第四章汽车行驶安全性-powerpointpresen

第四章汽车行驶安全性§4-1道路交通事故及汽车安全性分类一、交通事故定义：车辆在道路上行驶和停放过程中，发生碰撞、辗压、刮擦、翻车、坠车、失火、爆炸等现象造成人员伤亡和车、物损坏的事件。内容：研究交通事故产生的规律，分析其原因，消除诱发交通事故的外部因素。具体地说，就是把人、车、道路及环境四者统一在一个交通系统中，探索各自及相互间的内在规律性及其最佳配合，以达到减少交通事故的目的。对于人、车、路及环境分别所需考虑的因素为：人——驾驶行车过程中接受外界信息的反应特性，驾驶员生理、心理和操作特性；车——汽车结构、性能及技术状况；路——道路几何线型路面、道路设施及道路条件变化对交通事故的影响；环境——对人和道路的影响以及对汽车性能的影响。二、汽车安全性分类1、主动安全性汽车本身防止、减少道路交通事故发生的性能，如制动性，操稳性等。2、被动安全性汽车发生事故后汽车本身减轻人员受伤和货物受损的性能。§4-2汽车的制动性能一、地面制动力图为制动轮受力图。※1.障阻力距（忽略）2.车轮惯性式中：为制动器摩擦力矩，r为车轮半径。地面制动力是制动时的外力，取决于1)制动器摩擦力2)轮胎与地面摩擦力二、制动器制动力车轮胎外缘克服制动器摩擦力所需之力：制动器制动力仅与制动器结构参数有关，它与踏板力（或气压）成正比。uxbMFxbFxbFuMrMFu三、地面最大制动力地面制动力地面最大制动力这表明制动踏板力（或气压）上升到一定值，制动力达到地面附着力时，车轮不转——即发生抱死。也就是说：制动力是由制动器产生；制动力是受地面附着力限止的。四、车轮与地面的附着与滑移在制动过程中制动轨迹分三阶段。第一阶段：清晰花纹（近似纯滚动）式中：Va——车轮中心速度；γro——没有制动力时车轮半径；ωw——车轮的速度。第二阶段：印迹模糊（边滑边滚）第三阶段：印迹拖滑ωw=0滑动率纯滚动Va=γro·ωwS=0纯拖滑ωβ=0S=100%zxbFFFzxbFFmaxwroaV若令Fxb/Fz=OA段——近似直线没有真正滑移AB段——缓慢上升局部相对滑移缓增BC段——下降滑动摩擦系数小于静摩擦系数——峰值附着系数——滑动附着系数在干燥路面上：在湿路面上：上述是没有侧向力的条件下讨论的。而实际制动中常有侧偏、侧滑现象，见图其中为侧向力sxmdFbpsps1~3/1psj系数，它是侧向力与垂直载荷之比。※是在S↓，侧偏角小时比较高，制动稳定性好，制动性能也好（防抱死就有这点好处）。附着系数的影响因素：1.道路⑴道路材料⑵路面状况2.轮胎⑴轮胎结构及材料⑵轮胎花纹3.汽车运行速度干路面10～40km/h影响很小湿路面10～40km/h影响较大j五、制动减速度与制动距离※制动减速度反映了地面制动力，因此它与制动器制动力及附着力（抱死时）有关。对于无防抱死装置的汽车，在水平路面∵∴※此外的是指滑动附着系数例：最好的沥青、混凝土路上紧急制动时，jmax可达7.8～8m/S2※一般希望各轴都抱死gjbmaxbsgjsmax※制动距离指汽车速度为V0时（空档），汽车驾驶员踩踏板开始到汽车停止为止的行驶距离。制动距离与踏板力（或气压）及路面附着系数有关。在测制动距离时，若无特殊说明一般是在冷试验条件下进行的，并规定了踏板力（气压）和路面附着系数。由于各种汽车的动力性能不同，制动性能要求也不同，小汽车车速高制动性能也高，卡车车速低，要求也稍低一些。