汽车的制动性课件.ppt
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- 汽车 制动 课件
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1、汽车理论汽车理论 汽车的制动性是汽车的主要性能之一。制汽车的制动性是汽车的主要性能之一。制动性直接关系到交通安全,重大交通事故往往动性直接关系到交通安全,重大交通事故往往与制动距离太大、紧急制动时发生与制动距离太大、紧急制动时发生侧滑侧滑、侧翻侧翻等情况有关,故汽车的制动性是汽车行驶的重等情况有关,故汽车的制动性是汽车行驶的重要保障。改善汽车的制动性始终是汽车设计制要保障。改善汽车的制动性始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。造和使用部门的重要任务。基本概念:基本概念:制动性的评价指标制动性的评价指标 制动时车轮的受力制动时车轮的受力 重点内容:重点内容:制动效能及其恒定性制动效能及其恒定性
2、 制动时汽车方向稳定性制动时汽车方向稳定性 前、后制动器制动力的比例关前、后制动器制动力的比例关 系及制动过程分析系及制动过程分析汽汽车车制制动动性性短距离内减速、停车短距离内减速、停车维持行驶方向的稳定性维持行驶方向的稳定性长时间停放在斜坡上长时间停放在斜坡上控制下坡速度控制下坡速度汽车的行车制动性能汽车的行车制动性能汽车的驻车制动性能汽车的驻车制动性能 汽车行驶时能在汽车行驶时能在短距离内短距离内减速、停车、减速、停车、在下在下长坡时长坡时能维持一定车速且维持行驶方向稳定性和能维持一定车速且维持行驶方向稳定性和保证保证汽车较长时间停放在斜坡上汽车较长时间停放在斜坡上的能力称为的能力称为汽车
3、汽车的制动性的制动性。前者为汽车的前者为汽车的行车制动性能行车制动性能,后者为汽车的,后者为汽车的驻车制动性能驻车制动性能。汽车制动性汽车制动性第一节第一节制制动动性性的的评评价价指指标标制动时汽车的方向稳定性制动时汽车的方向稳定性制动效能的恒定性制动效能的恒定性制动效能制动效能制动减速度制动减速度制动距离制动距离抗热衰退性能抗热衰退性能失去转向能力失去转向能力侧滑侧滑跑偏跑偏抗水衰退性能抗水衰退性能制动力制动力l制动效能制动效能 指汽车在良好路面上,以指汽车在良好路面上,以一定的初速度制动一定的初速度制动到停车到停车所驶过的距离、制动时汽车的所驶过的距离、制动时汽车的减速度减速度或或制动力的
4、大小制动力的大小。制动性能最基本的评制动性能最基本的评价指标价指标l抗热衰退性能抗热衰退性能 指汽车指汽车高速行驶情况下制动高速行驶情况下制动或或下长坡连续制下长坡连续制动动时,制动效能保持的程度。时,制动效能保持的程度。概念概念l抗水衰退性能抗水衰退性能 指汽车在指汽车在潮湿的情况下潮湿的情况下或或涉水行驶涉水行驶后,制动后,制动效能保持的程度。效能保持的程度。l制动时汽车行驶的方向稳定性制动时汽车行驶的方向稳定性 指制动时汽车指制动时汽车按给定路径行驶按给定路径行驶的能力。若制的能力。若制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力,则汽动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力,则汽车将偏离原来的路径。车将偏
