第4章 汽车的制动性
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第4章 汽车的制动性 学习目标通过本章的学习,要求掌握制动性的评价指标;掌握制动时汽车的受力情况以及地面制动力、制动器制动力与地面附着力之间的关系;掌握汽车制动距离的概念和计算方法;能对制动跑偏和制动侧滑进行正确的受力分析和运动分析;熟练分析前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上的制动过程;了解自动防抱死系统的原理。
为了保障汽车行驶安全和使汽车的动力性得以发挥,汽车必须具有良好的制动性。
对于行车制动而言,汽车的制动性能是指汽车行驶时,能在短距离内停车且维持行驶方向稳定,在下长坡时能维持较低车速的能力。
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,重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关,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造和使用部门的重要任务。
节 制动性的评价指标制动性主要用以下三方面指标来评价:4.1.1 制动效能。
包括制动减速度、制动距离、制动时间及制动力等。
制动效能是指在良好路面上,汽车以一定初速制动到停车的制动距离或制动时汽车的肩速度。
它是制动性能最基本的评价指标。
4.1.2 制动效能的恒定性。
包括抗热衰退和水衰退的能力。
汽车高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度,称为抗热衰退性能。
因为制动过程实际上是把汽车行驶的动能通过制动器吸收转换为热能,所以制动器温度升高后,能否保持在冷状态时的制动效能已成为设计制动器时要考虑的一个重要问题。
此外,涉水行驶后,制动器还存在水衰退问题。
4.1.3 制动时的方向稳定性。
指制动时汽车按照驾驶员给定方向行驶的能力,即是否会发 生制动跑偏、侧滑和失去转向能力等。
制动时汽车的方向稳定性,常用制动时汽车按给定路径行驶的能力来评价。
若制动器发生跑片、侧滑或失去转向能力,则汽车将偏离原来的路径。
节 制动时车轮受力 4.2.1 制动器制动力在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩μT (N ·m)所需的力,称为制动器制动力,用μF (N)表示,显然rT F μμ=式中 r ——车轮半径(m)。
第四章 汽车制动性第二节 制动时车轮受力分析制动时的汽车行驶方程式为)(i w f j F F F F F b ++-=(4-1)式中:b F 为汽车地面制动力。
由制动性的定义可知,滚动阻力0f ≈F ;制动时车速较低且迅速降低,即0w ≈F ;坡道阻力0i =F 。
所以,汽车行驶方程式可近似表达为jF F b =(4-2)一、地面制动力、制动器制动力和附着力假设滚动阻力偶矩、车轮惯性力和惯性力偶矩均可忽略图,则车轮在平直良好路面上制动时的受力情况如图4-1所示。
图4-1 制动时车轮受力条件制动器制动力μF 等于为了克服制动器摩擦力矩而在轮胎轮缘作用的力。
其大小为rT F /μμ=(4-3)式中:μT 是车轮制动器摩擦副的摩擦力矩。
制动器制动力μF 是由制动器结构参数所决定的。
它与制动器的型式、结构尺寸、摩擦副的而摩擦系数和车轮半径以及踏板力有关。
从力矩平衡可得地面制动力b F 为rT F /μb =(4-4)地面制动力b F 是使汽车减速的外力。
它不但与制动器制动力μF 有关,受地面附着力ϕF 的制约。
图4-2 地面制动力、车轮制动力及附着力的关系图4-2给出了地面制动力、车轮制动力及附着力三者之间的关系。
当踩下制动踏板时,首先消除制动系间隙后,制动器制动力开始增加。
开始时踏板力较小,制动器制动力μF 也较小,地面制动力b F 足以克服制动器制动力μF ,而使得车轮滚动。
此时,μb F F =,且随踏ϕFμxb =板力增加成线性增加。
但是地面制动力是地面摩擦阻力的约束反力,其值不能大于地面附着力ϕF 或最大地面制动力bmax F ,即⎩⎨⎧==≤zz F F F F F ϕϕϕmax b b (4-5)当制动踏板力上升到一定值时,地面制动力b F 达到最大地面制动力ϕF F =max b ,车轮开始抱死不转而出现拖滑现象。
