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1、单元2 汽车制动性能与检测单元2 汽车制动性能与检测本单元结构图 影响汽车制动性的主要因素 单元2 汽车制动性能与检测 汽车制动性动评价指标 制动时车轮受力分析 前后制动器的制动力比例关系 汽车制动性能检测学习目标 了解汽车的制动过程； 理解汽车制动性能评价指标； 掌握前后轮制动器制动力的比例对汽车制动稳定性的影响； 学会分析汽车制动性能的主要影响因素； 掌握制动性能检测设备、检测方法、检测标准及结果分析方法。2.12.1 制动时车轮受力分析 为保障汽车安全行驶，在汽车上都安装了制动装置，当需要制动时，驾驶者踩下制动踏板，汽车会从一定的车速制动到较低的速度或直至停车。为什么踩下制动踏板，汽车会
2、减速或停车？很显然，汽车受到了一个与行驶方向相反的外力的作用。这个与行驶方向相反的外力是怎样产生的？驾驶员踩踏板的力和这个外力大小是否成正比？还有，为什么在湿滑路面的制动距离要比干燥路面长？要回答这些问题，就必须首先学会分析汽车制动时车轮的受力情况。2.12.1 制动时车轮受力分析 汽车制动的目的是使汽车从一定的车速制动到较低的速度或直至停车，以保障汽车安全行驶。为此，就必须使汽车受到一个与行驶方向相反的外力的作用。这个外力只能由空气和路面提供。汽车行驶时受到了空气阻力和滚动阻力等路面阻力的作用，但是，汽车行驶时的空气阻力和路面阻力是随机的、不可控的，虽然作用在汽车上的这些阻力能起到制动作用，
3、可用于制动却显太小，靠它们实现不了制动的目的。因此，还必须由路面提供汽车制动所需的阻力，这个阻力便称之为地面制动力。为在地面生成制动力，就在汽车上设置了制动装置，以确保地面能生成汽车制动时所需要的制动。2.1.1 地面制动力图2-1 车轮在制动时的受力分析2.1.1 地面制动力 图2-1画出了在良好的硬路面上制动时车轮的受力情况。图中滚动阻力偶矩和减速时的惯性力、惯性力偶矩均忽略不计。T是车轮制动器中摩擦片与制动鼓成盘相对滑转时的摩擦力矩，单位为Nm；Fxb是地面制动力，单位为N；W为车轮垂直载荷、Fp为车轴对车轮的推力、Fz为地面对车轮的法向反作用力，它们的单位均为N。2.1.1 地面制动力
4、 显然从力矩平衡得到rTFxb2.1式中：r车轮半径，m。地面制动力由车轮经车轿和悬架传给车架及车身，迫使整部汽车产生一定的减速度。显然，地面制动力越大，汽车制动减速度也越大。2.1.2 制动器制动力 汽车制动时，车轮制动器的摩擦力矩T通过车轮传给路面的周缘力称为制动器制动力F。制动器制动力是相当于把汽车架离地面启动制动装置后，在车轮周缘沿切线方向推动车轮直至车轮能转动所需的力rTF2.2式中：T制动器的摩擦力矩，Nm；r车轮半径，m。由式可知，制动器制动力仅取决于制动器的结构参数，即取决于制动器的形式、结构尺寸、制动器摩擦副的摩擦因数以及车轮半径。2.1.3 地面附着力 制动器制动力是生成路
5、面制动力的源泉。因此，在汽车制动时，地面制动力的大小，首先取决于制动器制动力，只有足够的制动器制动力才能产生足够地面制动力。但是，地面制动力又是车轮与路面间滑动摩擦的约束反力，受车轮与路面间的摩擦条件制约，其最大值受车轮与路面间的摩擦力的限制。2.1.3 地面附着力 由于车轮与路面间摩擦的特殊性、复杂性，汽车工程将车轮与路面间的摩擦条件称为附着条件，将其间的摩擦力称为附着力F，将其间的摩擦因数称为附着系数。这样，地面制动力既取决于制动器制动力，又受地面附着力的制约，如图2-2所示。2.1.3 地面附着力图2-2 汽车制动过程中地面制动力、制动器制动力和地面附着力间的关系2.1.3 地面附着力
6、地面制动力Fxb不可能大于地面附着力F，即 FxbF=Fz （2.3） 最大地面制动力Fxbmax为 Fxbmax=Fz （2.4） 地面制动力达最大值，即等于地面附着力时，车轮将“抱死”停转而拖滑。此时若要继续提高路面制动力以使汽车具有更大的制动能力，就只有靠改善车轮与路面间的附着条件，提高附着系数了。2.1.4 硬路面上的附着系数 汽车制动过程中，地面附着系数不是固定不变的，不是常数，而是随制动车轮的运动状况变化，即与车轮的滑动程度有关。制动时车轮的滑动状况常用滑移率S表征。滑移率S定义为汽车速度与车轮速度之差对汽车速度之百分比，表示制动过程中滑动成分的多少。其值可按下式计算%100vrv