5、离原来的路径。轿车制动规范轿车制动规范汽车制动性汽车制动性第二节第二节汽车行驶汽车行驶外力外力(与行驶方向相反)(与行驶方向相反)减速或停车减速或停车制动过程制动过程地面地面空气空气地面地面制动力制动力l地面制动力地面制动力 地面提供的使汽车减速直至停车的力。地面提供的使汽车减速直至停车的力。地面制动力对汽车制动性具有决定性影响。地面制动力对汽车制动性具有决定性影响。地面制动力地面制动力制动减速度制动减速度制动距离制动距离地面制动力的大小的决定因素地面制动力的大小的决定因素 主要由制动过程中汽车制动器产生的主要由制动过程中汽车制动器产生的摩擦力摩擦力矩矩的大小决定。的大小决定。2.12.1制动
6、器制动力制动器制动力l制动器的工作过程及受力分析制动器的工作过程及受力分析2.12.1制动器制动力制动器制动力l 制动时,车轮周缘克服制动器摩擦力矩所需的制动时,车轮周缘克服制动器摩擦力矩所需的力,称为力,称为制动器制动力制动器制动力。l 相当于:汽车相当于:汽车架离架离地面,踩制动踏板。地面,踩制动踏板。在轮胎周缘沿切线方向推动车轮,直至它能转动所需施在轮胎周缘沿切线方向推动车轮,直至它能转动所需施加的加的切向力切向力。rTFT T:车轮制动器中摩擦片与制动鼓或盘相对滑转时的摩擦力矩:车轮制动器中摩擦片与制动鼓或盘相对滑转时的摩擦力矩F F:制动器制动力:制动器制动力制动器制动器制动力制动力
7、的决定的决定因素因素制动器的形式制动器的形式结构尺寸结构尺寸摩擦副的摩擦因数摩擦副的摩擦因数车轮半径车轮半径制动踏板力制动踏板力制动器的制动器的结构参数结构参数2.1制动器制动力制动器制动力2.22.2地面制动力地面制动力l 车轮在地面上制动车轮在地面上制动时的受力情况,见时的受力情况,见右图右图(滚动阻力偶矩、滚动阻力偶矩、减速时的惯性力、惯减速时的惯性力、惯性力偶矩均忽略性力偶矩均忽略)。rTFXbl 地面制动力地面制动力 是一个是一个外力外力 方向方向与行驶方向相反与行驶方向相反,才可使车速降低以至停止。,才可使车速降低以至停止。获取方式:获取方式:通过车轮制动器使汽车车轮受到与汽通过车
8、轮制动器使汽车车轮受到与汽车行驶方向相反的车行驶方向相反的地面切向反作用力地面切向反作用力来完成。来完成。其大小其大小取决于取决于两个摩擦副的摩擦力:两个摩擦副的摩擦力:制动器内制动摩擦片与制动鼓制动器内制动摩擦片与制动鼓(盘盘)间的摩擦力;间的摩擦力;轮胎与地面间的附着力。轮胎与地面间的附着力。2.22.2地面制动力地面制动力2.32.3地面制动力、制动器制动力与附着力的关系地面制动力、制动器制动力与附着力的关系l 在制动时,在制动时,假定假定车轮的运动为:车轮的运动为:滚动滚动和和抱死拖滑抱死拖滑状态。状态。当当制动踏板力较小制动踏板力较小时,时,T T不大,不大,F Fxbxb足以克服足
9、以克服T T而而使使车轮滚动车轮滚动。即:。即:车轮滚动时,车轮滚动时,F Fxbxb=F=F,且随制动踏板,且随制动踏板力的增长成正比增长。力的增长成正比增长。但但F Fxbxb是滑动摩擦的约束反力,受到轮胎与地面附着力是滑动摩擦的约束反力,受到轮胎与地面附着力的限制,的限制,不能超过附着力。不能超过附着力。即:即:F FxbxbFF=Fz=Fz 或最大地面制动力或最大地面制动力F Fxbmaxxbmax为:为:F Fxbmaxxbmax=Fz=Fz当当制动踏板力或制动制动踏板力或制动系油压系油压p p升到某一值升到某一值pa,F Fxbxb达到达到F F,此时,车轮,此时,车轮抱死不转抱死
10、不转而出现而出现拖滑拖滑现现象。象。(如图如图)当当ppppa a时,时,FF随随TT的增长沿直线关系上升。的增长沿直线关系上升。但但Fz=W=Fz=W=常数,即常数,即F Fxbxb达达到到F F后不再增加后不再增加。小结l汽车的地面制动力:汽车的地面制动力:首先取决于首先取决于制动器制动力制动器制动力;但同时又受地面但同时又受地面附着条件附着条件的限制;的限制;所以只有汽车具有足够的制动器制动力,所以只有汽车具有足够的制动器制动力,同时地面又能提供高的附着力时,才能获得同时地面又能提供高的附着力时,才能获得足够的地面制动力足够的地面制动力ZXbmaxZXbFF FFF即即2.4 2.4 制
