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Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题主讲：王文林 教授 南昌大学机电工程学院 -车辆工程技术研究中心 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题汽车制动性的定义汽车制动性的定义定义：汽车在行驶时能在短距离停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力。(另外,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。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题汽车制动性的评价指标汽车制动性的评价指标Evaluation Criteria of Braking Performance1、制动效能、制动效能（制动距离、制动减速度）（制动距离、制动减速度）2、制动效能的恒定性、制动效能的恒定性（抗热、抗水衰退（抗热、抗水衰退性能）性能）3、制动时汽车方向稳定性、制动时汽车方向稳定性（包括抗跑偏、（包括抗跑偏、抗侧滑和保持转向能力的性能）抗侧滑和保持转向能力的性能）Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题汽车制动性的评价指标汽车制动性的评价指标1 1、制动效能的定义、制动效能的定义 在良好的路面上，汽车以规定的初始车在良好的路面上，汽车以规定的初始车速、以规定的踏板力制动到停车的速、以规定的踏板力制动到停车的制动距离制动距离或或制动时汽车的制动时汽车的减速度减速度。它是制动性能的最基本。它是制动性能的最基本指标。指标。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题汽车制动性的评价指标汽车制动性的评价指标2 2、制动效能的恒定性制动效能的恒定性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：抗热衰退性能：抗热衰退性能：汽车在高速行驶或下长坡道汽车在高速行驶或下长坡道汽车在高速行驶或下长坡道汽车在高速行驶或下长坡道时制动性能的保持程度。时制动性能的保持程度。时制动性能的保持程度。时制动性能的保持程度。抗水衰退性能：抗水衰退性能：抗水衰退性能：抗水衰退性能：是指汽车涉水后对制动性能是指汽车涉水后对制动性能是指汽车涉水后对制动性能是指汽车涉水后对制动性能的保持能力。的保持能力。的保持能力。的保持能力。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题汽车制动性的评价指标汽车制动性的评价指标3 3、汽车制动时的汽车制动时的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：方向稳定性的评价：方向稳定性的评价：常用制动时汽车按给定路径行驶的能力。常用制动时汽车按给定路径行驶的能力。常用制动时汽车按给定路径行驶的能力。常用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跑偏、侧滑或失去转向能力跑偏、侧滑或失去转向能力时，时，时，时，则汽车将偏离给定的行驶路径。这时，汽车则汽车将偏离给定的行驶路径。这时，汽车则汽车将偏离给定的行驶路径。这时，汽车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。的制动方向稳定性能不佳。的制动方向稳定性能不佳。的制动方向稳定性能不佳。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题轿车制动规范轿车制动规范 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题制动性时车轮的受力分析制动性时车轮的受力分析1.地面制动力 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题制动性时车轮的受力分析制动性时车轮的受力分析2.制动器制动力 相当于：将汽车架离地面，并踏住制动踏板，在轮胎周缘沿切线方向推动车轮直至它能转动所需的力。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题制动性时车轮的受力分析制动性时车轮的受力分析3.地面制动力、制动器制动力与附着力的关系 可见：可见：地面制动力地面制动力首先取决与首先取决与制动器制动力制动器制动力，但同时受到，但同时受到地面附着条件的限制。因此，只有汽车具有足够的制动器制动地面附着条件的限制。因此，只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供高的附着力时，才能获得足够的地面制力，同时地面又能提供高的附着力时，才能获得足够的地面制动力。动力。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题硬路面上的附着系数硬路面上的附着系数 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。