第四章汽車的制動性2021/2/211第四章汽車的制動性2021/2/211第四章汽車的制動性汽車的制動性:汽車行駛時能在短距離內停車且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長坡時能維持一定車速的能力,稱為汽車的制動性。（還包括對已停駛的汽車,特別是在坡道上已停駛的汽車，可使其可靠地駐留原地不動的駐車制動性能）

2021/2/212第四章汽車的制動性汽車的制動性:第一節(jié)汽車的制動性的評價指標汽車的制動性能主要由下列3方面來評價:

（1）制動效能汽車在好路面上以一定初速開始制動直到停車時的制動距離和制動減速度,是最基本的評價指標。（2）制動效能的恒定性指制動器的抗熱衰退性能,即汽車在高速或下長坡連續(xù)制動時，制動器溫度升高后，與冷態(tài)時相比，其制動效能所能維持的程度。（3）制動時汽車的方向穩(wěn)定性

制動時汽車按給定軌跡（直線或預定彎道）行駛，不發(fā)生跑偏、側滑以及失去轉向能力的性能。2021/2/213第一節(jié)汽車的制動性的評價指標2021/2/2第二節(jié)制動時車輪的受力地面制動力:

汽車制動時受到與行駛方向相反、由地面提供的外力,稱為地面制動力。

地面制動力愈大,則汽車制動減速度愈大，制動距離也愈短。2021/2/214第二節(jié)制動時車輪的受力2021/2/21

2021/2/2152021/2/215一、地面制動力

忽略滾動阻力偶矩和減速時的慣性力、慣性力偶矩。在良好的硬路面上制動時汽車的受力如圖。

從力矩平衡得到

Fxb=Tp

Fxbr=Tμ式中Tμ——制動器摩擦力矩;

Fxb——地面制動力;

Tp——車軸對車輪的推力；

Fz——地面對車輪的法向反力；

W——車輪垂直載荷。

2021/2/216一、地面制動力2021/2/216地面制動力是使汽車制動而減速行駛的外力,取決于兩個摩擦副的摩擦力:（1）制動器內制動摩擦片與制動鼓或制動盤間的摩擦力;（2）輪胎與地面間的摩擦力——附著力。

2021/2/217地面制動力是使汽車制動而減速行駛的外力,取決于兩個摩二、制動器制動力

1.制動器制動力

在輪胎周緣為了克服制動器摩擦力矩所需的力稱為制動器制動力。

它相當于把汽車架離地面,并踩住制動踏板,在輪胎周緣沿切線方向推動車輪直至它能轉動所需的力。

2021/2/218二、制動器制動力2021/2/218

2.制動器制動力由制動器結構參數(shù)所決定,并與制動踏板力成正比。2021/2/2192.制動器制動力由制動器結構參數(shù)所決定,并與制動三、地面制動力、制動器制動力與附著力之間的關系

在制動時,分車輪的運動為滾動與抱死拖滑兩種狀況進行分析:

1.車輪滾動時

地面制動力就等于制動器制動力,且隨踏板力增長成正比地增長，但它的值不能超過附著力，即2021/2/2110三、地面制動力、制2021/2/21102021/2/21112021/2/2111

2.車輪抱死拖滑時

地面制動力等于附著力。

制動器制動力由于制動器摩擦力矩的增長而仍按直線關系繼續(xù)上升。但是,若作用在車輪上的法向載荷為常數(shù),地面制動力達到附著力后就不再增加。

2021/2/21122.車輪抱死拖滑時2021/2/2112

結論:汽車的地面制動力首先取決于制動器制動力,但同時又受地面附著條件的限制,所以只有汽車具有足夠的制動器制動力，同時地面又能提供高的附著力時，才能獲得足夠的地面制動力。2021/2/2113結論:2021/2/2113

四、硬路面上的附著系數(shù)1.汽車制動過程的三個階段

第一階段,車輪接近于純滾動

輪胎花紋在地面上留下的印痕的形狀與輪胎花紋基本上一致,此時式中:

uw——車輪中心的速度;

rr0——沒有車輪制動力時的車輪滾動半徑;

ωw——車輪的角速度；2021/2/2114四、硬路面上的附著系數(shù)2021/2/21142021/2/21152021/2/2115

第二階段,車輪處于邊滾邊滑狀態(tài)

輪胎花紋的印痕可以辨別出來,但逐漸模糊，輪胎不只是單純的滾動，胎面與地面發(fā)生一定程度的相對滑動，即地面制動力已接近附著力，此時

隨著制動強度的增加，滑動成分的比例越來越大。

2021/2/2116第二階段,車輪處于邊滾2021/2/2116

第三階段,車輪作完全的拖滑

車輪被制動器抱住,看不出花紋的印痕，形成一條粗黑的印痕，此時2021/2/2117第三階段,車輪作完全的拖滑2021/2/211

2.滑動率

一般用滑動率s來說明制動過程中滑動成分的多少。

滑動率定義為

在純滾動時,滑動率s＝0;

在純拖滑時,滑動率s＝100%;

邊滾邊滑時，0＜s＜100%。

滑動率越大，滑動成分越多。

2021/2/21182.滑動率2021/2/2118

（1）地面制動力與滑動率的關系1）制動力系數(shù)

地面制動力與垂直載荷之比。2）制動力系數(shù)曲線（——s）制動力系數(shù)與滑動率間的關系曲線。

在不同滑動率時,制動力系數(shù)不同。

a.峰值附著系數(shù)

制動力系數(shù)的最大值。一般出現(xiàn)在s＝15％～20%,此時地面制動力最大。b.滑動附著系數(shù)

s＝100%時的制動力系數(shù)。2021/2/2119（1）地面制動力與滑動率的關系2021/2/212021/2/21202021/2/2120（2）側向力與滑動率的關系

側向力系數(shù)

輪胎側向力與垂直載荷之比。

實驗表明,滑動率越低,同一側偏角條件下的側向力系數(shù)越大，即輪胎保持轉向、防止側滑的能力越大。

2021/2/2121（2）側向力與滑動率的關系2021/2/212結論:

制動時若能使滑動率保持在較低值（15％～20％之間）,便可獲得較大的制動力系數(shù)與較高的側向力系數(shù)。這樣,制動性能最好，側向穩(wěn)定性也很好。

