第5、6章 汽车的制动性、汽车的操纵稳定性

第五章汽车的制动性

汽车行驶时能在短距离内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，称为汽车的制动性。

制动性是汽车主动安全性的重要评价指标。第五章汽车的制动性第一节制动性的评价指标第二节制动时车轮的受力第三节汽车的制动效能及其恒定性第四节制动时汽车的方向稳定性

第五节前、后制动器制动力的比例关系

第六节汽车自动防抱死系统(ABS)和制动辅助系统(BAS)

第七节汽车驻车制动性第八节汽车制动性试验第五章汽车的制动性制动性的评价指标包括：

第一节

制动性的评价指标根据对汽车制动性的定义，如何确定制动性的评价指标？思考

制动效能—制动距离与制动减速度；

制动效能恒定性；

制动时的方向稳定性。第一节制动性的评价指标路面条件载荷条件制动初速度1.制动效能

制动效能包括制动距离、制动减速度和制动力。制动距离制动距离主要与哪些因素有关？思考第一节制动性的评价指标

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。动能→热能温度升高→摩擦副摩擦系数下降→制动力降低因此，制动器设计时的主要问题：温度升高后，尽量减少冷态时制动效能的降低。2.制动效能的恒定性

制动效能的恒定性即抗衰退性能。第一节制动性的评价指标

抗水衰退性能：是指汽车涉水后对制动性能的保持能力。表面水膜的作用→摩擦系数降低→制动力减小。2.制动效能的恒定性

制动效能的恒定性即抗衰退性能。第一节制动性的评价指标

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。3.制动时汽车的方向稳定性

本章研究的重点是：如何使汽车在保证方向稳定性的前提下，获得最好的制动效能。第一节制动性的评价指标项目中国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

制动距离有时也用在良好路面条件下，汽车以100km/h的初速度制动到停车的最短距离来表示。几种车型100km/h→0的制动距离第一节制动性的评价指标

什么叫汽车的制动性能？

有哪些评价指标？复习题第五章汽车的制动性第一节制动性的评价指标第二节制动时车轮的受力第三节汽车的制动效能及其恒定性第四节制动时汽车的方向稳定性

第五节前、后制动器制动力的比例关系

第六节汽车自动防抱死系统(ABS)和制动辅助系统(BAS)

第七节汽车驻车制动性第八节汽车制动性试验第五章汽车的制动性

本节主要介绍地面制动力、制动器制动力及其与附着力的关系；介绍滑动率的概念；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第二节制动时车轮的受力

本节将取一个车轮为隔离体，分析该车轮在制动时的受力状况，以说明影响汽车地面制动力的因素，进而寻找提高地面制动力的方法。

制动过程中汽车的阻力来源：空气和地面速度低→空气阻力小，可忽略

主要阻力来源：地面制动力：地面提供的使汽车减速直至停车的力。决定因素：由制动过程中制动器产生的摩擦力矩的大小决定。第二节制动时车轮的受力一、制动器制动力Fμ

在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的切向力。与附着力无关

Fµ取决于制动器的类型、结构尺寸、制动器摩擦副的摩擦因数及车轮半径，并与踏板力成正比。第二节制动时车轮的受力制动力矩Tµ

地面附着力

由制动力矩所引起的、地面作用在车轮上的切向力。二、地面制动力

第二节制动时车轮的受力三、FXb、Fμ与

的关系FXb=FµFµ第二节制动时车轮的受力车轮接近纯滚动车轮边滚边滑车轮抱死拖滑四、制动过程中车轮的运动状态与附着系数的关系第二节制动时车轮的受力

从制动过程的三个阶段看，随着制动强度的增加，车轮几何中心的运动速度因滚动而产生的部分越来越少，因滑动而产生的部分越来越多。1.滑动率

滑动率：定量地表示制动时车辆与地面间相对滑动程度，滑动率越大，滑动成分越多。四制动过程中车轮的运动状态与附着系数的关系纯滚动时纯滑动时边滚边滑时第二节制动时车轮的受力2.制动力系数与滑动率S

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%

制动力系数随滑动率而变化第二节制动时车轮的受力

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。

侧向力系数也随滑动率而变化3.侧向力系数第二节制动时车轮的受力1）制动力系数大，地面制动力大，制动距离短；2）侧向力系数大，地面可作用于车轮的侧向力大，方向稳定性好；3）减轻轮胎磨损。

ABS（防抱死制动系统）将制动时的滑动率控制在15%～20%之间，有如下优点：第二节制动时车轮的受力

如果汽车直线行驶，在侧向外力作用下，容易发生侧滑；

如果汽车转向行驶，地面提供的侧向力不能满足转向的需要，将会失去转向能力。

由、与S

之间的关系可知，当滑动率S=100%时，，即地面能产生的侧向力FY很小。第二节制动时车轮的受力什么情况下汽车会受到侧向外力的作用？

为什么弯道要有一定的侧倾角？

向内倾还是向外倾？

倾角的大小依什么而定？思考车身受到侧向风作用路面侧倾汽车转向行驶第二节制动时车轮的受力

平地转向时，离心力Fl由地面侧向力FY平衡。第二节制动时车轮的受力当汽车在倾斜弯道转向时，离心力Fl可由重力的分力平衡。

弯道内倾，可以减小所需的地面侧向力；倾角依道路转弯半径和设计车速而定。第二节制动时车轮的受力环形跑道（视频）（注意观察弯道的倾斜情况）第二节制动时车轮的受力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各种路面的平均附着系数（1）路面4.影响制动力系数的因素第二节制动时车轮的受力第二节制动时车轮的受力（2）车速第二节制动时车轮的受力

子午线轮胎接地面积大、单位压力小、滑移小、胎面不易损耗，制动力系数较高。

轿车普遍采用宽断面、低气压、子午线轮胎。（3）轮胎结构四制动过程中车轮的运动状态与附着系数的关系

汽车行驶时可能遇到的两种附着力很小的危险情况：1、刚开始下雨，少量雨水与地面的尘土、油污混合，形成高粘度水液，滚动轮胎无法排出胎面与路面间的水液膜，附着性能大大降低，平滑的路面也会同冰雪路面一样滑溜；四制动过程中车轮的运动状态与附着系数的关系2、高速行驶的汽车经过有积水层的路面，出现滑水现象。能减小胎面和地面的附着能力，影响汽车的制动、转向等性能。滑水现象1、什么是汽车的地面制动力，其影响因素是什么？2、什么是制动器制动力，其影响因素有哪些？3、汽车制动过程中，地面制动力、制动器制动力与附着力之间有何关系？4、什么是车轮的滑动率？复习题第二节制动时车轮的受力第五章汽车的制动性第一节制动性的评价指标

