第四章--汽车的制动性能

1、第四章 汽车的制动性能第四章 汽车的制动性制动过程制动过程第四章 汽车的制动性汽车的制动性短距离内停车维持行驶方向的稳定性下长坡维持一定的车速第四章 汽车的制动性汽车的制动性主要性能之一交通安全制动距离制动稳定性第一节 制动性的评价指标制动性的评价指标制动时汽车的方向稳定性制动效能的恒定性制动效能制动减速度制动距离抗热衰退性能失去转向能力侧滑跑偏水衰退性能第二节 制动性时车轮的受力汽车行驶外力（与行驶方向相反）减速或停车制动过程地面空气地面制动力第二节 制动性时车轮的受力制动时车轮的受力分析第二节 制动性时车轮的受力rTFXb地面制动力制动时车轮的受力分析rWFZFXbTpTua制动摩擦片与制

2、动盘之间的摩擦力轮胎与地面之间的摩擦力第二节 制动性时车轮的受力制动器制动力第二节 制动性时车轮的受力rTF制动器制动力制动器制动力克服制动器摩擦力矩第二节 制动性时车轮的受力制动器制动力制动器的形式结构尺寸摩擦副的摩擦因数车轮半径制动踏板力制动器的结构参数第二节 制动性时车轮的受力制动器制动力和踏板力之间的关系第二节 制动性时车轮的受力地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系地面制动力首先取决地面制动力首先取决于制动器制动力，但于制动器制动力，但同时受到地面附着条同时受到地面附着条件的限制，它们同时件的限制，它们同时大才好。大才好。ZxbFFFZxbFFmax第二节 制动性时车轮的受力边滚

3、边滑纯滚动抱死拖滑第二节 制动性时车轮的受力wrwru0wrwru00w硬路面上的附着系数制动过程单纯的滚动边滚边滑抱死拖滑没有制动力时的滚动半径车轮中心速度车轮角速度制动过程：制动过程：是一个从车轮滚动到抱死拖滑的渐变过程。是一个从车轮滚动到抱死拖滑的渐变过程。第二节 制动性时车轮的受力%1000wwrwurus0s%1000 s%100s滑动率单纯的滚动边滚边滑抱死拖滑第二节 制动性时车轮的受力ZXbbFF制动力系数垂直载荷地面制动力制动力系数随滑移率变化2、滑移率:制动力系数 b ,s , b ,(OA段) 峰值附着系数p , (bmax) 滑动附着系数s , (s=100%)第二节制动

4、性时车轮的受力u制动力系数与滑移率的关系曲线不受侧向力第二节 制动性时车轮的受力ZXbbFF制动力系数与滑移率关系曲线分析b随s增加而增加OA段曲线FXb也随 s在增加出现滑移？轮胎的滚动半径增大WFZFXbTpTua实际行驶中制动时，轮胎常常受到侧向力而侧偏或发生侧滑现象。侧向力系数l 为侧向力与垂直载荷之比。曲线表明，滑动率越低，同一侧偏角条件下的侧向力系数越大，即轮胎保持转向。防止侧滑的能力越大。第二节 制动性时车轮的受力侧向力系数垂直载荷侧向力ZYFF1第二节 制动性时车轮的受力附着系数道路的材料路面的状况轮胎的结构花纹材料汽车的运动速度第二节 制动性时车轮的受力u各种路面上的制动力系

5、数与滑移率的关系曲线u车速对制动力系数与滑移率的关系曲线的影响汽车行驶时附着能力很小的危险情况：（1）刚开始下雨，路面上只有少量雨水，雨水与路面上的尘土、油污相混合，形成粘度高的水液，滚动的轮胎无法排挤出胎面与路面间的水液膜；由于水液膜的润滑作用，附着性能大为降低，平滑的路面有时会合冰雪路面一样滑溜；（2）高速行驶的汽车经过有积水层的路面，出现滑水现象。 第二节 制动性时车轮的受力u滑水现象滑水现象轮胎无法排挤出胎面与路面之间的水液膜附着性能降低发生滑水现象的车速的确定： 对于光滑胎面、细花纹胎面等胎面无排水沟槽的轮胎及一般花纹轮胎，当胎面水层深度超过沟槽深度时，可根据流体动力学的原理确定发生