ABS能實現(xiàn)這個要求，能顯著地改善汽車在制動時的制動效能與方向穩(wěn)定性。

2021/2/2122結論:2021/2/2122（3）附著系數(shù)的數(shù)值主要取決于道路的材料、路面的狀況、輪胎的結構、胎面花紋、輪胎的材料和行駛車速。2021/2/2123（3）附著系數(shù)的數(shù)值主要取決于道路的材料、路面的狀2021/2/21242021/2/21242021/2/21252021/2/21252021/2/21262021/2/2126路面的結構對排水能力有很大影響。為了增大潮濕時的附著能力,路面的宏觀結構應具有一定的不平度而有自動排水的能力;路面的微觀結構應是粗糙且有一定的尖銳棱角,以穿透水膜，讓路面與胎面直接接觸。

增大輪胎與地面的接觸面會提高附著能力。因此，低氣壓、寬斷面和子午線輪胎的附著系數(shù)要較一般輪胎為高。2021/2/2127路面的結構對排水能力有很大影響。為了增大潮濕時的

（4）兩種附著能力很小的情況剛開始下雨和滑水現(xiàn)象出現(xiàn)時。1）剛開始下雨,路面上只有少量雨水時此時,雨水與路面上的塵土、油污相混合，形成粘度高的水液，滾動的輪胎無法排擠出胎面與路面間的水液膜;由于水液膜的潤滑作用，附著性能將大為降低，平滑的路面有時會同冰雪路面一樣滑溜。2）滑水現(xiàn)象在某一車速下，積水中行駛的汽車，車輪接地面下動水壓力的升力等于垂直載荷時，輪胎將完全漂浮在水膜上面而與路面毫不接觸，這種現(xiàn)象叫做滑水現(xiàn)象。動水壓力高速滾動的車輪迅速排擠水層，由于慣性，接觸區(qū)的前部水中產生動壓力，其值與車速的平方成正比。滑水現(xiàn)象減小了輪胎與地面的附著能力，影響汽車的制動、轉向等性能。2021/2/2128（4）兩種附著能力很小的情況剛開始下雨和滑水2021/2/21292021/2/21292021/2/21302021/2/21302021/2/21312021/2/2131授課章節(jié)::5.3汽車的制動效能及其恒定性

目的要求：掌握制動效能的評價指標;了解對制動距離的分析;了解影響制動效能恒定性的因素。重點難點：制動效能的評價指標參考書目：

余志生.汽車理論.P102-1082021/2/2132授課章節(jié)::2021/2/2132第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性評定制動效能的指標

制動距離s和制動減速度ab。一、制動距離與制動減速度1.制動距離

制動距離

指的是汽車速度為u0時,從駕駛員開始操縱制動控制裝置到汽車完全停住為止所駛過的距離。

制動距離與汽車制動時的起始速度、制動踏板力、制動器的熱狀況和路面狀況有關。一般是在一定起始速度（空擋）,制動器的溫度為100℃以下的冷試驗條件下（路面平坦、良好干燥、清潔）測得的。2021/2/2133第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性2021/2/

2.制動減速度

是制動時車速對時間的導數(shù)。制動減速度是檢驗汽車制動效能的基本指標之一,其大小直接影響制動距離的長短。如允許前后車輪同時抱死,則如裝有理想的ABS系統(tǒng)，則2021/2/21342.制動減速度是制動時車速對時間的導數(shù)。2（1）我國行業(yè)標準采用平均減速度來評價制動效能,即（2）ECER13和我國國標采用的是充分發(fā)出的減速度評價制動效能,即2021/2/2135（1）我國行業(yè)標準采用平均減速度來評價制動效能,即二、制動距離的分析（設附著系數(shù)不變）1.駕駛員反應時間（0.3～1.0s）從駕駛員接到緊急停車信號到踩著踏板所經(jīng)過的時間。

=+式中:

——接到緊急停車信號后,意識到應進行緊急制動所需時間;

——移動右腳,踩著踏板所需時間。2021/2/2136二、制動距離的分析（設附著系數(shù)不變）2021/2021/2/21372021/2/2137

2.制動器的作用時間（0.2～0.9s）從駕駛員踩著踏板到制動減速度達到最大值所需時間。

=+式中:

——駕駛員踩著踏板到地面制動力起作用所需時間（消除制動器間隙）;——制動器制動力增長過程所需時間。2021/2/21382.制動器的作用時間（0.2～0.93.持續(xù)制動時間制動減速度維持不變所持續(xù)的時間。

由e到f為持續(xù)制動時間,其減速度基本不變。4.放松制動器時間（0.2～1.0s）駕駛員松開踏板到制動力完全消除所需時間。

2021/2/21393.持續(xù)制動時間制動減速度維持5.制動的全過程分四個階段:駕駛員見到信號后作出行動反應、制動器起作用、持續(xù)制動和放松制動器。6.制動距離是開始踩著制動踏板到完全停車的距離。它包括制動器起作用和持續(xù)制動兩個階段中汽車駛過的距離s2和s3。2021/2/21405.制動的全過程分四個階段:駕駛員見到信號后作結論:決定汽車制動距離的主要因素是:制動器起作用的時間、最大制動減速度即附著力（或最大制動器制動力）以及起始制動車速。附著力（或制動器制動力）越大、起始車速越低,制動距離越短。

真正使汽車減速停車的是持續(xù)制動時間,但制動器起作用時間對制動距離的影響是不小的。制動器起作用時間與制動系的結構形式有密切的關系。

放松制動器時間會影響隨后起步行駛的時間。另外，因車輪抱死而使汽車失去控制，駕駛員采取措施放松制動踏板時，又會使制動力不能完全釋放。2021/2/2141結論:2021/2/2141三、制動效能的恒定性1.制動器的熱衰退溫度升高后,制動器摩擦系數(shù)下降,摩擦力矩會顯著減小，從而使制動效能顯著下降，這種現(xiàn)象稱為制動器的熱衰退。2.制動器的水衰退現(xiàn)象制動器被水浸濕，制動效能也會降低，這種現(xiàn)象稱為水衰退現(xiàn)象。制動效能的恒定性主要指的是行車制動系統(tǒng)抗熱衰退的性能。3.影響制動器抗熱衰退性能的因素（1）

