吉林大学汽车理论第四章汽车制动性.ppt

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1、Vehicle braking performance14.3 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Automotive Braking Performance2汽车制动性内容汽车制动性汽车制动性短距离内停车短距离内停车维持行驶方向稳定性维持行驶方向稳定性下长坡下长坡维持一定车速维持一定车速坡道长时间停放坡道长时间停放3定定义义：汽汽车车在在行行驶驶时时能能在在短短距距离离停停车车且且维维持持行行驶驶方方向向稳稳定定性性的的能能力力，在在下下长长坡坡时时能能维维持持一一定定车车速速的的能能力力，也

2、也包包括括在一定坡道上能够长时间停放的能力。在一定坡道上能够长时间停放的能力。汽汽车车制制动动性性是是汽汽车车的的重重要要使使用用性性能能之一。之一。它属于汽车主动安全的范畴。它属于汽车主动安全的范畴。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。汽车制动性内容44.1 汽车制动性能评价指标三个评价指标三个评价指标制动效能（含制动距制动效能（含制动距离或制动减速度）；离或制动减速度）；制动效能恒定性（抗制动效能恒定性（抗衰退性能）；衰退性能）；制动时汽车行驶方向制动时汽车行驶方向稳定性（包括稳定性（包括抗跑偏、抗跑偏、抗侧滑、保持

3、转向能抗侧滑、保持转向能力的力的性能）。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Evaluation Index of Braking Performance MV5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Evaluation Index of Braking Performance6制动效能定义制动效能定义在在良良好好路路面面上上，汽汽车车以以规规定定的的初初始始车车速速以以规规定定的的踏踏板板力力制制动动到到停停车车的的制制动动距距离离或或制制动动时时汽车的汽车的减速度减速

4、度。它是。它是制动性能的最基本指标。制动性能的最基本指标。Evaluation Index of Braking Performance4.1 汽车制动性能评价指标7制动效能恒定性制动效能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时制动汽车在高速行驶或下长坡时制动 性能的保持程度。性能的保持程度。抗水衰退性能抗水衰退性能-汽车涉水后制动性能的保持能力汽车涉水后制动性能的保持能力汽汽车车制制动动行行驶驶方方向向稳稳定定性性评评价价常常用用制制动动时汽车按给定路径行驶时汽车按给定路径行驶的能力。的能力。制制动动时时发发生生跑跑偏偏、侧侧滑滑或或失失去去转转向向能能力力时时，汽汽车车将将

5、偏偏离离给给定定的的行行驶驶路路径径。这这时时，汽车制动方向稳定性能不佳。汽车制动方向稳定性能不佳。8轿车制动规范轿车制动规范94.2 4.2 制动时车轮受力分析制动时车轮受力分析外力外力与行驶方向相反与行驶方向相反减速或停车减速或停车地面地面制动力制动力空气阻力空气阻力地面地面汽车制动过程汽车制动过程空气空气汽车101 地面制动力2 制动器制动力Braking Force4.2 4.2 制动时车轮受力分析制动时车轮受力分析11制动时车轮受力条件123 3 地面制动力、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

6、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。Foot force on the braking pedal13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。4 硬路面上的附着系数14滑滑动动率率轮轮胎胎印印迹迹变变化化规规律律15随着制动强度的增加，车轮的

7、滑动成分越来越大。它通常用滑动率S表示。16制动力系数滑转率S17滑动率滑动率s:车轮运动中从滚动至滑动过程车轮运动中从滚动至滑动过程滑动成分所占的比例滑动成分所占的比例现象现象18各种路面各种路面平均平均附着系数附着系数19道路的类型、路况道路的类型、路况汽车行驶速度汽车行驶速度轮胎结构、花纹、材料轮胎结构、花纹、材料Adhesive Coefficient影响附着系数的因素20 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。路路面面的的宏宏观观结结构构应应有有一一定定的的不不平平度度而而有有自自排排水水能能力力；路路面面的的微微观观结结构构应应是是粗粗糙糙且且有有一一定定的的棱棱

8、角角，以以穿穿透透水水膜膜，让让路路面面与与胎胎面面直接接触。直接接触。增增大大轮轮胎胎与与地地面面的的接接触触面面积积可可提提高高附附着着能能力力：低低气气压压、宽宽断断面面和和子子午午线线轮轮胎胎附附着着系系数大。数大。滑滑水水现现象象减减小小了了轮轮胎胎与与地地面面的的附附着着能能力力，影响制动、转向能力。影响制动、转向能力。潮潮湿湿路路面面且且有有尘尘土土、油油污污与与冰冰雪雪、霜霜类类,轮胎与地面的附着能力下降轮胎与地面的附着能力下降。21高速行驶经过积水层出现高速行驶经过积水层出现滑水现象滑水现象Home模型Hydroplaning A A水膜区水膜区 B B过渡区过渡区 C C接

9、触区接触区224.3 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)。1.1.制动距离制动距离制动距离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。23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242 2 制动距离分析制动距离分析2526272829Braking travel3

