汽車的制動性

Chapter4汽車的制動性4.1

制動性的評價指標4.2

制動時車輪的受力4.3

汽車制動效能及其恒定性4.4制動時的方向穩(wěn)定性4.5制動力分配4.6制動力的調(diào)節(jié)和車輪防抱死學(xué)習目標通過本章的學(xué)習，要求掌握制動性的評價指標；掌握制動時汽車的受力情況以及地面制動力、制動器制動力與地面附著力之間的關(guān)系；掌握汽車制動距離的概念和計算方法；能對制動跑偏和制動側(cè)滑進行正確的受力分析和運動分析；熟練分析前、后制動器制動力具有固定比值的汽車在各種路面上的制動過程；了解自動防抱死系統(tǒng)的原理。汽車行駛時能在短距離內(nèi)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，稱為汽車的制動性。制動性是汽車主動安全性的重要評價指標。汽車的制動性的定義制動性的評價指標包括：

第一節(jié)

制動性的評價指標第11章汽車的制動性根據(jù)對汽車制動性的定義，如何確定制動性的評價指標？思考制動效能——制動距離與制動減速度；制動效能恒定性；制動時的方向穩(wěn)定性。路面條件載荷條件制動初速度1.制動效能制動效能即制動距離和制動減速度。制動距離制動距離主要與哪些因素有關(guān)？第一節(jié)制動性的評價指標思考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。3.制動時汽車的方向穩(wěn)定性2.制動效能的恒定性制動效能的恒定性即抗熱衰退性能。本章研究的重點是：如何使汽車在保證方向穩(wěn)定性的前提下，獲得最好的制動效能。第一節(jié)制動性的評價指標項目中國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制動距離有時也用在良好路面條件下，汽車以100km/h的初速度制動到停車的最短距離來表示。幾種車型100km/h→0的制動距離第一節(jié)制動性的評價指標制動力矩Tμ

地面附著力由制動力矩所引起的、地面作用在車輪上的切向力。第二節(jié)制動時車輪的受力一、地面制動力

二、制動器制動力Fμ在輪胎周緣克服制動器摩擦力矩所需的切向力。與附著力無關(guān)Fμ取決于制動器的類型、結(jié)構(gòu)尺寸、制動器摩擦副的摩擦因數(shù)及車輪半徑，并與踏板力成正比。第二節(jié)制動時車輪的受力三、FXb、Fμ與

的關(guān)系FXb=FμFμ第二節(jié)制動時車輪的受力車輪接近純滾動車輪邊滾邊滑車輪抱死拖滑第二節(jié)制動時車輪的受力四、硬路面上的附著系數(shù)從制動過程的三個階段看，隨著制動強度的增加，車輪幾何中心的運動速度因滾動而產(chǎn)生的部分越來越少，因滑動而產(chǎn)生的部分越來越多。1.滑動率第二節(jié)制動時車輪的受力滑動率的數(shù)值說明了車輪運動中滑動成分所占的比例?；瑒勇剩杭儩L動時，s=0；純滑動時ωw=0，s

=100%；邊滾邊滑時0<s<100%。2.制動力系數(shù)與滑動率s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%第二節(jié)制動時車輪的受力

制動力系數(shù)隨滑動率而變化側(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。第二節(jié)制動時車輪的受力

側(cè)向力系數(shù)也隨滑動率而變化3.側(cè)向力系數(shù)1）制動力系數(shù)大，地面制動力大，制動距離短；

2）側(cè)向力系數(shù)大，地面可作用于車輪的側(cè)向力大，方向穩(wěn)定性好；

3）減輕輪胎磨損。ABS（防抱死制動系統(tǒng)）將制動時的滑動率控制在15%～20%之間，有如下優(yōu)點：第二節(jié)制動時車輪的受力路面峰值附著系數(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表4-2各種路面的平均附著系數(shù)（1）路面4.影響制動力系數(shù)的因素第二節(jié)制動時車輪的受力（2）車速第二節(jié)制動時車輪的受力子午線輪胎接地面積大、單位壓力小、滑移小、胎面不易損耗，制動力系數(shù)較高。轎車普遍采用寬斷面、低氣壓、子午線輪胎。第二節(jié)制動時車輪的受力（3）輪胎結(jié)構(gòu)第二節(jié)制動時車輪的受力（4）胎面花紋汽車能達到的制動減速度本章假設(shè)FW=0、Ff=0，即不計空氣阻力和滾動阻力對汽車制動減速的作用。制動時總的地面制動力第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性一、制動距離及制動減速度當前、后輪同時抱死時當汽車裝有ABS時

