模块4-汽车安全性检测与评价《汽车使用性能与检测》教学课件

《汽车使用性能与检测》✩精品课件合集汽车使用性能与检测项目四汽车安全性检测与评价目录-CONTENTS

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汽车安全性基本概念2

汽车被动安全——制动性3

汽车电子控制被动安全系统之一

——安全气囊4

汽车主动安全技术简介5

汽车制动性检测方法

任务一 汽车安全性基本概念知识点一 主动安全装置1.

指示系统——主要包括：（1）仪表盘故障警报灯（2）胎压监测系统（3）抬头显示系统（4）倒车雷达与倒车影像2.

照明系统——主要包括：（1）氙气大灯、LED大灯、激光大灯（2）日间行车灯（3）高位刹车灯（4）随动转向大灯（AFS）知识点一 主动安全装置3.稳定系统：当汽车遇到紧急转弯、紧急加速和紧急制动等突发情况时，车辆可以迅速感知并采取相应的制动措施，如对每个轮胎进行单独控制，同时降低引擎的输出，维持车身的稳定。它是汽车上重要的主动安全系统，能够极大提高车辆操控安全系数和驾驶便利性。4.

转向系统——主要包括：（1）电动助力转向（2）四轮转向（3）随速转向知识点一 主动安全装置5.

制动系统——主要包括：（1）ABS（防抱死制动系统）（2）EBD（电子制动力分配）（3）CBC（弯道自动控制）（4）ASR、TCS、TRC（牵引力控制系统）6.

汽车防碰撞预警系统——主要包括：（1）前碰撞预警系统（FCWS）（2）车道偏离预警系统（LDWS）（3）车距监控和预警系统（HMWS）（5）EBA、BAS、BA（制动力辅助系统）知识点二 被动安全装置1.吸能车身作用是在吸收汽车动能的同时减缓车内乘员的移动程度，保证乘员有足够的生存空间。3.安全气囊一种辅助的乘员约束装置，能使事故死亡率下降18%左右，与安全带配合使用时能把伤亡率降低60%左右。5.

安全玻璃一般具有足够大的变形余量和柔性，一方面可保证正常状况下良好的视觉效果；另一方面既能防止碰撞时乘员从窗中飞出，又不致对其造成较严重伤害。2.安全带作为主要的乘员约束装置，是目前最有效的安全设备。其单独使用时可以减少42%左右的死亡率。4.安全头枕在车辆发生追尾时，人体由于惯性会向后倒，此时车辆加速或减速的压力都集中在人体脆弱的颈部和头部，而头枕则对此起缓冲作用，保护人体头部。6.

紧急门锁释放机构其特点是，当碰撞传感器确认已发生碰撞，系统会立即自动释放门锁。任务二汽车被动安全——制动性知识点一 制动性评价指标汽车的制动性主要由下列三方面来评价：制动效能的恒定性，即抗热衰退性能。制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。（1） •

制动效能，即制动距离与制动减速度。（2）（3）项

目中国GB

21670—2008M1类车欧洲经济共同体（EEC）71/320

R13中国GB

7258—2017（乘用车）美国FMVSS135（冷制动试验）比试路面附着良好附着良好附着系数峰值附着系数为0.9载荷满载和空载满载和空载满载轻载、满载制动初速度100km/h脱开发动机O型试验100km/h脱开发动机O型试验50km/h100km/h制动时的稳定性不抱死，不偏出3.5m通道，偏航角≤15

不抱死，不偏出3.5m通道，偏航角≤15

不许偏出2.5m通道不偏出3.5m通道，偏航角≤15

制动距离或制动减速度≤70m；≥6.43m/s2≤70m；≥6.43m/s2≤20m；≥5.9m/s2≤70m踏板力65～500N65～500N≤500N65～500N乘用车制动规范对行车制动器制动性的部分要求知识点二 制动时车轮受力轮胎在制动时的受力情况1.地面制动力图中滚动阻力偶矩和减速时的惯性力、惯性力偶矩均忽略不计。𝑻𝝁是车轮制动器中摩擦片与制动鼓或盘相对滑转时的摩擦力矩，单位符号为N·m；𝑭𝒙𝒃是地面制动力，单位符号为N；𝑾为车轮垂直载荷，单位符号为N；𝑻𝐩为车轴对车轮的推力，单位符号为N；𝑭𝒛为地面对车轮的法向反作用力，单位符号为N。显然，从力矩平衡得到式中，

