第四章汽车的制动性

第四章汽车的制动性第一页，共六十六页，编辑于2023年，星期五4.3汽车制动效能及其恒定性4.1汽车制动性的评价指标4.2车轮制动时的受力学分析汽车的制动性4.4制动时汽车行驶方向稳定性4.5前后制动器制动力分配比例AutomotiveBrakingPerformance第二页，共六十六页，编辑于2023年，星期五定义：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。另外,也包括在一定坡道上能够长时间停放的能力。汽车制动性是汽车的重要使用性能之一。它属于汽车主动安全的范畴。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。第三页，共六十六页，编辑于2023年，星期五三个评价指标制动效能（含制动距离和制动减速度）；制动效能的恒定性（抗衰退性能）；制动时汽车方向稳定性（包括抗跑偏、抗侧滑和保持转向能力的性能）。制动效能的定义在良好的路面上，汽车以规定的初始车速以规定的踏板力制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。它是制动性能的最基本指标。4.1汽车制动性的评价指标EvaluationCriteriaofBrakingPerformance第四页，共六十六页，编辑于2023年，星期五制动效能的恒定性

抗热衰退性能：汽车在高速行驶或下长坡道时制动性能的保持程度。

抗水衰退性能：是指汽车涉水后对制动性能的保持能力汽车制动时的方向稳定性的评价：常用制动时汽车按给定路径行驶的能力。制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力时，则汽车将偏离给定的行驶路径。这时，汽车的制动方向稳定性能不佳。第五页，共六十六页，编辑于2023年，星期五轿车制动规范第六页，共六十六页，编辑于2023年，星期五4.2制动时车轮的受力1地面制动力2制动器制动力BrakingForce第七页，共六十六页，编辑于2023年，星期五图4－1制动时车轮受力条件第八页，共六十六页，编辑于2023年，星期五3地面制动力、制动器制动力与附着力的关系地面制动力首先取决与制动器制动力，但同时受到地面附着条件的限制，它们同时大才好。第九页，共六十六页，编辑于2023年，星期五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，看不出花纹。4硬路面上的附着系数第十页，共六十六页，编辑于2023年，星期五不同滑动率轮胎印迹变化规律第十一页，共六十六页，编辑于2023年，星期五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。

图4－3第十二页，共六十六页，编辑于2023年，星期五图4－3第十三页，共六十六页，编辑于2023年，星期五滑动率s:车轮运动中从滚动至滑动过程滑动成分所占的比例现象分析第十四页，共六十六页，编辑于2023年，星期五各种路面平均附着系数第十五页，共六十六页，编辑于2023年，星期五道路的类型、路况汽车运动速度轮胎结构、花纹、材料附着系数的影响因素AdhisiveCoefficient第十六页，共六十六页，编辑于2023年，星期五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。第十七页，共六十六页，编辑于2023年，星期五高速行驶经过积水层出现滑水现象。

A水膜区

B过渡区

C接触区Home模型Hydroplanning第十八页，共六十六页，编辑于2023年，星期五4.3汽车制动效能及其恒定性汽车制动效能，是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S（单位m）和制动减速度（单位m/s2）。1.制动距离(stoppingdistance)制动距离S，是指汽车以给定的初速u0，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。制动减速度是地面制动力的反映，而与地面制动力与制动器制动力有关。第十九页，共六十六页，编辑于2023年，星期五不同制动工况时的地面制动力第二十页，共六十六页，编辑于2023年，星期五制动距离分析第二十一页，共六十六页，编辑于2023年，星期五第二十二页，共六十六页，编辑于2023年，星期五第二十三页，共六十六页，编辑于2023年，星期五第二十四页，共六十六页，编辑于2023年，星期五第二十五页，共六十六页，编辑于2023年，星期五第二十六页，共六十六页，编辑于2023年，星期五制动系作用时间对制动距离影响制动系作用时间是影响制动距离的重要因素！第二十七页，共六十六页，编辑于2023年，星期五

2.制动减速度(brakingdeceleration)第二十八页，共六十六页，编辑于2023年，星期五

当制动防抱死状态时δ=1，整车地面制动力达到滑动附着力，即。故

此方程为汽车制动抱死过程减速度：第二十九页，共六十六页，编辑于2023年，星期五

附着系数与路面结构，轮胎型式，花纹有关，乘客可以接受的制动减速度不大于1.5-2m/s2，对于可预见的停车，应尽量用滑行而不用制动。这样可以减少汽车行走系零件的损坏和降低耗油量。制动减速度反映了地面制动力，它与制动器的制动力及附着力有关。地面制动力为,此时汽车达到的减速度；汽车前、后轮同时抱死：若装有防抱死装置：上式说明最大制动减速度由路面的附着系数决定。而与汽车总质量、制动初速度无关。第三十页，共六十六页，编辑于2023年，星期五用制动减速度评价的优缺点：优点：初速度对试验结果影响小，检测仪器简单，操作简单。缺点：不能反映制动器的协调时间，汽车倾钭时对减速度测量影响大，制动减速度受路面附着系数影响大。第三十一页，共六十六页，编辑于2023年，星期五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，即热衰退现象。要求汽车以规定车速连续制动15次，制动强度为3m/s2,最后不低于冷试验效能的60％（5.8m/s2)。当汽车涉水后，因水进入制动器，短时间内制动效能的降低，称为水衰退现象。3制动效能的恒定性第三十二页，共六十六页，编辑于2023年，星期五4.4制动时的方向稳定性制动过程中维持直线或按预定弯道行驶的能力。不正常现象:制动跑偏侧滑失去转向能力第三十三页，共六十六页，编辑于2023年，星期五一、制动跑偏1.现象：制动时，车轮发生自动偏转，使汽车偏离预定方向2.原因：a.左右转向轮制动器制动力不相等车轮未抱死，地面制动力不相等对整车：力不相等，旋转趋势假设F1L﹥F1R

