汽車理論第四章汽車的制動性

汽車理論課件第四章汽車的制動性汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群1第1頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群2引言

幾個概念汽車制動性？汽車制動系（已學）？制動系工作原理（已學）？制動性的重要性汽車的主要性能之一。直接關系到交通安全。重大交通事故往往與制動距離太大、緊急制動時發(fā)生側滑等情況有關，故汽車制動性是汽車行駛安全的重要保障。改善汽車的制動性，始終是汽車設計制造和使用部門的重要任務。

第2頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群3第一節(jié)制動性的評價指標制動效能

制動性最基本的評價指標？制動效能的恒定性

制動器設計時的重要問題？制動時汽車的方向穩(wěn)定性

汽車按給定路徑行駛的能力？P71：轎車制動規(guī)范對行車制動器制動性的部分要求第3頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群4第二節(jié)制動時車輪的受力思考題

從力學的角度，回答汽車在制動時，哪些因素導致減速直至停車；哪些因素起到了決定性作用，為設計和使用汽車提供理論指導。本節(jié)應掌握的內容車輪在制動時的受力圖。影響汽車地面制動力的主要因素。

第4頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群52.1地面制動力車輪在制動時的受力情況，見右圖。

取決于制動器內制動摩擦片與制動鼓（制動盤）間的摩擦力。取決于輪胎與地面間的附著力。第5頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群62.2制動器制動力制動時，車輪周緣克服制動器摩擦力矩所需的力，稱為制動器制動力。制動器制動力與制動踏板力的關系曲線，見右圖。

第6頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群72.3地面制動力、制動器制動力與附著力之間的關系第7頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群82.4硬路面上的附著系數(shù)

汽車制動過程，胎面留在地面上的印痕從車輪滾動到抱死拖滑是一個漸變的過程，即純滾動、邊滾邊滑、完全拖滑。第8頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群92.4硬路面上的附著系數(shù)第9頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群102.4.1滑動率

從上圖可以看到，當滑動率在0.2左右具有峰值特性。第10頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群112.4.2制動力系數(shù)與側向力系數(shù)

第11頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群122.4.3制動的穩(wěn)定區(qū)與非穩(wěn)定區(qū)

穩(wěn)定區(qū)在峰值滑動率左側，近似線性增長。路面附著力能跟隨汽車制動力矩的增加，提供足夠的地面制動力(矩)，并且，此時的橫向附著系數(shù)也較大，具有足夠的抗側滑能力，故一般稱為穩(wěn)定區(qū)。非穩(wěn)定區(qū)在峰值滑動率左側，滑動率s從峰值增長到100％幾乎是瞬間完成的（大約在0.1s）。在S達到100％時，縱向附著系數(shù)大約降低1／3—1／4。更為嚴重的是，橫向附著系數(shù)接近于零。從而，不但將增加汽車的停車制動距離，并使車輛喪失了抗側滑能力，故一般稱為不穩(wěn)定區(qū)。第12頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群132.4.4路面對制動力系數(shù)的影響第13頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群142.4.5車速對制動力系數(shù)的影響

第14頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群152.4.6胎面、路面對附著系數(shù)的影響（七六頁）

第15頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群162.4.7滑水現(xiàn)象

在某一車速下，在胎面下的動水壓力的升力等于垂直載荷時，輪胎將完全漂浮在水膜上面而與路面毫無接觸，B區(qū)、C去不復存在。這就是滑水現(xiàn)象。

第16頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群17第二節(jié)結束！第17頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群18第三節(jié)制動效能及其恒定性思考題

根據(jù)駕駛員的操縱特點，整個制動過程可以分為幾個階段？本節(jié)應掌握的內容影響制動效能的主要因素。影響制動效能恒定性的主要因素。

第18頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群193.1制動距離與制動加速度一、制動距離定義：在某一車速時，從駕駛員開始操縱制動控制裝置（制動踏板）到停車為止所駛過的距離。影響因素：制動踏板力、附著系數(shù)、汽車載荷、發(fā)動機是否結合試驗要求：制動踏板力、附著系數(shù)、汽車狀態(tài)做規(guī)定。設計要求：轎車、輕型貨車車速高，制動效能高；重型貨車車速低，要求稍低一些。

