汽車的制動(dòng)性

Chapter4汽車的制動(dòng)性4.1

制動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)4.2

制動(dòng)時(shí)車輪的受力4.3

汽車制動(dòng)效能及其恒定性4.4制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性4.5制動(dòng)力分配4.6制動(dòng)力的調(diào)節(jié)和車輪防抱死學(xué)習(xí)目標(biāo)通過本章的學(xué)習(xí)，要求掌握制動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)；掌握制動(dòng)時(shí)汽車的受力情況以及地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力與地面附著力之間的關(guān)系；掌握汽車制動(dòng)距離的概念和計(jì)算方法；能對制動(dòng)跑偏和制動(dòng)側(cè)滑進(jìn)行正確的受力分析和運(yùn)動(dòng)分析；熟練分析前、后制動(dòng)器制動(dòng)力具有固定比值的汽車在各種路面上的制動(dòng)過程；了解自動(dòng)防抱死系統(tǒng)的原理。汽車行駛時(shí)能在短距離內(nèi)停車且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長坡時(shí)能維持一定車速的能力，稱為汽車的制動(dòng)性。制動(dòng)性是汽車主動(dòng)安全性的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。汽車的制動(dòng)性的定義制動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：

第一節(jié)

制動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)第11章汽車的制動(dòng)性根據(jù)對汽車制動(dòng)性的定義，如何確定制動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)？思考制動(dòng)效能——制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度；制動(dòng)效能恒定性；制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。路面條件載荷條件制動(dòng)初速度1.制動(dòng)效能制動(dòng)效能即制動(dòng)距離和制動(dòng)減速度。制動(dòng)距離制動(dòng)距離主要與哪些因素有關(guān)？第一節(jié)制動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)思考制動(dòng)時(shí)汽車按給定路徑行駛的能力。即在制動(dòng)中不發(fā)生跑偏、側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力的性能。3.制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性2.制動(dòng)效能的恒定性制動(dòng)效能的恒定性即抗熱衰退性能。本章研究的重點(diǎn)是：如何使汽車在保證方向穩(wěn)定性的前提下，獲得最好的制動(dòng)效能。第一節(jié)制動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)項(xiàng)目中國ZBT24007—1989歐洲共同體（EEC）71/320中國GB7258—2004美國聯(lián)邦135試驗(yàn)路面干水泥路面附著良好≥0.7Skidno81

載重滿載一個(gè)駕駛員或滿載任何載荷輕、滿載

制動(dòng)初速度80km/h80km/h50km/h96.5km/h（60mile/h）

制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性不許偏出3.7m通道不抱死跑偏不許偏出2.5m通道不抱死偏出3.66m（12ft）

制動(dòng)距離或制動(dòng)減速度≤50.7m≤50.7m，≥5.8m/s2≤20m≥5.9m/s2≤65.8m（216ft）

踏板力≤500N<490N≤500N66.7～667N(15～150lbf)乘用車制動(dòng)規(guī)范對行車制動(dòng)器制動(dòng)性的部分要求第一節(jié)制動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)車型制動(dòng)距離/m

捷達(dá)48.8

別克GL845.8

桑塔納200045.0

帕薩特43.9

奧迪A61.8T42.3

寶來1.8T40.0

寶馬745i37.1制動(dòng)距離有時(shí)也用在良好路面條件下，汽車以100km/h的初速度制動(dòng)到停車的最短距離來表示。幾種車型100km/h→0的制動(dòng)距離第一節(jié)制動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)制動(dòng)力矩Tμ

地面附著力由制動(dòng)力矩所引起的、地面作用在車輪上的切向力。第二節(jié)制動(dòng)時(shí)車輪的受力一、地面制動(dòng)力

二、制動(dòng)器制動(dòng)力Fμ在輪胎周緣克服制動(dòng)器摩擦力矩所需的切向力。與附著力無關(guān)Fμ取決于制動(dòng)器的類型、結(jié)構(gòu)尺寸、制動(dòng)器摩擦副的摩擦因數(shù)及車輪半徑，并與踏板力成正比。第二節(jié)制動(dòng)時(shí)車輪的受力三、FXb、Fμ與

的關(guān)系FXb=FμFμ第二節(jié)制動(dòng)時(shí)車輪的受力車輪接近純滾動(dòng)車輪邊滾邊滑車輪抱死拖滑第二節(jié)制動(dòng)時(shí)車輪的受力四、硬路面上的附著系數(shù)從制動(dòng)過程的三個(gè)階段看，隨著制動(dòng)強(qiáng)度的增加，車輪幾何中心的運(yùn)動(dòng)速度因滾動(dòng)而產(chǎn)生的部分越來越少，因滑動(dòng)而產(chǎn)生的部分越來越多。1.滑動(dòng)率第二節(jié)制動(dòng)時(shí)車輪的受力滑動(dòng)率的數(shù)值說明了車輪運(yùn)動(dòng)中滑動(dòng)成分所占的比例?；瑒?dòng)率：純滾動(dòng)時(shí)，s=0；純滑動(dòng)時(shí)ωw=0，s