bxbxbjGFFmjF21maxmax制动距离的分析a—发生信号b—踏板c—制动力开始增长d—踏板力达最大值e—制动力增至最大值f—松踏板g—制动停车力消失—驾驶员做出反应—换脚时间为驾驶员反应时间0.3～1.0S—间隙补偿时间—制动力增长时间为制动器的作用时间0.2～0.9St3—制动持续时间t4—制动力消除（释放）时间0.2～1.0s制动的全过程1、驾驶员反应阶段2、制动器起作用的增长阶段3、持续制动4、放松制动1t1t111ttt2t2t222ttt制动距离指t2和t3走过S2和S3.制动距离的计算在内：Vo—制动初速度。在内：∵制动减速度线性增长∴任一点车速：∵t=0V=Vo∴t点车速为：任一点的距离：∵t=0S=0将k代入2t22tVSo2tktdtdv)max(2tjkktdtdv221ktVVo2221tkVVoe221ktVdtdsodtktVdso)21(2361kttVSo222max61tjtVSo在t2时间内的S2：在持续制动时间t3内：∵以jmax匀减速运动，初速为Ve，Vg=0∴故总制动距离：∵很小∴当车速以km/h代之：影响制动距离的因素1、2、——3、Vao※使汽车停车的是持续时间；※使制动器起作用时间影响不大。2222222max61tjtVtVSSSoomax2)max21(max2/2223jtjVjVSoe8max2max222223tjtVjVSoo32SSS2maxmax222222tjjVVttoo2tmax2)2(222jVVttSoomax92.25)2(6.31222jVVttSaoao22ttmaxjg六、制动效能的恒定性冷制动——制动器起始温度＜100℃。强度制动——制动器起始温度＞300℃甚至600～700℃。t↑μ↓制动性能↓制动效能恒定性：抗热衰退性能。评价方法：一系列连续制动时制动效能保持程度。ISD/DIS6579Vo一定连续15次制动Jmax3要求：不低于冷制动效能的60%（5.8，踏板力相同）山区：一些国家要求装辅助制动。影响因素：1、制动器摩擦系数当200℃为0.3～0.42、制动器结构双向自动增力kef↑双减力制动器kef↓摩擦系数↓对双向自动增力影响最大。盘式制动力制动效能没有鼓式的好，但抗热衰退性能好（稳定）。水衰退：涉水时制动性能降低情况。2ms2ms七、制动稳定性制动过程中，有时会出现制动跑偏，后轴侧滑或前轮失去转向能力，而使汽车失去控制离开原来的行驶方向。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。1.跑偏原因⑴汽车左右车轮特别是前左右车轮制动力不等⑵汽车悬架导向杆系与转向斜拉杆运动学不协调前轮地面制动力汽车受地面反力Fy1Fy2∵⑴Fx1L对主销的力矩＞Fx1r对主销的力矩⑵Fy1对主销的力矩（主销有后顷）∴即使方向盘不动，由于间隙和变形也会向左转。运动学的干扰。∵车轮制动，悬架变形，前轴变形∴羊角绕主销右转（球肖在内销内侧）。⒉后轴滑移与前轴转向能力丧失⑴前轮抱死⑵后轮抱死⑶全部车轮抱死A：前轮抱死Fy2，L2使β减小，汽车大致按方向行驶。B：后轮抱死Fy1，L1使β增大，汽车绕纵轴旋转C：全部车轮抱死无法承受侧向力，但不会旋转。结论：1.只有后轴抱死或后轮比前轮先抱死不好；2.尽量少出现前轴抱死或前后轴都抱死；3.都不抱死最好。rxLxFF11八、前后轮制动器制动力的比例关系由于方向稳定性与前、后轮制动力分配有关所以讨论一下前后制动力的分配。当制动力足够时（制动器制动力）会有下列情况：⑴前轮先抱死：制动稳定，转向丧失，附着没有充分利用⑵后轮先抱死：制动不稳定，附着利用率低⑶前后轮同时抱死：可避免后轴侧滑，但前轴无转向所以前后轮制动器制动力分配比例将影响制动时方向稳定性和附着的利用率。1.地面对前、后轮的法向反力研究制动器制动力分配必须先研究法向反力。