1、第五章第五章 汽车的制动性汽车的制动性定义：定义：汽车的制动性汽车的制动性是指强制汽车在是指强制汽车在短距离内减速、停车、控制下坡速度且维持短距离内减速、停车、控制下坡速度且维持行驶方向的稳定性和保证汽车较长时间停放行驶方向的稳定性和保证汽车较长时间停放在斜坡上的能力。在斜坡上的能力。汽车制动性是汽车的重要使用性能之一。汽车制动性是汽车的重要使用性能之一。它属于它属于 汽汽 车主动安全的范畴。车主动安全的范畴。行车制动行车制动俗称脚制动或脚刹车。俗称脚制动或脚刹车。驻车制动驻车制动俗称手刹车或手制动俗称手刹车或手制动。第一节第一节 制动性的评价指标制动性的评价指标 三个评价指标三个评价指标制动
2、效能制动效能（含制动距离和制动减速度）；（含制动距离和制动减速度）；制动效能的恒定性制动效能的恒定性（抗衰退性能）；（抗衰退性能）；制动时汽车方向稳定性制动时汽车方向稳定性（包括抗跑偏、抗侧滑（包括抗跑偏、抗侧滑和保持转向能力的性能）。和保持转向能力的性能）。指汽车在良好路面上以一定初速度制动到停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、制动时汽车的减速度或制动力车所驶过的距离、制动时汽车的减速度或制动力的大小的大小 机动车类型机动车类型制动初速度制动初速度（km/h）制动距离（制动距离（m）充分发出的平均充分发出的平均减速度（减速度（m/s2）允许操纵力不应大于（允许操纵力不应大
3、于（N）手操纵手操纵脚操纵脚操纵乘用车5038.02.9400500客车3018.02.5600700其它汽车（三轮汽车除外）3020.02.2600700抗热衰退性能抗热衰退性能：汽车在高速行驶或下长坡道时制动汽车在高速行驶或下长坡道时制动性能的保持程度。性能的保持程度。抗水衰退性能抗水衰退性能：是指汽车涉水后对制动性能的保持是指汽车涉水后对制动性能的保持能力能力%100%100热冷热冷热冷sssjjjt制动效能降低的程度用热衰退率表示：制动效能降低的程度用热衰退率表示：t表示 制动时汽车按给定路径行驶的能力。制动时汽车按给定路径行驶的能力。制动时发生跑偏、侧滑或失去制动时发生跑偏、侧滑或失
4、去转向能力时，则汽车将偏离给定的转向能力时，则汽车将偏离给定的行驶路径。这时，汽车的制动方向行驶路径。这时，汽车的制动方向稳定性能不佳。稳定性能不佳。轿车制动规范轿车制动规范第二节第二节 制动时车轮的受力制动时车轮的受力 本节将取一个车轮为隔离体，分析该本节将取一个车轮为隔离体，分析该车轮在制动时的受力状况，以说明影响车轮在制动时的受力状况，以说明影响汽车地面制动力的因素，进而寻找提高汽车地面制动力的因素，进而寻找提高地面制动力的方法。地面制动力的方法。rTFxbrTFaupFzFxbFTWFaupFzFxbFTWF制动时车轮受力条件制动时车轮受力条件zxbzxbFFFFFmaxzXbFFFm
5、ax汽车汽车 的制动时，轮胎留在地面上的印痕从车轮滚动到滑的制动时，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。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。一致。第二阶段：边滚边滑可辨别轮胎花纹的印痕，但花纹逐第二阶段：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。分的增加，花纹越来越模糊。第三阶段：拖滑车轮抱死拖滑，粗黑印痕，看不出花纹。第三阶段：拖滑车轮抱死拖滑，粗黑印痕，看
6、不出花纹。wrwru000wwrwruwrwwrwruru00不不同同滑滑动动率率轮轮胎胎印印迹迹变变化化规规律律lspbw0rwww0rw%100S0%100S,00Sru%100uruS侧向力系数滑动附着系数峰值附着力系数制动力系数为边滚边滑为纯滑动为纯滚动各种路面各种路面平均平均附着系数附着系数路面路面pS柏油或砼（干）柏油或砼（干）0.8 0.90.75柏油（湿）柏油（湿）0.5 0.70.45 0.60砼（湿）砼（湿）0.80.7砾石砾石0.60.55土路（干）土路（干）0.680.65土路（湿）土路（湿）0.550.4 0.5雪（压实）雪（压实）0.20.15冰冰0.10.07滑动