𝑟为车轮半径（m）。𝑇𝜇𝐹𝑥𝑏=

𝑟知识点二 制动时车轮受力制动器制动力与制动踏板的关系曲线𝑇𝜇2.制动器制动力在轮胎周缘为了克服制动器摩擦力矩所需的力称为制动器制动力，用符号𝑭𝝁表示。相当于把汽车架离地面，并踩住制动踏板，在轮胎周缘沿切线方向推动车轮直至它能转动所需的力。显然𝐹𝜇=

𝑟式中，𝑇𝜇——制动器的摩擦力矩（N·m）。知识点二 制动时车轮受力制动过程中地面制动力、制动器制动力及附着力的关系3. 地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系在制动时，若只考虑车轮的运动为滚动与抱死拖滑两种状况，当制动踏板力较小时，制动器摩擦力矩不大，地面与轮胎之间的摩擦力即地面制动力，足以克服制动器摩擦力矩而使车轮滚动。显然，车轮滚动时的地面制动力就等于制动器制动力，且随踏板力增长成正比增长（见图）。地面制动力是滑动摩擦的约束反力，它的值不能超过附着力，即𝐹𝑥𝑏≤𝐹𝜑=

𝐹𝑧𝜑或最大地面制动力𝐹𝑥𝑏𝑚𝑎𝑥为𝐹𝑥𝑏𝑚𝑎𝑥=

𝐹𝑧𝜑知识点三 汽车的制动效能及其恒定性1.

制动距离与制动减速度制动减速度是制动时车速对时间的导数，即𝑑𝑣。它反映了地面制动力的大小，因此与制动𝑑𝑡器制动力（车轮滚动时）及附着力（车轮抱死拖滑时）有关。在不同路面上，地面制动力为𝐹𝑥𝑏=

𝜑𝑏𝐶故汽车能达到的减速度

为𝑎𝑏𝑚𝑎𝑥=

𝜑𝑏𝑔若允许汽车的前、后车轮同时抱死，则𝑎𝑏𝑚𝑎𝑥=

𝜑𝑠𝑔制动，则制动减速度为𝑎𝑏𝑚𝑎𝑥=

𝜑𝑝𝑔我国行业标准采用平均减速度的概念，即式中，𝑡1为制动压力达到75%最大压力（𝑃𝑚𝑎𝑥）的时刻；

𝑡2为到停车时总时间的2/3

的时刻。ECER13和GB7258采用的是充分发出的平均减速若装有理想的制动防抱死装置来控制汽车的 度：式中，𝑣𝑏为0.8𝑣0的车速（km/h）；𝑣𝑒为0.01𝑣0的车速（km/h）。𝑎

=1𝑡2−

𝑡1𝑡2 𝑎𝑡

𝑑𝑡𝑡1𝑣𝑏2−

𝑣𝑒2𝑀𝐹𝐷𝐷=

25.92

𝑠 −

𝑠𝑒 𝑏知识点三 汽车的制动效能及其恒定性（a）2.制动距离的分析右图是驾驶员在接收紧急制动信号后，制动踏板力、汽车制动减速度与制动时间的关系曲线。图（a）是实际测得的曲线，图（b）是经过简化后的曲线。2′′因为𝑇 很小，故略去𝑎 𝑇𝑏𝑚𝑎𝑥

2′′224项，且车速的单位符号为km/h，则上式可写成可以看出，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。（b）汽车的制动过程𝑠

=1𝑇2′′𝑇2′

+ 𝑣𝑎0

+𝑣𝑎023.6 2 25.92𝑎𝑏𝑚𝑎𝑥知识点三 汽车的制动效能及其恒定性右图是根据杂志《Autocar》对48辆装有真空助力器的各种轿车在干燥、良好的路面上进行制动试验的结果，并按最小二乘法拟合得到的制动距离曲线。2.制动距离的分析装用不同助力系时CA770轿车的制动性能制动系形式性能指标制动时间/𝑠制动距离/𝑚最大制动减速度/(𝑚∙