第二节制动时车轮的受力第三节汽车的制动效能及其恒定性第四节制动时汽车的方向稳定性

第五节前、后制动器制动力的比例关系

第六节汽车自动防抱死系统(ABS)和制动辅助系统(BAS)

第七节汽车驻车制动性第八节汽车制动性试验第三节汽车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。第三节

汽车的制动效能及其恒定性第三节汽车制动效能及其恒定性

制动效能：指汽车迅速降低车速直至停车的能力。

评定指标：制动距离、制动减速度。

汽车制动效能的恒定性:是指制动效能保持的程度，通常称为抗热衰退性，用抗热衰退度η表示，即第三节汽车制动效能及其恒定性一、制动减速度与地面制动力二、制动距离三、制动效能的恒定性一制动减速度与地面制动力FXb=FµFµ

制动减速度：制动时车速对时间的导数，即du/dt。反映了地面制动力的大小，因此与制动器制动力（车轮滚动时）及附着力（车轮抱死拖滑时）有关。一制动减速度与地面制动力汽车能达到的制动减速度制动时总的地面制动力当前、后轮同时抱死时当汽车装有ABS时

当汽车没有装ABS，又不允许车轮抱死时一制动减速度与地面制动力中国行业标准采用平均减速度的概念t1—制动压力达到75%最大压力

的时刻；t2—到停车时总时间的2/3的时刻。一制动减速度与地面制动力ECER13和GB7258采用的是充分发出的平均减速度（m/s2）

—0.8u0的车速（km/h）；

u0—起始制动车速（km/h）；

—0.1u0的车速（km/h）；

—u0到

车辆经过的距离（m）；

—u0到

车辆经过的距离（m）。第三节汽车制动效能及其恒定性

一、制动减速度与地面制动力二、制动距离三、制动效能的恒定性二制动距离发现情况丢油门，换制动踏板开始动作制动增长持续制动解除制动

定义：汽车速度为u0时，从驾驶员开始操纵制动控制装置（制动踏板）开始到汽车完全停住为止，所行驶过的距离。

相关因素：制动踏板力、地面附着条件、车辆载荷、发动机等。

制动过程：二制动距离放大二制动距离制动器的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（反应、爆发力）因年龄、性别、情绪而不同。——意识反应时间——动作反应时间1、驾驶员反应时间t1(0.3~1.0s)—o点到b点二制动距离——制动器协调时间——制动力增长时间2、制动器的作用时间

t2

(0.2~0.9s)—b点到e点取决于：①驾驶员踩踏板的速度②制动系结构形式二制动距离3、持续制动时间

t3—e点到f点：减速度基本不变制动器的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4、放松制动器时间t4

(0.2-1.0s)制动器的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从制动的全过程来看，整个制动过程分为：①驾驶员看到信号作出反应；②制动器起作用；③持续制动；④放松制动器。

制动距离，一般指开始踩着制动踏板到完全停车为止，汽车所驶过的距离。

汽车的制动距离是指制动器起作用时间t2和持续制动时间t3两个阶段汽车驶过的距离，即s2和s3。二制动距离当时在时间内在时间内式中1.制动器起作用阶段汽车驶过的距离s2当t=0时，u=u0由于当t=0时，s=0二制动距离

持续制动阶段汽车以

作匀减速运动，其初速度为

，末速度为零。2.持续制动阶段汽车驶过的距离s3将代入二制动距离3.总制动距离车速单位为km/h，则s(m)可写为二制动距离1）制动器起作用的时间

当

ua0=110km/h时，1s时间汽车行驶的距离

s=30m；

如果消除制动器间隙的时间减少0.2s，制动距离可缩短6m。装用不同助力制动系时CA770轿车的制动距离

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1.458.257.654.影响制动距离s的因素二制动距离2）起始车速ua0二制动距离3）最大制动减速度

主要与路面附着系数有关。某型号轿车空载总质量为1160kg，满载总质量为1540kg，取制动器协调时间，制动力增长时间。计算该车以55km/h的初速度在的路面上制动时的制动距离。计算题二制动距离第三节汽车制动效能及其恒定性

一、制动减速度与地面制动力二、制动距离三、制动效能的恒定性三制动效能的恒定性

制动效能的恒定性即抗热衰退性能。

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。制动失灵（视频）三制动效能的恒定性三制动效能的恒定性

八达岭高速公路是北京通往大西北的一条重要交通干道。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。三制动效能的恒定性

2004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汽车制动工况制动距离/m冷车空载37.8冷车满载39.0热车满载40.6凯迪拉克GTS100km/h～0的制动距离三制动效能的恒定性

抗热衰退性能主要与制动器摩擦副材料及制动器结构有关。

制动鼓和制动盘用铸铁。

摩擦片用无石棉或半金属材料。1、摩擦副材料温度/℃温度/℃三制动效能的恒定性

摩擦材料都含有有机聚合物，如合成树脂、天然或合成橡胶，在生产中会尽量提高其加热的温度。正常或中等负荷的制动工况下→摩擦片的温度不超过生产时的最高温度；重负荷下→摩擦片温度很高，大大超过制造时的温度。有机物发生分解→产生些气体和液体→两接触面间形成薄膜→摩擦系数下降→出现热衰退。三制动效能的恒定性

提高摩擦材料的抗热衰退性能的方法有：1）采用耐热的粘合剂，如环氧树脂等改性的酚醛树脂。有时还用无机粘合剂；2）减少有机成分的含量，增加金属添加剂的成分；3）使摩擦片具有一定的气孔；4）多数树脂模制摩擦片，经初期衰退后便不再衰退，因此可在使用前先进行表面处理，使其产生表面热稳定层来缓和衰退。三制动效能的恒定性保时捷911冷/热凌志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

这里“热”是指以100km/h的初速度连续制动10次，第10次的状态为“热”；数据表明：特殊的摩擦副材料使保时捷车温升较少，热衰退现象不明显；还应注意到两种车前轮的温升都大于后轮。保时捷911使用了特殊的陶瓷制动盘三制动效能的恒定性r—制动鼓半径。

