后做出的行动反应；（2）制动器起作用时间；（3）持续制动时间；（4）制动解除时间。 一般制动距离是指开始踩着踏板到完全停车的距离，它包括制动器起作用时间和持续制动时间两个阶段。 、公式推导kmjVVShkmjjjVVSSSSjVjVSj

16、jVSVVS，则有：换为项，并将车速的单位变值很小，可略去）总制动距离为：（为零。作匀减速运动，末速度段，机械以时间内，为持续制动阶（）在运动，时间内，为变减速直线）在（为起始制动车速；，时间内，）在（max2002222max222maxmax2002222max20max20max22max20202029 . 5226 . 31/242422482261213232 从上式可以看出，决定轮式机械制动距离的主要因素是：制动器起作用时间、最大制动减速度(附着力或最大制动器制动力)、制动的起始车速等。附着力(或制动器制动力)愈大，起始车速愈低，制动距离则愈短。其中的制动器起作用时间对制动距离的

17、影响较大，制动器的起作用时间与制动系的结构型式有密切关系。当驾驶员急速踩下制动踏板时，液压制动系的制动器起作用时间可短到0.1s；真空助力制动系和气压制动系起作用时间0.30.9s。 二、制动减速度：制动减速度反映了地面制动力，因此它与制动器制动力(车轮滚动时)及附着力(车轮抱死拖滑时)有关。一般认为，在不同路面上制动时制动到车轮抱死状态时具有最大的地面制动力，因而产生最大的制动减速度，这时车轮在路面上拖滑，留下黑色的拖印。在平直路面上，当所有车轮都抱死时，车辆的地面制动力为： mgGFFzxbmax 由于制动时空气阻力相对较小，可忽略不计，有牛顿第二定律得：gjmgmjFxbmaxmaxma

18、x 上式表明，若制动器制动力足够大，能使所有的车轮都能抱死，则产生的最大制动减速度与附着系数成正比，与车辆的总质量无关。三、改善制动效能的措施： 改善制动效能主要从增大制动器制动力和缩短制动器协调时间入手。 、增大制动器制动力： 制动器制动力的大小主要取决于制动系的设计参数，提高制动器制动力要求增加制动器内部摩擦副的摩擦力，如制动蹄与制动毂结合面大且制动蹄两端结合较重，可采用制动蹄摩擦面圆弧半径略大于制动毂内径以及合理调整制动蹄与制动毂的间隙的方法达到此要求；应保持摩擦表面较高的摩擦系数；提高制动系的油压或气压，增大制动蹄对毂的压紧力。、缩短协调时间： 可减少制动系机械部分的质量，适当减少制动

19、踏板的自由行程，保持管路畅通和气、液系统的密封，适当减少制动蹄与制动毂的间隙。 四、制动效能的恒定性 前述的制动效能指标是在冷制动下，即制动器的工作温度在100度以下，但是机械在繁重的工作条件下制动时，如在下长坡时，制动器要长时间地连续地作较大强度的制动，制动器温度常在300度以上，有时高达600700度。制动器温度上升后，制动器摩擦力矩显著下降，这种现象为制动器的热衰退。热衰退是目前制动器不可避免的现象，只是程度的差别，制动效能的恒定性主要指的是抗热衰退性能。 抗热衰退性能一般用连续制动时制动效能的保持程度来衡量。根据国际标准的推荐，要求以一定车速连续制动15次，每次的制动强度为3ms，最后

20、的制动效能应不低于规定的冷试验制动效能(5.8ms)的60。（一）热衰退能力的影响因素：、摩擦副的材料及摩擦系数 制动器抗热衰退性能与摩擦副材料及制动器结构有关。一般制动器是以铸铁作制动鼓与制动盘的材料，石棉摩擦衬料作摩擦衬片。其中铸铁的成分、金相组织、硬度及石棉摩擦衬料的成分、工艺过程以及结构对摩擦副的摩擦性能都有影响。 石棉摩擦衬料内含有合成树脂、天然或合成橡胶等有机聚合物，它们在加温和加压下制成，摩擦片温度不超过300度时，石棉摩擦片与制动毂的摩擦系数稳定为0.30.4，正常制动时(摩擦副的温度在200度左右)摩擦副的摩擦系数稳定，具有正常的制动效能，在强烈连续制动及高速制动的情况下，摩

