4汽车行驶安全性-4汽车行驶安全性

第四章汽车运用工程2第一节汽车安全性分类一、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。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。人——驾驶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；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。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。雨、雪、风、雾疲倦、反应能力道路附着转向特性汽车运用工程3★主动安全性设计时汽车本身防止或减少道路交通事故发生的性能。主要取决于汽车的尺寸和整备质量参数、制动性、行驶稳定性、操纵性、信息性以及驾驶员工作位置的状况（座椅舒适性、噪声、湿度和通风、操纵轻便性等）。★被动安全性发生事故后，汽车本身减轻人员受伤和货物受损的性能。内部被动安全性:减轻车内乘员受伤和货物受损外部被动安全性:减轻对事故所涉及的其他人员和车辆的损害。第一节汽车安全性分类二、汽车安全性分类★事故后安全性汽车发生了事故后能减轻事故后果的性能。★生态安全性汽车运用工程4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性的范畴。行车制动\脚刹车\脚制动。驻车制动\手刹车\手制动。第二节汽车制动性汽车运用工程5地面制动力是制动时的外力，取决于1.制动器内制动摩擦片与制动鼓（制动盘）间的摩擦力。2.轮胎与地面间的附着力。第二节汽车制动性一、地面制动力•车轮在制动时的受力情况，见右图。xbF汽车运用工程6第二节汽车制动性二、制动器制动力•制动时，车轮周缘克服制动器摩擦力矩所需的力，称为制动器制动力。rTF制动器制动力与制动踏板力的关系曲线•制动器制动力仅与制动器结构参数有关，它与踏板力成正比。汽车运用工程7第二节汽车制动性三、地面制动力、制动器制动力与附着力的关系1.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。汽车运用工程8第二节汽车制动性2.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：单纯滚动，印痕的形状基本与轮胎胎面花纹相一致。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：边滚边滑－可辨别轮胎花纹的印痕，但花纹逐渐模糊。第三阶段：拖滑－车轮抱死拖滑，粗黑印痕，看不出花纹。ωw=0滑移率纯滚动Va=γro·ωwS=0纯拖滑ωw=0S=100%wroaV汽车运用工程9第二节汽车制动性制动滑移率：驱动滑移率：VrVSrVrS汽车运用工程10第二节汽车制动性若令Fxb/Fz=OA段——近似直线没有真正滑移AB段——缓慢上升局部相对BC段——下降滑动摩擦系数小于静摩擦系数——峰值附着系数——滑移附着系数在干燥路面上：在湿路面上：spsps1~3/1ps汽车运用工程11各种路面平均附着系数路面φpφS柏油或砼（干）0.8~0.90.75柏油（湿）0.5~0.70.45~0.60砼（湿）0.80.7砾石0.60.55土路（干）0.680.65土路（湿）0.550.4~0.5雪（压实）0.20.15冰0.10.07第二节汽车制动性汽车运用工程12第二节汽车制动性道路的类型、路况汽车运动速度轮胎结构、花纹、材料汽车运用工程13轮胎磨损会影响其附着能力。路面的宏观结构应有一定的不平度而有自排水能力；路面的微观结构应是粗糙且有一定的棱角，以穿透水膜，让路面与胎面直接接触。增大轮胎与地面的接触面积可提高附着能力：低气压、宽断面和子午线轮胎附着系数大。第二节汽车制动性滑水现象减小了轮胎与地面的附着能力，影响制动、转向能力。汽车运用工程14第二节汽车制动性四、制动距离与制动减速度1.制动距离a)定义：在某一车速时，从驾驶员开始操纵制动控制装置（制动踏板）到停车为止所驶过的距离。b)影响因素：制动踏板力、附着系数、汽车载荷、发动机是否结合c)试验要求：制动踏板力、附着系数、汽车状态做规定。d)设计要求：轿车、轻型货车车速高，制动效能高；重型货车车速低，要求稍低一些。汽车运用工程15第二节汽车制动性2.制动减速度a)定义：是地面制动力的反映b)影响因素：制动器制动力（车轮滚动时）、附着力（车轮抱死拖滑时）。c)不同路面上的减速度、平均减速度dtduGFbXbgabbmaxdttattatt21121汽车运用工程16第二节汽车制动性3.制动距离分析驾驶员反应时间制动器作用时间持续作用时间放松制动器时间汽车制动过程汽车运用工程17第二节汽车制动性汽车运用工程18第二节汽车制动性制动距离指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：2t22tVSo2t222otmaxj61tVS－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2222222max61tjtVtVSSSoomax2)max21(max2/2223jtjVjVSoe8max2max222223tjtVjVSoo汽车运用工程19第二节汽车制动性影响制动距离的因素1、2、——3、Vo22ttmaxjgmax2002'2002222maxmax2002'23292.25)2(6.310242)2(xuusuuxxuussssaaa取代，则用可忽略，并将（制动距离）则汽车运用工程20第二节汽车制动性制动系作用时间对制动距离影响制动系作用时间是影响制动距离的重要因素！