制动效能因数Kef：单位制动轮缸推力

所产生的制动摩擦力F。2、制动器结构形式三制动效能的恒定性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。凌志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注意观察前后制动块有何不同，为什么？思考三制动效能的恒定性通风盘式制动器三制动效能的恒定性钻孔通风盘式制动器三制动效能的恒定性法拉利跑车采用的特殊材料的钻孔通风盘三制动效能的恒定性布加迪跑车制动冷却空气流动示意图三制动效能的恒定性布加迪跑车制动冷却空气流动示意图第五章汽车的制动性第一节制动性的评价指标

第二节制动时车轮的受力

第三节汽车的制动效能及其恒定性第四节制动时汽车的方向稳定性

第五节前、后制动器制动力的比例关系

第六节汽车自动防抱死系统(ABS)和制动辅助系统(BAS)

第七节汽车驻车制动性第八节汽车制动性试验第四节制动时汽车的方向稳定性定义：制动时汽车的方向稳定性是指汽车在制动过程中维持直线或按预定弯道行驶的能力。方向稳定性主要是指制动跑偏后轮制动侧滑前轮失去转向能力制动时的方向稳定性（视频）第四节制动时汽车的方向稳定性第四节制动时汽车的方向稳定性制动跑偏：指制动时汽车自动向左或向右偏驶的现象。制动侧滑：指制动时汽车的某一轴或两轴发生横向移动的现象。跑偏侧滑第四节制动时汽车的方向稳定性前轮失去转向能力：指弯道制动时汽车不再按原来的弯道行驶而沿弯道切线方向驶出；直线行驶制动时，虽然转动转向盘但汽车仍按直线方向行驶的现象。第四节制动时汽车的方向稳定性一、汽车的制动跑偏二、制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失一汽车的制动跑偏定义：制动跑偏是指制动时汽车自动向左或向右偏驶的现象。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：1）左、右转向轮制动器制动力不相等；2）悬架导向杆系与转向系拉杆运动不协调。一汽车的制动跑偏制动力不相等度

或1）左右车轮制动力不相等思考：前轮的制动力不相等度大容易导致跑偏，还是后轮制动力不相等度大容易导致跑偏？为什么？一汽车的制动跑偏FX1l>FX1r

使前轮偏转、汽车跑偏FX1形成转向力矩FY1FY2地面侧向力形成的反力矩FY1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一汽车的制动跑偏造成左右转向轮制动力不等的原因主要有：a.同轴两侧车轮的制动蹄片接触情况不同；b.同轴两侧车轮制动蹄、鼓间隙不一致；c.同轴两侧车轮的胎压不一致或胎面磨损不均；d.前轮定位参数失准；e.左右轴距不等。1）左右转向轮制动器制动力不相等2）悬架导向杆系与转向系拉杆发生运动干涉一汽车的制动跑偏一般是设计造成的，制动时总是向左（或向右）一方跑偏。2）悬架导向杆系与转向系运动不协调一汽车的制动跑偏

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移动，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，转向轮向右偏转。

设计原因所致改进方法：1.增加悬架刚度；2.使球头销下移2）悬架导向杆系与转向系运动不协调一汽车的制动跑偏第四节制动时汽车的方向稳定性

一、汽车的制动跑偏二、制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失二制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失

现象制动时发生侧滑，尤其是后轴侧滑，会引起汽车剧烈的回转运动，严重时可使汽车掉头。①若后轴车轮比前轴车轮先抱死拖滑→可能发生后轴侧滑。②若前、后轴车轮同时抱死或前轴前抱死，后轴再抱死或不抱死→防止后轴侧滑，但前轮会失去转向能力。

原因车轮抱死拖滑(S=100%)时，侧向力系数

L0.1，汽车失去抗横向干扰的能力，产生侧滑。二制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失

现象制动时发生侧滑，尤其是后轴侧滑，会引起汽车剧烈的回转运动，严重时可使汽车掉头。①若后轴车轮比前轴车轮先抱死拖滑→可能发生后轴侧滑。②若前、后轴车轮同时抱死或前轴前抱死，后轴再抱死或不抱死→防止后轴侧滑，但前轮会失去转向能力。

原因车轮抱死拖滑(S=100%)时，侧向力系数

L0.1，汽车失去抗横向干扰的能力，产生侧滑。制动侧滑（视频）二制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失二制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失FXb1FXb1

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）1.前轮抱死拖滑FXb2FXb2二制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失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≈02.后轮抱死拖滑FXb1FXb1FXb2FXb2二制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失3.前轮抱死或后轮抱死时汽车纵轴线转过的角度

试验是在一条一侧有2.5%横向坡的平直混凝土路面上进行。

为了降低附着系数，使之容易发生侧滑，在地面上洒了水。

试验用轿车有调节各个车轮制动器液压的装置，以控制每根车轴的制动力，达到改变前后车轮抱死拖滑次序的目的，调节装置甚至可使车轮制动器液压为零。试验条件二制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失（1）前轮无制动力而后轮有足够的制动力（曲线A）（2）后轮无制动力而前轮有足够的制动力（曲线B）二制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失（3）前、后轮都有足够的制动力，但抱死拖滑的次序和时间间隔不同二制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失（4）起始车速和附着系数的影响二制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失（5）试验的总结1）制动过程中，如果只有前轮抱死或前轮先抱死拖滑，汽车基本上沿直线向前行驶，汽车处于稳定状态，但丧失转向能力；

2）若后轮比前轮提前一定时间先抱死拖滑，且车速超过某一数值，汽车在轻微的侧向力作用下就会发生侧滑，路面越滑、制动距离和制动时间越长，后轴侧滑越剧烈。最理想的情况：

前、后轴车轮都处于滚动状态而不出现抱死情况，以确保制动时的方向稳定性。1、什么是制动时汽车的方向稳定性？2、什么制动跑偏，制动跑偏的原因有哪些？3、什么是前轮失去转向能力？复习题第四节制动时汽车的方向稳定性第五章汽车的制动性第一节制动性的评价指标

第二节制动时车轮的受力

第三节汽车的制动效能及其恒定性

第四节制动时汽车的方向稳定性

第五节前、后制动器制动力的比例关系

第六节汽车自动防抱死系统(ABS)和制动辅助系统(BAS)

