汽车行驶安全性课件.pptx

1、上次课内容综述上次课内容综述1 1、汽车燃油、汽车燃油汽油：汽油：辛烷、异辛烷辛烷、异辛烷柴油：柴油：十六烷十六烷经济性评价：单位行程燃油耗量（经济性评价：单位行程燃油耗量（L/100kmL/100km）2 2、汽车燃油经济性计算理论方程、汽车燃油经济性计算理论方程3 3、汽车燃油经济特性曲线：、汽车燃油经济特性曲线：Q Qc cf f（V Va a）4 4、JB38402004JB38402004六工况耗油指标测试六工况耗油指标测试5 5、提高经济性措施、提高经济性措施 政策方面政策方面 车辆结构车辆结构 使用技巧使用技巧共共32页页 第第1页页 3.3 3.3 汽车行驶安全性汽车行驶安全性

2、影响汽车行驶安全性的因素影响汽车行驶安全性的因素人：人：交通参与者性格、体能、经验、状态交通参与者性格、体能、经验、状态车：车：汽车结构、行驶稳定、技术状况汽车结构、行驶稳定、技术状况路：路：线形、路面状况、交通设施、交通管理线形、路面状况、交通设施、交通管理环境：环境：对人、车、路的影响因素。如：风、对人、车、路的影响因素。如：风、 雨、雪、雾等。雨、雪、雾等。 在此安全体系中汽车安全性是最大的潜在危机。在此安全体系中汽车安全性是最大的潜在危机。共共32页页 第第2页页 汽车安全性能汽车安全性能主动安全性主动安全性 车辆本身防止或减少交通事故的性能。车辆本身防止或减少交通事故的性能。被动安全

3、性被动安全性 交通事故发生后，车辆本身防止或减轻人员交通事故发生后，车辆本身防止或减轻人员伤亡和财产损失的性能。伤亡和财产损失的性能。事故后安全性事故后安全性 交通事故后汽车能减轻事故后果。如消除后交通事故后汽车能减轻事故后果。如消除后果所需的时间、避免新事故连锁。果所需的时间、避免新事故连锁。生态安全性生态安全性 排放、噪声、电磁干扰。排放、噪声、电磁干扰。共共32页页 第第3页页 3.3.1 3.3.1 汽车的制动性汽车的制动性 汽车制动性是主动安全性的最重要性能。体汽车制动性是主动安全性的最重要性能。体现了汽车行驶中按需要强制减速直至停止的能力。现了汽车行驶中按需要强制减速直至停止的能力

4、。一、汽车制动功能一、汽车制动功能 汽车制动是汽车行驶中最常用的操作之一，汽车制动是汽车行驶中最常用的操作之一，汽车制动性能优劣是评价汽车安全性的重要指标。汽车制动性能优劣是评价汽车安全性的重要指标。环境的复杂性：环境的复杂性：上坡、弯道、让车、停车、意外上坡、弯道、让车、停车、意外 驾驶员将采取制动减速措施，并迅速判断完驾驶员将采取制动减速措施，并迅速判断完成相应操作。成相应操作。共共32页页 第第4页页 制动性对汽车使用的影响制动性对汽车使用的影响 良好的制动性能使高速行驶的车辆迅速、安良好的制动性能使高速行驶的车辆迅速、安全减速直至停止，可最大限度减少碰撞、侧滑等全减速直至停止，可最大限

5、度减少碰撞、侧滑等交通事故，提高正常行驶平均行驶速度，获取较交通事故，提高正常行驶平均行驶速度，获取较高运输效率。高运输效率。 交通法规明确规定驾驶下列故障车使严重的交通法规明确规定驾驶下列故障车使严重的违法行为：违法行为：制动故障制动故障 照明故障照明故障共共32页页 第第5页页 1 1、影响制动性的直接因素、影响制动性的直接因素 行进中的汽车能否及时停车取决于两个因素：行进中的汽车能否及时停车取决于两个因素：车辆内部产生的制动力矩车辆内部产生的制动力矩 车轮与地面的附着力车轮与地面的附着力 具有一定质量、高速行驶的汽车，若需强制具有一定质量、高速行驶的汽车，若需强制减速或及时停止，需要克服

