《汽车性能与使用技术 》娄云主编

1、第五章第五章 汽车制动性汽车制动性学习目标：学习目标：掌握制动器制动力、地面制动力及掌握制动器制动力、地面制动力及附着力的含义及三者之间的关系；附着力的含义及三者之间的关系；掌握制动效能评价指标的含义；掌握制动效能评价指标的含义；了解滑移率的概念了解滑移率的概念第五章第五章 汽车的制动性汽车的制动性一一汽车制动性的评价指标汽车制动性的评价指标二二车轮制动时的受力学分析车轮制动时的受力学分析三三汽车制动效能及其恒定性汽车制动效能及其恒定性四四制动时汽车行驶方向稳定性制动时汽车行驶方向稳定性五五前后制动器制动力分配比例前后制动器制动力分配比例引言引言【定义定义】：汽车在行驶时能在】：汽车在行驶时能

2、在短距离停车短距离停车且维且维持行驶持行驶方向稳定性方向稳定性，并且在下长坡时能，并且在下长坡时能维持维持一定车速一定车速的能力。的能力。【意义意义】：】：汽车制动性是汽车的重要使用性汽车制动性是汽车的重要使用性能之一。它属于能之一。它属于 汽汽 车车主动安全主动安全的范畴。的范畴。【概念概念】：】：行车制动行车制动俗称脚制动或脚刹车。俗称脚制动或脚刹车。 驻车制动驻车制动俗称手刹车或手制动。俗称手刹车或手制动。一、汽车制动性的评价指标一、汽车制动性的评价指标【三个评价指标三个评价指标】：】：制动效能（含制动距离和制动减速度）；制动效能（含制动距离和制动减速度）；制动效能的恒定性（抗衰退性能）

3、；制动效能的恒定性（抗衰退性能）；制动时汽车方向稳定性（包括制动时汽车方向稳定性（包括抗跑偏抗跑偏、抗抗侧滑侧滑和和保持转向能力保持转向能力的性能）。的性能）。一、汽车制动性的评价指标一、汽车制动性的评价指标【制动效能定义制动效能定义】：】：在良好的路面上，汽车以在良好的路面上，汽车以规定的初始规定的初始车速车速以以规定的踏板力规定的踏板力制动到停车的制动到停车的制制动距离动距离或制动时汽车的或制动时汽车的减速度减速度。它是。它是制动性能的最基本指标。制动性能的最基本指标。主要就包括制动距离和制动减速度。主要就包括制动距离和制动减速度。一、汽车制动性的评价指标一、汽车制动性的评价指标【制动效能

4、恒定性制动效能恒定性】：】：抗热衰退性能抗热衰退性能：汽车在高速行驶或下长坡道时制动性能的汽车在高速行驶或下长坡道时制动性能的保持程度。保持程度。抗水衰退性能抗水衰退性能：是指汽车涉水后对制动性能的保持能力。是指汽车涉水后对制动性能的保持能力。【制动时方向稳定性制动时方向稳定性】：】：常指制动时汽车按给定路径行驶的能力。常指制动时汽车按给定路径行驶的能力。 制动时发生制动时发生跑偏跑偏、侧滑侧滑或或失去转向能力失去转向能力，则汽车将，则汽车将偏离给定的行驶路径。这时，汽车的制动方向稳定偏离给定的行驶路径。这时，汽车的制动方向稳定性能不佳。性能不佳。轿车制动规范轿车制动规范项目项目 中国中国 G

5、B7258 EEC 71/732 瑞典瑞典 F18 美国联邦美国联邦 105 试验路面试验路面 0.7 附着良好附着良好 0.80.8 Skid No81 载重载重 空载（满载）空载（满载） 1 人或满载人或满载 任何载荷任何载荷 轻载、满载轻载、满载 制动初速制动初速 50km/h 80km/h 80km/h 80km/h 方向稳定性方向稳定性 偏出偏出2.5m 不抱死跑偏不抱死跑偏 不抱死跑偏不抱死跑偏 不抱死，偏出不抱死，偏出3.7m 距离或减速度距离或减速度 19 (20)m 6.6.2(5.9)m/s2 50.7m, 50.7m, 5.85.8m/s2 5.85.8m/s2 65.8

