第3章 汽车主动安全性

第3章汽车主动安全性l3.1概述l3.2汽车行驶安全性l3.3环境安全性l3.4汽车感觉安全性l3.5汽车操纵安全性23:4713.1概述l主动安全性•指事故将要发生时汽车防止事故发生的能力.•指事故将要发生时操纵制动或转向系，防止事故发生的能力，以及汽车正常行驶时保证其动力性、操纵稳定性、舒适性的能力，也叫事故前汽车安全性。23:4723.2汽车行驶安全性是指汽车的装备保证汽车运行安全，同时具有最佳动态性能的能力。即要求汽车具有良好的制动、操纵性、动力性及通过性等。23:4733.2汽车行驶安全性l3.2.1汽车动力性l3.2.2汽车通过性l3.2.3汽车制动安全性l3.2.4汽车操纵稳定性l3.2.5汽车轮胎安全性23:4743.2.1汽车动力性l动力性评定指标：•最高车速•加速时间•最大爬坡度23:4753.2.2汽车通过性通过性：•汽车能以足够高的平均车速通过各种坏路、无路地带及各种阻碍的能力。•支承通过性:附着质量，附着系数，车辆接地比压•几何通过性:最小离地间隙，接近角，离去角，纵向通过角23:476汽车通过性23:47723:478γ3----纵向通过角3.2.2汽车通过性l汽车通过性几何参数表23:4793.2.3汽车制动安全性l评价指标制动效能（迅速降低车速直至停车的能力）制动时方向稳定性制动效能恒定性（制动热衰退性）23:47103.2.3汽车制动安全性l1.汽车制动过程分析（简单了解）•司机反映时间•作用时间•持续制动时间(见P37,图3-2)23:471123:47123.2.3汽车制动安全性l2.制动效能及其恒定性•1）制动效能评价指标制动距离：从驾驶员踩到制动踏板到汽车停止所驶过的距离。制动减速度（充分发挥的平均减速度）各类车制动最低效能要求（P39,表3-2）23:4713制动减速度23:4714制动减速度23:4715充分发挥的平均减速度23:4716MeanFullyDevelopedDeceleration3.2.3汽车制动安全性2）制动效能的恒定性a)制动效能热稳定性•连续制动15次，制动强度为3m/s2,制动效能不低于冷态试验效能的60%。•重型汽车必须装备辅助制动器。•制动热衰退影响因素：(见图3-3,图3-4)•摩擦片材料制动器形式（鼓式盘式）b)制动效能水稳定性•表面浸水后制动效能因素下降23:47173.2.3汽车制动安全性l3.制动方向稳定性•制动过程中维持直线行驶或按预定弯道行驶的能力。•包括：1）制动跑偏、2）后轴侧滑、3）前轮无法转向•事故数字：1/3;70-80%;50%(P40)23:47183.2.3汽车制动安全性l3.制动方向稳定性•1）制动跑偏•左右制动力分配不相等（产生绕汽车质心的旋转力矩）•汽车质心位置左右不对称•悬架系统与转向系统运动学上的不协调（图3-5）19悬架系统与转向系统运动学不协调23:4720制动时前轴向前扭转θ角,转向轮右转悬架系统与转向系统运动学不协调23:4721悬架系统与转向系统运动学不协调23:47223.2.3汽车制动安全性3.制动方向稳定性•2）制动侧滑、甩尾及前轴转向能力丧失•制动侧滑：汽车制动时某一轴或双轴发生横向移动的现象。•制动侧滑影响因素：路面附着系数、车轮抱死及抱死顺序、制动初速度、载荷等。(弯道制动时)23:47233.2.3汽车制动安全性制动侧滑影响因素•路面附着系数,图3-6•纵向附着系数•侧向附着系数•滑移率v---车轮中心速度(实际车速)23:47243.2.3汽车制动安全性制动侧滑影响因素•侧向力源(侧坡,横风,离心力)•前后轴抱死对汽车侧滑的影响不同（见图3-7）23:472523:4726图3-7汽车侧滑时的运动状态前轴侧滑后轴侧滑3.2.3汽车制动安全性•前轮先抱死，不易产生侧滑，是一个稳定过程，但易丧失转向能力。•后轮先抱死，容易造成后轮侧滑、甩尾，是一种不稳定状态。