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1、14.3 4.3 汽车制动效能及其恒定性汽车制动效能及其恒定性4.14.1 汽车制动性的评价指标汽车制动性的评价指标4.2 4.2 车轮制动时的受力学分析车轮制动时的受力学分析4.4 4.4 制动时汽车行驶方向稳定性制动时汽车行驶方向稳定性4.5 4.5 前后制动器制动力分配比例前后制动器制动力分配比例Automotive Braking Performance2定义：汽车在行驶时能在定义：汽车在行驶时能在短距离停短距离停车车且维持行驶且维持行驶方向稳定性方向稳定性和在下长坡时和在下长坡时能能维持一定车速维持一定车速的能力。另外的能力。另外,也包括在也包括在一定坡道上一定坡道上 能能 够够长时
2、间停放长时间停放的能力。的能力。汽车制动性是汽车的重要使用性能汽车制动性是汽车的重要使用性能之一。它属于之一。它属于 汽汽 车主动安全的范畴。车主动安全的范畴。行车制动行车制动俗称脚制动或脚刹车。俗称脚制动或脚刹车。驻车制动驻车制动俗称手刹车或手制动俗称手刹车或手制动。3三个评价指标三个评价指标制动效能（含制动距离和制动减速度）；制动效能（含制动距离和制动减速度）；制动效能的恒定性（抗衰退性能）；制动效能的恒定性（抗衰退性能）；制动时汽车方向稳定性（包括制动时汽车方向稳定性（包括抗跑偏、抗侧滑抗跑偏、抗侧滑和和保持转向能力保持转向能力的性能）。的性能）。制动效能的定义制动效能的定义在良好的路面
3、上，汽车以规定的在良好的路面上，汽车以规定的初始车速以规初始车速以规定的踏板力定的踏板力制动到停车的制动到停车的制动距离制动距离或制动时汽或制动时汽车的车的减速度减速度。它是。它是制动性能制动性能的最基本指标。的最基本指标。Evaluation Criteria of Braking Performance4制动效能的恒定性制动效能的恒定性抗热衰退性能抗热衰退性能：汽车在高速行驶或下长坡道时汽车在高速行驶或下长坡道时制动性能的保持程度。制动性能的保持程度。抗水衰退性能抗水衰退性能：是指汽车涉水后对制动性能的是指汽车涉水后对制动性能的保持能力保持能力汽车制动时的汽车制动时的方向稳定性的评价方向稳
4、定性的评价：常用：常用制动时汽车按给定路径行驶的能力。制动时汽车按给定路径行驶的能力。制动时发生制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力跑偏、侧滑或失去转向能力时，则汽车将偏离给定的行驶路径。这时，则汽车将偏离给定的行驶路径。这时，汽车的制动方向稳定性能不佳。时，汽车的制动方向稳定性能不佳。5轿车制动规范轿车制动规范61 地面制动力2 制动器制动力Braking Force7图41 制动时车轮受力条件83 地面制动力、制动器制动力与附着力的关系地面制动力、制动器制动力与附着力的关系地面制动力首先取决与地面制动力首先取决与制动器制动力制动器制动力，但同时，但同时受到受到地面附着条件地面附着条件的限制，
5、它们的限制，它们同时大才好。同时大才好。9仔细观察汽车仔细观察汽车 的制动过程可发现，轮胎留的制动过程可发现，轮胎留在地面上的在地面上的印痕印痕从车轮滚动到滑动从车轮滚动到滑动是一个渐变是一个渐变的过程。的过程。第一阶段：单纯滚动第一阶段：单纯滚动，印痕的形状基本与，印痕的形状基本与轮胎胎面花纹相一致。轮胎胎面花纹相一致。第二阶段：边滚边滑可辨别轮胎花纹的第二阶段：边滚边滑可辨别轮胎花纹的印痕，但印痕，但花纹逐渐模糊花纹逐渐模糊，轮胎胎面相对地面发，轮胎胎面相对地面发生一定的相对滑动，随着生一定的相对滑动，随着滑动成分的增加，花滑动成分的增加，花纹越来越模糊纹越来越模糊。第三阶段：第三阶段：拖