7、S2.5式中：v汽车速度，m/s；车轮转速，rad/s；r车轮滚动半径，m。2.1.4 硬路面上的附着系数 通过观察胎面留在地面上的印痕，我们发现车轮的运动状况变化是从车轮滚动到边滚边滑，再到抱死拖滑一个渐变的连续过程。图2-3所示是汽车制动过程中逐渐增大踏板力时轮胎留在地面上的印痕，印痕基本上可分三段：2.1.4 硬路面上的附着系数图2-3 制动时轮胎在地面上的印痕2.1.4 硬路面上的附着系数 第一段，印痕的形状与轮胎胎面花纹基本一致，车轮还接近于单纯的滚动。可以认为： =r （2.6） 第二段，轮胎花纹的印痕可以辨别出来，但花纹逐渐模糊，轮胎不只是单纯的滚动，胎面与地面发生一定程度的相对
8、滑动，即车轮处于边滚边滑的状态，此时： r （2.7）2.1.4 硬路面上的附着系数 第三段，形成一条粗黑的印痕，看不出花纹的印痕，车轮被制动器抱住，在路面上作完全的拖滑，此时 =0 （2.8） 从这三段的变化情况可以看出，随着制动强度的增加，车轮滚动成分越来越少，而滑动成分越来越多。 因此，根据定义，在纯滚动时，=r，滑动率s0；在纯拖滑时，=0，S=100；边滚边滑时，0S100。所以，滑动率的数值说明了车轮运动中滑动成分所占的比例。滑动率越大，滑动成分越多。2.1.4 硬路面上的附着系数图2-4 附着系数随滑动率变化的关系2.1.4 硬路面上的附着系数 当车轮在路面上滑动时，车轮与路面间
9、的附着系数与滑移率S有如图2-4所示的关系。图中B为沿车轮旋转平面方向的附着系数，称为纵向附着系数，即通常所说的附着系数。s为垂直于车轮旋转平面方向的附着系数，称为横向附着系数。从图中可见，附着系数随滑移率S的增大近似直线上升，达最大值后，便随滑移率S继续增大逐渐减小。这是由于车轮与路面间的滑动摩擦因数小于静摩擦因数，因此地面附着系数在达到最大值后就逐渐降低。2.1.4 硬路面上的附着系数 附着系数的最大值称为峰值附着系数p，对应的滑移率称为峰值滑移率Sp，Sp=15%20%。在峰值滑移率左边，虽然有一定的滑移率，但车轮并没有同路面发生真正的相对滑动。滑移率大于零的原因是轮胎的滚动半径变大。当
10、出现路面制动力时，轮胎前面即将与路面接触的胎面受到拉伸而伸长，轮胎滚动半径与路面制动力成正比增大，直至峰值滑移率后，轮胎接地面积中才出现局部的相对滑移。 在峰值滑移率Sp的左边，地面附着力能跟随汽车制动力矩的增加，提供足够的路面制动力（矩），而这时的横向附着系数S也较大，具有足够的抗侧滑能力，故一般称峰值滑移率Sp的左边为制动稳定区。2.1.4 硬路面上的附着系数图2-5 不同路面附着系数与滑移率2.1.4 硬路面上的附着系数 轮胎对附着系数有重要的影响，胎面花纹影响轮胎的“抓地”能力、排水能力。增大轮胎与其地面的接触面积会提高附着性能，因此低气压、宽断面的轮胎和子午线轮胎的附着系数就较一般轮
11、胎高。轮胎的磨损会影响轮胎的附着能力，轮胎的附着系数将随胎面花纹深度的减低显著下降。图2-6显示了胎面花纹深度对附着系数的影响。2.1.4 硬路面上的附着系数图2-6 轮胎胎面花纹深度对附着系数的影响2.1.4 硬路面上的附着系数 汽车的行驶速度对附着系数的影响也较大。行驶速度越快，附着系数就越低。图2-7显示了载货汽车行驶速度与附着系数的关系。图2-7 汽车行驶速度与附着系数的关系2.22.2 汽车制动性能评价指标 制动性能直接关系到汽车的行车安全，重大交通事故往往是与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关，因此汽车的制动性能是汽车行驶的重要保障，也是汽车制造厂、使用者、汽车维修和管理人
12、员关心的重要性能之一。 汽车制动性是指汽车行驶时，能在短距离内停车且维持行驶方向稳定和下长坡时能维持较低车速的能力。汽车制动性能主要从制动效能、制动效能的恒定性和制动时汽车的方向稳定性三个方面来评价。 2.2.1 汽车的制动效能 制动效能是指汽车迅速降低行驶速度直至停车的能力，是制动性能中最基本的评价指标。它是由制动力、制动减速度、制动距离等参数来评定。GB 72582004机动车运行安全技术条件规定，用制动力法、制动减速度或制动距离法三者之一，来评价汽车的制动效能。2.2.1 汽车的制动效能 1制动距离法 为便于理解，我们用图2-10所示的制动减速度j与制动时间t的关系曲线来分析制动全过程。
13、图2-10 制动减速度与制动时间的关系曲线2.2.1 汽车的制动效能 汽车获取制动效果基本上要经历这样几个阶段：驾驶员得到制动信息、发出制动指令；制动器起作用产生制动力、地面生成制动力、出现减速度；汽车稳定减速；解除制动，彻底释放制动力。下面进行具体说明。2.2.1 汽车的制动效能 t0为驾驶员反应时间，是从出现危险信号开始，到驾驶员的脚刚接触制动踏板为止所经历的时间。在该时间内，汽车以u0的初速度作等速运动。一般t0为0.31s。 t1为制动系响应时间，是从驾驶员刚踩着制动踏板到汽车出现制动减速度为止所经历的时间。它用以克服制动系机械传动部分的间隙，克服制动踏板的自由行程，气压或液压沿管路传
