第5章汽车制动性能与检测-第1节_V02

1、第五章 汽车的制动性能与检测Automotive Braking Performance&Testing本章主要内容：n学习情境学习情境9 汽车制动性能评价汽车制动性能评价n学习情境10 汽车制动性能检测汽车的制动性能行车制动汽车行驶中强制降低行驶车速以致停车且维持行驶方向稳定能力驻车制动汽车在一定坡道上长时间停车的能力学习情境9 汽车制动性能评价n学习目标课本第69页n了解汽车制动力；n掌握汽车制动时运动方程式；n掌握汽车制动时性能评价指标；n掌握汽车前后制动力的比例关系；n了解汽车制动影响因素。一、汽车制动力学-课本第69页汽车的制动性汽车的重要性能之一交通安全减速停车汽车制动一、汽车制动

2、力学-课本第70页nQ1：汽车制动时受到哪些力的作用？它们之：汽车制动时受到哪些力的作用？它们之间的相互关系是怎样的？间的相互关系是怎样的？地面制动力制动器制动力地面制动力、制动器制动力与地面附着力之间的关系1.地面制动力课本70页nQ1：汽车制动时受到哪些力的作用？它们之：汽车制动时受到哪些力的作用？它们之间的相互关系是怎样的？间的相互关系是怎样的？1.地面制动力制动时车轮的受力分析rWFZFXbTpTuarTFXb制动器的摩擦力矩与汽车行驶方向相反的地面切向反作用力；取决于：（1）轮胎与地面之间的摩擦力；（2）制动器内的摩擦力。求力矩平衡 车轮半径2.制动器制动力rTFF制动器制动力克服制

3、动器摩擦力矩FpP w轮胎 轮毂 制动蹄 FpPTF制动器制动力理解方式：把车轮架离地面，踩住制动踏板后，在车轮周缘扳动车轮直至它能转动所施加的切向力。2.制动器制动力n制动器制动力由制动系的设计参数所决定，即取决于制动器的型式、结构尺寸、摩擦系数、车轮半径、制动传动系的油压或气压等。在结构参数一定的情况下，一般它与制动系的油压或气压成正比。3.地面制动力、制动器制动力与地面附着力之间的关系FFFxbmaxFFxbCN踏板力，（1）制动踏板力较小时，地面制动力，足以克服制动器的摩擦力矩，使车轮滚动。*车轮滚动时：地面制动力=制动器制动力。（2）随着制动踏板力（或制动系液压力p）增大时:*制动器

4、制动力随着呈线性增长；但地面制动力，足以克服制动器的摩擦力矩，使车轮滚动。*由于地面附着力约束地面制动力继续增大，地面制动力的极限为地面附着力。各种路面各种路面平均平均附着系数附着系数二、汽车制动时车轮的运动方式分析n在分析地面制动力、制动器制动力与地面附着力之间的关系时，假设车轮的运动只有滚动和抱死拖滑。n仔细观察汽车 的制动过程可发现，轮胎留在地面上的印痕从车轮滚动到滑动是一个渐变的过程制动时轮胎的印迹抱死拖滑边滚边滑单纯的滚动逐渐加大制动力时，轮胎的印记wrwru0wrwru00w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的速度车轮的角速度wuw0rrXbFTFZw

5、u滑动率的概念随着制动强度的增加，车轮滚动的成分越来越少，滑动成分越来越多。%1000wwrwurus0s%1000 s滑移率（滑动率）单纯的滚动边滚边滑抱死拖滑%100s滑移率来说明滑动成分的多少。制动力系数与滑移率的关系曲线制动力系数与滑移率的关系曲线当滑动率在当滑动率在15%15%20%20%左右具有峰值特性。左右具有峰值特性。100%uruswwr0w制动力系数：ZFFXbb峰值附着系数p滑动附着系数s三、汽车制动性能评价指标及其分析三、汽车制动性能评价指标及其分析n汽车制动性能定义：n汽车在行驶时能在短距离停车且维持行驶方向短距离停车且维持行驶方向稳定性稳定性和在下长坡时能维持一定车

6、速的能力在下长坡时能维持一定车速的能力。另外,也包括在一定坡道上能够长时间停放的能包括在一定坡道上能够长时间停放的能力力。三、汽车制动性能评价指标及其分析三、汽车制动性能评价指标及其分析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制动力抗热衰退性能水衰退性能失去转向能力侧滑跑偏本节要解决的问题：制动性的评价指标有哪些？1.制动效能分析n制动效能是指汽车迅速减速直至停车的能力。制动效能制动减速度ab制动距离sbXbGF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bmaxmaxmaxbbbsbpagagag若装有理想的制动防抱死装置来控制

