第4章汽車的制動性No1-No3

2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@汽車性能節(jié)能環(huán)保燃油經(jīng)濟性制動性能操縱穩(wěn)定性平順性動力性安全性舒適性通過性汽車?yán)碚?/p>

Automotivetheory第四章汽車的制動性引言制動性的評價指標(biāo)制動時車輪的受力汽車的制動效能及其恒定性制動時汽車的方向穩(wěn)定性前、后制動器制動力的比例關(guān)系制動防抱死系統(tǒng)（ABS）2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@3全球每年120萬人死于車禍,

5000多萬人在道路交通事故中受傷，其中許多人落下終生殘疾和心理創(chuàng)傷。世衛(wèi)發(fā)《道路安全全球現(xiàn)狀報告》中國死于交通事故人數(shù)最多。2011年我國涉及人員傷亡的道路交通事故210812起，共造成62387人死亡，全國萬車死亡率為5.9.引言2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@4重大交通事故往往與制動距離太長，緊急制動時發(fā)生側(cè)滑等情況有關(guān)，汽車的制動性是汽車安全行駛的重要保障引言2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@5十年來，我國高速公路里程年均增長率達33.2%，死亡人數(shù)年均增長率達19.9%，受傷人數(shù)年均增長率達到10.9%，死傷人數(shù)十年內(nèi)分別增加了2.8倍與2.0倍制動性的定義汽車在行駛時能在短距離停車且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長坡時能維持一定車速的能力。（也包括在一定坡道上能夠長時間停放的能力——坡道駐車）行車制動俗稱腳制動或腳剎車。駐車制動俗稱手剎車或手制動。引言2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@6為什么要研究汽車制動性能？汽車的主要性能之一，是汽車主動安全的范疇。直接關(guān)系到交通安全。重大交通事故往往與制動距離太大、緊急制動時發(fā)生側(cè)滑等情況有關(guān)，故汽車制動性是汽車行駛安全的重要保障。通過汽車設(shè)計制造，最大限度改善汽車的制動性，盡量避免因為設(shè)計和制造原因產(chǎn)生的交通事故。（救人一命,勝造…）引言2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@7（何為汽車被動安全？）第一節(jié)制動性的評價指標(biāo)2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@8制動效能

（含制動距離和制動減速度）制動效能的恒定性（抗衰退性能）制動時汽車的方向穩(wěn)定性

（抗跑偏、抗側(cè)滑和保持轉(zhuǎn)向能力的性能）Next制動效能（定義）在良好的路面上，汽車以一定的初始車速制動到停車的制動距離或制動時汽車的減速度。它是制動性能最基本的評價指標(biāo)。第一節(jié)制動性的評價指標(biāo)2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@9路面條件載荷條件制動初速度制動距離Back制動效能的恒定性抗熱衰退性能：汽車在高速行駛或下長坡道連續(xù)制動時制動效能的保持程度抗水衰退性能：是指汽車涉水后對制動性能的保持能力第一節(jié)制動性的評價指標(biāo)2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@10Back汽車制動時的方向穩(wěn)定性常用制動時汽車按給定路徑行駛的能力。即在制動中不發(fā)生跑偏、側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力的性能。

保證制動時方向穩(wěn)定性是制動性能好的前提，只有在這個前提下提高制動效能才有意義第一節(jié)制動性的評價指標(biāo)2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@11Back第一節(jié)制動性的評價指標(biāo)2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@12項目中國ZBT24007—1989歐洲共同體（EEC）71/320中國GB7258—2004美國聯(lián)邦135試驗路面干水泥路面附著良好≥0.7Skidno81

載重滿載一個駕駛員或滿載任何載荷輕、滿載

制動初速度80km/h80km/h50km/h96.5km/h（60mile/h）

制動時的穩(wěn)定性不許偏出3.7m通道不抱死跑偏不許偏出2.5m通道不抱死偏出3.66m（12ft）

制動距離或制動減速度≤50.7m≤50.7m，≥5.8m/s2≤20m≥5.9m/s2≤65.8m（216ft）

踏板力≤500N<490N≤500N66.7～667N(15～150lbf)乘用車制動規(guī)范對行車制動器制動性的部分要求第一節(jié)制動性的評價指標(biāo)2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@13車型制動距離/m

捷達48.8

別克GL845.8

桑塔納200045.0

帕薩特43.9

奧迪A61.8T42.3

寶來1.8T40.0

寶馬745i37.1幾種車型100km/h→0的制動距離

汽車在制動時，哪些因素導(dǎo)致減速直至停車？本節(jié)主要內(nèi)容：地面制動力、制動器制動力及其與地面附著力的關(guān)系；介紹滑動率（滑移率）的概念；分析制動力系數(shù)、側(cè)向力系數(shù)與滑動率的關(guān)系。第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@14地面制動力FXb第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@15取決于制動器內(nèi)制動摩擦片與制動鼓（制動盤）間的摩擦力。取決于輪胎與地面間的附著力。o制動器制動力Fμ制動時，車輪周緣克服制動器摩擦力矩所需切向力，稱為制動器制動力。第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@16第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@17前盤后鼓式制動器制動力建立曲線

