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1、第四章汽车的制动性第一页，本课件共有66页4.3 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 Performance第二页，本课件共有66页定义：汽车在行驶时能在定义：汽车在行驶时能在短距离停车短距离停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能和在下长坡时能维维持一定车速持一定车速的能力。另外的能
2、力。另外,也包括在一定也包括在一定坡道上坡道上能能够够长时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之一。汽车制动性是汽车的重要使用性能之一。它属于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。第三页，本课件共有66页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、抗侧滑和和保保持转
3、向能力持转向能力的性能）。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定初始车速以规定的踏板力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车的或制动时汽车的减速度减速度。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 Performance第四页，本课件共有66页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
4、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，时，则汽车将偏离给定的行驶路径。这时，汽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。车的制动方向稳定性能不佳。第五页，本课件共有66页轿车制动规范轿车制动规范第六页，本课件共有66页1 地面制动力2 制动器制动力Braking Force第七页，本课件共有66页图41 制动时车轮受力条件第八页，本课件共有66页3地面制动力、
5、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，它们的限制，它们同时大才好。同时大才好。第九页，本课件共有66页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，印痕的形状基本与轮，印痕的形状基本与轮胎胎面花纹相一致。胎胎面花纹相一致。第二阶段：边滚边滑可辨别轮胎花纹的印第二阶段：边滚边滑可辨别轮胎花纹的印
6、痕，但痕，但花纹逐渐模糊花纹逐渐模糊，轮胎胎面相对地面发生，轮胎胎面相对地面发生一定的相对滑动，随着一定的相对滑动，随着滑动成分的增加，花纹滑动成分的增加，花纹越来越模糊越来越模糊。第三阶段：第三阶段：拖滑拖滑车轮抱死拖滑，车轮抱死拖滑，粗黑印痕，粗黑印痕，看不出花纹看不出花纹。第十页，本课件共有66页不同不同滑动滑动率轮率轮胎印胎印迹变迹变化规化规律律第十一页，本课件共有66页随着制动强度的增加，车轮的滑动成分越来越大。它通常用随着制动强度的增加，车轮的滑动成分越来越大。它通常用滑动率滑动率S表示。表示。图43第十二页，本课件共有66页图图43第十三页，本课件共有66页滑动率滑动率s:车轮运
7、动中从滚动至滑动过程滑动成车轮运动中从滚动至滑动过程滑动成分所占的比例分所占的比例现象分析现象分析第十四页，本课件共有66页各种路面各种路面平均平均附着系数附着系数第十五页，本课件共有66页道路的类型、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 Coefficient第十六页，本课件共有66页轮胎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自应有一定的不平度而有自排水排水能力；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有且有一定的一定的棱角棱角，以穿，以穿透水膜透水膜，让
8、路面与胎面，让路面与胎面直接接触。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能可提高附着能力：低气压、宽断面和子午线轮胎附着系力：低气压、宽断面和子午线轮胎附着系数大。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。潮湿路面且有尘土、油污与冰雪、霜类。第十七页，本课件共有66页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Hydroplanning第十八页，本课件共有66页4.3 4.3 汽车
9、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停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离车的能力。汽车制动效能的评价指标是制动距离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(stopping distance)(stopping distance)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，从踩到制从踩到制动踏板至汽车停住所行驶的距离。制动距离与踏板力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
10、及地面的附着情况有关，（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。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，而与与地面制动地面制动力与制动器制动力有关力与制动器制动力有关。第十九页，本课件共有66页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第二十页，本课件共有66页制动距离分析制动距离分析第二十一页，本课件共有66页第二十二页，本课件共有66页第二十三页，本课件共有66页第二十四页，本课件共有66页第二十五页，本课件共有66页第二十六页，本课件共有66页制动系作用
