汽车理论课件 第四章 汽车制动性

第四章汽车的制动性 主要内容制动性的评价制动时汽车的受力分析制动过程分析制动系的设计要求 汽车制动系类型 汽车的主动安全性 制动性的重要性 汽车的制动性 汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和下长坡时能维持一定车速的能力 第一节制动性的评价指标 制动效能指在良好路面上 汽车以一定初速制动到停车的制动距离 或制动时汽车的减速度 制动性最基本的评价指标 制动效能的恒定性汽车高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度 制动器设计时的重要问题 制动时汽车的方向稳定性汽车按给定路径行驶的能力 不发生跑偏 侧滑 失去转向能力 GB7258 2004 第二节制动时车轮的受力一 地面制动力 车轮在制动时的受力情况 见右图 取决于制动器内制动摩擦片与制动鼓 制动盘 间的摩擦力 取决于轮胎与地面间的附着力 二 制动器制动力 制动时 车轮周缘克服制动器摩擦力矩所需的力 称为制动器制动力 制动器制动力与制动踏板力的关系曲线 见右图 三 地面制动力 制动器制动力与附着力之间的关系 四 硬路面上的附着系数 汽车制动过程 胎面留在地面上的印痕从车轮滚动到抱死拖滑是一个渐变的过程 即纯滚动 边滚边滑 完全拖滑 四 硬路面上的附着系数1滑动率 S 0 S 1 0 S 1 四 硬路面上的附着系数1滑动率 当滑动率在15 20 左右具有峰值特性 制动力系数 不同路面上的附着系数 2制动力系数与侧向力系数 侧向力系数 3 路面对制动力系数的影响 4 车速对制动力系数的影响 5 轮胎对附着系数的影响 5 轮胎对附着系数的影响 6 滑水现象 在某一车速下 在胎面下的动水压力的升力等于垂直载荷时 轮胎将完全漂浮在水膜上面而与路面毫无接触 B区 C区不复存在 这就是滑水现象 直接接触区 C 一 制动距离与制动减速度 一 制动距离定义 在某一车速时 从驾驶员开始操纵制动控制装置 制动踏板 到停车为止所驶过的距离 影响因素 制动踏板力 附着系数 汽车载荷 离合器是否结合 第三节制动效能及其恒定性 一 制动距离与制动减速度 二 制动减速度定义 影响因素 制动器制动力 车轮滚动时 附着力 车轮抱死拖滑时 不同路面上的减速度 平均减速度 一 制动距离与制动减速度 二 制动减速度充分发出的平均减速度 GB7258 2004 充分发出的平均减速度 二 制动距离的分析 一 制动过程1 驾驶员反应阶段 a b 时间 驾驶员反应时间 0 3 1 0s 视觉反应时间 动作反应时间 轿车4 2 13 9m 二 制动距离的分析 一 制动过程2 制动器起作用阶段 b e 时间 制动器反应时间b c 制动力增长时间c e 制动器作用时间 0 2 0 9s 二 制动距离的分析 一 制动过程3 持续制动阶段 e f 持续制动时间4 放松制动器阶段 f g 放松制动器时间 0 2 1 0s 二 制动距离的分析 二 制动距离决定汽车制动距离的主要因素是 制动器起作用的时间 最大制动减速度即附着力 或最大制动器制动力 以及起始制动车速 二 制动距离的分析 三 20世纪90年代轿车制动性水平 三 制动效能的恒定性 1 抗热衰退性不仅与有关 还与制动器的结构形式有关 2 制动效能因数单位制动轮缸推力Fp所产生的制动器摩擦力F r 制动鼓半径 制动器类型 三 制动效能的恒定性 3 抗水衰退性涉水行驶 因水的润滑作用使摩擦系数下降 使制动效能降低 称水衰退 经过若干次制动可短时间内迅速恢复原有的制动效能 4 气阻在汽车下长坡多次连续制动时 使制动系统中的制动液产生高温 在制动管路形成气泡 影响液压能的传递 使制动效能降低 甚至造成制动实效 这种现象称为气阻 一 制动跑偏 一 定义 制动时汽车自动向左或向右偏驶 这种现象称为 制动跑偏 二 主要原因 制造 调整误差造成的 设计造成的 第四节制动时汽车方向稳定性 一 制动跑偏 制造 调整误差造成的左 右制动器制动力不等 一 制动跑偏 制动力不相等度对制动跑偏的影响 一 制动跑偏 后轮抱死时制动力不相等度对制动跑偏的影响 一 制动跑偏 设计造成的悬架导向杆系与转向系拉杆运动干涉 二 后轴侧滑 前轴失去转向能力 扰动力 二 后轴侧滑 前轴失去转向能力 A曲线 前轮无制动力而后轮有足够制动力B曲线 后轮无制动力而前轮有足够制动力 二 后轴侧滑 前轴失去转向能力 二 后轴侧滑 前轴失去转向能力 t 后轴开始拖滑的时间 二 后轴侧滑 前轴失去转向能力 保证汽车方向稳定性 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 以防止危险的后轴侧滑 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 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 第五节前 后制动器制动力的比例关系 对于一般汽车而言 根据其前 后轴制器制动力的分配 载荷情况及道路附着系数和坡度等因素 当制动器制动力足够时 制动过程可能出现如下三种情况 即 1 前轮先抱死拖滑 然后后轮抱死拖滑 2 后轮先抱死拖沿 然后前轮抱死拖滑 3 前 后轮同时抱死拖滑 