地面制動力、制動器制動力與地面最大附著力之間的關(guān)系第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@18FXb=FμFμ第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@19

汽車制動過程，胎面留在地面上的印痕從車輪滾動到抱死拖滑是一個漸變的過程即:純滾動邊滾邊滑完全拖滑。uw=rr0ωwuw>rr0ωwuw>>rr0ωw制動過程，胎面留在地面上的印痕第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@20滑動率oo1純滾動時第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@21滑動率純滾動時uδ=0，s=0；純滑動時ωw=0，uw

=uδ，

s

=100%；邊滾邊滑時0<s<100%。oo1o2滑動率第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@22制動力系數(shù)：地面制動力與作用在車輪上的垂直載荷的比值。峰值附著系數(shù)滑動附著系數(shù)s=15%～20%制動力系數(shù)與側(cè)向力系數(shù)第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@23側(cè)向力系數(shù)：地面作用于車輪的側(cè)向力與車輪垂直載荷之比。制動力系數(shù)與側(cè)向力系數(shù)第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@24s第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@25峰值附著系數(shù)制動的穩(wěn)定區(qū)與非穩(wěn)定區(qū)穩(wěn)定區(qū)非穩(wěn)定區(qū)側(cè)偏角4°時側(cè)向力系數(shù)隨滑動率變化側(cè)向力系數(shù)制動的穩(wěn)定區(qū)與非穩(wěn)定區(qū)第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@26穩(wěn)定區(qū)在峰值滑動率左側(cè)，近似線性增長。路面附著力能跟隨汽車制動力矩的增加，提供足夠的地面制動力(矩)，并且，此時的橫向附著系數(shù)也較大，具有足夠的抗側(cè)滑能力，故一般稱為穩(wěn)定區(qū)。非穩(wěn)定區(qū)在峰值滑動率右側(cè)，滑動率s從峰值增長到100％幾乎是瞬間完成的（大約在0.1s）。在S達到100％時，縱向附著系數(shù)大約降低1/3－1/4。更為嚴(yán)重的是，橫向附著系數(shù)接近于零。從而，不但將增加汽車的停車制動距離，并使車輛喪失了抗側(cè)滑能力，故一般稱為不穩(wěn)定區(qū)。影響制動力系數(shù)的因素第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@27路面峰值附著系數(shù)滑動附著系數(shù)

瀝青或混凝土路面0.8～0.90.75

瀝青（濕）0.5～0.70.45～0.6

混凝土（濕）0.70.7

礫石0.60.55

土路（干）0.680.65

土路（濕）0.550.4～0.5

雪（壓緊）0.20.15

冰0.10.07——路面影響制動力系數(shù)的因素——車速第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@28為什么隨著車速增大，制動力系數(shù)減??？影響制動力系數(shù)的因素——輪胎第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@29轎車普遍采用寬斷面、低氣壓、子午線輪胎影響制動力系數(shù)的因素——輪胎第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@30轎車普遍采用寬斷面、低氣壓、子午線輪胎在某一車速下，在胎面下的動水壓力的升力等于垂直載荷時，輪胎將完全漂浮在水膜上面而與路面毫無接觸，B區(qū)、C區(qū)不復(fù)存在。這就是滑水現(xiàn)象。第二節(jié)制動時車輪的受力2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@31影響制動力系數(shù)的因素——滑水現(xiàn)象思考：根據(jù)駕駛員的操縱特點，整個制動過程可以分為幾個階段？本節(jié)應(yīng)掌握的內(nèi)容：影響制動效能的主要因素。影響制動效能恒定性的主要因素。第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@32制動距離與制動減速度一、制動距離定義：在某一車速時，從駕駛員開始操縱制動控制裝置（制動踏板）到停車為止所駛過的距離。影響因素：制動踏板力、附著系數(shù)、汽車載荷、發(fā)動機是否結(jié)合第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@33第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@34二、制動減速度一般指平均減速度t1為制動壓力達到75%最大壓力時刻t2為到停車時總時間的2/3的時刻。

影響因素：制動器制動力（車輪滾動時）路面附著力（車輪抱死拖滑時）第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@35制動距離的分析——制動過程駕駛員反應(yīng)時間（0.3-1.0s）制動器作用時間（0.2-0.9s）持續(xù)作用時間放松制動器時間（0.2-1.0s）