=100%；邊滾邊滑時(shí)0<s<100%。2.制動(dòng)力系數(shù)與滑動(dòng)率s制動(dòng)力系數(shù)：地面制動(dòng)力與作用在車輪上的垂直載荷的比值。峰值附著系數(shù)滑動(dòng)附著系數(shù)s=15%～20%第二節(jié)制動(dòng)時(shí)車輪的受力

制動(dòng)力系數(shù)隨滑動(dòng)率而變化側(cè)向力系數(shù)：地面作用于車輪的側(cè)向力與車輪垂直載荷之比。第二節(jié)制動(dòng)時(shí)車輪的受力

側(cè)向力系數(shù)也隨滑動(dòng)率而變化3.側(cè)向力系數(shù)1）制動(dòng)力系數(shù)大，地面制動(dòng)力大，制動(dòng)距離短；

2）側(cè)向力系數(shù)大，地面可作用于車輪的側(cè)向力大，方向穩(wěn)定性好；

3）減輕輪胎磨損。ABS（防抱死制動(dòng)系統(tǒng)）將制動(dòng)時(shí)的滑動(dòng)率控制在15%～20%之間，有如下優(yōu)點(diǎn)：第二節(jié)制動(dòng)時(shí)車輪的受力路面峰值附著系數(shù)滑動(dòng)附著系數(shù)

瀝青或混凝土路面0.8～0.90.75

瀝青（濕）0.5～0.70.45～0.6

混凝土（濕）0.70.7

礫石0.60.55

土路（干）0.680.65

土路（濕）0.550.4～0.5

雪（壓緊）0.20.15

冰0.10.07表4-2各種路面的平均附著系數(shù)（1）路面4.影響制動(dòng)力系數(shù)的因素第二節(jié)制動(dòng)時(shí)車輪的受力（2）車速第二節(jié)制動(dòng)時(shí)車輪的受力子午線輪胎接地面積大、單位壓力小、滑移小、胎面不易損耗，制動(dòng)力系數(shù)較高。轎車普遍采用寬斷面、低氣壓、子午線輪胎。第二節(jié)制動(dòng)時(shí)車輪的受力（3）輪胎結(jié)構(gòu)第二節(jié)制動(dòng)時(shí)車輪的受力（4）胎面花紋汽車能達(dá)到的制動(dòng)減速度本章假設(shè)FW=0、Ff=0，即不計(jì)空氣阻力和滾動(dòng)阻力對汽車制動(dòng)減速的作用。制動(dòng)時(shí)總的地面制動(dòng)力第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性一、制動(dòng)距離及制動(dòng)減速度當(dāng)前、后輪同時(shí)抱死時(shí)當(dāng)汽車裝有ABS時(shí)

當(dāng)汽車沒有裝ABS，又不允許車輪抱死時(shí)放大第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性二、制動(dòng)距離分析汽車的制動(dòng)距離是指制動(dòng)器起作用和持續(xù)制動(dòng)兩個(gè)階段汽車駛過的距離。制動(dòng)器起作用時(shí)間駕駛員反應(yīng)時(shí)間持續(xù)制動(dòng)時(shí)間放松制動(dòng)器時(shí)間第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性當(dāng)時(shí)在時(shí)間內(nèi)在時(shí)間內(nèi)式中第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性1.制動(dòng)器起作用階段汽車駛過的距離s2當(dāng)τ=0時(shí)，u=u0由于當(dāng)τ=0時(shí)，s=0持續(xù)制動(dòng)階段汽車以

作勻減速運(yùn)動(dòng)，其初速度為

，末速度為零。第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性2.持續(xù)制動(dòng)階段汽車駛過的距離s3將代入第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性3.總制動(dòng)距離1）制動(dòng)器起作用的時(shí)間當(dāng)

ua0=110km/h時(shí)，1s時(shí)間汽車行駛的距離

s=30m；如果消除制動(dòng)器間隙的時(shí)間減少0.2s，制動(dòng)距離可縮短6m。表4-3裝用不同助力制動(dòng)系時(shí)CA770轎車的制動(dòng)距離

性能指標(biāo)制動(dòng)系形式制動(dòng)時(shí)間/s制動(dòng)距離/m最大制動(dòng)減速度/（m·s-2）

真空助力制動(dòng)系2.1212.257.25

壓縮空氣—液壓制動(dòng)系1.458.257.65第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性4.影響制動(dòng)距離s的因素第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性2）起始車速ua0第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性制動(dòng)效能的恒定性即抗熱衰退性能。制動(dòng)器溫度上升后，制動(dòng)器產(chǎn)生的摩擦力矩常會(huì)有顯著下降，這種現(xiàn)象稱為制動(dòng)器的熱衰退。山區(qū)行駛的貨車和高速行駛的轎車，對抗熱衰退性能有更高的要求。三、制動(dòng)效能的恒定性3）最大制動(dòng)減速度