6、滑水现象的车速。设动水压力升力Fh与轮胎接地面积A、水密度及车速ua的平方成正比，即 出现滑水现象时，动水压力的升力分量等于作用于轮胎的垂直载荷。因此，刚出现滑水的车速与平均接地压力的平方根成正比。据此，Horne等根据试验数据给出下式来估算滑水速度（km/h）。 式中：pi为轮胎充气气压（kpa）ihpu34. 6第二节 制动性时车轮的受力u滑水车速与轮胎气压的关系第二节 制动性时车轮的受力u不同水层深度的附着系数第三节 汽车的制动性效能及其恒定性制动效能制动减速度ab制动距离s汽车的制动效能：汽车迅速降低车速直至停车的能力。第三节 汽车的制动性效能及其恒定性制动距离与制动减速度汽车速度u制

7、动开始停车制动距离s制动器的状态制动力路面附着条件车辆的状态第三节 汽车的制动性效能及其恒定性bXbGFbbgamax制动减速度地面制动力制动器的制动力附着力地面制动力制动减速度附着系数b第三节 汽车的制动性效能及其恒定性21)(112ttdttatta)(92.25)(MFDD22beebssuu平均减速度我国行业标准ECE R13整个制动时间的2/3制动压力达到最大压力的75时刻0.8u00.1u0u0 ue的距离u0 ub的距离第三节 汽车的制动性效能及其恒定性制动距离的分析驾驶员接到停车信号意识到踩制动踏板11地面制动力起作用2蹄片与制动鼓之间的间隙制动器制动力增加过程松开踏板持续制动

8、过程23假定值不变第三节 汽车的制动性效能及其恒定性制动距离的分析汽车的制动过程第三节 汽车的制动性效能及其恒定性制动过程驾驶员行动反应制动器作用制动器持续制动放松制动器驾驶员反应时间0.3 1.0 s制动器作用时间0.2 0.9 s持续制动时间放松制动器时间0.2 1.0 s第三节 汽车的制动性效能及其恒定性 2223kddu 2maxbak制动距离制动器起作用下的距离s2制动器持续作用下的距离s3uS2的计算（制动器起作用阶段）制动器起作用阶段制动减速度线性增加第三节 汽车的制动性效能及其恒定性dkdu00uu 22 2021kuue2021kudtdskdduuS2的计算（制动器起作用阶

9、段）u0 ue制动器起作用阶段制动减速度线性增加 2maxbakdkuds)21(20 22 2max 20 261baus202us 2 2max 2020 22261bauusss第三节 汽车的制动性效能及其恒定性max3beau23max3321beausmax232beaus 242)2(2 2maxmax20 22032bbaauusssuS3的计算（制动器持续作用阶段）ue 0制动器持续作用阶段maxba制动减速度不变8222 2max 20max203bbauausmax20 22092.25)2(6 . 31baaauus单位换算后第三节 汽车的制动性效能及其恒定性汽车的制动距

10、离起始的制动速度制动器的起作用时间最大制动减速度附着力制动器的结构踩踏板的速度第三节 汽车的制动性效能及其恒定性汽车的制动距离制动器起作用时间液压制动系真空助力制动系气压制动系汽车列车制动系= 0.1s= 0.3 0.9s= 2s= 0.3 0.9s= 0.4s第三节 汽车的制动性效能及其恒定性20000451. 00034. 0uus红旗CA770不同制动系性能比较经验的制动距离公式第三节 汽车的制动性效能及其恒定性制动效能的恒定性制动器的温度冷制动热衰退100C300C摩擦力矩下降制动效能的恒定性抗热衰退性能第三节 汽车的制动性效能及其恒定性抗热衰退性能连续制动15次制动强度为3m/s2制

