汽车理论课件之第4章汽车的制动性.ppt

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1、1,第四章,汽车的制动性,2,4.3 汽车制动效能及其恒定性,4.1 汽车制动性的评价指标,4.2 车轮制动时的受力学分析,汽车的制动性,4.4 制动时汽车行驶方向稳定性,4.5 前后制动器制动力分配比例,Automotive Braking Performance,3,定义：汽车在行驶时能在短距离停车且维持行驶方向稳定性和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 够长时间停放的能力。 汽车制动性是汽车的重要使用性能之一。它属于 汽 车主动安全的范畴。 行车制动俗称脚制动或脚刹车。 驻车制动俗称手刹车或手制动。,4,三个评价指标 制动效能（含制动距离和制动减速度）； 制动效

2、能的恒定性（抗衰退性能）； 制动时汽车方向稳定性（包括抗跑偏、抗侧滑和保持转向能力的性能）。 制动效能的定义 在良好的路面上，汽车以规定的初始车速以规定的踏板力制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。它是制动性能的最基本指标。,4.1 汽车制动性的评价指标,Evaluation Criteria of Braking Performance,5,制动效能的恒定性抗热衰退性能：汽车在高速行驶或下长坡道时制动性能的保持程度。抗水衰退性能：是指汽车涉水后对制动性能的保持能力,汽车制动时的方向稳定性的评价：常用制动时汽车按给定路径行驶的能力。 制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力时，则汽车将偏离给定的

3、行驶路径。这时，汽车的制动方向稳定性能不佳。,6,轿车制动规范,7,4.2 制动时车轮的受力,1 地面制动力,2 制动器制动力,Braking Force,8,图41 制动时车轮受力条件,9,3 地面制动力、制动器制动力与附着力的关系,地面制动力首先取决与制动器制动力，但同时 受到地面附着条件的限制，它们同时大才好。,10,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。 第一阶段：单纯滚动，印痕的形状基本与轮胎胎面花纹相一致。 第二阶段：边滚边滑可辨别轮胎花纹的印痕，但花纹逐渐模糊，轮胎胎面相对地面发生一定的相对滑动，随着滑动成分的增加，花纹越来越模糊。

4、 第三阶段：拖滑车轮抱死拖滑，粗黑印痕，看不出花纹。,4 硬路面上的附着系数,11,不同滑动率轮胎印迹变化规律,12,随着制动强度的增加，车轮的滑动成分越来越大。它通常用滑动率S表示。,图43,13,图43,14,滑动率s:车轮运动中从滚动至滑动过程滑动成分所占的比例,现象分析,15,各种路面平均附着系数,16,道路的类型、路况 汽车运动速度 轮胎结构、花纹、材料,附着系数的 影响因素,Adhisive Coefficient,17,轮胎的磨损会影响其附着能力。 路面的宏观结构应有一定的不平度而有自排水能力；路面的微观结构应是粗糙且有一定的棱角，以穿透水膜，让路面与胎面直接接触。 增大轮胎与地

5、面的接触面积可提高附着能力：低气压、宽断面和子午线轮胎附着系数大。 滑水现象减小了轮胎与地面的附着能力，影响制动、转向能力。 潮湿路面且有尘土、油污与冰雪、霜类。,18,高速行驶经过积水层出现滑水现象。 A水膜区 B过渡区 C接触区,Home模型,Hydroplanning,19,4.3 汽车制动效能及其恒定性,汽车制动效能，是指汽车迅速降低车速直至停车的能力。汽车制动效能的评价指标是制动距离S（单位m）和制动减速度 （单位m/s2）。 1. 制动距离 制动距离S，是指汽车以给定的初速u0，从踩到制动踏板至汽车停住所行驶的距离。制动距离与踏板力（或者制动系管路压力）以及地面的附着情况有关，也与

6、制动器的热工况有关。 制动减速度是地面制动力的反映，而与地面制动力与制动器制动力有关。,20,不同制动工况时的地面制动力,21,2 制动距离分析,22,23,24,25,26,27,制动系作用时间对制动距离影响,制动系作用时间是影响制动距离的重要因素！,28,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，即热衰退现象。要求汽车以规定车速连续制动15次，制动强度为3m/s2,最后不低于冷试验效能的60 （5.8m/s2) 。 当汽车涉水后，因水进入制动器，短时间内制动效能的降低，称为水衰退现象。,3 制动效能的恒定性,29,二自由度模型忽略了前、后轴及左、右轮载荷变化、车轮外倾角、