影響制動器抗熱衰退性能的因素是:制動器摩擦副材料以及制動器結構。

熱衰退是目前制動器不可避免的現(xiàn)象，只是程度上有所差別。

2021/2/2142三、制動效能的恒定性2021/2/（2）常用制動效能因數(shù)與摩擦因數(shù)的關系曲線來說明各種類型制動器的效能及其穩(wěn)定程度。4.衡量制動器抗熱衰退性能的指標用一系列連續(xù)制動時制動效能指標占冷制動時效能的百分數(shù)來衡量。2021/2/2143（2）常用制動效能因2021/2/2143授課章節(jié)::

5.4制動時汽車的方向穩(wěn)定性5.5前、后制動器制動力的比例關系

目的要求：

掌握有關概念;掌握制動跑偏、制動側滑、前輪失去轉向能力的原因和后果及三者之間的關系;熟練掌握制動過程可能出現(xiàn)的三種情況。重點難點：

有關概念；制動跑偏、后輪側滑和前輪失去轉向能力的原因及三者之間的關系；制動過程可能出現(xiàn)的三種情況；

參考書目：余志生.汽車理論.P102-1082021/2/21442021/2/2144

第四節(jié)制動時汽車的方向穩(wěn)定性制動時汽車的方向穩(wěn)定性（automobiledirectionalstabilityduringbraking）制動時汽車按給定軌跡行駛,不發(fā)生跑偏、側滑以及失去轉向能力的性能。

用制動時汽車按給定路徑行駛的能力來評價。

一、制動跑偏

二、制動時后軸側滑與前軸轉向能力的喪失2021/2/2145第四節(jié)制動時汽車的方向穩(wěn)定性

一、制動跑偏

1.制動跑偏定義:

汽車制動時未按原定方向行駛,而是自動向左或向右偏駛。

2.制動跑偏的主要原因:汽車左右車輪制動器制動力不相等和結構問題。

2021/2/21462021/2/2146（1）汽車左右車輪,特別是左右轉向輪制動器制動力不相等。

是制造和調整誤差造成的,向左或向右跑偏，要據(jù)具體情況而定。對于具有正主銷偏移距的汽車來說，向制動器制動力大的一方跑偏。2021/2/2147（1）汽車左右車輪,特別是左右轉向輪制動器制動力不相等2021/2/21482021/2/2148

1）制動器制動力不相等度ΔFμr

試驗證明:不相等度越大,制動跑偏越厲害;方向盤撒手,制動跑偏越厲害;后輪制動抱死時，制動跑偏越厲害。

2）航向角（偏航角）

制動時汽車縱軸線與原定行駛方向的夾角。

我國GB7258－2004規(guī)定:前軸的不相等度不應大于20％，后軸的不應大于24％。（2）結構問題制動時懸架導向桿系與轉向系拉桿在運動學上不協(xié)調。

這是設計造成的，制動時汽車總是向一個方向跑偏。2021/2/21491）制動器制動力不相等度ΔFμr2021/2/2021/2/21502021/2/21502021/2/21512021/2/21512021/2/21522021/2/2152

二、制動時后軸側滑與前軸轉向能力的喪失1.制動側滑

是指汽車制動時某一軸的車輪或兩軸的車輪發(fā)生橫向滑動的現(xiàn)象。

（1）制動側滑危害:

在高速制動時的后軸側滑,會使汽車發(fā)生不規(guī)則的急劇回轉運動而部分或完全失去控制（俗稱甩尾）。

（2）制動側滑原因:

由于車輪抱死后拖滑,無法抵抗側向干擾力造成的。（3）制動跑偏和制動側滑的聯(lián)系:

嚴重的跑偏會引起后軸的側滑，容易發(fā)生側滑的汽車也加劇跑偏。

單純制動跑偏時后輪沿前輪軌跡運動。制動跑偏引起制動側滑時前后輪的行駛軌跡不重合。

2021/2/2153二、制動時后軸側滑與前軸轉向能力的喪失2021/2021/2/21542021/2/2154

2.前輪失去轉向能力

定義:是指彎道制動時汽車不再按原來的彎道行駛而沿彎道切線方向駛出;直線行駛制動時,雖然轉動方向盤,但汽車仍然按直線方向行駛的現(xiàn)象。

原因:

前輪抱死時，不能產生地面?zhèn)认蚍醋饔昧Γ嚐o法按彎道行駛。

2021/2/21552.前輪失去轉向能力2021/2/2155

3.制動時后軸側滑與前軸轉向能力喪失的關系

（1）試驗結果分析

試驗表明（彎道試驗類似）:

①制動過程中,若是只有前輪抱死或前輪先抱死拖滑,汽車基本上沿直線向前行駛;處于穩(wěn)定狀態(tài)，但喪失轉向能力。②若后輪比前輪提前一定時間先抱死拖滑，且車速超過某一數(shù)值時，汽車在輕微的側向力作用下就會發(fā)生側滑，汽車處于不穩(wěn)定狀態(tài)。路面越滑、制動距離和制動時間越長，后軸側滑越劇烈。后軸側滑將引起汽車劇烈的回轉運動，嚴重時可使汽車調頭，汽車處于不穩(wěn)定狀態(tài)。2021/2/21563.制動時后軸側滑與前軸轉向能力喪失的關系2021

1）制動時只有后輪抱死拖滑,前輪仍在滾動

后軸發(fā)生側滑,且隨著車速的提高，側滑程度加劇。

2）制動時只有前輪抱死拖滑，后輪仍在滾動

汽車基本上維持直線行駛，但前輪抱死后，汽車將失去轉向能力。2021/2/21571）制動時只有后輪抱死拖滑,前輪仍在滾動3）前后輪抱死拖滑的次序和時間間隔不同

若前輪比后輪提前抱死拖滑（此時喪失轉向能力）,或后輪比前輪先抱死拖滑時間小于某一值t,則汽車基本上按直線行駛;若后輪比前輪先抱死拖滑時間超過t，后軸將發(fā)生嚴重的側滑。2021/2/21583）前后輪抱死拖滑的次序和時間間隔不同2021/24）起始車速和附著系數(shù)的影響只有起始車速超過一定值時,后軸才會發(fā)生嚴重的側滑。路面越滑,側滑越嚴重，緣于制動時間的增加。2021/2/21594）起始車速和附著系數(shù)的影響2021/2/215

