发动机原理与汽车理论 第8章 汽车的制动性.ppt

1、,发动机原理与汽车理论,课程内容概述,第一章发动机原理基础知识 第二章发动机的换气过程 第三章汽油机的燃料与燃烧 第四章柴油机的燃料与燃烧 第五章燃气发动机的燃料与燃烧 第六章发动机的特性 第七章汽车的动力性 第八章汽车的制动性 第九章汽车的使用经济性 第十章汽车的操纵稳定性 第十一章汽车的舒适性 第十二章汽车的通过性 第十三章汽车性能的合理使用,第八章汽车的制动性,第一节 制动力的产生 第二节 制动效能及其恒定性 第三节 制动时的方向稳定性 第四节 制动器制动力的分配 第五节 提高制动性的措施,汽车的制动性,汽车的制动性是指汽车行驶时能在短距离内停车且维持汽车行驶方向稳定性和下长坡时能维持一

2、定车速的能力。 汽车制动性的评价指标:制动效能、制动效能的恒定性及制动时汽车的方向稳定性。,第一节 制动力的产生,一、地面制动力 二、制动器制动力 三、地面制动力、制动器制动力与附着力的关系 四、滑移率,地面制动力,在良好路面上制动时车轮受力情况，如图8-1所示。 由力矩平衡方程可得： 地面制动力大小取决于两个 摩擦副的摩擦力：制动器 摩擦副间的摩擦力、轮胎与 路面间的摩擦力，即附着力。,制动器制动力,制动器制动力：在轮胎周缘为克服制动器摩擦力矩所需要的力，以F表示。它相当于将汽车架离地面，并踩住制动踏板，在轮胎周缘沿切线方向推动车轮直到它能转动所需要的力，其大小为： 制动器制动力取决于制动力

3、矩和车轮半径，其中制动力矩与制动器的型式、结构尺寸、摩擦副间的摩擦系数等有关，并与踏板力成正比。,地面制动力、制动器制动力与附着力的关系,1.当踏板力较小时，地面制动力足以克服摩擦力矩而使车轮滚动，显然，车轮滚动时F= F，且随踏板力正比增加。与驱动力一样， F也受轮胎与地面之间的附着条件的限制。即 FF=Fz或Fmax=Fz 2.当踏板力上升到某一数值， F等于附着力， F不再增加，车轮抱死拖滑，而F随着踏板力继续线性上升。 结论： F取决于制动器制动力，同时也受附着条件的限制。只有具备足够的制动器制动力，同时地面又能提供高的附着力时，才能获得足够的地面制动力。,地面制动力、制动器制动力与地

4、面附着力的关系,Fp,制动时车轮的运动状态用滑移率s来表示。 纯滚动时，S=0；边滚边滑时，0S100%；纯滑动时，S=100%； 附着系数与滑移率之间的关系： 纵向附着系数是地面制动力与垂直载荷之比。 侧向附着系数是侧向力与垂直载荷之比。,附着系数与滑移率之间的关系,附着系数与滑移率之间的关系,在s=1520%左右时，附着系数均较大。,第二节 制动效能及其恒定性,一、制动效能： 1.制动过程分析： 2.制动距离的计算： 3.对制动力和制动系的要求： 二、制动效能的恒定性：,制动效能,汽车的制动效能是指汽车迅速减速直至停车的能力。 其评价指标： 1.制动距离：指汽车速度v0（空挡）时，从踩着制

5、动踏板开始至汽车停住为止所行驶的距离。它与制动器制动力、附着力、制动器的热状况有关。 2.制动减速度:即dv/dt，反映了地面制动力的大小。它与制动器制动力、附着力有关。,制动过程分析,紧急制动的全过程按时间为三个阶段： 见图8-4。 1）驾驶员反应时间(t0) ：0.31.0s 2）制动系协调时间 (t1+ t2): 0.20.9s 3）持续制动时间 (t3):,制动系协调时间,制动系协调时间(t1+ t2) :从驾驶员的脚接触到制动踏板开始，至制动减速度达到最大所经历的时间 。 1）制动系反应时间t1 : s1=v0t1。 2）制动减速度增长时间t2 : 最大制动减速度为：,持续制动时间,

