学习情境4-汽车制动性能检测

学习情境4汽车制动性能检测学习目标：通过本学习情境的学习，你将做到：1）能够对汽车制动性能进行评价。2）能够根据制动系统的工作情况分析汽车制动性能。3）能够制定工作计划并完成汽车制动性能的检测工作任务。4）能对检测结果进行分析判定。情境描述：某车主驾车来到汽车维修站，向维修主管讲述自己的轿车最近感觉制动效果不太好，制动时有跑偏的现象，要求检修。根据车主的要求，请你做出工作计划和信息采集，完成检修工作任务。咨询：要完成上述工作，必须具备的知识和技能有：1）汽车制动性能的评价指标及其分析；2）汽车制动系统的工作情况；3）汽车制动性能检测设备的结构、原理和使用方法；4）汽车制动性能的检测方法；5）国家相关的检测标准。根据以上分析，汽车制动性能检测的学习情境可通过实施以下三个工作任务来完成：汽车制动性能分析汽车制动性能台试检测汽车制动性能道路试验工作任务1：汽车制动性能分析【基础知识】一、制动力学1．地面制动力车辆在制动时，车轮制动器使车轮受到与汽车行驶方向相反的地面切向反作用力称为地面制动力Fxb，它是一种能使汽车产生制动并迅速降低车速的外力。汽车在状况良好的道路上制动时的车轮受力情况如图4-1所示。图中忽略了影响较小的滚动阻力矩和减速时的惯性力、惯性力矩；Mm是车轮制动器的摩擦力矩；Fxb为地面制动力，W为车轮的垂直载荷，Fp为车轴对车轮的推力，Fz为地面对车轮的法向反作用力。由力矩平衡分析得出：式中，r—车轮半径（m）。rMFμxb工作任务1：汽车制动性能分析【基础知识】2．制动器制动力为克服制动器摩擦力矩而在车轮周缘所施加的切向力称为制动器制动力Fm，即3．地面制动力、制动器制动力、附着力之间的关系地面制动力是用来约束车轮滑动摩擦的力矩，其最大值受附着力的影响。假若不考虑制动过程中j值的变化，则当车轮制动力上升到某一值，且地面制动力达最大值且等于附着力时，车轮将抱死而滑移。制动力再次增加，制动器制动力Fm由于制动器摩擦力矩的增长，仍按直线关系继续上升，但地面制动力已达到附着力的值，并不再增加了。制动过程中，这三者之间的关系，如图4-2所示。汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，但同时又受到车辆轮胎和道路附着系数的影响。所以，只有当汽车拥有足够的制动力，同时轮胎与道路又具备足够的附着力时，汽车才能有足够的地面制动力而获得良好的制动性。rMFμμ工作任务1：汽车制动性能分析【基础知识】二、汽车制动性能评价指标及其分析汽车的制动性能主要用制动效能、制动效能的恒定性和制动时汽车的方向稳定性三方面指标来评价：1．制动效能制动效能是指汽车迅速减速直至停车的能力。在《机动车运行安全技术条件》中规定用制动距离、制动减速度或制动力三者之一来评定，这是制动性能的基本评价指标。（1）制动距离制动距离是指汽车按规定的初速度行驶时，从驾驶员脚接触制动踏板起至车辆完全停止时止，车辆所行驶过的距离，它是制动效能最直观的评价指标。（2）制动减速度车辆制动过程中，一般认为制动到车轮抱死状态具有最大的地面制动力，因而产生最大制动减速度。其数值为（3）制动力制动力是使车辆强制减速到完全停车的最本质因素。制动力的变化特性表征了减速度的变化特性，间接地反映了制动距离的变化。因此，用制动力检验汽车的制动效能是从本质上进行的检验方法，能够全面地评价汽车的制动性能。max200219.25216.31jtts＝＋＋gjmax工作任务1：汽车制动性能分析【基础知识】2．制动效能的恒定性制动效能的恒定性是指制动器抵抗热衰退和水衰退的能力。（1）制动效能的热衰退汽车高速行驶或下坡频繁制动时，制动器温度升高后制动效能下降，制动距离增大，即产生热衰退。热衰退是目前车轮制动器的普遍现象，主要原因是由于制动器摩擦片一般由石棉、树脂等材料压制而成。车辆制动时制动器摩擦片温度升高到超过其压制时的温度后，将会使摩擦材料分解出一些气体和液体，覆盖在摩擦表面起润滑作用，降低摩擦系数。