23:47273.2.3汽车制动安全性4.制动系分类•1）行车制动系•2）应急制动系(储能弹簧制动气室,断气刹车)•3）驻车制动系•4）辅助制动系(缓速器)•5）自动制动系(挂车故障时,自动刹车)23:47283.2.3汽车制动安全性•1）行车制动系•用以强制行驶中汽车减速或停车，并使汽车下长坡时保持一定的稳定车速的制动装置。•结构：双回路结构,多回路结构•双回路结构布置方式(图3-13)23:4729双管路制动系统布置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后轴失效时，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23:4730双管路制动系统布置23:4731各种布置方案的分析：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3.2.3汽车制动安全性•2）应急制动系•当行车制动系失效时，可利用其实现车辆的减速或停车的制动装置。•3）驻车制动系•4）辅助制动系•5）自动制动系23:47323.2.4汽车操纵稳定性23:47331.操纵性：汽车按照驾驶员的意图和要求改变汽车行驶方向和车速的能力。(听话,服从)2.稳定性：汽车在行驶过程中能够抵抗外界干扰或迅速恢复到原来行驶状态的能力。上述二者的综合称为汽车的操纵稳定性。操纵性的好坏实际上指的是汽车的运动参数与驾驶员要求的运动参数之间的接近程度。稳定性的好坏实际上指的是汽车的运动参数与原来的运动参数之间的接近程度。3.2.4汽车操纵稳定性汽车操纵稳定性内容及评价指标（表3-6）•转向盘阶跃输入下稳态响应•回正性•转弯半径•转向轻便性•直线行驶能力23:47343.2.4汽车操纵稳定性结构参数：轴距、轮距、重心、轮胎、悬架，定位角及转向系参数。使用因素：驾驶员的反应，技术水平，能准确的采取措施，可使汽车处于稳定状态。外界干扰：地面不平，横、纵坡，轮胎的附着等。23:47353.2.4汽车操纵稳定性结构参数•汽车总质量大小、转动惯量、轴荷分配；•轴距、轮距•悬挂系统导向机构•前轮定位参数•轮胎侧偏特性•转向盘力特性刚度•车辆空气动力学特性23:4736车辆坐标系X方向：前进、倒驶绕X轴的转动：侧倾rollY方向：侧向运动绕Y轴的转动：俯仰pitchZ方向：垂直运动绕Z轴的转动：横摆yaw与操纵稳定性有关的主要运动参量：横摆角速度、侧向速度、侧向加速度等等。rya3.2.4汽车操纵稳定性：轮胎侧偏特性1.轮胎的侧偏特性侧偏特性是指侧偏力、回正力矩与侧偏角间的关系1.轮胎的侧偏特性1）轮胎的坐标系2）轮胎的侧偏现象和侧偏力—侧偏角曲线3）轮胎的结构、工作条件对侧偏特性的影响4）回正力矩—绕OZ轴的力矩侧偏力：地面给车轮的侧向反作用力。YF1.1轮胎的侧偏现象和侧偏力——侧偏角曲线刚性轮当车轮有侧向力作用时，当FY没有达到附着极限时，车轮与地面没有滑动，车轮仍沿车身平面cc的方向行驶。当FY达到附着极限时，车轮与地面有滑动，车轮有侧向行驶。侧偏现象：当车轮有侧向力作用时，FY没有达到附着极限，车轮行驶方向亦将偏离车轮平面的方向。这就是轮胎的侧偏现象。弹性轮胎在侧性力作用时的运动状态3.2.4汽车操纵稳定性：轮胎侧偏特性侧偏刚度侧偏力侧偏角为0时的斜率.回正刚度回正力矩在侧偏角为0时的斜率.轮胎发生侧偏时会产生作用于轮胎绕OZ轴的回正力矩,使车轮回复到直线行驶位置，称为回正力矩。411）轮胎侧偏特性：影响因素轮胎结构参数尺寸形式结构参数（扁平率）轮胎的垂直载荷对侧偏特性的影响侧偏刚度随垂直载荷的增大而增大，但垂直载荷过大，侧偏刚度反而会减小。气压增大，侧偏刚度增大，但气压过高，侧偏刚度不再变化。