汽車(chē)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 課件 4 汽車(chē)制動(dòng)動(dòng)力學(xué)

制動(dòng)時(shí)車(chē)輪的受力情況在輪胎周緣克服制動(dòng)器摩擦力矩Tμ

所需的力。4.1.1地面制動(dòng)力第四章汽車(chē)制動(dòng)動(dòng)力學(xué)4.1制動(dòng)時(shí)車(chē)輪受力4.1.2制動(dòng)器制動(dòng)力汽車(chē)制動(dòng)時(shí)地面對(duì)車(chē)輪的切向反作用力。制動(dòng)器制動(dòng)力圖4.2FXb、Fμ及Fφ之間關(guān)系汽車(chē)的地面制動(dòng)力作為使汽車(chē)制動(dòng)而減速行駛的外力，首先取決于制動(dòng)器制動(dòng)力，但還受到地面附著力的限制。4.1.3FXb、Fμ及Fφ之間關(guān)系第四章汽車(chē)制動(dòng)動(dòng)力學(xué)4.1制動(dòng)時(shí)車(chē)輪受力4.2前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系對(duì)后輪接地點(diǎn)取力矩(4-4)(4-5)代入式（4-4）、式（4-5），得4.2.1制動(dòng)時(shí)前、后輪的地面法向反作用力FXb=FXb1+FXb2

=Fj

FXb=Fφ=φG，z=φ前、后輪同時(shí)抱死拖滑z4.2前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系4.2.1制動(dòng)時(shí)前、后輪的地面法向反作用力

理想的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線：前、后車(chē)輪剛好同時(shí)抱死拖滑時(shí)，前、后制動(dòng)器制動(dòng)力Fμ1和Fμ2的關(guān)系曲線。前、后車(chē)輪同時(shí)抱死的條件：前、后車(chē)輪制動(dòng)器制動(dòng)力之和等于附著力，并且前、后車(chē)輪制動(dòng)器制動(dòng)力分別等于各自的附著力。

消去量φI曲線：在不同路面附著系數(shù)條件下，前、后輪均能同時(shí)抱死的前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配關(guān)系曲線。4.2.2理想的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線實(shí)際制動(dòng)力分配比同步附著系數(shù)

Fμ1、Fμ2具有固定比值的汽車(chē)，使前、后車(chē)輪同時(shí)抱死的路面附著系數(shù)稱為同步附著系數(shù)。

同步附著系數(shù)是β線和

I

曲線交點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的附著系數(shù)。前后輪同時(shí)抱死時(shí)，圖4.6某型貨車(chē)的β線與I曲線4.2.3具有固定比值的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配比與同步附著系數(shù)f線組表示在各種φ值路面上，當(dāng)前輪先抱死而后輪制動(dòng)器制動(dòng)力逐漸增加時(shí)的前、后輪地面制動(dòng)力的變化關(guān)系曲線。

r線組表示當(dāng)后輪先抱死而前輪制動(dòng)器制動(dòng)力逐漸增加時(shí)的前、后輪地面制動(dòng)力的變化關(guān)系曲線。

對(duì)于同一φ值下f線與r線的交點(diǎn)A、B、C……，既符合FXb1=φFZ1，又符合FXb2=φFZ2，且FXb=FXb1+FXb2，所以這些點(diǎn)便是前、后輪同時(shí)抱死的點(diǎn)。故連接A、B、C等點(diǎn)的曲線就是I曲線。前輪抱死時(shí)4.3汽車(chē)在各種路面上制動(dòng)過(guò)程的分析4.3.1f線組和r線組某貨車(chē)的

0=0.39。A點(diǎn)以前：a.在

=0.3

0的路面上制動(dòng)制動(dòng)器制動(dòng)力沿線上升，F(xiàn)xb1=F1

，F(xiàn)xb2=F2；A點(diǎn)：

=0.3的f線與線相交，前輪抱死；制動(dòng)強(qiáng)度約為0.27。A點(diǎn)以后：F1、F2沿線上升，F(xiàn)xb1、Fxb2沿

=0.3的f線上升，至A’點(diǎn)，前后輪同時(shí)抱死，制動(dòng)強(qiáng)度為0.3。★4.3.2制動(dòng)過(guò)程分析——基于f線組和r線組的前、后輪抱死順序判定在

0的路面上,

線與f線組先相交,前輪先抱死；或當(dāng)線在I線的下方時(shí)，前輪先抱死。B點(diǎn)以前：制動(dòng)器制動(dòng)力沿線上升，F(xiàn)xb1=F1

，F(xiàn)xb2=F2；B點(diǎn)：

=0.7的r線與線相交，后輪將抱死；制動(dòng)強(qiáng)度約為0.6。B點(diǎn)以后：F1、F2沿線上升，F(xiàn)xb1、Fxb2沿

=0.7的r線移動(dòng)至B’點(diǎn)，前后輪同時(shí)抱死，制動(dòng)強(qiáng)度為0.7。在

>

0的路面上，線與r線組先相交,后輪先抱死；或當(dāng)線在I線的上方時(shí)，后輪先抱死。某貨車(chē)的

0=0.39。b.在

=0.7>

0的路面上制動(dòng)★4.3.2制動(dòng)過(guò)程分析——基于f線組和r線組的前、后輪抱死順序判定制動(dòng)時(shí)，F(xiàn)xb、F