6、持续制动时间t3 ：指汽车以最大制动减速度制动到停车所经历的时间（这时汽车以最大制动减速度作匀减速行驶）。,制动距离的计算,制动距离s是指从驾驶员踩制动踏板开始到汽车完全停住为止汽车的行驶距离，它等于在制动系协调时间和持续制动时间内汽车行驶的距离之和，即 决定制动距离的主要因素是：制动系协调时间、最大制动减速度及制动初始车速。,对制动力和制动系的要求,对制动力的要求：在用车辆，制动力应不低于原厂设计标准的90%，且按同轴左、右轮制动力之差与其中较大制动力的比值，前轴左、右轮制动力之差不得大于5%，后轴左、右轮制动力之差不得大于10%。 对制动系的要求：液压制动系的协调时间应不大于0.3s；气压

7、制动系的协调时间，中型汽车应不大于0.5s，大型汽车应不大于0.6s；汽车拖带挂车或半挂车时，制动系协调时间应不大于单车最大允许值再加0.2s。 所有车辆制动完全释放时间应不大于0.8s。,制动效能恒定性,制动效能的恒定性指抗热衰退性能和抗水衰退性能。,抗热衰退性能,热衰退：高速制动或下长坡制动，制动器温度迅速上升，摩擦力矩显著下降，这种现象称为制动器的热衰退。 抗热衰退性能一般用连续制动时制动效能的保持程度来衡量。要求汽车以一定车速连续制动15次，每次的制动减速度为3m/s2，最后的制动效能应不低于规定的冷试验制动效能（5.8 m/s2）的60（在制动踏板力相同的条件下）。 制动器的抗热衰退

8、性能与制动器摩擦副的材料和制动器的结构型式有关。,摩擦副的材料,铸铁；石棉、半金属和无石棉等。 正常制动时，摩擦副的温度在200左右，摩擦系数约为0.30.4。当温度升高到220250时，摩擦系数下降（大约0.2）而出现热衰退现象。,制动器的结构型式,常用制动器效能因数与摩擦系数的关系曲线来说明各类制动器的制动效能及其稳定程度。 .制动器效能因数：指单位制动轮缸 推力P所产生的制动器制动力，即 .制动器效能因数与摩擦系数的关系 曲线。如图8-5所示。,抗水衰退性能,当汽车涉水时水进入制动器，在短时间内制动效能有所降低，这种现象称制动器的水衰退。与鼓式相比，盘式制动器的抗水衰退性能要强。,第三节

9、 制动时的方向稳定性,在制动过程中，汽车维持直线行驶能力或按预定弯道行驶的能力，称制动时汽车的方向稳定性。 一、制动跑偏 二、制动侧滑 三、前轮失去转向能力 结论：,制动跑偏,定义：制动时汽车自动向左或向右偏驶称为制动跑偏。 原因： 1.汽车左、右车轮，特别是前轴左、右车轮制动器制动力不等； 原因：制造、装配误差造成。 2.制动时悬架导向杆系与转向系拉杆发生运动干涉。 原因：设计造成，制动时汽车总向左（或向右）一方跑偏。 制动跑偏程度的评价指标： 横向位移：汽车制动后车身最大的横向移动量。 航向角:汽车制动后纵轴线与原定行驶方向的夹角。,制动器制动力不等,制动侧滑,定义：制动时汽车的某一轴或两

10、轴发生横向移动称为侧滑。 产生侧滑的原因： 在制动过程中，随滑移率的增加,侧向附着系数逐渐减小。当s=100%时，车轮处于抱死拖滑状态（侧向附着系数几乎等于零，汽车将失去抵抗侧向力的能力）。这时如果受到侧向力的作用，将使车轮沿侧向力作用方向移动。 侧滑分析:前轴侧滑和后轴侧滑,前轴侧滑分析,前轮抱死而后轮滚动时车轮的运动情况-汽车处于一种稳定状态；,后轴侧滑分析,后轮抱死而前轮滚动时车轮的运动情况-汽车处于不稳定的、危险状态。,前轮失去转向能力,定义：指汽车在弯道上制动时，转动方向盘也无法使汽车沿预定弯道制动停车的现象。 产生原因：前轮抱死或前轮先抱死时，因侧向附着系数几乎等于零。,为保证汽车