6、巨大的惯性力。减速或及时停止，需要克服巨大的惯性力。安全停车距离：安全停车距离： 车辆按一定的速度在良好路面行驶条件下，车辆按一定的速度在良好路面行驶条件下，紧急停车所需的最短距离。紧急停车所需的最短距离。共共32页页 第第6页页 2 2、制动过程相关概念、制动过程相关概念制动力制动力 与行驶方向相反，能使汽车迅速减速直至停与行驶方向相反，能使汽车迅速减速直至停止的外力的总和。止的外力的总和。 外力外力地面摩擦力、空气阻力地面摩擦力、空气阻力 实际上汽车制动时，空气外力显得太小，因实际上汽车制动时，空气外力显得太小，因此产生制动效果的外力主要来源地面对车轮胎此产生制动效果的外力主要来源地面对车

7、轮胎的切向反力。的切向反力。 制动力由车辆制动系统产生的反向力矩形制动力由车辆制动系统产生的反向力矩形成，属于内力。成，属于内力。共共32页页 第第7页页 地面制动力地面制动力 地面对车辆轮胎的切向反力，是产生制动效地面对车辆轮胎的切向反力，是产生制动效果的主要影响因素之一。果的主要影响因素之一。 与车辆行驶的驱动条件相同，地面制动力是与车辆行驶的驱动条件相同，地面制动力是被动力，取决于当时的附着系数被动力，取决于当时的附着系数。 相同条件下，相同条件下，值越大，所需制动的安全距值越大，所需制动的安全距离越短。离越短。 由于车辆各轮胎表面、地面状况不同，制动由于车辆各轮胎表面、地面状况不同，制

8、动时四轮阻力是不均匀的，因此紧急制动时常伴时四轮阻力是不均匀的，因此紧急制动时常伴随着随机的侧向力。随着随机的侧向力。共共32页页 第第8页页 制动器制动力矩制动器制动力矩 使驱动车轮停转的反向力矩。使驱动车轮停转的反向力矩。 反向力矩由车辆制动系统产生，是主动力，也反向力矩由车辆制动系统产生，是主动力，也是车辆制动的先决条件。但作为内力必须通过地是车辆制动的先决条件。但作为内力必须通过地面的附着关系转化成外力。面的附着关系转化成外力。制动过程制动过程 制动外力取决于摩擦力，而在极制动外力取决于摩擦力，而在极为短暂的制动过程中，摩擦力的变化为短暂的制动过程中，摩擦力的变化随相对滑移的变化而变化

9、。随相对滑移的变化而变化。 因此制动过程是一个及其复杂的因此制动过程是一个及其复杂的动力传递过程。动力传递过程。附着系数变化附着系数变化正压力变化正压力变化相对滑移程度变化相对滑移程度变化共共32页页 第第9页页 相对滑移与四轮均衡相对滑移与四轮均衡 四轮（或更多）之间存在差异四轮（或更多）之间存在差异 瞬间、偶发的侧向力瞬间、偶发的侧向力 车辆装载中心位置引发的力矩车辆装载中心位置引发的力矩 在制动力的作用下，车轮与地面可达到纯滑在制动力的作用下，车轮与地面可达到纯滑动，即在反向力矩将车轮抱死后汽车仍因巨大动，即在反向力矩将车轮抱死后汽车仍因巨大的惯性前进。的惯性前进。相对滑移：相对滑移：（

10、轮速车速）（轮速车速）/ /车速车速 实测数据表明，车轮与地面相对滑移在实测数据表明，车轮与地面相对滑移在10101212时，附着系数达到最大值。时，附着系数达到最大值。制动跑偏制动跑偏侧滑侧滑共共32页页 第第10页页 制动方程制动方程 F FB BF F（M M/r/r）FF 即车辆制动力取决制动力矩、车轮半径，有即车辆制动力取决制动力矩、车轮半径，有效值小于或等于地面制动力。效值小于或等于地面制动力。受力平衡方程：受力平衡方程： G Ga aj jF F 0 0 j j为制动过程中的减速加速度（变量），为制动过程中的减速加速度（变量），GaGa为为车辆总质量（恒量）。车辆总质量（恒量）。