第七节汽车驻车制动性第八节汽车制动性试验第五节前、后制动器制动力的比例关系

本节将分析地面作用在前、后车轮上的法向反力，分析前、后车轮制动器制动力的比例关系，通过I曲线、β

线、f

线、r

线分析汽车的制动过程，介绍汽车的附着利用率、附着效率的计算方法，利用单轮模型分析ABS的制动控制过程。

本节内容是本章的重点。第五节前、后制动器制动力的比例关系制动过程的三种可能1）前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑：稳定工况，但丧失转向能力，附着条件没有充分利用。

2）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。

3）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。前、后制动器制动力的分配比例，将影响制动时前后轮的抱死顺序，从而影响汽车制动时的方向稳定性和附着条件利用程度。第五节前、后制动器制动力的比例关系一、制动时地面对前、后车轮的法向反作用力二、理想的前、后制动器制动力分配曲线

三、具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数

四、前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析

五、同步附着系数的选择

六、利用附着系数与制动效率

七、发动机制动1).忽略Ff、Fw及旋转质量的惯性力偶矩2).忽略车轮边滚边滑过程，附着系数

取定值。一制动时地面对前、后车轮的法向反作用力一制动时地面对前、后车轮的法向反作用力z—制动强度一制动时地面对前、后车轮的法向反作用力当前、后轮都抱死时一制动时地面对前、后车轮的法向反作用力汽车前、后轮法向反作用力随减速度的变化情况。

随着制动强度的增加，前轴的负荷增加，后轴的负荷减少。第五节前、后制动器制动力的比例关系

一、制动时地面对前、后车轮的法向反作用力二、理想的前、后制动器制动力分配曲线

三、具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数

四、前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析

五、同步附着系数的选择

六、利用附着系数与制动效率

七、发动机制动二理想的前、后制动器制动力分配曲线

“理想”的条件是：前后车轮同时抱死。

I

曲线：理想的前、后轮制动器制动力分配曲线，在各种附着系数的路面上制动时，要使前、后车轮同时抱死，前、后轮制动器制动力应满足的关系曲线。二理想的前、后制动器制动力分配曲线1.解析法确定I曲线由理想的条件可得二理想的前、后制动器制动力分配曲线0.40.20.30.3g0.2g0.4g2.作图法确定I曲线1）按照作图，得到一组等间隔的45˚平行线。这组线称为“等制动减速度线组”。线上任何一点都有以下特点：二理想的前、后制动器制动力分配曲线0.40.20.32）按作射线束0.30.20.4I曲线0.3g0.2g0.4g二理想的前、后制动器制动力分配曲线第五节前、后制动器制动力的比例关系

一、制动时地面对前、后车轮的法向反作用力

二、理想的前、后制动器制动力分配曲线

三、具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数

四、前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析

五、同步附着系数的选择

六、利用附着系数与制动效率

七、发动机制动三具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数

制动器制动力分配系数β：前、后制动器制动力之比为固定值时，前轮制动器制动力与汽车总制动器制动力之比。1.β线三具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数θ

β线：实际前、后制动器制动力分配线。β线Fμ2Fμ10三具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数

Fμ1、Fμ2具有固定比值的汽车，使前、后车轮同时抱死的路面附着系数称为同步附着系数。2.同步附着系数

从图中看，同步附着系数是β线和

I

曲线交点处对应的附着系数。

该点所对应的减速度称为临界减速度。三具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数同步附着系数的计算满足固定比值的条件满足同时抱死的条件三具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数

0是由汽车的结构参数决定的、反映汽车制动性能的一个参数；在汽车设计、改装时，常先选定

0值，由公式计算出要求的制动力分配系数

，然后用F

2/F

1=(1-

)/

式求得前后制动力的分配关系，作为设计制动器的依据之一。第五节前、后制动器制动力的比例关系

一、制动时地面对前、后车轮的法向反作用力

二、理想的前、后制动器制动力分配曲线

三、具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数

四、前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析

五、同步附着系数的选择

六、利用附着系数与制动效率

七、发动机制动四前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析

后轮没有抱死、前轮抱死时，前、后轮地面制动力FXb1、FXb2间的关系曲线。

当前轮抱死时，前轮地面制动力=前轮附着力1.f线组四前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析一定时，f线为直线与无关FXb1=0FXb2=0前轮抱死的条件是：前轮地面制动力=前轮附着力四前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析FXb1FXb2f线组f线组作图0.20.30.40.5四前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析2.r

线组

前轮没有抱死、后轮抱死时，FXb1、FXb2间的关系曲线。

一定时，r线为直线与无关后轮抱死的条件是：后轮地面制动力=后轮附着力四前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析FXb1FXb2r线组I曲线r线组作图f线组0.20.30.40.50.20.30.40.5四前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析四前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析当FXb2<0时是地面驱动力，无意义。f线与横坐标的交点

后轮制动管路失效，前轮抱死时的地面制动力。

后轮制动严重滞后，前轮抱死后，后轮才将开始制动。3.f线组和r组线的分析1）f线组四前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析思考：为什么随着FXb2

FXb1

？

当f线与r线相交以后，前后轮都抱死，进入稳定状态。后轮参与制动后

FZ1

四前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析2）r线组

前轮制动管路失效，后轮抱死时的地面制动力。随着FXb1

FXb2

？前轮参与制动后

FZ2

I曲线以下的

r线组没有意义r线与纵坐标的交点

前轮制动严重滞后，后轮抱死后，前轮才将开始制动。四前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析

利用β线、I

曲线、f

和

r

线组分析汽车在不同值路面上的制动过程。4.制动过程分析

从图中看，同步附着系数是多少？四前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析四前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析A点前轮抱死。此时的制动减速度？点前后轮同时抱死。

点前后轮同时抱死时的制动器制动力。四前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析前轮先抱死前轮抱死时前后轮同时抱死时结论四前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析四前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析点前后轮同时抱死。

点前后轮同时抱死时的制动器制动力。B点后轮抱死。此时的制动减速度？四前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析后轮先抱死后轮抱死时前后轮同时抱死时结论四前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析4）只要，要使两轮都不抱死所得到的制动强度总是小于附着系数，即。3）当时，β线与I曲线相交，前、后轮同时抱死；2）当时,β线位于I曲线上方，后轮先抱死；1）当时，β线位于I曲线下方，前轮先抱死；3）制动过程分析得到的结论第五节前、后制动器制动力的比例关系

一、制动时地面对前、后车轮的法向反作用力

二、理想的前、后制动器制动力分配曲线

三、具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数

四、前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析

五、同步附着系数的选择

六、利用附着系数与制动效率

七、发动机制动1.