𝑠−2)真空助力制动系2.1212.257.25压缩空气-液压制动系1.458.257.65轿车的制动距离曲线知识点三 汽车的制动效能及其恒定性3.制动效能的恒定性常用制动效能因数与摩擦因数的关系曲线来说明各种类型制动器的效能及其稳定程度。右图是具有典型尺寸的各种形式制动器制动效能因数与摩擦因数的关系曲线。由图可知，对于双向自动增力蹄及双领蹄制动器，由结构上的几何力学关系产生增力作用，因此具有较大的制动效能因数。摩擦因数变化时，制动效能按非线性关系迅速改变。因此，摩擦因数的微小改变，能引起制动效能大幅度变化，即制动器的稳定性差。双从蹄制动器情况与之相反。制动效能与摩擦因素关系曲线知识点四

制动时汽车的方向稳定性动时汽车自动向左或向右偏驶称为制动跑偏。侧滑是指制动时汽车的某一轴或两轴发生横向移动。最危险的情况是在高速制动时发生后轴侧滑，此时汽车常发生不规则的急剧回转运动而失去控制。跑偏与侧滑是有联系的，严重的跑偏有时会引起后轴侧滑，易于发生侧滑的汽车也有加剧跑偏的趋势。下图画出了单纯制动跑偏和由跑偏引起后轴侧滑时轮胎留在地面上的印迹。（a）制动跑偏时轮胎在地面上留下的印迹（b）制动跑偏引起后轴轻微侧滑时轮胎留在地面上的印迹制动时汽车跑偏的情形知识点四 制动时汽车的方向稳定性1.汽车的制动跑偏右图给出了由于转向轴左、右车轮制动力不相等而引起跑偏的受力分析。设前左轮的制动器制动力大于前右轮，故地面制动力𝐹𝑥11

>

𝐹𝑥1𝑟

。此时，前、后轴分别受到的地面侧向反作用力为𝐹𝑦1

和𝐹𝑦2

，显然，

𝐹𝑥𝑛

绕主销的力矩大于𝐹𝑥1𝑟

绕主销的力矩。虽然转向盘不动，但由于转向系各处的间隙及零部件的弹性变形，转向轮仍产生一向左转动的角度而使汽车有轻微的转弯行驶，即跑偏。同时，由于主销有后倾，也使𝐹𝑦1对转向轮产生同方向的偏转力矩，这样也增大了向左转动的角度。制动跑偏的受力图知识点四 制动时汽车的方向稳定性1.汽车的制动跑偏航向角为制动时汽车纵轴线与原定行驶方向的夹角。右上图为后轮未抱死时制动器制动力不相等度∆𝑭𝝁𝒓对制动跑偏的影响（起始车速为62.7km/h）。右下图为后轮抱死时制动器制动力不相等度∆𝐹𝜇𝑟