11、动过程中车轮的运动状态制动过程中车轮的运动状态与附着系数的关系与附着系数的关系 汽车制动过程,胎面留在地面上的印汽车制动过程,胎面留在地面上的印痕痕从车轮滚动到抱死拖滑从车轮滚动到抱死拖滑是一个是一个渐变的过渐变的过程程,即,即纯滚动纯滚动、边滚边滑边滚边滑、完全拖滑完全拖滑。分析分析wrwwrwruru00wrwru00w制动过程中车轮的运动状态制动过程中车轮的运动状态制制动动过过程程单纯的滚动单纯的滚动边滚边滑边滚边滑抱死拖滑抱死拖滑第一第一段段第二第二段段第三第三段段U Uw w为车轮中心的速度为车轮中心的速度r rroro为没有地面制动力时的车轮滚动半径为没有地面制动力时的车轮滚动半径
12、w w为车轮的角速度为车轮的角速度%1000wwrwurus0s%1000 s滑动率滑动率s单纯的滚动单纯的滚动边滚边滑边滚边滑抱死拖滑抱死拖滑%100sl描述制动过程中描述制动过程中轮胎滑移成份的多少轮胎滑移成份的多少;l它的数值代表了车轮运动成份所占的比例,滑动它的数值代表了车轮运动成份所占的比例,滑动率越大,滑动成份越多。率越大,滑动成份越多。l定义:定义:制动力系数制动力系数b(纵向附着系数纵向附着系数)垂直载垂直载荷荷地面制动地面制动力力ZXbbFF侧向力系数侧向力系数l(侧向附着系数侧向附着系数)垂直载荷垂直载荷侧向力侧向力ZYFF1硬路面上的附着系数硬路面上的附着系数l峰值附着系
13、数峰值附着系数p p:制动力系数的最大值制动力系数的最大值l滑动附着系数滑动附着系数s s:S=100%S=100%的制动力系数的制动力系数l在在干燥路面干燥路面上,上,s s与与p p的差别较小;的差别较小;在在湿路面湿路面差别较大。差别较大。l若令若令=s s/p p ,则则在在1/3-11/3-1之间之间20100psb(%)S滑动率bl图43关关系系曲曲线线、SslbAB0.60.8l附着系数的数值主要决定于:附着系数的数值主要决定于:道路的材料道路的材料 路面的状况与轮胎结构路面的状况与轮胎结构 胎面花纹胎面花纹 材料材料 汽车运动的速度等因素汽车运动的速度等因素。在在制动过程中制动
14、过程中,还与轮胎在路面上的,还与轮胎在路面上的运动状态运动状态有关,即有关,即滑移率滑移率有关。有关。结论结论制动的稳定区与非稳定区制动的稳定区与非稳定区 n 稳定区稳定区在峰值滑动率左侧,近在峰值滑动率左侧,近似线性增长。路面附着似线性增长。路面附着力能跟随汽车制动力矩力能跟随汽车制动力矩的增加,提供足够的地的增加,提供足够的地面制动力面制动力(矩矩),并且,并且,此时的横向附着系数也此时的横向附着系数也较大,具有足够的抗侧较大,具有足够的抗侧滑能力,故一般称为稳滑能力,故一般称为稳定区定区 。n 非稳定区非稳定区在峰值滑动率左侧,滑动在峰值滑动率左侧,滑动率率s s从峰值增长到从峰值增长到
15、100100几几乎是瞬间完成的(大约在乎是瞬间完成的(大约在0.1s0.1s)。在)。在S S达到达到100100时,时,纵向附着系数大约降低纵向附着系数大约降低1 131314 4。更为严重的。更为严重的是,横向附着系数接近于是,横向附着系数接近于零。从而,不但将增加汽零。从而,不但将增加汽车的停车制动距离,并使车的停车制动距离,并使车辆丧失了抗侧滑能力,车辆丧失了抗侧滑能力,故一般称为不稳定区。故一般称为不稳定区。小结小结n本节应掌握的主要内容:本节应掌握的主要内容:汽车制动时车轮受力分析汽车制动时车轮受力分析地面制动力、制动器制动力及附着力地面制动力、制动器制动力及附着力之间的关系之间的