0的选择应考虑的因素a.常用道路和常用车速若车速高、道路好,

0可高些；反之低些。b.轿车

0大些,货车

0小些。一般根据车型和使用条件来选择。越野汽车常采用较高的同步附着系数：这样在低附着系数的路面上制动时，不会发生后轴侧滑，在高附着系数路面上，制动系效率较高。五同步附着系数的选择一般根据车型和使用条件来选择。货车，由于车速较低，制动时后轴侧滑的危险较少，但在较滑路面上制动时可能丧失转向能力，其同步附着系数一般不超过0.6。五同步附着系数的选择使用条件也影响

0的选择。由于在多雨的山区，破路弯道多，下急弯坡制动时如汽车失去转向能力，是非常危险的。因此，经常在山区使用的车辆，同步附着系数应取低值。轿车的行驶车速较高，高速时的后轴侧滑时非常危险的，因此一般采用较高的同步附着系数。五同步附着系数的选择2.制动力的调节为了防止后轮抱死而发生危险的侧滑，汽车制动系的实际制动力分配曲线(

线)与理想分配曲线(I线)的交点应远离原点，即

0较大；为了减少前轮失去转向能力的机会和提高附着效率，

线与I线的交点，应靠近原点，即

0较小。五同步附着系数的选择第五节前、后制动器制动力的比例关系

一、制动时地面对前、后车轮的法向反作用力

二、理想的前、后制动器制动力分配曲线

三、具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数

四、前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析

五、同步附着系数的选择

六、利用附着系数与制动效率

七、发动机制动1.最高制动减速度：即将出现车轮抱死，但没有任何车轮抱死的制动减速度。

du/dt=zgz——制动强度。a.若在

=

0的路面上制动：z=

0b.在≠

0的路面上制动：z<

当汽车以一定减速度制动时，除去制动强度z=

0以外，不发生车轮抱死所要求的地面附着系数总大于其制动强度。六利用附着系数与制动效率2.利用附着系数（被利用的附着系数）：六利用附着系数与制动效率

利用附着系数：对于一定的制动强度z，不发生车轮抱死所要求的最小路面附着系数。式中，FXbi——对应于制动强度z，汽车第i轴产生的地面制动力；FZi——制动强度为z时，地面对第i

轴的法向反力；

——第i

轴对应于制动强度z的利用附着系数；

六利用附着系数与制动效率利用附着系数与制动强度的关系曲线最理想的情况是空载时总是前轮先抱死；满载时的路面上前轮先抱死。六利用附着系数与制动效率1），前轮先抱死前轴利用附着系数2.利用附着系数的计算六利用附着系数与制动效率2），后轮先抱死后轴利用附着系数六利用附着系数与制动效率由得

如果，后轮先抱死计算由得如果，前轮先抱死3）由利用附着系数计算车轮不抱死条件下的六利用附着系数与制动效率没有ABS又不允许车轮抱死时的最短制动距离4）车轮不抱死条件下能达到的最大制动减速度3.制动效率车轮将要抱死时，制动强度与利用附着系数之比。前轮将出现抱死的制动效率：同理：它表示了汽车制动系统对路面附着系数利用的好坏，反应了将地面的附着力转换为地面制动力的效率。六利用附着系数与制动效率3.制动效率当=0.6时Er（空）=67%说明汽车最多只利用可供制动的附着力的67%。制动减速度为：0.67*0.6g=0.402g67六利用附着系数与制动效率第五节前、后制动器制动力的比例关系

一、制动时地面对前、后车轮的法向反作用力

二、理想的前、后制动器制动力分配曲线

三、具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数

四、前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析

五、同步附着系数的选择

六、利用附着系数与制动效率

七、发动机制动使用条件：山区行驶的车辆下长坡时，为避免车轮制动器长时间工作而发生过热，或冬季行驶在冰雪路面上为避免制动力过大引起侧滑，常利用发动机制动。1.关节气门：发动机会产生一个制动力矩，对汽车产生制动力，汽车的一部分动能被发动机的内摩擦、压缩空气和其他机械损失所吸收。制动力非常有限。2.排气制动器：安装在排气系统中，利用排气至关重要的反压力产生制动作用。传动系传动比越大，发动机转速越高，制动效果越显著。七发动机制动发动机制动（视频）七发动机制动发动机制动（视频）七发动机制动排气制动器的主要结论：1）对于紧急停车制动来说，除了正常的车轮制动器之外，加用排气制动器，只能使车辆的最大制动性能略有增加。2）当只使用发动机制动时，车辆总的平均减速度约0.015g；而采用排气制动器时，其总的平均减速度可提高到近0.03g。七发动机制动排气制动器的主要结论：3）为了使车辆在挂最高档、下坡行驶时保持32km/h左右的稳定速度行驶，在0.045或更小的坡道上不必使用主制动器。观测表明，在0.1的坡道上，排气制动器可使主制动器的使用率减少33%左右。4）在正常交通情况下，使用排气制动器可使车轮主制动器的使用率减少20%左右。七发动机制动1、什么是I曲线？2、什么是β线？3、如何确定同步附着系数？复习题第五节前、后制动器制动力的比例关系第五章汽车的制动性第一节制动性的评价指标

第二节制动时车轮的受力

第三节汽车的制动效能及其恒定性

第四节制动时汽车的方向稳定性

第五节前、后制动器制动力的比例关系

第六节汽车自动防抱死系统(ABS)和制动辅助系统(BAS)

第七节汽车驻车制动性第八节汽车制动性试验第六节汽车自动防抱死系统(ABS)和制动辅助系统(BAS)一、制动防抱死装置（ABS）二、制动辅助系统（BAS）一制动防抱死装置（ABS）缩短制动距离改善制动过程的方向稳定性减轻驾驶员的紧张程度延长轮胎的使用寿命ABS的作用:制动防抱死装置（Anti-LockBrakeSystem，ABS）是这样一种装置，它通过不断地降低、保持和增加制动力矩，力图使车轮滑动率尽可能在15%~20%范围之内。防抱死制动系统ABS由传感器、电子控制单元和执行器三部分组成。一制动防抱死装置（ABS）传感器：检测运动状态，作为检测判断依据；电子控制单元（ECU）：处理传感器信号；执行器（液压执行元件）：利用电磁阀将ECU发出的命令变为车轮上制动压力的变化。一制动防抱死装置（ABS）出油阀ABS（视频）一制动防抱死装置（ABS）第六节汽车自动防抱死系统(ABS)和制动辅助系统(BAS)

