汽车理论版课件4143.ppt

1、1 汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性汽车行驶时能在短距离内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，称为汽车的制动性。和在下长坡时能维持一定车速的能力，称为汽车的制动性。制动性是汽车制动性是汽车主动安全性主动安全性的重要评价指标。的重要评价指标。第四章汽车的制动性2制动性的评价指标包括：制动性的评价指标包括：第一节制动性的评价指标第四章第四章 汽车的制动性汽车的制动性根据对汽车制动性的定义根据对汽车制动性的定义，如何确定制动性的评价指标？如何确定制动性的评价指标？思考思考 制动效能制动效能制动距离与制动减速度；制动距离与制动减速度；制动效能恒定性；制动效能恒定性；

2、制动时的方向稳定性。制动时的方向稳定性。3路面条件路面条件载荷条件载荷条件制动初速度制动初速度1.制动效能制动效能即制动距离和制动减速度。制动效能即制动距离和制动减速度。制动距离制动距离制动距离主要与哪些因素有关？制动距离主要与哪些因素有关？第一节 制动性的评价指标思考思考4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。即在制动中不发生跑偏、侧滑或失去转向能力的性能。即在制动中不发生跑偏、侧滑或失去转向能力的性能。3.制动时汽车的方向稳定性2.制动效能的恒定性制动效能的恒定性即抗热衰退性能。制动效能的恒定性即抗热衰退性能。本章研究的重点是：如何使汽车在保证方向稳定性本章研究的

3、重点是：如何使汽车在保证方向稳定性的前提下，获得最好的制动效能。的前提下，获得最好的制动效能。第一节 制动性的评价指标5项目项目中国中国ZBT240071989欧洲共同体欧洲共同体（EEC）71/320中国中国GB72582004美国美国联邦联邦135试验路面试验路面干水泥路面干水泥路面附着良好附着良好0.7Skid no81 载重载重满载满载一个驾驶员一个驾驶员或满载或满载任何载荷任何载荷轻、满载轻、满载 制动初速度制动初速度80km/h80km/h50km/h96.5km/h（60mile/h）制动时的稳制动时的稳定性定性不许偏出不许偏出3.7m通道通道不抱死跑偏不抱死跑偏不许偏出不许偏出

4、2.5m通道通道不抱死偏出不抱死偏出3.66m（12 ft）制动距离或制动距离或制动减速度制动减速度50.7m50.7m，5.8m/s220m5.9m/s265.8m（216ft）踏板力踏板力500N490N500N66.7667N(15150 lbf)表表4-1 乘用车制动规范对行车制动器制动性的部分要求乘用车制动规范对行车制动器制动性的部分要求第一节 制动性的评价指标6车型车型制动距离制动距离/m 捷达捷达48.8 别克别克GL845.8 桑塔纳桑塔纳200045.0 帕萨特帕萨特43.9 奥迪奥迪A6 1.8T42.3 宝来宝来1.8T40.0 宝马宝马745i37.1 制动距离有时也用

5、在良好路面条件下，汽车以制动距离有时也用在良好路面条件下，汽车以 100km/h的初速度制动到停车的最短距离来表示。的初速度制动到停车的最短距离来表示。几种车型几种车型100km/h 0的制动距离的制动距离第一节 制动性的评价指标7下一节下一节本节内容结束本节内容结束第一节 制动性的评价指标8 本节主要介绍地面制动力、制动器制动力及其与附本节主要介绍地面制动力、制动器制动力及其与附着力的关系；介绍滑动率的概念；分析制动力系数、侧着力的关系；介绍滑动率的概念；分析制动力系数、侧向力系数与滑动率的关系。向力系数与滑动率的关系。第四章第四章 汽车的制动性汽车的制动性第二节制动时车轮的受力9auWpT

6、rTbXFZFbXTFr制动力矩制动力矩T 地面附着力地面附着力bXFF由制动力矩所引起的、地由制动力矩所引起的、地面作用在车轮上的切向力。面作用在车轮上的切向力。第二节 制动时车轮的受力一、地面制动力 bXFbXF10rTF二、制动器制动力F在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的切向力。在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的切向力。与附着力无关与附着力无关F取决于制动器的类型、结构尺寸、制动器摩擦取决于制动器的类型、结构尺寸、制动器摩擦副的摩擦因数及车轮半径，并与踏板力成正比。副的摩擦因数及车轮半径，并与踏板力成正比。第二节 制动时车轮的受力11第二节 制动时车轮的受力12三、FXb、F与 的关系F

