《制动时车轮的受力》课件

制动时车轮的受力当汽车制动时,车轮会受到复杂的力学作用,这是理解制动系统工作的基础。本节将详细介绍车轮在制动过程中的受力情况。课程目标掌握制动时车轮的受力分析了解制动时车轮承受的各种力及其作用，为后续的制动力分配和制动系统设计打下基础。学习制动力分配的重要性掌握制动力分配的作用和类型，理解其对制动稳定性的影响。掌握制动系统的结构和工作原理学习液压、气压和电子制动系统的构成和工作过程，为维护保养打下基础。学会制动系统的检查与故障诊断能够根据制动性能指标和常见故障进行诊断和维修。基本概念制动力的概念制动力是车轮与路面之间产生的阻碍车辆前进的受力,用于减缓或停止车辆的运动。车轮受力分析在制动过程中,车轮受到纵向力、转向力和侧向力的作用,分析这些力的作用对制动性能有重要意义。路面接触力轮胎与路面之间的接触力是制动力产生的源泉,其大小和稳定性直接影响制动性能。制动时车轮受力分析1垂向力制动时车轮承受来自车身的垂直载荷,形成与地面接触的正向力。这种垂向力会影响轮胎与路面之间的摩擦力。2纵向力车辆制动时,轮胎会产生沿着行驶方向的纵向制动力,用于减慢车速。这种纵向力会影响车辆的减速性能。3侧向力在转向或侧滑过程中,轮胎会产生沿轮胎横向的侧向力,用于维持车辆的行驶稳定性。这种侧向力会影响车辆的操控性。纵向力的作用在制动过程中，车轮接地会产生纵向的制动力,用于克服车辆的惯性力,使车辆减速或停止。纵向制动力的大小直接决定了车辆的制动性能,如制动距离和保持车身稳定性。纵向力作用减小车辆速度保持车身稳定性合理分配前后轮纵向制动力对于保持车身稳定至关重要。车辆制动时,前轮纵向制动力增大,带来更大的制动减速度,但可能会引起后轮制动力不足而发生甩尾。转向力的作用在制动过程中,车轮会产生一个垂直于车轮转向的横向力,即转向力。这种力可以帮助车辆进行转向,使车辆能够偏离直线行驶路线。转向力的大小与轮胎与路面之间的摩擦系数、垂直载荷、车速等因素有关。合理配置转向力可以提高车辆的转向性能,增强转向稳定性。侧向力的作用车轮在转向过程中会产生侧向力。侧向力主要由轮胎与路面之间的摩擦力产生,其大小与车轮的转角和车速有关。侧向力的产生是实现转向的关键因素,同时也会影响车辆的稳定性和制动性能。0.9最大侧向力系数轮胎最大侧向力系数通常在0.8-0.9之间,是影响车辆转向性能的重要指标。10%侧滑角车轮偏离行驶方向的角度称为侧滑角,其值通常不超过10%。5G最大横向加速度车辆转弯时最大横向加速度一般不超过5G,否则会导致车辆失控。轮胎-路面接触力轮胎与路面之间的接触力是驾车制动和转向的关键,直接影响车辆的安全性能。这种接触力由轮胎胎面与路面之间的摩擦力和压力力共同作用形成。接触力的大小取决于轮胎的种类、压力、路面状况等因素。合理匹配轮胎参数和路面条件对保证安全行驶至关重要。轮胎参数的影响1轮胎花纹花纹深度和花纹设计影响轮胎的制动性能和抓地力。2轮胎宽度轮胎宽度越大,接触面积越大,制动力和侧向力越大。3轮胎充气压力轮胎充气压力直接影响轮胎的承载能力和转向稳定性。4轮胎磨损轮胎磨损程度会改变轮胎的抓地特性,从而影响制动性能。制动力分配1轮毂制动力分配至每个车轮的制动力2前轮制动力通过重量转移提供更大的制动力3后轮制动力防止后轮抱死并保持车辆稳定制动力的合理分配是确保车辆在急刹车时保持稳定和安全的关键。通过将更大比例的制动力分配到前轮,可利用重量转移产生更大的制动力。