第19頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群203.1制動距離與制動減速度二、制動減速度定義：影響因素：制動器制動力（車輪滾動時）、附著力（車輪抱死拖滑時）。不同路面上的減速度、平均減速度第20頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群213.2制動距離的分析一、制動過程駕駛員反應時間（0.3-1.0s）制動器作用時間（0.2-0.9s）持續(xù)作用時間放松制動器時間（0.2-1.0s）？第21頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群223.2制動距離的分析二、制動距離

決定汽車制動距離的主要因素是：制動器起作用的時間、最大制動減速度即附著力（或最大制動器制動力）以及起始制動車速。第22頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群233.2制動距離的分析三、20世紀90年代轎車制動性水平

第23頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群243.3制動效能的恒定性一、抗熱衰退性

不僅與有關，還與制動器的結構形式有關。常用圖4-16說明制動器效能及穩(wěn)定程度。二、制動效能因數(shù)單位制動輪缸推力Fp所產(chǎn)生的制動器摩擦力F。R－制動鼓半徑

第24頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群253.3制動效能的恒定性三、抗水衰退性

涉水行駛，因水的潤滑作用使摩擦系數(shù)下降，使制動效能降低，稱水衰退。經(jīng)過若干次制動可短時間內迅速恢復原有的制動效能。四、氣阻在汽車下長坡多次連續(xù)制動時，使制動系統(tǒng)中的制動液產(chǎn)生高溫，在制動管路形成氣泡，影響液壓能的傳遞，使制動效能降低，甚至造成制動實效，這種現(xiàn)象稱為氣阻。第25頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群26第三節(jié)結束！第26頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群27第四節(jié)制動時汽車方向穩(wěn)定性思考題就你所知，汽車制動時可能出現(xiàn)的危險有哪幾種？本節(jié)應掌握的內容概念：制動時汽車的方向穩(wěn)定性、制動跑偏、后軸側滑、前軸失去轉向能力影響制動穩(wěn)定性的主要因素。

第27頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群284.1制動跑偏一、定義：二、主要原因：制造、調整誤差造成的？設計造成的？

第28頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群294.1制動跑偏制造、調整誤差造成的左、右制動器制動力不等

第29頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群304.1制動跑偏制動力不相等度對制動跑偏的影響

第30頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群314.1制動跑偏后輪抱死時制動力不相等度對制動跑偏的影響

第31頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群324.1制動跑偏設計造成的懸架導向桿系與轉向系拉桿運動干涉

第32頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群334.2后軸側滑、前軸失去轉向第33頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群344.2后軸側滑、前軸失去轉向A曲線:前輪無制動力而后輪有足夠制動力B曲線:后輪無制動力而前輪有足夠制動力

第34頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群354.2后軸側滑、前軸失去轉向第35頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群364.2后軸側滑、前軸失去轉向試驗總結：

1)制動過程中，若是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(減速停車)；汽車處于穩(wěn)定狀態(tài)，但喪失轉向能力。

2)若后輪比前輪提前一定時間(如對試驗中的汽車為0.5s以上)先抱死拖滑，且車速超過某一數(shù)值(如試驗中的汽車車速超過48km/h)時，汽車在輕微的側向力作用下就會發(fā)生側滑。路面越滑、制動距離和制動時間越長，后軸側滑越劇烈。第36頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群374.2后軸側滑、前軸失去轉向t－后軸開始拖滑的時間為什么是濕路面上制動的危險初速度？第37頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群384.2后軸側滑、前軸失去轉向從保證汽車方向穩(wěn)定性的角度出發(fā)，首先不能出現(xiàn)只有后軸車輪抱死或后軸車輪比前軸車輪先抱死的情況，以防止危險的后軸側滑；其次，盡量少出現(xiàn)只有前軸車輪抱死或前、后車輪都抱死的情況，以維持汽車的轉向能力。

理想的情況就是防止任何車輪抱死，前、后車輪都處于滾動狀態(tài)，這樣就可以確保制動時的方向穩(wěn)定性。第38頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群39第四節(jié)結束！第39頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群40第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關系思考題在什么情況下，汽車才能最大限度的利用地面提供的附著力，并安全行駛？請解釋前、后制動器制動力分配的比例將影響汽車制動時的方向穩(wěn)定性和附著條件的利用程度？本節(jié)應掌握的內容概念：制動強度、I曲線、曲線、同步附著系數(shù)、利用附著系數(shù)、制動效率。對前、后制動器制動力分配的要求。

