汽车理论第四章 汽车的制动性（4.5）.ppt

1、1/16,4.5 前后制动器制动力分配,当制动器制动力足够时，制动过程可能出现如 下3种情况，即： (1)前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑； (2)后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死拖滑； (3)前后轮同时抱死拖滑。,2/16,分析： 情况(1)是稳定工况但在制动时汽车丧失转向能力，且附着条件没有充分利用； 情况(2)后轴可能出现测滑，是不稳定工况附着条件利用率也低； 情况(3)可以避免后轴侧滑，同时前转向轮只有在最大制动强度时才丧失转向能力，与前两种情况相比，附着条件利用情况较好。 所以，前、后车轮制动器制动力分配比例影响汽车制动时的方向稳定性和附着条件利用程度，是汽车制动系设计中必须妥善处理的问

2、题。,3/16,1 地面对前后车轮的法向反作用力,4/16,5/16,若令,6/16,前、后轮都抱死拖滑(不论是同时抱死成分别先后抱死),7/16,当前、后轮都抱死时,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,8/16,“理想”的条件是：前后车轮同时抱死。,I 曲线：在各种附着系数的路面上制动时，要使前、后车轮同时抱死，前、后轮制动器制动力应满足的关系曲线。,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,9/16,消去变量,1.解析法确定 I 曲线,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,由理想的条件可得,10/16,1.解析法确定 I 曲线,第五节 前、后制动器制动力的

3、比例关系,由理想的条件可得,思考：I 曲线受哪些因素影响？对特定的汽车是唯一的吗？,11/16,0.4,0.2,0.3,0.3g,0.2g,0.4g,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,2.作图法确定 I 曲线,1）按照 作图，得到一组等间隔的45平行线。,这组线称为“等制动减速度线组”。,线上任何一点都有以下特点：,12/16,0.4,0.2,0.3,2）按 作射线束,0.3,0.2,0.4,I曲线,0.3g,0.2g,0.4g,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,13/16,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,14/16,15/16,对I曲线的正确理解：,在各种附着系数的路面上制动时

4、，要使前、后车轮同时抱死，前、后轮制动器制动力应满足的关系曲线。（引入定义） 前、后车轮同时抱死时， 和 的关系曲线。 前、后车轮都抱死时， 和 的关系曲线。,16/16,制动器制动力分配系数：前、后制动器制动力之比为固定值时，前轮制动器制动力与汽车总制动器制动力之比。,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,1.线,17/16,线：实际前、后制动器制动力分配线。,线,F2,F1,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,0,18/16,F1、F2具有固定比值的汽车，使前、后车轮同时抱死的路面附着系数称为同步附着系数。,第五节 前、后制动器制动力的

5、比例关系,2.同步附着系数,从图中看，同步附着系数是线和 I 曲线交点处对应的附着系数。,该点所对应的减速度称为临界减速度。,19/16,制动力分配系数线与理想的制动器制动力分配曲线I的交点处的附着系数为同步附着系数0。 同步附着系数说明，前后制动器制动力为固定比值的汽车，只能在一种路面上，即在同步附着系数的路面上才能保证前、后轮同时抱死。 同步附着系数也可用解析方法求出。,20/16,用解析方法求同步附着系数,21/16,4 前后制动力比值，在 不同路面上的制动过程,利用线与I曲线的配合，就可以分析前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上的制动情况。 为了便于分析，先介绍两组线组于f

6、线组与r线组。,22/16,f线组是后轮没有抱死，在各种值路面上前轮抱死时前、后地面制动力关系曲线。 r线组是前轮没有抱死，而后轮抱死时前、后地面制动力关系曲线。,此两组线是从地面制动力FXb角度出发，讨论地面制动力分配和前、后轮都抱死的条件，即从FXb和F的关系寻找曲线，和前面是一致地，是从不同角度出发讨论同一实质问题。,23/16,24/16,25/16,上述关系式是在不同值路面上只有前轮抱死时的前、后地面制动力的关系式。 显然，当前、后轮都抱死后，上式亦成立，只是此时的后轮地面制动力已达到后轮附着力的数值。,26/16,27/16,同理上式为不同值路面上只有后轮抱死时的前、后地面制动力的