主要與路面附著系數(shù)有關(guān)。第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性八達(dá)嶺高速公路是北京通往大西北的一條重要交通干道。1998年該公路建成開通，至2003年5月底，已經(jīng)發(fā)生一般性交通事故458起，造成236人受傷、94人死亡。特別是在高速路進(jìn)京方向51～56km路段內(nèi)就造成50人受傷、36人死亡。這段5km長的道路和道路右側(cè)葬送了眾多生命的深淵，被駕駛員稱為“死亡谷”。進(jìn)京56.7～53km路段是事故的生成段，53～50km路段是事故的發(fā)生段。雖然這6km路段整體上基本滿足了設(shè)計(jì)要求，但在事故生成段，卻存在嚴(yán)重的設(shè)計(jì)缺陷。一是第3號(hào)坡段坡度為3.99%，設(shè)計(jì)要求坡長應(yīng)小于700m，實(shí)際坡長卻為1400m，超過設(shè)計(jì)坡長的一倍；二是第四、五、六路段坡度均超過4%，按照設(shè)計(jì)要求，連續(xù)下坡的坡段坡度超過4%時(shí)，坡長不得超過1500m，而實(shí)際坡長為1600m，超過設(shè)計(jì)規(guī)范要求。這意味著這段路長距離連續(xù)下坡，汽車制動(dòng)能力承受不了，最后失靈發(fā)生事故。另外，來自外地的超載車輛日益增多也是事故生成的隱性原因。第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性2004年10月14日，一輛載著20多t汽油的東風(fēng)油罐車行駛到有“死亡谷”之稱的八達(dá)嶺高速進(jìn)京方向51km處，由于制動(dòng)失靈撞向?qū)橹苿?dòng)失靈而設(shè)計(jì)的緊急避險(xiǎn)區(qū)，整個(gè)駕駛室及罐體前部懸在空中，駕駛室內(nèi)5人半空迅速逃生。汽車制動(dòng)工況制動(dòng)距離/m冷車空載37.8冷車滿載39.0熱車滿載40.6第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性凱迪拉克GTS100km/h～0的制動(dòng)距離抗熱衰退性能主要與制動(dòng)器摩擦副材料及制動(dòng)器結(jié)構(gòu)有關(guān)。制動(dòng)鼓和制動(dòng)盤用鑄鐵。摩擦片用無石棉或半金屬材料。第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性1）摩擦副材料第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性2）制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式增力式制動(dòng)器恒定性差，盤式制動(dòng)器恒定性好。轎車制動(dòng)系統(tǒng)的配置通常是前通風(fēng)盤、后盤式。第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性很多轎車的前后輪都采用盤式制動(dòng)器第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性注意觀察前后制動(dòng)塊有何不同，為什么？思考第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性通風(fēng)盤式制動(dòng)器第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性鉆孔通風(fēng)盤式制動(dòng)器第三節(jié)汽車的制動(dòng)效能及其恒定性法拉利跑車采用的特殊材料的鉆孔通風(fēng)盤跑偏側(cè)滑第四節(jié)制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性制動(dòng)力不相等度

或左右車輪制動(dòng)力不相等思考：前輪的制動(dòng)力不相等度大容易導(dǎo)致跑偏，還是后輪制動(dòng)力不相等度大容易導(dǎo)致跑偏？為什么？一、汽車的制動(dòng)跑偏第四節(jié)制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性FX1l>FX1r

使前輪偏轉(zhuǎn)、汽車跑偏FX1形成轉(zhuǎn)向力矩FY1FY2地面?zhèn)认蛄π纬傻姆戳谾Y1將使前輪繞主銷偏轉(zhuǎn)，加劇跑偏第四節(jié)制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性FX1對主銷的力矩會(huì)使前輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)FXb1FXb1前輪抱死時(shí)，F(xiàn)j的方向與前軸側(cè)滑的方向相反，F(xiàn)j能阻止或減小前軸側(cè)滑，汽車處于穩(wěn)定狀態(tài)。uAABFY2uBOCFj（離心力）1.前輪抱死拖滑二、制動(dòng)時(shí)后軸側(cè)滑與前軸轉(zhuǎn)向能力的喪失第四節(jié)制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性FXb2FXb2oFj后輪抱死時(shí)，F(xiàn)j與后軸側(cè)滑方向一致，慣性力加劇后軸側(cè)滑，后軸側(cè)滑又加劇慣性力，汽車將急劇轉(zhuǎn)動(dòng)，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。ACBuAuBFY1FY2≈02.后輪抱死拖滑第四節(jié)制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性FXb1FXb1FXb2FXb2（1）前輪無制動(dòng)力而后輪有足夠的制動(dòng)力（曲線A）或后輪無制動(dòng)力而前輪有足夠的制動(dòng)力（曲線B）第四節(jié)制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性（2）前、后輪都有足夠的制動(dòng)力，但抱死拖滑的次序和時(shí)間間隔不同第四節(jié)制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性（3）起始車速和附著系數(shù)的影響第四節(jié)制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性（4）總結(jié)1）制動(dòng)過程中，如果只有前輪抱死或前輪先抱死拖滑，汽車基本上沿直線向前行駛，汽車處于穩(wěn)定狀態(tài)，但喪失轉(zhuǎn)向能力；