第40頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群41第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關系對于一般汽車而言，根據(jù)其前、后軸制動器制動力的分配、載荷情況及道路附著系數(shù)和坡度等因素，當制動器制動力足夠時，制動過程可能出現(xiàn)如下三種情況，即：1)前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑。2)后輪先抱死拖沿，然后前輪抱死拖滑。3)前、后輪同時抱死拖滑。第41頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群425.1地面對前后車輪的法向反作用力

忽略Tf、Fw以及旋轉質量減速時產(chǎn)生的慣性力偶矩。且忽略制動時車輪邊滾邊滑的過程，附著系數(shù)只取一個定值。制動強度z：第42頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群435.1地面對前后車輪的法向反作用力

若在不同路面上制動，前、后輪都抱死，此時則

或

第43頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群445.1地面對前后車輪的法向反作用力

按上式，可以分析四輪均抱死時，地面對前、后輪法向反作用力的變化，如右圖。第44頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群455.2理想的前后制動器制動力分配曲線

或

Fz1、Fz2

消去第45頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群465.2理想的前后制動器制動力分配曲線第46頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群475.2理想的前后制動器制動力分配曲線

由此可見，只要給出汽車的總質量(或汽車的重力)、汽車的質心位置(a、b、hg)，就能作出I曲線。應指明：汽車前、后制動器制動力常不能按I曲線的要求來分配。制動過程中常是一根車軸的車輪先抱死，隨著踏板力的進一步增加，接著另一根車軸的車輪抱死。顯然，I曲線還是前、后輪都抱死后的地面制動力FXb1、FXb2的關系曲線。第47頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群485.3具有固定比值的前、后制動器制動力分配曲線與同步附著系數(shù)

曲線：第48頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群495.3具有固定比值的前、后制動器制動力分配曲線與同步附著系數(shù)同步附著系數(shù)：

線與I

曲線相交于B點，交點處的附著系數(shù)為，所對應的制動減速度稱為臨界減速度

是由汽車的結構參數(shù)決定的、反映汽車制動性能的一個參數(shù)。第49頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群505.3具有固定比值的前、后制動器制動力分配曲線與同步附著系數(shù)利用

線與I曲線的配合，就可以分析前、后制動器制動力具有固定比值的汽車在各種路面的制動情況。先介紹兩組線組：f線組是后輪沒有抱死，在各種路面上前輪抱死時的前、后地面制動力關系曲線；r線組是前輪沒有抱死而后輪抱死時的前、后地面制動力關系曲線。普通轎車在制動中踏板力逐漸加大時，常有后輪沒有抱死而前輪先抱死這樣的過程；有的空載貨車在制動中踏板力逐漸加大時，會出現(xiàn)前輪沒有抱死而后輪先抱死的過程。第50頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群515.3具有固定比值的前、后制動器制動力分配曲線與同步附著系數(shù)先求f線組。當前輪飽死時：第51頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群525.3具有固定比值的前、后制動器制動力分配曲線與同步附著系數(shù)再求r線組。當后輪飽死時：第52頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群535.4不同附著系數(shù)路面上制動過程分析

第53頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群545.4不同附著系數(shù)路面上制動過程分析第54頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群555.4不同附著系數(shù)路面上制動過程分析第55頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群565.5利用附著系數(shù)與制動效率

一、利用附著系數(shù)：

汽車以一定減速度制動時，除去制動強度。以外，不發(fā)生車輪抱死所要求的(最小)路面附著系數(shù)總大于其制動強度。為了定量說明這一點，引進利用附首系數(shù)的概念，又稱為被利用的附著系數(shù)。第56頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群575.5利用附著系數(shù)與制動效率

一、利用附著系數(shù)：

汽車以一定制動減速度制動時，防止車軸上車輪抱死所需的輪胎－地面附著系數(shù)。

第57頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群585.5利用附著系數(shù)與制動效率具有理想的制動力分配的汽車，其利用附著系數(shù)就是制動強度。第58頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群595.5利用附著系數(shù)與制動效率無任何車輪抱死所要求的(最小)地面附著系數(shù)(實際上為剛要抱死)為0.39，這就是這一貨車的同步附著系數(shù)。