14、递，克服制动蹄片与制动鼓（盘）的间隙等。一般液压制动系的响应时间为0.015s0.03s，气压制动系为0.050.06s。在t1时间内，汽车的减速度为零，作等速运动。2.2.1 汽车的制动效能 t2为制动力由零增加至稳定值，制动减速度由零增至稳定值所经历的时间。每辆在用车的稳定制动减速度值各不相同。液压制动系为0.150.3s，气压制动系为0.30.8s。 常将t1+ t2称为制动系的协调时间，一般在0.20.9s之间。其长、短主要取决于制动器的结构形式和驾驶员踩踏板的速度。 制动力、制动减速度达最大值后，其值基本不变，称为持续制动过程。2.2.1 汽车的制动效能 t3称以稳定减速度持续制动时
15、间。 t4是从开始放松制动踏板的瞬时起，到制动力完全消除所经历的时间，称为制动解除时间，一般为0.2s1s之间。该段时间对制动过程没有影响，但时间过长，会延迟随后起步行驶的时间。2.2.1 汽车的制动效能 根据定义，制动系的协调时间内，汽车驶过的距离s1可按下式计算02112utts2.9式中：t1制动系响应时间，s；t2制动力由零增加至稳定值，制动减速度由零增至稳定值所经历的时间，s；u0制动初速度，m/s。2.2.1 汽车的制动效能 持续制动阶段汽车驶过的距离s2为jus22022.10式中：u0制动初速度，m/s；j制动减速度，m/s2。GgFjmax2.11式中：Fmax制动器最大制动
16、力，N；G汽车重力，N；g重力加速度，m/s2。2.2.1 汽车的制动效能 汽车制动时，若制动器的最大制动力Fmax尚未达到或不能达到路面附着力F，且在制动过程是恒定不变的，则汽车在持续制动阶段内驶过的距离为gFGusmax20222.122.2.1 汽车的制动效能 若在持续制动阶段内制动器的最大制动力达到或超过路面附着力，且最大制动力稳定不变，此时的汽车制动减速度达最大值，j=g。汽车驶过的距离为2022usg2.132.2.1 汽车的制动效能 若在持续制动阶段内制动器的最大制动力达到或超过路面附着力，且最大制动力稳定不变，此时的汽车制动减速度达最大值，j=g。汽车驶过的距离为2022usg
17、2.132.2.1 汽车的制动效能 因此，汽车在制动两阶段内驶过距离的和便是制动距离s，即juuttsss2220021212.14从上式可见，决定汽车制动距离的主要因素是：制动系协调时间、制动器的最大制动力。汽车行驶速度与制动距离是平方的关系，其对制动距离的影响尤为显著，但车速是由驾驶员控制的，是与制动系结构无关的汽车运行参数。2.2.1 汽车的制动效能 制动系协调时间、制动器最大制动力均取决于制动系的结构形式和结构参数。改进制动系结构，减少制动系协调时间，是缩短制动距离的有效措施。例如，早年的“红旗”CA770轿车制动系由真空助力改为压缩空气助力（气顶油）后，以30km/h车速的制动试验表
18、明，制动距离缩短了32，制动时间减少了31.6，最大制动减速度提高3.6。2.2.1 汽车的制动效能 2制动减速度法 制动减速度的大小是汽车降低行驶速度能力强弱的量化体现。制动减速度按测试、取值和计算的方法不同，可分为制动稳定减速度和充分发出的平均减速度。 众所周知，汽车制动过程，减速度不是固定不变的，不是常量而是变量。因此，是选用制动减速度的瞬时值、最大值，还是均值才能准确的反映汽车的制动性。通常都是用制动减速度的均值，即平均制动减速度表征汽车的制动性。2.2.1 汽车的制动效能 （1）制动稳定减速度ja (m/s2) 用制动减速度仪测取的制动减速度随时间的变化曲线，取其最大稳定值为制动稳定
19、减速度，用ja表示。 一般认为制动到抱死状态，具有最大的地面制动力，因而产生最大制动减速度。这时车轮在路面上拖滑，在路面上留下黑色的印痕。2.2.1 汽车的制动效能 在平直路面上，当所有车轮都抱死时，汽车的地面制动力 Fxbmax=Z=G （2.15） 制动时的空气阻力Fw相对于Fxbmax较小，可忽略不计。根据牛顿第二定律有：G=Gja/g ja =g （2.16） 上式表明：制动到所有车轮都处于抱死状态时，所能达到的制动稳定减速度和车轮与路面的附着系数成正比，比例系数为重力加速度，与汽车的总质量无关。2.2.1 汽车的制动效能 （2）充分发出的平均减速度MFDD (m/s2) 充分发出的平