7、率滑动率s:车轮运动中从滚动至车轮运动中从滚动至滑动过程滑动成分所占的比例滑动过程滑动成分所占的比例sbaub柏油（干）松砾石光滑冰面s路面有积水层时轮胎接地面中的三个区域路面有积水层时轮胎接地面中的三个区域第三节第三节 汽车的制动效能及其恒定性汽车的制动效能及其恒定性 制动效能制动效能：指汽车迅速降低车速直至停车的能力。：指汽车迅速降低车速直至停车的能力。汽车制动效能的恒定性汽车制动效能的恒定性是指制动效能保持的程度，通是指制动效能保持的程度，通常称为抗热衰退性，用抗热衰退度常称为抗热衰退性，用抗热衰退度表示，即表示，即aL冷态汽车制动减速度；冷态汽车制动减速度；aR冷态汽车制动减速度。冷态
8、汽车制动减速度。%100*aaaLRL 在不同路面上，地面制动力为在不同路面上，地面制动力为 FXb=bG 故汽车能达到的制动减速度故汽车能达到的制动减速度a amaxmax（m/sm/s2 2）a amaxmax=b bg g 若允许前、后轮同时抱死，则若允许前、后轮同时抱死，则 a amaxmax=s sg g在评价汽车制动性能时，我国行业标准采在评价汽车制动性能时，我国行业标准采 用平均减速度的概念，即用平均减速度的概念，即若装有理想的自动防抱装置的汽车，则若装有理想的自动防抱装置的汽车，则：21tt12dt)t(att1a若允许前、后轮同时抱死，则若允许前、后轮同时抱死，则发现情况发现
9、情况丢油门，换制动踏板丢油门，换制动踏板开始动作开始动作制动增长制动增长持续制动持续制动解除制动解除制动(0.31.0s)认认知知时时间间 1 111 移移脚脚时时间间 1（反应、爆发力）因年（反应、爆发力）因年龄、性别、情绪而不同。龄、性别、情绪而不同。制动初速度（km/h）3672108180安全跟车距离（m）7.51522.537.5空空行行程程时时间间 2）发发现现情情况况到到产产生生制制动动力力(75.021s 减减速速度度增增长长时时间间 2 222 取决于：踩踏板的速度取决于：踩踏板的速度 制动系结构形式制动系结构形式 从制动的全过程来看，从制动的全过程来看，包括：包括：四个阶段
10、。四个阶段。制动距离制动距离是开始踩着制动是开始踩着制动踏板到完全停车的距离。踏板到完全停车的距离。20202 usu 等等速速行行驶驶，内内，以以在在 kdtdu 内内，在在22max bak其其中中：时间内，时间内，在持续制动在持续制动3 dtdskuudtkduuu200210即终了的车速：终了的车速：2 22021 kuue时间制动距离为：在2 3220261 kusmaxb2e3a2/us 24aa2uu2ssss22maxbmaxb20022322 ）（影响制动距离的主要因数：影响制动距离的主要因数：制动器作用时间制动器作用时间 2 2、制动强度、初始车速制动强度、初始车速max2
11、002232292.2526.31bauussss ）（汽车总的制动距离为汽车总的制动距离为：略去最后一项小量，车速单位为略去最后一项小量，车速单位为km/h202us3220261 kusmax232/beaus 某轿车的制动距离随不同制动初速度的变化关系某轿车的制动距离随不同制动初速度的变化关系 热衰退现象热衰退现象制动器温度上升后，制动器摩制动器温度上升后，制动器摩擦力矩显著下降的现象。擦力矩显著下降的现象。抗热衰退性能：抗热衰退性能：用一系列连续制动后，制用一系列连续制动后，制动效能的保持程度来衡量。动效能的保持程度来衡量。抗热衰退性能与制动器摩擦副材料及制动器结构有关抗热衰退性能与制
12、动器摩擦副材料及制动器结构有关提高热衰退性的途径提高热衰退性的途径：采用耐热的粘合剂，如环氧树脂等改性的酚醛采用耐热的粘合剂，如环氧树脂等改性的酚醛树脂。有时还用无机粘合剂；树脂。有时还用无机粘合剂；减少有机成分的含量，增加金属添加剂的成分；减少有机成分的含量，增加金属添加剂的成分；使摩擦片具有一定的气孔；使摩擦片具有一定的气孔；多数树脂模制摩擦片，经初期衰退后便不再衰多数树脂模制摩擦片，经初期衰退后便不再衰退，因此可在使用前先进行表面处理，使其产生表退，因此可在使用前先进行表面处理，使其产生表面热稳定层来缓和衰退。面热稳定层来缓和衰退。制动器的抗热衰退性能制动器的抗热衰退性能不仅受摩擦材不仅