一、制动防抱死装置（ABS）二、制动辅助系统（BAS）设计针对对象：紧急情况下，有90%的汽车驾驶员踩刹车时缺乏果断工作原理：可以从驾驶员踩制动踏板的速度中探测到车辆行驶中遇到的情况，当驾驶员在紧急情况下迅速踩制动踏板，但踩踏力又不足时，此系统便会协助，并在不到1秒的时间内把制动力增至最大，缩短在紧急制动情况下的刹车距离。二制动辅助系统（BAS）第五章汽车的制动性第一节制动性的评价指标

第二节制动时车轮的受力

第三节汽车的制动效能及其恒定性

第四节制动时汽车的方向稳定性

第五节前、后制动器制动力的比例关系

第六节汽车自动防抱死系统(ABS)和制动辅助系统(BAS)

第七节汽车驻车制动性第八节汽车制动性试验汽车的驻车制动性：衡量汽车长期停放在坡道上的能力。要求：不会因为停车时间过长或人员离开汽车而丧失驻车性能。衡量指标：驻坡度。汽车驻车时的受力情况

第七节汽车驻车制动性上坡方向第七节汽车驻车制动性后轮附着力=制动力下坡方向第七节汽车驻车制动性后轮附着力=制动力第七节汽车驻车制动性汽车最大驻车坡度为下坡方向驻车极限坡度。某旅行车轴距L=2.405m，满载时质心高度hg=0.836m，质心至前轴距离为1.322m，求在附着系数为0.6的坡道上的最大驻车坡度。计算题第七节汽车驻车制动性第五章汽车的制动性第一节制动性的评价指标

第二节制动时车轮的受力

第三节汽车的制动效能及其恒定性

第四节制动时汽车的方向稳定性

第五节前、后制动器制动力的比例关系

第六节汽车自动防抱死系统(ABS)和制动辅助系统(BAS)

第七节汽车驻车制动性第八节汽车制动性试验汽车的制动性试验分类：分为道路试验和室内试验，主要是通过道路试验来评定。测定项目：1、一般要测定冷制动及高温下（热态）汽车的制动距离、制动减速度、制动时间等参数。2、还要测定在转弯与变更车道时汽车制动的方向稳定性。第八节汽车制动性试验第八节汽车制动性试验一、道路试验（行车制动）1、试验条件干燥平整的混凝土或具有相同附着系数的其他路面；试验车辆制动系统的部件按制造厂的规定进行装配和调整。2．试验方法（1）磨合试验（2）行车制动冷态制动效能试验（3）行车制动热衰退恢复试验（4）制动时方向稳定性试验（5）紧急制动试验第八节汽车制动性试验二、室内制动试验1、滚筒式制动试验台2．平板式制动试验台第八节汽车制动性试验三、驻车制动性能试验1、坡道试验法2．牵引试验法第八节汽车制动性试验四、汽车防抱死制动系统制动性能试验1、防抱死制动系统试验典型路面2、防抱死制动系统特征校核3、附着系数利用率4、对开路面适应性及制动因数5、对接路面适应性6、能耗第六章汽车的操纵稳定性第一节概述第二节前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应第三节前轮角阶跃输入下汽车的瞬态响应第四节汽车行驶时的侧翻和侧滑

第五节汽车操纵稳定性的试验第一节概述定义：汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。第一节概述1、稳定性是指汽车抵抗改变其行驶方向的各种外界干扰（路面扰动或风扰动），并保持稳定行驶而不失去控制，甚至翻车或侧滑的能力。2、操纵性是指汽车能够确切地响应驾驶员指令的能力。第一节概述一、汽车坐标系二、驾驶员—汽车系统三、汽车操纵稳定性试验的评价方法一、汽车坐标系汽车坐标系及其描述u符号名称说明符号名称说明u纵向速度质心速度沿x轴分量p侧倾角速度车身角速度沿x轴分量v侧向速度质心速度沿y轴分量q俯仰角速度车身角速度沿y轴分量w垂直速度质心速度沿z轴分量r横摆角速度车身角速度沿z轴分量一、汽车坐标系汽车操纵稳定性的基本内容以及主要的评价参量汽车操纵稳定性是汽车的主要性能之一。在对其进行研究时，主要分析汽车做曲线运动时的响应，如侧向运动、横摆运动、侧倾运动等。汽车操纵稳定性可以借助一些相关的物理量进行评价和分析。一、汽车坐标系基本内容主要评价参量1、转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应——转向特性转向盘角阶跃输入下的瞬态响应转向灵敏度反应时间、横摆角速度波动的无阻尼圆频率2、横摆角速度频率响应特性共振峰频率、共振时振幅比、相位滞后角等3、转向盘中间位置操纵稳定性转向灵敏度、转向盘力特性4、回正性回正后剩余横摆角速度与剩余横摆角、达到剩余横摆角速度的时间5、转向半径最小转向半径6、转向轻便性原地转向轻便性低速行驶转向轻便性高速行驶转向轻便性转向力、转向功7、直线行驶性能直线行驶性侧向风稳定性路面不平稳定性转向盘转角侧向偏移侧向偏移第一节概述

一、汽车坐标系二、驾驶员—汽车系统三、汽车操纵稳定性试验的评价方法二、驾驶员—汽车系统人-车闭环系统第一节概述

一、汽车坐标系二、驾驶员—汽车系统三、汽车操纵稳定性试验的评价方法三、汽车操纵稳定性试验的评价方法对试验中汽车性能的评价可分为主观评价和客观评价两种。主观评价法指让试验评价人员根据试验时自己的感觉进行评价的方法。客观评价法是通过测试仪器测出能够表征汽车操纵稳定性能的参数，如横摆加速度、侧向加速度以及侧倾角等来评价操纵稳定性的方法。