20、均减速度是在车辆制动试验中用速度计测得了制动距离和速度的情况下，从ub到ue速度间隔车辆驶过的距离，根据下列公式计算的平均减速度。)(ebbe2225.92MFDDSSuu2.17式中：ub0.8u0车辆的速度，km/h；ue0.1u0车辆的速度，km/h；Sb在初速度u0和ue之间车辆驶过的距离，m；Se在初速度u0和ue之间车辆驶过的距离，m。2.2.1 汽车的制动效能 上式中的速度和距离应采用速度精度为1的仪器进行测量。MFDD的精度应在3以内。实际上也可以认为充分发出的平均减速度是采样时段的平均加速度，即为：be3.6MFDDSuueb2.18式中：tbe机动车速度由ub降低至ue的时
21、间，ub和ue与标准MFDD中ub和ue的定义相同。2.2.1 汽车的制动效能 充分发出的平均减速度不受测试时车辆倾角的影响，能较准确地反应车辆的制动减速特性。 一般将制动减速度控制在j(0.40.5)g，点制动时j=0.2g。当j=(0.70.9)g时，将有害于乘客或货物的安全。因此应在保证行车安全的前提下，尽量避免紧急制动。2.2.1 汽车的制动效能 3制动力法 制动力是制动过程的基本输出参数。制动力的变化特性表征了减速度的变化特性，间接地反映了制动距离的变化。因此，制动力既可用于评定汽车的制动效能，也可用以评定汽车制动时的方向稳定性。汽车的制动效能用各轮制动力的总和来评定，制动时的方向稳
22、定性用同轴左右轮的制动力差来评定。2.2.1 汽车的制动效能 制动力可以采用试验台的方法检验。其中，在用车按空载的要求检验，出厂新车按满载的要求检验。这里的满载，并不是指货厢内一定要装载，而是说各轮制动器制动力的总和应不小于满载总质量的50；主要承载轴（42货车为后轴）制动力之和不小于满载该轴轴荷的50。在用车各轮制动器制动力总和不小于汽车空载质量的60；主要承载轴左、右制动力之和不小于空轴轴荷的60。因此，按满载检验要求较高。2.2.1 汽车的制动效能 为较全面地检验车辆的制动性能，用制动力作为单独的检验指标时，在规定了制动力的大小、制动力的合理分配及平衡制动力平衡性的同时，还要规定制动协调
23、时间。 由于制动器制动力是指紧急制动中，制动鼓与制动蹄发生滑磨时，在轮胎周缘上施加的切向力。因此，制动力测试过程中轮胎与滚筒之间不能打滑，以免影响制动力的测试结果。2.2.1 汽车的制动效能 用制动力这一参数检验车辆的制动性能时，因用测力试验台测试，所以，主要反应制动系统对整车制动性能的影响，而反应不出制动系以外的因素（例如，钢板弹簧的刚度不同等）对整车制动性能的影响。 安全条件规定:用制动距离法、制动力法、制动减速度法三者之一检验合格，即认为汽车的制动效能合格。当车辆经台架检验后对其制动性能有质疑时，可用规定的路试检验进行复检，并以满载路试的检验结果为准。2.2.1 汽车的制动效能 4改善制
24、动效能的措施 改善制动效能主要从增大制动器制动力和缩短制动协调时间两方面着手。 （1）增大制动器制动力 增大制动蹄与制动鼓接合面积，采用制动蹄摩擦面圆弧半径稍大于制动鼓内径及合理调整蹄、鼓间隙的办法可以达到这一要求；应保持摩擦表面的摩擦因数；必要时重新调整制动控制阀的平衡弹簧，加大预紧力，使制动气室的气压和储气筒的气压接近，以增大制动蹄对制动鼓的压紧力。2.2.1 汽车的制动效能 （2）缩短制动协调时间 减少制动系机械部分的旷量；适当减少制动踏板的自由行程；保持制动管路畅通和气、液路系统的密封；适当缩小蹄鼓间隙。2.2.2 制动效能的恒定性 制动效能的稳定性是指汽车抗制动效能下降的能力。汽车制
25、动系在不同的使用环境下，制动效能会发生变化，会衰退、降低。根据导致制动效能衰退的原因，可将制动效能的衰退现象分为热衰退和水衰退。2.2.2 制动效能的恒定性 1制动效能的热衰退 热衰退是指由于摩擦热的影响使制动器摩擦材料的摩擦因数下降，导致制动效能暂时降低的现象。热衰退是目前制动器不可避免的现象，只是有程度的差别。制动器热衰退程度用热衰退率评价。在产生相同制动力的条件下，制动器冷状态下所需的操纵力（制动系统压力）与热状态下所需的操纵力之比称为热衰退率。2.2.2 制动效能的恒定性 在制动过程中制动器摩擦衬片表面的温度经常可达到300C400C。摩擦衬片一般都是用石棉摩擦材料制造，石棉摩擦材料在