放大Next制動距離的分析第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@36制動器起作用時間駕駛員反應(yīng)時間持續(xù)制動時間放松制動器時間Back制動距離的分析加速度（對時間積分）速度（對時間積分）制動距離第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@37制動距離的分析第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@38決定汽車制動距離的主要因素是：制動器起作用的時間；最大制動減速度（附著力或最大制動器制動力）起始制動車速。制動距離與初始車速的關(guān)系第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@39制動效能的恒定性第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@40一、抗熱衰退性不僅與摩擦因數(shù)有關(guān)，還與制動器的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。常用右圖說明制動器效能及穩(wěn)定程度。制動效能因數(shù)單位制動輪缸推力Fp所產(chǎn)生的制動器摩擦力F。R－制動鼓半徑

制動效能的恒定性二、抗水衰退性涉水行駛，因水的潤滑作用使摩擦系數(shù)下降，使制動效能降低，稱水衰退。經(jīng)過若干次制動可短時間內(nèi)迅速恢復(fù)原有的制動效能。三、氣阻在汽車下長坡多次連續(xù)制動時，使制動系統(tǒng)中的制動液產(chǎn)生高溫，在制動管路形成氣泡，影響液壓能的傳遞，使制動效能降低，甚至造成制動實效，這種現(xiàn)象稱為氣阻。第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@41思考:就你所知，汽車制動時可能出現(xiàn)的危險有哪幾種？本節(jié)應(yīng)掌握的內(nèi)容概念：制動時汽車的方向不穩(wěn)定現(xiàn)象包括：制動跑偏、后軸側(cè)滑、前軸失去轉(zhuǎn)向能力影響制動方向穩(wěn)定性的主要因素。第四節(jié)制動時汽車方向穩(wěn)定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@42跑偏側(cè)滑第四節(jié)制動時汽車方向穩(wěn)定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@43汽車的制動跑偏思考：制動跑偏是由什么引起的？第四節(jié)制動時汽車方向穩(wěn)定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@44汽車的制動跑偏:FX1l>FX1r第四節(jié)制動時汽車方向穩(wěn)定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@45FX1形成轉(zhuǎn)向力矩FY1FY2FY1將使前輪繞主銷偏轉(zhuǎn)，加劇跑偏FX1對主銷的力矩會使前輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)汽車的制動跑偏第四節(jié)制動時汽車方向穩(wěn)定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@46汽車的制動跑偏第四節(jié)制動時汽車方向穩(wěn)定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@47思考：為什么轉(zhuǎn)向盤鎖住對制動跑偏的抑制作用不明顯了？第四節(jié)制動時汽車方向穩(wěn)定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@48FXb1FXb1前輪抱死時，F(xiàn)j的方向與前軸側(cè)滑的方向相反，F(xiàn)j能阻止或減小前軸側(cè)滑，汽車處于穩(wěn)定狀態(tài)。uAABFY2uBOCFj（離心力）★制動時前輪抱死拖滑轉(zhuǎn)向能力的喪失FXb2FXb2ωr第四節(jié)制動時汽車方向穩(wěn)定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@49★制動時后輪抱死拖滑oFj后輪抱死時，F(xiàn)j與后軸側(cè)滑方向一致，慣性力加劇后軸側(cè)滑，后軸側(cè)滑又加劇慣性力，汽車將急劇轉(zhuǎn)動，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。ACBuAuBFY1FY2≈0FXb1FXb1FXb2FXb2ωr從保證汽車方向穩(wěn)定性的角度出發(fā)，必須：首先，不能出現(xiàn)只有后軸車輪抱死或后軸車輪比前軸車輪先抱死的情況，以防止危險的后軸側(cè)滑；其次，盡量少出現(xiàn)只有前軸車輪抱死或前、后車輪都抱死的情況，以維持汽車的轉(zhuǎn)向能力。

理想的情況就是防止任何車輪抱死，前、后車輪都處于滾動狀態(tài)，這樣就可以確保制動時的方向穩(wěn)定性。第四節(jié)制動時汽車方向穩(wěn)定性2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@50本節(jié)將分析地面作用在前、后車輪上的法向反力，前、后車輪制動器制動力的比例關(guān)系，并分析汽車的制動過程。本節(jié)應(yīng)掌握的內(nèi)容概念：制動強度、f線，r線，I曲線、線、同步附著系數(shù)。對前、后制動器制動力分配的要求。第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@51制動力分配目標(biāo)：通過對前、后制動器制動力的合理分配，最大限度的利用地面提供的附著力，并盡量確保制動時的方向穩(wěn)定性。制動過程的三種可能前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑；為穩(wěn)定工況，但喪失轉(zhuǎn)向能力，且附著條件沒有充分利用后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑；后軸可能出現(xiàn)側(cè)滑，不穩(wěn)定工況，附著利用率低。前、后輪同時抱死拖滑；可以避免后軸側(cè)滑，附著條件利用較好第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@52第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@53制動時汽車受力圖BAz—制動強度一、地面對前、后車輪的法向反作用力制動時地面對前后輪法向反作用力的變化第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系2023/2/6汽車?yán)碚搘angjx@54當(dāng)前、后輪都抱死時