汽车的制动性能

§4-3汽车的制动效能及其恒定性本节主要介绍汽车制动距离的计算方法，分析影响制动效能及其恒定性的因素。第四章汽车的制动性能思考：根据驾驶员的操纵特点，整个制动过程可以分为几个阶段？本节应掌握的内容：制动效能评价指标：制动距离s制动减速度ab影响制动效能的主要因素。影响制动效能恒定性的主要因素。邹旭东zxd@一、制动距离与制动减速度制动距离定义：是指汽车以给定的初速u0时，从踩到制动踏板至汽车完全停住所行驶的距离。影响因素：踏板力、地面附着条件、车辆载荷、发动机是否结合、制动器的热状况试验要求：制动踏板力、附着系数、汽车状态做规定。设计要求：轿车、轻型货车车速高，制动效能高；重型货车车速低，要求稍低一些。邹旭东zxd@一、制动距离与制动减速度制动减速度定义：制动时车速对时间的导数，反映地面制动力的大小。影响因素：制动器制动力（车轮滚动时）、附着力（车轮抱死拖滑时）。推导：忽略空气阻力，排除坡度阻力，制动时汽车受力平衡方程为：邹旭东zxd@一、制动距离与制动减速度各分量展开代入平衡方程式，得汽车制动减速度：邹旭东zxd@一、制动距离与制动减速度忽略滚动阻力和旋转质量转动惯量，则如果前后轮同时抱死

b=

s

，则采用ABS制动时，邹旭东zxd@当汽车既没有装ABS，又不允许车轮抱死时，制动减速度是？一、制动距离与制动减速度邹旭东zxd@评价制动效能时，一般采用充分发出的平均减速度。u0为起始车速，

ub=0.8u0，ue=0.1u0

，sb为u0到ub经过的距离，se为u0到ue经过的距离。二、制动距离分析制动过程邹旭东zxd@二、制动距离分析邹旭东zxd@汽车的制动距离是指制动器起作用和持续制动两个阶段汽车驶过的距离。制动器起作用时间驾驶员反应时间持续制动时间放松制动器时间二、制动距离分析制动过程按时间划分可分为四段：1.驾驶员反应时间（人为因素）τ1（0.3~1s）

1）意识反应时间τ'1 2）动作反应时间τ"12.制动器起作用时间τ2（0.2~0.9s）

1）制动器协调时间τ'2 2）制动器动力增长时间τ"23.持续制动时间τ34.放松制动器时间τ4（0.2~1s）邹旭东zxd@二、制动距离分析由前面的分析可知，制动距离就是τ2和τ3时间段内汽车行驶的距离。计算制动距离：1.τ2时间段s=s'2+s"2 1）s'2段为等速行驶：邹旭东zxd@二、制动距离分析计算制动距离：1.τ2时间段s=s'2+s"2 2）s"2段为变减速行驶，制动减速度线性增长：邹旭东zxd@二、制动距离分析2.τ3时间段行驶距离 汽车做等减速运动，末速度为0，初速度为：邹旭东zxd@所以τ3时间段行驶距离为：二、制动距离分析总的制动距离为（忽略τ"22

）：将 代入上式，可得函数关系邹旭东zxd@二、制动距离分析影响制动距离的因素为：制动器起作用的时间τ'2、τ"2制动力系数b或最大地面制动力制动初速度u0邹旭东zxd@二、制动距离分析提高制动效能的措施：缩短τ'2、τ"2

，可采用液压制动系取代压缩空气；液压制动系起作用时间可以<0.1s，而真空助力和气压制动系为0.3~0.9s，挂车或汽车列车0.4~2s。采用ABS制动系，使用最大地面附着力

