汽車行駛安全性

1、上次課內(nèi)容綜述1、汽車燃油汽油：辛烷、異辛烷柴油：十六烷經(jīng)濟(jì)性評價：單位行程燃油耗量（L/100km）2、汽車燃油經(jīng)濟(jì)性計算理論方程3、汽車燃油經(jīng)濟(jì)特性曲線：Qcf（Va）4、JB38402004六工況耗油指標(biāo)測試5、提高經(jīng)濟(jì)性措施 政策方面 車輛結(jié)構(gòu) 使用技巧共32頁 第1頁 3.3 汽車行駛安全性影響汽車行駛安全性的因素人：交通參與者性格、體能、經(jīng)驗、狀態(tài)車：汽車結(jié)構(gòu)、行駛穩(wěn)定、技術(shù)狀況路：線形、路面狀況、交通設(shè)施、交通管理環(huán)境：對人、車、路的影響因素。如：風(fēng)、 雨、雪、霧等。 在此安全體系中汽車安全性是最大的潛在危機(jī)。共32頁 第2頁 汽車安全性能主動安全性 車輛本身防止或減少交通事故的

2、性能。被動安全性 交通事故發(fā)生后，車輛本身防止或減輕人員傷亡和財產(chǎn)損失的性能。事故后安全性 交通事故后汽車能減輕事故后果。如消除后果所需的時間、避免新事故連鎖。生態(tài)安全性 排放、噪聲、電磁干擾。共32頁 第3頁 3.3.1 汽車的制動性 汽車制動性是主動安全性的最重要性能。體現(xiàn)了汽車行駛中按需要強(qiáng)制減速直至停止的能力。一、汽車制動功能 汽車制動是汽車行駛中最常用的操作之一，汽車制動性能優(yōu)劣是評價汽車安全性的重要指標(biāo)。環(huán)境的復(fù)雜性：上坡、彎道、讓車、停車、意外 駕駛員將采取制動減速措施，并迅速判斷完成相應(yīng)操作。共32頁 第4頁 制動性對汽車使用的影響 良好的制動性能使高速行駛的車輛迅速、安全減速

3、直至停止，可最大限度減少碰撞、側(cè)滑等交通事故，提高正常行駛平均行駛速度，獲取較高運輸效率。 交通法規(guī)明確規(guī)定駕駛下列故障車使嚴(yán)重的違法行為：制動故障 照明故障共32頁 第5頁 1、影響制動性的直接因素 行進(jìn)中的汽車能否及時停車取決于兩個因素：車輛內(nèi)部產(chǎn)生的制動力矩 車輪與地面的附著力 具有一定質(zhì)量、高速行駛的汽車，若需強(qiáng)制減速或及時停止，需要克服巨大的慣性力。安全停車距離： 車輛按一定的速度在良好路面行駛條件下，緊急停車所需的最短距離。共32頁 第6頁 2、制動過程相關(guān)概念制動力 與行駛方向相反，能使汽車迅速減速直至停止的外力的總和。 外力地面摩擦力、空氣阻力 實際上汽車制動時，空氣外力顯得太

4、小，因此產(chǎn)生制動效果的外力主要來源地面對車輪胎的切向反力。 制動力由車輛制動系統(tǒng)產(chǎn)生的反向力矩形成，屬于內(nèi)力。共32頁 第7頁 地面制動力 地面對車輛輪胎的切向反力，是產(chǎn)生制動效果的主要影響因素之一。 與車輛行駛的驅(qū)動條件相同，地面制動力是被動力，取決于當(dāng)時的附著系數(shù)。 相同條件下，值越大，所需制動的安全距離越短。 由于車輛各輪胎表面、地面狀況不同，制動時四輪阻力是不均勻的，因此緊急制動時常伴隨著隨機(jī)的側(cè)向力。共32頁 第8頁 制動器制動力矩 使驅(qū)動車輪停轉(zhuǎn)的反向力矩。 反向力矩由車輛制動系統(tǒng)產(chǎn)生，是主動力，也是車輛制動的先決條件。但作為內(nèi)力必須通過地面的附著關(guān)系轉(zhuǎn)化成外力。制動過程 制動外力