抵抗热衰退的能力，常用在一系列连续制动后，制动效能较冷态时下降的程度，即热衰退率来表示。国际标准草案ISO/DIS6597中规定，以一定车速连续制动15次，每次的制动强度为3m/s2，最后的制动效能应不低于规定的试验制动效能（5.8m/s2）的60%，条件是制动踏板力不变。（2）制动效能的水衰退汽车涉水后制动性能下降、制动效果变差称为水衰退。车轮制动器涉水后，在制动器摩擦片与制动盘（鼓）之间形成一层水膜，由于水膜的润滑作用将使摩擦系数降低，导致车辆制动性能下降。车辆涉水后应立即踩下制动踏板数次，利用制动器摩擦片产生的热量使水分迅速蒸发，来快速恢复制动器的性能。工作任务1：汽车制动性能分析【基础知识】3．制动时汽车的方向稳定性制动时汽车按照驾驶员给定方向行驶的能力称为制动时汽车的方向稳定性。即制动过程中不发生制动跑偏、制动侧滑和失去控制方向的能力。（1）制动跑偏车辆在直线行驶制动过程中，末按直线方向减速停车而是向左或向右发生偏驶的现象，称为制动跑偏。车辆产生制动跑偏的主要原因是左、右车轮制动力大小不一致或左、右车轮制动力增长快慢不一致，特别是转向车轮影响最大。另外，汽车底盘零件发生变形，或调整不当也将会造成跑偏。工作任务1：汽车制动性能分析【基础知识】（2）制动侧滑车辆在制动时某一轴或两轴发生横向滑移的现象称为制动侧滑。1）侧滑产生的条件。制动过程中车轮侧滑的受力分析如图4-3所示。车辆制动时车轮受到侧向力作用，地面产生侧向反作用力Y。由附着条件可知，在地面反作用力和侧向力同时存在时，两者的合力应小于附着力，否则将产生侧滑。所以在地面制动力Fxb的作用下，不产生侧滑所承受的侧向力为＜上式表明，车辆抵抗侧滑的能力与作用在车轮上的地面制动力和法向力有关。当地面制动力与车车轮和地面附着力相等时，即使是微小的侧向力都会使车轮产生侧滑。2xb2)(ZFΦFyF工作任务1：汽车制动性能分析【基础知识】2）汽车前轴侧滑分析。如图4-4a）所示，车辆在直线行驶过程中，若前轮抱死而后轮滚动，则前轴在侧向力的作用下发生侧滑。汽车前轴中点的速度方向偏离汽车纵向行驶轴线，其夹角为α。而后轴中点的速度方向没有改变，汽车将围绕瞬时回转中心即速度UA和uB两垂线的交点O点转弯。生成离心惯性力Fj，其作用能够抵消侧向力，并降低侧滑。Fj在侧向力消失时可使汽车具有自动回正的能力，因此，前轴抱死产生侧滑对汽车前进方向影响不大，但弯道行驶时汽车丧失转向能力。图4-4汽车侧滑时的运动情况3）汽车后轴侧滑分析。图4-4b）为车辆后轴侧滑时的受力图，此时后轮抱死而前轮滚动。若在侧向力作用下后轴发生侧滑，则侧滑的方向又与惯性力Fj的方向基本一致。于是惯性力加剧后轴侧滑；后轴进一步侧滑又促使惯性力增大。如此反复，汽车将产生严重甩尾，甚至调头。工作任务1：汽车制动性能分析【基础知识】三、制动系统的工作情况1．制动系统的工作原理制动系统一般由制动踏板、制动总泵、油管、制动分泵、摩擦片等零件组成，如图4-5所示。在踩下制动踏板时，制动总泵内油压升高，通过管道流至制动分泵，通过推动分泵活塞来推动摩擦片，使摩擦片与制动旋转部件之间产生很大的摩擦力即制动力来制动车辆。工作任务1：汽车制动性能分析【基础知识】四、影响汽车制动性能的主要因素1．车轮防抱死及制动力调节汽车在制动过程中，如果车轮抱死，制动距离将大大增加，前轮抱死车辆还将失去转向能力，酿成严重的交通事故。现代轿车基本上都将ABS制动防抱死装置和EBD电子制动力分配系统作为标准配备，电脑控制制动力分配能提高汽车制动时的方向稳定性，且制动效率也较高。汽车的附着力和车轮的转动状况有很大关系，当滑移率S=10%-20%时，附着系数最大，能充分发挥轮胎与地面间的潜在附着力，能够完全满足对汽车制动性的要求，目前已出现了多种型式的制动防抱死装置。安装了防抱死装置后，在紧急制动时，能防止车轮完全抱死，而使车轮处于滑移率为10%-20%的状态。