汽车制动性能的恒定性

1、汽车的制动性汽车的制动性 一、一、附着力与附着系数附着力与附着系数 地面制动力最大值地面制动力最大值 等于地面垂直反力与附着系数的乘积等于地面垂直反力与附着系数的乘积： 1. 滑移率与附着系数滑移率与附着系数 （1）附着率：）附着率：轮胎与路面间传递的切向力与地面垂直反力的比值轮胎与路面间传递的切向力与地面垂直反力的比值。 （2）滑移率）滑移率 地面制动力产生前，车轮作纯滚动。地面制动力产生前，车轮作纯滚动。 式中：式中： -车轮旋转线速度车轮旋转线速度，rad/s； r -车轮半径车轮半径，m。 maxbFZbFFmaxZxFF rV汽车的制动性汽车的制动性 制动开始后，产生制动器制动力矩，

2、使车轮旋转速度相制动开始后，产生制动器制动力矩，使车轮旋转速度相对于车速降低对于车速降低。 随着制动强度增大，制动器制动力矩达到使车轮抱死随着制动强度增大，制动器制动力矩达到使车轮抱死。 制动滑移率为：制动滑移率为： 驱动滑移率为：驱动滑移率为： rV0rVrVsrVrs汽车的制动性汽车的制动性 （3）附着率与滑移率的关系）附着率与滑移率的关系 试验证明：附着率是滑移率的函数试验证明：附着率是滑移率的函数。 制动强度不大，滑移率较小时，纵向制动强度不大，滑移率较小时，纵向附着率附着率 几乎随滑移率的增大成正比增几乎随滑移率的增大成正比增大；而后，随滑移率增长，纵向附着率缓大；而后，随滑移率增长

3、，纵向附着率缓慢增长，直至达到峰值附着系数慢增长，直至达到峰值附着系数 。然。然后，随着滑移率继续增大，纵向附着率反后，随着滑移率继续增大，纵向附着率反而下降，直至当车轮抱死滑移后，附着率而下降，直至当车轮抱死滑移后，附着率达到滑动附着系数达到滑动附着系数 。 滑移率较小时，侧向附着率滑移率较小时，侧向附着率 的值较的值较大；随滑移率增大，侧向附着率的值减小；大；随滑移率增大，侧向附着率的值减小；而当车轮抱死滑移后，滑移率为而当车轮抱死滑移后，滑移率为1时，侧时，侧向附着率的值降至接近于零。向附着率的值降至接近于零。 pslb 汽车的制动性汽车的制动性 2. 垂直反力垂直反力 若汽车的总重为若

4、汽车的总重为G，在水平路面上制动，并忽略空气阻力影，在水平路面上制动，并忽略空气阻力影响，前后轴的地面垂直反力的值为响，前后轴的地面垂直反力的值为： 制动过程中会发生载荷的转移，即：前轴的垂直载荷增大，而后轴制动过程中会发生载荷的转移，即：前轴的垂直载荷增大，而后轴的垂直载荷减小。的垂直载荷减小。 制动时轴荷转移影响前后车轮附着力相对大小，因而影响前后车轮制动时轴荷转移影响前后车轮附着力相对大小，因而影响前后车轮最大地面制动力相对大小。最大地面制动力相对大小。dtdVMLhGLLFdtdVMLhGLLFgzgz1221 汽车的制动性汽车的制动性 3.影响附着系数的因素影响附着系数的因素 附着系

5、数值取决于道路材料、路面状况和轮胎结构、轮胎气压、胎附着系数值取决于道路材料、路面状况和轮胎结构、轮胎气压、胎面花纹、材料以及行驶速度等面花纹、材料以及行驶速度等。 路面峰值附着系数滑动附着系数沥青或混凝土（干）0.80.90.75沥青（湿）0.50.70.450.6混凝土（湿）0.80.7砾 石0.60.55土路（干）0.680.65土路（湿）0.550.40.5雪（压实）0.20.15冰0.10.07汽车的制动性汽车的制动性 路面结构路面结构:宏现上有一定不平宏现上有一定不平度；微观结构度；微观结构:粗糙且有棱角。粗糙且有棱角。 增大轮胎与地面接触面积可提增大轮胎与地面接触面积可提高附着能