同时适当保留后轮制动力,可防止后轮抱死,确保车辆保持稳定。制动力分配的重要性车辆稳定性合理的制动力分配可以确保车辆在制动过程中保持稳定,避免发生偏滑或侧滑等危险情况。制动距离合理的制动力分配可以缩短车辆的制动距离,提高制动效率,保证行车安全。轮胎磨损不合理的制动力分配会导致车轮过度制动或制动不足,从而加速轮胎的磨损。能量消耗合理的制动力分配可以降低制动期间的能量消耗,提高整车的燃油经济性。制动力分配的类型前轮制动力分配前轮制动负担更重，通过调整前轮制动力来提升制动稳定性。后轮制动力分配后轮制动力过大容易造成后轮抱死，影响车辆的稳定性。前后轮制动力分配通过调整前后轮制动力比例来达到最佳制动性能和稳定性。制动力分配的算法1动态分配基于车辆状态实时调整制动力2优化分配平衡各轮毂制动力3自适应算法根据路面条件自动调整制动力分配算法是确保车辆在制动过程中保持稳定和安全的关键。它通过动态监测车辆状态和路面条件,实时调整前后轴制动力比例,最大化制动效果,同时防止车辆失控。自适应算法能自动识别路面附着系数变化,持续优化制动力分配,提高制动性能和稳定性。制动稳定性制动稳定性指车辆在紧急制动时保持稳定行驶的能力,确保不会发生打滑、甩尾等不稳定行为。影响因素主要受制动力分配、车速、重量分布、路面附着力等多方面因素影响。提高稳定性通过优化制动力分配、使用电子稳定系统等手段来提高制动稳定性。影响制动稳定性的因素车辆参数车重、重心高度、轴距等车辆参数的变化会直接影响制动稳定性。重心高度越低、轴距越长,制动稳定性越好。路况状况路面状况如湿滑、坡度等会改变轮胎-路面间的摩擦力,从而影响制动过程中的车辆稳定性。驾驶员操作驾驶员的制动操作技术、反应时间等会直接影响制动过程中的车辆稳定性。操作不当可能导致车辆侧滑或打滑。制动系统性能制动力分配、摩擦系数、制动响应时间等制动系统参数的优劣会影响制动稳定性。制动系统性能越好,稳定性越强。制动性能指标制动距离车辆从踩下制动踏板到完全停车所需的距离，是衡量制动效果的主要指标。制动延迟时间从踩制动踏板到车轮开始减速之间的时间延迟，反映制动系统的响应速度。制动稳定性车辆在制动过程中是否易于发生偏斜或打滑，与道路附着力和制动力分配有关。制动平顺性车辆在制动过程中是否有明显的抖动或振荡，与制动系统的设计和工作状态有关。制动性能测试道路测试在实际公路条件下进行制动性能测试,模拟真实的驾驶场景。测试内容包括紧急制动、连续制动等。标准测试台利用制动测试台进行标准化的制动测试,测量制动距离、制动力等指标,确保制动性能符合要求。模拟测试运用数值模拟的方法,对制动系统的温升、磨损等进行虚拟测试,优化制动系统设计。制动系统设计1整体系统方案根据车辆类型、工况需求等因素,设计满足安全、可靠、高效的整体制动系统方案。2制动力分配通过动态分配前后轮制动力,确保车辆在任何工况下保持良好的制动稳定性。3制动系统元件选用合适的制动片、制动盘、制动液等关键零部件,保证整体制动系统的性能。4材料选择根据车型和使用环境,选择合适的制动材料,确保制动系统安全可靠、耐久性好。液压制动系统系统结构液压制动系统由主缸、管路、制动滑钮等部件组成,通过液压阀门控制制动力的传递。工作原理推动制动踏板时,主缸内的压力传递到各个制动器,实现四轮协调制动。优势特点制动力大,制动效果好反应灵敏,便于控制结构简单,维护方便气压制动系统系统原理气压制动系统依靠压缩空气作为工作介质,通过制动踏板的操作来控制制动力的大小和分配。