一 地面对前后车轮的法向反作用力 忽略Tf Fw以及旋转质量减速时产生的惯性力偶矩 且忽略制动时车轮边滚边滑的过程 附着系数只取一个定值 惯性力 一 地面对前后车轮的法向反作用力 若在不同路面上制动 前 后轮都抱死 此时 令 制动强度 一 地面对前后车轮的法向反作用力 按上式 可以分析四轮均抱死时 地面对前 后轮法向反作用力的变化 如右图 二 理想的前后制动器制动力分配曲线 或 二 理想的前后制动器制动力分配曲线 二 理想的前后制动器制动力分配曲线 只要给出汽车的总质量 或汽车的重力 汽车的质心位置 a b hg 就能作出I曲线 但是 汽车前 后制动器制动力常不能按I曲线的要求来分配 制动过程中常常是一根车轴的车轮先抱死 随着踏板力的进一步增加 接着另一根车轴的车轮抱死 显然 I曲线还是前 后轮都抱死后的地面制动力FXb1 FXb2的关系曲线 三 具有固定比值的前 后制动器制动力分配曲线与同步附着系数 曲线 制动力分配系数 同步附着系数 线与I曲线相交于B点 交点处的附着系数为 所对应的制动减速度称为临界减速度是由汽车的结构参数决定的 反映汽车制动性能的一个参数 三 具有固定比值的前 后制动器制动力分配曲线与同步附着系数 四 不同附着系数路面上制动过程分析 利用线与I曲线的配合 就可以分析前 后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面的制动情况 先介绍两组线组 f线组是后轮没有抱死 在各种路面上前轮抱死时的前 后地面制动力关系曲线 r线组是前轮没有抱死而后轮抱死时的前 后地面制动力关系曲线 先求f线组 当前轮饱死时 f线组 再求r线组 当后轮饱死时 r线组 四 不同附着系数路面上制动过程分析 四 不同附着系数路面上制动过程分析 0 2 0 4 0 6 j 0 2g j 0 4g j 0 6g 线 I曲线 f线组 r线组 分析 1 车轮抱死情况2 制动减速度3 四 不同附着系数路面上制动过程分析 0 2 j 0 2g 线 I曲线 f线组 r线组 分析 0 A段1 车轮均未抱死 在路面上制动 A 0 3 A点 前轮刚开始抱死 制动减速度 4 制动强度Z 0 1 j 0 1g 2 制动力 四 不同附着系数路面上制动过程分析 0 2 j 0 2g 线 I曲线 f线组 r线组 分析 A A A A 段1 前轮已抱死2 制动力 A A A 0 3 A 点 后轮也开始抱死 制动减速度 四 不同附着系数路面上制动过程分析 0 6 j 0 54g j 0 6g 线 I曲线 f线组 r线组 在路面上制动 0 B 分析 0 B段1 车轮均未抱死2 制动力 3 B点 后轮刚开始抱死 制动减速度 4 制动强度Z 0 54 四 不同附着系数路面上制动过程分析 0 6 j 0 54g j 0 6g 线 I曲线 f线组 r线组 在路面上制动 0 B B B 分析 B B B B 段1 后轮已抱死2 制动力 3 B 点 前轮也开始抱死 制动减速度 四 不同附着系数路面上制动过程分析 车轮抱死顺序 前 后 同时 后 前 结论 五 利用附着系数与制动效率 1 最大制动强度 汽车制动时 所有车轮都不抱死情况下的最大减速度 五 利用附着系数与制动效率 2 利用附着系数 汽车以一定制动减速度制动时 防止车轴上车轮抱死所需的 最小 地面附着系数 前轮刚抱死时 利用附着系数 后轮刚抱死时 利用附着系数 五 利用附着系数与制动效率 具有理想的制动力分配的汽车 其利用附着系数等是制动强度 五 利用附着系数与制动效率 3 制动效率 当 0 6时 空载时后轴制动效率约等于0 67 其制动减速度是 0 6X0 67g 0 402g 计算制动效能的步骤 车轮不抱死 求判断车轮抱死顺序求制动效率求制动强度求制动距离 车轮抱死 六 对前后制动器制动力分配的要求 若按利用附着系数曲线来考虑 为了防止后轮抱死并提高制动效率 前轴利用附着系数曲线应总在45O对角线上方 即总在后轴利用附着系数曲线的上方 同时还应靠近图中的对角线 z 1 制动力分配要求 六 对前后制动器制动力分配的要求 0 15 0 3 0 3 0 45 六 对前后制动器制动力分配的要求 制动力调节装置 可改善制动器特性 可通过调节阀 改变前 后制动管路的压力 使 线位于I曲线下方 并尽可能接近I曲线 以防后轮抱死 2 制动力调节装置 制动力调节装置有 限压阀 比例阀 射线阀以及各种载荷阀等 限压阀 比例阀 感载限压阀 感载比例阀 制动力调节装置 七 制动防抱死装置 ABS 汽车可能行驶在高附着系数的干燥路面上 也可能行驶于雨 雪气候条件下的湿滑路面 当汽车行驶在后一种路面上 或为了躲避障碍 或为了防止追尾碰撞作应急制动时 汽车有可能发生侧滑甩尾 如果左右车轮分别行驶在雪后一侧积雪路面和一侧已经清扫露出地面的路段上 或正行驶在弯道处 汽车有可能产生急转调头 或驶入逆行车道 或滑移出路面 呈现不稳定的失控状态 七 制动防抱死装置 ABS 七 制动防抱死装置 ABS 防抱死制动控制循环与轮速变化图 增压 保压 减压 本章小结 汽车制动性能的评价方法附着系数与滑动率的关系制动效能评价指标的计算前 后轴侧滑的危险性制动过程分析制动效率 同步附着系数 车轮不抱死 抱死的最大减速度的计算 七 制动防抱死装置 ABS 1 制动鼓2 轮毂3 4 轮