7、悬架导向杆系及变形对轮胎侧偏角的影响。因此，轮胎弹性侧偏角绝对值的大小取决于整车质心位置和轮胎无外倾角也无载荷变化下的侧偏刚度。,4.4 汽车操纵稳定性与悬架、转向系,30,1.,车身侧倾轴线：车厢相对地面转动时瞬时轴线。 侧倾中心：侧倾轴线通过车厢在前后轴处横断面的瞬时转动中心。 侧倾中心的位置由悬架的导向机构所决定。 可用解析和图解两种方法获得侧倾中心。 图解方法是利用可逆原理，即假设车厢不动而地面相对车厢发生转动，求出地面相对车厢的瞬时转动中心，它也是车厢的侧倾中心。,汽车的外倾,31,无侧向力,有侧向力,32,33,34,35,商用车,轿车,36,悬架的侧倾角刚度,37,t-tire

8、s-spring,车身质量,非悬挂质量,38,39,40,41, 车厢的侧倾角：车厢在侧向力的作用下绕侧倾轴线的转角。 车厢侧倾角是操纵稳定性和汽车平顺性的重要参数。 侧倾角r 影响汽车r 动态和稳态响应，是操纵稳定性的重要评价指标。 r 过大，会使驾驶员感觉不稳定、不安全、不舒服。 r 过小，在不平路面车厢冲击大。 汽车稳态圆周运动时，车厢的侧倾角为,2.车厢的侧倾角,42,悬挂质量离心力引起的侧倾力矩,43,侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩,44,独立悬架中非悬挂质量的离心力引起的侧倾力矩,45,46,汽车作稳态圆周运动时其侧倾力矩,47,侧倾时前后左右车轮垂直载荷的变化,48,悬架作用于

9、车身的恢复力矩,49,注意：力是标量还是矢量,50,左右车轮载荷重新分配后的轮胎侧倾刚度,51, 在侧倾力矩的作用下，汽车左右车轮的垂直载荷发生变化，这将导致轮胎的侧偏特性变化而使汽车稳态转向特性发生变化。 左右车轮垂直载荷差别越大，侧偏刚度越小。 若前轴左右车轮的垂直载荷变化大，则趋于不足转向。后轴左右车轮的垂直载荷变化大，则为趋于过多转向。 车轮左右载荷的变动取决于：侧倾角刚度、悬挂质量、非悬挂质量、质心位置、前后悬挂侧倾中心位置等。,注意！,52, 车厢侧倾时，车轮外倾角的三种变化形式：保持不变；沿着地面侧向力方向倾斜；沿着地面侧向力作用方向相反的方向倾斜。,3.车厢侧倾时车轮外倾角的变

10、化,53, 当车轮的外倾倾斜方向与地面的侧向反作用力相一致时，侧偏角绝对值减小；反之，则增大。 车轮外倾角的增加使车轮的侧向附着性能降低，汽车的极限侧向加速度减小。 车厢侧倾时，车轮相对地面的侧倾角由车轮相对车厢的外倾角和车厢相对地面的侧倾角组成。 车轮相对地面的外倾角求法：假想让车厢不动，令地面相对车厢转动一个角度r ，这样就可根据悬架导向杆系的运动学关系，找出车轮相对车厢的相对转动角度，然后让车厢与地面一起回转r ，此时地面回复到原来状态，即可确定外倾角的数值。,54,55,1 地面对前后车轮的法向反作用力,4.5 前后制动器制动力分配,56,57,定义：制动时前、后车轮同时抱死时的前后制

11、动器制动力分配关系曲线。前后车轮同时抱死的条件：,2 理想的前、后制 动器制动力分配曲线,替换,58,59,60,61,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。,62,用解析方法求同步附着系数,63,4 前后制动力比值，在 不同路面上的制动过程,64,65,空载时总是后轮先抱死。 满载或超载一般是前轮先抱死。,r线组,f 线组,66,r线组,f 线组,67,利用附着系数与附着效率,68,69,70,