随着制动踏板力以及制动管路压力的继续升高,制动器制动力μF 继续增加,直至踏板最大行程,但是地面制动力b F 不再增加。
第四章4. 1 一轿车驶经有积水层的—良好路面公路,当车速为100km/h 时要进行制动。
问此时有无可能出现滑水现象而丧失制动能力?轿车轮胎的胎压为179.27kPa 。
答:假设路面水层深度超过轮胎沟槽深度估算滑水车速:ih p 34.6=μi p 为胎压(kPa )代入数据得:89.84=h μkm/h而h μμ> 故有可能出现滑水现象而失去制动能力。
4.2在第四章第三节二中.举出了CA700轿车的制动系由真空助力改为压缩空气助力后的制动试验结果。
试由表中所列数据估算''2'221ττ+的数值,以说明制动器作用时间的重要性。
提示:由表4-3的数据以及公式max202292.2526.31b a a a u u s +⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=ττ计算''2'221ττ+的数值。
可以认为制动器起作用时间的减少是缩短制动距离的主要原因。
4.3一中型货车装有前、后制动器分开的双管路制功系,其有关参数如下; 1)计算并绘制利用附着系数曲线与制动效率曲线。
2)求行驶车速30km/h ,在.0=ϕ80路面上车轮不抱死的制动距离。
计算时取制动系反应时间s 02.0'2=τ,制动减速度上升时间s 02.0''2=τ。
3)求制功系前部管路损坏时汽车的制功距离,制功系后部管路损坏时汽车的制功距离。
答案:1)前轴利用附着系数为:gf zh b zL +=βϕ后轴利用附着系数为:()gr zh a z L --=βϕ1空载时:g h b L -=βϕ0=413.0845.085.138.095.3-=-⨯0ϕϕ> 故空载时后轮总是先抱死。
由公式()Lh La zE g r rr/1/ϕβϕ+-==代入数据rrE ϕ845.0449.21.2+=(作图如下)满载时:g h b L -=βϕ0=4282.017.1138.095.3=-⨯0ϕϕ<时:前轮先抱死Lh Lb z E g f ff //ϕβϕ-==代入数据f E =fϕ17.1501.11-(作图如下)0ϕϕ>时:后轮先抱死()Lh La z E g r rr /1/ϕβϕ+-==代入数据r E =rϕ17.1449.295.2+(作图如下)2)由图或者计算可得:空载时8.0=ϕ制动效率约为0.7因此其最大动减速度g g a b 56.07.08.0max =⨯=代入公式:max202292.2526.31b a a a u u s +⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=ττ g56.092.253030202.002.06.312⨯+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+==6.57m由图或者计算可得:满载时 制动效率为0.87 因此其最大动减速度g g a b 696.087.08.0max'=⨯=制动距离max202292.2526.31b a a a u u s +⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=ττg696.092.253030202.002.06.312⨯+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+==5.34m3) A.若制动系前部管路损坏Gz dtdug G F xb ==2)(2g z zh a LGF -=⇒后轴利用附着系数 gr zh a Lz -=ϕ⇒后轴制动效率Lh L a zE g r rr /1/ϕϕ+==代入数据得:空载时:r E =0.45满载时:r E =0.60a)空载时 其最大动减速度g g a b 36.045.08.0max =⨯=代入公式:max202292.2526.31b a a a u u s +⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=ττ g36.092.253030202.002.06.312⨯+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+==10.09mb)满载时 其最大动减速度g g a b 48.06.08.0max =⨯=代入公式:max202292.2526.31b a a a u u s +⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=ττ g48.092.253030202.002.06.312⨯+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+==7.63mB .若制动系后部管路损坏Gz dtdug G F xb ==1)(1g z zh b LGF +=⇒前轴利用附着系数 g f zh b Lz +=ϕ⇒前轴制动效率Lh L b zE g f ff /1/ϕϕ-==代入数据 空载时:f E =0.57 满载时:f E =0.33a)空载时 其最大动减速度g g a b 456.057.08.0max =⨯=代入公式:max202292.2526.31b a a a u u s +⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=ττ g456.092.253030202.002.06.312⨯+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+==8.02mb)满载时 其最大动减速度g g a b 264.033.08.0max =⨯=代入公式:max202292.2526.31b a a a u u s +⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=ττ g264.092.253030202.002.06.312⨯+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+==13.67m4.4在汽车法规中,对双轴汽车前、后轴制功力的分配有何规定。
第四章汽车制动系第一节概述1、主要内容本节制动系统概述,主要介绍桑塔纳2000、SY6480、东风EQ1090E制动系的作用、组成、类型及制动器的基本结构。
2、学习重点掌握制动系的作用、组成类型3、学习难点行车制动系的结构与工作过程4、学习指导通过观察汽车制动系统演示台架学习制动系统的工作过程,通过观察汽车整车实习台架了解汽车制动系统的组成与类型。
5、案例分析一辆桑塔纳汽车在下一个长坡时,司机感动制动踏板偏软,连踩几脚末见好转,情急之中拉起手制动,但手制动效果也不理想,汽车直冲下坡底,差点造成车毁人亡的事故,这究竟是什么原因呢?一、根据实物观察,发现桑塔纳汽车的行车制动系统由组成。
二、根据实物观察,发现桑塔纳汽车的驻车制动系统由组成。
三、经过分析,你认为故障原因是()A.行车制动系故障;B.驻车制动系故障;C.两套制动系统均有故障;D.其它故障6、练习题一、填空题(1)行车制动器由、、、组成。
(2)汽车制动系至少装有两套各自独立的系统,一套是,主要用于汽车行驶中的和,另一套是,主要用于防止。
(3)汽车的制动系由产生制动作用的和操纵的以及产生制动能量的组成。
(4)汽车制动器按其安装位置不同分为和两种形式。
(5)汽车制动系按作用分可分为、、第二制动系和辅助制动系。
按制动能源分可分为、和伺服制动系。
按制动能量的传输方式可分为、、、电磁式和组合式。
按制动能量传输的管路数分可分为制动系和制动系。
二、多项选择题(1)汽车制动时,制动力的大小取决于( )。
A.汽车的载质量B.制动力矩C.车速D.轮胎与地面的附着条件(2)我国国家标准规定任何一辆汽车都必须具有( )。
A.行车制动系B.驻车制动系C.第二制动系D.辅助制动系(3)国际标准化组织ISO规定( )必须能实现渐进制动。
A.行车制动系B.驻车制动系C.第二制动系D.辅助制动系三、名词解释(1)行车制动系(2)驻车制动系四、问答题(1)制动系的作用是什么?它由哪几大系统?7、技能训练一、找出汽车实习设备上的行车制动器与驻车制动器(1)技能要求:了解各种汽车底盘的行车制动器与驻车制动器安装位置(2)所需设备:SY6480底盘、桑塔纳底盘、东风EQ1091E底盘、皇冠3.0底盘133 (3)训练方法:教师示范,学员自行研究比较各种制动系统的区别。
