第四章汽车制动性

第四章汽车制动性 第四节制动时汽车的方向稳定性方向稳定性：指汽车在制动过程中维持直线行驶或按预定弯道行驶的能力。制动跑偏：制动时汽车自动向左或向右偏驶。前轮失去转向能力：指弯道制动时汽车不再按原来的弯道行驶而沿弯道切线方向驶出；直线行驶制动时，虽然转动转向盘但汽车仍按直线方向行驶的现象。

第四章汽车制动性 一、汽车的制动跑偏制动时汽车跑偏的原因有两个： 1）汽车左、右车轮，特别是前轴左、右车轮（转向轮）制动器的制动力不相等。 2)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）。图4-6 制动跑偏时的受力图图4-7 悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上的不协调引起的制动跑偏

第四章汽车制动性 二、制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失制动时发生侧滑，特别是后轴侧滑，将引起汽车剧烈的回转运动，严重时可使汽车调头。由试验与理论分析得知，制动时若后轴车轮比前轴车轮先抱死拖滑，就可能发生后轴侧滑。若能使前、后轴车轮同时抱死或前轴车轮先抱死，后轴车轮再抱死或不抱死，则能防止后轴侧滑。不过前轴车轮抱死后将失去转向能力。图4-8 前轮抱死或后轮抱死时汽车纵轴线转过的角度（航向角）

第四章汽车制动性 图4-9 前后轮抱死拖滑的次序和时间间隔对后轴侧滑的影响（混凝土路面，方向盘固定）

第四章汽车制动性 以上四项试验可以总结为两点： 1）制动过程中，若是只有前轮抱死或前轮先抱死拖滑，汽车基本上沿直线向前行驶（减速停车）；汽车处于稳定状态，但丧失转向能力。 2）若后轮比前轮提前一点时间（如对试验中的汽车为0.5s以上）先抱死拖滑，且车速超过某一数值（如试验中的汽车车速超过48km/h）时，汽车在轻微的侧向力作用下就会发生侧滑。路面越滑、制动距离和制动时间越长，后轴侧滑越剧烈。

Fj ub  B A ua C O 第四章汽车制动性 a.前轮抱死，后轮滚动离心力Fj的方向与侧滑方向相反，会抑制滑动。因此前轮侧滑是一种稳定工况。图4-10 前轮抱死侧滑图

Fj ub  B A C 第四章汽车制动性 b.后轮抱死，前轮滚动惯性力Fj的方向与侧滑方向一致，会加剧后轴侧滑。后轴侧滑又加剧惯性力Fj ，汽车将急剧转动。因此后轴侧滑是一种危险工况。图4-11 后轮抱死侧滑图

第四章汽车制动性 要求： a.不出现后轮不抱死或后轮先于前轮抱死。 b.少出现前轮抱死或前、后轮都抱死的情况。

第四章汽车制动性 第五节前、后制动器制动力的比例关系制动器制动力足够时，会出现如下三种情况： 1)前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑。 2）后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死拖滑。 3）前、后轮同时抱死拖滑。

第四章汽车制动性 一、地面对前、后车轮的法向反作用力 1).忽略Tf、Fw及旋转质量的惯性力偶矩 2).忽略车轮边滚边滑过程，附着系数取定值。由力矩平衡：（式4-11）

第四章汽车制动性 令，称为制动强度，则可求得地面法向反作用力为（式4-12）在不同附着系数的路面上制动，前、后轮都抱死（不论是同时抱死或分别先后抱死），则得：（式4-13）

第四章汽车制动性 随着制动强度的增加，前轴的负荷增加，后轴的负荷减少。图4-12 制动时地面对前、后轮法向反作用力的变化

第四章汽车制动性 二、理想的前、后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、后轮制动器制动力之和等于附着力，并且前、后轮制动器制动力分别等于各自的附着力，即（式4-14）或（式4-15）

第四章汽车制动性 代入得：（式4-16）消去变量，得（式4-17）

第四章汽车制动性 由上式画成的曲线，即为前、后车轮同时抱死时前、后轮制动器制动力的关系曲线——理想的前、后轮制动器制动力分配曲线，简称 I曲线。图4-13 理想前、后制动器制动力分配曲线

第四章汽车制动性 三、具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数制动器制动力分配系数：（式4-18）故：（式4-19）

第四章汽车制动性 此直线通过坐标原点，其斜率为：（式4-20）线与曲线交点处的附着系数为同步附着系数，所对应的制动减速度称为临界减速度。

第四章汽车制动性 同步附着系数说明，前、后制动器制动力为固定比值的汽车，只有在一种附着系数，即同步附着系数路面上制动时才能使前、后车轮同时抱死。图4-14 一货车的线与曲线

第四章汽车制动性 用解析法求解同步附着系数，当前、后车轮同时抱死时：整理，得（式4-21）

第四章汽车制动性 四、前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析在不同值路面上只有前轮抱死时的前、后地面制动力的关系式前轮抱死：由于：整理得：（式4-22）