主观评价法感觉评价——以不同人驾驶汽车的主观感受来评价是汽车操纵稳定性的最终评价方法评价结果因人而异，受个人主观因素影响不能给出“汽车性能”与“汽车结构”之间的联系。三、汽车操纵稳定性试验的评价方法★主观评价“飘”：有时驾驶员并未发出转向指令，而汽车自己却不断改变行驶的方向。“贼”：有时汽车就像受惊的马，突然地忽东忽西，不听驾驶员操纵。“反应迟钝”：驾驶员转向指令虽已发出相当时间，但汽车还没有转向反应，或转向过程完成的过慢。“晃”：驾驶员给出稳定的转向指令，但汽车却左右摇摆，行驶方向难于确定。这样的汽车在受到路面不平或突然阵风的扰动时，也会出现这种摇摆。三、汽车操纵稳定性试验的评价方法★主观评价项目1、直线行驶的稳定性：包括转向回正能力、侧风敏感性、路面不平敏感性等。2、行车变道的操纵性3、转弯稳定：包括转向的准确性、固有转向特性、转弯制动特性等。4、操纵负荷三、汽车操纵稳定性试验的评价方法第六章汽车的操纵稳定性

第一节概述第二节前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应第三节前轮角阶跃输入下汽车的瞬态响应第四节汽车行驶时的侧翻和侧滑

第五节汽车操纵稳定性的试验表达汽车操纵稳定性的物理模型很多：最简单的二自由度线性，复杂的几十个自由度非线性。复杂模型的缺点：计算要求高、参数繁多、主要矛盾不突出、不能直接导出确定各种响应或评价指标的表达式。为了更好的分析汽车操纵稳定性的本质特性，可以应用线性二自由度的汽车模型进行汽车操纵稳定性的研究

第二节前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应第二节前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应一、线性二自由度汽车模型二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应一、线性二自由度汽车模型1、线性二自由度汽车模型的基本假设汽车在平直路面等速行驶时的操纵稳定性，主要通过转向盘的角输入或力输入的响应来研究。线性二自由度汽车模型的基本假设：1）忽略汽车的转向系，因此直接以前轮转角作为汽车系统的输入；2）忽略汽车悬架系统，认为汽车车厢只作平行于地面的运动，因此汽车的垂直位移、俯仰以及侧倾均为零；3）汽车内、外侧车轮的转向角以及侧偏角相等；4）汽车行驶的车速不变；一、线性二自由度汽车模型线性二自由度汽车模型的基本假设：5）汽车的侧向加速度限定在0.4g以下，因此轮胎的侧偏特性可以简化为线性，且忽略左、右侧车轮由于载荷的变化引起的轮胎特性的改变以及轮胎回正力矩的作用；6）汽车运动时的驱动力不大，因此不考虑地面切向力对轮胎特性的影响；7）不考虑空气动力的作用。一、线性二自由度汽车模型线性二自由度汽车模型是一个比较简单的两轮摩托车模型，也称为单轨模型。一、线性二自由度汽车模型2、线性二自由度汽车模型的运动微分方程一、线性二自由度汽车模型2、线性二自由度汽车模型的运动微分方程沿Ox轴的速度分量的变化为考虑到很小，并忽略其二阶微量，上式可改写为一、线性二自由度汽车模型因此质心处的绝对加速度在Ox轴上的分量为同理有一、线性二自由度汽车模型对二自由度汽车模型进行受力分析，外力沿y轴方向的合力以及绕质心的力矩分别为一、线性二自由度汽车模型且前轮转角较小，那么侧偏力和假设轮胎上的测偏离满足线性关系一、线性二自由度汽车模型可改写为一、线性二自由度汽车模型则有前后轮的侧偏角为一、线性二自由度汽车模型整理得由牛顿运动定律，线性二自由度汽车模型的运动微分方程可写为一、线性二自由度汽车模型综上可得二自由度汽车的运动微分方程

一、线性二自由度汽车模型包含了汽车质量与轮胎侧偏特性等方面的参数，能够反映汽车做曲线运动的最基本的特征。

二自由度汽车的运动微分方程

一、线性二自由度汽车模型利用该模型可以分析前、后轮侧偏刚度，质心到前、后轴的距离、轴距，整车质量及绕z轴的转动惯量对汽车性能的影响。输入：转向轮的转角输出：横摆角速度、质心处的侧偏角

第二节前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应一、线性二自由度汽车模型二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应稳态响应：不随时间变化瞬态响应：随时间变化如在等速直线运动时，给汽车一个转向盘角阶跃输入，汽车将经短暂的时间后进入等速圆周运动，即进入稳态响应过程。等速直线运动？等速圆周运动？等速直线进入等速圆周的中间过程？汽车运动的响应分类框图二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应（一）稳态响应汽车等速行驶时，在前轮角阶跃输入下进入的稳态响应就是等速圆周运动。等速圆周运动特性：质心的侧偏角不变，横摆角速度一定，即汽车运动的响应分类框图二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应（一）稳态响应那么等速圆周运动的二自由度汽车的运动微分方程为：

二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应（一）稳态响应等速圆周运动的质心侧偏角以及横摆角速度的表达式

二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应（一）稳态响应常用稳态横摆角速度与前轮转角之比来评价稳态响应，称为稳态横摆角速度增益，也称为转向灵敏度。其中称为稳定性因数二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应（一）稳态响应稳定性因数K的相关因素：理论上，仅与汽车的质量、质心位置及前后轮的侧偏刚度，是汽车本身具有的一个特性。二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应（二）稳态响应的类型稳定性因数K：是表征汽车稳态响应的一个重要的参数。随着汽车行驶车速的变化，汽车的稳态响应可以按照稳定性因数的数值分为中性转向，不足转向和过度转向三类。

当k>0时，汽车为不足转向；

当k=0时，汽车为中性转向；

当k<0时，汽车为过多转向。

二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应1、中性转向转向半径：二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应2、不足转向（具有该特征的汽车称为不足转向汽车）比中性转向时小。随稳定性因数K的增大，横摆角速度增益曲线越低，不足转向量越大。二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应2、不足转向（具有该特征的汽车称为不足转向汽车）在不足转向特性下，横摆角速度增益有最大值，即特征车速uch。二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应2、不足转向（具有该特征的汽车称为不足转向汽车）二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应3、过多转向（具有该特征的汽车称为过多转向汽车）比中性转向时大。二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应在过多转向特性下，汽车具有临界车速ucr，临界车速时，横摆角速度增益趋近于无穷大。3、过多转向（具有该特征的汽车称为过多转向汽车）二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应3、过多转向（具有该特征的汽车称为过多转向汽车）二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应3、过多转向（具有该特征的汽车称为过多转向汽车）过多转向的汽车当行驶车速达到临界车速ucr