10、0制动系作用时间对制动距离影响制动系制动系作用时间作用时间是影响制动距离的是影响制动距离的重要因素重要因素！制动系结构形式和调整31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(0.80.4)umax和时间间隔(4560s),连续制动1520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=610%,l=710km,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 3 汽车制动效能的恒定性汽车制动效能的恒定性32制动行驶方向不稳定：汽车跑偏、侧滑或者转

11、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33 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、右前轮制动器制动力不等。特别是左、右前轮制动器制动力不等。1 1 汽车制动跑偏汽车制动跑偏现

12、象：紧急制动时汽车向有制动印迹一侧行驶。现象：紧急制动时汽车向有制动印迹一侧行驶。34因结构原因使制动时悬架导向杆系与转向杆系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。在运动学上的不协调或干涉。车架352 后轴侧滑和前轴转向能力的丧失低附着路面制动时低附着路面制动时发生侧发生侧滑，尤其是后轴侧滑，会滑，尤其是后轴侧滑，会引起汽车急剧回转，严重引起汽车急剧回转，严重时可使汽车调头。时可使汽车调头。后轮抱死后轮抱死前轮抱死前轮抱死若前、后轴同时抱死，或者前轴先抱若前、后轴同时抱死，或者前轴先抱死而后轴抱死或不抱死，则能防止汽死而后轴抱死或不抱死，则能防止汽车后轴侧滑，但汽车

13、丧失转向能力。车后轴侧滑，但汽车丧失转向能力。实验和理论分析结果：实验和理论分析结果：制动时若后轴比前轴先抱死制动时若后轴比前轴先抱死拖滑，就可能发生后轴侧滑。拖滑，就可能发生后轴侧滑。正向运动正向运动正向运动正向运动反向运动反向运动反向运动反向运动路面潮湿路面潮湿36 前前轮轮无无制制动动力力，后后轮轮有有足足够够的的制制动动力力：随随ua的的提提高侧滑趋势增加高侧滑趋势增加;ua=4545km/h，回转回转180180；后后轮轮无无制制动动力力，前前轮轮有有足足够够的的制制动动力力：即即使使速速度度达达到到ua=65km/h，偏偏转转角角只只有有1010。汽汽车车基基本本保保持持直直线行驶

14、线行驶状态；状态；前前、后后轮轮都都有有足足够够的的制制动动力力，但但先先后后次次序序和和时时间间间间隔隔不不同同：若若ua=64.5=64.5km/h，后后轮轮和和前前轮轮同同时时抱抱死死或或后后轮轮比比前前轮轮先先抱抱死死的的时时间间间间隔隔小小于于0.50.5s，则则汽汽车车基基本本保保持持直直线线行行驶驶；若若时时间间间间隔隔大大于于0.50.5s，则则后后轴轴发发生严重的侧滑。生严重的侧滑。起起始始车车速速和和附附着着系系数数的的影影响响：ua=48.2km/h,即即使使后后轮轮抱抱死死比比前前轮轮早早0.50.5s，汽汽车车纵纵轴轴也也仅仅转转动动2525，而而ua=72.3 km

15、/h,则发生剧烈侧滑。则发生剧烈侧滑。37在低附着系数路在低附着系数路面，侧滑增加主面，侧滑增加主要随制动要随制动持续时持续时间间的增加的增加。38制动过程中，若只有前轮抱死或前轮先制动过程中，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，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，但汽车汽车行驶处于稳定状态，但汽车丧失转丧失转向能力向能力。若后轮比前轮先抱死超过若后轮比前轮先抱死超过一定时间间隔一定时间间隔，且且车速超过某一数值车速超过某一数值，只要只要汽车受到汽车受到轻轻微的侧向力微的侧向力，就会发生侧滑。制动距离，就会发生侧滑。制动距离越长，后轴侧滑越剧烈。越长，后

16、轴侧滑越剧烈。小结小结393 从受力分析前轮或后轮抱死的制动方向稳定性从受力分析前轮或后轮抱死的制动方向稳定性a)a)前轴侧滑前轴侧滑 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。40 b)b)后轴侧滑后轴侧滑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，导致汽车因侧滑回转，直至翻车。411.1.地面对前后

17、车轮的法向反作用力地面对前后车轮的法向反作用力4243制制动动时时前前、后后车车轮轮同同时时抱抱死死时时前前后后制制动动器器制制动动力力分分配配关关系系曲曲线线。（自自行行车车模模型型）前前后后车轮同时抱死的条件为车轮同时抱死的条件为44Curve of ideal distribution of braking forces454647 制制动动力力分分配配系系数数线线与与理理想想的的制制动动器器制制动动力力分分配曲线配曲线I的交点处的附着系数为的交点处的附着系数为同步附着系数同步附着系数0。同同步步附附着着系系数数说说明明:前前后后制制动动器器制制动动力力为为固固定定比比值值的的汽汽车车，

18、只只能能在在一一种种路路面面上上，即即在在同同步步附附着着系数的路面上才能保证前系数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。48用解析方法求同步附着系数49504 4 固定固定,在不同路面上的制动过程分析在不同路面上的制动过程分析5152空载时总是后轮先抱死。空载时总是后轮先抱死。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。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53r r 线组f 线组固定 汽车在不同 路面上制动过程54利用附着系数和附着效率利用附着系数和附着效率55565758