7、汽车的制动则制动减速度为若允许汽车的前后轮同时抱死，则1.制动效能分析-制动减速度21)(112ttdttatta平均减速度)(92.25)(MFDD22beebssuu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Mean Fully Developed Deceleration 制动距离制动距离汽车速度u制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制动过程的分析求解制动距离驾驶员接到停车信号意识到踩制动踏板地面制动力起作用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过程232

8、2称为制动器的作用时间 驾驶员反应时间驾驶员反应时间 汽车的制动过程制动过程的分析求解制动距离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制动过程的分析求解制动距离 222kddu 2maxbak3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制动过程的分析求解制动距离dkdu00uu 22 2021kuuekdduuS2的计算（制动器起作用阶段）u0 ue制动器起作用阶段制动减速度线性增加 2ma

9、xbak2021kudtdsdkuds)21(20 22 2max 20 261baus202us 2 2max 2020 22261bauusssmax3beau23max3321beausmax232beaus uS3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242)2(2 2maxmax20 22032bbaauusss8222 2max 20max203bbauausmax20 22092.25)2(6 . 31bauus单位换算后汽车的制动距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max20 22092.25)

10、2(6.31bauus制动过程的分析求解制动距离2.制动效能的恒定性分析n制动效能指标是在冷态制动时讨论的。n抗热衰退性n汽车在下坡和高速制动时，制动器工作温度会达到300度以上，有时会高达600700度之间。n制动器温度上升后，摩擦力矩将显著下降，这种现象叫做制动效能的热衰退。n在产生相同制动力的条件下，制动器冷状态下所需的操纵力与热状态下所需的操作力之比称为热衰退率。制动器工作温度100度抗热衰退性能一定车速连续制动15次制动强度为3m/s2制动效能不低于制动强度为5.8m/s-2的60国家行业标准ZBT-24007-89冷制动摩擦副材料制动器结构盘式制动器比鼓式制动器抗热衰退性好盘式制动

11、器比鼓式制动器抗热衰退性好（1）抗热衰退性评价（2）制动效能的水衰退性nQ1：什么是制动效能的水衰退：什么是制动效能的水衰退?nQ2:盘式制动器与鼓式制动器哪个抗盘式制动器与鼓式制动器哪个抗水衰退性较好？为什么？水衰退性较好？为什么？3.制动时的方向稳定性n定义定义：在制动过程中，汽车按驾驶员给定的轨迹行驶的能力，也即维持直线行驶或按预定弯道行驶的能力。表现制动跑偏后轮侧滑前轮失去转向能力（1）制动跑偏n定义：汽车直线行驶制动时，在转向盘固定不动的条件下，汽车自动向左侧或右侧偏驶的现象。n制动跑偏的原因：n1.左右车轮，特别是前轴左右车轮制动器制动左右车轮，特别是前轴左右车轮制动器制动力不相等

12、。力不相等。制造调整误差造成的n2.制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上的不协调。上的不协调。设计造成的n左右轮制动力不相等引起的跑偏受力图（1）制动跑偏n试验证明，当前轴左右制动力之差超过5，后轴左右制动力差超过10，将引起制动跑偏现象。n跑偏程度随左右制动力的差值增大而增大。n当车轮抱死时，跑偏程度加大。n左右轮主销内倾角不等，即使制动力相等，也会向主销内倾角较小的一侧跑偏。n为防止跑偏，用制动力法检测汽车制动效能时，提出了左右轮制动力平衡要求。（1）制动跑偏悬架导向杆与制动跑偏的关系：制动跑偏方向固定，可以通过正确设计就可避免。车轴 纵拉杆 球头

13、销 转向立柱 上节臂 （2）制动侧滑n定义：汽车若受外界侧向力或因左、右车轮制动力不等所引定义：汽车若受外界侧向力或因左、右车轮制动力不等所引起的侧向力作用，易使车轮丧失横向附着能力，车轴沿横向起的侧向力作用，易使车轮丧失横向附着能力，车轴沿横向滑动。制动时汽车的某一轴或两轴发生横向移动。滑动。制动时汽车的某一轴或两轴发生横向移动。n侧滑与跑偏有联系：严重跑偏会引起后轴侧滑，易于发生侧滑的车辆也会加剧跑偏。n发生条件：制动时后轴比前轴先抱死，就易发生后轴侧滑；若前后轴同时抱死或前轴先抱死，后轴不抱死，可防止侧滑。n试验表明试验表明：制动过程中，只有前轮抱死，汽车基本沿直线减速行驶，但丧失转向能

