汽車的制動(dòng)性能

§4-3汽車的制動(dòng)效能及其恒定性本節(jié)主要介紹汽車制動(dòng)距離的計(jì)算方法，分析影響制動(dòng)效能及其恒定性的因素。第四章汽車的制動(dòng)性能思考：根據(jù)駕駛員的操縱特點(diǎn)，整個(gè)制動(dòng)過程可以分為幾個(gè)階段？本節(jié)應(yīng)掌握的內(nèi)容：制動(dòng)效能評(píng)價(jià)指標(biāo)：制動(dòng)距離s制動(dòng)減速度ab影響制動(dòng)效能的主要因素。影響制動(dòng)效能恒定性的主要因素。鄒旭東zxd@一、制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度制動(dòng)距離定義：是指汽車以給定的初速u0時(shí)，從踩到制動(dòng)踏板至汽車完全停住所行駛的距離。影響因素：踏板力、地面附著條件、車輛載荷、發(fā)動(dòng)機(jī)是否結(jié)合、制動(dòng)器的熱狀況試驗(yàn)要求：制動(dòng)踏板力、附著系數(shù)、汽車狀態(tài)做規(guī)定。設(shè)計(jì)要求：轎車、輕型貨車車速高，制動(dòng)效能高；重型貨車車速低，要求稍低一些。鄒旭東zxd@一、制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度制動(dòng)減速度定義：制動(dòng)時(shí)車速對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，反映地面制動(dòng)力的大小。影響因素：制動(dòng)器制動(dòng)力（車輪滾動(dòng)時(shí)）、附著力（車輪抱死拖滑時(shí)）。推導(dǎo)：忽略空氣阻力，排除坡度阻力，制動(dòng)時(shí)汽車受力平衡方程為：鄒旭東zxd@一、制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度各分量展開代入平衡方程式，得汽車制動(dòng)減速度：鄒旭東zxd@一、制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度忽略滾動(dòng)阻力和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，則如果前后輪同時(shí)抱死

b=

s

，則采用ABS制動(dòng)時(shí)，鄒旭東zxd@當(dāng)汽車既沒有裝ABS，又不允許車輪抱死時(shí)，制動(dòng)減速度是？一、制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度鄒旭東zxd@評(píng)價(jià)制動(dòng)效能時(shí)，一般采用充分發(fā)出的平均減速度。u0為起始車速，

ub=0.8u0，ue=0.1u0

，sb為u0到ub經(jīng)過的距離，se為u0到ue經(jīng)過的距離。二、制動(dòng)距離分析制動(dòng)過程鄒旭東zxd@二、制動(dòng)距離分析鄒旭東zxd@汽車的制動(dòng)距離是指制動(dòng)器起作用和持續(xù)制動(dòng)兩個(gè)階段汽車駛過的距離。制動(dòng)器起作用時(shí)間駕駛員反應(yīng)時(shí)間持續(xù)制動(dòng)時(shí)間放松制動(dòng)器時(shí)間二、制動(dòng)距離分析制動(dòng)過程按時(shí)間劃分可分為四段：1.駕駛員反應(yīng)時(shí)間（人為因素）τ1（0.3~1s）

1）意識(shí)反應(yīng)時(shí)間τ'1 2）動(dòng)作反應(yīng)時(shí)間τ"12.制動(dòng)器起作用時(shí)間τ2（0.2~0.9s）

1）制動(dòng)器協(xié)調(diào)時(shí)間τ'2 2）制動(dòng)器動(dòng)力增長(zhǎng)時(shí)間τ"23.持續(xù)制動(dòng)時(shí)間τ34.放松制動(dòng)器時(shí)間τ4（0.2~1s）鄒旭東zxd@二、制動(dòng)距離分析由前面的分析可知，制動(dòng)距離就是τ2和τ3時(shí)間段內(nèi)汽車行駛的距離。計(jì)算制動(dòng)距離：1.τ2時(shí)間段s=s'2+s"2 1）s'2段為等速行駛：鄒旭東zxd@二、制動(dòng)距離分析計(jì)算制動(dòng)距離：1.τ2時(shí)間段s=s'2+s"2 2）s"2段為變減速行駛，制動(dòng)減速度線性增長(zhǎng)：鄒旭東zxd@二、制動(dòng)距離分析2.τ3時(shí)間段行駛距離 汽車做等減速運(yùn)動(dòng)，末速度為0，初速度為：鄒旭東zxd@所以τ3時(shí)間段行駛距離為：二、制動(dòng)距離分析總的制動(dòng)距離為（忽略τ"22