11、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时间是影响制制动系作用时间是影响制动距离的重要因素！动距离的重要因素！第二十七页，本课件共有66页2.制动减速度(braking deceleration)第二十八页，本课件共有66页 当制动防抱死状态时当制动防抱死状态时=1，整车地面制动力达，整车地面制动力达到滑动附着力，即到滑动附着力，即 。故故 此方程为汽车制动抱死过程减速度：此方程为汽车制动抱死过程减速度：第二十九页，本课件共有66页附着系数与路面结构，轮胎型式，花纹有关，乘客可以附着系数与路面结构，轮胎型式，花纹有关，乘客可以接受的制动减速度不大于接受的制动减速度不大于1.5-
12、2m/s2，对于可预见的停车，对于可预见的停车，应尽量用滑行而不用制动。这样可以减少汽车行走系零应尽量用滑行而不用制动。这样可以减少汽车行走系零件的损坏和降低耗油量。件的损坏和降低耗油量。制动减速度反映了地面制动力，它与制动器的制动力及制动减速度反映了地面制动力，它与制动器的制动力及附着力有关。附着力有关。地面制动力为地面制动力为 ,此时汽车达到的减速度此时汽车达到的减速度 ；汽车前、后轮同时抱死：汽车前、后轮同时抱死：若装有防抱死装置：若装有防抱死装置：上式说明最大制动减速度由路面的附着系数决定。而与汽车上式说明最大制动减速度由路面的附着系数决定。而与汽车总质量、制动初速度无关。总质量、制动
13、初速度无关。第三十页，本课件共有66页用制动减速度评价的优缺点：优点：优点：初速度对试验结果影响小，检测仪器简单，初速度对试验结果影响小，检测仪器简单，操作简单。操作简单。缺点：缺点：不能反映制动器的协调时间，汽车倾钭时对不能反映制动器的协调时间，汽车倾钭时对减速度测量影响大，制动减速度受路面附着系数影减速度测量影响大，制动减速度受路面附着系数影响大。响大。第三十一页，本课件共有66页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
14、内制动效能的降低，称为水衰退现象。第三十二页，本课件共有66页4.4 制动时的方向稳定性制动过程中维持直线或按预定弯道行驶的能力。不正常现象:制动跑偏侧滑失去转向能力第三十三页，本课件共有66页一、制动跑偏1.现象：制动时，车轮发生自动偏转，使汽车偏离预定方向2.原因：a.左右转向轮制动器制动力不相等车轮未抱死，地面制动力不相等对整车：力不相等，旋转趋势假设 F1LF 1R，相应 Fx1LF x1R 逆时针旋转趋势因而地面产生阻碍旋转的力偶第三十四页，本课件共有66页第三十五页，本课件共有66页Fx1L绕主销的力矩Fx1R绕主销的力矩尽管方向盘未动a).间隙及弹性 左偏驶b).主销后倾 产生同
15、向偏转力矩，增大转角此外，若左右主销内倾角不等，即使地面制动力相等，也可能向主销内倾角小的一边跑偏。由于制造，调整误差造成。第三十六页，本课件共有66页第三十七页，本课件共有66页第三十八页，本课件共有66页b.悬架导向杆系与转向系运动不协调EQ1090右偏：紧急制动时，前板簧发生变形，前轴向前转了一个角度。转向节上的球头销本应做相应制动，但球头销又在直拉杆上，仅能克服转向拉杆间隙和产生微小弹性变形，不能移动，致使转向节臂绕主销右偏，转向轮右转动。设计原因所致第三十九页，本课件共有66页第四十页，本课件共有66页二、制动时后轴侧滑与前轴失去转向能力1.现象制动时，车轮无偏转，但汽车横向滑出预定
16、方向。2.原因车轮抱死拖滑(s=100%)时，侧向附着系数l0，汽车失去抗横向干扰力的能力，产生侧滑。第四十一页，本课件共有66页第四十二页，本课件共有66页a.前轴侧滑失去转向能力，侧滑不严重b.后轴侧滑程度剧烈，高速尤甚c.整车侧滑较少见 同时达到l，制动性能大，车很快停下第四十三页，本课件共有66页3.下面是按三种工况进行试验后得出的制动时的方向稳定性。a.前轮抱死，后轮滚动（无侧滑，但方向失控）b.后轮抱死，前轮滚动（后轴必定发生侧滑）c.前后轮同时抱死（无侧滑，但方向失控）第四十四页，本课件共有66页第四十五页，本课件共有66页第四十六页，本课件共有66页分析原因：对a结果：1.由于
17、材料的各向同性、异性等特性，前轮抱死时，纵、横向阻力一致，失去导向性，无法沿转向轮给出的方向转弯。2.前轮抱死，后轮滚动若前轮受到侧向力，将发生侧滑，合成速度uA偏离纵轴方向，类似转弯，瞬心为两速度垂直线的交点O。离心力Fj的方向与侧滑方向相反，会抑制滑动。因此是一种稳定工况。第四十七页，本课件共有66页第四十八页，本课件共有66页对b结果：后轴抱死，横向附着系数为0，只要有力，将发生侧滑，us。合力为uB。离心力Fj造成附加干扰，与us方向一致，加剧侧滑，使后轴侧滑更厉害。对c结果：若后轴比前轴先0.5s以上抱死，且车速超过某一数值，也会发生侧滑。要求：后轴不抱死，至多同时抱死。第四十九页，
18、本课件共有66页1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第五十页，本课件共有66页第五十一页，本课件共有66页定义：定义：制动时前、后车轮同时制动时前、后车轮同时抱死时的前后制动器制动力分配抱死时的前后制动器制动力分配关系曲线。前后车轮同时抱死的关系曲线。前后车轮同时抱死的条件：条件：替换第五十二页，本课件共有66页第五十三页，本课件共有66页第五十四页，本课件共有66页第五十五页，本课件共有66页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配曲与理想的制动器制动力分配曲线线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
19、步附着系数说明，前后制动器制动力为固定比，前后制动器制动力为固定比值的汽车，值的汽车，只能在一种路面上只能在一种路面上，即在同步附着系数，即在同步附着系数的路面上才能保证前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。第五十六页，本课件共有66页用解析方法求同步附着系数用解析方法求同步附着系数第五十七页，本课件共有66页第五十八页，本课件共有66页第五十九页，本课件共有66页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。r线组线组f 线组线组第六十页，本课件共有66页r线组线组f 线组线组第六十一页，本课件共有66页第六十二页，本课件共有66页第六十三页，本课件共有66页第六十四页，本课件共有66页第六十五页，本课件共有66页第五章 汽车的操纵稳定性第六十六页，本课件共有66页