26、温度升到一定程度时，摩擦因数将显著下降。当温度升到300C以上时，石棉分解出焦油状物，在摩擦表面上起到润滑作用，使摩擦因数下降；而在温度达到800C时，石棉就会完全脱去结晶水而分解，助长了热衰退现象。为提高制动器的热稳定性，除改进石棉摩擦材料的组成成分和压制工艺外，最好采用热稳定性好的、无石棉摩擦材料作摩擦衬片，如金属摩擦材料。2.2.2 制动效能的恒定性 制动器结构也对抗热衰退产生影响。盘式制动器热稳定性优于鼓式制动器，这是由于盘式制动器散热效果好。采用非金属材料摩擦衬片的制动器，由于非金属材料摩擦衬片的绝热性能，其所能吸收的热量很少，绝大部分由制动鼓（制动盘）吸收。鼓式制动器散热条件差，制
27、动鼓受热胀大变形，就使制动蹄与制动鼓只在中部接触，鼓式制动器的热稳定性也因此不如盘式制动器。2.2.2 制动效能的恒定性 2制动效能的水衰退 水衰退是指制动器摩擦表面浸水使制动效能下降的现象。制动器摩擦表面浸水后，水的润滑作用使摩擦因数下降，从而导致制动器制动效能降低。 水衰退的程度可用制动器浸水后的制动效能与浸水前的制动效能的比值（）表征。 若水衰退发生在汽车一侧车轮制动器上，就将造成左右车轮制动力不等，进而恶化汽车制动时的方向稳定性。 汽车制动时产生的热量可使制动器摩擦衬片干燥。因此，为了保证安全，汽车涉水后应踩几脚制动踏板，使制动蹄与制动鼓发生摩擦产生热量，使制动器迅速干燥，恢复正常。这
28、种现象称为水恢复。2.2.2 制动效能的恒定性 实验研究表明盘式制动器的水衰退影响比鼓式制动器要小，水恢复也较鼓式制动器快。这是由于盘式制动器的效能因数（在制动盘或制动鼓的作用半径上所得到的摩擦力与输入力之比）受摩擦因数下降的影响较小，而且制动器中的水分会被旋转的制动盘甩出，同时制动器摩擦块的压力较高，也易于将摩擦衬片上的水分挤出和擦干。鼓式制动器的排水干燥就较为困难，需经多次制动才能恢复原有制动性能。盘式制动器的抗水衰退性和水恢复性就明显优于鼓式制动器。2.2.3 制动时的方向稳定性 汽车制动时的方向稳定性是指在制动过程中，汽车按驾驶员给定的轨迹行驶的能力，也即维持直线行驶或按预定弯道行驶的
29、能力。在制动过程中会出现因制动跑偏、侧滑或失去转向能力，而导致汽车失控、偏离原来的行驶方向，从而引发严重的交通事故。调查表明发生人身伤亡的交通事故中，与侧滑有关的比例在潮湿路面上约为30，在冰雪路面上为7080。而侧滑的产生有50是由制动引起的。2.2.3 制动时的方向稳定性 1制动跑偏 制动跑偏是指汽车直线行驶制动时，在转向盘固定不动的条件下，汽车自动向左侧或右侧偏驶的现象。 制动跑偏主要是由于汽车左、右车轮，特别是转向轴左、右车轮制动力不相等造成的。2.2.3 制动时的方向稳定性图2-11 制动跑偏时的受力分析2.2.3 制动时的方向稳定性 图2-11所示为汽车转向轴左右轮制动力F1l、F
30、1r不等引起的汽车制动跑偏的受力分析。图中左轮制动力大于右轮制动力（F1lF1r），它们对各自主销形成的力矩便不相等，且方向相反，并使转向轮向左偏转一个角度（向力矩大的方向偏转）。尽管转向盘不动，由于转向杆系中存在间隙及杆件弹性的影响，转向轮左右轮制动力不等所形成的力矩仍会引起转向轮跑偏。左右轮制动力不相等，还会对汽车质心形成一个不平衡力矩，为平衡左右轮制动力不等所产生的绕质心的力矩，必然会在前、后轴地面引起侧向作用力Fy1 、Fy2。当转向轮主销有后倾时，这个侧向力Fy1也会对转向轮产生一偏转力矩，从而加大了车轮的偏转，使汽车跑偏增强。 2.2.3 制动时的方向稳定性 转向轴左右轮制动力不等
31、是难以避免的，因为各轮制动器摩擦副表面状况、轮胎状况、制动器的调整状况，以及左、右轮与路面接触状况不可能完全一致。问题是左右轮制动力不相等到什么程度才会造成汽车不容许的跑偏。2.2.3 制动时的方向稳定性 制动跑偏随转向轴左、右轮制动力不等度的增加而增大；同一左、右轮制动力不等度的制动跑偏随制动过程延续时间的延长而增大。在其他条件一定时，制动过程延续时间的长短就取决于制动初速，制动初速越高，制动过程的延续时间就越长，同一制动力不等度的制动跑偏也就越严重；在左、右轮制动力不等度相同的条件下，锁住转向盘的制动跑偏比转向盘撒手时小；制动跑偏的程度还受后轮抱死与否的影响。左、右轮制动力不等度相同，后轮
32、抱死时的制动跑偏的程度明显大于后轮未抱死时的跑偏；后轮未抱死时，一般允许转向轴左、右轮制动力相差1030，若差值太大肯定会引起明显的制动跑偏。2.2.3 制动时的方向稳定性 制动时汽车悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上不协调，发生杆系间的运动干涉，也会导致转向轮偏转引起跑偏。 杆系运动干涉引起的制动跑偏方向是固定的，因此是系统性的，通过正确的设计就可避免。定型汽车使用过程中，因转向杆系间的运动干涉所导致的制动跑偏，是转向轴变形、杆系变形、调整不当等汽车使用因素造成，只要正确、合理使用汽车，基本上可以避免。 为防止车辆出现跑偏现象，用制动力法检测汽车的制动效能时，提出了左、右轮制动器动力平衡性的