11、共共32页页 第第11页页 制动时相对运动过程制动时相对运动过程车轮车轮正压力正压力加速度加速度阻力阻力行驶行驶方向方向 汽车制动时增大制动汽车制动时增大制动踏板的作用力，制动装置踏板的作用力，制动装置产生的产生的M M增大，车轮与地增大，车轮与地面的相对运动：面的相对运动： 近似纯滚动近似纯滚动 边滚边滑边滚边滑 车轴抱死滑移车轴抱死滑移 整车静止整车静止 共共32页页 第第12页页 制动制动力矩力矩制动制动外力外力 由力偶产生的旋转作用导致车辆侧滑的趋势。由力偶产生的旋转作用导致车辆侧滑的趋势。 这是行车这是行车紧急制动紧急制动时的大忌，包括质心较低的轿车，出时的大忌，包括质心较低的轿车，

12、出现侧滑也容易产生甩尾，甚至侧向翻到。无驾驶经验的司现侧滑也容易产生甩尾，甚至侧向翻到。无驾驶经验的司机，驾驶大型载重车在速度机，驾驶大型载重车在速度80km/h80km/h以上紧急制动时，由于以上紧急制动时，由于中心高，装载不均衡，几乎都要侧翻。中心高，装载不均衡，几乎都要侧翻。制动过程左右制动过程左右车轮制动力相等，车轮制动力相等，无跑偏，维持直无跑偏，维持直线运行。线运行。 制动过程左右制动过程左右车轮制动力不相等，车轮制动力不相等，将承受附加力矩无法将承受附加力矩无法维持直线运行维持直线运行 车辆质心车辆质心位置位置共共32页页 第第13页页 总制动力合成示意图总制动力合成示意图二、紧

13、急制动安全性分析二、紧急制动安全性分析 由于紧急制动都是发生在意外情况，完成时间非由于紧急制动都是发生在意外情况，完成时间非常短暂，驾驶员仅能下意识操作。常短暂，驾驶员仅能下意识操作。 影响安全的主要因素：影响安全的主要因素：四轮之间摩擦力的差异四轮之间摩擦力的差异装载时车辆重心偏移形心装载时车辆重心偏移形心纯滑动造成地面制动力的不稳定纯滑动造成地面制动力的不稳定 共共32页页 第第14页页 车轴抱死状态车轴抱死状态 汽车制动最终必将达到四轮抱死的结果，此汽车制动最终必将达到四轮抱死的结果，此时增加了摩擦的不稳定性；而且抱死的时刻存在时增加了摩擦的不稳定性；而且抱死的时刻存在时间差异。时间差异

14、。 理论上分析表明，车轴抱死对理想的车辆、理论上分析表明，车轴抱死对理想的车辆、理想的路面来说，不存在危险性。但实际上由于理想的路面来说，不存在危险性。但实际上由于受力状态不可能均衡导致侧滑。受力状态不可能均衡导致侧滑。车轴抱死车轴抱死侧滑！侧滑！共共32页页 第第15页页 正常操作的缺陷正常操作的缺陷 驾驶员右脚下意识踩下制动踏板，减速的驾驶员右脚下意识踩下制动踏板，减速的惯性使脚上压力大增，导致制动程度加剧，最惯性使脚上压力大增，导致制动程度加剧，最终制动装置将车轴抱死。终制动装置将车轴抱死。汽车轨迹：汽车轨迹：跑偏、侧滑跑偏、侧滑 车速过高、制动力过大严重还会使车辆侧车速过高、制动力过大

15、严重还会使车辆侧翻，干扰周边行人、车辆，发生交通事故。翻，干扰周边行人、车辆，发生交通事故。制动系统改进：制动系统改进：自动防车轴抱死装置（自动防车轴抱死装置（ABSABS）四轮平衡系统四轮平衡系统共共32页页 第第16页页 高速公路紧急制动导致侧翻高速公路紧急制动导致侧翻紧急制动时因车轴抱死，导致巨大的侧向转矩，紧急制动时因车轴抱死，导致巨大的侧向转矩，重心高、质量大的货运车极易侧翻重心高、质量大的货运车极易侧翻共共32页页 第第17页页 三、三、ABSABS简介（简介（Anti-lock Braking SystemAnti-lock Braking System） ABS ABS是一种汽