（2）兩種制動情況的受力分析

1）前輪抱死拖滑后輪仍在滾動汽車處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2021/2/2160（2）兩種制動情況的受力分析2021/2/21602）后輪抱死拖滑前輪仍在滾動

汽車處于不穩(wěn)定狀態(tài)。2021/2/21612）后輪抱死拖滑前輪仍在滾動2021/2/216（3）制動時后軸側滑與前軸轉向能力喪失的關系制動時若后軸車輪比前軸車輪先抱死拖滑,在一定車速下,就可能發(fā)生后軸側滑。若能使前、后軸車輪同時抱死或前軸車輪先抱死，后軸車輪再抱死或不抱死，則能防止后軸側滑。但前軸車輪抱死后將失去轉向能力。2021/2/2162（3）制動時后軸側滑與前軸轉向能力喪失的關系20212021/2/21632021/2/21632021/2/21642021/2/2164從保證汽車方向穩(wěn)定性的角度出發(fā),首先不能出現(xiàn)只有后軸車輪抱死或后軸車輪比前軸車輪先抱死的情況,以防止危險的后軸側滑;其次，盡量少出現(xiàn)只有前軸車輪抱死或前、后車輪都抱死的情況，以維持汽車的轉向能力。最理想的情況就是防止任何車輪抱死，前、后車輪都處于滾動狀態(tài)，這樣就可以確保制動時的方向穩(wěn)定性。2021/2/2165從保證汽車方向穩(wěn)定性的角度出發(fā),首先不能出現(xiàn)只有

第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關系

對于一般汽車,當制動器制動力足夠時,制動過程可能出現(xiàn)如下三種情況:

1）前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑

穩(wěn)定工況，喪失轉向能力，附著條件沒有充分利用;

2）后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑

后軸可能出現(xiàn)側滑，不穩(wěn)定工況，附著條件沒有充分利用;

3）前、后輪同時抱死拖滑

穩(wěn)定工況，前轉向輪只有在最大制動強度下才使汽車失去轉向能力，附著條件利用情況較好。

結論:前、后制動器制動力分配的比例將影響汽車制動時的方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度。2021/2/2166第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關系20212021/2/21672021/2/2167一、地面對前、后車輪的法向反作用力

忽略汽車的滾動阻力偶矩、空氣阻力以及旋轉質量減速時產生的慣性力偶矩,且附著系數(shù)為一定值,汽車在水平路面上制動時的受力如圖。對后輪接地點取力矩得對前輪接地點取力矩得2021/2/2168一、地面對前、后車輪的法向反作用力2021/2/令

du/dt=zg（z——制動強度）則地面法相反作用力為

FZ1=G(b+zhg)/L

FZ2=G(a-zhg)/L

由此可見,地面法向反力與制動強度有關。

當前、后輪都抱死有即Z=

2021/2/21692021/2/2169則地面法向反力為式中:Fz1——地面對前輪的法向反作用力,N;

Fz2——地面對后輪的法向反作用力,N;

a——質心距前軸距離；

b——質心距后軸距離；G——汽車重力；

L——軸距；

——附著系數(shù)。結論:當前、后輪都抱死時，地面法向反力與附著系數(shù)有關。2021/2/2170則地面法向反力為2021/2/21702021/2/21712021/2/2171二、理想的前、后制動器制動力分配曲線1.理想的前、后輪制動器制動力分配曲線制動時前、后車輪同時抱死時的前、后輪制動器制動力的關系曲線,簡稱I曲線。2.制動時前、后車輪同時抱死的充要條件前、后輪制動器制動力之和等于附著力,并且前、后輪制動器制動力分別等于各自的附著力。

設前、后車輪同時抱死時，前、后輪制動器制動力為和，有2021/2/2172二、理想的前、后制動器制動力分配曲線2021/或即得

2021/2/2173或2021/2/21733.I曲線上的任一點代表了在某一附著系數(shù)的路面上,前、后車輪同時抱死時前、后制動器制動力應達到的數(shù)值。

4.車輪同時抱死時所以I曲線也是車輪同時抱死時和以及Fxb1和Fxb2的關系曲線。

2021/2/21743.I曲線上的任一點代2021/2/2174三、具有固定比值的前、后制動器制動力與同步附著系數(shù)

1.制動器制動力分配系數(shù)（）對于前、后制動器制動力之比為一固定值的兩軸汽車,其前制動器制動力與汽車總制動器制動力之比,稱為制動器制動力分配系數(shù)。式中:Fμ1——前制動器制動力;

Fμ——汽車總制動器制動力，

Fμ=Fμ1+Fμ2，

Fμ2為制動器制動力。2021/2/2175三、具有固定比值的前、后制動器制動力與同步附著2.實際前、后制動器制動力分配線（

線）前、后制動器制動力之比為一固定值的兩軸汽車,其后制動器制動力與前制動器制動力之間為一直線關系,這條直線稱為實際前、后制動器制動力分配線，簡稱線。

3.同步附著系數(shù)線與I曲線交點處的附著系數(shù)為同步附著系數(shù)。

結論:前、后制動器制動力為固定比值的汽車，只有在一種附著系數(shù)，即同步附著系數(shù)路面上制動時才能使前、后車輪同時抱死。

同步附著系數(shù)是由汽車結構參數(shù)決定的、反映汽車制動性能的一個參數(shù)。4.臨界減速度線與I曲線交點處所對應的制動減速度稱為臨界減速度。2021/2/21762.實際前、后制動器制動力分配線（線）2021/2/21772021/2/21772021/2/21782021/2/2178

四、前、后制動器制動力具有固定比值的汽車在各種路面上制動過程的分析1.f線組是后輪沒有抱死,在各種值路面上前輪抱死時的前、后地面制動力關系曲線。2.r線組是前輪沒有抱死,在各種值路面上后輪抱死時的前、后地面制動力關系曲線。f線組的推導如下

2021/2/2179四、前、后制動器制動力具有固定比值的汽車在各種路2021/2/21802021/2/21803.前、后制動器制動力具有固定比值的汽車在各種路面上制動過程的分析