7、关系式。 当前、后轮都抱死后，上式亦成立，只是此时的前轮地面制动力亦已达到前轮附着力的数值。,28/16,当FXb20时是地面驱动力，无意义。,f 线与横坐标的交点,后轮制动管路失效，前轮抱死时的地面制动力。,后轮制动严重滞后，前轮抱死后，后轮才将开始制动。,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,f 线组和r组线的分析,29/16,思考：为什么随着FXb2FXb1 ？,当 f 线与 r 线相交以后，前后轮都抱死，进入稳定状态。,后轮参与制动后,FZ1,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,30/16,前轮制动管路失效，后轮抱死时的地面制动力。,随着FXb1FXb2？,前轮参与制动后,FZ2,I

8、 曲线以下的 r 线组没有意义,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,r 线与纵坐标的交点,前轮制动严重滞后，后轮抱死后，前轮才将开始制动。,31/16,对于f线组，从x轴开始，由于后轮没抱死，继续沿着f线增加，直至与I曲线相交，此时后轮抱死。I曲线以上半段线组已无意义。,同理，对于r线组从y轴开始，由于前轮没抱死，继续沿着r线增加，直至与I曲线相交，此时前轮抱死。I曲线以下半段线组已无意义。,32/16,33/16,r线组,f 线组,34/16,有了I曲线，线，f、r线组，就可以讨论具有固定比值的制动力分配系数的汽车在实际路面上制动的制动过程。 除去这几条线、线组以外，常常给出Fxb1与Fx

9、b2之和为0.1G、0.2G、0.3G的45斜直线组。同一根斜直线上的点均有同样大小的总地面制动力Fxb，相应的制动减速度也是常数，即为0.1g或0.2g或0.3g。故此45斜直线组称为“等地面制动力线组”或“等制动减速度线组”。 分析制动过程时，常利用此线组来确定制动过程中的总地面制动力与制动减速度Fj的数值。,35/16,r线组,f 线组,36/16,制动过程分析,设：某汽车的同步附着系数0=0.39,分别讨论三种情况： a：0 b: 0 c：=0,37/16,制动过程分析,当0时，即从00段，此时线在I曲线下方； 取0.3的路面来研究其制动过程。,38/16,第五节 前、后制动器制动力的

10、比例关系,制动开始时，前、 后制动器制动力Fu1、 Fu2按线变化，随 Fu1、Fu2增加FXb1=Fu1， FXb2=Fu2 , 线先于 0.3的f线相交。 到达交点 A 时，前 轮已抱死拖滑，后轮没 有抱死，此时由45度线 组可确定A点对应的制 动减速度为0.27g；,39/16,在交点A之后,Fu的变化和FXb的变化不一致起来。对于已抱死的前轮，此时FXb1max=F1，其变化随着力F1而变；但后轮尚未抱死，FXb2仍然与Fu2相等。即仍存在FXb2=Fu2，在此过程中Fu1、Fu2沿线变化，而FXb1、FXb2沿f线变化； 在此过程中，由于轴荷转移，即Fj增加的作用，使Fz1增加则FX

11、b1max仍有少许增加前轴地面制动力稍有增大； 直到达f线与I曲线相交 A之处，这时FXb2达到F2即后轮也抱死拖滑，此时达jmax=0.3g，所在45o线确定Fxb值。,40/16,41/16,制动过程分析,当0即（从01）此段线在I曲线上方，取 0.7,42/16,开始制动时，前、后制动器制动Fu1、Fu2按线变化，由于前、后轮都未抱死，随着制动强度增加，Fu1、Fu2增加，且FXb1=Fu1 ， FXb2=Fu2，线与0.7的r线组相交； 到达相交点B 时，前轮未抱死，但后轮已抱死，此时的制动减速度为0.6g ；此后，Fu与FXb不相同变化；,43/16,对已抱死的后轮，存在FXb2ma