对制动跑偏的影响（起始车速为62.7km/h）。（a）车身的横向位移 （b）航向角后轮未抱死时制动器制动力不相等度

对制动跑偏的影响（a）车身的横向位移 （b）航向角后轮抱死时制动器制动力不相等度

对制动跑偏的影响知识点四 制动时汽车的方向稳定性1.汽车的制动跑偏在紧急制动时，前轴向前扭转了一角度，转向节上节臂球头销本应做相应的移动，但由于球头销又连接在转向纵拉杆上，仅能克服转向拉杆的间隙，使拉杆有少许弹性变形而不允许球头销做相应的移动，致使转向节臂相对于主销做向右的偏转，于是引起转向轮向右移动，造成汽车跑偏。（a）未制动时 （b）制动时前轴转动（转角为𝜃）悬架导向杆系与转向系拉杆运动不协调引起的制动跑偏知识点四 制动时汽车的方向稳定性2.制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失前轮无制动力而后轮有足够制动力的试验结果如右图曲线A所示。后轮无制动力而前轮有足够制动力的试验结果如右图曲线B所示.试验时利用车上制动器液压调节装置，可使前、后车轮在制动到抱死拖滑时有不同的先后次序和时间间隔，试验结果如左图所示。前轮抱死或后轮抱死时汽车纵轴线转过的角度（航向角）前、后车轮抱死拖滑的次序和时间间隔对后轴侧滑的影响（混凝土路面、转向盘固定）知识点四 制动时汽车的方向稳定性2.制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失（4）在起始车速和附着系数的影响试验中还做了起始车速为48.2km/h及72.3km/h的制动。为了查明附着系数对侧滑的影响，在干燥路面上做了同样的试验。试验时前轮无制动力，后轮可制动到抱死拖滑。干燥路面的制动距离是湿路面的70%，就是说在湿路面上制动的时间长。试验结果如右上图所示，表明在干燥路面上，汽车纵轴转角比湿路面上要小。每次试验后还记录后轮开始拖滑的时间，若以时间为横坐标把曲线重画一次，如右下图所示，则在同样的时间内，干、湿路面的汽车纵轴转角相差不多。路面附着系数对后轴侧滑的影响知识点四 制动时汽车的方向稳定性2.

制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失下面通过受力情况分析汽车前轮抱死拖滑或后轮抱死拖滑两种运行情况。图（a）所示为前轮抱死而后轮滚动的情况。此时，汽车发生类似转弯的行驶运动，其瞬时转动中心为速度𝑣𝐴、𝑣𝐵

垂线的交点O，在质心C上作用有离心力。图（b）所示为后轮抱死而前轮滚动的情况，这时

，前轮地面侧向反作用力

对C点的力矩增大了汽车角速度，汽车在一定条件下可能出现难以控制的急剧转动。(a)前轴侧滑 (b)后轴侧滑汽车一根轴侧滑时的运动状况任务三汽车电子控制被动安全系统之一——安全气囊知识点一

安全气囊简介安全气囊属于辅助约束系统（Supplemental

Restraint

System，SRS）。安全气囊按主要的放置位置可分为正面气囊、侧面气囊及车外气囊等。正面气囊主要是安在驾驶员侧方向盘内或副驾驶前的仪表板内，出现交通事故汽车碰撞时，能够很好地保护驾驶员和乘员，防止人体与其他零部件发生二次碰撞而使头胸部受伤。侧面安全气囊主要位于车门处，主要用于在发生侧碰或者翻滚时对乘员的保护。安全气囊工作原理知识点二 安全气囊的组成雷克萨斯LS400轿车安全气囊系统组件位置图1.

碰撞传感器2.

电子控制单元3.

充气元件和气囊4.

螺旋连接器5.

安全气囊警告灯任务四汽车主动安全技术简介知识点一

现代汽车主动安全技术的发展趋势未来汽车电子控制的重要发展方向之一是汽车安全领域，并向几个方向发展：利用雷达技术和车载摄像技术开发各种自动避撞系统；利用近红外技术开发各种能监测驾驶员行为的安全系统；高性能的轮胎综合监测系统；自适应自动巡航控制系统；驾驶员身份识别系统；安全气囊和ABS/ASR。1.

ABS（防抱死制动系统）3.

AEB（紧急制动系统）2.

EBD（电子制动力分配系统）知识点二 主流的汽车主动安全技术知识点三 驾驶辅助安全系统1.

PAEB系统PAEB是行人自动紧急制动系统的简称，也称为正面行人碰撞缓冲制动系统，是一种新兴的安全技术。它的主要功能是，当行人离车辆很近而驾驶员没有采取制动时，为车辆提供制动。2.RVSRVS是倒挡影像系统的简称，也常被称为备用摄像头。该系统设计的主要目的是保护最脆弱的人群——儿童和老年人，防止事故的发生。它是一种通过备用摄像头提供车辆后方区域的图像，帮助驾驶员看到车辆后方情况的安全技术。3.