6、m65.8m (216ft)(216ft) 踏板力踏板力 500N500N 490N490N 490N490N 66.766.7 667N667N 第五章第五章 汽车的制动性汽车的制动性一一汽车制动性的评价指标汽车制动性的评价指标二二车轮制动时的受力学分析车轮制动时的受力学分析三三汽车制动效能及其恒定性汽车制动效能及其恒定性四四制动时汽车行驶方向稳定性制动时汽车行驶方向稳定性五五前后制动器制动力分配比例前后制动器制动力分配比例车轮制动时的受力车轮制动时的受力【制动器制动力】rTFxbpFzFxbFTWFau【地面制动力】rTF地面制动力、制动器制动力与附着力的关系地面制动力、制动器制动力与附着

7、力的关系zxbzxbFFFFFmaxN踏板力，FFFFxbmaxFFxbCN踏板力，fbFF 地面制动力首先取决与地面制动力首先取决与制动器制动力制动器制动力，但同时，但同时受到受到地面附着条件地面附着条件的限制，它们的限制，它们同时大才好。同时大才好。硬路面上的附着系数硬路面上的附着系数仔细观察汽车 的制动过程可发现，轮胎留在地面上的印痕从车轮滚动到滑动是一个渐变的过程。第一阶段：单纯滚动，印痕的形状基本与轮胎胎面花纹相一致。第二阶段：边滚边滑可辨别轮胎花纹的印痕，但花纹逐渐模糊，轮胎胎面相对地面发生一定的相对滑动，随着滑动成分的增加，花纹越来越模糊。第三阶段：拖滑车轮抱死拖滑，粗黑印痕，看

8、不出花纹。00wwrwru不同滑动率轮胎印迹变化规律不同滑动率轮胎印迹变化规律 随着制动强度的增加，车轮的滑动成分越来越大。它通常用滑动率S表示。lspbw0rwww0rw%100S0%100S,00Sru%100uruS侧向力系数滑动附着系数峰值附着力系数制动力系数为边滚边滑为纯滑动为纯滚动20100psbS滑动率bl现象分析现象分析00001000100%100%wrwwwrwwursssursu纯滚动纯滑动边滚边滑s1002015blps滑动率滑动率s:车轮运动中从滚动至滑动过程滑动车轮运动中从滚动至滑动过程滑动成分所占的比例成分所占的比例各路面的附着系数各路面的附着系数道路的类型、路况

9、汽车运动速度轮胎结构、花纹、材料sbb柏油（干）松砾石光滑冰面aus轮胎的磨损会影响其附着能力。路面的宏观结构应有一定的不平度而有自排水能力；路面的微观结构应是粗糙且有一定的棱角，以穿透水膜，让路面与胎面直接接触。增大轮胎与地面的接触面积可提高附着能力：低气压、宽断面和子午线轮胎附着系数大。滑水现象减小了轮胎与地面的附着能力，影响制动、转向能力。潮湿路面且有尘土、油污与冰雪、霜类。第五章第五章 汽车的制动性汽车的制动性一一汽车制动性的评价指标汽车制动性的评价指标二二车轮制动时的受力学分析车轮制动时的受力学分析三三汽车制动效能及其恒定性汽车制动效能及其恒定性四四制动时汽车行驶方向稳定性制动时汽车

10、行驶方向稳定性五五前后制动器制动力分配比例前后制动器制动力分配比例三、制动效能及其恒定性三、制动效能及其恒定性汽车制动效能，是汽车制动效能，是指汽车迅速降低车速直至停车的指汽车迅速降低车速直至停车的能力。汽车制动效能的评价指标是制动距离能力。汽车制动效能的评价指标是制动距离S S（单位（单位m m）和制动减速度和制动减速度 （单位（单位m/sm/s2 2）。）。1. 1. 制动距离制动距离制动距离制动距离S S，是是指汽车以给定的初速指汽车以给定的初速u u0 0，从踩到制动，从踩到制动踏板至汽车停住所行驶的距离。制动距离与踏板力（或踏板至汽车停住所行驶的距离。制动距离与踏板力（或者制动系管路