第四章汽车制动性 FXb2 f线组：简称前轮打滑线，是前轮抱死，后轮没抱死时，在各种值路面上的前、后地面制动力关系曲线。 I FXb1 f线组图4-15 f线组

第四章汽车制动性 在不同值路面上只有后轮抱死时的前、后地面制动力的关系式：后轮抱死：代入：整理得：（式4-23）

FXb2 r线组 I f线组第四章汽车制动性 r线组：简称后轮打滑线，是后轮抱死，前轮没抱死时，在各种值路面上的前、后地面制动力关系曲线。 FXb1 图4-16 r线组

第四章汽车制动性 在不同值路面的制动过程图4-17 不同值路面上汽车制动过程的分析

第四章汽车制动性 五、利用附着系数与制动效率 1.附着力ＦΦ：车轮与地面间的所能承受的最大切向力　　　　　　　ＦΦ＝Ｆｚ·Φ (式4-24) 驱动时：Ｆｔｍａｘ≤ＦΦ 制动时：Ｆｘｂｍａｘ≤ＦΦ 　　其中：Ｆｚ为车轮上法向反力； Φ为附着系数，描述的是一种极限能力。附着系数Φ为单位法向载荷转变的最大切向力。 2.附着率ＣΦ：　　汽车行驶时，充分发挥驱动力所要求的最低附着系数：ＣΦ ＝Ｆｔ／Ｆｚ在Ｆｔ一定时，Ｆｚ越大，要求的ＣΦ越小。描述的是附着系数的最低要求，说明附着系数被利用的程度。ＣΦ≤ Φ。

第四章汽车制动性 3.制动强度ｄｕ／ｄｔ＝ｚｇ（式4-25）反映的是制动效能，Zｍａｘ＝Φ，此时汽车前、后车轮都（抱死）得到最大地面制动力。 4.利用附着系数　　　如前述，前、后车轮同时抱死，或汽车在具有同步附着系数的道路上制动，地面附着系数得到充分利用。　　　制动时车轮不抱死是汽车保持制动方向稳定性的要求。　　　汽车不出现抱死制动时的地面切向力没有达到最大值，此时的附着系数没有被充分利用。而被利用的附着系数为： Φ ＝Ｆｘｂ／Ｆｚ（式4-26）　　显然，汽车在制动过程中，附着系数的利用与汽车的结构参数、车轮的抱死状态、制动强度等紧密相关。

第四章汽车制动性 基于Φ ＝Ｆｘｂ／Ｆｚ，对于某一汽车，给定了一个制动强度，要求车轮不抱死，这种要求可以在一种路面上实现，相对应的制动力系数，称为利用附着系数。换句话说，对于某一汽车，选择在某一道路上制动，要求车轮不抱死，所能得到的制动强度也就被上式确定了　　　车轮不抱死，指的是首先抱死的那个车轮刚要抱死的状态，因此，利用附着系数有前、后轴利用附着系数之分：（式4-27）

第四章汽车制动性 １）前轴利用附着系数（式4-28）

第四章汽车制动性 r  r空车 =z f 当0，前轮抱死， r无意义，汽车制动利用附着系数为f。 f空车 0 当>0，后轮抱死， f无意义，汽车制动利用附着系数为r。当=0，前、后同时抱死。附着系数被充分利用。 z Z0 图4-18 利用附着系数与制动强度的关系曲线

第四章汽车制动性 注意：利用附着系数在Φ> Z区域才有意义，并应尽可能接近Φ＝Z．图4-19

第四章汽车制动性 ECE制动法规：（制动时保证前轴先于后轴抱死）前轴利用附着系数应在后轴利用附着系数曲线之上。当z=0.2-0.8 （z+0.07）/0.85 a.货车当0.15z0.3时图4-20 ECE法规货车的制动力分配当z 0.3  （z-0.0188）/0.74 z-0.08z+0.08

第四章汽车制动性 b.轿车当0.2z0.8时：前轴利用附着系数在上，且：（z+0.07）/0.85 当0.3z0.5时：后轴利用附着系数在不超过直线=z+0.05的条件下，允许在前轴利用附着系数的上方。图 4-21 ECE法规轿车的制动力分配

第四章汽车制动性 ５.制动效率（式4-29）同理：（式4-30）图4-22 前、后制动效率曲线

第四章汽车制动性 制动力分配的合理性地面附着条件的利用程度制动效率最大制动强度制动效率利用附着系数车轮不抱死时摩擦因数

P2 线第四章汽车制动性 F2 P1 I曲线（满载） P1=P2 I曲线（空载） P2 P1 0 F1 P2不变六、具有变比值的前后制动器制动力的分配特性 a.限压阀空载非稳定区

线第四章汽车制动性 d F2 I曲线（满载） I曲线（空载） 0 F1 b.比例阀 D P2 P1 P2=P1 P2 P1 P2A2=P1A1+F

线第四章汽车制动性 P2 F2 P1 I曲线（满载） I曲线（空载） 0 F1 C.感载阀感载限压阀车桥

线 线第四章汽车制动性 F2 F2 I曲线（满载） I曲线（满载） I曲线（空载） I曲线（空载） 0 0 F1 F1 c. 感载比例阀 d. 感载射线阀

第四章汽车制动性 e.减速度传感比例阀

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第四章汽车制动性 七.制动防抱死装置制动防抱死装置（Anti-Lock Brake System，ABS）是这样一种装置，它通过不断地降低、保持和增加制动力矩，力图使车轮滑动率尽可能在15%-20%范围之内。图 4-23 附着系数与滑移率的关系图

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