p。应对路面条件合理选择胎面和结构，提高制动力系数。邹旭东zxd@二、制动距离分析

性能指标制动系形式制动时间/s制动距离/m最大制动减速度/（m·s-2）真空助力制动系2.1212.257.25压缩空气—液压制动系1.458.257.65表4-3装用不同助力制动系时CA770轿车的制动距离二、制动距离分析20世纪90年代轿车制动性水平邹旭东zxd@三、制动效能的恒定性制动器温度上升后，制动器产生的摩擦力矩常会有显著下降，这种现象称为制动器的热衰退。山区行驶的货车和高速行驶的轿车，对抗热衰退性能有更高的要求。主要指标：热稳定性（抗热衰退性）冷态制动：制动起始温度在100℃以下热态制动：制动起始温度在300℃以上邹旭东zxd@八达岭高速公路是北京通往大西北的一条重要交通干道。自1998年该公路建成开通至2003年5月底，已经发生一般性交通事故458起，造成236人受伤、94人死亡。特别是在高速路进京方向51～56km路段内就造成50人受伤、36人死亡。这段5km长的道路和道路右侧葬送了众多生命的深渊，被驾驶员称为“死亡谷”。进京56.7～53km路段是事故的生成段，53～50km路段是事故的发生段。虽然这6km路段整体上基本满足了设计要求，但在事故生成段，却存在严重的设计缺陷。一是第3号坡段坡度为3.99%，设计要求坡长应小于700m，实际坡长却为1400m，超过设计坡长的一倍；二是第四、五、六路段坡度均超过4%，按照设计要求，连续下坡的坡段坡度超过4%时，坡长不得超过1500m，而实际坡长为1600m，超过设计规范要求。这意味着这段路长距离连续下坡，汽车制动能力承受不了，最后失灵发生事故。另外，来自外地的超载车辆日益增多也是事故生成的隐性原因。212004年10月14日，一辆载着20多t汽油的东风油罐车行驶到有“死亡谷”之称的八达岭高速进京方向51km处，由于制动失灵撞向专为制动失灵而设计的紧急避险区，整个驾驶室及罐体前部悬在空中，驾驶室内5人半空迅速逃生。三、制动效能的恒定性1.抗热衰退性的表示形式：

s=f(t℃)

ab=f(t℃)

μ=f(t℃)

都是温度的函数邹旭东zxd@三、制动效能的恒定性邹旭东zxd@热衰退率公式：制动的热衰退性与制动器摩擦副的材料和制动器的结构有关。Why?三、制动效能的恒定性2、摩擦副材料及摩擦系数μ制动盘（鼓）：铸铁，其成分、金相组织、硬度对摩擦副的摩擦系数有影响。摩擦材料：一般为石棉、半金属和陶瓷及有机聚合物高温压合而成。高温时，材料中的有机物可能分解产生气体或液体，在摩擦副间形成具有润滑作用的薄膜，从而降低摩擦系数。邹旭东zxd@三、制动效能的恒定性2、摩擦副材料及摩擦系数μ提高摩擦材料的抗热衰退性的方法：采用耐热粘合剂，如改性的酚醛树脂，或用无机粘合剂减少有机成分含量，增加金属添加剂使摩擦片具有一些气孔可先进行表面预处理，使其产生表面稳定层来缓和热衰退。邹旭东zxd@三、制动效能的恒定性3、制动器结构形式制动效能因数：单位制动轮缸推力Fp所产生的制动器摩擦力Fμ。

Fp——制动泵推力

r——制动鼓半径邹旭东zxd@三、制动效能的恒定性3、制动器结构形式常用制动效能因数和摩擦因数的关系曲线来说明各种类型制动器制动效能及其恒定性。蹄片式：效能高，但受μ影响大，热稳定性差盘式：效能低，热稳定性好，受μ影响小邹旭东zxd@三、制动效能的恒定性邹旭东zxd@3、制动器结构形式要提高制动器的热稳定性，可考虑以下措施：1）制动鼓壁厚大一些，有足够的热容量，温升低；2）盘式制动器热稳定性优于鼓式制动器，可采用助力器克服效能低的缺点；3）结构上保证散热性好，盘式制动器可使用通风盘。盘式——热稳定性好，山区选用鼓式——冷态效能高，平原选用温度升高摩擦因数下降摩擦力明显下降盘式制动器Kef有所下降摩擦力有所下降增力式制动器恒定性差，盘式制动器恒定性好。轿车制动系统的配置通常是前通风盘、后盘式。鼓式制动器Kef明显下降思考为什么增力式制动器的恒定性差？三、制动效能的恒定性很多轿车的前后轮都采用盘式制动器三、制动效能的恒定性保时捷911GT2制动系统前轮制动器：六活塞卡钳、钻孔内通风制动盘、直径350mm、厚34mm。后轮制动器：四活塞卡钳、钻孔内通风制动盘、直径350mm，厚28mm。雷克萨斯SC430制动系统前轮制动器：单活塞浮式卡钳、内通风制动盘、直径96mm、厚28mm。后轮制动器：单活塞浮式卡钳、实心制动盘、直径88mm、厚10mm。三、制动效能的恒定性三、制动效能的恒定性邹旭东zxd@保时捷911GT2冷/热雷克萨斯SC430冷/热制动距离/m34.1/34.139.4/44.3abmax/(m·s-2)11.3/11.39.8/8.7前轮温度/˚C228/480180/685后轮温度/˚C214/278118/365注：保时捷911使用了特殊的C/C-SiC复合陶瓷基摩擦材料制动盘通风盘式制动器三、制动效能的恒定性钻孔通风