5、取決于摩擦力，而在極為短暫的制動過程中，摩擦力的變化隨相對滑移的變化而變化。 因此制動過程是一個及其復(fù)雜的動力傳遞過程。附著系數(shù)變化正壓力變化相對滑移程度變化共32頁 第9頁 相對滑移與四輪均衡 四輪（或更多）之間存在差異 瞬間、偶發(fā)的側(cè)向力 車輛裝載中心位置引發(fā)的力矩 在制動力的作用下，車輪與地面可達(dá)到純滑動，即在反向力矩將車輪抱死后汽車仍因巨大的慣性前進(jìn)。相對滑移：（輪速車速）/車速 實測數(shù)據(jù)表明，車輪與地面相對滑移在1012時，附著系數(shù)達(dá)到最大值。制動跑偏側(cè)滑共32頁 第10頁 制動方程 FBF（M/r）F 即車輛制動力取決制動力矩、車輪半徑，有效值小于或等于地面制動力。受力平衡方程：

6、GajF 0 j為制動過程中的減速加速度（變量），Ga為車輛總質(zhì)量（恒量）。共32頁 第11頁 制動時相對運動過程車輪正壓力加速度阻力行駛方向 汽車制動時增大制動踏板的作用力，制動裝置產(chǎn)生的M增大，車輪與地面的相對運動： 近似純滾動 邊滾邊滑 車軸抱死滑移 整車靜止 共32頁 第12頁 制動力矩制動外力 由力偶產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)作用導(dǎo)致車輛側(cè)滑的趨勢。 這是行車緊急制動時的大忌，包括質(zhì)心較低的轎車，出現(xiàn)側(cè)滑也容易產(chǎn)生甩尾，甚至側(cè)向翻到。無駕駛經(jīng)驗的司機(jī)，駕駛大型載重車在速度80km/h以上緊急制動時，由于中心高，裝載不均衡，幾乎都要側(cè)翻。制動過程左右車輪制動力相等，無跑偏，維持直線運行。 制動過程左右

7、車輪制動力不相等，將承受附加力矩?zé)o法維持直線運行 車輛質(zhì)心位置共32頁 第13頁 總制動力合成示意圖二、緊急制動安全性分析 由于緊急制動都是發(fā)生在意外情況，完成時間非常短暫，駕駛員僅能下意識操作。 影響安全的主要因素：四輪之間摩擦力的差異裝載時車輛重心偏移形心純滑動造成地面制動力的不穩(wěn)定 共32頁 第14頁 車軸抱死狀態(tài) 汽車制動最終必將達(dá)到四輪抱死的結(jié)果，此時增加了摩擦的不穩(wěn)定性；而且抱死的時刻存在時間差異。 理論上分析表明，車軸抱死對理想的車輛、理想的路面來說，不存在危險性。但實際上由于受力狀態(tài)不可能均衡導(dǎo)致側(cè)滑。車軸抱死側(cè)滑！共32頁 第15頁 正常操作的缺陷 駕駛員右腳下意識踩下制動踏

8、板，減速的慣性使腳上壓力大增，導(dǎo)致制動程度加劇，最終制動裝置將車軸抱死。汽車軌跡：跑偏、側(cè)滑 車速過高、制動力過大嚴(yán)重還會使車輛側(cè)翻，干擾周邊行人、車輛，發(fā)生交通事故。制動系統(tǒng)改進(jìn)：自動防車軸抱死裝置（ABS）四輪平衡系統(tǒng)共32頁 第16頁 高速公路緊急制動導(dǎo)致側(cè)翻緊急制動時因車軸抱死，導(dǎo)致巨大的側(cè)向轉(zhuǎn)矩，重心高、質(zhì)量大的貨運車極易側(cè)翻共32頁 第17頁 三、ABS簡介（Anti-lock Braking System） ABS是一種汽車制動時，自動防止驅(qū)動、從動車軸立刻被抱死的自動化裝置。 前述表明，當(dāng)汽車輪胎相對地面的滑動率在10%12%時，輪胎和地面的摩擦力（附著力）最大而且穩(wěn)定。 設(shè)想

