汽车的制动性-4汽车制动性

第5章汽车的制动性主要学习内容制动性的评价指标汽车制动时车轮的受力汽车制动效能及其恒定性制动时汽车的方向稳定性前后制动器制动力的比例关系ABS轿车的汽车制动性行车制动性能汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下坡时能长期维持一定车速的能力，是关系到汽车安全性的重要性能。驻车制动性能汽车在上下坡道上可靠停车的性能。5.1行车制动性的评价指标制动效能：即制动距离或制动减速度；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制动距离或制动时汽车的减速度。它是制动性能的最基本指标。制动效能的稳定性：即抗衰退性能；热衰退和水衰退。制动时的方向稳定性，制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力，制动时汽车按给定路径行驶的能力。一些国家轿车制动规范对行车制动器制动性的部分要求项目中国欧洲经济共同体（EEC）71/320瑞典美国联邦105试验路面干水泥路面附着良好φ=0.8SkidNo81载重满载一个驾驶员或满载任何载荷轻、满载制动初速80km/h80km/h80km/h96.54km/h（60mile/h）制动时的稳定性不许偏出3.7米通道不抱死跑偏不抱死跑偏不抱死偏出3.66m(12ft)制动距离或制动减速的≤50.7m≤50.7m,≥5.8m/s2≥5.8m/s2≤65.8m踏板力﹤500N﹤490N﹤490N﹤500N5.2汽车制动时车轮的受力1）汽车制动工况的受力分析汽车上坡时汽车制动的受力图汽车制动受力分析汽车上坡制动时，有：sin21GFFFmawxxx汽车下坡制动时，有：)sin(21GFFFmawxxx2）地面制动力地面和轮胎的作用力产生使汽车的减速行驶的力。车轮制动时的受力图图中忽略了车轮的滚动阻力偶矩、减速时车轮自身的惯性力与惯性力偶矩。根据力矩平衡得：xbTJdFrrdt地面制动力取决于两对摩擦副的摩擦力：制动器摩擦副的摩擦力；轮胎与地面间摩擦副的摩擦力—附着力。3）制动器制动力车轮周缘克服制动器摩擦力矩所需的力。rTF制动器制动力取决于制动器的结构参数：结构尺寸、结构形式、热状态、车轮半径以及踏板力等。4）地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，但同时又受附着条件的限制。zxbzxbFFFFFmax5）硬路面上的附着系数制动时，车轮运动状态分析近似纯滚动的状态：S=0，边滚边滑状态：0S100％，车轮抱死，纯滑动状态：S=100％，车轮滑移率：wrwru0wrwru00wu%1000wwrwurus附着系数：OA段：近似直线，车轮基本处于滚动状态。附着系数分析不同滑转率时，附着系数不同，如图所示。zxbbFFwrwru0AB段：s增大而附着系数增长缓慢；到达B点，附着系数最大。B点以后阶段：随滑转率增长，附着系数有下降。峰值附着系数、滑动附着系数，在干燥路面上两者差别大，但在湿路面上，两者差别较小，比值可达到2/3～1。ps图4－3psblb20100S滑动率关系曲线－、Sslb侧向附着系数影响附着系数的因素路面状况、侧向力、车速、载荷、轮胎花纹、胎压等。制动时若能控制车轮的滑移动率在最佳范围，可获得较大的附着系数和较高的侧向力系数，这样制动性能最好。5.3汽车制动效能1）水平路段制动减速度当汽车在平直良好路面上制动时，可忽略空气阻力。xbduFdtmwxxxFFFma21当汽车以最大制动强度制动时：GFbxb最大减速度前后轮抱死时减速度2225.92()beebuuMFDDss式中，ub为0.8u0，km/h；uo为制动初速度，km/h；ue为0.1u0，km/h；sb为u0－ub汽车行驶的距离，m；se为u0－ue汽车行驶的距离，m。gapmaxgass充分发出的平均减速度2）制动距离分析车辆制动过程第一阶段：驾驶员反应时间（0.3～1.0s）：从接到信号到决定制动行动：移动右脚到制动踏板的时间第二阶段：制动器作用时间：消除制动器间隙所需的时间：制动器制动力增长所需的时间第三阶段：持续制动时间，取决于制动减速度的大小。第四阶段：放松制动器阶段11223412在时间内，在时间内2202us222max2020222max2023020202max616161)21(21juusjususdkudskuudtdsdkdujkkdtdu制动距离是汽车在第二、第三阶段所经过的距离。在持续制动阶段，汽车作匀减速运动，初速度为ue末速度为零。242)2(82221222maxmax200223222max20max23220max23jjuusssjujusuujuseeemax2002292.25)2(6.31juusaa忽略高次项，则决定制动距离的主要因素制动器起作用的时间液压制动系0.1s真空及气压制动系0.3-0.9s货车有挂车时汽车列车的制动器2s路面附着状况制动的起始车速制动器的热状态制动踏板力3）制动效能的恒定性制动效能的恒定性主要是指抗热衰退性能。根据国标ISO/DIS6597的推荐，要求以一定车速连续制动15次，每次制动强度为3ms-2，最后的制动效能不能低于规定冷试验制动效能（5.8ms-2）的60％（在制动踏板力相同的条件下）抗热衰退性能与制动器摩擦副材料及制动器结构有关。