第四章 汽车的制动性

第四章汽车的制动性汽车的制动性是指汽车按给定方向连续强制减速以至停车的能力。高速条件动力性制动性§1制动性的评价指标汽车的制动性由三方面的评价指标：1）制动效能：指汽车强制减速的能力。四种参数:制动距离、制动减速度、制动力、制动时间。2）制动效能的恒定性：制动器的抗热衰退和水衰退的能力。3）制动时的方向稳定性：制动时按给定轨迹减速行驶的能力。（制动跑偏、制动侧滑）§2制动时车轮的受力制动——外力空气阻力地面作用力——地面制动力其他力忽略§2制动时车轮的受力一、地面制动力在一定条件下：xbTFr()xbFFTμ↑，Fxb↑地面制动力取①制动器内决于两个摩擦②轮胎与路面间§2制动时车轮的受力二、制动器制动力在轮胎周缘为了克服制动器摩擦力力矩所需要的力，称为制动器制动力。用来表达制动器的制动力矩。§2制动时车轮的受力TFr制动器制动力取决于制动力矩Tμ，Tμ取决于结构制动器参数：形式、尺寸、摩擦因素、车轮半径、踏板制动力。§2制动时车轮的受力三、地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系车轮的运动状态：滚动滑动管路压力（Pa是车轮刚好抱死时的压力）：PPaP≥PaFxb与Fμ的关系：Fxb=FμFxb≤FμFxb与Fφ的关系：FxbFφFxb=Fφ§2制动时车轮的受力§2制动时车轮的受力结论：1）地面制动力首先取决于制动器制动力。但又受地面附着条件限制。2）只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动力。3）对制动器设计来说，只需要摩擦力矩达到地面制动力等于路面附着力即可。§2制动时车轮的受力四、硬路面上的附着系数1、制动过程中车轮运动的三种状态：前面假设在制动过程中车轮只有滚动和抱死两种状态，事实是渐变的。印迹包括三段：纯滚动边滚边滑、纯滑动§2制动时车轮的受力三阶段的特点：纯滚动uw=rωw边滚边滑uwrωwuw＞rωw纯滑动uw=0§2制动时车轮的受力纯滚动uw=rωw边滚边滑uwrωwuw＞rωw纯滑动uw=02、滑动率上述滚动成分越来越少，滑动成分越来越多，用滑动率表示，定义式为：100%§2制动时车轮的受力滑动率的理解：纯滚动时：uw=ua=rωwS=0纯滑动时：uw=0S=100%边滚边滑时：uwrωw0S100%滑动率越大，滑动成分越多§2制动时车轮的受力3、制动力系数地面制动力与垂直载荷之比，称为制动力系数φb。制动力系数曲线，峰值附着系数φp滑动附着系数φs§2制动时车轮的受力XbZFFFb＝若Fz不变,φb↑,Fxb↑§2制动时车轮的受力§2制动时车轮的受力§2制动时车轮的受力4、侧向力系数侧向力系数φℓ:侧向力极限值与垂直载荷之比。侧向力包括：侧向风离心力侧向力§2制动时车轮的受力§2制动时车轮的受力※较低滑动率时（S=15%），可以获得较大的制动力系数与较高的侧向力系数。ABS系统附着系数的数值主要决定于：道路的材料路面的状况轮胎结构等因素胎面花纹、材料汽车运动的速度§2制动时车轮的受力胎面、路面对附着系数的影响§2制动时车轮的受力※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无接触，B区、C区不复存在。这就是滑水现象。第三节汽车制动效能及其恒定性一、制动效能是指汽车迅速降低车速直至停车的能力。评价指标：制动距制动减速度制动力制动时间1、制动过程分析第三节汽车制动效能及其恒定性a：危险信号τ1'：意识时间τ1''：移脚时间τ1=τ1‘+τ1’‘驾驶员反应时间τ2'：间隙消除时间τ2''：制动器制动力增长时间τ2=τ2'+τ2''：制动器反应时间τ3：持续制动时间τ4：制动消除时间第三节汽车制动效能及其恒定性制动全过程包括四个阶段：驾驶员反应时间制动器起作用的时间相应制动距离持续制动放松制动器※制动距离：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。