16、关系硬路面上附着系数硬路面上附着系数与滑移率与滑移率s s的关系的关系汽车制动性汽车制动性第三节第三节概念概念制动效能制动效能制动减速度制动减速度a ab b制动距离制动距离s s100%LRLaaal汽车的制动效能:汽车的制动效能:指汽车迅速指汽车迅速降低车速直至停车降低车速直至停车的能力的能力评定指标评定指标l汽车制动效能的恒定性:汽车制动效能的恒定性:指制动效能保持的程度,通常称为指制动效能保持的程度,通常称为抗热衰退性抗热衰退性,用,用来表示。来表示。a aL L:为:为冷态冷态汽车制动减速度汽车制动减速度a aR R:为:为热态热态汽车制动减速度汽车制动减速度maF bbgamax制
17、动减速度制动减速度地面制动力地面制动力制动器的制动力制动器的制动力(车轮滚动时车轮滚动时)附着力附着力(车轮抱死拖滑车轮抱死拖滑)不同路面上不同路面上地面制动力地面制动力制动减速度制动减速度制动力系数制动力系数b b3.13.1制动减速度与地面制动力制动减速度与地面制动力maxmaxmaxbssbpbspagABSgagagg若前后车轮同时抱死,制动减速度为对于装有的汽车,则在预见性的非紧急制动车轮不抱死3.13.1制动减速度与地面制动力制动减速度与地面制动力21)(112ttdttatta平均减速度平均减速度)(92.25)(MFDD22beebssuu我国行业我国行业标准标准ECE R13
18、ECE R13GB7258GB7258整个制动时间的整个制动时间的2/32/3制动压力达到最大压力的制动压力达到最大压力的7575时刻时刻0.8u0.8uo o0.1u0.1uo ou uo o u ue e的距离的距离u uo o u ub b的距离的距离汽车速度汽车速度u u0 0制动开始制动开始停车停车制动距离制动距离s s制动器制动器的状态的状态制动踏制动踏板力板力路面附路面附着条件着条件车辆的车辆的状态状态3.2 3.2 制动距离的分析制动距离的分析制动距离制动距离操纵制动操纵制动控制装置控制装置汽车的制动过程汽车的制动过程l测试制动距离时,对踏板力、路面附着系数、车辆状况做一测试制
19、动距离时,对踏板力、路面附着系数、车辆状况做一规定,在冷态下测得。由于各种车辆的动力性不同,对其制动规定,在冷态下测得。由于各种车辆的动力性不同,对其制动效能的要求也不同。轿车、轻型车辆车速高,要求制动效能也效能的要求也不同。轿车、轻型车辆车速高,要求制动效能也高;重型车车速低,要求制动效能也低。高;重型车车速低,要求制动效能也低。驾驶员接到驾驶员接到停车信号停车信号意识到意识到踩制动踏板踩制动踏板1 11 1地面制动力地面制动力起作用起作用2 2蹄片与制动鼓蹄片与制动鼓之间的间隙之间的间隙制动器制动力制动器制动力增加过程增加过程松开踏松开踏板板持续制动持续制动过程过程2 23 3分析分析4
20、41112a422pFjtpFbcdefg03j驾驶员行驾驶员行动反应动反应制动器制动器作用作用制动器持制动器持续制动续制动放松放松(解除解除)制动器制动器驾驶员反应时间驾驶员反应时间0.3 1.0 s制动器作用时间制动器作用时间0.2 0.9 s持续制动时间持续制动时间3放松制动器时间放松制动器时间40.2 1.0 s意识反应时间意识反应时间1 1动作反应时间动作反应时间1 1制动器协调时间制动器协调时间2 2制动器增长时间制动器增长时间2 2减速度基本不变减速度基本不变l制动过程的四个阶段制动过程的四个阶段 222制制动动距距离离制动器起作用下制动器起作用下的距离的距离s s2 2制动器持