轮胎气压对侧偏特性的影响切向力侧偏刚度的影响路面状况对侧偏特性的影响回正力矩——绕OZ轴的力矩e--拖距转向特性：不足转向、中性转向、过多转向2）轴荷分配对操纵稳定性影响稳定性因素K稳定性因素k为:式中:k—稳定性因数,s2/m2m—汽车质量,kgL—汽车轴距,ma—质心至前轴的距离,mb—质心至后轴的距离,mk1—前轮侧偏刚度,N/radk2—后轮侧偏刚度,N/rad2）轴荷分配对操纵稳定性影响2）轴荷分配对操纵稳定性影响结论:确定轴荷分配时，应使质心的位置位于中性转向点之前,使汽车具有不足转向特性,保持稳定。中性转向点---使汽车前、后轮产生同一侧偏角的侧向力作用点。23:47503）前轮定位参数对汽车操纵稳定性影响前轮定位参数主销后倾主销内倾前轮外倾前轮前束这些参数共同作用可以保持汽车直线行驶的稳定性、转向轻便、滚动无侧滑。23:4751前轮定位4）悬挂系统导向机构23:47534）悬挂系统导向机构23:47544）悬挂系统导向机构23:4755侧倾转向：在侧向力作用下，由车身倾斜引起的转向轮和后轮转动。4）悬挂系统导向机构23:4756侧倾时一侧钢板弹簧伸长、另一侧钢板弹簧缩短，发生轴转向。5）转向盘力特性及转向系刚度•转向盘力特性•转向盘反作用力（路感）随汽车运动状况而变化的规律•转向盘力特性分为（简单了解）：•大侧向加速度下的转向盘力特性•转向盘中间位置、小转角下的特性•固定转向盘，汽车回转行驶时的特性23:47576）空气动力影响（简介）直接途径•空气侧向推力与空气横摆力矩间接途径•影响各轮负荷发生变化，改变轮胎侧偏特性23:4758全国政协委员贾康一家遇车祸3.2.5汽车轮胎安全性2011-09-01经济学家贾康及家人驾车行驶于京沪高速沧州德州段时，左侧两轮所装锦湖轮胎突然爆胎，致车撞向高速护栏，发生车祸受伤。3.2.5汽车轮胎2011年央视3·15晚会上锦湖轮胎被揭露在轮胎制造过程中存在违规生产的严重问题。锦湖轮胎在制造过程中，大量添加返炼胶。至此，锦湖轮胎事件引起了社会的广泛关注。3月21日下午17时，锦湖轮胎全球总裁金宗镐通过央视《消费主张》栏目，面对镜头正式向广大消费者发布道歉声明宣布召回所有违规产品。3.2.5汽车轮胎锦湖轮胎是由韩国八大集团之一的锦湖韩亚集团在中国投资兴建的大型专业轮胎生产企业.锦湖轮胎是全球十大轮胎企业之一，为包括北京现代、一汽大众、上海通用、东风标致、通用汽车等众多汽车厂家提供配套轮胎，是中国国内配套市场占有率第一的轮胎品牌。锦湖轮胎天津有限公司是其在中国投资的第二家工厂,记者暗访发现，锦湖轮胎(天津)有限公司未按照作业标准比例掺胶，而是使用大量返炼胶。3.2.5汽车轮胎安全性•爆胎发生时如何应对爆胎后司机的第一反应往往是踩刹车，可事实上，如果司机在爆胎时本能地踩了刹车，反而成了“罪过”。发生爆胎时，首先要稳住方向盘，控制好方向；然后就是松开油门，缓缓踩住刹车，慢慢地靠边停下来，然后在车辆后方150米处设置警示标志。23:47623.2.5汽车轮胎安全性1.防漏轮胎•无内胎防漏•有内胎防漏2.轮胎扎扁跑路系统•专门备用轮胎，外胎内附小型胎•车载中央充气系统3.泄气保用系统23:4763充气轮胎构造图1-胎冠2-胎肩3-胎侧4-胎圈5-胎面6-缓冲层7-帘布层23:4764有内胎的充气轮胎有内胎的充气轮胎l1-外胎l2-内胎l3-垫带l由外胎、内胎和垫带组成。内胎中充满空气，外胎用来保护内胎不受损伤且具有一定弹性；垫带放在内胎下面，防止内胎与轮辋硬性接触受损伤。23:4766无内胎的充气轮胎l这种轮胎外观上与普通轮胎相似，用一个硫化的、气密内衬取代内胎。l胎圈外侧上有若干道同心环形槽纹，在轮胎内空气压力作用下，槽纹能使胎圈紧贴在轮辋边缘上，使之与轮辋保证良好气密性。23:4767防漏轮胎：有内胎防漏轮胎l防漏原理示意图（P62,图3-38）l外胎内圈紧裹有防漏里带，与外胎形成密封空间，外胎与防漏里带之间装有填充物，填充物为密封胶水或含有密封胶水的混合物。由于没有内胎，密封胶水在车轮遇到铁钉、碎玻璃等利器扎破轮胎时从扎入口溢