）：將 代入上式，可得函數(shù)關(guān)系鄒旭東zxd@二、制動(dòng)距離分析影響制動(dòng)距離的因素為：制動(dòng)器起作用的時(shí)間τ'2、τ"2制動(dòng)力系數(shù)b或最大地面制動(dòng)力制動(dòng)初速度u0鄒旭東zxd@二、制動(dòng)距離分析提高制動(dòng)效能的措施：縮短τ'2、τ"2

，可采用液壓制動(dòng)系取代壓縮空氣；液壓制動(dòng)系起作用時(shí)間可以<0.1s，而真空助力和氣壓制動(dòng)系為0.3~0.9s，掛車或汽車列車0.4~2s。采用ABS制動(dòng)系，使用最大地面附著力

p。應(yīng)對(duì)路面條件合理選擇胎面和結(jié)構(gòu)，提高制動(dòng)力系數(shù)。鄒旭東zxd@二、制動(dòng)距離分析

性能指標(biāo)制動(dòng)系形式制動(dòng)時(shí)間/s制動(dòng)距離/m最大制動(dòng)減速度/（m·s-2）真空助力制動(dòng)系2.1212.257.25壓縮空氣—液壓制動(dòng)系1.458.257.65表4-3裝用不同助力制動(dòng)系時(shí)CA770轎車的制動(dòng)距離二、制動(dòng)距離分析20世紀(jì)90年代轎車制動(dòng)性水平鄒旭東zxd@三、制動(dòng)效能的恒定性制動(dòng)器溫度上升后，制動(dòng)器產(chǎn)生的摩擦力矩常會(huì)有顯著下降，這種現(xiàn)象稱為制動(dòng)器的熱衰退。山區(qū)行駛的貨車和高速行駛的轎車，對(duì)抗熱衰退性能有更高的要求。主要指標(biāo)：熱穩(wěn)定性（抗熱衰退性）冷態(tài)制動(dòng)：制動(dòng)起始溫度在100℃以下熱態(tài)制動(dòng)：制動(dòng)起始溫度在300℃以上鄒旭東zxd@八達(dá)嶺高速公路是北京通往大西北的一條重要交通干道。自1998年該公路建成開通至2003年5月底，已經(jīng)發(fā)生一般性交通事故458起，造成236人受傷、94人死亡。特別是在高速路進(jìn)京方向51～56km路段內(nèi)就造成50人受傷、36人死亡。這段5km長(zhǎng)的道路和道路右側(cè)葬送了眾多生命的深淵，被駕駛員稱為“死亡谷”。進(jìn)京56.7～53km路段是事故的生成段，53～50km路段是事故的發(fā)生段。雖然這6km路段整體上基本滿足了設(shè)計(jì)要求，但在事故生成段，卻存在嚴(yán)重的設(shè)計(jì)缺陷。一是第3號(hào)坡段坡度為3.99%，設(shè)計(jì)要求坡長(zhǎng)應(yīng)小于700m，實(shí)際坡長(zhǎng)卻為1400m，超過設(shè)計(jì)坡長(zhǎng)的一倍；二是第四、五、六路段坡度均超過4%，按照設(shè)計(jì)要求，連續(xù)下坡的坡段坡度超過4%時(shí)，坡長(zhǎng)不得超過1500m，而實(shí)際坡長(zhǎng)為1600m，超過設(shè)計(jì)規(guī)范要求。這意味著這段路長(zhǎng)距離連續(xù)下坡，汽車制動(dòng)能力承受不了，最后失靈發(fā)生事故。另外，來自外地的超載車輛日益增多也是事故生成的隱性原因。212004年10月14日，一輛載著20多t汽油的東風(fēng)油罐車行駛到有“死亡谷”之稱的八達(dá)嶺高速進(jìn)京方向51km處，由于制動(dòng)失靈撞向?qū)橹苿?dòng)失靈而設(shè)計(jì)的緊急避險(xiǎn)區(qū)，整個(gè)駕駛室及罐體前部懸在空中，駕駛室內(nèi)5人半空迅速逃生。三、制動(dòng)效能的恒定性1.抗熱衰退性的表示形式：

s=f(t℃)

ab=f(t℃)

μ=f(t℃)

