第4章汽车的制动性No1-No3

2023/2/6汽车理论wangjx@汽车性能节能环保燃油经济性制动性能操纵稳定性平顺性动力性安全性舒适性通过性汽车理论

Automotivetheory第四章汽车的制动性引言制动性的评价指标制动时车轮的受力汽车的制动效能及其恒定性制动时汽车的方向稳定性前、后制动器制动力的比例关系制动防抱死系统（ABS）2023/2/6汽车理论wangjx@3全球每年120万人死于车祸,

5000多万人在道路交通事故中受伤，其中许多人落下终生残疾和心理创伤。世卫发《道路安全全球现状报告》中国死于交通事故人数最多。2011年我国涉及人员伤亡的道路交通事故210812起，共造成62387人死亡，全国万车死亡率为5.9.引言2023/2/6汽车理论wangjx@4重大交通事故往往与制动距离太长，紧急制动时发生侧滑等情况有关，汽车的制动性是汽车安全行驶的重要保障引言2023/2/6汽车理论wangjx@5十年来，我国高速公路里程年均增长率达33.2%，死亡人数年均增长率达19.9%，受伤人数年均增长率达到10.9%，死伤人数十年内分别增加了2.8倍与2.0倍制动性的定义汽车在行驶时能在短距离停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力。（也包括在一定坡道上能够长时间停放的能力——坡道驻车）行车制动俗称脚制动或脚刹车。驻车制动俗称手刹车或手制动。引言2023/2/6汽车理论wangjx@6为什么要研究汽车制动性能？汽车的主要性能之一，是汽车主动安全的范畴。直接关系到交通安全。重大交通事故往往与制动距离太大、紧急制动时发生侧滑等情况有关，故汽车制动性是汽车行驶安全的重要保障。通过汽车设计制造，最大限度改善汽车的制动性，尽量避免因为设计和制造原因产生的交通事故。（救人一命,胜造…）引言2023/2/6汽车理论wangjx@7（何为汽车被动安全？）第一节制动性的评价指标2023/2/6汽车理论wangjx@8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）制动时汽车的方向稳定性

（抗跑偏、抗侧滑和保持转向能力的性能）Next制动效能（定义）在良好的路面上，汽车以一定的初始车速制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。它是制动性能最基本的评价指标。第一节制动性的评价指标2023/2/6汽车理论wangjx@9路面条件载荷条件制动初速度制动距离Back制动效能的恒定性抗热衰退性能：汽车在高速行驶或下长坡道连续制动时制动效能的保持程度抗水衰退性能：是指汽车涉水后对制动性能的保持能力第一节制动性的评价指标2023/2/6汽车理论wangjx@10Back汽车制动时的方向稳定性常用制动时汽车按给定路径行驶的能力。即在制动中不发生跑偏、侧滑或失去转向能力的性能。

保证制动时方向稳定性是制动性能好的前提，只有在这个前提下提高制动效能才有意义第一节制动性的评价指标2023/2/6汽车理论wangjx@11Back第一节制动性的评价指标2023/2/6汽车理论wangjx@12项目中国ZBT24007—1989欧洲共同体（EEC）71/320中国GB7258—2004美国联邦135试验路面干水泥路面附着良好≥0.7Skidno81

载重满载一个驾驶员或满载任何载荷轻、满载

制动初速度80km/h80km/h50km/h96.5km/h（60mile/h）

制动时的稳定性不许偏出3.7m通道不抱死跑偏不许偏出2.5m通道不抱死偏出3.66m（12ft）

制动距离或制动减速度≤50.7m≤50.7m，≥5.8m/s2≤20m≥5.9m/s2≤65.8m（216ft）

踏板力≤500N<490N≤500N66.7～667N(15～150lbf)乘用车制动规范对行车制动器制动性的部分要求第一节制动性的评价指标2023/2/6汽车理论wangjx@13车型制动距离/m

捷达48.8

别克GL845.8

桑塔纳200045.0

帕萨特43.9

奥迪A61.8T42.3

宝来1.8T40.0

宝马745i37.1几种车型100km/h→0的制动距离

汽车在制动时，哪些因素导致减速直至停车？本节主要内容：地面制动力、制动器制动力及其与地面附着力的关系；介绍滑动率（滑移率）的概念；分析制动力系数、侧向力系数与滑动率的关系。第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@14地面制动力FXb第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@15取决于制动器内制动摩擦片与制动鼓（制动盘）间的摩擦力。取决于轮胎与地面间的附着力。o制动器制动力Fμ制动时，车轮周缘克服制动器摩擦力矩所需切向力，称为制动器制动力。第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@16第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@17前盘后鼓式制动器制动力建立曲线