在小于0.39的路面上，前輪提前抱死，

曲線無意義，汽車的利用附著系數(shù)應取

所確定的曲線。

在大于0.39的路面上，情況正好相反。因為利用附著系數(shù)總是大于或等于制動強度的故也可以根據(jù)利用附著系數(shù)在45o對角線的上方或下方，來判斷并選取汽車的利用附著系數(shù)曲線，即應選取在對角線上方的曲線作為汽車利用附著系數(shù)曲線。第59頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群605.5利用附著系數(shù)與制動效率利用右圖，（制動效率、附著系數(shù)、制動減速度）二者求第三？

二、制動效率：第60頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群615.5利用附著系數(shù)與制動效率二、制動效率：制動效率描述：地面附著條件的利用程度，并說明實際制動力分配的合理性。制動效率定義為車輪不鎖死的最大制動減速度與車輪和地面間摩擦因數(shù)的比值。圖4—33給出了制動效率曲線。當＝0.6時，空載時后軸制動效率約等于0.67。這說明后輪不抱死時，汽車最多只利用可供制動的附著力的67％，即其制動減速度不是0.6g，而只有0.6X0.67g=0.402g。第61頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群625.6對前后制動器制動力分配的要求若按利用附著系數(shù)曲線來考慮，為了防止后輪抱死并提高制動效率，前軸利用附著系數(shù)曲線應總在45O對角線上方，即總在后軸利用附著系數(shù)曲線的上方，同時還應靠近圖中的對角線(＝z)。第62頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群635.6對前后制動器制動力分配的要求第63頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群645.6對前后制動器制動力分配的要求

為確保汽車制動時的方向穩(wěn)定性和提高制動效率，現(xiàn)代汽車采用防抱死裝置或制動力調節(jié)裝置。制動力調節(jié)裝置，可改善制動器特性，可通過調節(jié)閥，改變前、后制動管路的壓力，使

線位于I曲線下方，并盡可能接近I曲線，以防后輪抱死。制動防抱死裝置，是控制地面制動力，以獲得比車輪抱死時，更大的縱向附著系數(shù)、側向附著系數(shù)，從而使制動性能和轉向性能都比前、后輪同時抱死更為有利。第64頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群655.6對前后制動器制動力分配的要求

對于具有固定比值的前、后制動器制動力的制動系特性，其實際制動力分配曲線與理想的制動力分配曲線相差很大，制動效率低，前輪可能因抱死而喪失轉向能力，后輪也可能抱死面使汽車有發(fā)生后軸側滑的危險。因此，現(xiàn)代汽車均裝有比例閥或載荷比例閥等制動力調節(jié)裝置，可根據(jù)制動強度、載荷等因素來改變前、后制動器制動力的比值，使之接近于理想制動力分配曲線，滿足制動法規(guī)的要求。其制動力分配曲線的設計仍然考慮的是兼顧制動穩(wěn)定性和最短制動距離但優(yōu)先穩(wěn)定性的原則，但是實際轉折點的選擇是復雜的，因為前面所講的I曲線是簡單的直線制動情況，實際的制動工況會使I曲線發(fā)生改變，例如發(fā)動機對制動的影響，轉彎制動時左、右車輪載荷的轉移等。所以．轉折點的選第一般低于I曲線，以保證有一定的穩(wěn)定性的余地。第65頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群66第66頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車理論（PowerPoint版）版權所有者：南航趙又群67圖a給出的是限壓閥的制動力分配曲線，在其轉折點后，由于后輪液壓不變是一水平線，雖然分配線對空載基本是合適的，但仍有一小段是非穩(wěn)定區(qū)，且滿載時效率偏低。圖b給出了比例閥的制動力分配曲線，在其轉折點以后是一條斜線，和空載[曲線的交點即同步附著系數(shù)超過了0.82(ECE)，既消除了不穩(wěn)定區(qū)又提高了制動效率；但是滿載時轉折點下移會增加和I曲線的距離，降低制動的效率。圖c給出了感載比例閥的制動力分配曲線，滿載時轉折點上移和滿載的I