16、车制动时，自动防止驱动、从动车是一种汽车制动时，自动防止驱动、从动车轴立刻被抱死的自动化装置。轴立刻被抱死的自动化装置。 前述表明，当汽车轮胎相对地面的滑动率在前述表明，当汽车轮胎相对地面的滑动率在10%10%12%12%时，轮胎和地面的摩擦力（附着力）最大时，轮胎和地面的摩擦力（附着力）最大而且稳定。而且稳定。 设想在紧急制动期间，如果司机能控制轮胎的设想在紧急制动期间，如果司机能控制轮胎的滑动率始终处于滑动率始终处于10%10%12%12%范围之内，汽车将能获得范围之内，汽车将能获得最佳制动效能。最佳制动效能。共共32页页 第第18页页 1 1、ABSABS工作原理工作原理 紧急制动紧急制

17、动 防车轴抱死防车轴抱死 在紧急制动时在紧急制动时ABSABS系统能根据车轮相对车轴系统能根据车轮相对车轴的转速以一定频率控制制动器压力。使车轴即将的转速以一定频率控制制动器压力。使车轴即将抱死使立刻放松，始终保持一定的转动。抱死使立刻放松，始终保持一定的转动。 车速降至车速降至5 58km/h8km/h以下系统自动停止工作。以下系统自动停止工作。机械式机械式ABS6ABS62020次次/ /秒秒电子式电子式ABS60ABS60120120次次/ /秒秒共共32页页 第第19页页 时间短时间短惯性大惯性大人为难以控制人为难以控制2 2、ABSABS基本组成基本组成 不同档次的不同档次的ABSA

18、BS系统性能、效果、结构、成本系统性能、效果、结构、成本相差很大，制动力执行有机械、气动、液压等类相差很大，制动力执行有机械、气动、液压等类型，但常规型，但常规ABSABS都可分为四个主要部分：都可分为四个主要部分： 车轮转速传感器车轮转速传感器 制动压力调节装置制动压力调节装置 电子控制装置电子控制装置 ABSABS警示灯警示灯紧急处理紧急处理共共32页页 第第20页页 ABSABS结构及原理图结构及原理图 上图：安装上图：安装ABS传感器传感器的汽车轮毂实物的汽车轮毂实物制动器摩擦部位制动器摩擦部位下图：下图：ABSABS四轮系统安装示意图四轮系统安装示意图车速传感器车速传感器安装齿轮安装

19、齿轮共共32页页 第第21页页 不同档次的不同档次的ABSABS运用于各类国产车型运用于各类国产车型重庆长安大客重庆长安大客重庆长安微型车重庆长安微型车扬州亚星大客扬州亚星大客云南东风中型货车云南东风中型货车襄樊皮卡襄樊皮卡长春一汽大客长春一汽大客共共32页页 第第22页页 3 3、ABSABS的发展趋势的发展趋势 有效的有效的ABSABS系统应用以来，大幅度降低了紧急制系统应用以来，大幅度降低了紧急制动的风险性，目前汽车制造商都在投入巨资进行高动的风险性，目前汽车制造商都在投入巨资进行高层次的研究和开发。层次的研究和开发。第五代第五代ABSABS的功能扩展的功能扩展 电子牵引系统电子牵引系统

20、(ETS) (ETS) 驱动防滑调整装置驱动防滑调整装置(ASR) (ASR) 电子稳定程序电子稳定程序(ESP) (ESP) 辅助制动器辅助制动器 随着材料科学、计算机技术科学的迅速发展，随着材料科学、计算机技术科学的迅速发展，ABSABS的功能进一步过大，成本大幅度降低。的功能进一步过大，成本大幅度降低。共共32页页 第第23页页 四、制动性的评价指标四、制动性的评价指标1 1、名词、概念、名词、概念制动效能制动效能 制动操作时汽车迅速降低速度直至停车的能力。制动操作时汽车迅速降低速度直至停车的能力。热衰退热衰退 制动器因高强度工作导致局部温度上升而造成制动器因高强度工作导致局部温度上升而