第4章 汽车的制动性
一、单项选择题(在每小题列出的四个备选项中,只有一项是最符合题目要求的,
请将其代码写在该小题后的括号内)
1、 峰值附着系数
p φ与滑动附着系数s φ的差别( )。
A .在干路面和湿路面上都较大
B .在干路面和湿路面上都较小
C .在干路面较大,在湿路面上较小
D .在干路面较小,在湿路面上较大
2、 峰值附着系数对应的滑动率一般出现在( )。
A .1.5%~2%
B .2%~3%
C .15%~20%
D .20%~30% 3、 滑动附着系数对应的滑动率为( )。
A .100%
B .75%
C .50%
D .20%
4、 制动跑偏的原因是( )。
A .左、右转向轮制动器制动力不相等 B .制动时悬架与转向系统运动不协调 C .车轮抱死
D .A 和B
5、 制动侧滑的原因是( )。
A .车轮抱死
B .制动时悬架与转向系统运动不协调
C .左、右转向轮制动器制动力不相等
D .制动器进水 6、 最大地面制动力取决于( )。
A .制动器 制动力
B .附着力
C .附着率
D .滑动率
7、 汽车制动性的评价主要包括( )。
A .制动效能、制动效能的恒定性、滑动率 B .制动效能、制动时汽车的方向稳定性、滑动率 C .制动效能的恒定性、制动时汽车的方向稳定性、滑动率 D .制动效能、制动效能的恒定性、制动时汽车的方向稳定性 8、 汽车制动的全过程包括( )。
A .驾驶员反应时间、制动器的作用时间和持续制动时间
B .驾驶员反应时间、持续制动时间和制动力的消除时间
C .制动器的作用时间、持续制动时间和制动力的消除时间
D .驾驶员反应时间、制动器的作用时间、持续制动时间和制动力的消除时间 9、 制动距离一般是指( )。
A .持续制动时间内汽车行驶的距离
B .持续制动时间和 制动消除时间内汽车行驶的距离
C .制动器的作用时间和 持续制动时间内汽车行驶的距离
D .驾驶员反应时间和持续制动时间内汽车行驶的距离 10、在下列制动器中,制动效能的稳定性最好的是( )。
A .盘式制动器 B .领从蹄制动器 C .双领蹄制动器 D .双向自动增力蹄制动器 11、在下列制动器中,制动效能的稳定性最差的是( )。
A .盘式制动器
B .领从蹄制动器
C .双领蹄制动器
D .双向自动增力蹄制动器
12、相对来讲,制动时附着条件利用较好的情况是()。
A.前轮抱死拖滑,后轮不抱死B.前、后轮同时抱死拖滑
C.前轮先抱死拖滑,然后后轮抱死拖滑D.后轮先抱死拖滑,然后前轮抱死拖滑13、前、后制动器制动力为固定比值的汽车,在同步附着系数路面上制动时将出现()。
A.前轮抱死,后轮不抱死B.前、后轮同时抱死
C.前轮先抱死,然后后轮抱死D.后轮先抱死,然后前轮抱死
二、判断题(只判断正确与错误,在正确的小题后括号内画“T”,在错误的小题后
括号内画“F”)
1、地面制动力始终等于制动器制动力。
()
2、地面制动力的最大值决定于附着力。
()
3、当地面制动力达到附着力数值后,地面制动力随着制动踏板力的上升而增加。
()
4、汽车制动后,轴荷发生重新分配的结果是前轴载荷增加,后轴载荷下降。
()
5、制动效能稳定性的主要内容是指汽车行车制动系统的涉水稳定性。
()
6、近年来,盘式制动器被广泛应用于高速轿车和重型车辆的原因是由于盘式制动器制动效
能比鼓式制动器高。
()
7、改进制动系结构,减少制动器起作用的时间,是缩短制动距离的一项有效措施。
()
8、制动跑偏的原因是左、右车轮制动器制动力不相等和制动时悬架与转向系统运动不协
调。
()
9、汽车制动时,左右轮制动器制动力不相等,特别是前轴左右轮制动器制动力不相等是产
生制动跑偏的一个主要原因。
()
10、空车和满载时的I曲线不相同。
( )
11、f线组是后轮没有抱死,在各种附着系数值路面上前轮抱死时的前、后地面制动力关系
曲线。
()
12、r线组是前轮没有抱死,在各种附着系数值路面上后轮抱死时的前、后地面制动力关系
曲线。
()
13、β线位于I曲线下方,制动时总是后轮先抱死。
()
14、β线位于I曲线上方,制动时总是前轮先抱死。
()
15、在同步附着系数的路面上制动时,汽车的前、后车轮将同时抱死。
()
16、汽车制动时,若后轴车轮先抱死就可能发生后轴侧滑。
()