5.4制动时汽车的方向稳定性发生人身伤亡的交通事故中：在潮湿路面上，1/3的事故与侧滑有关；在冰雪路面上，70%～80%的事故与侧滑有关。在与侧滑有关的事故中，50%与制动有关。制动时出现的危险工况：制动跑偏：制动时汽车自动向左或向右偏驶；后轴侧滑：制动时汽车后轴发生侧向滑移；前轴失去转向能力；汽车沿切向驶出。制动跑偏汽车的制动跑偏受力图汽车的制动跑偏原因：主要是汽车左右车轮、特别是左右转向车轮制动力不等。制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失汽车侧滑时的受力分析图a)为前轴侧滑的受力分析图，离心力起到减小或阻止前轴侧滑的作用，汽车处于稳定状态，但丧失转向能力。b)为后轴侧滑的受力分析图，离心力起到加剧后轴侧滑的作用，后轴侧滑又加大离心力，将导致汽车急剧转动，汽车处于非稳定状态。制动过程中，若只有前轮抱死或前轮先抱死拖滑，则汽车基本沿直线行驶到停车，汽车处于稳定状态，但汽车丧失转向能力。制动过程中，若后轮比前轮提前一定时间先抱死拖滑，且车速超过某一数值时，汽车在轻微的转向力作用下就会发生侧滑。路面越滑，制动距离与制动时间越长，后轴侧滑越剧烈。最理想的情况就是防止任何车轮抱死，这样汽车既不发生侧滑又不失去转向能力，汽车处于驾驶员可控状态。结论4.5前后制动力的比例关系1)地面对前、后车轮的法向反作用力平直路面上汽车制动时的受力图忽略了空气阻力当前、后车轮抱死时，有，或，此时，前后车轮的法向反作用力为：)()(2121dtdughaLGFdtdughbLGFdtdumFhFGaLFhFGbLFgZgZjgjZgjZ解得GFFxbgdtdu/)()(21gZgZhaLGFhbLGF分别对前后轮接地点取矩，得：图为BJ1041和BJ212汽车前后轮的法向反作用力随减速度与附着系数变化的情况。当制动强度或附着系数改变时，前后轮的法向反作用力的变化是很大的。2)理想的前、后制动器制动力分配曲线能保证汽车前后轮同时抱死的汽车前后轮制动器制动力的关系曲线称为汽车理想前后制动器制动力分配曲线。此时，有:ggZZZZhahbFFGFFFFFFGFFFFFFGFF212121212122112194或11222421FhGbFGLhbhGFggg消去变量，可得：据上式描绘的曲线称为汽车理想前后制动器制动力分配曲线，I曲线。取不同值，由第一式绘出一系列平行线；取不同值，由第二式绘出一系列射线；找到同一值下两条直线的交点并连线，得到I曲线。451)1(2121FFFFFF或3）具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数没有ABS的汽车前后轮制动器制动力之比为一固定值，常用制动器制动力分配系数表示，定义如下：所以由上式表达的前后制动器制动力的分配曲线，称为线；FF/1图为某一货车的I曲线与曲线。显然，只有交点B处前后轮才可能同时抱死，其它处前后轮都不可能同时抱死。因此，B点所对应的附着系数为该车的同步附着系数。此时，有：gghahb001ghbL0LFhLGbdtdughLGLGbdtdughbLGFFxbgggZxb)(11gxbggxbgxbxbxbxbxbxbhGbFhhLFhFFGbLFFFF1221121由于：4）前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程分析f线组：假定后轮不抱死，当前轮抱死时，对应不同附着系数时，前、后地面制动力的关系曲线。以不同值代入上式，即可得f线组，f线与I线相交时，后轮也抱死。gxbggxbhLGaFhLhF12r线组：假定前轮不抱死，对应不同附着系数时，前、后地面制动力的关系曲线。以不同值代入上式，即可得r线组，r线与I线相交时，前轮也抱死，所以I线下r线已无意义。无ABS汽车制动过程分析利用附着系数与附着效率当时，前、后轮同时抱死，此时，制动减速度为du/dt=zg。z称为制动强度。。当时，出现车轮抱死的制动强度，利用附着系数：就是汽车在的路面上制动时，不发生车轮抱死所要求的最小路面附着系数。求利用附着系数设前轮即将抱死或前后轮将要抱死时的减速度为du/dt=zg：00z00z0由图4-32可知，前轮提前抱死，线无意义，汽车的利用附着系数为。，后轮提前抱死，线无意义，汽车的利用附着系数为。gzxbrgzxbfgzxbzhazLFFzhbzLFFhzbLGFzGdtdugGFF12211111同理：0rf0fr)(1)1()()1()1()(1)(12212222112111gzxbrgzbxgzxbfgzbxzhLLzFFzhLLmgFmgzdtdumFFzhLLzFFzhLLmgFmgzdtdumFFE的解析计算利用附着系数利用附着系数计算制动效率：最大制动强度与利用附着系数的比值。用来描述地面附着条件的利用程度。LhLazELhLbzEgrrrgfffrf1的表达式得：和由某一货车的制动效率曲线。6）对前、后制动器制动力分配的要求为了防止后轴抱死侧滑，线应总是在I线的下方，为了减小前轮抱死失去转向能力，提高附着效率，线应尽量接近I线。从利用附着系数的角度，为防止后轮抱死并提高附着效率，线应总是在线的上方并进可能接近该线。我国法规规定：制动强度应满足：fzrfrrfzzzz允许时，在时，且时，05.05.0~3.02.085.01.08.0~2.06ABS1）结构