11、动效能不低于制动强度为5.8m/s2的60国家行业标准ZBT-24007-89冷制动摩擦副材料制动器结构第三节 汽车的制动性效能及其恒定性第三节 汽车的制动性效能及其恒定性第三节 汽车的制动性效能及其恒定性制动效能因数曲线第四节 制动时汽车的方向稳定性制动过程制动跑偏后轮侧滑前轮失去转向能力制动时的方向稳定性向左、向右偏驶一轴或两轴横向移动不能按照给定方向行驶制动时的方向稳定性：汽车在制东过程中维持直线行驶或按弯道行驶的能力。第四节 制动时汽车的方向稳定性制动跑偏情况第四节 制动时汽车的方向稳定性汽车的制动跑偏制动跑偏受力图制动跑偏左、右轮的制动器制动力不相等悬架导向杆系与转向系拉杆干涉制造原

12、因设计原因FX1lFX1rFX2lFX2rFju2u1FY1FY2左、右车轮制动力不相等的程度对制动跑偏的影响：试验方法：试验车的前轴左右车轮制动泵装有可以调节液压的限压阀，以产生不同的制动器制动力。后轴上也装有一个可调节的限压阀，以改变前、后轴制动力之比，使汽车在制动时产生后轴车轮抱死与不抱死两种工况。转向盘可以锁住。左右车轮制动力之差用不相等度表示，即 我国GB7258-2004规定，前轴的不相等度不应大于20%，后轴的不应大于24%。试验结果用车身横向位移和汽车的航向角来表示。航向角：制动时汽车纵轴线与原定行驶方向的夹角。 第四节 制动时汽车的方向稳定性制动器制动力不相等结论：制动跑偏随

13、着不相等度的增加而增大第四节 制动时汽车的方向稳定性制动器制动力不相等结论：制动跑偏随着不相等度的增加而增大；当后轮抱死时，跑偏的程度加大。第四节 制动时汽车的方向稳定性悬架导向杆与制动跑偏的关系例：试制中的货车，在紧急制动时总是向右跑偏，在车速30Lnh时，最严重的跑偏距离为1.7m。原因：转向节上节臂处的球头销离前轴中心线太高，且悬架钢板弹簧的刚 度又太小。第四节 制动时汽车的方向稳定性制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失后轴侧滑汽车剧烈的回转运动汽车调头后轴车轮抱死前轴车轮不抱死后轴侧滑后轴车轮抱死前轴车轮抱死失去转向能力第四节 制动时汽车的方向稳定性直线行驶制动试验制动试验一侧有2.5%

14、横向坡度的路面低的附着系数（洒水）制动器有调压装置第四节 制动时汽车的方向稳定性u前轮无制动力而后轮有足够的制动力曲线A，车速 ，侧滑程度更加剧烈。车速48km/h，航向角达180。第四节 制动时汽车的方向稳定性u后轮无制动力而前轮有足够的制动力曲线B,维持直线行驶，但汽车将失去转向能力。第四节 制动时汽车的方向稳定性u前轮、后轮都有足够的制动力 前后车轮都有足够的制动力，但他们抱死拖滑的次序和时间间隔不同。 前轮先抱死拖滑或后轮先抱死，但间隔在0.5s以内，基本按直线行驶；后轮先抱死拖滑超过0.5s，发生严重的侧滑。初速64.4km/h第四节 制动时汽车的方向稳定性u起始车速和附着系数的影响

15、起始车速超过48km/h，后轴侧滑成为危险的侧滑。：1、只有前轮抱死或前轮先抱死拖滑，汽车基本按直线行 驶；汽车处于稳定状态，但丧失转向能力。2、后轮提前一定时间先抱死拖滑，且车速超过某一数值，发生侧滑。路面越滑、制动距离和制动时间越长，后轴侧滑越剧烈。汽车前轮抱死拖滑与后轮抱死拖滑的运动状况分析制动时汽车方向稳定性要求：制动时汽车方向稳定性要求：1、不能发生后轮抱死的情况、不能发生后轮抱死的情况2、尽量减少只有前轮抱死的情况、尽量减少只有前轮抱死的情况3、理想状况、理想状况防抱死防抱死第四节 制动时汽车的方向稳定性前轴侧滑受力图ABCFjuBuAO第四节 制动时汽车的方向稳定性后轴侧滑受力图