都是溫度的函數(shù)鄒旭東zxd@三、制動(dòng)效能的恒定性鄒旭東zxd@熱衰退率公式：制動(dòng)的熱衰退性與制動(dòng)器摩擦副的材料和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)有關(guān)。Why?三、制動(dòng)效能的恒定性2、摩擦副材料及摩擦系數(shù)μ制動(dòng)盤（鼓）：鑄鐵，其成分、金相組織、硬度對(duì)摩擦副的摩擦系數(shù)有影響。摩擦材料：一般為石棉、半金屬和陶瓷及有機(jī)聚合物高溫壓合而成。高溫時(shí)，材料中的有機(jī)物可能分解產(chǎn)生氣體或液體，在摩擦副間形成具有潤(rùn)滑作用的薄膜，從而降低摩擦系數(shù)。鄒旭東zxd@三、制動(dòng)效能的恒定性2、摩擦副材料及摩擦系數(shù)μ提高摩擦材料的抗熱衰退性的方法：采用耐熱粘合劑，如改性的酚醛樹脂，或用無機(jī)粘合劑減少有機(jī)成分含量，增加金屬添加劑使摩擦片具有一些氣孔可先進(jìn)行表面預(yù)處理，使其產(chǎn)生表面穩(wěn)定層來緩和熱衰退。鄒旭東zxd@三、制動(dòng)效能的恒定性3、制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式制動(dòng)效能因數(shù)：?jiǎn)挝恢苿?dòng)輪缸推力Fp所產(chǎn)生的制動(dòng)器摩擦力Fμ。

Fp——制動(dòng)泵推力

r——制動(dòng)鼓半徑鄒旭東zxd@三、制動(dòng)效能的恒定性3、制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式常用制動(dòng)效能因數(shù)和摩擦因數(shù)的關(guān)系曲線來說明各種類型制動(dòng)器制動(dòng)效能及其恒定性。蹄片式：效能高，但受μ影響大，熱穩(wěn)定性差盤式：效能低，熱穩(wěn)定性好，受μ影響小鄒旭東zxd@三、制動(dòng)效能的恒定性鄒旭東zxd@3、制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式要提高制動(dòng)器的熱穩(wěn)定性，可考慮以下措施：1）制動(dòng)鼓壁厚大一些，有足夠的熱容量，溫升低；2）盤式制動(dòng)器熱穩(wěn)定性優(yōu)于鼓式制動(dòng)器，可采用助力器克服效能低的缺點(diǎn)；3）結(jié)構(gòu)上保證散熱性好，盤式制動(dòng)器可使用通風(fēng)盤。盤式——熱穩(wěn)定性好，山區(qū)選用鼓式——冷態(tài)效能高，平原選用溫度升高摩擦因數(shù)下降摩擦力明顯下降盤式制動(dòng)器Kef有所下降摩擦力有所下降增力式制動(dòng)器恒定性差，盤式制動(dòng)器恒定性好。轎車制動(dòng)系統(tǒng)的配置通常是前通風(fēng)盤、后盤式。鼓式制動(dòng)器Kef明顯下降思考為什么增力式制動(dòng)器的恒定性差？三、制動(dòng)效能的恒定性很多轎車的前后輪都采用盤式制動(dòng)器三、制動(dòng)效能的恒定性保時(shí)捷911GT2制動(dòng)系統(tǒng)前輪制動(dòng)器：六活塞卡鉗、鉆孔內(nèi)通風(fēng)制動(dòng)盤、直徑350mm、厚34mm。后輪制動(dòng)器：四活塞卡鉗、鉆孔內(nèi)通風(fēng)制動(dòng)盤、直徑350mm，厚28mm。雷克薩斯SC430制動(dòng)系統(tǒng)前輪制動(dòng)器：?jiǎn)位钊∈娇ㄣQ、內(nèi)通風(fēng)制動(dòng)盤、直徑96mm、厚28mm。后輪制動(dòng)器：?jiǎn)位钊∈娇ㄣQ、實(shí)心制動(dòng)盤、直徑88mm、厚10mm。三、制動(dòng)效能的恒定性三、制動(dòng)效能的恒定性鄒旭東zxd@保時(shí)捷911GT2冷/熱雷克薩斯SC430冷/熱制動(dòng)距離/m34.1/34.139.4/44.3abmax/(m·s-2)11.3/11.39.8/8.7前輪溫度/?C228/480180/685后輪溫度/?C214/278118/365注：保時(shí)捷911使用了特殊的C/C-SiC復(fù)合陶瓷基摩擦材料制動(dòng)盤通風(fēng)盤式制動(dòng)器三、制動(dòng)效能的恒定性鉆孔通風(fēng)