地面制动力、制动器制动力与地面最大附着力之间的关系第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@18FXb=FµFµ第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@19

汽车制动过程，胎面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即:纯滚动边滚边滑完全拖滑。uw=rr0ωwuw>rr0ωwuw>>rr0ωw制动过程，胎面留在地面上的印痕第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@20滑动率oo1纯滚动时第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@21滑动率纯滚动时uδ=0，s=0；纯滑动时ωw=0，uw

=uδ，

s

=100%；边滚边滑时0<s<100%。oo1o2滑动率第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@22制动力系数：地面制动力与作用在车轮上的垂直载荷的比值。峰值附着系数滑动附着系数s=15%～20%制动力系数与侧向力系数第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@23侧向力系数：地面作用于车轮的侧向力与车轮垂直载荷之比。制动力系数与侧向力系数第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@24s第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@25峰值附着系数制动的稳定区与非稳定区稳定区非稳定区侧偏角4°时侧向力系数随滑动率变化侧向力系数制动的稳定区与非稳定区第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@26稳定区在峰值滑动率左侧，近似线性增长。路面附着力能跟随汽车制动力矩的增加，提供足够的地面制动力(矩)，并且，此时的横向附着系数也较大，具有足够的抗侧滑能力，故一般称为稳定区。非稳定区在峰值滑动率右侧，滑动率s从峰值增长到100％几乎是瞬间完成的（大约在0.1s）。在S达到100％时，纵向附着系数大约降低1/3－1/4。更为严重的是，横向附着系数接近于零。从而，不但将增加汽车的停车制动距离，并使车辆丧失了抗侧滑能力，故一般称为不稳定区。影响制动力系数的因素第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@27路面峰值附着系数滑动附着系数

沥青或混凝土路面0.8～0.90.75

沥青（湿）0.5～0.70.45～0.6

混凝土（湿）0.70.7

砾石0.60.55

土路（干）0.680.65

土路（湿）0.550.4～0.5

雪（压紧）0.20.15

冰0.10.07——路面影响制动力系数的因素——车速第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@28为什么随着车速增大，制动力系数减小？影响制动力系数的因素——轮胎第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@29轿车普遍采用宽断面、低气压、子午线轮胎影响制动力系数的因素——轮胎第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@30轿车普遍采用宽断面、低气压、子午线轮胎在某一车速下，在胎面下的动水压力的升力等于垂直载荷时，轮胎将完全漂浮在水膜上面而与路面毫无接触，B区、C区不复存在。这就是滑水现象。第二节制动时车轮的受力2023/2/6汽车理论wangjx@31影响制动力系数的因素——滑水现象思考：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：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。第三节汽车的制动效能及其恒定性2023/2/6汽车理论wangjx@32制动距离与制动减速度一、制动距离定义：在某一车速时，从驾驶员开始操纵制动控制装置（制动踏板）到停车为止所驶过的距离。影响因素：制动踏板力、附着系数、汽车载荷、发动机是否结合第三节汽车的制动效能及其恒定性2023/2/6汽车理论wangjx@33第三节汽车的制动效能及其恒定性2023/2/6汽车理论wangjx@34二、制动减速度一般指平均减速度t1为制动压力达到75%最大压力时刻t2为到停车时总时间的2/3的时刻。

影响因素：制动器制动力（车轮滚动时）路面附着力（车轮抱死拖滑时）第三节汽车的制动效能及其恒定性2023/2/6汽车理论wangjx@35制动距离的分析——制动过程驾驶员反应时间（0.3-1.0s）制动器作用时间（0.2-0.9s）持续作用时间放松制动器时间（0.2-1.0s）

放大Next制动距离的分析第三节汽车的制动效能及其恒定性2023/2/6汽车理论wangjx@36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Back制动距离的分析加速度（对时间积分）速度（对时间积分）制动距离第三节汽车的制动效能及其恒定性2023/2/6汽车理论wangjx@37制动距离的分析第三节汽车的制动效能及其恒定性2023/2/6汽车理论wangjx@38决定汽车制动距离的主要因素是：制动器起作用的时间；最大制动减速度（附着力或最大制动器制动力）起始制动车速。制动距离与初始车速的关系第三节汽车的制动效能及其恒定性2023/2/6汽车理论wangjx@39制动效能的恒定性第三节汽车的制动效能及其恒定性2023/2/6汽车理论wangjx@40一、抗热衰退性不仅与摩擦因数有关，还与制动器的结构形式有关。常用右图说明制动器效能及稳定程度。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F。R－制动鼓半径