13、受摩擦材料摩擦系数下降的影响，而且同制动器的结料摩擦系数下降的影响，而且同制动器的结构形式有密切关系构形式有密切关系 制动器效能因数制动器效能因数是指单位制动泵推是指单位制动泵推力力 所产生的制动器摩擦力所产生的制动器摩擦力F puefFFKpuF 型式型式 制动效能制动效能 稳定性稳定性 双从蹄式双从蹄式 差差 好好 领从蹄式领从蹄式 稍好稍好 一般一般 双领蹄式双领蹄式 好好 差差双向自增力式双向自增力式 最好最好 最差最差 盘式盘式 差差 好好定义：定义：制动时的方向稳定性制动时的方向稳定性是制动过程是制动过程 中维持直线或按预定弯道行驶的能力。中维持直线或按预定弯道行驶的能力。不正常现
14、象不正常现象:制动跑偏制动跑偏 侧滑侧滑 失去转向能力失去转向能力第四节第四节 制动时的方向稳定性制动时的方向稳定性1.1.现象：现象：制动时，车轮发生自制动时，车轮发生自动偏转，使汽车偏离动偏转，使汽车偏离预定方向。预定方向。一、汽车的制动跑偏一、汽车的制动跑偏2.2.原因：原因：（1 1）左、右转向轮制动器制动力不相等；）左、右转向轮制动器制动力不相等；（2 2）悬架导向杆系与转向系运动不协调。）悬架导向杆系与转向系运动不协调。假设假设：车速小，跑偏不严重，无侧滑，且方向盘不动。车速小，跑偏不严重，无侧滑，且方向盘不动。忽略忽略：圆周运动的离心力、绕质心的惯性力偶矩。圆周运动的离心力、绕质
15、心的惯性力偶矩。此时此时车轮未抱死，地面制动力不相等车轮未抱死，地面制动力不相等。（1 1）左右转向轮制动器制动力不相等）左右转向轮制动器制动力不相等对整车：对整车：力不相等，旋转趋势力不相等，旋转趋势假设假设 F 1LF 1R 相应相应 Fx1LF x1R 逆时针旋转趋势逆时针旋转趋势同时，地面会产生阻同时，地面会产生阻碍旋转的力偶碍旋转的力偶F Fx1Lx1L绕主销的力矩绕主销的力矩 F Fx1Rx1R的力矩的力矩此外，若左右主销内倾角不此外，若左右主销内倾角不等，即使地面制动力相等，等，即使地面制动力相等，也可能向主销内倾角小的一也可能向主销内倾角小的一边跑偏。边跑偏。由于制造、调整误差
16、造由于制造、调整误差造成，表现出随机性。成，表现出随机性。b.b.主销后倾（使主销后倾（使FY1FY1产生同向偏产生同向偏转力矩，增大转角）转力矩，增大转角）尽管方向盘未动：尽管方向盘未动：a.a.转向系间隙及弹性（左偏驶）转向系间隙及弹性（左偏驶）航向角：航向角：制动时汽车的纵轴线制动时汽车的纵轴线与原定行驶方向的夹角与原定行驶方向的夹角 后轮未抱死后轮未抱死试验：左、右前轮制动力不等时对制动跑偏影响试验：左、右前轮制动力不等时对制动跑偏影响%100FFFFblbr后轮未抱死后轮未抱死撒手撒手未撒手未撒手结论：结论：制动跑偏随着左右车轮制动力不相等度制动跑偏随着左右车轮制动力不相等度 F r
17、的增加而增大；当后轮抱死时，跑偏程度更大。的增加而增大；当后轮抱死时，跑偏程度更大。后轮抱死后轮抱死 如如EQ140EQ140在试制中在试制中向右跑偏向右跑偏：（2 2）悬架导向杆系与转向系运动不协调）悬架导向杆系与转向系运动不协调 紧急制动时，前板簧发生变形，前轴向前转了一个角紧急制动时，前板簧发生变形，前轴向前转了一个角度。度。转向节上的球头销本应做相应移动，但球头销又在直转向节上的球头销本应做相应移动，但球头销又在直拉杆上，仅能克服转向拉杆间隙和产生微小弹性变形，不拉杆上，仅能克服转向拉杆间隙和产生微小弹性变形，不能移动，致使转向节臂绕主销右偏，转向轮向右偏转。能移动，致使转向节臂绕主销
18、右偏，转向轮向右偏转。设计原因所致设计原因所致改进方法：改进方法：1.1.增加悬架刚度增加悬架刚度 ；2.2.使球头销下移使球头销下移1.1.现象现象 制动时，车轮无偏转，但汽车的一根制动时，车轮无偏转，但汽车的一根或两根车轴横向滑出预定方向。或两根车轴横向滑出预定方向。2.2.原因原因 车轮抱死拖滑车轮抱死拖滑(s=100%)(s=100%)时，侧向力系时，侧向力系数数 l l 0 0，汽车失去抗横向干扰的能力，汽车失去抗横向干扰的能力，产生侧滑。产生侧滑。二、制动时后轴侧滑与前二、制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失轴转向能力的丧失试验结论：试验结论：前轴侧滑前轴侧滑 侧滑不严重，但前侧滑不