17、汽车制动时,若前轴车轮抱死就将失去转向能力。
()
18、雨天行车制动时,车轮很容易抱死拖滑,这是由于路面附着系数过大。
()
19、汽车制动时,轴荷重新分配的结果是后轴载荷增加,前轴载荷下降。
()
20、f线组是前轮没有抱死,在各种附着系数值路面上后轮抱死时的前、后地面制动力关系
曲线。
()
21、r线组是后轮没有抱死,在各种附着系数值路面上前轮抱死时的前、后地面制动力关系
曲线。
()
三、填空题
1、只有汽车具有足够的制动力,同时地面又能提供高的,才能获得
足够的地面制动力。
2、为了增加路面潮湿时的附着能力,路面的宏观结构应具有一定的而应有自动
的能力。
3、评定制动效能的指标是和。
4、抗热衰退性能与制动器及制动器有关。
5、一般称汽车在制动过程中维持行驶或按行驶的能力为制动时汽
车的方向稳定性。
6、一般所指制动距离是开始踩着制动踏板到完全停车的距离,它包括和
两个阶段中汽车驶过的距离。
7、为了增加路面潮湿时的附着能力,路面的微观结构应是且有一定
的,以穿透水膜,让路面与胎面直接接触。
8、汽车的地面制动力首先取决于制动力,但同时又受到地面的
限制。
9、前轮失去转向能力,是指弯道制动时汽车不再按原来的弯道行驶而沿弯道
驶出;直线行驶制动时,虽然转动转向盘但汽车仍按行驶的现象。
四、名词解释
1、汽车的制动性
2、地面制动力
3、制动器制动力
4、制动力系数
5、侧向力系数
6、制动效能
7、抗热衰退性能
8、制动时汽车的方向稳定性
9、制动侧滑
10、制动跑偏
11、制动器制动力分配系数
12、同步附着系数
13、理想制动力分配曲线(I曲线)
14、f线组
15、r线组
五、问答与分析论述题
1、汽车制动跑偏是由哪些原因造成的?
2、作图分析论述制动力系数与滑动率之间的关系。
3、 作图分析论述“后轮侧滑比前轮侧滑更危险”的道理。
4、 设某汽车的同步附着系数为0.5,试分析该车在附着系数为0.3的路面上制动时的制动
过程。
(作图分析)
5、 设某汽车的同步附着系数为0.5,试分析该车在附着系数为0.7的路面上制动时的制动
过程。
(作图分析)
六、计算题
1、 已测得某车制动时车轮转速为120r/min ,此时汽车车速为36km/h ,若该车的车轮半径
为0.5m ,请问:此时该车车轮的滑动率是多少?
2、 某轿车满载质量为3780kg ,轴距8.2=L m ,满载时质心至前轴距离8.1=a m ,质心高度
835
=g h mm ,当该车在附着系数7.0=ϕ的水平路面上紧急制动时,前、后车轮的地
面制动力均达到附着力,求此时作用于前轮的地面法向反作用力。
3、 某轿车满载质量为3680kg ,轴距8.2=L m ,满载时质心至前轴距离6.1=a m ,质心高度
800
=g h mm ,当该车在附着系数6.0=ϕ的水平路面上紧急制动时,前、后车轮的地
面制动力均达到附着力,求此时作用于后轮的地面法向反作用力。
4、 某型货车的总质量为12000kg ,质心高为1.2m ,轴距为4.0m ,质心至前轴距离2.60m ,
制动力分配系数为0.52,试计算此车的同步附着系数。
5、 某型货车的总质量为12000kg ,质心高为1.2m ,轴距为4.0m ,质心至前轴距离2.60m ,
制动力分配系数为0.42。
a )制动系的反应时间为0.03s ,制动减速度上升时间为0.04s ,制动减速度按照线性变
化,制动初速度为5Okm/h ,在附着系数=ϕ0.75的路面上,计算此车的最小制动距离。
b )如果该车配备的是前、后制动器分开的双管路制动系,试分别计算前、后管路损坏时在附着系数=ϕ0.7的路面上的最大制动强度。
6、 某型货车装有前后制动器分开的制动系,总质量为11000kg ,质心高为1.2m ,轴距为
4.0m ,质心至前轴距离为2.60m ,制动力分配系数为0.38,求制动系前部管路损坏时汽车的制动距离。
计算时取制动系反应时间为0.02s ,制动减速度上升时间为0.02s ,路面附着系数为0.7,制动初速度为30km/h 。
7、 某型货车总质量为11000kg ,质心高为1.2m ,轴距为4.0m ,质心至前轴距离为2.60m ,
制动力分配系数为0.38,求在附着系数0.7的路面上车轮不抱死时的制动距离。
计算时取制动系反应时间0.02s ,制动减速度上升时间0.02s,,制动初速度30km/h 。