汽车运用工程214.制动效能的恒定性第二节汽车制动性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连续制动15次，制动强度为3m/s2,最后不低于冷试验效能的60％（5.8m/s2)。影响因素：1、制动器摩擦系数当200℃为0.3～0.42、制动器结构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）。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。汽车运用工程22第二节汽车制动性五、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。汽车运用工程23第二节汽车制动性1.跑偏原因⑴制造、调整误差造成的左、右制动器制动力不等⑵设计造成的悬架导向杆系与转向系拉杆运动干涉A）未制动时B）制动时前轴转动汽车运用工程24第二节汽车制动性2.后轴侧滑或前轴失去转向A曲线:后轮抱死，汽车绕纵轴旋转，路面越滑、制动距离和制动时间越长，后轴侧滑越剧烈。B曲线:前轮抱死，汽车大致按方向行驶。C：全部车轮抱死无法承受侧向力，但不会旋转。汽车运用工程25第二节汽车制动性从保证汽车方向稳定性的角度出发，首先不能出现只有后轴车轮抱死或后轴车轮比前轴车轮先抱死的情况，以防止危险的后轴侧滑；其次，尽量少出现只有前轴车轮抱死或前、后车轮都抱死的情况，以维持汽车的转向能力。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。汽车运用工程26第二节汽车制动性六、制动力比例关系对于一般汽车而言，根据其前、后轴制动器制动力的分配、载荷情况及道路附着系数和坡度等因素，当制动器制动力足够时，制动过程可能出现如下三种情况，即：1)前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑。2)后轮先抱死拖沿，然后前轮抱死拖滑。3)前、后轮同时抱死拖滑。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。汽车运用工程27第二节汽车制动性1.地面对前后轮的法向反力忽略Tf、Fw以及旋转质量减速时产生的惯性力偶矩。且忽略制动时车轮边滚边滑的过程，附着系数只取一个定值。zgdtdudtdughaLGFdtdughbLGFgzgz21制动强度z：1zF2zF1xbF2xbFmgghwFjFL1L2L汽车运用工程28第二节汽车制动性若在不同路面上制动，前、后轮都抱死，此时gzgzhaLGFhbLGF21GFFXb则或gdtdu按上式，可以分析四轮均抱死时，地面对前、后轮法向反作用力的变化，如右图。汽车运用工程29第二节汽车制动性2.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再消去得221121zzFFFFGFF)2(4211122FhGbFGLhbhGFggg2121hgahgbFFGFF汽车运用工程30)(12FfF第二节汽车制动性1F2F曲线I曲线器制动力分配曲线即理想的前后制动，则可画出、、对于已知、I:),F(fFLLmh122g汽车运用工程31第二节汽车制动性由此可见，只要给出汽车的总质量(或汽车的重力)、汽车的质心位置(a、b、hg)，就能作出I曲线。显然，I曲线还是前、后轮都抱死后的地面制动力FXb1、FXb2的关系曲线。ghbaGFFF,,,,122汽车运用工程32第二节汽车制动性七、装载变化对制动性能的影响实践表明，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.载荷较大的汽车，由于结构限制，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。汽车运用工程33第二节汽车制动性汽车运用工程34第二节汽车制动性八、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汽车运用工程353、前二后一a无论那套回路失效，前轮制动力和将减半b如果前回路(2)失效，制动稳定性不好4、前二后分别制动a一套回路失效,则制动力减半，而不丧失稳定性b无法用调整前轮回转半径避免制动跑偏第二节汽车制动性汽车运用工程36第二节汽车制动性九、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汽车运用工程37第二节汽车制动性则抱死过程在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内应防止车轮滑移汽车运用工程38第二节汽车制动性2.防抱死装置为充分发挥轮胎与地面的潜在附着能力，全面满足制动要求，在高级轿车及载重货车上装有自动防抱死装置，简称ABS。从而在紧急制动时，提高方向稳定性。防抱死装置一般有三部分：传感器、控制器、压力调节器。在正常制动时——防抱死装置不起作用在紧急制动时——防抱起死装置起作用传感器：车轮运动参数。控制器：分析传感器参数，在将抱死时发出脉冲信号使压力调节器起作用。压力调节器：调节分泵压力，减少分泵压力防止抱死，当车轮转速增加时又恢复制动。汽车运用工程39dtdvdtdv3