16、ABCFjuBuAO结论：从保证汽车方向稳定性的角度出发，首先不能只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。最理想的情况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前、后轴制动器制动力分配载荷情况道路附着系数坡度情况制动过程前轮先抱死拖滑后轮再抱死拖滑后轮先抱死拖滑前轮再抱死拖滑前轮、后轮同时抱死拖滑制动器制动力足够时第五节 前、后制动器制动力的比例关系gZhdtdumGbLF1gZhdtdumGaLF2Lz

17、hbGFgZ/ )(1LzhaGFgZ/ )(2一、地面对前后车轮的法向反作用力制动时汽车受力图GFjabLFZ1FZ2FXb1FXb2hg对后轮接地点取矩对前轮接地点取矩zgdtdu/制动强度第五节 前、后制动器制动力的比例关系GFFXbdtdumFXbgdtduLhbGFgZ/ )(1对于前后轮都抱死情况（不同附着系数的路面上制动）前、后轮的法向反作用力分别为LhaGFgZ/ )(2LzhbGFgZ/ )(1LzhaGFgZ/ )(2z第五节 前、后制动器制动力的比例关系法向反作用力与附着系数的关系曲线第五节 前、后制动器制动力的比例关系二、理想的前、后制动器制动力分配曲线前、后轮同时抱死

18、前轮制动器制动力后轮制动器制动力理想的前、后轮制动器制动力分配附着条件的充分利用方向稳定性较为有利第五节 前、后制动器制动力的比例关系前、后轮同时抱死的条件GFF212211ZZFFFF2121ZZFFFFgghahbFF21)2(4211122FhGbFGLhbhGFgggGFF21GFF21LhbGFgZ/ )(1LhaGFgZ/ )(2I曲线消去变量，得第五节 前、后制动器制动力的比例关系I 曲线gghahbFF21GFF21与坐标轴成45的一组平行线经过原点的一组射线不同的理想的制动器制动力分配地面制动力关系第五节 前、后制动器制动力的比例关系GFF21I曲线是踏板力增长到前、后轮同时

19、抱死拖滑时的前、后制动器制动力分配曲线。车轮同时抱死时，所以I曲线也是车轮同时抱死时 和 的关系曲线。222111FFFFFFXbXb1F2F第五节 前、后制动器制动力的比例关系三、具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数FF1FF1FF)1 (2121FF前后制动器制动力之比为一固定值制动器制动力分配系数实际的前后制动器制动力分配曲线曲线第五节 前、后制动器制动力的比例关系BJ1041货车的曲线BJ1041货车的结构参数第五节 前、后制动器制动力的比例关系I曲线曲线交点处的附着系数临界减速度同步附着系数汽车的结构参数汽车的制动性能第五节 前、后制动器制动力的比例关系121FFghbL0

20、同步附着系数I曲线曲线图解法解析法gghahbFF21固定制动力分配的汽车只有一种附着系数（同步附着系数）时才能达到前后轮同时抱死第五节 前、后制动器制动力的比例关系四、前、后制动器制动力具有固定比值的汽车的制动过程分析I曲线曲线不同的制动过程分析制动器制动力具有固定比值的汽车第五节 前、后制动器制动力的比例关系f线组前轮抱死后轮没有抱死不同的值路面前、后地面制动力关系曲线（f）r线组后轮抱死前轮没有抱死不同的值路面前、后地面制动力关系曲线（r）第五节 前、后制动器制动力的比例关系)(11gZXbhbLGFF)(1LhFLGbFgXbXbGFXb21XbXbXbFFFf线组（前轮抱死）)(21

21、1gXbXbXbhLFFLGbFgXbggXbhGbFhhLF12不同的路面上，前轮抱死时的前、后地面制动力的关系gXbggXbhGbFhhLF12第五节 前、后制动器制动力的比例关系)(22gZXbhaLGFF)(2LhFLGaFgXbXbGFXbr线组（后轮抱死）21XbXbXbFFF)(212gXbXbXbhLFFLGaFgXbggXbhLGaFhLhF12不同的路面上，后轮抱死时的前、后地面制动力的关系第五节 前、后制动器制动力的比例关系f线组，r线组与I曲线第五节 前、后制动器制动力的比例关系000不同值路面上汽车制动过程的分析已知同步附着系数0=0.390线位于I曲线下方，制动时总