結論:1）線位于I曲線下方

制動時總是前輪先抱死。前輪先抱死雖是一種穩(wěn)定工況,但喪失轉向能力。2）線位于I曲線上方

制動時總是后輪先抱死,因而容易發(fā)生后軸側滑使汽車失去方向穩(wěn)定性。3）線與I曲線相交處

在制動時汽車的前、后輪將同時抱死，此時也是一種穩(wěn)定工況，但也失去轉向能力。

這類汽車在設計中常使偏大，以防在一般道路上制動時出現(xiàn)的情況。2021/2/21813.前、后制動器制動力具有固定比值的汽車在各種2021/2/21822021/2/2182五、利用附著系數(shù)與制動效率1.應當以即將出現(xiàn)車輪抱死但還沒有任何車輪抱死時的制動減速度作為汽車能產生的最高制動減速度。2.汽車以一定減速度制動時,除去制動強度z＝以外,不發(fā)生車輪抱死所要求的（最小）路面附著系數(shù)總大于其制動強度。3.利用附著系數(shù)（又稱為被利用的附著系數(shù)）其定義為

2021/2/2183五、利用附著系數(shù)與制動效率2021/2/218式中,

Fxbi——對應于制動強度z,汽車第i軸產生的地面制動力;

Fzi——制動強度為z時，地面對第i軸的法向反力;

——第i軸對應于制動強度z的利用附著系數(shù)。結論:利用附著系數(shù)越接近制動強度，地面的附著條件發(fā)揮得越充分，汽車制動力分配的合理程度越高。

2021/2/21842021/2/21844.通常以利用附著系數(shù)與制動強度的關系曲線來描述汽車制動力分配的合理性。

最理想的情況是利用附著系數(shù)總是等于制動強度這一關系。前、后制動力分配曲線與利用附著系數(shù)曲線是一一對應的。2021/2/21854.通常以利用附著系數(shù)與制動強度的關系曲線來描述5.前輪或后輪提前抱死時,前軸和后軸的利用附著系數(shù)（1）前輪提前抱死時,前軸的利用附著系數(shù)設汽車前輪剛要抱死或前、后輪同時剛要抱死時產生的減速度為du/dt=zg，則而故2021/2/21865.前輪或后輪提前抱死時,前軸和后軸的利用附著系（2）后輪提前抱死時,后軸的利用附著系數(shù)同理,后軸的利用附著系數(shù)可求得如下故2021/2/2187（2）后輪提前抱死時,后軸的利用附著系數(shù)2021/6.制動效率車輪將要抱死時的制動強度與被利用的附著系數(shù)之比。通常用制動效率來描述地面附著條件的利用程度,并說明實際制動力分配的合理性。前軸的制動效率為后軸的制動效率為2021/2/21886.制動效率車輪將要抱死時的制動強度與被利用2021/2/21892021/2/21892021/2/21902021/2/2190第四章汽車的制動性2021/2/2191第四章汽車的制動性2021/2/211第四章汽車的制動性汽車的制動性:汽車行駛時能在短距離內停車且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長坡時能維持一定車速的能力,稱為汽車的制動性。（還包括對已停駛的汽車,特別是在坡道上已停駛的汽車，可使其可靠地駐留原地不動的駐車制動性能）

2021/2/2192第四章汽車的制動性汽車的制動性:第一節(jié)汽車的制動性的評價指標汽車的制動性能主要由下列3方面來評價:

（1）制動效能汽車在好路面上以一定初速開始制動直到停車時的制動距離和制動減速度,是最基本的評價指標。（2）制動效能的恒定性指制動器的抗熱衰退性能,即汽車在高速或下長坡連續(xù)制動時，制動器溫度升高后，與冷態(tài)時相比，其制動效能所能維持的程度。（3）制動時汽車的方向穩(wěn)定性

制動時汽車按給定軌跡（直線或預定彎道）行駛，不發(fā)生跑偏、側滑以及失去轉向能力的性能。2021/2/2193第一節(jié)汽車的制動性的評價指標2021/2/2第二節(jié)制動時車輪的受力地面制動力:

汽車制動時受到與行駛方向相反、由地面提供的外力,稱為地面制動力。

地面制動力愈大,則汽車制動減速度愈大，制動距離也愈短。2021/2/2194第二節(jié)制動時車輪的受力2021/2/21

2021/2/21952021/2/215一、地面制動力

忽略滾動阻力偶矩和減速時的慣性力、慣性力偶矩。在良好的硬路面上制動時汽車的受力如圖。

從力矩平衡得到

Fxb=Tp

Fxbr=Tμ式中Tμ——制動器摩擦力矩;

Fxb——地面制動力;

Tp——車軸對車輪的推力；

Fz——地面對車輪的法向反力；

W——車輪垂直載荷。

2021/2/2196一、地面制動力2021/2/216地面制動力是使汽車制動而減速行駛的外力,取決于兩個摩擦副的摩擦力:（1）制動器內制動摩擦片與制動鼓或制動盤間的摩擦力;（2）輪胎與地面間的摩擦力——附著力。

2021/2/2197地面制動力是使汽車制動而減速行駛的外力,取決于兩個摩二、制動器制動力

1.制動器制動力

在輪胎周緣為了克服制動器摩擦力矩所需的力稱為制動器制動力。

它相當于把汽車架離地面,并踩住制動踏板,在輪胎周緣沿切線方向推動車輪直至它能轉動所需的力。

2021/2/2198二、制動器制動力2021/2/218

2.制動器制動力由制動器結構參數(shù)所決定,并與制動踏板力成正比。2021/2/21992.制動器制動力由制動器結構參數(shù)所決定,并與制動三、地面制動力、制動器制動力與附著力之間的關系

在制動時,分車輪的運動為滾動與抱死拖滑兩種狀況進行分析:

1.車輪滾動時

地面制動力就等于制動器制動力,且隨踏板力增長成正比地增長，但它的值不能超過附著力，即2021/2/21100三、地面制動力、制2021/2/21102021/2/211012021/2/2111

2.車輪抱死拖滑時

地面制動力等于附著力。

制動器制動力由于制動器摩擦力矩的增長而仍按直線關系繼續(xù)上升。但是,若作用在車輪上的法向載荷為常數(shù),地面制動力達到附著力后就不再增加。

2021/2/211022.車輪抱死拖滑時2021/2/2112

結論:汽車的地面制動力首先取決于制動器制動力,但同時又受地面附著條件的限制,所以只有汽車具有足夠的制動器制動力，同時地面又能提供高的附著力時，才能獲得足夠的地面制動力。2021/2/21103結論:2021/2/2113