此时，汽车的纵向附着系数和侧向附着系数达到最大，能够保证汽车的行驶方向稳定性，并有良好的转向操纵性，能提高制动减速度和缩短制动距离。为防止在制动过程中后轮先抱死出现甩尾、侧滑等严重事故，必须合理的分配前后车轮的制动力，在现代汽车制动系统中安装有各种调节装置，较老一点的车型安装有比例阀，如感载比例阀、惯性比例阀等用来调节前后轮之间的制动力，比较新的车型一般取消了传统的比例阀，而采用电子制动力分配系统（EBD），此装置一般与ABS执行器安装为一整体。工作任务1：汽车制动性能分析【基础知识】2．制动系统结构（1）制动总泵（2）车轮制动器3．制动初速度4．利用发动机制动5．道路条件6．驾驶技术驾驶技术对汽车制动性也有很大影响，一般有经验的驾驶员在制动时能将制动踏板踩下合适的行程、或者快速交替踩下和松开踏板保持车轮接近抱死而未抱死的状态，都可避免车轮抱死而获得良好的制动效果。带ABS制动防抱死装置的车辆在紧急制动时应一脚将踏板迅速踩到底，由ABS装置来自动调节车轮制动力，此时车轮处于边滚边滑的状态，避免了车轮抱死而造成车轮侧滑、甩尾、制动距离延长。工作任务2：汽车制动性能台试检测【基础知识】一、汽车制动性能台试检测项目根据GB7258—2004《机动车运行安全技术条件》的规定，汽车制动性能台试检验项目有：（1）制动力（2）制动力平衡要求（3）车轮阻滞力（4）制动协调时间工作任务2：汽车制动性能台试检测【基础知识】二、汽车制动试验台1．单轴反力式滚筒试验台（1）单轴反力式滚筒试验台构造单轴反力式滚筒式试验台由左右两组制动测试单元和一套指示、控制装置组成。每一套车轮制动测试单元由驱动电机装置、滚筒组件、举升装置、测量装置等组成，如图4-8所示。工作任务2：汽车制动性能台试检测【基础知识】2．单轴惯性式制动试验台简介惯性式滚筒制动试验台的滚筒相当于一个移动的路面，试验台上每对滚筒分别带有飞轮，其惯性质量与受检汽车的惯性质量相当，因此滚筒传动系统具有相当于汽车在道路上行驶的惯性。该试验台主要检测参数是制动距离。工作任务2：汽车制动性能台试检测【任务实施】制动性能台试检测方法因试验台的型号而异，应根据使用说明书进行操作，这里仅介绍一般的检测方法。一、检测前的准备1．试验台的准备（1）检查试验台滚筒清洁程度，应无泥、水、油等杂物，否则应清除干净；（2）使滚筒在无负荷状态下运转，检查仪器运转状况；（3）检查各指示灯及操纵开关工作是否正常；（4）检查各种连接导线有无损伤，各连接插头是否连接可靠。2．待测车辆的准备（1）确定车辆型号及各轴轴荷，确保被测车辆轴荷在试验台允许载荷范围内；（2）检查轮胎是否有严重磨损、变形，是否有石头、金属颗粒等杂物，如有应清除干净；（3）检查轮胎气压是否符合标准。工作任务2：汽车制动性能台试检测二、汽车制动性能台试检测（1）打开试验台总电源，启动电脑。（2）将车辆沿其纵向中心线与滚筒轴线垂直的方向驶入试验台，使左、右车轮分别处在前后两滚筒之间。（3）车辆不熄火，变速器置于空档，制动踏板和手制动器都松开，能够测试制动协调时间的试验台还须安装脚踏开关在制动踏板上。（4）起动试验台，使滚筒带动车轮转动，等运转平稳后，从屏幕上读取车轮阻滞力数据。（5）急踩下制动踏板，从屏幕上读取最大制动力值，并打印结果。（6）将车辆前轮驶离滚筒，使两后轮驶入滚筒，按上述相同方法继续进行检测。（7）所有车轴的行车制动及驻车制动性能检测完毕后，将车辆驶出试验台。（8）关闭仪器电源。工作任务3：汽车制动性能道路试验【基础知识】汽车制动性能道路试验直观、简便，不需要大型设备和厂房，但只能测出整车制动性能，对各轮制动性能差异无法获得定量数据，且检测结果受驾驶员操作方法、路面状况、气候条件等的影响较大。一、汽车制动性能道路试验检测项目根据GB7258—2004《机动车运行安全技术条件》的规定，汽车制动性能台试检验项目有：（1）制动距离（2）平均减速度（3）制动稳定性（4）制动协调时间（5）驻车制动坡度工作任务3：汽车制动性能道路试验【任务实施】一、检测前的准备1．设置试验路段试验路面应是平坦（