19、严重，但前轮失去转向能力轮失去转向能力后轴侧滑后轴侧滑 随车速增加，侧滑随车速增加，侧滑程度更剧烈；高速尤甚程度更剧烈；高速尤甚整车侧滑整车侧滑 较少见，同时达到较少见，同时达到 s s，制动力大，车很快停下制动力大，车很快停下3.3.制动时的方向稳定性试验制动时的方向稳定性试验a.a.前轮比后轮先抱前轮比后轮先抱死拖滑或后轮比前死拖滑或后轮比前轮先抱死且时间间轮先抱死且时间间隔在隔在0.5s0.5s内，汽车内，汽车基本按直线行驶；基本按直线行驶；b.b.后轮比前轮先抱后轮比前轮先抱死，时间超过死，时间超过0.5s0.5s，后轴必定发生侧滑。后轴必定发生侧滑。c.c.附着系数小，侧滑严重。附着
20、系数小，侧滑严重。4.4.前轮抱死、后轮抱死前轮抱死、后轮抱死两工况的受力情况两工况的受力情况 离心力离心力Fj的方向与的方向与侧滑方向侧滑方向相反相反，会抑制，会抑制滑动。滑动。1.前轮抱死，后轮滚动前轮抱死，后轮滚动 因此因此前轮侧滑是前轮侧滑是一种稳定工况。一种稳定工况。但丧但丧失了转向能力。失了转向能力。ABuaubOFj 惯性力惯性力Fj的方向与的方向与侧滑方向一致，会加剧侧滑方向一致，会加剧后轴侧滑。后轴侧滑又后轴侧滑。后轴侧滑又加剧惯性力加剧惯性力Fj，汽车，汽车将急剧转动。将急剧转动。2.后轮抱死，前轮滚动后轮抱死，前轮滚动 因此因此后轴侧滑是一后轴侧滑是一种危险工况。种危险工
21、况。ABubOFjua最理想的情况：最理想的情况：前、后轴车轮都处于滚动状态而不出现抱死前、后轴车轮都处于滚动状态而不出现抱死情况，以确保制动时的方向稳定性。情况，以确保制动时的方向稳定性。结论：结论：为了保证汽车制动时的方向稳定性，为了保证汽车制动时的方向稳定性，首先不首先不允许出现只有后轴车轮抱死或后轴车轮比前轴车允许出现只有后轴车轮抱死或后轴车轮比前轴车轮先抱死的情况，以防止出现危险的后轴侧滑；轮先抱死的情况，以防止出现危险的后轴侧滑；其次，尽量少出现只有前轴车轮抱死或前、后轴其次，尽量少出现只有前轴车轮抱死或前、后轴车轮都抱死的情况，以维持汽车的转向能力。车轮都抱死的情况，以维持汽车的
22、转向能力。第五节第五节 前、后制动器制动力前、后制动器制动力的比例关系的比例关系制动器的制动力足够时，可能出现：制动器的制动力足够时，可能出现：1.1.前轮先抱死，然后后轮抱死；前轮先抱死，然后后轮抱死；2.2.后轮先抱死，然后前轮抱死；后轮先抱死，然后前轮抱死；3.3.前、后轮同时抱死拖滑。前、后轮同时抱死拖滑。“理想理想”一一.制动时地面对前、后车轮的法向反作用力制动时地面对前、后车轮的法向反作用力1).1).忽略忽略T Tf f、F Fw w及旋转质量的惯性力偶矩及旋转质量的惯性力偶矩2).2).忽略车轮边滚边滑过程，附着系数忽略车轮边滚边滑过程，附着系数 取定值取定值。)()(21dt
23、dughaLGFdtdughbLGFgzgz前半部分为静载，后半部分为动载。前半部分为静载，后半部分为动载。制动时，前轴载荷增加，后轴载荷减少。转移制动时，前轴载荷增加，后轴载荷减少。转移量与量与du/dt的值有关。的值有关。du/dt ，转移量转移量。转移转移量很大，不能忽略。量很大，不能忽略。若前后轮同时抱死，或分别先后抱死，则若前后轮同时抱死，或分别先后抱死，则：GFFxb 前后轮均抱死时，前后轮均抱死时，转移量随转移量随 值而不值而不同，取决于同，取决于 值。值。7)-(5 )()(21式gZgzhaLGFhbLGF称为制动强度。称为制动强度。，令令zzgdtdu gdtdu )zha
24、(LGF)zhb(LGFg2zg1z式（式（5-6）)dtdugha(LGF)dtdughb(LGFg2zg1z 随着制动强随着制动强度的增加，前轴度的增加，前轴的负荷增加，后的负荷增加，后轴的负荷减少。轴的负荷减少。地面附着力地面附着力变化后，变化后，前、前、后制动器制动后制动器制动力的分配比例力的分配比例应随之变化应随之变化F2FXbFPF1F2FF1FXb2FXb1二、理想的前后制动器制动力分配曲线二、理想的前后制动器制动力分配曲线定义：定义：当前后轮同时抱死时，前后制动器制动力当前后轮同时抱死时，前后制动器制动力的分配关系。的分配关系。GFFFFFFZZ212211 且 在任一路面，前