四、硬路面上的附著系數(shù)1.汽車制動過程的三個階段

第一階段,車輪接近于純滾動

輪胎花紋在地面上留下的印痕的形狀與輪胎花紋基本上一致,此時式中:

uw——車輪中心的速度;

rr0——沒有車輪制動力時的車輪滾動半徑;

ωw——車輪的角速度；2021/2/21104四、硬路面上的附著系數(shù)2021/2/21142021/2/211052021/2/2115

第二階段,車輪處于邊滾邊滑狀態(tài)

輪胎花紋的印痕可以辨別出來,但逐漸模糊，輪胎不只是單純的滾動，胎面與地面發(fā)生一定程度的相對滑動，即地面制動力已接近附著力，此時

隨著制動強度的增加，滑動成分的比例越來越大。

2021/2/21106第二階段,車輪處于邊滾2021/2/2116

第三階段,車輪作完全的拖滑

車輪被制動器抱住,看不出花紋的印痕，形成一條粗黑的印痕，此時2021/2/21107第三階段,車輪作完全的拖滑2021/2/211

2.滑動率

一般用滑動率s來說明制動過程中滑動成分的多少。

滑動率定義為

在純滾動時,滑動率s＝0;

在純拖滑時,滑動率s＝100%;

邊滾邊滑時，0＜s＜100%。

滑動率越大，滑動成分越多。

2021/2/211082.滑動率2021/2/2118

（1）地面制動力與滑動率的關系1）制動力系數(shù)

地面制動力與垂直載荷之比。2）制動力系數(shù)曲線（——s）制動力系數(shù)與滑動率間的關系曲線。

在不同滑動率時,制動力系數(shù)不同。

a.峰值附著系數(shù)

制動力系數(shù)的最大值。一般出現(xiàn)在s＝15％～20%,此時地面制動力最大。b.滑動附著系數(shù)

s＝100%時的制動力系數(shù)。2021/2/21109（1）地面制動力與滑動率的關系2021/2/212021/2/211102021/2/2120（2）側向力與滑動率的關系

側向力系數(shù)

輪胎側向力與垂直載荷之比。

實驗表明,滑動率越低,同一側偏角條件下的側向力系數(shù)越大，即輪胎保持轉向、防止側滑的能力越大。

2021/2/21111（2）側向力與滑動率的關系2021/2/212結論:

制動時若能使滑動率保持在較低值（15％～20％之間）,便可獲得較大的制動力系數(shù)與較高的側向力系數(shù)。這樣,制動性能最好，側向穩(wěn)定性也很好。

ABS能實現(xiàn)這個要求，能顯著地改善汽車在制動時的制動效能與方向穩(wěn)定性。

2021/2/21112結論:2021/2/2122（3）附著系數(shù)的數(shù)值主要取決于道路的材料、路面的狀況、輪胎的結構、胎面花紋、輪胎的材料和行駛車速。2021/2/21113（3）附著系數(shù)的數(shù)值主要取決于道路的材料、路面的狀2021/2/211142021/2/21242021/2/211152021/2/21252021/2/211162021/2/2126路面的結構對排水能力有很大影響。為了增大潮濕時的附著能力,路面的宏觀結構應具有一定的不平度而有自動排水的能力;路面的微觀結構應是粗糙且有一定的尖銳棱角,以穿透水膜，讓路面與胎面直接接觸。

增大輪胎與地面的接觸面會提高附著能力。因此，低氣壓、寬斷面和子午線輪胎的附著系數(shù)要較一般輪胎為高。2021/2/21117路面的結構對排水能力有很大影響。為了增大潮濕時的

（4）兩種附著能力很小的情況剛開始下雨和滑水現(xiàn)象出現(xiàn)時。1）剛開始下雨,路面上只有少量雨水時此時,雨水與路面上的塵土、油污相混合，形成粘度高的水液，滾動的輪胎無法排擠出胎面與路面間的水液膜;由于水液膜的潤滑作用，附著性能將大為降低，平滑的路面有時會同冰雪路面一樣滑溜。2）滑水現(xiàn)象在某一車速下，積水中行駛的汽車，車輪接地面下動水壓力的升力等于垂直載荷時，輪胎將完全漂浮在水膜上面而與路面毫不接觸，這種現(xiàn)象叫做滑水現(xiàn)象。動水壓力高速滾動的車輪迅速排擠水層，由于慣性，接觸區(qū)的前部水中產生動壓力，其值與車速的平方成正比。滑水現(xiàn)象減小了輪胎與地面的附著能力，影響汽車的制動、轉向等性能。2021/2/21118（4）兩種附著能力很小的情況剛開始下雨和滑水2021/2/211192021/2/21292021/2/211202021/2/21302021/2/211212021/2/2131授課章節(jié)::5.3汽車的制動效能及其恒定性

目的要求：掌握制動效能的評價指標;了解對制動距離的分析;了解影響制動效能恒定性的因素。重點難點：制動效能的評價指標參考書目：

余志生.汽車理論.P102-1082021/2/21122授課章節(jié)::2021/2/2132第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性評定制動效能的指標

制動距離s和制動減速度ab。一、制動距離與制動減速度1.制動距離

制動距離

指的是汽車速度為u0時,從駕駛員開始操縱制動控制裝置到汽車完全停住為止所駛過的距離。

制動距離與汽車制動時的起始速度、制動踏板力、制動器的熱狀況和路面狀況有關。一般是在一定起始速度（空擋）,制動器的溫度為100℃以下的冷試驗條件下（路面平坦、良好干燥、清潔）測得的。2021/2/21123第三節(jié)汽車的制動效能及其恒定性2021/2/

2.制動減速度

是制動時車速對時間的導數(shù)。制動減速度是檢驗汽車制動效能的基本指標之一,其大小直接影響制動距離的長短。如允許前后車輪同時抱死,則如裝有理想的ABS系統(tǒng)，則2021/2/211242.制動減速度是制動時車速對時間的導數(shù)。2（1）我國行業(yè)標準采用平均減速度來評價制動效能,即（2）ECER13和我國國標采用的是充分發(fā)出的減速度評價制動效能,即2021/2/21125（1）我國行業(yè)標準采用平均減速度來評價制動效能,即二、制動距離的分析（設附著系數(shù)不變）1.駕駛員反應時間（0.3～1.0s）從駕駛員接到緊急停車信號到踩著踏板所經(jīng)過的時間。