21、造成的制动效能下降。的制动效能下降。恒定性恒定性 汽车制动器制动效能在长时间、大强度工作条汽车制动器制动效能在长时间、大强度工作条件下保持稳定性的能力。件下保持稳定性的能力。共共32页页 第第24页页 2 2、评定制动性能参数、评定制动性能参数最大制动减速度最大制动减速度j j（m/sm/s2 2） 汽车制动过程的平均负加速度。汽车制动过程的平均负加速度。汽车制动总时间：汽车制动总时间： 驾驶员反映时间驾驶员反映时间 制动系统除隙时间制动系统除隙时间 制动时间制动时间 制动释放时间制动释放时间 对汽车制动减速度的评价通常只计中间两项，对汽车制动减速度的评价通常只计中间两项，与制动总距离不同。与

22、制动总距离不同。共共32页页 第第25页页 极限减速度极限减速度极限瞬间加速度：极限瞬间加速度：200m/s200m/s2 2 汽车制动过程能产生的减速度越大，制汽车制动过程能产生的减速度越大，制动距离越小，其制动性能就越好。动距离越小，其制动性能就越好。 但制动过程是非匀速的，影响减速度大但制动过程是非匀速的，影响减速度大小的因素很多，受力形式及其复杂。小的因素很多，受力形式及其复杂。 所以最大加速度参数的测定是有条件的，所以最大加速度参数的测定是有条件的，应用中常仅当作参照。应用中常仅当作参照。共共32页页 第第26页页 制动距离制动距离s s（m m） 制动踏板踏下开始到汽车完全停车所需

23、要的制动踏板踏下开始到汽车完全停车所需要的最小距离。最小距离。 在一定条件下（初速度、路面质量等）汽车在一定条件下（初速度、路面质量等）汽车从紧急制动直至停止所需要的最小距离。从紧急制动直至停止所需要的最小距离。 制动距离是评定汽车制动性能的一项主要指制动距离是评定汽车制动性能的一项主要指标，经修正后可在道路、交通工程等设计中作标，经修正后可在道路、交通工程等设计中作为安全停车距离。为安全停车距离。 制动减速度、制动距离显然与地面附着力直制动减速度、制动距离显然与地面附着力直接相关，受环境影响较大，运用时应注意修正。接相关，受环境影响较大，运用时应注意修正。共共32页页 第第27页页 制动效能

24、恒定性制动效能恒定性(%)(%) 汽车制动器在汽车制动器在300300以上体现的制动效能与以上体现的制动效能与同样制动条件，冷状态（同样制动条件，冷状态（100 100 以下）制动效以下）制动效能的比值。能的比值。ISO/DIS6599ISO/DIS6599相关规定：相关规定： 在一定的车速（在一定的车速（60km/h60km/h）条件下，以）条件下，以3m/s3m/s2 2的负加速度连续制动的负加速度连续制动1515次，最后制动效能不低次，最后制动效能不低于在冷状态下制动效能的于在冷状态下制动效能的6060。（一般车辆冷状态制动效能标准值约（一般车辆冷状态制动效能标准值约5.8 m/ s5.

25、8 m/ s2 2）共共32页页 第第28页页 计算实例计算实例例：例：汽车总质量汽车总质量GaGa1010吨，地面附着系数吨，地面附着系数0.750.75。 设制动力总能超过附着力，且制动过程是均匀的，设制动力总能超过附着力，且制动过程是均匀的， 试计算最大减速度。试计算最大减速度。解：根据题意，解：根据题意，j jMAXMAX F FBmaxBmax/G/Ga a F FBmaxBmax gG gGa a 则：则：j jMAXMAX g g 得得j jMAXMAX 9.89.80.750.75（m/ sm/ s2 2） 7.357.35（m/ sm/ s2 2） 可见理论上制动减速度与汽车

26、初速度、总质量无可见理论上制动减速度与汽车初速度、总质量无关，与地面附着系数成正比。关，与地面附着系数成正比。（一般（一般1.51.52m/ s2m/ s2 2为好）为好）共共32页页 第第29页页 思考题思考题1 1、根据制动方程：、根据制动方程： F FB BF F（ M M/r/r）FF 及受力平衡方程：及受力平衡方程： G Ga aj jF F 0 0 解释车辆制动应具备的两方面条件。解释车辆制动应具备的两方面条件。2 2、ABSABS指的是什么？起什么作用？指的是什么？起什么作用？3 3、影响汽车通过性的主要因素有哪些？什么是汽、影响汽车通过性的主要因素有哪些？什么是汽 车驱动力的间隙失效？车驱动力的间隙失效？WHY共共32页页 第第32页页