22、是前轮先抱死第五节 前、后制动器制动力的比例关系0第五节 前、后制动器制动力的比例关系线位于I曲线上方，制动时总是后轮先抱死0第五节 前、后制动器制动力的比例关系制动时，前、后轮同时抱死，减速度为0.39g。第五节 前、后制动器制动力的比例关系五、利用附着系数与制动效率0z最高制动减速度即将出现车轮抱死没有任何车轮抱死制动强度路面附着系数0路面附着系数前后轮同时抱死充分的利用了附着条件0z结论：汽车以一定减速度制动时，除去制动强度 以外，不发生车轮抱死所要求的（最小）路面附着系数总大于其制动强度。0z第五节 前、后制动器制动力的比例关系ZiXbiiFF（被）利用附着系数制动强度z时地面制动力法

23、向反作用力第五节 前、后制动器制动力的比例关系（被）利用附着系数制动强度附着条件发挥充分制动力分配合理利用附着系数与制动强度的关系曲线理想情况是利用附着系数总是等于制动强度。图中对角线。第五节 前、后制动器制动力的比例关系zggGdtdugGFFXb11)(1gZzhbLGFLzhbzFFgZXbf/ )(11u前轴的利用附着系数的计算（前轴刚要抱死）第五节 前、后制动器制动力的比例关系zggGdtdugGFFXb)1 ()1 (22)(2gZzhaLGFu后轴的利用附着系数的计算（后轴刚要抱死）LzhazFFgZXbr/ )()1 (22第五节 前、后制动器制动力的比例关系利用附着系数与制动

24、强度的关系曲线利用附着系数总大于或等于制动强度Z=0.39，前、后轴利用附着系数均为0.39，即无任何车轮抱死所要求的（最小）地面附着系数（实际上为刚要抱死）为0.39，即货车的同步附着系数。第五节 前、后制动器制动力的比例关系制动效率最大制动减速度利用附着系数制动效率地面附着条件的利用程度制动力分配的合理性车轮不抱死时摩擦因数第五节 前、后制动器制动力的比例关系制动效率最大制动强度利用附着系数制动效率地面附着条件的利用程度制动力分配的合理性车轮不抱死时摩擦因数第五节 前、后制动器制动力的比例关系)/(gffzhbzLzzELzhbzgf/ )( gffhLbzLhLbEgff/u前轴的制动效

25、率计算)/()1 (grrzhazLzzELzhazgr/ )()1 (grrhLaz)1 (u后轴的制动效率计算LhLaEgrr/)1 (/第五节 前、后制动器制动力的比例关系制动效率与附着系数曲线当=0.6时，空载时后轴制动效率约等于0.67。说明后轮不抱死时，汽车最多只利用可供制动时的附着力的67%，即其制动减速度不是0.6g，而是0.6g67%=0.402g。第五节 前、后制动器制动力的比例关系六、对前、后制动器制动力分配的要求防止后轴抱死侧滑曲线应在I曲线的下方防止前轴抱死失去转向能力，提高附着效率曲线应靠近I曲线第五节 前、后制动器制动力的比例关系利用附着系数与制动强度曲线防止后轮

26、抱死前轴的利用附着系数曲线应在后轴的利用附着系数曲线之上前轴的利用附着系数曲线应尽可能的靠近对角线=z第五节 前、后制动器制动力的比例关系8 . 0 2 . 0)2 . 0(85. 01 . 0zECE R13制动法规uECE制动法规第五节 前、后制动器制动力的比例关系ECE的制动力分配曲线第五节 前、后制动器制动力的比例关系u具有变比值的前、后制动器制动力的分配特性固定比值的前后制动器制动力分配曲线I曲线制动效率低前轮可能抱死丧失转向能力后轮可能抱死产生侧滑制动力调节装置载荷比例阀 比例阀危险工况变比值的前后制动器制动力分配第五节 前、后制动器制动力的比例关系具有不同制动力调节装置的制动力分