6、力；低气压、宽断面和高附着能力；低气压、宽断面和子午线轮胎附着系数大。子午线轮胎附着系数大。 不同花纹的轮胎，附着系数也不同花纹的轮胎，附着系数也不同；轮胎磨损后，随着花纹深不同；轮胎磨损后，随着花纹深度减小，附着系数降低。度减小，附着系数降低。 车速提高后，附着系数下降。车速提高后，附着系数下降。汽车的制动性汽车的制动性 2）垂直反力）垂直反力 若汽车的总重为若汽车的总重为G，在水平路面上制动，并忽略空气阻力影响，前，在水平路面上制动，并忽略空气阻力影响，前后轴的地面垂直反力的值为后轴的地面垂直反力的值为： 制动过程中会发生载荷的转移，即：前轴的垂直载荷增大，而后轴制动过程中会发生载荷的转移

7、，即：前轴的垂直载荷增大，而后轴的垂直载荷减小。的垂直载荷减小。 制动时轴荷转移影响前后车轮附着力相对大小，因而影响前后车轮制动时轴荷转移影响前后车轮附着力相对大小，因而影响前后车轮最大地面制动力相对大小。最大地面制动力相对大小。dtdVMLhGLLFdtdVMLhGLLFgzgz1221汽车的制动性汽车的制动性驾驶员反应时间驾驶员反应时间 制动器起作用时间制动器起作用时间 持续制动时间持续制动时间 制动释放时间制动释放时间 1t2t3t4t 二、汽车的制动效能二、汽车的制动效能 1汽车的制动过程汽车的制动过程汽车的制动性汽车的制动性 汽车的制动效能指汽车迅速降低车速直至停车的能力。汽车的制动

8、效能指汽车迅速降低车速直至停车的能力。 制动效能可以用制动效能可以用制动距离、制动力和制动减速度制动距离、制动力和制动减速度三个指标评价。三个指标评价。 （1）制动力和制动减速度）制动力和制动减速度 若汽车总质量为若汽车总质量为M，道路附着系数为，道路附着系数为 ，最大制动力，最大制动力 为：为： 制动器技术状况良好前提下，持续制动最大减速度取决于附着力，制动器技术状况良好前提下，持续制动最大减速度取决于附着力，因此：因此： maxbFgMFb maxmaxmaxjMgMFbgjmax2. 汽车的制动效能汽车的制动效能汽车的制动性汽车的制动性 制动距离指在规定的初速度制动距离指在规定的初速度

9、Va0（km/h）时急踩制动时，从脚接）时急踩制动时，从脚接触制动踏板起至机动车停住时止机动车驶过的距离，包括在制动器触制动踏板起至机动车停住时止机动车驶过的距离，包括在制动器起作用时间内驶过的距离起作用时间内驶过的距离 S2 和在汽车以最大减速度持续制动时间和在汽车以最大减速度持续制动时间内内所驶过的距离所驶过的距离 S3 。若制动器技术状况良好，汽车的制动距离可用若制动器技术状况良好，汽车的制动距离可用下下式计算：式计算：gVVttSaa92.2526 . 3120022汽车的制动性汽车的制动性 3影响汽车制动效能的因素影响汽车制动效能的因素 主要因素：主要因素：制动器起作用时间、最大制动

10、减速度及制动制动器起作用时间、最大制动减速度及制动起始车速。起始车速。 持续制动期间，汽车最大减速度取决于附着力。因此，持续制动期间，汽车最大减速度取决于附着力。因此，道路附着系数的大小，对汽车的制动距离有重要影响。道路附着系数的大小，对汽车的制动距离有重要影响。 制动起始车速越低，制动距离越短。制动起始车速越低，制动距离越短。 在制动器起作用时间内的速度很快，因而对制动距离影在制动器起作用时间内的速度很快，因而对制动距离影响很大。响很大。 制动器起作用时间与制动系的结构形式有密切的关系制动器起作用时间与制动系的结构形式有密切的关系。 汽车的制动性汽车的制动性 三、制动效能的恒定性三、制动效能

11、的恒定性 制动效能的恒定性：制动效能的恒定性：制动器抗热衰退现象和水衰退现象制动器抗热衰退现象和水衰退现象的能力。的能力。 1. 制动器的抗热衰退性能制动器的抗热衰退性能 反映了汽车高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保反映了汽车高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度持的程度。 汽车长时间进行强度较大的制动时，制动器的温度升汽车长时间进行强度较大的制动时，制动器的温度升高后，制动摩擦片性能下降，制动器摩擦副的摩擦系数减高后，制动摩擦片性能下降，制动器摩擦副的摩擦系数减小，所产生的摩擦力矩和制动力减小，制动效能降低小，所产生的摩擦力矩和制动力减小，制动效能降低。这。这种现象称之为制动器的热衰