21、擦片温度过高，其内含的有机物受热分解，产生一些气体和液体，在摩擦表面形成有润滑作用的薄膜，使摩擦系数下降，出现制动效能的热衰退现象，严重时制动蹄表面会烧糊，即使再冷下来，摩擦系数也不能恢复，试验表明，当制动蹄温度达到436460度时制动器的摩擦力矩只有冷制动时的23。、制动器的结构形式： 制动器的抗热衰退性能还与制动器的结构型式有密切关系。 常用制动效能因数与摩擦系数的关系曲线来说明各种类型制动器效能及其稳定程度， 如下图所示，制动效能因数是单位制动泵推力所产生的制动器摩擦力。 由上图可知，双向自动增力蹄及双增力蹄式制动器，由于结构上的几何力学关系产生增力作用，具有较大制动效能因数，摩擦系数变

22、化时制动效能按非线性关系迅速改变。因此，摩擦系数的微小的改变，能引起制动效能大幅度变化，即制动器的稳定性差。双减力蹄制动器情况与之相反。增、减力制动器介于两者之间。盘式制动器的制动效能没有蹄式制动器大，但其稳定性好，这是近年来盘式制动器广泛采用于重型矿用车的原因。单向平衡式蹄式制动器（二）制动器的水衰退性 轮式机械涉水运行时水进入制动器，短时间内制动效能的降低称为水衰退。轮式机械涉水运行后待水衰退现象消除时方可高速行驶。 车辆涉水后，应踩几下制动踏板，使制动蹄与制动毂发生摩擦，用摩擦生成的热使制动器迅速干燥，制动效能恢复正常。 钳盘式制动器的制动盘易散热，热膨胀后使摩擦片与制动盘压得更紧，涉水

23、后水恢复性能好也是盘式制动器能够保持较恒定的制动效能的原因。 第四节制动时的方向稳定性l 在制动过程中，维持直线行驶或按规定变道行驶的能力称为机械制动时的方向稳定性。l 在制动过程中，机械有时会出现制动跑偏、前后轴侧滑或前轮失去转向能力，而使机械失去控制离开原来的行驶方向，甚至发生撞入对方车道、下沟、滑下山坡的危险情况。车辆实验中常规定一定宽度的实验通道，如1.5倍车宽或3.5米，制动时方向稳定性合格的汽车在实验时不允许产生不可控制的效应使它离开这条通道。 制动时机械自动向左或向右偏驶称为制动跑偏。跑偏现象多数是由于技术状况不正常造成的，经过维修调整是可以消除的。 侧滑是指制动时轮式机械的某一

24、轴或两轴，在横向附着系数下降、侧向力作用下发生横向移动。最危险的情况是紧急制动时发生后轴侧滑，此时轮式机械常发生急剧回转运动而失去控制。即使技术状况完全符合要求的汽车，在高速制动或在溜滑的路面上制动时也可能发生后轴侧滑。 制动跑偏与侧滑是有联系的，严重的跑偏有时会引起后轴侧滑，易于侧滑的汽车也有加剧跑偏的倾向。 制动跑偏、侧滑与转向轮失去转向能力是造成行车事故的重要原因。因此对制动方向稳定性的分析具有很重要的意义。一、制动跑偏的原因制动时跑偏的原因有两个：制动过程中，左、右车轮，特别是转向桥的左、右车轮制动器制动力不相等。 这是制造、调整误差造成的，轮式机械究竟向左或向右跑偏，要根据具体情况而

