汽車制動(dòng)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)

1、4.1 汽車制動(dòng)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)制動(dòng)效能制動(dòng)效能是指汽車迅速降低行駛速度直至停車的能力，是制動(dòng)性能最基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。他是由制動(dòng)力、制動(dòng)減速度、制動(dòng)距離和制動(dòng)時(shí)間來評(píng)價(jià)的。汽車在制動(dòng)過程中人為地使汽車受到一個(gè)與其行駛方向相反的外力，汽車在受一外力作用下迅速地降低車速至停車，這個(gè)外力稱為汽車的制動(dòng)力。圖41為汽車在良好的路面上制動(dòng)時(shí)的車輪受力圖，圖中為車輪制動(dòng)器的摩擦力矩，為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，車輪的滾動(dòng)阻力矩， F 為車軸對(duì)車輪的推力， G 為車輪的垂直載荷，是地面對(duì)車輪的法向反作用力。圖 4 1 制動(dòng)時(shí)車輪受力在制動(dòng)工程中滾動(dòng)阻力矩，慣性力矩相對(duì)較小時(shí)可忽略不計(jì)。地面制動(dòng)力可寫為：式中： r

2、車輪半徑。地面制動(dòng)力是汽車制動(dòng)時(shí)地面作用于車輪外力，值取決于車輪的半徑與制動(dòng)器的摩擦力矩，但其極限值受到輪胎與地面間附著力的限制。在輪胎周緣克服車輪制動(dòng)器摩擦力矩所需的力稱為制動(dòng)器制動(dòng)力即式中：車輪制動(dòng)器（制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓相對(duì)滑轉(zhuǎn)時(shí)）的摩擦力矩。制動(dòng)器制動(dòng)力取決于制動(dòng)器結(jié)構(gòu)、型式與尺寸大小，制動(dòng)器摩擦副系數(shù)和車輪半徑。一般情況下其數(shù)值與制動(dòng)踏板成正比，即與制動(dòng)系的液壓或氣壓大小成線性關(guān)系。對(duì)于機(jī)構(gòu)、尺寸一定的制動(dòng)器而言，制動(dòng)器動(dòng)力主要取決于制動(dòng)踏板與摩擦副的表面狀況，如接觸面積大小，表面有無油污等。圖42是在不考慮附著系數(shù)變化的制動(dòng)過程，地面制動(dòng)力及附著力隨制動(dòng)系的壓力（液壓或氣壓）的變化關(guān)系。

3、車輛制動(dòng)時(shí)，車輪有滾動(dòng)或抱死滑移兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)制動(dòng)踏板力()較小時(shí)，踏板力和制動(dòng)摩擦力矩不大，地面與輪胎摩擦力即地面制動(dòng)力足以克服制動(dòng)器摩擦力矩使車輪滾動(dòng)。 車輪滾動(dòng)時(shí)的圖4 2地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力及附著力之地面制動(dòng)力等于制動(dòng)器制動(dòng)力間的關(guān)系（）時(shí)，且隨踏板力的增長(zhǎng)成正比增長(zhǎng)。但當(dāng)制動(dòng)踏板力時(shí)地面制動(dòng)力等于附著力時(shí)，車輪即抱死不轉(zhuǎn)而出現(xiàn)拖滑現(xiàn)象，顯然，地面制動(dòng)力受輪胎與路面附著條件的限制，其最大值不可超過附著力，即當(dāng)車輪抱死而拖滑后，隨著制動(dòng)踏板力繼續(xù)增大（），制動(dòng)器制動(dòng)力由于制動(dòng)器摩擦力矩的增長(zhǎng)而直線上升，當(dāng)?shù)孛嬷苿?dòng)力達(dá)到極限值后不再增長(zhǎng)。因此，地面制動(dòng)力首先取決于制動(dòng)器制動(dòng)力，但同時(shí)

4、又受到地面附著條件的限制。所以汽車制動(dòng)時(shí)必須具有足夠的制動(dòng)器制動(dòng)力（制動(dòng)器摩擦力矩），同時(shí)路面又能提供高的附著力，才能獲得足夠的地面制動(dòng)力。由上述分析可知，制動(dòng)器制動(dòng)力是評(píng)價(jià)汽車制動(dòng)性能的最本指標(biāo)之一。通過對(duì)制動(dòng)力的檢測(cè)，不僅可以測(cè)得各車輪的制動(dòng)力的大小，還可了解汽車前后軸制動(dòng)力合理分配，以及各軸兩側(cè)輪制動(dòng)力平衡狀況。若同時(shí)測(cè)得制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間便能全面的檢驗(yàn)車輛的制動(dòng)性能。在試驗(yàn)臺(tái)檢驗(yàn)車輪制動(dòng)時(shí)，與車輛行駛中情況類似，車輪也會(huì)出現(xiàn)兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，一種是，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)試驗(yàn)臺(tái)將測(cè)得與制動(dòng)踏板力相應(yīng)的最大車輪制動(dòng)力（等于制動(dòng)器制動(dòng)力）；另一種是車輪處于停轉(zhuǎn)（試驗(yàn)臺(tái)滾筒相對(duì)車輪輪胎滑轉(zhuǎn)）狀態(tài)，此時(shí)試驗(yàn)