沿線移動(dòng)至I線的交點(diǎn)，前后輪同時(shí)抱死，制動(dòng)強(qiáng)度為0.39。在

=

0的路面上，前、后輪同時(shí)抱死。某貨車(chē)的

0=0.39。c.在

=

0的路面上制動(dòng)

=0.39★4.3.2制動(dòng)過(guò)程分析——基于f線組和r線組的前、后輪抱死順序判定前輪臨近抱死狀態(tài)前輪法向力由于所以后輪臨近抱死狀態(tài)后輪法向力由于所以★4.3.2制動(dòng)過(guò)程分析——基于理論分析的前、后輪抱死順序判定φ=φ0時(shí)，z1=z2=φ，前、后輪同時(shí)抱死；φ<φ0時(shí)，z1<φ<z2，由于z不可能大于φ，只能是前輪先抱死；φ>φ0時(shí)，z1>φ>z2，只能是后輪先抱死。4.3.3電動(dòng)汽車(chē)復(fù)合制動(dòng)分析電動(dòng)汽車(chē)的復(fù)合制動(dòng)：在制動(dòng)過(guò)程中同時(shí)存在機(jī)械摩擦制動(dòng)與電再生制動(dòng)兩種作用。理想的制動(dòng)分配策略：車(chē)輛對(duì)制動(dòng)力需求較小時(shí)，僅電再生制動(dòng)作用；制動(dòng)力需求增大時(shí)，制動(dòng)力按I曲線分配，前輪所受制動(dòng)力為機(jī)械制動(dòng)力與電制動(dòng)力的總和。并聯(lián)式復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)：保留原車(chē)機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)，只需對(duì)車(chē)輛前驅(qū)動(dòng)橋增加電制動(dòng)。前置前驅(qū)電動(dòng)汽車(chē)前、后制動(dòng)力分配曲線制動(dòng)力隨制動(dòng)減速度的變化關(guān)系4.4.1利用附著系數(shù)車(chē)輛在一定制動(dòng)強(qiáng)度（z）下不發(fā)生車(chē)輪抱死所需要的最小路面附著系數(shù)，其大小等于先臨近抱死某軸車(chē)輪所受的地面制動(dòng)力FXi與法向反作用力FZi之比。前軸臨近抱死時(shí)地面法向力后軸臨近抱死時(shí)地面法向力前軸臨近抱死時(shí)地面制動(dòng)力后軸臨近抱死時(shí)地面制動(dòng)力前軸利用附著系數(shù)后軸利用附著系數(shù)4.4制動(dòng)器制動(dòng)力分配合理性的評(píng)價(jià)空車(chē)時(shí)φ2全在45o對(duì)角線上面，表明汽車(chē)總是后輪先抱死，且利用附著系數(shù)φ2遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于制動(dòng)強(qiáng)度z，超出ECE法規(guī)要求界限，故該汽車(chē)的制動(dòng)器制動(dòng)力分配是不合理的。前輪先臨近抱死（φ<φ0）制動(dòng)效率后輪先臨近抱死（φ>φ0）整車(chē)實(shí)際制動(dòng)效率車(chē)輪不鎖死的最大制動(dòng)強(qiáng)度與車(chē)輪和地面間附著系數(shù)的比值，即為車(chē)輪將要抱死時(shí)的車(chē)輛制動(dòng)強(qiáng)度與道路附著系數(shù)之比。4.4.2制動(dòng)效率4.4制動(dòng)器制動(dòng)力分配合理性的評(píng)價(jià)制動(dòng)效率