6、滑拖滑车轮抱死拖滑，车轮抱死拖滑，粗黑印粗黑印痕，看不出花纹痕，看不出花纹。10不不同同滑滑动动率率轮轮胎胎印印迹迹变变化化规规律律11随着制动强度的增加，车轮的滑动成分越来越大。它随着制动强度的增加，车轮的滑动成分越来越大。它通常用滑动率通常用滑动率S表示。表示。图4312图图4313滑动率滑动率s:车轮运动中从滚动至滑动过程滑车轮运动中从滚动至滑动过程滑动成分所占的比例动成分所占的比例现象分析现象分析14各种路面各种路面平均平均附着系数附着系数15道路的类型、路况道路的类型、路况汽车运动速度汽车运动速度轮胎结构、花纹、材料轮胎结构、花纹、材料Adhisive Coefficient16轮胎
7、的磨损轮胎的磨损会影响其附着能力。会影响其附着能力。路面的路面的宏观结构宏观结构应有一定的不平度而有应有一定的不平度而有自自排水排水能力；路面的能力；路面的微观结构微观结构应是应是粗糙粗糙且且有一定的有一定的棱角棱角，以穿，以穿透水膜透水膜，让路面与胎，让路面与胎面直接接触。面直接接触。增大轮胎与地面的增大轮胎与地面的接触面积接触面积可提高附着可提高附着能力：低气压、宽断面和子午线轮胎附着能力：低气压、宽断面和子午线轮胎附着系数大。系数大。滑水现象滑水现象减小了轮胎与地面的附着能力，减小了轮胎与地面的附着能力，影响制动、转向能力。影响制动、转向能力。潮湿路面且有尘土、油污与冰雪、霜类。潮湿路面
8、且有尘土、油污与冰雪、霜类。17高速行驶经过积水层出现滑水现象。高速行驶经过积水层出现滑水现象。A水膜区水膜区 B过渡区过渡区 C接触区接触区Home模型Hydroplanning184.3 4.3 汽车制动效能及其恒定性汽车制动效能及其恒定性汽车制动效能，是汽车制动效能，是指汽车迅速降低车速直至指汽车迅速降低车速直至停车的能力。汽车制动效能的评价指标是制动距停车的能力。汽车制动效能的评价指标是制动距离离S S（单位单位m m）和制动减速度和制动减速度 （单位单位m/sm/s2 2）。）。1.1.制动距离制动距离制动距离制动距离S S，是是指汽车以给定的初速指汽车以给定的初速u u0 0，从踩
9、从踩到制动踏板至汽车停住所行驶的距离。制动距离到制动踏板至汽车停住所行驶的距离。制动距离与踏板力（或者制动系管路压力）以及地面的附与踏板力（或者制动系管路压力）以及地面的附着情况有关，也与制动器的热工况有关。着情况有关，也与制动器的热工况有关。制动减速度制动减速度是地面制动力的反映，而是地面制动力的反映，而与与地面地面制动力与制动器制动力有关制动力与制动器制动力有关。19不同制动工况时的地面制动力不同制动工况时的地面制动力不同制动工况时的地面制动力不同制动工况时的地面制动力202 制动距离分析制动距离分析212223242526制动系作用时间对制动距离影响制动系作用时间对制动距离影响制动系作用
10、时间是影响制动系作用时间是影响制动距离的重要因素！制动距离的重要因素！27高速制动或下长坡制动，制动器温度迅速上升，摩擦力矩显著下降，即热衰退现象。要求汽车以规定车速连续制动15次，制动强度为3m/s2,最后不低于冷试验效能的60（5.8m/s2)。当汽车涉水后，因水进入制动器，短时间内制动效能的降低，称为水衰退现象。28 二自由度模型忽略了前、后轴及左、右轮载荷变二自由度模型忽略了前、后轴及左、右轮载荷变化、车轮外倾角、悬架导向杆系及变形对轮胎侧偏角化、车轮外倾角、悬架导向杆系及变形对轮胎侧偏角的影响。因此，轮胎弹性侧偏角绝对值的大小取决于的影响。因此，轮胎弹性侧偏角绝对值的大小取决于整车质