5、臺(tái)測(cè)得的車輪制動(dòng)力（相當(dāng)于前述的地面制動(dòng)力）將等于輪胎與試驗(yàn)臺(tái)滾筒之間的附著力。往往小于車輪制動(dòng)器制動(dòng)力，而無法測(cè)得車輪制動(dòng)器制動(dòng)力的最大值。因?yàn)楦街Υ笮『洼喬ヅc滾筒之間的正壓力及附著系數(shù)有關(guān)。正壓力與軸荷大小，以及車輪在試驗(yàn)臺(tái)上與滾筒之間的安置角有關(guān)，在試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)該軸荷多半是車輛空載狀態(tài)。為排除這種檢測(cè)的不確切性，在GB7258 2003，機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件內(nèi)規(guī)定可通過增加相應(yīng)車軸上的附加質(zhì)量和作用力來獲得足夠的附著力。制動(dòng)距離與行車安全有直接關(guān)系，而且最直觀。駕駛員可按預(yù)計(jì)停車地點(diǎn)的來控制制動(dòng)強(qiáng)度，故政府職能部門通常按制動(dòng)距離的要制定安全法規(guī)。制動(dòng)減速度 j 與地面制動(dòng)力及車輛總質(zhì)量

6、有關(guān)，以下式表示：式中： G汽車總重力；g重力加速度；汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。對(duì)某一具體車輛而言，制動(dòng)減速度與地面制動(dòng)力是等效的。因此也常用制動(dòng)減速度作為評(píng)價(jià)制動(dòng)效能的指標(biāo)。制動(dòng)減速度在一次制動(dòng)過程中是變化的，如圖所示。當(dāng)車輛制動(dòng)到全部車輪抱死滑移時(shí)，回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù) 等于 1，而此時(shí)地面制動(dòng)力 ，由此可得最大減速度：通常，車輛檢測(cè)時(shí)用平均減速度或最大減速度作為制動(dòng)效能的評(píng)價(jià)指標(biāo)，在我國(guó)的安全法中則采取充分發(fā)出的平均減速度MFDD （Mean Fully Development Deceleration）（m/s）式中：，車輛速度， km/h；，車輛速度， km/h；制動(dòng)初速度； km/h在速度

7、和之間車輛駛過的距離（ m）；在速度和之間車輛事故的距離（ m）。充分發(fā)揮的平均減速度MFDD的表達(dá)式可通過舞體運(yùn)動(dòng)過程功能平衡的原理推導(dǎo)得到。當(dāng)汽車由制動(dòng)初速度經(jīng)制動(dòng)到的過程中，其動(dòng)能變化為，應(yīng)等于地面制動(dòng)力對(duì)汽車做的阻力功，即：圖 4 3 制動(dòng)過程中制動(dòng)減速度變化式中： m汽車的總質(zhì)量；j制動(dòng)過程的平均減速度。上式可簡(jiǎn)化為：同理，當(dāng)車輛由制動(dòng)初速度經(jīng)制動(dòng)減速達(dá)到的過程，有計(jì)算式：為簡(jiǎn)化起見假設(shè)制動(dòng)過程中車輛的平均減速度是相同的，則上面兩式可合并得：式中：、的單位為 km/h，若以基本單位進(jìn)行運(yùn)算則應(yīng)乘系數(shù)1/3.6，將上式整理得：當(dāng)制動(dòng)過程比較穩(wěn)定， 制動(dòng)減速度比較穩(wěn)定也可以認(rèn)為充分發(fā)出的

8、平均減速度是采樣時(shí)段的平均減速度即為：式中為汽車速度由降至所用時(shí)間。制動(dòng)過程所經(jīng)歷的時(shí)間即制動(dòng)時(shí)間，很少作為單純的評(píng)價(jià)指標(biāo)。但是作為分析制動(dòng)過程和評(píng)價(jià)制動(dòng)效能又是不可缺少的參數(shù)。如對(duì)于同一型號(hào)的兩輛汽車產(chǎn)生同樣的制動(dòng)力所經(jīng)歷的時(shí)間不同，在兩輛汽車的制動(dòng)距離就可能相差很大，對(duì)行駛安全將產(chǎn)生不同效果。因此通常把制動(dòng)時(shí)間作為一輔助的評(píng)價(jià)指標(biāo)。制動(dòng)過程各階段的時(shí)間分布大致如圖所示。圖中所示時(shí)間t1為駕駛員反應(yīng)時(shí)間，從接受制動(dòng)信號(hào)到腳踩到制動(dòng)踏板為止，一般需要0.7s1.0s。該時(shí)間車輛按原車速繼續(xù)行駛； t2 為制動(dòng)器作用時(shí)間（又稱制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間） 。一般為 0.2s0.7s主要取決于駕駛員踩制動(dòng)踏板的

