汽车理论课件第四章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,合肥工业大学 机械与汽车工程学院,第四章 汽车的制动性,内容,摘,要,第一节,制动性的评价指标,第二节,制动时车轮的受力,第三节,汽车的制动效能及其恒定性,第四节,制动时汽车的方向稳定性,第五节,前、后车轮制动器制动力的比例关系,第六节,汽车制动防抱装置,第七节,驻车制动性,第八节,汽车制动性试验,总,结,内 容 摘 要,汽车的制动性是指人为地强制在短距离内减速以至停车且维持行驶方向稳定、下长坡时能维持一定车速和保证汽车较长时间停放在斜坡上的能力。,汽,车的制动性是汽车的主要使用性能之一，直接关系到交通安,全。,本章首先给出评价汽车制动性的三个方面指标，然后从理论上分析汽车制动时车轮的受力情况，并在此基础上具体分析汽车制动性的三方面评价指标，讨论汽车制动时前后制动器制动力的比例关系，最后对驻车制动时的汽车受力情况以及制动防抱装置、汽车制动性试验做了简要介绍,第一节 制动性的评价指标,汽车的行车制动性主要由下列三方面的指标来评价：,制动效能,包括汽车的制动距离、制动减速度和制动力。是指汽车在良好路面上以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度，是制动性能最基本的评价指标。,制动效能的恒定性,即汽车制动器的抗衰退性能，包括抗热衰退性和抗水衰退性。汽车高速行驶或下长坡连续制动，制动器温度升高，此时汽车制动效能保持的程度，称为抗热衰退性,能。,制,动时汽车行驶的方向稳定性,即制动时汽车按给定路径行驶的能力。,第二节 制动时车轮的受力,一、地面制动力,地面提供汽车减速直至停车的力，称为地面制动力。,地,面制动力愈大，制动减速愈大，制动距离愈短，故地面制动力对汽车制动性具有决定性作用。,在良好硬路面上制动时车轮的受力情况如图所示：,第二节 制动时车轮的受力,地面制动力取决于两对摩擦副的摩擦力：,一对是制动器内制动摩擦片与制动鼓或制动盘间的摩擦力；另一对是轮胎与地面间的摩擦力附着力。,二、制动器制动力,在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力称为制动器制动力，用符号F,u,表示。,式中，T,u,为制动器的摩擦力矩（Nm）,三、地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系,地,面制动力是滑动摩擦的约束反力，其值不能超过附着力。地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系 如图,4-2,所示。,由此可见，汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，但同时又受地面附着条件的限制，因此汽车只有在具有足够的制动器制动力和地面附着力时，才能获得足够的地面制动力。,第二节 制动时车轮的受力,第二节 制动时车轮的受力,四、硬路面上的附着系数,滑动率的定义,制动力系数,峰值附着系数,滑动附着系数,第二节 制动时车轮的受力,侧向系数为侧向力与垂直载荷之比。图4-4中曲线表明，滑动率越低，同一侧偏角条件下的侧向力系数越大，即轮胎保持转向、防止侧滑的能力越大。,附着系数的数值取决于道路的材料、路面的状况与轮胎的结构、胎面花纹、材料以及汽车运动的速度等因素。,第三节 汽车的制动效能及其恒定性,汽车的制动效能是指汽车迅速降低车速直至停车的能力。评定制动效能的指标是制动距离S(m)、制动减速度j(m/s,2,)和地面制动力F,xb,(N)。,一、制动效能的评价指标,制动距离,制动距离与汽车的行驶安全有直接的关系。它指的是汽车在附着性能良好的水平路面上以车速u,0,滑行时，从驾驶员踩着制动踏板开始到停车为止汽车所驶过的距离。