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。第二阶段：边滚边滑。第二阶段：边滚边滑。第二阶段：边滚边滑。可辨别轮胎花纹的可辨别轮胎花纹的印痕，但花纹逐渐模糊，轮胎胎面相对地面发印痕，但花纹逐渐模糊，轮胎胎面相对地面发生一定的相对滑动，随着滑动成分的增加，花生一定的相对滑动，随着滑动成分的增加，花纹越来越模糊。纹越来越模糊。第三阶段：拖滑。第三阶段：拖滑。第三阶段：拖滑。第三阶段：拖滑。车轮抱死拖滑，粗黑印车轮抱死拖滑，粗黑印痕，看不出花纹。痕，看不出花纹。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题单纯滚动单纯滚动单纯滚动单纯滚动边滚边滑边滚边滑边滚边滑边滚边滑拖滑拖滑拖滑拖滑硬路面上的附着系数硬路面上的附着系数 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题硬路面上的附着系数硬路面上的附着系数 随着制动强度的增加，车轮的滑动成份越来越随着制动强度的增加，车轮的滑动成份越来越随着制动强度的增加，车轮的滑动成份越来越随着制动强度的增加，车轮的滑动成份越来越大。它通常用大。它通常用大。它通常用大。它通常用滑移率滑移率滑移率滑移率S S表示。表示。表示。表示。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题硬路面上的附着系数硬路面上的附着系数 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题各种路面平均附着系数各种路面平均附着系数 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题附着系数的影响因素附着系数的影响因素道路的类型、路况道路的类型、路况道路的类型、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、材料轮胎结构、花纹、材料轮胎结构、花纹、材料 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题附着系数的影响因素附着系数的影响因素 轮胎的磨损轮胎的磨损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。会影响其附着能力。会影响其附着能力。路面的路面的路面的路面的宏观结构宏观结构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排水排水能力；路面的能力；路面的能力；路面的能力；路面的微观结构微观结构微观结构微观结构应是应是应是应是粗糙粗糙粗糙粗糙且有一定且有一定且有一定且有一定的的的的棱角棱角棱角棱角，以穿，以穿，以穿，以穿透水膜透水膜透水膜透水膜，让路面与胎面直接接触。，让路面与胎面直接接触。，让路面与胎面直接接触。，让路面与胎面直接接触。增大轮胎与地面的增大轮胎与地面的增大轮胎与地面的增大轮胎与地面的接触面积接触面积接触面积接触面积可提高附着能可提高附着能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数大。力：低气压、宽断面和子午线轮胎附着系数大。力：低气压、宽断面和子午线轮胎附着系数大。力：低气压、宽断面和子午线轮胎附着系数大。滑水现象滑水现象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，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。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、霜类会潮湿路面且有尘土、油污与冰雪、霜类会潮湿路面且有尘土、油污与冰雪、霜类会潮湿路面且有尘土、油污与冰雪、霜类会降低附着系数。降低附着系数。降低附着系数。降低附着系数。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题附着系数的影响因素附着系数的影响因素 A 水膜区水膜区 B 过渡区过渡区 C 接触区接触区轮胎的滑水现象：在某一车速下，在胎面下的动水压力的升力等于垂直载荷时，轮胎将完全漂浮在水膜上面而与路面毫不接触。滑水现象严重影响汽车的制动、转向能力。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题汽车制动效能概念汽车制动效能概念 汽车制动效能，是指汽车迅速降低车速直至停汽车制动效能，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车的能力。汽车制动效能的评价指标是制动距离制动距离S（单位单位m）和和制动减速度制动减速度 （单位单位m/s2）。）。制动距离制动距离S，是指汽车以给定的初速是指汽车以给定的初速u0，从踩到从踩到制动踏板至汽车停住所行驶的距离制动踏板至汽车停住所行驶的距离。制动距离与踏。