吉林大学汽车理论第四章汽车制动性

1/58Vehiclebrakingperformance2/584.3汽车制动效能及其恒定性4.1汽车制动性能评价指标4.2车轮制动受力学分析4.4汽车制动行驶方向稳定性4.5前后制动器制动力分配AutomotiveBrakingPerformance3/58汽车制动性内容汽车制动性短距离内停车维持行驶方向稳定性下长坡维持一定车速坡道长时间停放4/58定义：汽车在行驶时能在短距离停车且维持行驶方向稳定性的能力，在下长坡时能维持一定车速的能力，也包括在一定坡道上能够长时间停放的能力。汽车制动性是汽车的重要使用性能之一。它属于汽车主动安全的范畴。行车制动俗称脚制动或脚刹车。驻车制动俗称手刹车或手制动。汽车制动性内容5/584.1汽车制动性能评价指标三个评价指标制动效能（含制动距离或制动减速度）；制动效能恒定性（抗衰退性能）；制动时汽车行驶方向稳定性（包括抗跑偏、抗侧滑、保持转向能力的性能）。汽车主要性能汽车制动性制动距离制动稳定性交通安全EvaluationIndexofBrakingPerformanceMV6/58制动性评价指标汽车制动方向稳定性制动效能恒定性制动效能制动减速度制动距离抗热衰退性能失去转向能力侧滑跑偏水衰退性能4.1汽车制动性能评价指标EvaluationIndexofBrakingPerformance7/58制动效能定义在良好路面上，汽车以规定的初始车速以规定的踏板力制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。它是制动性能的最基本指标。EvaluationIndexofBrakingPerformance4.1汽车制动性能评价指标8/58制动效能恒定性抗热衰退性能--汽车在高速行驶或下长坡时制动性能的保持程度。抗水衰退性能--汽车涉水后制动性能的保持能力汽车制动行驶方向稳定性评价常用制动时汽车按给定路径行驶的能力。制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力时，汽车将偏离给定的行驶路径。这时，汽车制动方向稳定性能不佳。9/58轿车制动规范项目中国GB7258EEC71/732瑞典F18美国联邦105试验路面φ≥0.7附着良好φ＝0.8SkidNo81载重空载（满载）1人或满载任何载荷轻载、满载制动初速50km/h80km/h80km/h80km/h方向稳定性偏出≤2.5m不抱死跑偏不抱死跑偏不抱死，偏出≤3.7m距离或减速度≤19(20)m≥6.2(5.9)m/s2≤50.7m,≥5.8m/s2≥5.8m/s2≤65.8m(216ft)踏板力≤490N≤490N≤490N≤66.7~667N10/584.2制动时车轮受力分析外力与行驶方向相反减速或停车地面制动力空气阻力地面汽车制动过程空气汽车11/58aupFzFxbFTWrTFxbrTFF1地面制动力2制动器制动力BrakingForce4.2制动时车轮受力分析FFxb12/58制动时车轮受力条件aupFzFxbFWFT13/58zxbzxbFFFFFmaxN踏板力，FFFFxbmaxFFxbCN踏板力，fbFF3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制动器制动力，但同时受到地面附着条件的限制，它们同时大才好。Footforceonthebrakingpedal14/58仔细观察汽车制动过程可发现，轮胎留在地面上的印痕从车轮滚动到滑动是一个渐变的过程(假设直线行驶)。第一阶段：单纯滚动。印痕的形状基本与轮胎胎面花纹相一致。第二阶段：边滚边滑。轮胎胎面相对地面发生一定的相对滑动，花纹逐渐模糊，可辨别轮胎花纹的印痕。随着滑动成分的增加，花纹越来越模糊。第三阶段：拖滑。车轮抱死拖滑，形成粗黑印痕，看不出花纹。wrwru000wwrwruwrwwrwruru004硬路面上的附着系数15/58滑动率轮胎印迹变化规律auauau16/58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S表示。为边滚边滑为纯滑动为纯滚动%1000%100,00%10000SSSruuruSwr20100psbS滑动率bl关系曲线－、Sslblspb侧向力系数滑动附着系数峰值附着力系数制动力系数17/5820100psbSbl关系曲线－、Sslbl制动力系数滑动率%10000wrwwrrurS滑转率S18/58滑动率s:车轮运动中从滚动至滑动过程滑动成分所占的比例现象％＝纯滑动纯滚动100s00sruww0rws10022~16blpsmgFSSmgF,mgF%,urus%smaxbpbbwwrw10010000边滚边滑19/58各种路面平均附着系数路面φpφS沥青或砼（干）0.8~0.90.75沥青（湿）0.5~0.70.45~0.60砼（湿）0.80.7砾石0.60.55土路（干）0.680.65土路（湿）0.550.4~0.5雪（压实）0.20.15冰0.10.0720/58道路的类型、路况汽车行驶速度轮胎结构、花纹、材料ssbb柏油（干）松砾石光滑冰面auAdhesiveCoefficient影响附着系数的因素21/58轮胎的磨损会影响其附着能力。路面的宏观结构应有一定的不平度而有自排水能力；路面的微观结构应是粗糙且有一定的棱角，以穿透水膜，让路面与胎面直接接触。增大轮胎与地面的接触面积可提高附着能力：低气压、宽断面和子午线轮胎附着系数大。滑水现象减小了轮胎与地面的附着能力，影响制动、转向能力。潮湿路面且有尘土、油污与冰雪、霜类,轮胎与地面的附着能力下降。