33、要求。2.2.3 制动时的方向稳定性 2前轮抱死时的方向稳定性 当前轮抱死或先于后轮抱死，前轮的横向附着系数为零，尽管操纵转向盘使前轮偏转，路面却产生不了对前轮的侧向力，汽车因而丧失了转向能力。这个时候，汽车若受外界侧向力作用，或因左、右轮制动力不等引起的侧向力作用，由于前轮已丧失了横向附着能力，前轴就将沿横向滑动，即产生侧滑，受力分析见图2-12（a）。2.2.3 制动时的方向稳定性 （a）前轴侧滑 （b）后轴侧滑 图2-12 汽车侧滑时的运动状况2.2.3 制动时的方向稳定性 汽车直线行驶，前轴产生侧滑时，前轴中点的前进速度a偏转一个角度；而后轴未发生侧滑，后轴的前进速度b仍沿汽车轴线方向
34、。此时，汽车相当于绕其质心作圆周运动，其瞬时回转中心为速度a、b两垂线的交点O，在侧滑的同侧。同时，汽车在作圆周运动时将产生作用于质心的离心惯性力Fj。很显然，离心惯性力Fj的方向与侧向力相反，其作用效果总是起抵消侧向力的作用，消减侧滑。且一旦侧向力消失，Fj有使汽车自动回正的作用。2.2.3 制动时的方向稳定性 因此，前轮抱死或先于后轮抱死产生的侧滑在汽车前进方向上的改变不大。根据国外的研究实验，当汽车制动初速度为65km/h，前轮抱死，汽车纵向轴线的偏角10，汽车基本上维持直线行驶，汽车处于一种稳定状态。 当汽车弯道制动同样如此，汽车将不再按原来的弯道行驶而是沿弯道切线方向驶出。2.2.3
35、 制动时的方向稳定性 3后轮抱死时的方向稳定性 汽车制动过程中，后轮先于前轮抱死，只要有侧向力作用，就会发生后轴侧滑。其受力分析见图2-12（b）。图为前轮滚动，后轴制动到抱死拖滑，后轴左右轮便丧失了横向附着力，如有侧向力作用，后轴就会发生侧滑，后轴中点的速度b便绕纵轴线偏转一个角度，而前轴中点的速度b，仍沿汽车纵轴线方向。此时，汽车也会发生类似转弯运动，其瞬时转向中心O却在后轴侧滑方向的另一侧，这样作用于汽车质心C的Fj就与后轴侧滑方向一致，从而加剧了后轴的侧滑，后轴侧滑又使Fj增强，又将加剧汽车转动，这样循环不已的互相影响，严重时汽车就发生甩尾转向，失去控制汽车方向的能力。因此，后轴侧滑是
36、一种不稳定的危险工况。2.2.3 制动时的方向稳定性 制动初速对后轴侧滑引起的方向稳定性有较大的影响。试验表明，在一般的道路条件下，汽车制动初速在25km/h以下时，后轴的侧滑较轻微，制动初速超过25km/h，后轴的侧滑就随制动初速度的增加迅速增大，后轴侧滑将发生质变，直至出现汽车掉头现象，成为非常危险的侧滑。 试验发现，汽车制动过程中，若只有一个后轴车轮先抱死，汽车不会发生侧滑，侧滑的程度取决于晚抱死的后轮与晚抱死的前轮两者的时间差。2.2.3 制动时的方向稳定性 总之，从保证汽车方向稳定性的角度出发，首先不能出现只有后轴车轮抱死或后轴车轮比前轴车轮先抱死的情况，以防止后轴侧滑。其次，尽量减
37、少只有前轮抱死或前后轮都抱死的情况，以维持汽车的转向能力。最理想的就是避免任何车轮抱死，以确保制动时的方向稳定性。2.2.3 制动时的方向稳定性 4汽车列车制动时的方向稳定性 汽车列车是由牵引车通过铰接与半挂车（或牵引杆挂车）连接组成。列车制动时，车轴的侧滑或牵引车与挂车间的制动时间不协调，就会使制动方向稳定性变差，严重时会出现列车折叠、挂车摆动，如图2-13所示。2.2.3 制动时的方向稳定性（a）列车折叠 （b）挂车摆动 图2-13 汽车列车的折叠和摆动2.2.3 制动时的方向稳定性 汽车列车制动时的折叠，一般是由牵引车后轴先抱死侧滑引起的，若在后轴侧滑的同时，半挂车的惯性推力方向偏离牵引
38、车的纵轴线，就会促进牵引车和半挂车间的相对转动，使列车发生折叠的不稳定现象。 列车制动时，半挂车的摆动一般是由于挂车后轴抱死侧滑引起的，若此时牵引铰接点又受惯性推力作用，就将使半挂车发生摆动；若此时牵引铰接点是受拉力作用，半挂车的摆动就不明显。为避免和减轻汽车列车制动时的折叠和摆动，列车各轴的抱死顺序应为：牵引车前轴先抱死，半挂车车轴次之，牵引车后轴最后抱死。同时应尽可能减少半挂车制动的滞后时间，以避免出现半挂车推牵引车制动不稳定的状况。2.32.3 前后制动器制动力的比例关系 汽车在制动过程中，前后轮的地面法向反作用力是不断变化的。这种变化将直接影响前后轮的运动状态，即是否抱死拖滑。本节将在