制动效能的恒定性二、抗水衰退性涉水行驶，因水的润滑作用使摩擦系数下降，使制动效能降低，称水衰退。经过若干次制动可短时间内迅速恢复原有的制动效能。三、气阻在汽车下长坡多次连续制动时，使制动系统中的制动液产生高温，在制动管路形成气泡，影响液压能的传递，使制动效能降低，甚至造成制动实效，这种现象称为气阻。第三节汽车的制动效能及其恒定性2023/2/6汽车理论wangjx@41思考:就你所知，汽车制动时可能出现的危险有哪几种？本节应掌握的内容概念：制动时汽车的方向不稳定现象包括：制动跑偏、后轴侧滑、前轴失去转向能力影响制动方向稳定性的主要因素。第四节制动时汽车方向稳定性2023/2/6汽车理论wangjx@42跑偏侧滑第四节制动时汽车方向稳定性2023/2/6汽车理论wangjx@43汽车的制动跑偏思考：制动跑偏是由什么引起的？第四节制动时汽车方向稳定性2023/2/6汽车理论wangjx@44汽车的制动跑偏:FX1l>FX1r第四节制动时汽车方向稳定性2023/2/6汽车理论wangjx@45FX1形成转向力矩FY1FY2FY1将使前轮绕主销偏转，加剧跑偏FX1对主销的力矩会使前轮发生偏转汽车的制动跑偏第四节制动时汽车方向稳定性2023/2/6汽车理论wangjx@46汽车的制动跑偏第四节制动时汽车方向稳定性2023/2/6汽车理论wangjx@47思考：为什么转向盘锁住对制动跑偏的抑制作用不明显了？第四节制动时汽车方向稳定性2023/2/6汽车理论wangjx@48FXb1FXb1前轮抱死时，Fj的方向与前轴侧滑的方向相反，Fj能阻止或减小前轴侧滑，汽车处于稳定状态。uAABFY2uBOCFj（离心力）★制动时前轮抱死拖滑转向能力的丧失FXb2FXb2ωr第四节制动时汽车方向稳定性2023/2/6汽车理论wangjx@49★制动时后轮抱死拖滑oFj后轮抱死时，Fj与后轴侧滑方向一致，惯性力加剧后轴侧滑，后轴侧滑又加剧惯性力，汽车将急剧转动，处于不稳定状态。ACBuAuBFY1FY2≈0FXb1FXb1FXb2FXb2ωr从保证汽车方向稳定性的角度出发，必须：首先，不能出现只有后轴车轮抱死或后轴车轮比前轴车轮先抱死的情况，以防止危险的后轴侧滑；其次，尽量少出现只有前轴车轮抱死或前、后车轮都抱死的情况，以维持汽车的转向能力。

理想的情况就是防止任何车轮抱死，前、后车轮都处于滚动状态，这样就可以确保制动时的方向稳定性。第四节制动时汽车方向稳定性2023/2/6汽车理论wangjx@50本节将分析地面作用在前、后车轮上的法向反力，前、后车轮制动器制动力的比例关系，并分析汽车的制动过程。本节应掌握的内容概念：制动强度、f线，r线，I曲线、线、同步附着系数。对前、后制动器制动力分配的要求。第五节前、后制动器制动力的比例关系2023/2/6汽车理论wangjx@51制动力分配目标：通过对前、后制动器制动力的合理分配，最大限度的利用地面提供的附着力，并尽量确保制动时的方向稳定性。制动过程的三种可能前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑；为稳定工况，但丧失转向能力，且附着条件没有充分利用后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死拖滑；后轴可能出现侧滑，不稳定工况，附着利用率低。前、后轮同时抱死拖滑；可以避免后轴侧滑，附着条件利用较好第五节前、后制动器制动力的比例关系2023/2/6汽车理论wangjx@52第五节前、后制动器制动力的比例关系2023/2/6汽车理论wangjx@53制动时汽车受力图BAz—制动强度一、地面对前、后车轮的法向反作用力制动时地面对前后轮法向反作用力的变化第五节前、后制动器制动力的比例关系2023/2/6汽车理论wangjx@54当前、后轮都抱死时