时汽车将失去稳定性。因为临界车速附近，横摆角速度增益趋于无穷大，因此只要极其微小的前轮转角，就会产生很大的横摆角速度。也意味着汽车的转向半径很小，易导致侧滑或翻车事故。一般来说，由于过多转向的汽车容易失去稳定性，故汽车都应具有适度地不足转向特性。二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应（三）表征稳态响应的参数1.前、后轮侧偏角绝对值之差稳定性因数及轮胎上的侧偏力分别为二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应（三）表征稳态响应的参数1.前、后轮侧偏角绝对值之差二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应（三）表征稳态响应的参数1.前、后轮侧偏角绝对值之差由于侧向加速度ay与前、后轮的侧偏角α1和α2的符号相反，当前、后轮侧偏角取绝对值时，侧向加速度也取绝对值，故二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应（三）表征稳态响应的参数2.转向半径之比当汽车以较低的速度作曲线运动时，汽车的侧向加速度接近于0，此时，转向半径R0=L/δ。在一定车速下，存在侧向加速度时，转向半径为R。2.转向半径之比二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应（三）表征稳态响应的参数3.静态储备系数SM静态储备系数是与处于汽车纵轴上的中性转向点相联系的。使汽车前、后轮产生相同的侧偏角的侧向力在汽车纵轴上的作用点称为中性转向点。二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应3.静态储备系数SM二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应3.静态储备系数SM静态储备系数SM为汽车的中性转向点至前轴的距离a’和汽车质心至前轴的距离a之差与汽车轴距的比值。二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应（四）影响汽车稳定响应的一些使用参数1.轮胎气压在轮胎的前轮充气压力增大的情况下，其侧偏刚度增大，稳定性因数K的数值降低，极限情况下将使得K<0，汽车的稳态响应特性变为过多转向特性，使汽车的操纵稳定性变差。二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应（四）影响汽车稳定响应的一些使用参数2.装载质量装载质量一方面影响轮胎的侧偏力大小，另一方面也将改变汽车的质心位置。当汽车装载质量增大后，汽车的稳定性因数K的数值降低，极限情况下降使K<0，汽车稳态响应特性变为过多转向特性，操纵稳定性变坏。这也是一些超载汽车经常发生车祸的直接原因之一。某轿车的总质量m为1520kg，轴距L为2.71m，质心到前轴的距离a为1.42m，前轮总侧偏刚度k1为57.2kN/rad，后轮总侧偏刚度k2为73.1kN/rad，试计算：①该车的稳定因数K；②该车的特征车速uch或临界车速ucr。计算题第二节前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应1、汽车运动的响应分为哪两类？各有什么特点？2、稳态响应的类型有哪些？3、具有哪种稳态响应的汽车容易失去稳定性？4、表征稳态响应的参数有哪些？5、什么是中性转向点？6、静态储备系数SM的定义。复习题第二节前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应第六章汽车的操纵稳定性

第一节概述

第二节前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应第三节前轮角阶跃输入下汽车的瞬态响应第四节汽车行驶时的侧翻和侧滑

第五节汽车操纵稳定性的试验转向盘角阶跃输入下汽车的横摆角速度瞬态响应曲线

第三节前轮角阶跃输入下汽车的瞬态响应与稳态响应相反，瞬态响应比稳态响应更为复杂，更能表征汽车的操纵稳定性。第三节前轮角阶跃输入下汽车的瞬态响应一、前轮角阶跃输入下汽车的瞬态响应二、表征瞬态响应的参数

三、瞬态响应的稳定条件线性二自由度汽车的运动微分方程式

单自由度一般强迫振动的微分方程式式中，称为固有圆频率；称为阻尼比

一前轮角阶跃输入下汽车的瞬态响应求解该微分方程式，即可得到汽车的横摆角速度响应特性。第二节前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应

一、前轮角阶跃输入下汽车的瞬态响应二、表征瞬态响应的参数

三、瞬态响应的稳定条件1.横摆加速度波动时的固有（圆）频率二表征瞬态响应的参数值是评价汽车瞬态响应的一个重要参数，应高些为好，这样可以减少谐振的倾向。二表征瞬态响应的参数2.阻尼比二表征瞬态响应的参数阻尼比越大，横摆角速度衰减越快，汽车的操纵稳定性越好。阻尼比与很多因素有关，如汽车质量、绕Z轴的转动惯量、轴距及质心位置等。二表征瞬态响应的参数3、反应时间二表征瞬态响应的参数反应时间指的是前轮角阶跃输入后，汽车的横摆角速度第一次达到稳态值ωr0所需要的时间。反应时间越短，驾驶员感到转向响应迅速、及时，一般希望反应时间短些为好。4、稳定时间σ二表征瞬态响应的参数横摆角速度达稳态值的95%~105%的时间称为稳定时间。稳定时间表明由瞬态响应进入稳态响应所经历的时间，一般希望稳定时间尽可能短。第二节前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应

一、前轮角阶跃输入下汽车的瞬态响应二、表征瞬态响应的参数

三、瞬态响应的稳定条件

汽车的瞬态响应是否稳定取决于其对应的汽车运动微分方程，即取决于汽车本身的固有特性。因此横摆角速度响应是否稳定取决于在前轮角阶跃输入下的二自由度汽车模型的运动微分方程的通解。

当汽车的行驶速度较低时，汽车的横摆角速度收敛，汽车是稳定的。随着汽车行驶速度的增加，且汽车为过多转向时，有可能为负值，即发散，汽车是不稳定的。三瞬态响应的稳定条件第六章汽车的操纵稳定性

第一节概述

第二节前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应

第三节前轮角阶跃输入下汽车的瞬态响应第四节汽车行驶时的侧翻和侧滑

第五节汽车操纵稳定性的试验第四节汽车行驶时的侧翻和侧滑一、汽车的侧翻二、汽车的侧滑

三、提高汽车操纵稳定性的控制系统一汽车的侧翻汽车侧翻的定义：指的是汽车在行驶过程中，绕其纵轴线转动90°或更大的角度，使汽车车身与地面相接触的一种极其危险的侧向运动。汽车侧翻的分类：一类是汽车作曲线运动引起的侧翻：主要是由于汽车在道路上（包括侧向坡度）行驶时，由于汽车的侧向加速度超过一定的值，使汽车内侧车轮的垂直反力为零而引起的；另一类是绊倒侧翻：由于汽车在行驶时产生侧向滑移，与路面上的障碍物侧向撞击而将其绊倒。一汽车的侧翻1.刚性汽