12、退。种现象称之为制动器的热衰退。汽车的制动性汽车的制动性 四、制动效能的恒定性四、制动效能的恒定性 制动效能的恒定性：制动器抗热衰退现象和水衰退现象的能力。制动效能的恒定性：制动器抗热衰退现象和水衰退现象的能力。 1. 制动器的抗热衰退性能制动器的抗热衰退性能 汽车的制动性汽车的制动性 2影响制动器的抗热衰退性能的因素影响制动器的抗热衰退性能的因素 抗热衰退性能与制动器摩擦副材料及制动器结抗热衰退性能与制动器摩擦副材料及制动器结构形式有关。构形式有关。 制动器单位制动轮缸推力所产生的制动器摩擦制动器单位制动轮缸推力所产生的制动器摩擦力定义为制动效能因数。力定义为制动效能因数。 可用制动效能因数

13、与摩擦系数的关系曲线说明可用制动效能因数与摩擦系数的关系曲线说明各种类型制动器的效能及其稳定程度。各种类型制动器的效能及其稳定程度。 汽车的制动性汽车的制动性 2制动器的抗水衰退性能制动器的抗水衰退性能 制动器的抗水衰退性能反映了汽车涉水后制动效能保持制动器的抗水衰退性能反映了汽车涉水后制动效能保持的程度和恢复的快慢。的程度和恢复的快慢。 制动器涉水引起制动效能下降的现象称为制动器的水衰制动器涉水引起制动效能下降的现象称为制动器的水衰退现象。其原因是水的润滑作用使制动摩擦片与制动毂间摩退现象。其原因是水的润滑作用使制动摩擦片与制动毂间摩擦系数下降。擦系数下降。 制动器浸水后，经过若干次制动，在

14、摩擦热作用下使水制动器浸水后，经过若干次制动，在摩擦热作用下使水分蒸发，摩擦片逐渐干燥，逐渐恢复到浸水前的制动能，称分蒸发，摩擦片逐渐干燥，逐渐恢复到浸水前的制动能，称为水恢复现象。为水恢复现象。 盘式制动器的水衰退影响比鼓式制动器的要小，制动效盘式制动器的水衰退影响比鼓式制动器的要小，制动效能下降小，恢复也较快。能下降小，恢复也较快。汽车的制动性汽车的制动性 2制动器的抗水衰退性能制动器的抗水衰退性能 1-鼓式制动器；鼓式制动器；2-盘式制动器盘式制动器汽车的制动性汽车的制动性 五、制动时汽车的方向稳定性五、制动时汽车的方向稳定性 汽车在制动过程中维持直线行驶或按预定弯道行驶的能力。汽车在制

15、动过程中维持直线行驶或按预定弯道行驶的能力。 失去方向稳定性的原因是：跑偏、侧滑和转向轮失去转向能力。失去方向稳定性的原因是：跑偏、侧滑和转向轮失去转向能力。 1汽车的制动跑偏汽车的制动跑偏 制动时汽车自动向左或向右偏驶称为制动时汽车自动向左或向右偏驶称为“制动跑偏制动跑偏” （1）左右车轮制动力不相等）左右车轮制动力不相等 转向轴左、右车轮（转向轮）转向轴左、右车轮（转向轮）制动器的制动力不相等是引起制制动器的制动力不相等是引起制动跑偏的重要原因。动跑偏的重要原因。 汽车的制动性汽车的制动性 （2）制动时悬架导向杆系与转向系拉杆运动干涉）制动时悬架导向杆系与转向系拉杆运动干涉 悬架导向杆系与

16、转向系拉杆在运动学上不协调，因运动干悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上不协调，因运动干涉而引起跑偏，是设计造成的，其特点是跑偏的方向不变。涉而引起跑偏，是设计造成的，其特点是跑偏的方向不变。汽车的制动性汽车的制动性 2汽车的制动侧滑汽车的制动侧滑 制动中，某一轴或两轴发生横向制动中，某一轴或两轴发生横向移动的现象称为制动侧滑。移动的现象称为制动侧滑。 侧滑与制动时车轮抱死及抱死顺侧滑与制动时车轮抱死及抱死顺序密切相关。序密切相关。 若前后轴均不抱死，不会发生制若前后轴均不抱死，不会发生制动侧滑。动侧滑。 若后轴车轮比前轴车轮先抱死拖若后轴车轮比前轴车轮先抱死拖滑，就可能发生后轴侧滑。滑，就可能

17、发生后轴侧滑。 若前、后轴车轮同时抱死；或前若前、后轴车轮同时抱死；或前轴车轮先抱死，后轴车轮再抱死或轴车轮先抱死，后轴车轮再抱死或不抱死，则能防止后轴侧滑。不抱死，则能防止后轴侧滑。 汽车的制动性汽车的制动性 3转向轮失去转向能力转向轮失去转向能力 转向轮失去转向能力，是指弯道制动时汽车不再按原来转向轮失去转向能力，是指弯道制动时汽车不再按原来的弯道行驶而沿弯道切线方向驶出；直线行驶制动时，虽的弯道行驶而沿弯道切线方向驶出；直线行驶制动时，虽然转动转向盘但汽车仍按直线方向行驶的现象。然转动转向盘但汽车仍按直线方向行驶的现象。 转向轮失去转向能力是转向轮抱死拖滑或转向轮先抱死转向轮失去转向能力