制動(dòng)距離：制動(dòng)時(shí)間：4.5汽車(chē)制動(dòng)效能分析汽車(chē)的制動(dòng)性：汽車(chē)行駛時(shí)能在短時(shí)間內(nèi)停車(chē)且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長(zhǎng)坡時(shí)能維持一定車(chē)速的能力。制動(dòng)效能：在良好路面上，汽車(chē)以一定初速度制動(dòng)到停車(chē)的距離或制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的減速度。基本評(píng)價(jià)指標(biāo)：制動(dòng)減速度、制動(dòng)距離、制動(dòng)時(shí)間及制動(dòng)力。4.5.1制動(dòng)減速度最大地面制動(dòng)力最大減速度若前后車(chē)輪同時(shí)抱死裝有ABS的汽車(chē)平均減速度？越野車(chē)狂飆撞上重型貨車(chē)車(chē)后留80米剎車(chē)痕跡（1）駕駛員反應(yīng)時(shí)間τ1（2）制動(dòng)器的作用時(shí)間τ2（3）持續(xù)制動(dòng)時(shí)間τ3（4）放松制動(dòng)器時(shí)間τ4（一）制動(dòng)過(guò)程分析（二）制動(dòng)距離的計(jì)算例題4.24.5.2制動(dòng)距離abmax=φbsg=0.8g例題4.3：（1）根據(jù)式（4-16），空載狀態(tài)車(chē)輛φ0由于道路附著系數(shù)φ總是大于φ0，故空載時(shí)總是后輪先抱死，由式（4-37）計(jì)算得到不同附著系數(shù)下車(chē)輛的制動(dòng)效率ηb2。根據(jù)式（4-16），滿載車(chē)輛φ0當(dāng)φ<φ0時(shí)，前輪先抱死，由式（4-36）計(jì)算得到不同附著系數(shù)下車(chē)輛的制動(dòng)效率ηb1。當(dāng)φ>φ0時(shí)，后輪先抱死，由式（4-37）計(jì)算得到不同附著系數(shù)下車(chē)輛的制動(dòng)效率ηb2。根據(jù)式（4-32）、式（4-35）~式（4-37），編制程序，繪制得到該車(chē)輛在空載、滿載狀態(tài)下的各評(píng)價(jià)指標(biāo)的特性曲線。（2）由圖或通過(guò)計(jì)算可得：空載時(shí)，φ=0.8，制動(dòng)效率約為0.67，最大制動(dòng)減速度abmax=0.8g×0.67=0.536g，制動(dòng)距離為滿載時(shí)，φ=0.8，制動(dòng)效率約為0.87，最大制動(dòng)減速度abmax=0.8g×0.87=0.696g，制動(dòng)距離為（3）若制動(dòng)系前部管路損壞，后輪抱死時(shí)，空載時(shí)制動(dòng)距離s=12.25m，滿載時(shí)s=9.84m。若制動(dòng)系后部管路損壞時(shí)，前輪抱死時(shí)，空載時(shí)：z=0.452，abmax＝4.43m/s2；滿載時(shí)z=0.265，abmax＝2.60m/s2?？蛰d時(shí)制動(dòng)距離s=10.34m，滿載時(shí)s=15.85m。

空載時(shí)：z=0.363，abmax

=3.56m/s2；滿載時(shí)：z=0.483，abmax

=4.74m/s2。4.5.3制動(dòng)效能的恒定性制動(dòng)器效能因數(shù)Kef：?jiǎn)挝恢苿?dòng)輪缸推力Fpu所產(chǎn)生的制動(dòng)器摩擦力F。圖4.17不同制動(dòng)器的制動(dòng)效能因數(shù)特性熱衰退：摩擦片溫度過(guò)高，摩擦系數(shù)顯著下降，導(dǎo)致汽車(chē)制動(dòng)效能降低。水衰退：汽車(chē)涉水時(shí)，水進(jìn)入制動(dòng)器，短時(shí)間內(nèi)制動(dòng)效能的降低。4.6制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的方向穩(wěn)定性汽車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中維持直線行駛能力，或按預(yù)定彎道行駛的能力，稱為制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的方向穩(wěn)定性。

制動(dòng)時(shí)汽車(chē)不能沿著直線方向減速停車(chē)，而是自動(dòng)地向左或向右的一側(cè)偏駛。4.6.1制動(dòng)跑偏主要原因：在制動(dòng)過(guò)程中，左、右輪地面制動(dòng)力不相等或者增大的快慢不一致。懸架導(dǎo)向桿系與轉(zhuǎn)向系的C特性也會(huì)造成制動(dòng)跑偏。4.6制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的方向穩(wěn)定性制動(dòng)時(shí)汽車(chē)某一軸或兩軸發(fā)生橫向滑動(dòng)的現(xiàn)象。4.6.2

制動(dòng)側(cè)滑a）前軸側(cè)滑b）后軸側(cè)滑前、后輪抱死次序?qū)?chē)輛性能的影響1）如果只有前輪抱死或前輪先抱死拖滑，汽車(chē)基本上沿直線向前行駛，汽車(chē)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(shí)間先抱死拖滑，且車(chē)速超過(guò)某一數(shù)值，汽車(chē)在輕微的側(cè)向力作用下就會(huì)發(fā)生側(cè)滑，路面越滑、制動(dòng)距離和制動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，后軸側(cè)滑越劇烈。4.6.2

制動(dòng)側(cè)滑ABS特性及操作.rmvb前后輪抱死次序和時(shí)間間隔對(duì)后軸側(cè)滑的影響（混凝土路面，轉(zhuǎn)向盤(pán)固定）有ESP無(wú)ESP補(bǔ)充

制動(dòng)縱傾縱傾中心：上、下控制臂延長(zhǎng)線的交點(diǎn)。前后軸載荷轉(zhuǎn)移量：Fj=FXb慣性力=地面制動(dòng)力前、后輪地面制動(dòng)力對(duì)O1和O2力矩平衡分析汽車(chē)不會(huì)“制動(dòng)點(diǎn)頭”

，則Δs1=0，Δs2=0，即汽車(chē)會(huì)“制動(dòng)點(diǎn)頭”

，則Δs1>0，Δs2>0，即前輪抗前俯率后輪抗抬起率4.7汽車(chē)制動(dòng)法規(guī)的要求M1類N1類除M1、N1類以外裝有感載比例閥的