第4章 汽车的制动性习题解答

第4章汽车的制动性习题解答4-1简述汽车的制动原理。解：汽车制动时，驾驶员踩下制动踏板，前、后轮制动器产生制动力，地面分别作用在前、后车轮上与汽车前进速度方向相反的地面制动力和，同时，汽车受到空气阻力，在地面制动力和、空气阻力作用下，汽车减速直至停车。4-2简述汽车制动性的评价指标。解：汽车制动性的评价指标包括：制动效能、制动效能的恒定性和制动时汽车行驶的方向稳定性。制动效能包括汽车的制动距离和制动减速度。它是指汽车在良好路面上以一定初速度制动到停车所驶过的距离和制动时汽车的减速度的大小。制动效能的恒定性主要是指汽车制动器的抗热衰退性能。抗热衰退性能是指汽车高速行驶情况下制动或下长坡连续制动时，制动效能保持的程度。制动时汽车行驶的方向稳定性是指制动时汽车按给定路径行驶的能力，不跑偏，不侧滑及不失去转向能力。4-3简述地面制动力、制动器制动力及它们的区别。解：地面制动力是地面作用于车轮上的制动力，受到地面附着力的限制，不超过地面附着力；制动器制动力是在轮胎周缘沿切线方向作用力，车轮半径r一定时，制动器制动力受到车轮制动器的最大制动力矩的限制，不超过车轮制动器的最大制动力矩产生的制动器制动力。4-4简述地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系。解：地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系曲线如图4–4所示。驾驶员踩下制动器踏板后，地面制动力FXb和制动器制动力由零开始，按线性关系增长，此时，地面制动力等于制动器制动力，即。当地面制动力FXb达到附着力值，地面制动力FXb达到最大值FXbmax，此时，。当制动器踏板力FP或制动系油压力p超过制动系油压力pa后，地面制动力不增长，并按的线变化；不受地面附着力的限制，沿图4–4中的虚线继续增长。4-5某4×2汽车，车轮中心速度，求车轮半径与车轮角速度的乘积分别为、、和0时的车轮滑移率；另车轮半径与车轮角速度的乘积为多少时车轮纯滚动？解：车轮半径与车轮角速度的乘积为时的车轮滑移率，同理可得，车轮半径与车轮角速度的乘积分别为、和0时的车轮滑移率为0.50、0.72和1。车轮半径与车轮角速度的乘积为1时车轮纯滚动。4-6分析汽车最大制动减速度。解：汽车最大制动减速度：。汽车最大制动减速度大，汽车的制动距离短。根据汽车最大制动减速度，制动力系数最大时，汽车最大制动减速度最大，为峰值制动力系数，即时，汽车最大制动减速度最大。因此，应使汽车在峰值制动力系数下制动，这样，汽车的制动距离最短，此时，滑动率s＝15%～20%，车轮一边滚动，一边滑动，并以滚动为主。4-7介绍充分发出的平均减速度。解：汽车制动时的充分发出的平均减速度：式中，dm为充分发出的平均减速度，m/s2；为的试验车速，km/h；为的试验车速，km/h；为试验车制动初速度，km/h；为到车辆行驶的距离，m；为到车辆行驶的距离，m。4-8已知某电动汽车制动初速度，求消除制动系统间隙的时间分别为0.05s和0.1s时的制动距离，不计空气阻力和滚动阻力。汽车的质量对消除制动系统间隙的时间内的制动距离有何影响？解：在消除制动系统间隙的时间内，不计空气阻力和滚动阻力，由于时间短，可以认为汽车作匀速运动，汽车驶过的距离为：消除制动系统间隙的时间为0.05s时的制动距离：消除制动系统间隙的时间为0.1s时的制动距离：汽车的质量对消除制动系统间隙的时间内的制动距离没有影响，消除制动系统间隙的时间内的制动距离不变。（1分）4-9分析不同形式制动器的热稳定性。解：图4–11是不同形式制动器的制动效能因数与摩擦系数的关系曲线。