25、后轮同时抱死的条件为：在任一路面，前后轮同时抱死的条件为：前、后车轮制动器制动力之和等于附着力；前、后车轮制动器制动力之和等于附着力；前、后车轮制动器制动力分别等于各自的附着力。前、后车轮制动器制动力分别等于各自的附着力。)85(:)75(2121式式联立与gghahbFFGFF或或F 1F 2I I曲线曲线F F 1 1、F F 2 2的关系曲线的关系曲线理想的前、后轮制动理想的前、后轮制动器制动力分配曲线。也称为器制动力分配曲线。也称为I I曲线曲线。3).3).对同一对同一 值，对应的两条值，对应的两条曲线就有一个交点，将各曲线就有一个交点，将各 下下的交点连成曲线，即为的交点连成曲线，
26、即为F F 1 1与与F F 2 2的关系曲线的关系曲线I I曲线。曲线。2121 gghahbFFGFF I I曲线作法：曲线作法：1).1).由由F F 1 1+F+F 2 2 =G=G，令，令 =0.1=0.1，0.20.2，0.30.3，可得到一组与，可得到一组与坐标轴成坐标轴成4545 的平行线。的平行线。2).2).F F 1 1/F/F 2 2=(b+=(b+h hg g)/(a-)/(a-h hg g)，令，令 =0.1=0.1，0.20.2，0.30.3，则可得到一组过，则可得到一组过原点的射线。原点的射线。F 21.0=0.1=0.1 0.20.50.71.0 0.6F 1
27、I I曲线曲线1).F1).F 1 1、F F 2 2的关系中含的关系中含有参数有参数G G、a a、b b、h hg g等，它等，它们因车而异，们因车而异，I I曲线也因曲线也因车而异，同一车辆空、满车而异，同一车辆空、满载时载时I I曲线也不同；曲线也不同；2).2).由于前后轮同时抱死由于前后轮同时抱死时，时，F F =F=Fxbxb=F=F，I I曲线也曲线也是理想的是理想的F Fxb1xb1、F Fxb2xb2关系曲关系曲线。线。空载空载注意：注意：2121 gghahbFFGFF 三、具有固定比值的前后制动器制动力与同步附着系数三、具有固定比值的前后制动器制动力与同步附着系数1.实
28、际制动器制动力分配曲线实际制动器制动力分配曲线 多数两轴汽车的前后制动器制动力之比为常数。多数两轴汽车的前后制动器制动力之比为常数。这时的这时的F 1、F 2关系曲线，称为关系曲线，称为 线线。FF 1 制动器制动力分配系数：制动器制动力分配系数：1 FF 112FF FFF 21 1tg线的斜率线的斜率即即 线与线与I线的交点处满足：线的交点处满足：Fxb1=F 1，Fxb2=F 2 即前后轮同时抱即前后轮同时抱死死,交点处的附着系数称为交点处的附着系数称为同步附着系数同步附着系数 0。(*)0ghbL 121FF)(hahbFFgg同时抱死同时抱死0021 2.2.同步附着系数同步附着系数
29、 0 的含义的含义：对于制动器制动力分配系数为：对于制动器制动力分配系数为 的汽车，只有的汽车，只有在附着系数为同步附着系数的路面上制动时，才能使前后在附着系数为同步附着系数的路面上制动时，才能使前后轴上的车轮同时抱死；轴上的车轮同时抱死；0 是由汽车的结构参数决定的、反映汽车制动性能的一是由汽车的结构参数决定的、反映汽车制动性能的一个参数；个参数；在汽车设计、改装时，常先选定在汽车设计、改装时，常先选定 0值，由值，由（*）式计算出式计算出要求的制动力分配系数要求的制动力分配系数 ，然后用，然后用F 2/F 1=(1-)/式求得式求得前后制动力的分配关系，作为设计制动器的依据之一。前后制动力
30、的分配关系，作为设计制动器的依据之一。ghbL 0问题？具有固定的前后制动器制动力比例的汽具有固定的前后制动器制动力比例的汽车车,在什么情况下会产生前轮先抱死？什在什么情况下会产生前轮先抱死？什么情况下会产生后轮先抱死？么情况下会产生后轮先抱死？在在B B点点F F 1 1与与F F 2 2比例合适比例合适(因因为为B B点在点在I I曲线上），前后轮曲线上），前后轮同时抱死；同时抱死；在在A A点相对于点相对于F F 1 1，F F 2 2过大过大（A A点在点在I I曲线之上），后轮曲线之上），后轮先抱死；先抱死；在在 C C点相对于点相对于F F 2 2，F F 1 1过过大（大（C C