7、FFXbmaxapFXb=FFF第二节 制动时车轮的受力13wr0wruwr0wruwr0wru0w车轮接近纯滚动车轮接近纯滚动车轮边滚边滑车轮边滚边滑车轮抱死拖滑车轮抱死拖滑第二节 制动时车轮的受力四、硬路面上的附着系数14 从制动过程的三个阶段看，随着制动强度的增加，车从制动过程的三个阶段看，随着制动强度的增加，车轮几何中心的运动速度因滚动而产生的部分越来越少，因轮几何中心的运动速度因滚动而产生的部分越来越少，因滑动而产生的部分越来越多。滑动而产生的部分越来越多。1.滑动率第二节 制动时车轮的受力滑动率：车轮接地处的滑动速度与车轮中心运动速度的滑动率：车轮接地处的滑动速度与车轮中心运动速度

8、的比值。比值。滑动率的数值说明了车轮运动中滑动成分所占的比例。滑动率的数值说明了车轮运动中滑动成分所占的比例。15wuur0rO（速度瞬心）rwwurr0wruwr0wuurw100%usuwr0ww100%uruw第二节 制动时车轮的受力滑动率滑动率s的计算的计算16wwurr0wruwr0wuurw100%usuwr0ww100%uru第二节 制动时车轮的受力滑动率滑动率s的计算的计算纯滚动时纯滚动时 u=0，s=0；纯滑动时纯滑动时 w=0，=u，s=100%；边滚边滑时边滚边滑时 0 s 100%。wu172.制动力系数 与滑动率s制动力系数制动力系数：地：地面制动力与作用在面制动力与

9、作用在车轮上的垂直载荷车轮上的垂直载荷的比值。的比值。bZXFFbb峰值附着系数峰值附着系数滑动附着系数滑动附着系数s=15%20%第二节 制动时车轮的受力 制动力系数随制动力系数随滑动率而变化滑动率而变化18侧向力系数侧向力系数：地面：地面作用于车轮的侧向力作用于车轮的侧向力与车轮垂直载荷之比。与车轮垂直载荷之比。ZYFFll第二节 制动时车轮的受力 侧向力系数也侧向力系数也随滑动率而变化随滑动率而变化3.侧向力系数19 1）制动力系数大，地面制动力大，制动距离短；）制动力系数大，地面制动力大，制动距离短；2）侧向力系数大，地面可作用于车轮的侧向力大，）侧向力系数大，地面可作用于车轮的侧向力

10、大，方向稳定性好；方向稳定性好；3）减轻轮胎磨损。）减轻轮胎磨损。ABS（防抱死制动系统）将制动时的滑动率控制（防抱死制动系统）将制动时的滑动率控制在在15%20%之间，有如下优点：之间，有如下优点：第二节 制动时车轮的受力20 如果汽车直线行驶，在侧向外力作用下，容易发生侧滑；如果汽车直线行驶，在侧向外力作用下，容易发生侧滑；如果汽车转向行驶，地面提供的侧向力不能满足转向的需如果汽车转向行驶，地面提供的侧向力不能满足转向的需要，将会失去转向能力。要，将会失去转向能力。第二节 制动时车轮的受力 由由 、与与 s 之间的关系可知，当滑动率之间的关系可知，当滑动率 s=100%时，时，即地面能产生

11、的侧向力，即地面能产生的侧向力FY很小。很小。bl1.0l21什么情况下汽车会受到侧向外力的作用？什么情况下汽车会受到侧向外力的作用？为什么弯道要有一定的侧倾角？为什么弯道要有一定的侧倾角？向内倾还是向外倾？向内倾还是向外倾？倾角的大小依什么而定？倾角的大小依什么而定？第二节 制动时车轮的受力思考思考车身受到侧向风作用车身受到侧向风作用路面侧倾路面侧倾汽车转向行驶汽车转向行驶22YFYF 平地转向时，离心力平地转向时，离心力Fl由地面侧向力由地面侧向力FY平衡。平衡。第二节 制动时车轮的受力23当汽车在倾斜弯道转向时，离心力当汽车在倾斜弯道转向时，离心力Fl可由重力的分力平衡。可由重力的分力平

12、衡。弯道内倾，可以减小所需的地面侧向力；倾角依道路弯道内倾，可以减小所需的地面侧向力；倾角依道路转弯半径和设计车速而定。转弯半径和设计车速而定。第二节 制动时车轮的受力24第二节 制动时车轮的受力环形跑道环形跑道（视频）（视频）（注意观察弯道的倾斜情况）（注意观察弯道的倾斜情况）25路面路面峰值附着系数峰值附着系数滑动附着系数滑动附着系数 沥青或混凝土路面沥青或混凝土路面0.80.90.75 沥青（湿）沥青（湿）0.50.70.450.6 混凝土（湿）混凝土（湿）0.70.7 砾石砾石0.60.55 土路（干）土路（干）0.680.65 土路（湿）土路（湿）0.550.40.5 雪（压紧）雪（