25、定。 上图给出了由于转向桥左右车轮制动力不相等而引起跑偏的受力分析。为便于问题的分析。假设车速较低，跑偏不严重，且跑偏过程中方向盘是不动的，在制动过程中也没有发生侧滑，并忽略轮式机械作圆周运行时产生离心力及车身绕质心的惯性力矩。 设前左轮的制动器制动力大于前右轮的，前左轮的故地面制动力动大于前右轮的，此时前、后轴分别受到地面侧向反作用力为FY1和FY2。1）若前轴左右轮的地面制动力到主销轴线的距离相等，均为b，则有： 形成制动跑偏。向左产生一定的偏转，轮仍然会一定的弹性变形，转向且间隙消除后还会产生间有一定的间隙，但由于转向机构各杆件即使司机把稳了方向盘生偏转而转向，相当大，可使方向盘发相差较

26、大时，此力矩会右轮的地面制动力作用到转向系上，当左力矩bFbFbFbFFFRxLxRxLxRxLx1111112）地面作用到车轮的侧向反力也可引起跑偏； 由于主销有后倾角，地面侧向反力均垂直于纸面向内，使车轮绕主销向左偏转，增大了向左跑偏的趋势。 转向桥结构主要由前轴、转向节和轮毂等三部分组成，前轴端部制有通孔，主销插入此孔内，转向节上有销孔的两耳通过主销与前轴的端部相连，使前轮可以绕主销偏转一定角度而使车辆转向。 为了减小偏转转向轮的操纵力矩，并保证转向轮的自动回正作用，通常转向轮不与地面垂直，而是略向外倾，其前端略向内收拢；转向节主销也不是垂直安装在前轴上，而是其上端略向内和向后倾斜。主销

27、后倾角：主销轴线与垂线之间的夹角。3）若左右轮主销内倾角不相等，即使地面制动力相等，也可能使车辆向主销内倾角较小一侧跑偏。主销内倾角：主销的上端向内倾斜一个角度，叫做主销内倾角 总之，若发生制动跑偏，总是向制动力大的一侧跑偏。为了防止跑偏，在用制动力法检验车辆的制动效能时，提出了左右轮制动器制动力平衡的要求。 左右轮制动力矩完全相同是很困难的，因为摩擦片的质量、摩擦片与制动鼓在制动时的接触情况以及调整等不可能完全相同，一般允差1030%，太大的差值肯定会引起制动跑偏。制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上的不协调(互相干涉)。 造成跑偏的第二个原因是悬架导向杆系与转向系拉杆发生干涉，且跑偏的

28、方向不变，这是设计造成的，制动时总是向左或向右一方跑偏。二、制动侧滑 制动时发生侧滑，特别是后轴侧滑，会引起轮式机械的回转运动，严重时可使轮式机械调头。由实验与理论分析得知，制动时若后轮比前轮先抱死拖滑，就可能发生后轴侧滑。若前、后轮同时抱死或前轮先抱死，则能防止后轴侧滑，但机械将失去转向能力。下面实验可说明制动时车辆侧滑的情况。 实验是在平直的混凝土路面上进行的，为了降低附着系数使之容易发生侧滑，可在路面上洒水，试验用的车辆有调节各个车轮制动器油压的装置，以控制每根轴上的制动力，达到改变前后轮抱死拖滑的次序，调节装置甚至可使车轮制动器油压为零，即在制动时，该车轮根本不制动。1、前轮无制动力，

29、后轮有足够的制动器制动力：在不同的车速下制动到后轮抱死拖滑； 2、后轮无制动力，前轮有足够的制动器制动力：在不同的车速下制动到前轮抱死拖滑； 3、前后轮均有足够的制动力，但前后轮抱死拖滑的次序和时间间隔不同。实验表明： 1）制动时若前轮先抱死拖滑，车辆基本上直线向前或减速停车，处于稳定状态，但在弯道上行驶时，会丧失转向能力。2）若后轮比前轮先抱死拖滑，且时间间隔短于0.5秒，车辆也基本上按直线行驶。3）若后轮比前轮提前一定时间以上（如0.5秒）且在车速超过某一值，车辆在轻微侧向力的作用下，就会发生后轴侧滑，车辆急剧转动，甚至完全调头。 实验还发现，前轴的两个车轮和后轴的两个车轮也不是同时抱死的