,地面制动力,制动减速度,第三节 汽车的制动效能及其恒定性,二、制动距离的分析,整,个制动过程分为驾驶员的行动反应、制动器起作用、持续制动和放松制动器四个阶段。制动距离一般指踩着踏板开始到完全停车汽车驶过的距离。,制动距离：,由上式可看出，决定汽车制动距离的主要因素是：制动器起作用时间、最大制动减速度(即地面制动力的制约因素：附着力或最大制动器制动力)和制动的起始车速,。,附着力(或制动器制动力)愈大、起始车速愈低，制动趴离愈短这是显而易见的.,第三节 汽车的制动效能及其恒定性,三、制动效能的恒定性,制动效能的恒定性主要指的是抗热衰退性能,抗,热衰退性能与制动器摩擦副构料及制动器结构有关。,第三节 汽车的制动效能及其恒定性,第四节 制动时汽车的方向稳定性,制动时汽车自动向左或向右偏驶称为制动跑偏，见图,47(a),；侧滑是指制动时汽车的某一轴或两轴发生横向移动，见图,47(b),。,第四节 制动时汽车的方向稳定性,一、汽车的制动跑偏,制动时汽车发生跑偏的原因有两个：,汽车左、右车轮，特别是前轴左、右车轮(转向轮)制动器制动力或地面制动力不相等；,制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上的不协调(互相干涉)。,其中第一个原因是制造、调整,误差造成的，汽车究竟向左或向右跑偏，要根据具体情况而定；而第二个原因是设计造成的，制动时汽车总是向左（或向右)一方跑偏。,二、制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失,若,能使前、后轴车轮同时抱死或前轴车轮先抱死、后轴车轮后抱死或不抱死，则能防止后轴侧滑。不过只有前轴车轮抱死或前轴车轮先抱死时，因为侧向力系数接近零，地面不能产生足够的侧向反作用力，因此汽车无法按原弯道行驶而沿切线方向驶出，即失去了转向能力。,为,了保证汽车制动时的方向稳定性，首先不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；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。最理想的情况是前、后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。,第四节 制动时汽车的方向稳定性,第五节 前、后车轮制动器制动力的比例关系,当制动器制动力足够时，制动过程可能出现如下三种情况，即,：,前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑；,后轮先抱死拖,滑,，然后前轮抱死拖滑；,前后轮同时抱死拖滑。,第五节 前、后车轮制动器制动力的比例关系,一、地面对前、后车轮的法向反作用力,对后轮接地点取力矩，得,对前轮接地点取力矩，得,令 ，z称为制动强度，则可求得地面法向反作用力为,第五节 前、后车轮制动器制动力的比例关系,二、理想的前、后轮制动器制动力分配曲线,在任何附着系数的路面上，前、后车轮同时抱死的条件是：前、后车轮制动器制动力之和等于附着力；并且前、后车轮制动器制动力分别等于各自的附着力，并最终可得,由上式画成的曲线即为前、后车轮同时抱死时前、后车轮制动器制动力的关系曲线理想的前、后车轮制动器制动力分配曲线，简称I曲线。,第五节 前、后车轮制动器制动力的比例关系,第五节 前、后车轮制动器制动力的比例关系,汽车前、后车轮制动器制动力常不能按,I,曲线的要求来分配。实际制动过程中常是一根车轴的车轮先抱死，随着踏板力的进一步增加，接着另一根车轴的车轮抱死。显然，,I,曲线还是前、后车轮都抱死后的地面制动力,F,xb1,与,F,xb2,的关系曲线。