13、压紧）0.20.15 冰冰0.10.07表表4-2 各种路面的平均附着系数各种路面的平均附着系数（1）路面4.影响制动力系数的因素第二节 制动时车轮的受力26（1）路面4.影响制动力系数的因素第二节 制动时车轮的受力27（2）车速第二节 制动时车轮的受力28第二节 制动时车轮的受力29 子午线轮胎接地面积大、单位压力小、滑移小、胎面子午线轮胎接地面积大、单位压力小、滑移小、胎面不易损耗，制动力系数较高。不易损耗，制动力系数较高。轿车普遍采用宽断面、低气压、子午线轮胎。轿车普遍采用宽断面、低气压、子午线轮胎。第二节 制动时车轮的受力（3）轮胎结构30第二节 制动时车轮的受力（4）胎面花纹31第二

14、节 制动时车轮的受力（4）胎面花纹32 滑水车速与路面结构、水层厚度、水液粘度和密度、滑水车速与路面结构、水层厚度、水液粘度和密度、轮胎充气压力、垂直载荷、花纹形式及轮胎磨损程度有关。轮胎充气压力、垂直载荷、花纹形式及轮胎磨损程度有关。2ahAuFih34.6pu uh滑水车速；滑水车速；pi轮胎气压。轮胎气压。动水压力的升力；动水压力的升力；水密度；水密度；A轮胎接地面积。轮胎接地面积。第二节 制动时车轮的受力滑水现象滑水现象hF33第二节 制动时车轮的受力34第二节 制动时车轮的受力35下一节第二节 制动时车轮的受力本节内容结束本节内容结束 本节主要介绍汽车制动距离的计算方法，分析本节主要

15、介绍汽车制动距离的计算方法，分析影响制动效能及其恒定性的因素。影响制动效能及其恒定性的因素。第四章第四章 汽车的制动性汽车的制动性第三节第三节 汽车的制动效能及其恒定性汽车的制动效能及其恒定性37GFXbbbmaxbag汽车能达到的制动减速度汽车能达到的制动减速度ddG ugt 本章假设本章假设FW=0、Ff=0，即不计空气阻力和滚动阻，即不计空气阻力和滚动阻力对汽车制动减速的作用。力对汽车制动减速的作用。制动时总的地面制动力制动时总的地面制动力第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性一、制动距离及制动减速度一、制动距离及制动减速度bmaxsag当前、后轮同时抱死时当前、

16、后轮同时抱死时bmaxpag当汽车装有当汽车装有ABS时时?maxba 当汽车没有装当汽车没有装ABS，又不允许车轮抱死时又不允许车轮抱死时bmax?ag38 21d112ttttatta中国行业标准采用平均减速度的概念中国行业标准采用平均减速度的概念t1制动压力达到制动压力达到75%最大压力最大压力 的时刻；的时刻；t2到停车时总时间的到停车时总时间的2/3的时刻。的时刻。第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性amaxp3922beebMFDD25.92uuss第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性ECE R13和和GB7258采用的是充分发出

17、的平均减速度（采用的是充分发出的平均减速度（m/s2）0.8u0 的车速（的车速（km/h）；）；u0 起始制动车速（起始制动车速（km/h）；）；0.1u0 的车速（的车速（km/h）；）；u0 到到 车辆经过的距离（车辆经过的距离（m）；）；u0 到到 车辆经过的距离（车辆经过的距离（m）。）。bueuesbubseu40放大放大第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性二、制动距离分析二、制动距离分析41汽车的制动距离是指制动器起作用和持续制动两个阶段汽车驶过的距离。汽车的制动距离是指制动器起作用和持续制动两个阶段汽车驶过的距离。制动器起作用制动器起作用时间时间驾驶员

18、反应驾驶员反应时间时间持续制动持续制动时间时间放松制动器放松制动器时间时间第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性42当当 时时在在 时间内时间内在在 时间内时间内2 2bmax ak式中式中第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性1.制动器起作用阶段汽车驶过的距离制动器起作用阶段汽车驶过的距离s22当当=0时，时，u=u022e0212uuk2021ddkus 由于由于 202us2021kuukudd3061kus 当当=0 时，时，s=0代入时，将当 2maxb ak22bmax20261 aus222sss 220202bmax216suua