22/58高速行驶经过积水层出现滑水现象区Aau区C区BWihahpuAuF34.62pFHome模型HydroplaningA水膜区B过渡区C接触区23/584.3汽车制动效能及其恒定性汽车制动效能，是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S(单位m)和制动减速度j(单位m/s2)。1.制动距离制动距离S是指汽车以给定的初速u0，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（或者制动系管路压力）以及地面附着情况有关，也与制动器的热工况有关。制动减速度是地面制动力的反映。其与地面制动力有关，有时与制动器制动力相关。24/58不同制动工况时的地面制动力ggx，、gxgxgmgFgxgmxmmgFpspppsppsbbxb制动车轮不抱死。非紧急情况下在预见性峰值减速度峰值制动力的汽车装有车轮抱死时，地面制动力为maxmaxABS)(25/582制动距离分析26/58汽车制动过程简化模型1'112a42'2pFdtduxjtpFbcdefg03j27/5822202222022261maxxus:stdtkduktdtduus:s行驶距离行驶距离2maxxk1'112a42'2pFjtpFbcdefg03j220202121kuuktuue28/58dt)ktu(dsktuudtds202021211'112a42'2pFjtpFbcdefg03j2220322023203061616161maxmaxxukustxtukttus＝－＝29/5882220,61:22max20max20max23max3322max20'202'2222xuxuxusxxusxuussssee，减速度末速为其初速时间的行驶距离在时间行驶距离则在2max021xuue30/58取代用可忽略，将（制动距离）002222maxmax2002'2320242)2(auuxxuussssBrakingtravelmax2002'292.25)2(6.31xuusaa31/58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动距离的重要因素！ssss4.0)(29.03.01.02222＝的多路制动系继动阀而采用加速阀，＝列车简单气压制动系的汽车＝制动系真空助力制动系和气压＝液压制动系制动系结构形式和调整32/58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范围(0.8~0.4)umax和时间间隔(45~60s),连续制动15~20次，制动强度为3m/s2,最后不低于冷试验效能的60％(5.8m/s2)。或者i=6~10%,l=7~10km,以30km/h下坡,检查制动性能指标。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。3汽车制动效能的恒定性33/58制动行驶方向不稳定：汽车跑偏、侧滑或者转向轮失去转向能力的现象。制动跑偏：汽车自动向左或向右偏驶的现象。制动侧滑：汽车某轴或多轴发生横向移动现象。严重跑偏必然侧滑，对侧滑敏感的汽车也有跑偏的趋势。汽车跑偏时车轮印迹重合，而侧滑时前、后印迹不重合。转向轮失去转向能力：制动时汽车不再按原来弯道弧线行驶而是沿切线方向驶出；或者直线行驶时,尽管操作转向盘汽车仍按直线行驶的现象。定义：汽车在制动过程中维持直线行驶或按预定弯道行驶的能力。4.4汽车制动行驶方向稳定性34/58因制造或调整误差造成汽车左、右车轮，特别是左、右前轮制动器制动力不等。rxF1lxF1lxF2rxF21u2ujF1YF2YF1汽车制动跑偏现象：紧急制动时汽车向有制动印迹一侧行驶。35/58因结构原因使制动时悬架导向杆系与转向杆系在运动学上的不协调或干涉。车架36/582后轴侧滑和前轴转向能力的丧失低附着路面制动时发生侧滑，尤其是后轴侧滑，会引起汽车急剧回转，严重时可使汽车调头。au后轮抱死前轮抱死若前、后轴同时抱死，或者前轴先抱死而后轴抱死或不抱死，则能防止汽车后轴侧滑，但汽车丧失转向能力。实验和理论分析结果：制动时若后轴比前轴先抱死拖滑，就可能发生后轴侧滑。正向运动反向运动%.il52路面潮湿37/58☆前轮无制动力，后轮有足够的制动力：随ua的提高侧滑趋势增加;ua=45km/h，回转180º；☆后轮无制动力，前轮有足够的制动力：即使速度达到ua=65km/h，偏转角只有10º。汽车基本保持直线行驶状态；☆前、后轮都有足够的制动力，但先后次序和时间间隔不同：若ua=64.5km/h，后轮和前轮同时抱死或后轮比前轮先抱死的时间间隔小于0.5s，则汽车基本保持直线行驶；若时间间隔大于0.5s，则后轴发生严重的侧滑。☆起始车速和附着系数的影响：ua=48.2km/h,即使后轮抱死比前轮早0.5s，汽车纵轴也仅转动25º，而ua=72.3km/h,则发生剧烈侧滑。38/58前轮先抱死后轮先抱死st5.0s5.0tautt干燥路面潮湿路面在低附着系数路面，侧滑增加主要随制动持续时间的增加。39/58制动过程中，若只有前轮抱死或前轮先抱死拖滑，汽车基本沿直线向前行驶，汽车行驶处于稳定状态，但汽车丧失转向能力。若后轮比前轮先抱死超过一定时间间隔，且车速超过某一数值，只要汽车受到轻微的侧向力，就会发生侧滑。制动距离越长，后轴侧滑越剧烈。小结40/583从受力分析前轮或后轮抱死的制动方向稳定性a)前轴侧滑furucFO当前轮抱死，在干扰作用下，发生前轮偏离角(航向角)，因产生的离心惯性力FC与偏离角的方向相反，FC起到减弱或阻止前轴侧滑的作用，即汽车处于稳定状态。41/58b)后轴侧滑3从受力分析前轮或后轮抱死的制动方向稳定性当后轮抱死，在干扰作用下，发生后轴偏离角，因产生的离心惯性力FC与偏离角的方向相同，FC起到加剧后轴侧滑的作用，即汽车处于不稳定状态。如此周而复始