,三、具有固定比值的前、后车轮制动器制动力与同步附着系数,常用前轮制动器制动力与汽车总制动器制动力之比来表明制动力分配的比例，称为制动器制动力分配系数，用表示，即,式中,前轮制动器别动力；,汽车总制动器制动力，,，为后制动器制动力,第五节 前、后车轮制动器制动力的比例关系,经计算可得,上式为通过坐标原点的直线，其斜率为,该直线称为实际前、后车轮制动器制动力分配线，简称线。,第五节 前、后车轮制动器制动力的比例关系,曲线与I曲线交点处的附着系数称为同步附着系数。它是由汽车结构参数决定的、反映汽车制动性能的一个参数。,且式中 L汽车轴距，L=a+b。,第五节 前、后车轮制动器制动力的比例关系,四、前、后车轮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,利,用,线与,I,曲线，就可以分析前、后车轮制动器制动力为固定比值的汽车在各种路面上的制动情况。为便于分析，先介绍两组线组,f,线组与,r,线组。,f,线组是在各种附着系数的路面上制动时假定后轮没有抱死而前轮抱死拖滑时的前、后轮地面制动力的关系曲线；,r,线组是假定前轮没有抱死而后轮抱死拖滑时的前、后轮地面制动力的关系曲线。,第五节 前、后车轮制动器制动力的比例关系,结合右图，利用线、I曲线、f线和r线组分析一货车在不同,值路面上的制动过程。,1.,2.,3.,第五节 前、后车轮制动器制动力的比例关系,五、前、后车轮制动器制动力的调节,通过以上分析可知：为了防止因后轮抱死面发生危险的侧滑汽车制动系的实际前、后轮制动器制动力分配线,(,线,),应总是在理想的前后轮制动器制动力分配曲线,(I,曲线,),的下方。为了减少制动时前轮抱死而失去转向能力的机会，尽量提高制动效能，,线应尽量接近,I,曲,线。,第五节 前、后车轮制动器制动力的比例关系,第六节 汽车制动防抱装置,ABS,是在制动过程中防止车轮被制动抱死，提高汽车的方向稳定性和转向操纵能力，缩短制动距离的安全装置。通,过将制动力调节到适应于车轮,路面所能提供的附着力，来达到防止车轮在制动期间抱死的目,的。,ABS,一般由轮速传感器、电子控制器与压力调节器三部分,组成。,第七节 驻车制动性,汽车的驻车制动性是衡量汽车长期停放在坡道上的能,力。,a.上坡驻车 b.下坡驻车,驻,车时受力分析：,根据力和力矩平衡条件，得,上坡方向,下坡方向,第七节 驻车制动性,第八节 汽车制动性试验,一、路面制动试验,试验路段应为平坦、硬实、清洁、干燥的水泥或沥青路面，轮胎与地面间的附着系数不小于0.7，坡度不大于1%。试验时风速应小于3m/s，气温在530范围内。试验前汽车应充分预热，以0.80.9u,max,行驶1h以上。,路面试验的主要仪器为第五车轮仪(简称五轮仪)及减速度计。五轮仪分接触式和非接触式两种目前非接触式五轮仪采用电磁感应传感器或光电感应传感器与数字显示装置，能精确测出制动起始车速、制动距离和时间，明显地提高了试验的准确性。高温工况(热态)制动试验包含两个阶段：加热制动器与测定制动性指标。另一种高温工况是下长坡连续制动。,二、室内制动试验,室,内制动试验台主要有滚筒式和平板式两种。,b.,平板式制动试验台简图,1,平板；,2,拉力传感器,a.,滚简式制动试验台简图,1,车轮；,2,滚筒；,3,电机；,4,测力传感器,第八节 汽车制动性试验,总 结,制动效能、制动效能的恒定性以及制动时汽车方向的稳定性是评价汽车制动性的三个方面指标；汽车制动时，实际促使汽车制动的外力主要是地面制动力，地面制动力首先取决于制动器制动力，而同时又受到地面附着条件的限制；制动距离和制动减速度是评定制动效能的主要指标，而通过制动效能因数与摩擦因数的关系曲线可以来说明制动效能及其稳定程度；制动跑偏、后轴侧滑或前轮失去转向能力是汽车制动时会出现的危险状况，通过,线、,I,曲线、,f,线组和,r,线组可以分析汽车在不同附着系数路面上的制动过程，从而可以采取相应措施，以避免上述危险情况的发生。此外装用,ABS,和,ASR,等可以有效的保障汽车的制动性能，提高汽车行驶安全性。,