19、ddkud21d20kus432e02bmax212uukak 822020322bmaxbmax2 auaus 持续制动阶段汽车以持续制动阶段汽车以 作作匀减速运动，其初速度为匀减速运动，其初速度为 ，末，末速度为零。速度为零。第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性2.持续制动阶段汽车驶过的距离持续制动阶段汽车驶过的距离s3将将 代入代入bmax2eaus23/bmaxaeu4432sss242222bmaxbmax20022 aauu2因很小，2422bmax a故略去bmax20aa02292.2526.31auus 第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及

20、其恒定性其恒定性3.总制动距离总制动距离451 1）制动器起作用的时间）制动器起作用的时间 当当 ua0=110 km/h时，时，1s时间汽车行驶的距离时间汽车行驶的距离 s=30m；如果消除制动器间隙的时间减少如果消除制动器间隙的时间减少0.2s，制动距离可缩短，制动距离可缩短6m。表表4-3 装用不同助力制动系时装用不同助力制动系时CA770轿车的制动距离轿车的制动距离 性能指标性能指标制动系形式制动系形式制动时间制动时间/s制动距离制动距离/m最大制动减速最大制动减速度度/（ms-2）真空助力制动系真空助力制动系2.1212.257.25 压缩空气压缩空气液压制动系液压制动系1.458.

21、257.65第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性4.影响制动距离影响制动距离s的因素的因素2a022a0bmax13.6225.92usua46第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性2a022a0bmax13.6225.92usua2a00a00451.00034.0uus2）起始车速）起始车速ua047第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性2a022a0bmax13.6225.92usua 制动效能的恒定性即抗热衰退性能。制动效能的恒定性即抗热衰退性能。制动器温度上升后，制动器产生的摩擦力矩常会有制动器温度上升后，制动

22、器产生的摩擦力矩常会有显著下降，这种现象称为制动器的热衰退。显著下降，这种现象称为制动器的热衰退。山区行驶的货车和高速行驶的轿车，对抗热衰退性山区行驶的货车和高速行驶的轿车，对抗热衰退性能有更高的要求。能有更高的要求。三、制动效能的恒定性三、制动效能的恒定性3）最大制动减速度）最大制动减速度 主要与路面附着系数有关。主要与路面附着系数有关。bmaxabmaxa48第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性 八达岭高速公路是北京通往大西北的一条重要交通干道。八达岭高速公路是北京通往大西北的一条重要交通干道。1998年该公路建成开通，至年该公路建成开通，至2003年年5月底，已

23、经发生一般性交通事故月底，已经发生一般性交通事故458起，造成起，造成236人受伤、人受伤、94人死亡。特别是在高速路进京方向人死亡。特别是在高速路进京方向5156km路段内就造成路段内就造成50人受伤、人受伤、36人死亡。这段人死亡。这段5km长的道路和道路长的道路和道路右侧葬送了众多生命的深渊，被驾驶员称为右侧葬送了众多生命的深渊，被驾驶员称为“死亡谷死亡谷”。进京进京56.7 53km路段是事故的生成段，路段是事故的生成段，53 50km路段是事故路段是事故的发生段。虽然这的发生段。虽然这6km路段整体上基本满足了设计要求，但在事故路段整体上基本满足了设计要求，但在事故生成段，却存在严重

24、的设计缺陷。一是第生成段，却存在严重的设计缺陷。一是第3号坡段坡度为号坡段坡度为3.99%，设，设计要求坡长应小于计要求坡长应小于700m，实际坡长却为，实际坡长却为1400m，超过设计坡长的一，超过设计坡长的一倍；二是第四、五、六路段坡度均超过倍；二是第四、五、六路段坡度均超过4%，按照设计要求，连续，按照设计要求，连续下坡的坡段坡度超过下坡的坡段坡度超过4%时，坡长不得超过时，坡长不得超过1500m，而实际坡长为，而实际坡长为1600m，超过设计规范要求。这意味着这段路长距离连续下坡，汽，超过设计规范要求。这意味着这段路长距离连续下坡，汽车制动能力承受不了，最后失灵发生事故。另外，来自外地