特点优势该系统反应迅速,制动力大,适用于大型车辆,且便于自动调节和诊断。关键部件包括空压机、储气罐、单向阀、调压阀、制动主缸等,需定期检查维护。电子制动系统智能制动控制电子制动系统采用先进的传感器和控制算法,实时监测车辆状态,智能调节制动力,保证车辆在任何路况下都能安全平稳制动。防抱死制动ABS系统可以防止车轮抱死,确保车轮在制动过程中保持一定的转动,提高制动效果和车辆稳定性。电子稳定控制ESC系统可以实时感知车辆状态,在紧急制动或转向时自动调整车轮制动力,降低车辆侧滑风险,增强行车稳定性。制动力分配电子制动系统可根据车辆载荷、道路条件等因素自动调整前后轮的制动力分配,提高制动效率和行驶安全性。制动系统的检查与维护定期检查定期检查制动系统各部件的状态,确保其良好工作。及时维护发现问题立即进行维修,避免事故发生。故障诊断使用专业诊断工具及时发现并解决制动系统故障。专业修理由专业维修人员进行制动系统故障的修理与调整。制动系统故障诊断系统检查对制动系统进行全面检查,包括液压管路、制动盘、制动片等部件的状态,并测试制动效果。电子系统诊断利用专业诊断仪检查电子制动系统的传感器、电磁阀、ECU等部件的工作状态。故障排查根据检查结果,系统性地排查故障原因,从而确定制动系统故障的具体部位和性质。常见故障及原因分析1制动盘问题制动盘磨损或变形可能导致制动不稳定或制动力下降。2刹车油泄漏刹车油管或制动卡钳密封圈出现问题会造成刹车油泄漏。3制动片磨损制动片严重磨损会导致制动距离增加和制动力下降。4制动系统气压问题气压制动系统若发生故障会影响制动效果。故障排除与维修方法1故障诊断准确诊断是有效维修的前提。仔细观察、收集故障信息,查阅维修手册,运用专业工具进行测试诊断。2故障定位通过系统性排查,逐步缩小故障范围,定位具体故障部位。关注异常现象、相关部件状态,系统性分析故障原因。3故障修理依据故障原因,采取更换零件、调整参数等方式进行修理。要注意安全操作,小心谨慎,并对修理质量进行检查。案例分析我们将分析一例汽车制动故障案例。某SUV在高速行驶时突然制动失灵,导致严重后尾翻车事故。通过对事故现场的勘查和车辆检测,发现了制动管路漏气和制动片严重磨损的问题。这些都是导致制动失效的关键原因。通过对该案例的剖析,我们可以总结出制动系统的关键点,包括管路密封、制动片磨损、液压系统压力等,都需要定期检查维护。同时还要注意车辆负载、轮胎状态等因素,确保制动系统的稳定性与安全性。知识小结制动力分配的重要性合理的制动力分配可以提高车辆的制动性能和稳定性,避免车轮锁死或侧滑。影响制动稳定性的因素车辆状态、路面条件、环境因素等都会影响车辆的制动稳定性。合理的设计和操控很重要。常见制动系统故障如制动片磨损、制动液泄漏、制动管路堵塞等都可能导致制动系统故障,需及时检查维修。知识拓展相关理论深入了解制动力学和轮胎-路面接触力相关理论知识,为制动系统设计打下扎实基础。实验研究通过制动系统实验,收集相关试验数据,分析影响因素,验证理论模型。先进技术关注制动系统的前沿技术发展,如电子稳定控制、制动辅助等,掌握最新应用动态。仿真分析运用建立的数学模型进行数值仿真,预测制动系统性能,为设计优化提供依据。本课程重点与难点重点概念理解车轮在制动过程中受力的机理是本课程的重点,包括纵向力、转向力和侧向力的作用。难点分析制动力分配算法的原理和制动稳定性的影响因素是本课程的难点,需要深入理解其中的