11、方向稳定性，首先不能出现只有后轮抱死或后轮比前轮先抱死的情况，以防止危险的后轴侧滑。其次，尽量少出现只有前轮抱死或前、后轮轮都抱死的情况，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 ，这样可确保制动时的方向稳定性。,结论,第四节 制动器制动力的分配,一、前后轮抱死次序 二、制动时前、后轮的地面法向反作用力 三、理想的前、后轮制动器制动力分配 四、实际的前、后轮制动器制动力分配,前后轮抱死次序,在制动过程中，前、后轮抱死次序分三种情况：即前轮先于后轮抱死、后轮先于前轮抱死及前、后轮同时抱死。 前、后轮的抱死次序对制动系工作效率和制动方向稳定性有很大影响。 结论：

12、前、后轮同时抱死是制动的最佳状态，这时不仅制动系工作效率最高，而且制动时汽车的方向稳定性好。,对制动系工作效率的影响,制动系工作效率: 指制动器制动力的利用程度，等于全部车轮都抱死时的地面制动力与制动器制动力之比。 、 前、后轮最大地面制动力，等于各自附着力； 、 前、后车轮均抱死时，前、后轮的制动器制动力。 在制动过程中，如果前轮先抱死，b1；如果后轮先抱死，b 1；如果前、后轮同时抱死时，所以b =1。,对制动方向稳定性影响,前轮先于后轮抱死，是一种稳定工况，但在制动时汽车失去转向能力；后轮先于前轮抱死，是一种不稳定工况，后轴可能发生侧滑；前、后轮同时抱死，可避免后轴侧滑，同时前轮只有在最

13、大制动强度下才使汽车失去转向能力。,制动时前、后轮地面法向反作用力,汽车在水平路面上制动时的受力情况，见图8-9。忽略汽车的滚动阻力矩、空气阻力以及减速时旋转质量产生惯性力偶矩。 对前、后轮接地点取矩得：,汽车在一定的道路条件下制动时，前、后轮的地面法向反作用力是变化的；当制动强度较小时，前、后轮的地面法向反作用力取决于汽车总的地面制动力；当前、后轮同时抱死时，前、后轮的地面法向反作用力取决于道路附着系数。,制动时前、后轮地面法向反作用力,理想的制动器制动力分配,前、后车轮同时抱死的条件是：前、后制动器制动力之和等于附着力，并且前、后制动器制动力分别等于各自的附着力。即 理想的制动器制动力分配

14、曲线（I曲线）：前、后车轮同时抱死时，前、后制动器制动力分配的关系曲线。,由上述公式可绘制I曲线,理想的制动器制动力分配曲线,I曲线的作法： 1.建立坐标系，将不同的值（=0.1、0.2、0.3）带入到 ，得到一组与坐轴成45的平行线。 2.再将不同的值（=0.1、0.2、0.3）带 入到 ，得到一组通过坐标原点、斜率不同的射线。,（3）对应同一值，可以找到两条直线，这两条直线的交点，就 是满足 和 这 两个关系式的 将不同 值时所对应两直线的交点A、B、C、连接起来，就得到I曲线。 结论：I曲线上任意一点，代表在一定附着系数的路面上制动到前、后轮同时抱死时，所要求的理想前、后制动器制动力的数值。,理想的制动器制动力分配曲线,实际前、后制动器制动力与同步附着系数,一般两轴汽车的前、后制动器制动力之比为固定值。常用前制动器制动力与汽车总制动器制动力之比来表示分配的比例，称为制动器制动力分配系数，以表示。 线和I线的交点所对应的附着系数称为同步附着系数。 同步附着系