31、点在点在I I曲线之下），前曲线之下），前轮先抱死。轮先抱死。ABCF1 F2四、前后制动器制动力为固定比值的汽车四、前后制动器制动力为固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析在各种路面上制动过程的分析 f f 线组简称前轮打滑线。是前轮抱死，线组简称前轮打滑线。是前轮抱死，后轮没抱死时，在各种后轮没抱死时，在各种 值路面上的值路面上的前、后地前、后地面制动力关系曲线。面制动力关系曲线。1.1.f f 线组和线组和r r 线组线组 r r线组简称后轮打滑线。是后轮抱死，前线组简称后轮打滑线。是后轮抱死，前轮没抱死时，在各种轮没抱死时，在各种 值路面上的值路面上的前、后地面前、后地面制动力关系曲
32、线制动力关系曲线。dtdugGFFjxb f f线组：线组：当前轮抱死时当前轮抱死时xbxbxbFFF 21且且)(11dtdugGLhbLGFFgzxb 故故)(xbgFLhbLG gxbggxbhGbFhhLF 12 制动时总制动力制动时总制动力:gxbggxbhGbFhhLF 12 gxbxbhGbFF 21,0gxbxbhLGbFF 12,0),0(ghGb FXb1FXb2f f 线组线组gxbxbhGaFF 12,0r r 线组：线组：当后轮抱死时当后轮抱死时)(22LhFLGaFFgXbZxb gxbggxbhLGaFhLhF 12)0,(ghGa)(,021gxbxbhLGaF
33、F ),0(ghGb FXb1FXb2f f 线组线组Ir r 线线组组2).2).当当f f线与线与I I曲线相交，后轮曲线相交，后轮抱死，抱死，I I曲线以上的曲线以上的f f线无意义。线无意义。3).3).当当r r线与线与I I曲线相交，前轮曲线相交，前轮抱死，抱死，I I曲线以下的曲线以下的r r线无意义。线无意义。1).1).对于不同对于不同 路面的路面的f f线与线与r r线线交点连线为交点连线为I I曲线。曲线。2.汽车在不同汽车在不同 值路值路面上的制动过程面上的制动过程结论：结论：假定某货车的假定某货车的 0=0.39；、I、f、r线组如图所示线组如图所示A点以前点以前：a
34、.在在 =0.30的路面上制动的路面上制动制动器制动力沿制动器制动力沿 线上升，线上升，F Fxb1xb1=F=F 1 1 ，F Fxb2xb2=F=F 2 2；A点点：=0.3=0.3的的f f线与线与 线相交，前轮线相交，前轮 将抱死；制动强度约为将抱死；制动强度约为0.270.27。A点以后点以后：F F 1 1、F F 2 2沿沿 线上升，线上升，F Fxb1xb1、F Fxb2xb2沿沿=0.3=0.3的的f f线上升，至线上升，至A A点，点，前后轮同时抱死，制动强度为前后轮同时抱死，制动强度为0.3g0.3g。在在 0的路面上的路面上,线与线与f线组先线组先相交相交,前轮先抱死；
35、或当前轮先抱死；或当 线在线在I线的下线的下方时，方时，前轮先抱死。前轮先抱死。=0.7gdtdu7.0 IFxb1,F1Fxb2,F2Fxb2,F2 =0.3AAAIFxb1,F1gdtdu27.0 b.在在 =0.7 0的路面上制动的路面上制动B点以前点以前：制动器制动力沿制动器制动力沿 线上升，线上升，Fxb1=F 1，Fxb2=F 2；B点点：=0.7=0.7的的r r线与线与 线相线相 交，后轮将抱死；制交，后轮将抱死；制 强度约为强度约为0.60.6。B点以后点以后：F F 1 1、F F 2 2沿沿 线上升，线上升，Fxb1、Fxb2沿沿=0.7的的r线移动，线移动，至至B点前后
36、轮同时抱死，制动强度为点前后轮同时抱死，制动强度为0.7g。在在 0的路面上，的路面上，线与线与r线组先相交线组先相交,后轮先抱死；后轮先抱死；或当或当 线在线在I线的上方时，线的上方时，后轮先抱死。后轮先抱死。=0.7gdtdu7.0 IFxb1,F1Fxb2,F2 =0.7BBBgdtdu6.0 c.在在 =0的路面上制动的路面上制动=0.39制动时，前后轮同时抱死，制动时，前后轮同时抱死，F Fxbxb、F F 沿沿 线移动至线移动至I I线的交线的交点。制动强度为点。制动强度为0.39g0.39g。在在 =0的路面上，前、后的路面上，前、后轮同时抱死；轮同时抱死；=0.7gdtdu7.