12、x=F2，此后FXb2max的变化随F2的变化而变化，但不随Fu2而，但前轴未抱死，仍然存在Fu1=FXb1，在此过程中Fu1、Fu2沿线变化，FXb1、FXb2沿r线而变化； 在此过程中，由于Fz2减小使F2减小，使FXb2max降低；Fxb值不是保持不变，而是稍有所下降； 直至达r线与I曲线交点B ，前轴也抱死拖滑，此时达jmax0.7g，Fu值为45o线所确定的值。,44/16,45/16,c：=0时 线变化时， FXb1=Fu1 ， FXb2=Fu2 ，随着制动强度增加，到一定程度时，FXb1=F1，FXb2=F2，前后轮同时抱死拖滑，即和I交点所对应时刻。此时的制动强度为0.39g。

13、 此工况为最佳理想工况。,46/16,4）只要 ，要使两轮都不抱死所得到的制动强 度总是小于附着系数，即 。,3）当 时，线与I曲线相交，前、后轮同时 抱死；,2）当 时, 线位于I曲线上方，后轮先抱死；,1）当 时，线位于I曲线下方，前轮先抱死；,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,3）制动过程分析得到的结论,47/16,从以上看出：制动过程中 线在I曲线下方稳定工况， 但失去转向 线在I曲线上方危险工况 线在I曲线相交理想工况,48/16,强调几点注意事项: Fu1,Fu2的变化取决于司机踏板力，它们一直沿线变化至Fumax； FXb1,FXb2未达附着力之前，同Fu1,Fu2一样沿线变

14、化，当其中一个达附着力时，FXb1,FXb2视情况沿f、r线变化，未抱死的车轮仍存在FXb=Fu； jmax只在前、后轮都抱死时才出现； Fumax由45线与纵坐标的交点来找； G变化时（空、满载）I曲线变化，空车I曲线向下，G对线无影响，只决定于制动器型式和踏板力。,49/16,线由制动器制动力在前后轮上分配所决定，在新车设计或改装汽车时，可调线，确定一个合适的0。,同步附着系数0的选择,50/16,同步附着系数0的选择,01：和I曲线空车时无交点，制动后轮先抱死，拖印且长； 020.35，即一般路面上0，制动后轮先抱死； 如果：030.82时，0前轮先抱死，易失去转向，多数路面上制动时易失

15、去转向。 0太低不好，太高也不好，应使0选择接近经常工作的路面对应的值 。,01,02,03,51/16,a：车型： 对于轻型越野车或高速轿车，由于单胎易后轴侧滑，所以0取的高些； 对载重车，由于V较低，多为后轮双胎，后轴侧滑危险性低，保证在滑溜的路面上有较好的转向能力；0取低些； 现道路条件不断改善，柏油路不断增加，碎石路日趋完善，近年来有增加0的趋势，主要即保证制动安全可靠，又有较高的效率。,影响0的因素,52/16,b：使用条件： 道路路面状况： 路面好0取的高些，经常使用的路面差的0取的低些； 干燥路面0取的高些，湿0取的低些； 对山区行驶汽车，由于坡陡，弯路多，方向很重，为保证制动时

16、的转向能力，0取的低（比平原地区），所以汽车前制动器的制动力调小，同时可以有效防止制动跑偏； 车速影响很大： V高速侧滑危险，高速车0取大些可保证基本上前轮抱死，0取0.8-0.9； 当V低时，不易侧滑0取低些。,53/16,从上述制动过程，我们可以分析要防止后轴侧滑的危险性和前轴不失去转向，最好即不出现后轮先抱死，也不出现前轮先抱死，即应将出现车轮抱死的制动减速度作为最大制动减速度。 从三种不同的制动过程来看，在0路面上，前、后轮同时达到抱死，且达jmax=Zg，Z制动强度：显见，此工况下，Z0； 而在 0或0的任一路面上，达到前轮或后轮刚要抱死还未抱死时的工况，对应的制动强度Z一定小于路面

17、附着系数，即Z，换言之，不出现车轮抱死的制动强度必小于路面附着系数。,54/16,55/16,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,五、利用附着系数与附着效率,1.利用附着系数,利用附着系数：对于一定的制动强度z，不发生车轮抱死所要求的最小路面附着系数。,式中 FXbi对应于制动强度z，汽车第 i 轴产生的地面制动力； FZi制动强度为 z 时，地面对第 i 轴的法向反力； 第 i 轴对应于制动强度 z 的利用附着系数；,56/16,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的关系曲线,最理想的情况是 空载时总是前轮先抱死； 满载时 的路面上前轮先抱死。,57/16,在0路面