由图可知，对于双向自增力式(曲线1)及双领蹄式(曲线2)制动器，由于结构上的几何力学的关系产生增力作用，具有较大的制动效能因数,摩擦系数增大时制动效能按非线性关系迅速增大,曲线的斜率大，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。盘式制动器(曲线4)的情况与之相反。领、从蹄式制动器(曲线3.1和曲线3.2)介于二者之间。4-10介绍汽车制动时跑偏的原因。解：汽车制动时跑偏的原因有两个：1）汽车左、右车轮，特别是前轴左、右车轮（转向轮）制动器的制动力不相等。2）制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上的不协调（互相干涉）。其中，第一个原因是制造、调整误差造成的，汽车究竟向左或向右跑偏，要根据具体情况而定；而第二个原因是设计造成的，制动时汽车总是向左（或向右）一方跑偏。4-11分析汽车前轴侧滑的稳定性。解：汽车前轴侧滑时的运动情况如图4–19所示。设转向盘固定不动，前轮抱死，后轮滚动，前轴如受侧向力作用将发生侧滑，因此前轴中点A的前进速度uA与汽车纵轴线的夹角为α；后轴因未发生侧滑，所以uB的方向仍为汽车纵轴方向。此时，汽车将发生类似转弯的顺时针运动，其瞬时回转中心为速度uA、uB两垂线的交点O；汽车作圆周运动时产生了作用于质心C的惯性力Fj。从图4–19看出，Fj的方向与汽车侧滑的方向相反，就是说Fj能起到减小或阻止前轴侧滑的作用，即汽车处于一种稳定状态。4-12分析汽车后轴侧滑的稳定性。解：汽车后轴侧滑时的运动情况如图4–20所示。设后轮制动抱死，前轮滚动。如有侧向力作用，后轴发生侧滑的方向正好与惯性力Fj的方向一致，于是惯性力加剧后轴侧滑；后轴侧滑又加剧惯性力Fj，汽车将急剧转动。因此，后轴侧滑是一种不稳定的、危险的工况。4-13绘制汽车制动时受力图。解：汽车制动时受力图如图4–21所示。4-14根据式(4-21)，绘制理想的前、后制动器制动力分配曲线。解：根据式(4-21)，绘得理想的前、后制动器制动力分配曲线，如图4–23中的I曲线。4-15某4×2汽车，质心高度＝0.78m，质心至前轴距离a=3.85m，轴距离L＝4.55m，前轮制动器制动力时，后轮制动器制动力，前后轮均没有抱死，求该车质心至后轴距离、前轮地面制动力、后轮地面制动力、前后轮地面总制动力、前后轮制动器总制动力、制动器制动力分配系数和同步附着系数。解：质心至后轴距离：前轮地面制动力：后轮地面制动力：前后轮地面总制动力：前后轮制动器总制动力：制动器制动力分配系数：同步附着系数4-16根据式(4-26)和式(4-27)，绘制f线组和r线组。解：根据式(4-26)和式(4-27)，绘得f线组和r线组，如图4–25所示。4-17简述利用附着系数、制动效率。解：利用附着系数又称被利用的附着系数，是指以地面制动力等于制动器制动力进行制动，第i轴的地面制动力与其地面法向反力之比。制动效率定义为车轮将要抱死时的地面制动力（车轮制动输出力）与制动器制动力（车轮制动输入力）的比值，也就是车轮将要抱死时的制动强度与利用附着系数之比。4-18简述ABS的控制参数。解：ABS用车轮的角减速度作为ABS的主要控制目标参数，并以为控制目标，用车轮的角速度判别车轮抱死，车轮的角减速度和车轮的角速度为零的信息来自车轮转速传感器，用制动力调节车轮的角减速度，使车轮的角减速度在附近，也即使汽车在峰值制动力系数附近。ABS也可用车轮的角减速度作为ABS的主要控制目标参数，并以为控制目标，用车轮的角速度判别车轮抱死，车轮的角减速度和车轮的角速度为零的信息来自车轮转速传感器，用制动力调节车轮的角减速度，使车轮的角减速度在附近，也即使汽车在峰值制动力系数附近。ABS也可将车轮的滑动率作为第二控制目标参数。如根据每个车轮的轮速传感器测得的车轮的实际转速和加速度传感器测得的汽车的车速，计算车轮的滑动率；或根据每个车轮的实际转速，通过减速关系可推算出一个理