=+式中:

——接到緊急停車信號后,意識到應進行緊急制動所需時間;

——移動右腳,踩著踏板所需時間。2021/2/21126二、制動距離的分析（設附著系數(shù)不變）2021/2021/2/211272021/2/2137

2.制動器的作用時間（0.2～0.9s）從駕駛員踩著踏板到制動減速度達到最大值所需時間。

=+式中:

——駕駛員踩著踏板到地面制動力起作用所需時間（消除制動器間隙）;——制動器制動力增長過程所需時間。2021/2/211282.制動器的作用時間（0.2～0.93.持續(xù)制動時間制動減速度維持不變所持續(xù)的時間。

由e到f為持續(xù)制動時間,其減速度基本不變。4.放松制動器時間（0.2～1.0s）駕駛員松開踏板到制動力完全消除所需時間。

2021/2/211293.持續(xù)制動時間制動減速度維持5.制動的全過程分四個階段:駕駛員見到信號后作出行動反應、制動器起作用、持續(xù)制動和放松制動器。6.制動距離是開始踩著制動踏板到完全停車的距離。它包括制動器起作用和持續(xù)制動兩個階段中汽車駛過的距離s2和s3。2021/2/211305.制動的全過程分四個階段:駕駛員見到信號后作結論:決定汽車制動距離的主要因素是:制動器起作用的時間、最大制動減速度即附著力（或最大制動器制動力）以及起始制動車速。附著力（或制動器制動力）越大、起始車速越低,制動距離越短。

真正使汽車減速停車的是持續(xù)制動時間,但制動器起作用時間對制動距離的影響是不小的。制動器起作用時間與制動系的結構形式有密切的關系。

放松制動器時間會影響隨后起步行駛的時間。另外，因車輪抱死而使汽車失去控制，駕駛員采取措施放松制動踏板時，又會使制動力不能完全釋放。2021/2/21131結論:2021/2/2141三、制動效能的恒定性1.制動器的熱衰退溫度升高后,制動器摩擦系數(shù)下降,摩擦力矩會顯著減小，從而使制動效能顯著下降，這種現(xiàn)象稱為制動器的熱衰退。2.制動器的水衰退現(xiàn)象制動器被水浸濕，制動效能也會降低，這種現(xiàn)象稱為水衰退現(xiàn)象。制動效能的恒定性主要指的是行車制動系統(tǒng)抗熱衰退的性能。3.影響制動器抗熱衰退性能的因素（1）

影響制動器抗熱衰退性能的因素是:制動器摩擦副材料以及制動器結構。

熱衰退是目前制動器不可避免的現(xiàn)象，只是程度上有所差別。

2021/2/21132三、制動效能的恒定性2021/2/（2）常用制動效能因數(shù)與摩擦因數(shù)的關系曲線來說明各種類型制動器的效能及其穩(wěn)定程度。4.衡量制動器抗熱衰退性能的指標用一系列連續(xù)制動時制動效能指標占冷制動時效能的百分數(shù)來衡量。2021/2/21133（2）常用制動效能因2021/2/2143授課章節(jié)::

5.4制動時汽車的方向穩(wěn)定性5.5前、后制動器制動力的比例關系

目的要求：

掌握有關概念;掌握制動跑偏、制動側滑、前輪失去轉向能力的原因和后果及三者之間的關系;熟練掌握制動過程可能出現(xiàn)的三種情況。重點難點：

有關概念；制動跑偏、后輪側滑和前輪失去轉向能力的原因及三者之間的關系；制動過程可能出現(xiàn)的三種情況；

參考書目：余志生.汽車理論.P102-1082021/2/211342021/2/2144

第四節(jié)制動時汽車的方向穩(wěn)定性制動時汽車的方向穩(wěn)定性（automobiledirectionalstabilityduringbraking）制動時汽車按給定軌跡行駛,不發(fā)生跑偏、側滑以及失去轉向能力的性能。

用制動時汽車按給定路徑行駛的能力來評價。

一、制動跑偏

二、制動時后軸側滑與前軸轉向能力的喪失2021/2/21135第四節(jié)制動時汽車的方向穩(wěn)定性

一、制動跑偏

1.制動跑偏定義:

汽車制動時未按原定方向行駛,而是自動向左或向右偏駛。

2.制動跑偏的主要原因:汽車左右車輪制動器制動力不相等和結構問題。

2021/2/211362021/2/2146（1）汽車左右車輪,特別是左右轉向輪制動器制動力不相等。

是制造和調整誤差造成的,向左或向右跑偏，要據(jù)具體情況而定。對于具有正主銷偏移距的汽車來說，向制動器制動力大的一方跑偏。2021/2/21137（1）汽車左右車輪,特別是左右轉向輪制動器制動力不相等2021/2/211382021/2/2148

1）制動器制動力不相等度ΔFμr

試驗證明:不相等度越大,制動跑偏越厲害;方向盤撒手,制動跑偏越厲害;后輪制動抱死時，制動跑偏越厲害。

2）航向角（偏航角）

制動時汽車縱軸線與原定行駛方向的夾角。

我國GB7258－2004規(guī)定:前軸的不相等度不應大于20％，后軸的不應大于24％。（2）結構問題制動時懸架導向桿系與轉向系拉桿在運動學上不協(xié)調。

這是設計造成的，制動時汽車總是向一個方向跑偏。2021/2/211391）制動器制動力不相等度ΔFμr2021/2/2021/2/211402021/2/21502021/2/211412021/2/21512021/2/211422021/2/2152

二、制動時后軸側滑與前軸轉向能力的喪失1.制動側滑

是指汽車制動時某一軸的車輪或兩軸的車輪發(fā)生橫向滑動的現(xiàn)象。

（1）制動側滑危害:

在高速制動時的后軸側滑,會使汽車發(fā)生不規(guī)則的急劇回轉運動而部分或完全失去控制（俗稱甩尾）。

（2）制動側滑原因:

由于車輪抱死后拖滑,無法抵抗側向干擾力造成的。（3）制動跑偏和制動側滑的聯(lián)系:

嚴重的跑偏會引起后軸的側滑，容易發(fā)生側滑的汽車也加劇跑偏。

單純制動跑偏時后輪沿前輪軌跡運動。制動跑偏引起制動側滑時前后輪的行駛軌跡不重合。

2021/2/21143二、制動時后軸側滑與前軸轉向能力的喪失2021/2021/2/211442021/2/2154

2.前輪失去轉向能力

定義:是指彎道制動時汽車不再按原來的彎道行駛而沿彎道切線方向駛出;直線行駛制動時,雖然轉動方向盤,但汽車仍然按直線方向行駛的現(xiàn)象。

原因:

前輪抱死時，不能產生地面?zhèn)认蚍醋饔昧Γ嚐o法按彎道行駛。

2021/2/211452.前輪失去轉向能力2021/2/2155

3.制動時后軸側滑與前軸轉向能力喪失的關系

（1）試驗結果分析

試驗表明（彎道試驗類似）:

①制動過程中,若是只有前輪抱死或前輪先抱死拖滑,汽車基本上沿直線向前行駛;處于穩(wěn)定狀態(tài)，但喪失轉向能力。②若后輪比前輪提前一定時間先抱死拖滑，且車速超過某一數(shù)值時，汽車在輕微的側向力作用下就會發(fā)生側滑，汽車處于不穩(wěn)定狀態(tài)。路面越滑、制動距離和制動時間越長，后軸側滑越劇烈。后軸側滑將引起汽車劇烈的回轉運動，嚴重時可使汽車調頭，汽車處于不穩(wěn)定狀態(tài)。2021/2/211463.制動時后軸側滑與前軸轉向能力喪失的關系2021

1）制動時只有后輪抱死拖滑,前輪仍在滾動

后軸發(fā)生側滑,且隨著車速的提高，側滑程度加劇。

2）制動時只有前輪抱死拖滑，后輪仍在滾動

汽車基本上維持直線行駛，但前輪抱死后，汽車將失去轉向能力。2021/2/211471）制動時只有后輪抱死拖滑,前輪仍在滾動3）前后輪抱死拖滑的次序和時間間隔不同

若前輪比后輪提前抱死拖滑（此時喪失轉向能力）,或后輪比前輪先抱死拖滑時間小于某一值t,則汽車基本上按直線行駛;若后輪比前輪先抱死拖滑時間超過t，后軸將發(fā)生嚴重的側滑。2021/2/211483）前后輪抱死拖滑的次序和時間間隔不同2021/24）起始車速和附著系數(shù)的影響只有起始車速超過一定值時,后軸才會發(fā)生嚴重的側滑。路面越滑,側滑越嚴重，緣于制動時間的增加。2021/2/211494）起始車速和附著系數(shù)的影響2021/2/215

（2）兩種制動情況的受力分析

1）前輪抱死拖滑后輪仍在滾動汽車處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2021/2/21150（2）兩種制動情況的受力分析2021/2/21602）后輪抱死拖滑前輪仍在滾動

汽車處于不穩(wěn)定狀態(tài)。2021/2/211512）后輪抱死拖滑前輪仍在滾動2021/2/216（3）制動時后軸側滑與前軸轉向能力喪失的關系制動時若后軸車輪比前軸車輪先抱死拖滑,在一定車速下,就可能發(fā)生后軸側滑。若能使前、后軸車輪同時抱死或前軸車輪先抱死，后軸車輪再抱死或不抱死，則能防止后軸側滑。但前軸車輪抱死后將失去轉向能力。2021/2/21152（3）制動時后軸側滑與前軸轉向能力喪失的關系20212021/2/211532021/2/21632021/2/211542021/2/2164從保證汽車方向穩(wěn)定性的角度出發(fā),首先不能出現(xiàn)只有后軸車輪抱死或后軸車輪比前軸車輪先抱死的情況,以防止危險的后軸側滑;其次，盡量少出現(xiàn)只有前軸車輪抱死或前、后車輪都抱死的情況，以維持汽車的轉向能力。最理想的情況就是防止任何車輪抱死，前、后車輪都處于滾動狀態(tài)，這樣就可以確保制動時的方向穩(wěn)定性。2021/2/21155從保證汽車方向穩(wěn)定性的角度出發(fā),首先不能出現(xiàn)只有

第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關系

對于一般汽車,當制動器制動力足夠時,制動過程可能出現(xiàn)如下三種情況:

1）前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑

穩(wěn)定工況，喪失轉向能力，附著條件沒有充分利用;

2）后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑

后軸可能出現(xiàn)側滑，不穩(wěn)定工況，附著條件沒有充分利用;

3）前、后輪同時抱死拖滑

穩(wěn)定工況，前轉向輪只有在最大制動強度下才使汽車失去轉向能力，附著條件利用情況較好。

結論:前、后制動器制動力分配的比例將影響汽車制動時的方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度。2021/2/21156第五節(jié)前、后制動器制動力的比例關系20212021/2/211572021/2/2167一、地面對前、后車輪的法向反作用力

忽略汽車的滾動阻力偶矩、空氣阻力以及旋轉質量減速時產生的慣性力偶矩,且附著系數(shù)為一定值,汽車在水平路面上制動時的受力如圖。對后輪接地點取力矩得對前輪接地點取力矩得2021/2/21158一、地面對前、后車輪的法向反作用力2021/2/令

du/dt=zg（z——制動強度）則地面法相反作用力為

FZ1=G(b+zhg)/L

FZ2=G(a-zhg)/L

由此可見,地面法向反力與制動強度有關。

當前、后輪都抱死有即Z=

2021/2/211592021/2/2169則地面法向反力為式中:Fz1——地面對前輪的法向反作用力,N;

Fz2——地面對后輪的法向反作用力,N;

a——質心距前軸距離；

b——質心距后軸距離；G——汽車重力；

L——軸距；

——附著系數(shù)。結論:當前、后輪都抱死時，地面法向反力與附著系數(shù)有關。2021/2/21160則地面法向反力為2021/2/21702021/2/211612021/2/2171二、理想的前、后制動器制動力分配曲線1.理想的前、后輪制動器制動力分配曲線制動時前、后車輪同時