37、0 IFxb1,F1Fxb2,F2 =0.39Cgdtdu39.0 问题？即将抱死时即将抱死时,制动强度与路面附着系数的关系？制动强度与路面附着系数的关系？要获得某一制动强度需要多大的路面附着系数？要获得某一制动强度需要多大的路面附着系数？任何时候路面附着系数全部都利用上了吗？任何时候路面附着系数全部都利用上了吗？五五 同步附着系数的选择同步附着系数的选择1.0的选择应考虑的因素的选择应考虑的因素 a.常用道路和常用车速常用道路和常用车速 若车速高、道路好若车速高、道路好,0可高些；反之低些可高些；反之低些 b.轿车轿车 0大些大些,货车货车 0小些小些2.制动力的调节制动力的调节 为了防止后
38、轮抱死而发生危险的侧滑，汽车制为了防止后轮抱死而发生危险的侧滑，汽车制动系的实际制动力分配曲线动系的实际制动力分配曲线(线线)应总是在理想分配应总是在理想分配曲线曲线(I线线)的下方的下方;为了减少前轮失去转向能力的机会和提高附着为了减少前轮失去转向能力的机会和提高附着效率，效率，线应越靠近线应越靠近I线越好。线越好。六、利用附着系数与附着效率六、利用附着系数与附着效率最高制动减速度：最高制动减速度：即将出现车轮抱死，即将出现车轮抱死，但没有任何车轮抱死的制但没有任何车轮抱死的制动减速度。动减速度。z为制动强度。为制动强度。du/dt=zg 除去在除去在=0的路面上，的路面上，汽车的最大制动强
39、度总是汽车的最大制动强度总是小于路面附着系数。小于路面附着系数。Z 与与z z对应的对应的 称为称为利用附着系数利用附着系数1.1.利用附着系数：利用附着系数：ZiXbiiFF ，F Fxbi-xbi-对应于某一制动强度对应于某一制动强度Z Z，汽车第，汽车第i i轴产生的轴产生的 地面制动力地面制动力 F Fzi-zi-制动强度为制动强度为Z Z时，地面对第时，地面对第i i轴的法向反力轴的法向反力 i i-第第i i轴对应于制动强度轴对应于制动强度Z Z的利用附着系数的利用附着系数iZiXbiFF求求-z关系关系,设设前前轮轮抱抱死死前前一一刻刻)()(1ggzzhbLGghdtdubLG
40、F mzgdtdumFFF 1Xb1)(111gZXbfzhbLzFF :同理后轴利用附着系数同理后轴利用附着系数grzhazL )1(当当 0 0，前轮抱死，前轮抱死，r r无意义，汽车制动利无意义，汽车制动利用附着系数为用附着系数为 f f。当当 0 0，后轮抱死，后轮抱死，f f无意义，汽车制动利无意义，汽车制动利用附着系数为用附着系数为 r r。z=z，fr00f空车r空车2.2.制动效率制动效率 制动强度与车轮将要抱死时的利用附着制动强度与车轮将要抱死时的利用附着系数之比。前轮将出现抱死的制动效率：系数之比。前轮将出现抱死的制动效率：grrhLaE )1(zEff fgfhLbE z
41、hbzL gf 同理：同理：=0.6=0.6，E Er r（空）（空）=67%=67%，制动减速度为：，制动减速度为：0.670.67*0.6g=0.402g0.6g=0.402g 它表示了汽车制动系统对路面附它表示了汽车制动系统对路面附着系数利用的好坏，反应了将地面的着系数利用的好坏，反应了将地面的附着力转换为地面制动力的效率。附着力转换为地面制动力的效率。67a.a.货车货车(m3.5t)(m3.5t)当当0.150.15 z z 0.30.3时时前轴利用附着系数在上前轴利用附着系数在上 当当z=0.20.8z=0.20.8（z+0.07z+0.07）/0.85/0.85或：或：当当0.1
42、50.15 z z 0.30.3时时 z-0.08z-0.08z+0.08z+0.08 当当z z 0.30.3 （z-0.0188z-0.0188）/0.74/0.74（选学）（选学）ECEECE制动法规：制动法规：b.b.轿车轿车 当当0.20.2 z z 0.80.8时时前轴利用附着系数在上，前轴利用附着系数在上，且：且：（z+0.07z+0.07）/0.85/0.85 当当Z=0.3Z=0.30.450.45 后轴利用附着系数曲线后轴利用附着系数曲线不超过直线不超过直线 =z=z0.050.05的条的条件下，允许后轴利用附着系件下，允许后轴利用附着系数曲线在前轴利用附着系数数曲线在前轴
43、利用附着系数曲线的上方曲线的上方七、发动机制动七、发动机制动 使用条件使用条件：山区行驶的车辆下长坡时，为避免山区行驶的车辆下长坡时，为避免车轮制动器长时间工作而发生过热，或冬季行驶车轮制动器长时间工作而发生过热，或冬季行驶在冰雪路面上为避免制动力过大引起侧滑，常利在冰雪路面上为避免制动力过大引起侧滑，常利用发动机制动。用发动机制动。1.关节气门关节气门 2.排气制动器排气制动器排气制动器的主要结论排气制动器的主要结论：1）对于紧急停车制动来说，除了正常的车轮制动器之外，）对于紧急停车制动来说，除了正常的车轮制动器之外，加用排气制动器，只能使车辆的最大制动性能略有增加。加用排气制动器，只能使车