设：⑴、水平路、⑵、Fω、Ff忽略则：………………………………1若在不同的路上都能抱死，hgdtdvgGbGLFz1hgdedvgGaGLFz2)()(21dtdvghgaLGFzdtdvghgbLGFzgdtdvGFFxb或∴…………………………………….2从1、2式可看出Fz1、Fz2与呈线性关系例：NJ130当前轮Fz1增90%，后轮Fz2减30%。⒉理想的前后制动器制动力分配曲线前后轮同时抱死：⑴附着条件充分利用⑵方向稳定性好故称为理想制动力分配曲线。在任何路面上，同时抱死的条件为或……….…………..3将2式代入3再消去得)()(21hgaLGFhgbLGFzz或dtdv)7.0(7.0gdtdv221121zzFFFFGFF)2(4211122FhGbFGLhbhGFggg2121hgahgbFFGFF从而可以得出：Fμ2与Fμ1的I曲线作图法求I曲线：由得通过原点之射线应当指出：同时抱死时∵∴I曲线也是关系曲线。⒊具有固定比值的前后制动器制动力与同步附着系数一般汽车，常用Fμ，与总制动力（Fμ）表示分配比例——制动力分配系数则※在I线之外又出现了B线，两线交点为同步附着系数。ggihahbFFGFF212145平行线由得i222111FFFFFFxbxb21~FF1)1(21211FFFFFFFFCFF21:)(1112FFF同步附着系数也可计算出：∵∴式中：L为汽车轴距，L=a+b。分析当的路面上，I曲线位于B曲线上方，前后轮不能同时抱死。例：I在B上当制动气压为时，Fμ1达到，而Fμ2＜只有PR→PR时，∴时，前轮先于后轮抱死。当时，I在B下，后轮先于前轮抱死。当时，同时抱死。为什么在，总是后轮先抱死呢？按法向反力公式也可以解释∵∴后轮先于前轮达到附着力极限反之前轮先于后轮达到附着力极限※为了让后轮不要出现首先抱死的危险状况，宁让前轮先抱死的观点占优势，所以值越来越高。gogogogohahbhahbFF121gohbLo)(3.0o1pP1F2F22FFooooo11FzF22FzFoo文献推荐：满载时轿车货车我国道路条件差，车速不高：轿车货车例如红旗：0.503un—130：0.6CA1013：0.55Austin：0.69BJ130：0.53BJ212：0.7九、装载变化对制动性影响实践表明，满载时汽车质心比设计质心会前、后、上、下移动，即使Ga不变,质心变化都会对制动效果产生影响。1.当Ga↑，I曲线上移，稳定区扩大。2.若以空载确定β，稳定区大，当然最好是，即考虑动载荷（轴荷转移）,即感载比例阀。3.载荷较大的汽车，由于结构限止，设计时不能保证前后轮均达到附着极限，所以汽车制动距离与载重量有关。实践证明，Ga＞3t汽车，增加1t，S增加0.5~1m。9.0~6.0o8.0~5.0o8.0~55.0o7.0~45.0o2211FzzFFF十、双管路制动系统各种布置方案的分析：1、“前后”布置a一轴失效，制动减速度下降b若前轴失效，则汽车失去方向稳定性（后抱）c前轴失效时，拉手刹不起作用（手刹管后轮）2、“交叉”布置a一套失效时，制动减速度减少一半b方向稳定性不丧失c可能因制动力左右不均而跑偏，可将C为负值3、前二后一a无论那套失效，前轮制动力将减半b如果前后回路失效，制动稳定性不好4、前二后分别制动a一套失效则制动力减半b无法用调整前轮回转半径避免制动跑偏十一、车轮抱死过程1、抱死过程假设：1）V=C2）Fz=C3）附着率—滑移率曲线按稳定曲线处理4）制动器摩擦力矩与时间呈线性关系则抱死过程在O~Sca：O~So增加缓慢b：ωo缓慢降到ωcc：εo很快下降到εc并稳定在Sc—1a：Sc很快到1b：ωc很快到0c：εc曲线急降可分析出：⑴εc正是μp，应使防抱死装置工作⑵tz内应防止车轮滑移2、防抱死装置为充分发挥轮胎与地面的潜在附着能力，全