9、在緊急制動期間，如果司機(jī)能控制輪胎的滑動率始終處于10%12%范圍之內(nèi)，汽車將能獲得最佳制動效能。共32頁 第18頁 1、ABS工作原理 緊急制動 防車軸抱死 在緊急制動時ABS系統(tǒng)能根據(jù)車輪相對車軸的轉(zhuǎn)速以一定頻率控制制動器壓力。使車軸即將抱死使立刻放松，始終保持一定的轉(zhuǎn)動。 車速降至58km/h以下系統(tǒng)自動停止工作。機(jī)械式ABS620次/秒電子式ABS60120次/秒共32頁 第19頁 時間短慣性大人為難以控制2、ABS基本組成 不同檔次的ABS系統(tǒng)性能、效果、結(jié)構(gòu)、成本相差很大，制動力執(zhí)行有機(jī)械、氣動、液壓等類型，但常規(guī)ABS都可分為四個主要部分： 車輪轉(zhuǎn)速傳感器 制動壓力調(diào)節(jié)裝置 電子

10、控制裝置 ABS警示燈緊急處理共32頁 第20頁 ABS結(jié)構(gòu)及原理圖 上圖：安裝ABS傳感器的汽車輪轂實物制動器摩擦部位下圖：ABS四輪系統(tǒng)安裝示意圖車速傳感器安裝齒輪共32頁 第21頁 不同檔次的ABS運用于各類國產(chǎn)車型重慶長安大客重慶長安微型車揚州亞星大客云南東風(fēng)中型貨車襄樊皮卡長春一汽大客共32頁 第22頁 3、ABS的發(fā)展趨勢 有效的ABS系統(tǒng)應(yīng)用以來，大幅度降低了緊急制動的風(fēng)險性，目前汽車制造商都在投入巨資進(jìn)行高層次的研究和開發(fā)。第五代ABS的功能擴(kuò)展 電子牽引系統(tǒng)(ETS) 驅(qū)動防滑調(diào)整裝置(ASR) 電子穩(wěn)定程序(ESP) 輔助制動器 隨著材料科學(xué)、計算機(jī)技術(shù)科學(xué)的迅速發(fā)展，AB

11、S的功能進(jìn)一步過大，成本大幅度降低。共32頁 第23頁 四、制動性的評價指標(biāo)1、名詞、概念制動效能 制動操作時汽車迅速降低速度直至停車的能力。熱衰退 制動器因高強(qiáng)度工作導(dǎo)致局部溫度上升而造成的制動效能下降。恒定性 汽車制動器制動效能在長時間、大強(qiáng)度工作條件下保持穩(wěn)定性的能力。共32頁 第24頁 2、評定制動性能參數(shù)最大制動減速度j（m/s2） 汽車制動過程的平均負(fù)加速度。汽車制動總時間： 駕駛員反映時間 制動系統(tǒng)除隙時間 制動時間 制動釋放時間 對汽車制動減速度的評價通常只計中間兩項，與制動總距離不同。共32頁 第25頁 極限減速度極限瞬間加速度：200m/s2 汽車制動過程能產(chǎn)生的減速度越大

12、，制動距離越小，其制動性能就越好。 但制動過程是非勻速的，影響減速度大小的因素很多，受力形式及其復(fù)雜。 所以最大加速度參數(shù)的測定是有條件的，應(yīng)用中常僅當(dāng)作參照。共32頁 第26頁 制動距離s（m） 制動踏板踏下開始到汽車完全停車所需要的最小距離。 在一定條件下（初速度、路面質(zhì)量等）汽車從緊急制動直至停止所需要的最小距離。 制動距離是評定汽車制動性能的一項主要指標(biāo)，經(jīng)修正后可在道路、交通工程等設(shè)計中作為安全停車距離。 制動減速度、制動距離顯然與地面附著力直接相關(guān)，受環(huán)境影響較大，運用時應(yīng)注意修正。共32頁 第27頁 制動效能恒定性(%) 汽車制動器在300以上體現(xiàn)的制動效能與同樣制動條件，冷狀態(tài)（100 以下）制動效能的比值。ISO/DIS6599相關(guān)規(guī)定： 在一定的車速（60km/h）條件下，以3m/s2的負(fù)加速度連續(xù)制動15次，最后制動效能不低于在冷狀態(tài)下制動效能的60。（一般車輛冷狀態(tài)制動效能標(biāo)準(zhǔn)值約5.8 m/ s2）共32頁 第28頁 計算實例例：汽車總質(zhì)量Ga10噸，地面附著系數(shù)0.75。 設(shè)制動力總能超過附著力，且制動過程是均勻的， 試計算最大減速度。解：根據(jù)題意，jMAX FBmax/Ga FBmax gGa 則：jMAX g 得jMAX 9.8