30、，如果只有一个后轮先抱死，也不会发生侧滑，是否发生侧滑，取决于晚抱死的后轮和晚抱死的前轮两者的时间间隔。 制动时发生后轴侧滑比前轴侧滑更危险，下面用前、后轮单独侧滑的对比，说明原因。 上图是前轮抱死而后轮滚动。方向盘固定不动，前轮受侧向力作用发生侧滑，前桥中点A的前进速度vA与轮式机械纵轴线的夹角为，后桥未发生侧滑，所以其速度vB 的方向仍与机械的纵轴方向一致。做vA和vB的垂线交于O点，此时机械相当于绕瞬时回转中心O作圆周运动，所产生的作用于质心c的惯性力Fj的方向与侧滑的方向相反，因此，Fj能起到减小或阻止前桥侧滑的作用。而且一旦侧向力消失惯性力Fj有使机械自动回正的作用，因此仅前轴车轮制

31、动到抱死状态产生的侧滑，机械前进的方向改变不大。后轴侧滑 上图是后轮制动时抱死而前轮滚动，如有侧向力作用，后轮发生侧滑的方向正好与惯性力Fj的方向一致。于是惯性力加剧后轴侧滑；后轴侧滑又加剧惯性力Fj，机械将急剧转动。因此后轴侧滑是一种危险的工况。 从保证轮式机械行驶方向稳定性的角度出发，不能出现只有后轮抱死或后轮比前轮先抱死的情况。最理想的情况是，防止任何车轮抱死，前、后车轮都处于滚动状态。第五节 前、后制动器制动力的比例关系l一、制动系效率b：l b：为最大地面制动力与最大制动器制动力之比。发挥程度。表示了制动器制动力的最大制动器制动力；最大地面制动力；bxbxbbFFFFmaxmaxma

32、xmax系的关和F、FFxb 评价机械制动性的三项指标为制动效能、制动效能的恒定性和制动时车辆的方向稳定性，如何更有效的利用车辆前后轴制动器制动力，提高制动系效率，以及如何保证制动时有较好的方向稳定性，涉及到总制动器制动力在前后轴间的分配问题。 一般车辆根据前后制动器制动力的分配比例、载荷情况以及道路附着系数和坡道等因素，当制动器制动力足够时，制动过程中可能出现三种情况：一是前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑：此时车辆状态比较稳定，但在弯道上行驶时会失去转向能力。二是后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死拖滑：会导致后轴侧滑。三是前后轮同时抱死拖滑：可以避免后轴侧滑，且前转向轮只有在最大制动强度下才丧失转

33、向能力。进一步分析若一根轴（前轴或后轴）先抱死拖滑，则该轴上的地面制动力已达极限，而另一根轴尚未抱死拖滑，因此，驾驶员将继续加大制动踏板力以增加该轴的制动器制动力，此时对于先抱死拖滑的轴而言，增大了的制动器制动力将不会有效地转化为地面制动力，使制动系效率小于。总之，若前后轮同时抱死拖滑，则产生最大的地面制动力所需要的制动器制动力（或最大踏板力）最小。二、地面对前、后车轮的法向反作用力下图是轮式机械在水平路面上制动时的受力情形。图中忽略了轮式机械的滚动阻力矩、空气阻力以及旋转质量的惯性力矩。此外，附着系数只取一个定值。LhFLaGFLhFLbGFBAFFFFFgxbZgxbZxbxbxbjj21