11、心位置和轮胎无外倾角也无载荷变化下的侧偏整车质心位置和轮胎无外倾角也无载荷变化下的侧偏刚度刚度。291.车身侧倾轴线：车厢相对地面转动时瞬时轴线。侧倾中心：侧倾轴线通过车厢在前后轴处横断面的瞬时转动中心。侧倾中心的位置由悬架的导向机构所决定。可用解析和图解两种方法获得侧倾中心。图解方法是利用可逆原理，即假设车厢不动而地面相对车厢发生转动，求出地面相对车厢的瞬时转动中心，它也是车厢的侧倾中心。30无侧向力无侧向力有侧向力有侧向力31323334商用车轿车3536t-tires-spring车身质量非悬挂质量37383940 车厢的侧倾角：车厢在侧向力的作用下绕侧倾轴线的转角。车厢侧倾角是操纵稳定
12、性和汽车平顺性的重要参数。侧倾角r 影响汽车r 动态和稳态响应，是操纵稳定性的重要评价指标。r 过大，会使驾驶员感觉不稳定、不安全、不舒服。r 过小，在不平路面车厢冲击大。汽车稳态圆周运动时，车厢的侧倾角为41424344454647悬架作用于车身的恢复力矩48注意：力是标量还是矢量4950 在侧倾力矩的作用下，汽车左右车轮的垂直载荷发生变化，这将导致轮胎的侧偏特性变化而使汽车稳态转向特性发生变化。左右车轮垂直载荷差别越大，侧偏刚度越小。若前轴左右车轮的垂直载荷变化大，则趋于不足转向。后轴左右车轮的垂直载荷变化大，则为趋于过多转向。车轮左右载荷的变动取决于：侧倾角刚度、悬挂质量、非悬挂质量、质
13、心位置、前后悬挂侧倾中心位置等。注意！51 车厢侧倾时，车轮外倾角的三种变化形式：保持不变；沿着地面侧向力方向倾斜；沿着地面侧向力作用方向相反的方向倾斜。52 当车轮的外倾倾斜方向与地面的侧向反作用力相一致时，侧偏角绝对值减小；反之，则增大。车轮外倾角的增加使车轮的侧向附着性能降低，汽车的极限侧向加速度减小。车厢侧倾时，车轮相对地面的侧倾角由车轮相对车厢的外倾角和车厢相对地面的侧倾角组成。车轮相对地面的外倾角求法：假想让车厢不动，令地面相对车厢转动一个角度r，这样就可根据悬架导向杆系的运动学关系，找出车轮相对车厢的相对转动角度，然后让车厢与地面一起回转r，此时地面回复到原来状态，即可确定外倾角
14、的数值。53541 地面对前后车轮的法向反作用力地面对前后车轮的法向反作用力5556定义：定义：制动时前、后车轮同制动时前、后车轮同时抱死时的前后制动器制动时抱死时的前后制动器制动力分配关系曲线。前后车轮力分配关系曲线。前后车轮同时抱死的条件：同时抱死的条件：替换57585960 制动力分配系数制动力分配系数 线线与理想的制动器制动力分与理想的制动器制动力分配曲线配曲线I的交点处的附着系数为同步附着系数的交点处的附着系数为同步附着系数 0。同步附着系数说明同步附着系数说明，前后制动器制动力为固，前后制动器制动力为固定比值的汽车，定比值的汽车，只能在一种路面上只能在一种路面上，即在同步附，即在同步附着系数的路面上才能保证前着系数的路面上才能保证前、后轮同时抱死。后轮同时抱死。同步附着系数也可用解析方法求出。同步附着系数也可用解析方法求出。61用解析方法求同步附着系数用解析方法求同步附着系数626364空载时总是后轮先抱死。空载时总是后轮先抱死。空载时总是后轮先抱死。空载时总是后轮先抱死。满载或超载一般是前轮先抱死。满载或超载一般是前轮先抱死。满载或超载一般是前轮先抱死。满载或超载一般是前轮先抱死。r线组线组f 线组线组65r线组线组f 线组线组6667686970