14、力。若后轮先抱死，只要有轻微侧向力，就会发生后轴侧滑甚至掉头。侧滑程度与地面光滑程度，制动距离，制动时间成正比。n后轴侧滑比前轴侧滑对车辆稳定性的影响大。后轴侧滑比前轴侧滑对车辆稳定性的影响大。Fy1Fy2Fy1Fy2转向能力丧失n现象：弯道制动时，汽车不按弯道行驶，而沿弯道切线方向驶出。直线行驶时，转动转向盘，汽车仍按直线方向行驶。n产生条件：前轮抱死。产生条件：前轮抱死。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车轮先抱死，前轴车轮再抱死 后轴侧滑后轴车轮不抱死前轴车轮抱死高速公路翻车失去转向能力侧向力干扰 侧向力干扰 前后轴车轮同时

15、抱死 前轴车轮先抱死，后轴车轮再抱死 侧坡横风转向时的离心力等驶出路面：跨过中心线或冲出路基 汽车制动时前后轴车轮的不同状况n为保证汽车方向稳定性： 首先,不能只有后轴车轮抱死或后轴车轮轮比前轴车轮先抱死。其次，尽量减少只有前轮抱死或前后轮都抱死或前轴车轮先抱死。 最好，避免任何车轮抱死。ABS四、前后车轮制动器制动力的比例关系分析n1.制动时汽车受力图及地面法向反作用力制动时汽车受力图及地面法向反作用力 对于一般汽车而言，根据其前、后轴制器对于一般汽车而言，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

16、程可度等因素，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：能出现如下三种情况，即： 1)1)前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑。前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑。 2)2)后轮先抱死拖沿，然后前轮抱死拖滑。后轮先抱死拖沿，然后前轮抱死拖滑。 3) 3)前、后轮同时抱死拖滑。前、后轮同时抱死拖滑。gZhdtdumGbLF1gZhdtdumGaLF21.制动时汽车受力图及地面法向反作用力制动时汽车受力图及地面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滚动阻力偶矩、空气阻力、惯性力偶矩均忽略不计 dtdughaLGFdtdugh

17、bLGFgzgz21dtdumFj惯性力：GFFXbdtdumFXbgdtdu对于前后轮都抱死情况对于前后轮都抱死情况前、后轮的法向反作用力分别为LhbGFgZ/ )(1LhaGFgZ/ )(2地面制动力？ dtdughaLGFdtdughbLGFgzgz21gdtdu2.理想的前、后轮制动器制动力分配理想的前、后轮制动器制动力分配n从理论上看，制动时前后车轮同时抱死拖滑，是制动的理想状态，制动效果最佳。n在任意附着系数 的路面上，均能保持前后车轮同时抱死拖滑的前后车轮制动器制动力分配，称为理想分配。前、后轮前、后轮同时抱死同时抱死前轮制动器制动力前轮制动器制动力后轮制动器制动力后轮制动器制动

18、力附着条件的充分利用附着条件的充分利用方向稳定性较为有利方向稳定性较为有利,bpsbs 、是有区别的，若s不大时应该为，若为抱死状态，此处这是汽车工程技术中的习惯称呼，并非真正的“理想的制动力分配”。严格说应该为理想的前、后轮理想的前、后轮制动器制动力分配制动器制动力分配2.理想的前、后制动器制动力分配曲线理想的前、后制动器制动力分配曲线GFF211122ZZFFFF2121ZZFFFF前、后轮同时抱死的条件前、后轮同时抱死的条件gghahbFF21)2(4211122FhGbFGLhbhGFgggGFF21GFF21LhbGFgZ/ )(1LhaGFgZ/)(2I曲线方程曲线方程在任何附着系

19、数在任何附着系数 的路面上，前后车轮同时抱死的条件的路面上，前后车轮同时抱死的条件 滚动阻力偶矩、减速时的惯性力、惯性力偶矩均忽略不计 S=100% FF理想的制动器理想的制动器制动力分配曲线制动力分配曲线I 曲线曲线gghahbFF21GFF21与坐标轴成与坐标轴成45的一组平行线的一组平行线经过原点的经过原点的一组射线一组射线不同的不同的理想的制动器理想的制动器制动力分配制动力分配地面地面制动力关系制动力关系GFF21gghahbFF21I线 FF1FF1FF)1 (23. 制动力分配系数制动力分配系数前后制动器制动力前后制动器制动力之比为一固定值之比为一固定值制动器制动力制动器制动力分配系数分配系数121FF实际的前后制动器实际的前后制动器制动力分配曲线制动力分配曲线曲线曲线 回顾制动系统结构可知，由于汽车制动系的前后轮制动分泵活塞直径是不可变回顾制动系统结构可知，由于汽车制动系的前后轮制动分泵活塞直径是不可变化的，即在相同的液压压力化的，即在相同的液压压力P（一般无压力调节装置则前后制动管路压力相等）（一般无压力调节装置则前后制动管路压力相等）的作用下前后轮制动器制动力跟活塞直径等有关，这样就决定了前后制动器制动的作用下前后轮制动