34、21两点取力矩平衡得：、分别对力平衡为：沿着车辆运动方向的受车辆制动时的惯性力；上图中：后轮的法向作用力：带入，即可得地面对前将有最大的制动减速度：同时抱死拖滑，车辆具均能使前后车轮若在不同路面上制动时xbxbFGFF上两式均为直线方程。gZgZhaLGFhbLGF21三、理想的前、后制动器制动力分配曲线 轮式机械制动时前、后车轮同时抱死拖滑，对车辆的制动效能、制动时的稳定性和转向能力均较有利。此时的前、后轮制动器制动力的关系曲线，称为理想的前、后轮制动器制动力分配曲线，也称曲线。1、分析条件：在任意附着系数的路面上制动时，前后车轮同时抱死的条件是： （1）前后车轮制动器制动力之和等于附着力；

35、（2）前后车轮制动器制动力分别等于各自的附着力。112212121212122112124212FhGbFGLhbhGFhahbFFGFFFFFFGFFFFFFGFFgggggZZZZ后得：；消去参变量将法向力公式代入：或 将上式绘制成曲线，即为前、后车轮同时接近抱死时前、后轮制动器制动力的关系曲线理想的前、后轮制动器制动力分配曲线，简称曲线(下图中线)。 由此可见，只要给出轮式机械的重量G、质心位置（a、b、hg），就能作出曲线。对于不同的参数G、a、b和hg ，可以作出一系列曲线，如上图中空载和满载时的曲线。 曲线上的每一点代表一定的值，并表示在该值下，前、后车轮同时接近抱死时的前、后制动

36、器制动力的数值。距离坐标原点越远的点代表的附着系数越大。的关系曲线。、附着力抱死时的前后轮曲线也是车轮同时接近因此，由于21222111FFFFFFFFxbxb四、具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附属系数 一般机械的前、后制动器制动力并不按曲线变化，而是两者的比值为一固定值。1、制动器制动力分配系数：前制动器制动力与机械总制动力之比，表明前后制动器制动力分配的比例。并通过原点，其斜率为为一直线，关系绘成曲线，则将；为车辆总制动器制动力力；分别为前后制动器制动；112212121211FFFFFFFFFFFFFF以上直线为实际前后制动器制动力分配曲线，简称线。2、同步附着系数0：上图中线与

37、曲线交于B点，B点对应的附着系数称为同步附着系数。 同步附着系数的意义：前、后制动器制动力为固定比值的轮式机械，只有在同步附着系数情况的路面上制动时才能使前、后车轮同时抱死。ggZZZZhahbFFFFFFFFFF000021212221111参数：动系设计及改装的重要同步附着系数是车辆制 在设计和改装制动系时，常选定同步附着系数，由上式算出要求的制动力分配系数，即可得到前后制动器制动力应维持的关系。五、普通轮式机械制动过程分析 利用线与曲线的配合，就可以分析前、后制动器制动力具有固定比值的轮式机械在各种路面上的制动情况。 为了便于分析，先介绍两组线组f线组和r线组。（一） f线组和r线组：1

38、、 f线组：只有前轮抱死时的前后地面制动力分配情况。gxbggxbgxbxbZxbxbxbxbgxbZxbhbGFhhLFLhFFLbGFFFFFLhFLbGFF12211211)(11当前轮抱死时：由上式即可得出只有前轮抱死时，前后轮的地面制动力的关系。2、 r线组：只有后轮抱死时的前后地面制动力分配情况。gxbggxbgxbxbZxbxbxbxbgxbZxbhLaGFhLhFLhFFLaGFFFFFLhFLaGFF12212212)(22当后轮抱死时：由上式即可得出只有后轮抱死时，前后轮的地面制动力的关系。制动力之间的关系。时的前后轮地面时制动到只有后轮抱死附着系数的地面上制动条直线都代表在一定的一组射线，其中每一，线组为过点制动力之间的关系。时的前后轮地面时制动到只有前轮抱死附着系数的地面上制动条直线都代表在一定的一组射线，其中每一，线组为过点00gghaGrhbGfr线组（后轮抱死）