25、的超载车制动能力承受不了，最后失灵发生事故。另外，来自外地的超载车辆日益增多也是事故生成的隐性原因。车辆日益增多也是事故生成的隐性原因。49第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性 2004 年年10月月14日，一辆载着日，一辆载着20多多t汽油的东风油罐车行汽油的东风油罐车行驶到有驶到有“死亡谷死亡谷”之称的八达岭高速进京方向之称的八达岭高速进京方向51km处，由处，由于制动失灵撞向专为制动失灵而设计的紧急避险区，整个于制动失灵撞向专为制动失灵而设计的紧急避险区，整个驾驶室及罐体前部悬在空中，驾驶室内驾驶室及罐体前部悬在空中，驾驶室内5人半空迅速逃生。人半空迅速逃生。5

26、0汽车制动工况汽车制动工况制动距离制动距离/m冷车空载冷车空载37.8冷车满载冷车满载39.0热车满载热车满载40.6第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性凯迪拉克凯迪拉克GTS 100km/h0的制动距离的制动距离51抗热衰退性能主要与制动器摩擦副材料及制动器结构有关。抗热衰退性能主要与制动器摩擦副材料及制动器结构有关。制动鼓和制动盘用铸铁。制动鼓和制动盘用铸铁。摩擦片用无石棉或半金属材料。摩擦片用无石棉或半金属材料。第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性1）摩擦副材料）摩擦副材料温度温度/温度温度/52保时捷保时捷911冷冷/热热凌志凌志SC

27、430冷冷/热热制动距离制动距离/m34.1/34.139.4/44.3abmax/(ms-2)11.3/11.39.8/8.7前轮温度前轮温度/C228/480180/685后轮温度后轮温度/C214/278118/365 这里这里“热热”是指以是指以100km/h的初速度连续制动的初速度连续制动10次，第次，第10次的次的状态为状态为“热热”；数据表明：特殊的摩擦副材料使保时捷车温升较少，；数据表明：特殊的摩擦副材料使保时捷车温升较少，热衰退现象不明显；还应注意到两种车前轮的温升都大于后轮。热衰退现象不明显；还应注意到两种车前轮的温升都大于后轮。第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能

28、及其恒定性其恒定性保时捷保时捷911使用了特殊的陶瓷制动盘使用了特殊的陶瓷制动盘53puefFFKFrT r制动鼓半径。制动鼓半径。制动效能因数制动效能因数Kef：单位制动轮缸推力单位制动轮缸推力 所产生的制动所产生的制动摩擦力摩擦力F。第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性2）制动器结构形式）制动器结构形式puF54温度温度升高升高摩擦因摩擦因数下降数下降摩擦力明显下降摩擦力明显下降盘式制动器盘式制动器Kef有所下降有所下降摩擦力有所下降摩擦力有所下降增力式制动器恒定性差，盘式制动器恒定性好。增力式制动器恒定性差，盘式制动器恒定性好。轿车制动系统的配置通常是前通风盘、

29、后盘式。轿车制动系统的配置通常是前通风盘、后盘式。第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性鼓式制动器鼓式制动器Kef明显下降明显下降思考思考为什么增力式制动器的恒定性差？为什么增力式制动器的恒定性差？55第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性很多轿车的前后轮都采用盘式制动器很多轿车的前后轮都采用盘式制动器56保时捷保时捷911 GT2制动系统制动系统 前轮制动器前轮制动器：六活塞卡钳、钻孔内通风制动盘、直：六活塞卡钳、钻孔内通风制动盘、直径径350mm、厚、厚34mm。后轮制动器后轮制动器：四活塞卡钳、钻孔内通风制动盘、直：四活塞卡钳、钻孔内通风制

30、动盘、直径径350mm，厚，厚28mm。凌志凌志SC430制动系统制动系统 前轮制动器前轮制动器：单活塞浮式卡钳、内通风：单活塞浮式卡钳、内通风制动制动盘、直盘、直径径96mm、厚、厚28mm。后轮制动器后轮制动器：单活塞浮式卡钳、实心：单活塞浮式卡钳、实心制动制动盘、直径盘、直径88mm、厚、厚10mm。第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性57第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性注意观察前后制动块有何不同注意观察前后制动块有何不同，为什么？为什么？思考思考58第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性通风盘式制动器通风盘

31、式制动器59第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性钻孔通风盘式制动器钻孔通风盘式制动器60第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性法拉利跑车采用的特殊材料的钻孔通风盘法拉利跑车采用的特殊材料的钻孔通风盘61第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性布加迪跑车制动冷却空气流动示意图布加迪跑车制动冷却空气流动示意图62第三节第三节 汽车的制动效能及汽车的制动效能及其恒定性其恒定性布加迪跑车制动冷却空气流动示意图布加迪跑车制动冷却空气流动示意图63下一节下一节第三节第三节 汽车的制动效能及其恒定性汽车的制动效能及其恒定性本节内容结束本节内容结束