21、续作用制动器持续作用下的距离下的距离s s3 33l评价汽车制动性能的制动距离评价汽车制动性能的制动距离 指从驾驶员指从驾驶员踩着制动踏板踩着制动踏板开始开始到完全停车到完全停车为为止汽车所驶过的距离。止汽车所驶过的距离。制动器起作制动器起作用的时间用的时间2 2制动器持续制动器持续作用时间作用时间3 3kddu 2maxbak制动器起制动器起作用阶段作用阶段制动减速度制动减速度线性增加线性增加制动器起作用下的距离制动器起作用下的距离s2(制动速度为制动速度为u0ue)第一阶段:制动器协调时间阶段。汽车以起始初速度第一阶段:制动器协调时间阶段。汽车以起始初速度u u0 0做做匀速运动匀速运动,
22、所走过的距离为,所走过的距离为s s2 2。第二阶段:制动力增长时间阶段。汽车制动减速度第二阶段:制动力增长时间阶段。汽车制动减速度线性增线性增长长,所走过的距离为,所走过的距离为s s2 2。驾驶员踩驾驶员踩踏板阶段踏板阶段202usdkdu00 uu 22 2021kuuekddu2021kudtdsdkuds)21(20 22 2max 20 261baus202us 2 2max 2020 22261bauusss即即max3beau23max3321beausmax232beaus 制动器持续制动器持续作用阶段作用阶段maxba制动减速制动减速度不变度不变8222 2max 20ma
23、x203bbauaus制动器持续作用下的距离制动器持续作用下的距离s3(制动速度制动速度ue 0)在持续制动阶段,汽车以在持续制动阶段,汽车以 作作匀减速运动,匀减速运动,其其初速度为初速度为u uo o,末速度为,末速度为0 0。maxbal汽车的制动距离汽车的制动距离242)2(2 2maxmax20 22032bbaauusss单位换算后单位换算后max20 22092.25)2(6.31bauus汽车的制汽车的制动距离的动距离的决定因素决定因素起始的制动速度起始的制动速度制动器的起作制动器的起作用时间用时间最大制动减速度最大制动减速度附着力附着力制动器的结构制动器的结构踩踏板的速度踩踏
24、板的速度l决定汽车制动距离的主要因素决定汽车制动距离的主要因素max20 22092.25)2(6.31bauus由上看出:真正使汽车减速停车的是由上看出:真正使汽车减速停车的是持续制动阶段的持续制动阶段的a abmaxbmax和和制动初速度制动初速度u uo o。制动器起作用时间与制动系的结构形式有关。制动器起作用时间与制动系的结构形式有关。20000451.00034.0uus红旗红旗CA770不同制动系性能比较不同制动系性能比较经验的制动距离公式经验的制动距离公式由此可见:由此可见:改进制动系结构,减少制动器起作用时改进制动系结构,减少制动器起作用时间,是缩短制动距离的一项有效措施。间,
25、是缩短制动距离的一项有效措施。回顾:回顾:地面制动力、制动器制动力与附着力的关系地面制动力、制动器制动力与附着力的关系ZXbmaxZXbFF FFF地面制动力首先取决地面制动力首先取决与与制动器制动力制动器制动力,但,但同时受到同时受到地面附着条地面附着条件件的限制,它们的限制,它们同时同时大才好。大才好。bpsl制动力系数峰值附着力系数滑动附着系数侧向力系数20100psb(%)S滑动率bl图43关关系系曲曲线线、SslbAB0.60.8回顾:回顾:1112a422pFjtpFbcdefg03jmax20 22092.25)2(6.31bauus3.3制动效能的恒定性制动效能的恒定性制动器制
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