第三节汽车制动效能及其恒定性2、制动距离定义：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。制动距离S=S2'+S2''+S31）在τ2‘时间段内行驶距离S2'2）在τ2''时间段内所驶过距离S2''3）在τ3时间段内所驶过距离S3第三节汽车制动效能及其恒定性1）在τ2'时间内行驶距离S2'S2'=u0τ2'u0——制动初速度m/sτ——制动时间sS——制动距离m第三节汽车制动效能及其恒定性2）在τ2''时间段内所驶过距离S2''（作匀变减速）jktdukddukd00uudukd2012uukmax''2jk第三节汽车制动效能及其恒定性2012uuk2012uuk''2012euuk2012dsukd''''2220001()2sdsukd第三节汽车制动效能及其恒定性''''2220001()2sdsukd''''''32022''202max2161-6sutktutjt第三节汽车制动效能及其恒定性3）在τ3时间段内所驶过距离S322max32feuujS''222023maxmax''220max2max2''''2002max2max1()2221(())2211228eukuSjjujjuujj第三节汽车制动效能及其恒定性2'''''''2''20020202max2max2max116228uuSuujjj2'''''20022max2max11()2224uSujj2'''0022max1()22uSuj2'''0022max1()3.6225.92aauuSmju0-m/sua0-km/h4）制动距离S=S2'+S2''+S3第三节汽车制动效能及其恒定性影响制动距离的因素：1）制动初速度ua0越大，S越大2）制动最大减速度jmax越大，S小。jmax取决于Fxb，即Fμ或Fφ3）协调时间τ2′+1/2τ2″：协调时间越短，S越小(BAS系统）※对制动器起作用的时间分析（书中）2'''0022max1()3.6225.92aauuSmj第三节汽车制动效能及其恒定性3、制动减速度制动减速度j----Fxb取决于Fμ与Fφ制动器制动力足够的前提下，在不同路面上地面制动力为：Fxb=Fφ=mgφb制动减速度为jmax=gφb1）车轮制动到抱死滑动φb=φsFxb=Fφ=mgφsjmax=gφs第三节汽车制动效能及其恒定性•t1为制动压力达到75%最大压力Pmax的时刻•t2为停车时总时间的2/3的时刻21211ttjjdttt2）有ABS系统φb=φpFxb=Fφ=mgφpjmax=gφp3)j取值(1)平均减速度第三节汽车制动效能及其恒定性(2)充分发出的平均减速度M.F.D.D22...2()beebuuFMDDSS22...25.92()beebuuFMDDSS222...()ebebuuFMDDSS第三节汽车制动效能及其恒定性二、制动效能的恒定性1、制动效能的热衰退1）现象汽车在繁重的工作条件下制动时，制动器温度常在300℃以上，制动器温度上升后，摩擦力矩常会有显著下降的现象。(辅助制动器）第三节汽车制动效能及其恒定性2）影响因素不仅与有关，还与制动器的结构形式有关。常用图说明制动器效能及稳定程度。3）气阻在汽车下长坡多次连续制动时，使制动系统中的制动液产生高温，在制动管路形成气泡，影响液压能的传递，使制动效能降低，甚至造成制动实效，这种现象称为气阻。第三节汽车制动效能及其恒定性4）行业标准高速低速要求不低于最低制动效能的5.8m·s-2)60﹪15次3m·s-20.8uamax0.4uamax第三节汽车制动效能及其恒定性2、制动效能的水衰退涉水行驶，因水的润滑作用使摩擦系数下降，使制动效能降低，称水衰退现象。经过若干次制动可短时间内迅速恢复原有的制动效能。