18、上，后轮提前抱死，汽车的利用附着系数应取r所确定的曲线。 也可根据Z来判断，即45线上方的曲线才是汽车利用附着系数曲线。,58/16,1） ，前轮先抱死,前轴利用附着系数,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,2.利用附着系数的计算,59/16,2） ，后轮先抱死,后轴利用附着系数,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,60/16,由 得,如果 ，后轮先抱死,计算,由 得,如果 ，前轮先抱死,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,3）由利用附着系数计算车轮不抱死条件下的,61/16,没有ABS又不允许车轮抱死时的最短制动距离,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,4）车轮不抱死条件下能达到的最

19、大制动减速度,62/16,只能用后轮制动,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,5）前轮或后轮制动管路失效时的,思考：前轮制动失效的特点？,只能用前轮制动,后轮制动失效,63/16,制动效率：车轮将要抱死时的制动强度与被利用的附着系数之比。,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,3.制动效率E,64/16,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,1.ECE制动法规,65/16,对于具有固定比值的前、后制动器制动力的制动系特性，其实际制动力分配曲线与理想的制动力分配曲线相差很大，制动效率低，前轮可能因抱死而丧失转向能力，后轮也可能抱死面使汽车有发生后轴侧滑的危险

20、。,对前后轮制动器制动力分配的要求：,66/16,通过上述分析，我们得到的结论是： 为了防止后轴抱死发生危险的侧滑，汽车制动系的实际前、后制动分配曲线（线）应总在理想的制动力分配曲线（I曲线）下方； 为减少制动时前车轮抱死而失去转向能力的机会，提高附着效率，线应越靠近I曲线越好。 若从利用附着系数来看，为防后抱死且提高附着效率则应前轴利用附着系数曲线应总在45对角线上方，即总在后轴利用附着系数曲线的上方，同时还应尽量靠近图中的对角线（Z），以提高制动效率。,对前后轮制动器制动力分配的要求：,67/16,从上面分析中可看出： 具有固定比值的实际制动器制动力无法满足上述所提要求； 现代汽车常装有限

21、压阀、比例阀、感载比例阀、感载限压阀等：可根据制动强度，载荷等因素来改变前、后制动器制动比值，使之接近理想制动器制动力分配曲线，满足使用要求。,68/16,69/16,70/16,制动力分配曲线的设计仍然考虑的是兼顾制动稳定性和最短制动距离但优先稳定性的原则，但是实际转折点的选择是复杂的，因为前面所讲的I曲线是简单的直线制动情况，实际的制动工况会使I曲线发生改变，例如发动机对制动的影响，转弯制动时左、右车轮载荷的转移等。所以转折点的选第一般低于I曲线，以保证有一定的稳定性的余地。,71/16,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,72/16,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,73/16,第

22、五节 前、后制动器制动力的比例关系,74/16,75/16,76/16,77/16,78/16,油门控制制动：需要减速时，保持3档状态，将油门完全松开，此时发动机趋于怠速，因此它对传动系统产生一个阻力，作用于车轮而达到减速的目的。 排气制动：大功率柴油机排气歧管与排气管连接处有一个碟阀，在挂挡状态下，操作电磁开关使它关闭，造成发动机闷车从而达到制动效果，再踩油门时它会自动打开。结构简单但有损发动机。目前重卡、大客普遍采用。 液涡轮缓速器：在变速箱箱壳后端增加一个涡轮室，当制动电路开启后，使变速箱油在涡轮中产生阻尼达到制动效果，无磨损但要增加散热。目前ZF变速箱在高档客车上有使用。 电涡轮缓速器：相当于在传动轴上装了个“发电机”，不通电时，无接触无磨损，需要制动时接通电路，传动轴便受到电磁场的阻力，达到制动目的。无磨损但结构庞大。 目前重卡、大客可选装。 发动机制动结构：制动信号使排气阀微开不关闭，活塞上下运动均受到气流阻尼而产生制动力。无损紧凑，目前国内尚无。,79/1