制动距离与踏板力（或者制动系管路压力）以及地面的附着情况板力（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。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，而与地面制动是地面制动力的反映，而与地面制动力与制动器制动力有关力与制动器制动力有关。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题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汽车制动效能概念汽车制动效能概念 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题汽车制动距离分析汽车制动距离分析 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题汽车制动距离分析汽车制动距离分析 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题汽车制动距离公式推导汽车制动距离公式推导 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题汽车制动距离公式推导汽车制动距离公式推导 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题汽车制动距离公式推导汽车制动距离公式推导 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题汽车制动距离公式推导汽车制动距离公式推导 决定汽车制动距离的主要因素是决定汽车制动距离的主要因素是：制动器起作制动器起作用的时间、最大制动减速度即附着力和起始制动车用的时间、最大制动减速度即附着力和起始制动车速。速。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题制动器起作用时间是影响制动距离的重要因素制动器起作用时间是影响制动距离的重要因素 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题制动时汽车的方向稳定性制动时汽车的方向稳定性方向不稳定现象：方向不稳定现象：方向不稳定现象：方向不稳定现象：制动跑制动跑制动跑制动跑偏、侧滑、转向轮失去转偏、侧滑、转向轮失去转偏、侧滑、转向轮失去转偏、侧滑、转向轮失去转向能力。向能力。向能力。向能力。制动跑偏：制动跑偏：制动跑偏：制动跑偏：制动时自制动时自制动时自制动时自动向左或向右偏驶的动向左或向右偏驶的动向左或向右偏驶的动向左或向右偏驶的现象。现象。现象。现象。定义：定义：汽车在制动过程中，维持直线行汽车在制动过程中，维持直线行驶或按预定弯道行驶的能力。驶或按预定弯道行驶的能力。侧滑：侧滑：侧滑：侧滑：制动时汽车的某轴制动时汽车的某轴制动时汽车的某轴制动时汽车的某轴或多轴发生横向移动的现或多轴发生横向移动的现或多轴发生横向移动的现或多轴发生横向移动的现象。严重的跑偏必然侧滑，象。严重的跑偏必然侧滑，象。严重的跑偏必然侧滑，象。严重的跑偏必然侧滑，对侧滑敏感的汽车也有跑对侧滑敏感的汽车也有跑对侧滑敏感的汽车也有跑对侧滑敏感的汽车也有跑偏的趋势。通常，跑偏时偏的趋势。通常，跑偏时偏的趋势。通常，跑偏时偏的趋势。通常，跑偏时车轮印迹重合，侧滑前后车轮印迹重合，侧滑前后车轮印迹重合，侧滑前后车轮印迹重合，侧滑前后印迹不重合。印迹不重合。印迹不重合。印迹不重合。转向轮失去转向能力：转向轮失去转向能力：转向轮失去转向能力：转向轮失去转向能力：制动时汽车不再按原制动时汽车不再按原制动时汽车不再按原制动时汽车不再按原来弯道行驶，而沿切来弯道行驶，而沿切来弯道行驶，而沿切来弯道行驶，而沿切线方向驶出或者直线线方向驶出或者直线线方向驶出或者直线线方向驶出或者直线行驶时，转动转向盘行驶时，转动转向盘行驶时，转动转向盘行驶时，转动转向盘汽车仍按直线行驶的汽车仍按直线行驶的汽车仍按直线行驶的汽车仍按直线行驶的现象。现象。现象。现象。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题汽车制动跑偏汽车制动跑偏 因因制造或调整误差制造或调整误差造成汽车左、右车轮，造成汽车左、右车轮，特别是左、右转向轮制动器制动力不等。特别是左、右转向轮制动器制动力不等。因结构原因使制动时悬架导向杆系与转向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。杆系在运动学上的不协调或干涉。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题汽车制动侧滑汽车制动侧滑 制动时发生侧滑，尤其是后轴侧滑，会引起汽制动时发生侧滑，尤其是后轴侧滑，会引起汽车急剧的回转运动，严重时可使汽车调头。车急剧的回转运动，严重时可使汽车调头。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。