18、是转向轮抱死拖滑或转向轮先抱死的直接结果。的直接结果。 转向轮抱死拖滑或转向轮先抱死拖滑时，因为侧向附着转向轮抱死拖滑或转向轮先抱死拖滑时，因为侧向附着系数降低，不能产生足够的地面侧向反作用力，汽车无法系数降低，不能产生足够的地面侧向反作用力，汽车无法按原弯道行驶而沿切线方向驶出，即失去了转向能力。按原弯道行驶而沿切线方向驶出，即失去了转向能力。汽车的制动性汽车的制动性 从保证方向稳定性的角度出发，首先不能出现只有后从保证方向稳定性的角度出发，首先不能出现只有后轴车轮抱死或后轴车轮比前轴车轮先抱死的情况，以防轴车轮抱死或后轴车轮比前轴车轮先抱死的情况，以防止危险的后轴侧滑；止危险的后轴侧滑；

19、其次，尽量少出现只有前轴车轮抱死或前、后车轮都其次，尽量少出现只有前轴车轮抱死或前、后车轮都抱死的情况，以维持汽车的转向能力。抱死的情况，以维持汽车的转向能力。 最理想的情况就是防止任何车轮抱死，前、后车轮都最理想的情况就是防止任何车轮抱死，前、后车轮都处于滚动状态，这样就可以确保制动时的方向稳定性。处于滚动状态，这样就可以确保制动时的方向稳定性。 汽车的制动性汽车的制动性 六、前后轴制动力的分配六、前后轴制动力的分配 1前后轴制动力的理想分配前后轴制动力的理想分配 令令 ，称为制动强度。，称为制动强度。 水平路面上制动，忽略空气阻力影响，前后轴的地面垂直反力为水平路面上制动，忽略空气阻力影响

20、，前后轴的地面垂直反力为： 若附着系数为若附着系数为 ，前、后车轮都达到抱死，地面制动力等于附着，前、后车轮都达到抱死，地面制动力等于附着力：力： ，制动强度为：，制动强度为： 。 作用于前后车轮的地面法向反作用力为作用于前后车轮的地面法向反作用力为： dtdVgZ1)(21ZhLLGFgz)(12ZhLLGFgzGFbZ)(21gzhLLGF)(12gzhLLGF汽车的制动性汽车的制动性 要保证制动过程的稳定性，前轮的附着率要保证制动过程的稳定性，前轮的附着率 必须始终大于后轮的必须始终大于后轮的附着率附着率 ，使前轮先于后轮抱死拖滑。即应满足：，使前轮先于后轮抱死拖滑。即应满足： 车轮抱死

21、拖滑前，制动器制动力等于地面制动力车轮抱死拖滑前，制动器制动力等于地面制动力，即：，即： 因此，制动稳定性条件可写为因此，制动稳定性条件可写为： 制动稳定性的极限条件为：制动稳定性的极限条件为： 122211zbzbFFFF2121zzbbFFFF11bFF 22bFF2121zzFFFFZhLZhLFFFFggzz122121汽车的制动性汽车的制动性 显然有：显然有： 因此：因此： 当汽车前后轮同时抱死拖滑时，有：当汽车前后轮同时抱死拖滑时，有： 消去变量消去变量Z，可得：，可得： 上式为满足制动稳定性极限条件的前后制动器制动力的关系式。上式为满足制动稳定性极限条件的前后制动器制动力的关系式。该关系式决定了一条曲线，常称为理想的前、后轮制动器制动力分该关系式决定了一条曲线，常称为理想的前、后轮制动器制动力分配曲线，简称配曲线，简称 I 曲线。曲线。GZFF21ZGFGF21Z1212222421FhLGFGLhLhGFggg汽车的制动性汽车的制动性 用作图法可直接得到用作图法可直接得到I曲线。曲线。 该曲线上任意点所决定的该曲线上任意点所决定的 值和值和 值，值，即为在相应附着系即为在相应附着系数的道路上前后车轮同时抱死拖数的道路上前后车轮同时抱死拖滑时，其前后轮制动器所应具有滑时，其前后轮制动器所应具有的制动器制动力。的制动器制动力。 前后轴制动器制动力的分配应满前后轴制动器