FCW系统FCW是正面碰撞预警系统的简称。它是一种先进的安全技术，可以实时监控行驶车辆的速度、前方车辆的速度以及两车之间的距离。如果后方车辆的速度过高而使两车靠得太近，FCW系统将会警告驾驶员即将发生碰撞事故。任务五汽车制动性检测方法知识点一 汽车制动力台架检测设备一、电子式轴重仪1.电子式轴重仪的结构电子式轴重仪由机械部分（包括承载装置和传感器装置）和显示仪表所组成。目前，使用最多的电子式轴重仪是双载荷台板式轴重仪，如下图所示，它具有左右两个秤体，分别安装在左右框架内，能够同时测量左右轮轮荷。它主要由秤体部分和显示仪表两部分组成。1—左秤体；2—右秤体；3—框架。双载荷台板式轴重仪外形图知识点一 汽车制动力台架检测设备一、电子式轴重仪1.电子式轴重仪的结构秤体部分：秤体部分包括承载台板、承载垫块、传感器及框架等，如左图所示。显示仪表：右图所示为国产SDZ-4型轴重仪显示仪表面板，1—承载面板；2—槽钢；3—钢球盖；4—钢球；5—V形垫块；6—悬臂梁传感器；7—加强板；8—台面限位装置。轴重仪秤体结构简图显示仪表面板知识点一 汽车制动力台架检测设备一、电子式轴重仪2.电子式轴重仪的使用与维护（1）使用方法① •

将仪表电源线接通，将电源开关置于接通的位置。当仪表开始有显示，如显示“8888”时，检查数字显示是否短缺笔画，经过几秒自动转入测量状态，接着显示“零”。②按动调零校正器，机内计算机自动给轴重仪调零。③汽车缓慢开上电子式轴重仪，显示仪表便显示测量值。在显示的同时，打印机便打印出数据，显示值将保留到下一个车轴的车轮开到承载台板上为止。④⑤ •

测量完毕断开电源，关闭显示器。（2）电子式轴重仪的使用与维护要点知识点一 汽车制动力台架检测设备二、滚筒反力式制动试验台1.滚筒反力式制动试验台的工作原理将车辆开到试验台上，使车轮处于每对滚筒之间，滚筒在电动机驱动下带动车轮转动，相当于车不动，路以定速度移动。然后对车轮采取制动，车轮的制动力作用在滚筒上，该力的方向与滚筒的转动方向相反，此时，与滚筒相连的减速器（扭力箱）在反作用力矩的作用下发生一定程度的翻转，通过测力装置，便可测量显示出制动力的数值。因所测得制动力的方向与滚筒转动方向相反，故称之为滚筒反力式制动试验台。知识点一 汽车制动力台架检测设备二、滚筒反力式制动试验台2.滚筒反力式制动试验台的结构左图所示为单轴滚筒反力式制动试验台的结构示意图，它由结构完全相同的左、右车轮制动力测试单元和一套指示、控制装置组成。（1）驱动装置（2）滚筒装置（3）举升装置（4）测量装置（5）测量仪表1—电动机；2—减速箱；3—压力传感器；4—滚筒；5—第三滚筒；6—电传感器；7—链传动；8—测量指示仪表。单轴滚筒反力式制动试验台的结构示意图1—传感器；2—电动机；3—减速器；4—测力杆；5，6—链传动；7—从动滚筒；8—第三滚筒；9—主动滚筒；10—框架。车轮制动器测试单元知识点一 汽车制动力台架检测设备二、滚筒反力式制动试验台3.

滚筒反力式制动试验台的优缺点优点，①

滚筒反力式制动试验台测试工况稳定，重复性好。②

随着计算机技术的发展，可以显示车轮左、右轮制动力增长全过程随采样时间的变化情况且能准确指明左、右轮制动力不平衡最大值在制动力增长过程中的具体位置，从而分析判断引起制动力平衡差超标的根本原因，还可以为车辆修理单位提供有效的信息支持。③

安全保护作用，即只有在被测车轮同时压下左右制动试验台的第三滚筒时，滚筒才能被启动，避免了操作人员误操作而造成伤害。缺点①

很难测得实际制动力，并且很难测得制动器的制动力最大值。②

测试效率低。采用滚筒反力式制动试验台检测制动性能时，对车辆各轴的检测是分开进行的，从而影响了车辆的测试效率，悬架中减震器性能得不到检测。知识点一 汽车制动力台架检测设备三、其他形式制动试验台1.惯性式滚筒制动试验台惯性式滚筒制动试验台用