當汽車沒有裝ABS，又不允許車輪抱死時放大第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性二、制動距離分析汽車的制動距離是指制動器起作用和持續(xù)制動兩個階段汽車駛過的距離。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第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性當時在時間內(nèi)在時間內(nèi)式中第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性1.制動器起作用階段汽車駛過的距離s2當τ=0時，u=u0由于當τ=0時，s=0持續(xù)制動階段汽車以

作勻減速運動，其初速度為

，末速度為零。第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性2.持續(xù)制動階段汽車駛過的距離s3將代入第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性3.總制動距離1）制動器起作用的時間當

ua0=110km/h時，1s時間汽車行駛的距離

s=30m；如果消除制動器間隙的時間減少0.2s，制動距離可縮短6m。表4-3裝用不同助力制動系時CA770轎車的制動距離

性能指標制動系形式制動時間/s制動距離/m最大制動減速度/（m·s-2）

真空助力制動系2.1212.257.25

壓縮空氣—液壓制動系1.458.257.65第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性4.影響制動距離s的因素第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性2）起始車速ua0第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性制動效能的恒定性即抗熱衰退性能。制動器溫度上升后，制動器產(chǎn)生的摩擦力矩常會有顯著下降，這種現(xiàn)象稱為制動器的熱衰退。山區(qū)行駛的貨車和高速行駛的轎車，對抗熱衰退性能有更高的要求。三、制動效能的恒定性3）最大制動減速度

主要與路面附著系數(shù)有關(guān)。第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性八達嶺高速公路是北京通往大西北的一條重要交通干道。1998年該公路建成開通，至2003年5月底，已經(jīng)發(fā)生一般性交通事故458起，造成236人受傷、94人死亡。特別是在高速路進京方向51～56km路段內(nèi)就造成50人受傷、36人死亡。這段5km長的道路和道路右側(cè)葬送了眾多生命的深淵，被駕駛員稱為“死亡谷”。進京56.7～53km路段是事故的生成段，53～50km路段是事故的發(fā)生段。雖然這6km路段整體上基本滿足了設(shè)計要求，但在事故生成段，卻存在嚴重的設(shè)計缺陷。一是第3號坡段坡度為3.99%，設(shè)計要求坡長應(yīng)小于700m，實際坡長卻為1400m，超過設(shè)計坡長的一倍；二是第四、五、六路段坡度均超過4%，按照設(shè)計要求，連續(xù)下坡的坡段坡度超過4%時，坡長不得超過1500m，而實際坡長為1600m，超過設(shè)計規(guī)范要求。這意味著這段路長距離連續(xù)下坡，汽車制動能力承受不了，最后失靈發(fā)生事故。另外，來自外地的超載車輛日益增多也是事故生成的隱性原因。第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性2004年10月14日，一輛載著20多t汽油的東風油罐車行駛到有“死亡谷”之稱的八達嶺高速進京方向51km處，由于制動失靈撞向?qū)橹苿邮ъ`而設(shè)計的緊急避險區(qū)，整個駕駛室及罐體前部懸在空中，駕駛室內(nèi)5人半空迅速逃生。汽車制動工況制動距離/m冷車空載37.8冷車滿載39.0熱車滿載40.6第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性凱迪拉克GTS100km/h～0的制動距離抗熱衰退性能主要與制動器摩擦副材料及制動器結(jié)構(gòu)有關(guān)。制動鼓和制動盤用鑄鐵。摩擦片用無石棉或半金屬材料。第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性1）摩擦副材料第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性2）制動器結(jié)構(gòu)形式增力式制動器恒定性差，盤式制動器恒定性好。轎車制動系統(tǒng)的配置通常是前通風盤、后盤式。第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性很多轎車的前后輪都采用盤式制動器第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性注意觀察前后制動塊有何不同，為什么？思考第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性通風盤式制動器第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性鉆孔通風盤式制動器第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性法拉利跑車采用的特殊材料的鉆孔通風盤跑偏側(cè)滑第四節(jié)制動時汽車的方向穩(wěn)定性制動力不相等度

或左右車輪制動力不相等思考：前輪的制動力不相等度大容易導(dǎo)致跑偏，還是后輪制動力不相等度大容易導(dǎo)致跑偏？為什么？一、汽車的制動跑偏第四節(jié)制動時汽車的方向穩(wěn)定性FX1l>FX1r