2）若后輪比前輪提前一定時(shí)間先抱死拖滑，且車速超過某一數(shù)值，汽車在輕微的側(cè)向力作用下就會(huì)發(fā)生側(cè)滑，路面越滑、制動(dòng)距離和制動(dòng)時(shí)間越長，后軸側(cè)滑越劇烈。第四節(jié)制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性制動(dòng)過程的三種可能1）前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑；穩(wěn)定工況，但喪失轉(zhuǎn)向能力，附著條件沒有充分利用。

2）后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑；后軸可能出現(xiàn)側(cè)滑，不穩(wěn)定工況，附著利用率低。

3）前、后輪同時(shí)抱死拖滑；可以避免后軸側(cè)滑，附著條件利用較好；但喪失轉(zhuǎn)向能力。前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的分配比例，將影響制動(dòng)時(shí)前后輪的抱死順序，從而影響汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度。第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系一、地面對前、后車輪的法向反作用力z—制動(dòng)強(qiáng)度第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系當(dāng)前、后輪都抱死時(shí)第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系思考：為什么有些轎車采用前盤后鼓的制動(dòng)系統(tǒng)配置？制動(dòng)管路為什么采用交叉布置？第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系“理想”的條件是：前后車輪同時(shí)抱死。I

曲線：在各種附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí)，要使前、后車輪同時(shí)抱死，前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力應(yīng)滿足的關(guān)系曲線。第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系二、理想的前后制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線消去變量1.解析法確定I曲線第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系由理想的條件可得1.解析法確定I曲線第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系由理想的條件可得思考：I曲線受哪些因素影響？對特定的汽車是唯一的嗎？0.40.20.30.3g0.2g0.4g第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系2.作圖法確定I曲線1）按照作圖，得到一組等間隔的45?平行線。這組線稱為“等制動(dòng)減速度線組”。線上任何一點(diǎn)都有以下特點(diǎn)：0.40.20.32）按作射線束0.30.20.4I曲線0.3g0.2g0.4g第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)β：前、后制動(dòng)器制動(dòng)力之比為固定值時(shí)，前輪制動(dòng)器制動(dòng)力與汽車總制動(dòng)器制動(dòng)力之比。第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系三、具有固定比值的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力與同步附著系數(shù)1.β線θβ線：實(shí)際前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配線。β線Fμ2Fμ1第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系0Fμ1、Fμ2具有固定比值的汽車，使前、后車輪同時(shí)抱死的路面附著系數(shù)稱為同步附著系數(shù)。第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系2.同步附著系數(shù)從圖中看，同步附著系數(shù)是β線和

I

曲線交點(diǎn)處對應(yīng)的附著系數(shù)。

該點(diǎn)所對應(yīng)的減速度稱為臨界減速度。同步附著系數(shù)的計(jì)算滿足固定比值的條件滿足同時(shí)抱死的條件第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系注意：同步附著系數(shù)是汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的，與路面無關(guān)的，反映汽車制動(dòng)性能的參數(shù)。后輪沒有抱死、前輪抱死時(shí)，前、后輪地面制動(dòng)力FXb1、FXb2間的關(guān)系曲線。第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系四、前后制動(dòng)器制動(dòng)力具有固定比值的汽車在各種路面上制動(dòng)過程的分析1.f線組

一定時(shí)，f線為直線與無關(guān)FXb1=0FXb2=0第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系前輪抱死的條件是FXb1FXb2f線組f線組作圖第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系0.20.30.40.52.r

線組前輪沒有抱死、后輪抱死時(shí)，F(xiàn)Xb1、FXb2間的關(guān)系曲線。第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系

一定時(shí)，r線為直線與無關(guān)后輪抱死的條件是FXb1FXb2r線組I曲線r線組作圖f線組第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系0.20.30.40.50.20.30.40.5第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系利用β線、I

曲線、f

和

r

線組分析汽車在不同值路面上的制動(dòng)過程。第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系3.制動(dòng)過程分析

從圖中看，同步附著系數(shù)是多少？第五節(jié)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系A(chǔ)