9、速度和制動(dòng)系的形式和結(jié)構(gòu)， 該期間制動(dòng)減速度逐漸增大，直至達(dá)到最大制動(dòng)減速度； t3為持續(xù)制動(dòng)時(shí)間，該期間制動(dòng)減速度基本不變； t4為制動(dòng)釋放時(shí)間，一般在 0.2s1.0s之間。制動(dòng)抗熱衰退性汽車制動(dòng)抗熱衰退性能是指汽車高速制動(dòng)，短時(shí)間內(nèi)重復(fù)制動(dòng)或下長(zhǎng)坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性。因?yàn)橹苿?dòng)過程實(shí)質(zhì)是把汽車的動(dòng)能通過制動(dòng)器吸收轉(zhuǎn)化為熱能。制動(dòng)過程中制動(dòng)器溫度不斷升高，制動(dòng)器摩擦系數(shù)下降制動(dòng)器摩擦阻力矩減小，從而使制動(dòng)能力降低，這種現(xiàn)象稱熱衰退現(xiàn)象。因此，可以用制動(dòng)器處于熱狀態(tài)時(shí)能否保持有冷狀態(tài)時(shí)的制動(dòng)效能來評(píng)價(jià)汽車制動(dòng)抗熱衰退性能。制動(dòng)抗熱衰退性是衡量制動(dòng)效能恒定性的一個(gè)指標(biāo)。隨著高速公路的發(fā)

10、展和車速的提高，汽車制動(dòng)性能的恒定性也愈來愈高。但由于測(cè)試方法復(fù)雜，在一般汽車綜合檢測(cè)中較難實(shí)施。對(duì)于在用汽車也無需檢測(cè)制動(dòng)抗熱衰退性。制動(dòng)穩(wěn)定性制動(dòng)穩(wěn)定性是指制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性。通過制動(dòng)時(shí)汽車按給定軌跡行駛的能力來評(píng)價(jià)，即汽車制動(dòng)時(shí)維持直線行駛或預(yù)定彎道行駛的能力。制動(dòng)穩(wěn)定性良好的汽車，在試驗(yàn)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生不可控制的效能使汽車偏離一定的試驗(yàn)通道。我國(guó)安全法規(guī)中對(duì)制動(dòng)穩(wěn)定性有相應(yīng)的規(guī)定（見 GB7258汽車喪失制動(dòng)穩(wěn)定性表現(xiàn)為制動(dòng)跑偏和車軸側(cè)滑現(xiàn)象，特別是后軸側(cè)滑，是造成交通事故的重要原因。汽車跑偏是指汽車制動(dòng)時(shí)不能按直線方向減速停車，而無法控制地向左和向右偏駛的現(xiàn)象。汽車制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)某一軸或兩

11、軸的車輪相對(duì)地面同時(shí)發(fā)生橫行移到的現(xiàn)象稱為制動(dòng)側(cè)滑現(xiàn)象。產(chǎn)生制動(dòng)跑偏的主要原因是汽車左右車輪制動(dòng)時(shí)制動(dòng)力增長(zhǎng)快慢不一致或左右輪制動(dòng)力不等，特別是轉(zhuǎn)向輪左右車輪制動(dòng)器制動(dòng)力不相等。另外輪胎的機(jī)械特性、懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與剛度、前輪定位、道路狀況、車輛輪荷分布狀況等因素也會(huì)影響制動(dòng)跑偏。為了控制制動(dòng)跑偏，在安全法規(guī)中對(duì)左右輪制動(dòng)力的平衡有相應(yīng)要求（見GB7258汽車在制動(dòng)過程中，當(dāng)車輪未抱死制動(dòng)時(shí)，車輛具有承受一定側(cè)向力的能力。汽車在一般橫向干擾力的作用下不會(huì)發(fā)生制動(dòng)側(cè)滑現(xiàn)象。當(dāng)車輪抱死制動(dòng)時(shí)，車輪承受側(cè)向力的能力幾乎全部喪失，汽車在橫向干擾力作用下極易發(fā)生側(cè)滑。制動(dòng)時(shí)前后輪抱死的順序取決于設(shè)計(jì)時(shí)制動(dòng)力在各軸之間的合理分配，道路狀況。為了改善制動(dòng)穩(wěn)定性， 在有的汽車上裝有制動(dòng)力分配調(diào)節(jié)裝置如限壓閥、比例閥、感載閥等，目前以發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)如控制的汽車防抱死裝置。汽車制動(dòng)跑偏與汽車制動(dòng)時(shí)車輪側(cè)滑也是有聯(lián)系的。嚴(yán)重的跑偏常會(huì)引起后輪側(cè)滑。上述幾方面的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要評(píng)價(jià)汽車制動(dòng)時(shí)制動(dòng)性能的好壞，然而一旦需要解除制動(dòng)力時(shí)制動(dòng)裝置能否迅速、徹底、解除往往也會(huì)影響行車安全嚴(yán)重時(shí)也會(huì)造成交通事故。例如當(dāng)車輪抱死制動(dòng)而汽車又失去控制時(shí)，駕駛員通過放松制動(dòng)踏板不能迅速解除制動(dòng)，此時(shí)汽車將可能喪失制動(dòng)穩(wěn)定性。在行車中，若踩下制動(dòng)踏板后再抬起踏板而不能迅速解除