39、研究制动过程中地面法向反作用力变化的基础上，介绍理想的前、后轮制动器制动力分配规律及同步附着系数概念，并分析前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上的制动过程。2.32.3 前后制动器制动力的比例关系 前面在分析汽车的制动过程中，可能出现如下两种情况，即： 前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑； 后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死拖滑。 其中是稳定工况，但在制动时汽车丧失转向能力；情况中，后轴可能出现侧滑，是不稳定工况。2.32.3 前后制动器制动力的比例关系 因此，前、后轮抱死拖滑的次序对方向稳定性和制动系工作效率都有很大的影响。而前、后轮抱死拖滑的次序取决于前、后制动器制动力和附着力之间的关
40、系，这就是研究前、后制动器制动力分配比例的重要性所在。 在分析前、后制动器制动力分配比例以前，必须先了解在制动时地面作用于前、后车轮的法向反作用力。2.3.1 地面法向反作用力图2-14 制动时汽车受力图2.3.1 地面法向反作用力 汽车在水平路面上制动时的受力如图2-14所示。图中忽略了滚动阻力偶矩、空气阻力以及旋转质量惯性力偶矩。若忽略制动时车轮边滚边滑的过程，并对后轮接地点取力矩，则得：gz1ddhtumGbLF2.19式中：Fz1地面对前轮的法向作用力；G汽车重力；b汽车质心至后轴中心线的距离；m汽车质量；hg汽车质心高度；du/dt汽车减速度。2.3.1 地面法向反作用力 对前轮接地
41、点取力矩，则得g2zddhtumGaLF2.20式中：Fz2地面对后轮的法向反作用力； a质心至前轴中心线的距离。gz1gz2ddddhGuFbLgthGuFaLgt 2.212.3.1 地面法向反作用力 若在不同附着系数的路上制动，前、后轮都抱死（不论次序如何），则Fxb=F=G，此时：g2g()()ZGFbhLGFahLZ12.22式（2.21）和式（2.22）均为线性方程。随着附着系数的变化，前、后轮的法向反作用力变化很大。2.3.1 地面法向反作用力 若在制动过程中，附着系数为常值，则式（2.22）为直线方程。随着附着系数的变化，前、后轮的法向反作用力的变化是很大的。例如NJ130型汽
42、车，当du/dt=0.7g时，亦即=0.7时，前轴法向反作用力增加了90，而后轴减少了38。2.3.2 理想的前、后轮制动器制动力分配 制动时前、后轮同时抱死拖滑，是制动的理想状态，制动效果最佳。在任意附着系数的路面上，均能保证前后轮同时抱死拖滑的前后轮制动器制动力分配，称为理想分配。 在任何附着系数的路面上，前、后车轮同时抱死的条件为前、后轮制动器制动力之和等于附着力，并且前、后轮制动器制动力分别等于各自的附着力。即:z22z1121FFFFGFF2.232.3.2 理想的前、后轮制动器制动力分配因z2z121FFFF2.24并将式（2-22）代入式（2-23），得: gg2121hahbF
43、FGFF2.25消去变量得1g1g2g122421)(FhGbFGLhbhGFIF2.262.3.2 理想的前、后轮制动器制动力分配 由式（2.26）画成的曲线，即为理想的前、后轮制动器制动力分配曲线，简称I曲线（见图2-15）。I曲线的作法为：将不同的值（=0.1，0.2）代入式（2.25）中的第一式，则在图2-15所示上可得到一组与坐标轴成45的平行线。再将不同的（=0.1，0.2）代入式（2.25）中的第二式，则得到一组通过坐标原点、斜率不同的射线。2.3.2 理想的前、后轮制动器制动力分配图2-15 理想的前后制动器制动力分配曲线2.3.2 理想的前、后轮制动器制动力分配 在这两组直线
44、中，对应某一个值，均可找到两条直线，两直线的交点便是满足式（2.25）中两式的点，即为I曲线上的点。把对应不同值的两直线交点A，B，C连接起来，便得到I曲线。 I曲线是踏板力增长到前、后车轮同时抱死时前、后轮制动器制动力分配曲线。因为车轮抱死时，F=F=Fxb，所以I曲线也是车轮抱死时F1和F2的关系曲线。2.3.2 理想的前、后轮制动器制动力分配 还应进一步指明，汽车前、后制动器制动力常不能按I曲线的要求来分配。制动过程中常是一根车轴的车轮先抱死，随着踏板力的进一步增加，接着另一根车轴的车轮抱死。显然，I曲线还是前、后轮都抱死后的地面制动力Fxb1和Fxb2，即F1和F2的关系曲线。2.3.