使前輪偏轉(zhuǎn)、汽車跑偏FX1形成轉(zhuǎn)向力矩FY1FY2地面?zhèn)认蛄π纬傻姆戳谾Y1將使前輪繞主銷偏轉(zhuǎn)，加劇跑偏第四節(jié)制動時汽車的方向穩(wěn)定性FX1對主銷的力矩會使前輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)FXb1FXb1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）1.前輪抱死拖滑二、制動時后軸側(cè)滑與前軸轉(zhuǎn)向能力的喪失第四節(jié)制動時汽車的方向穩(wěn)定性FXb2FXb2oFj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≈02.后輪抱死拖滑第四節(jié)制動時汽車的方向穩(wěn)定性FXb1FXb1FXb2FXb2（1）前輪無制動力而后輪有足夠的制動力（曲線A）或后輪無制動力而前輪有足夠的制動力（曲線B）第四節(jié)制動時汽車的方向穩(wěn)定性（2）前、后輪都有足夠的制動力，但抱死拖滑的次序和時間間隔不同第四節(jié)制動時汽車的方向穩(wěn)定性（3）起始車速和附著系數(shù)的影響第四節(jié)制動時汽車的方向穩(wěn)定性（4）總結(jié)1）制動過程中，如果只有前輪抱死或前輪先抱死拖滑，汽車基本上沿直線向前行駛，汽車處于穩(wěn)定狀態(tài)，但喪失轉(zhuǎn)向能力；

2）若后輪比前輪提前一定時間先抱死拖滑，且車速超過某一數(shù)值，汽車在輕微的側(cè)向力作用下就會發(fā)生側(cè)滑，路面越滑、制動距離和制動時間越長，后軸側(cè)滑越劇烈。第四節(jié)制動時汽車的方向穩(wěn)定性制動過程的三種可能1）前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑；穩(wěn)定工況，但喪失轉(zhuǎn)向能力，附著條件沒有充分利用。

2）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。

3）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；但喪失轉(zhuǎn)向能力。前、后制動器制動力的分配比例，將影響制動時前后輪的抱死順序，從而影響汽車制動時的方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度。第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系一、地面對前、后車輪的法向反作用力z—制動強度第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系當前、后輪都抱死時第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系思考：為什么有些轎車采用前盤后鼓的制動系統(tǒng)配置？制動管路為什么采用交叉布置？第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系“理想”的條件是：前后車輪同時抱死。I

曲線：在各種附著系數(shù)的路面上制動時，要使前、后車輪同時抱死，前、后輪制動器制動力應(yīng)滿足的關(guān)系曲線。第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系二、理想的前后制動器制動力分配曲線消去變量1.解析法確定I曲線第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系由理想的條件可得1.解析法確定I曲線第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系由理想的條件可得思考：I曲線受哪些因素影響？對特定的汽車是唯一的嗎？0.40.20.30.3g0.2g0.4g第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系2.作圖法確定I曲線1）按照作圖，得到一組等間隔的45?平行線。這組線稱為“等制動減速度線組”。線上任何一點都有以下特點：0.40.20.32）按作射線束0.30.20.4I曲線0.3g0.2g0.4g第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系制動器制動力分配系數(shù)β：前、后制動器制動力之比為固定值時，前輪制動器制動力與汽車總制動器制動力之比。第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系三、具有固定比值的前、后制動器制動力與同步附著系數(shù)1.β線θβ線：實際前、后制動器制動力分配線。β線Fμ2Fμ1第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系0Fμ1、Fμ2具有固定比值的汽車，使前、后車輪同時抱死的路面附著系數(shù)稱為同步附著系數(shù)。第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系2.同步附著系數(shù)從圖中看，同步附著系數(shù)是β線和

I

曲線交點處對應(yīng)的附著系數(shù)。

該點所對應(yīng)的減速度稱為臨界減速度。同步附著系數(shù)的計算滿足固定比值的條件滿足同時抱死的條件第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系注意：同步附著系數(shù)是汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的，與路面無關(guān)的，反映汽車制動性能的參數(shù)。后輪沒有抱死、前輪抱死時，前、后輪地面制動力FXb1、FXb2間的關(guān)系曲線。第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系四、前后制動器制動力具有固定比值的汽車在各種路面上制動過程的分析1.f線組

一定時，f線為直線與無關(guān)FXb1=0FXb2=0第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系前輪抱死的條件是FXb1FXb2f線組f線組作圖第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系0.20.30.40.52.r

線組前輪沒有抱死、后輪抱死時，F(xiàn)Xb1、FXb2間的關(guān)系曲線。第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系

一定時，r線為直線與無關(guān)后輪抱死的條件是FXb1FXb2r線組I曲線r線組作圖f線組第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系0.20.30.40.50.20.30.40.5第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系利用β線、I

曲線、f

和

r

線組分析汽車在不同值路面上的制動過程。第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系3.制動過程分析

從圖中看，同步附著系數(shù)是多少？第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關(guān)系A(chǔ)