，相应Fx1L﹥Fx1R

逆时针旋转趋势因而地面产生阻碍旋转的力偶第三十四页，共六十六页，编辑于2023年，星期五第三十五页，共六十六页，编辑于2023年，星期五Fx1L绕主销的力矩Fx1R绕主销的力矩尽管方向盘未动a).间隙及弹性左偏驶b).主销后倾产生同向偏转力矩，增大转角此外，若左右主销内倾角不等，即使地面制动力相等，也可能向主销内倾角小的一边跑偏。由于制造，调整误差造成。第三十六页，共六十六页，编辑于2023年，星期五第三十七页，共六十六页，编辑于2023年，星期五第三十八页，共六十六页，编辑于2023年，星期五b.悬架导向杆系与转向系运动不协调EQ1090右偏：紧急制动时，前板簧发生变形，前轴向前转了一个角度。转向节上的球头销本应做相应制动，但球头销又在直拉杆上，仅能克服转向拉杆间隙和产生微小弹性变形，不能移动，致使转向节臂绕主销右偏，转向轮右转动。设计原因所致第三十九页，共六十六页，编辑于2023年，星期五第四十页，共六十六页，编辑于2023年，星期五二、制动时后轴侧滑与前轴失去转向能力1.现象制动时，车轮无偏转，但汽车横向滑出预定方向。2.原因车轮抱死拖滑(s=100%)时，侧向附着系数l0，汽车失去抗横向干扰力的能力，产生侧滑。第四十一页，共六十六页，编辑于2023年，星期五第四十二页，共六十六页，编辑于2023年，星期五前轴侧滑失去转向能力，侧滑不严重b.后轴侧滑程度剧烈，高速尤甚c.整车侧滑较少见同时达到l，制动性能大，车很快停下第四十三页，共六十六页，编辑于2023年，星期五3.下面是按三种工况进行试验后得出的制动时的方向稳定性。a.前轮抱死，后轮滚动（无侧滑，但方向失控）b.后轮抱死，前轮滚动（后轴必定发生侧滑）c.前后轮同时抱死（无侧滑，但方向失控）第四十四页，共六十六页，编辑于2023年，星期五第四十五页，共六十六页，编辑于2023年，星期五第四十六页，共六十六页，编辑于2023年，星期五分析原因：对a结果：1.由于材料的各向同性、异性等特性，前轮抱死时，纵、横向阻力一致，失去导向性，无法沿转向轮给出的方向转弯。2.前轮抱死，后轮滚动若前轮受到侧向力，将发生侧滑，合成速度uA偏离纵轴方向，类似转弯，瞬心为两速度垂直线的交点O。离心力Fj的方向与侧滑方向相反，会抑制滑动。因此是一种稳定工况。第四十七页，共六十六页，编辑于2023年，星期五第四十八页，共六十六页，编辑于2023年，星期五对b结果：后轴抱死，横向附着系数为0，只要有力，将发生侧滑，us

。合力为uB。离心力Fj造成附加干扰，与us方向一致，加剧侧滑，使后轴侧滑更厉害。对c结果：若后轴比前轴先0.5s以上抱死，且车速超过某一数值，也会发生侧滑。要求：后轴不抱死，至多同时抱死。第四十九页，共六十六页，编辑于2023年，星期五1地面对前后车轮的法向反作用力4.5前后制动器制动力分配第五十页，共六十六页，编辑于2023年，星期五第五十一页，共六十六页，编辑于2023年，星期五定义：制动时前、后车轮同时抱死时的前后制动器制动力分配关系曲线。前后车轮同时抱死的条件：2理想的前、后制动器制动力分配曲线替换第五十二页，共六十六页，编辑于2023年，星期五第五十三页，共六十六页，编辑于2023年，星期五第五十四页，共六十六页，编辑于2023年，星期五第五十五页，共六十六页，编辑于2023年，星期五制动力分配系数线与理想的制动器制动力分配曲线I的交点处的附着系数为同步附着系数0。

同步附着系数说明，前后制动器制动力为固定比值的汽车，只能在一种路面上，即在同步附着系数的路面上才能保证前、后轮同时抱死。

同步附着系数也可用解析方法求出。第五十六页，共六十六页，编辑于2023年，星期五用解析方法求同步附着系数第五十七页，共六十六页，编辑于2023年，星期五4前后制动力比值，在不同路面上的制动过程第五十八页，共六十六页，编辑于2023年，星期五