第四节制动时的方向稳定性汽车在制动过程中维持直线或按预定弯道减速行驶的能力，称为制动时的方向稳定性。规定试车道的宽度车宽的1.5倍3.5m车初速度50km/h，制动后，车保持在该车道内为合格。第四节制动时的方向稳定性1)制动跑偏：制动时，汽车自动向左或向右偏驶。2)制动侧滑：制动时，汽车某一轴或二轴发生横向移动。一旦跑偏，加剧侧滑。一旦侧滑，加剧跑偏。第四节制动时的方向稳定性严重的跑偏必然侧滑，对侧滑敏感的汽车也有跑偏的趋势。通常，跑偏时车轮印迹重合，侧滑前后印迹不重合。转向轮失去转向能力：制动时汽车不再按原来弯道行驶，而沿切线方向驶出或者直线行驶时，转动转向盘汽车仍按直线行驶的现象。第四节制动时的方向稳定性一、汽车制动跑偏跑偏原因有两个：1）汽车左、右车轮，特别是前轴左、右转向轮制动器制动力不等。——制造或调整误差2）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。——结构设计原因第四节制动时的方向稳定性1）由于汽车左、右车轮，特别是前轴左、右转向轮制动器制动力不等设左前轮的制动力右前轮的制动力EBD第四节制动时的方向稳定性100%blrbFFFF前轴≤20%，后轴≤24%为合格。车身横向位移汽车的航向角不相等度第四节制动时的方向稳定性2）制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上的不协调第四节制动时的方向稳定性二、制动侧滑（后轴侧滑与前轴转向能力的丧失）1、前轴没有制动力，而后轴车轮有足够的制动器制动力。后轴侧滑——是一种不稳定状态车速在48km/h时，航向角可达180°第四节制动时的方向稳定性2、后轴没有制动力，而前轴车轮有足够的制动器制动力。前轴侧滑——是一种稳定状态车速在65km/h时，汽车的航向角不大，最大可达10°，基本维持直线，但失去转向能力。第四节制动时的方向稳定性A曲线:前轮无制动力而后轮有足够制动力B曲线:后轮无制动力而前轮有足够制动力第四节制动时的方向稳定性3、前后轴车轮都有足够的制动器制动力，但抱死滑拖的次序和时间间隔不同。1）前轴先抱死2）后轴先抱死第四节制动时的方向稳定性1)前轴先抱死：如同前轴没有制动力，而后轴车轮有足够的制动器制动力。汽车基本上沿直线向前行驶(减速停车)；汽车处于稳定状态，但丧失转向能力。2)前轴先抱死：如同后轴没有制动力，而前轴车轮有足够的制动器制动力。汽车在侧向力作用下会发生侧滑。路面越滑、制动距离和制动时间越长，后轴侧滑越剧烈。第四节制动时的方向稳定性※起始车速和附着系数的影响第四节制动时的方向稳定性试验总结：1)制动过程中，若是只有前轮抱死或前轮先抱死拖滑，汽车基本上沿直线向前行驶(减速停车)；汽车处于稳定状态，但丧失转向能力。2)若后轮比前轮提前一定时间(如对试验中的汽车为0.5s以上)先抱死拖滑，且车速超过某一数值(如试验中的汽车车速超过48km/h)时，汽车在轻微的侧向力作用下就会发生侧滑。路面越滑、制动距离和制动时间越长，后轴侧滑越剧烈。第四节制动时的方向稳定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。※都远离抱死会使制动效能降低。•理想的情况就是防止任何车轮抱死，前、后车轮都处于滚动、但接近抱死状态。这样就可以确保制动时的方向稳定性和制动效能。第五节前后制动器制动力的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）前轴先抱死，然后后轴再抱死——车辆稳定性好，但失去转向能力。2）后轴先抱死，然后前轴再抱死——车辆不稳定，后轴侧滑3）前后轮同时抱死——附着利用好，但会侧滑但接近同时抱死会有良好的方向稳定性。第五节前后制动器制动力的比例关系一、地面对前后轴车轮的法向反作用力12zjgzjgFLGbFhFLGaFh