11、压力）以及地面的附着情况有关，也与制者制动系管路压力）以及地面的附着情况有关，也与制动器的热工况有关。动器的热工况有关。制动减速度制动减速度是地面制动力的反映，而是地面制动力的反映，而与地面制动力与地面制动力与制动器制动力有关与制动器制动力有关。0 . 12 . 0s9 . 02 . 0s0 . 13 . 0432222211111放松制动器时间持续制动时间制动力增长时间时间）制动系反应时间（滞后制动器作用时间：驾驶员移脚时间策时间驾驶员感知、判断、决驾驶员反应时间：2 制动距离分析制动距离分析汽车的制动过程1112a422pFjtpFbcdefg03j制动系作用时间对制动距离影响高速制动或下

12、长坡制动，制动器温度迅速上升，高速制动或下长坡制动，制动器温度迅速上升，摩擦力矩显著下降，即摩擦力矩显著下降，即热衰退现象。热衰退现象。要求汽车以要求汽车以规定车速连续制动规定车速连续制动15次，制动强度为次，制动强度为3m/s2,最后不最后不低于冷试验效能的低于冷试验效能的60 （5.8m/s2) 。当汽车涉水后，因水进入制动器，短时间内制动当汽车涉水后，因水进入制动器，短时间内制动效能的降低，称为效能的降低，称为水衰退现象。水衰退现象。第五章第五章 汽车的制动性汽车的制动性一一汽车制动性的评价指标汽车制动性的评价指标二二车轮制动时的受力学分析车轮制动时的受力学分析三三汽车制动效能及其恒定性

13、汽车制动效能及其恒定性四四制动时汽车行驶方向稳定性制动时汽车行驶方向稳定性五五前后制动器制动力分配比例前后制动器制动力分配比例四、制动时行驶方向稳定性四、制动时行驶方向稳定性汽车制动方向稳定性汽车制动方向稳定性，是指汽车在制动过程中维持直线行驶或按预定弯道行驶的能力。汽车制动方向不稳定现象主要表现为制动跑偏、前轮失去转向能力。制动方向不稳定是造成交通事故的重要原因。据统计，冰雪道路交通事故70以上与侧滑有关，而其中50是由制动侧滑引发的。制动跑偏制动跑偏，是指汽车在制动过程中自动向左或向右偏驶的现象。制动侧滑制动侧滑，是指制动时汽车的某轴或多轴发生横向移动的现象。严重的跑偏必然侧滑，对侧滑敏感

14、的汽车也有跑偏的趋势。通常，跑偏时车轮印迹重合，侧滑前后印迹不重合。前轮失去转向能力前轮失去转向能力，是指制动时汽车不再按原来弯道行驶而沿切线方向驶出，或者汽车直线行驶时转动转向盘仍按直线行驶的现象车轮制动跑偏的原因车轮制动跑偏的原因【主要有两个主要有两个】：】：1. 因制造或调整误差造成汽车左、右车轮，因制造或调整误差造成汽车左、右车轮，特别是左、右前轮制动器制动力不相等；特别是左、右前轮制动器制动力不相等；车轮制动跑偏的原因车轮制动跑偏的原因【主要有两个主要有两个】：】：因结构设计原因，使汽车制动时悬架受力因结构设计原因，使汽车制动时悬架受力状态发生变化，造成悬架导向杆系在运动状态发生变化