44、辆的最大制动性能略有增加。2）当只使用发动机制动时，车辆总的平均减速度约）当只使用发动机制动时，车辆总的平均减速度约0.015g；而采用排气制动器时，其总的平均减速度可提高到近而采用排气制动器时，其总的平均减速度可提高到近0.03g。3）为了使车辆在挂最高档、下坡行驶时保持）为了使车辆在挂最高档、下坡行驶时保持32km/h左右的左右的稳定速度行驶，在稳定速度行驶，在0.045或更小的坡道上不必使用主制动器。或更小的坡道上不必使用主制动器。观测表明，在观测表明，在0.1的坡道上，排气制动器可使主制动器的使的坡道上，排气制动器可使主制动器的使用率减少用率减少33%左右。左右。4）在正常交通情况下，
45、使用排气制动器可使车轮主制动器）在正常交通情况下，使用排气制动器可使车轮主制动器的使用率减少的使用率减少20%左右。左右。发动机的制动力矩发动机的制动力矩Te 式中式中pm在燃烧室中的平均制动压力，在燃烧室中的平均制动压力，kPa；ve发动机的排量，发动机的排量，m3。车辆驱动轮上的制动力车辆驱动轮上的制动力Fret 式中式中R轮胎的有效半径，轮胎的有效半径，m；T传动效率；传动效率；i发动机与车轮之间的传动比发动机与车轮之间的传动比 eeVpTe928.77RiTFTeret附着系数与制动强度的关系曲线 第六节第六节 汽车制动防抱装置汽车制动防抱装置（ABSABS）和制动辅助系统（）和制动辅
46、助系统（BASBAS）缩短制动距离缩短制动距离改善制动过程的方向稳定性改善制动过程的方向稳定性减轻驾驶员的紧张程度减轻驾驶员的紧张程度延长轮胎的使用寿命延长轮胎的使用寿命ABSABS的作用的作用:一、制动防抱装置（一、制动防抱装置（ABS）制动防抱死装置（制动防抱死装置（Anti-Lock Brake SystemAnti-Lock Brake System，ABSABS）是这）是这样一种装置，它通过不断地降低、保持和增加制动力矩，力样一种装置，它通过不断地降低、保持和增加制动力矩，力图使车轮滑动率尽可能在图使车轮滑动率尽可能在15%15%20%20%范围之内。范围之内。防抱死制动系统防抱死制
47、动系统ABS由由传感器传感器、电子控制单元电子控制单元和和执行执行器器三部分组成。三部分组成。ABSABS的组成和工作过程的组成和工作过程:ABSABS的布置形式的布置形式三通道ABS 两通道ABS ABSABS的工作原理的工作原理 防抱死制动系统有四个工作过程防抱死制动系统有四个工作过程。1常规制动过程常规制动过程 2减压制动过程减压制动过程 3保持压力制动过程保持压力制动过程 4增压制动过程增压制动过程TrFdtdIXbbZXbFFbZXbFFrFZFXbuamTABS单轮模型建立微分方程建立微分方程ABSABS的控制原理（车轮抱死分析）的控制原理（车轮抱死分析）:mgFZ 1 1)(1(
48、0 ssssssssppspspppb基本的假设基本的假设车轮的抱死过程很快，车轮的抱死过程很快，忽略其车速的降低忽略其车速的降低车轮的载荷不变车轮的载荷不变附着力滑移曲线可以简附着力滑移曲线可以简化成两条直线化成两条直线制动力矩是时间的函数制动力矩是时间的函数rKFkefstpT)(SbSpsp0tTrFSSdtdIzpp0 当0SSp时011ruuruS而：TrFdtdIXb 1 1)(1(0 ssssssssppspspppbtTrgmSdtdIoopp1所以：HI SmgBITppor 令：BtHHdtdo则方程变为：解方程解方程tHoooootHoooeHBtHBHBtHBeHB11
49、22222忽略过渡过程忽略过渡过程21HBtHBooHBo ArgmSTpp00popopopprgMwSIMrgMHwSBHt 当Sp S1时即即解方程得解方程得最后一项有影响，不便忽略，则求导得最后一项有影响，不便忽略，则求导得 防抱死控制基本控制策略ABS控制策略逻辑门限滑模控制模糊控制最优控制逻辑门限值的控制策略逻辑门限值的控制策略车轮运动状态车轮运动状态的重要参数的重要参数角速度角速度角减（加）速度角减（加）速度滑移率滑移率单独使用时，不能适应单独使用时，不能适应各种变化的路况各种变化的路况单独使用时，不能充分单独使用时，不能充分的利用附着条件的利用附着条件ECU根据根据控制策略计算
50、控制策略计算ABS逻辑门限值控制逻辑门限值控制选用的参数？选用的参数？将车轮的减速度（或角减速度）和加速度（或角加速度）将车轮的减速度（或角减速度）和加速度（或角加速度）作为主要控制门限，而将车轮的滑动率作为辅助控制门限。作为主要控制门限，而将车轮的滑动率作为辅助控制门限。ABSABS的逻辑门限值的控制过程的逻辑门限值的控制过程 *在高附着系数路面上的控制过程在高附着系数路面上的控制过程 若测的车轮角减速度低于角减速度控制若测的车轮角减速度低于角减速度控制门限值门限值-a-a，此时车轮速度作为初始参考车，此时车轮速度作为初始参考车速速v vRef0Ref0，此后，参考车速，此后，参考车速v v