45、3 具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数 不少两轴汽车的前、后制动器制动力之比为一固定值。常用前制动器制动力与汽车总制动器制动力之比来表明分配的比例，称为制动器制动力分配系数，并以符号表示，即 =F1/F （2.27） 式中：F1前制动器制动力； F汽车总制动器制动力。2.3.3 具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数故：121FF2.28若用F2B(F1)表示，则F2B(F1)为一直线，此直线通过坐标原点，且其斜率为1tan2.292.3.3 具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数 这条直线称为实际前、后制动器制动力分配线，简称线。图2-16所示给出了某一货车的线，
46、同时还给出了该货车空载和满载时的I曲线。图2-16 某货车的线与I曲线2.3.3 具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数 可以看出，线与I曲线在B点相交，我们称对应于这一点的附着系数0为同步附着系数。它是反映汽车制动性能的一个重要参数，它说明前、后制动器制动力为固定比值的汽车只有在附着系数为0的路面上制动时，才能使前后轮同时抱死。 同步附着系数由汽车的结构参数决定，主要是根据道路条件和常用车速来选择。2.3.4 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 利用线与I曲线的配合，就可以分析前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上的制动情况。 （1）0 在0的路
47、面上，I曲线位于线的上方，前后车轮不能同时抱死。设0=0.55，如在=0.3的路面上，当制动系统压力为Pp1时，前轮制动器制动力F1达到附着极限等于F1，后轮制动器制动力只达到F2，小于后轮附着力F2，只有当制动系统压力由Pp1增加到Pp2时，后轮才能达到附着力F2。因此在0的路面上制动时，前轮先于后轮抱死拖滑。2.3.4 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）0 在0的路面上，I曲线位于线的下方，这时前后轮也不能同时抱死拖滑。设0=0.55，如在=0.70的路面上，当制动系统压力为Pp1时，后轮制动器制动力F2达到附着极限等于F2，前轮制动器制动力只达到F1，
48、小于前轮附着力F1，只有当制动系统压力由Pp1增加到Pp2时，前轮才能达到附着力F1。因此在0的路面上制动时，后轮先于前轮抱死拖滑。 可见，线位于I曲线下方，制动时总是前轮先抱死。前已指出，前轮先抱死虽是一种稳定工况，但丧失转向能力；线位于I曲线上方，制动时总是后轮先抱死，因而容易发生后轴侧滑使汽车失去方向稳定性。2.3.4 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 （3）=0 当=0时，不言而喻，在制动时汽车的前、后轮将同时抱死，此时的减速度为g0，即0.55g，是一种稳定工况，但也失去转向能力。2.42.4 影响汽车制动性的主要因素 影响汽车制动性能的因素很多。本节从
49、车辆结构，道路条件以及使用操作等几个方面简要介绍影响汽车制动性的主要因素。 汽车制动性能良好是汽车安全行驶的重要保证。汽车在行驶过程中因制动跑偏、侧滑等而导致车祸，是许多交通事故主要原因之一。如果能够了解、分析汽车制动跑偏、侧滑的主要因素，就能迅速的找出故障，并迅速排除，从而提高工作效率，以确保行车安全。2.42.4 影响汽车制动性的主要因素 1轴间负荷分配的影响 汽车的制动性与汽车的结构及其使用条件有关。诸如汽车轴间负荷的分配、载质量、制动系的结构、利用发动机制动、行驶速度、道路情况、驾驶方法等，均对制动过程有很大影响。 汽车制动时，前轴负荷增加，后轴负荷减小。如果前、后轮制动器制动力根据轴
50、间负荷的变化分配，符合理想分配的条件，则前、后轮同时抱死。如果前、后轮制动器制动力的比例为定值，则只有在具有同步附着系数的路面上，前、后轮才能同时抱死。当=0时，后轮先抱死，0时，前轮先抱死。空载时总是后轮先抱死。2.42.4 影响汽车制动性的主要因素 2制动力的调节和车轮防抱死 （1）制动力的调节 为了防止制动时后轮抱死而发生危险的侧滑，汽车制动系的前、后轮制动器制动力的实际分配线（线）应当总在理想的前后轮制动器制动力分配曲线（I曲线）下方。为了减少前轮失去转向能力的倾向和提高制动系效率，线越接近I曲线越好。如果能按需要改变线使之达到上述目的，将比前后轮制动器制动力具有固定比值的汽车具有更大