15、，造成悬架导向杆系在运动学上不协调。学上不协调。制动时后轴侧滑和前轴转向能力丧失的问题制动时后轴侧滑和前轴转向能力丧失的问题 制动时发生侧滑，尤其是制动时发生侧滑，尤其是后轴侧滑后轴侧滑，会引起汽急，会引起汽急剧的回转运动，严重时可使汽车调头，造成严重剧的回转运动，严重时可使汽车调头，造成严重交通事故。交通事故。实验及其结果实验及其结果在在前轮无制动力、后轮有足够的制动前轮无制动力、后轮有足够的制动力力的条件下，随的提高侧滑趋势增加。的条件下，随的提高侧滑趋势增加。当车速为当车速为45,回转角度高达回转角度高达180。当当后轮无制动力、前轮有足够的制动后轮无制动力、前轮有足够的制动力力时，即使

16、速度达到时，即使速度达到65,回转角只有回转角只有10。汽车基本保持直线行驶状态。汽车基本保持直线行驶状态。当当前、后轮都有足够前、后轮都有足够的制动力，但先的制动力，但先后次序和时间间隔不同时，若车速为后次序和时间间隔不同时，若车速为64.5，前轮比后轮先抱死或后轮比前，前轮比后轮先抱死或后轮比前轮先抱死，但是因时间间隔小于轮先抱死，但是因时间间隔小于0.5s，则汽车基本保持直线行驶；若时间间则汽车基本保持直线行驶；若时间间隔大于隔大于0.5s，则后轴发生严重的侧滑。，则后轴发生严重的侧滑。如果只有一个后轮抱死，后轴也不会如果只有一个后轮抱死，后轴也不会发生侧滑。发生侧滑。实验及其结果实验及

17、其结果起始车速和附着系数对制动方向稳定性也有很大影响，例如，若车速48.2,即使后轮抱死比前轮早0.5s，汽车纵轴也仅转动25，而当车速72.3时,则汽车发生剧烈侧滑。实验结果实验结果【表明表明】：】：制动时若后轴比前轴先抱死拖滑，就可制动时若后轴比前轴先抱死拖滑，就可能发生后轴侧滑。若前、后轴同时抱死，能发生后轴侧滑。若前、后轴同时抱死，或者前轴先抱死而后轴抱死或不抱死，或者前轴先抱死而后轴抱死或不抱死，则能防止汽车后轴侧滑，但是汽车丧失则能防止汽车后轴侧滑，但是汽车丧失转向能力。转向能力。 从受力的角度分析从受力的角度分析CF当当前轮抱死、后轮自由滚动前轮抱死、后轮自由滚动时，时，在干扰作

18、用下，发生前轮偏离在干扰作用下，发生前轮偏离角角 （航向角）。若保持转向（航向角）。若保持转向盘固定不动，因前轮侧偏转向盘固定不动，因前轮侧偏转向产生的离心惯性力产生的离心惯性力 与偏离角与偏离角 的方向相反的方向相反,起到减小或阻止前起到减小或阻止前轴侧滑的作用，即汽车处于稳轴侧滑的作用，即汽车处于稳定状态。定状态。 从受力的角度分析从受力的角度分析CF当当后轮抱死、前轮自由滚动后轮抱死、前轮自由滚动时，时，在干扰作用下，发生后轮偏离在干扰作用下，发生后轮偏离角角 （航向角）。若保持转向（航向角）。若保持转向盘固定不动，因后轮侧偏转向盘固定不动，因后轮侧偏转向产生的离心惯性力产生的离心惯性力 与偏离角与偏离角 的方向相同的方向相同,起到加剧后轴侧滑起到加剧后轴侧滑的的作用，即汽车处于不稳定状作用，即汽车处于不稳定状态。由此周而复始，导致侧滑态。由此周而复始，导致侧滑回转，直至翻车。回转，直至翻车。 丧失转向能力丧失转向能力 在弯道制动行驶条件下，若只有后轮抱死或提前在弯道制动行驶条件下，若只有后轮抱死或提前一定时间抱死，在一定车速条件下，后轴将发生一定时间抱死，在一定车速条件下，后轴将发生侧滑；侧滑； 而只有前轮抱死或前轮先抱死时，因侧向力系数而只有前轮抱死或前轮先抱死时，因侧向力系数几乎为零，不能产生地面侧向反作用力，汽车无几乎为零，不能产生地面侧向反作用