27、配曲线限压阀图a是限压阀的制动力分配曲线，在其转折点后，由于后轮液压不变是一水平线，虽然分配线对空载基本是合适的，但仍有一小段是非稳定区，且满载时效率偏低。第五节 前、后制动器制动力的比例关系具有不同制动力调节装置的制动力分配曲线比例阀0.82比例阀的制动力分配曲线，在其转折点以后是一条斜线，和空载I曲线的交点即同步附着系数超过了0.82 ，既消除了不稳定区又提高了制动效率；但是满载时转折点下移会增加和I曲线的距离，降低制动的效率。第五节 前、后制动器制动力的比例关系感载比例阀具有不同制动力调节装置的制动力分配曲线感载比例阀的制动力分配曲线，满载时转折点上移和满载的I曲线靠近，提高了制动效率。

28、第五节 前、后制动器制动力的比例关系具有不同制动力调节装置的制动力分配曲线感载射线阀第五节 前、后制动器制动力的比例关系具有不同制动力调节装置的制动力分配曲线减速度传感比例阀第五节 前、后制动器制动力的比例关系七、辅助制动器和发动机制动对制动力分配和制动效能的影响 汽车缓速器的类型和分类汽车缓速器的类型和分类1、按其扭矩的作用形式可分为（1）一级缓速器（作用在变速箱前端的缓速器）一级缓速器有发动机缓速器，包括通过对废气凸轮调节而使发动机变为空气压缩机JACOBS 缓速器和直接通过阀门对排气筒内废气封堵FOWA、OETIKER和SMITH缓速器。一级缓速器由于其制动功率较小，难以达到汽车制动法规

29、的要求而只能和其他缓速器配合使用；并且由于发动机噪声、维修费用和变速箱换挡时离合器分离过程中缓速器功能失效问题，在最终用户特别是驾驶员那里都难以接受，使其发展受到限制。（2）二级缓速器（作用在变速箱后端的缓速器）二级缓速器有直接装在变速箱上的电涡流缓速器和液力缓速器。二级缓速器的功能不受变速箱换挡时离合器分离的影响，其可靠性较高。电涡流缓速器由于其装配的灵活性不仅可以装在变速箱上，而且还可以装在传动轴或后桥上，即可以在汽车厂家标配也可以在出厂后加装。液力缓速器一般是变速箱厂家随箱配置的一种缓速器，因此厂家在选择变速箱时已替最终用户把缓速器选择了。从形式上讲，液力缓速器也只能装在变速箱上，出厂加

30、装也几乎没有可能。1、汽车缓速器的制动力图4-37b 几种液力缓速器的特性曲线。这几种液力缓速器在8002500rpm时有较高制动力矩。缓速器的缓速能力分为几挡，如分为四级，即25%、50%、75%和100%，以保证不同的减速要求。同时还有恒定控制功能。没有装缓速器的汽车下坡时，变速器应挂上相应挡位，松开加速踏板，利用发动机制动或排气制动进行制动。 2、汽车缓速器对制动力分配的影响假定： 在制动减速过程中，始终都有缓速器的制动力。 汽车装上缓速器后，前、后车轮制动器的制动力仍存在定比关系，但后轮的制动力还应该加上缓速器或发动机制动带来的制动力，即后轮的总制动力为rTFFFFFFirrrr012

31、1式中，T为缓速器的制动力矩；i0为主减速比；为传动效率；r为驱动轮半径。)(11gzhbLGFFggrgghahbFhbLGhbLGFFGFF)(1)(21210)1(2GLFbahrg解方程得到两根之和为 ，即两根之和为同步附着系数，且都小于原来不带缓速器时的同步附着系数。0ghbL第六节 制动防抱死装置(ABS)ABS的作用缩短制动距离改善制动过程的方向稳定性保持制动过程的操纵稳定性减轻驾驶员的紧张程度延长轮胎的使用寿命ABS提高操纵稳定性防止侧滑ASR/TCS防滑控制系统第六节 制动防抱死装置(ABS)第六节 制动防抱死装置(ABS)第六节 制动防抱死装置(ABS)第六节 制动防抱死装置(ABS)第六节 制动防抱死装置(ABS)第六节 制动防抱死装置(ABS)bZXbFFTrFdtdIXbbZXbFFtTT0ABS的控制原理rFZFXbuamTABS单轮模型建立微分方程第六节 制