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题 制动过程中，若只有前轮抱死或前轮先抱制动过程中，若只有前轮抱死或前轮先抱制动过程中，若只有前轮抱死或前轮先抱制动过程中，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，汽车行驶死拖滑，汽车基本沿直线向前行驶，汽车行驶死拖滑，汽车基本沿直线向前行驶，汽车行驶死拖滑，汽车基本沿直线向前行驶，汽车行驶处于稳定状态，但是汽车丧失转向能力。处于稳定状态，但是汽车丧失转向能力。处于稳定状态，但是汽车丧失转向能力。处于稳定状态，但是汽车丧失转向能力。若后轮比前轮先抱死若后轮比前轮先抱死若后轮比前轮先抱死若后轮比前轮先抱死一定时间一定时间一定时间一定时间，且，且，且，且车速超车速超车速超车速超过某一数值过某一数值过某一数值过某一数值，只要汽车受到，只要汽车受到，只要汽车受到，只要汽车受到轻微的侧向力轻微的侧向力轻微的侧向力轻微的侧向力，就，就，就，就会发生侧滑。制动距离越长，后轴侧滑越剧烈。会发生侧滑。制动距离越长，后轴侧滑越剧烈。会发生侧滑。制动距离越长，后轴侧滑越剧烈。会发生侧滑。制动距离越长，后轴侧滑越剧烈。汽车制动侧滑汽车制动侧滑 最理想的情况就是：防止任何车轮抱死，前、后车轮都处于滚动状态，这样就可以确保制动时的方向稳定性。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题制动器制动力在前、后轴的分配制动器制动力在前、后轴的分配1.1.1.1.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 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题制动器制动力在前、后轴的分配制动器制动力在前、后轴的分配 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题2.2.2.2.理想的前、后制动器制动力分配曲线理想的前、后制动器制动力分配曲线理想的前、后制动器制动力分配曲线理想的前、后制动器制动力分配曲线制动器制动力在前、后轴的分配制动器制动力在前、后轴的分配定义：定义：制动时前、后车轮同时抱死时的前后制动器制动时前、后车轮同时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条件：制动力分配关系曲线。前后车轮同时抱死的条件：Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题制动器制动力在前、后轴的分配制动器制动力在前、后轴的分配 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题理想的前、后制动器制动力分配曲线理想的前、后制动器制动力分配曲线 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题同步附着系数同步附着系数 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题同步附着系数同步附着系数 制动力分配系数制动力分配系数制动力分配系数制动力分配系数 线线线线与理想的制动器制与理想的制动器制与理想的制动器制与理想的制动器制动力分配曲线动力分配曲线动力分配曲线动力分配曲线I I的交点处的附着系数为的交点处的附着系数为的交点处的附着系数为的交点处的附着系数为同步同步同步同步附着系数附着系数附着系数附着系数 0 0。同步附着系数同步附着系数同步附着系数同步附着系数说明，前后制动器制动说明，前后制动器制动说明，前后制动器制动说明，前后制动器制动力为固定比值的汽车，只能在一种路面上，力为固定比值的汽车，只能在一种路面上，力为固定比值的汽车，只能在一种路面上，力为固定比值的汽车，只能在一种路面上，即在同步附着系数的路面上才能保证前、即在同步附着系数的路面上才能保证前、即在同步附着系数的路面上才能保证前、即在同步附着系数的路面上才能保证前、后轮同时抱死。后轮同时抱死。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。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。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题用解析方法求同步附着系数用解析方法求同步附着系数同步附着系数同步附着系数 Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题汽车制动性试验汽车制动性试验1 1、待试参数：、待试参数：分别测试汽车在分别测试汽车在冷制动冷制动、高温下高温下的制动距离、的制动距离、制动减速度、制动时间、方向稳定性。制动减速度、制动时间、方向稳定性。2 2、路面试验：、路面试验：五轮仪、减速度计、压力传感器五轮仪、减速度计、压力传感器等；等；室内试验：室内试验：平板式或滚筒式制动试验台。平板式或滚筒式制动试验台。Longitudinal Dynamics of Vehicle SystemSUBTITLES动 力 性动力装置的匹配制动性燃油经济性复习题复习题复习题1试用公式及曲线说明地面制动力、制动器制动力与附着力的关系。2.制动时汽车常发生哪些不稳定现象？它们分别是由于什么原因引起的？