汽车理论 余志生第四章.
76页1、 第四章 汽车的制动性 汽车的制动性: 汽车行驶时能在短距离内停车且维持 行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定 车速的能力,称为汽车的制动性。(还包 括对已停驶的汽车,特别是在坡道上已停 驶的汽车,可使其可靠地驻留原地不动的 驻车制动性能) 第一节 汽车的制动性的评价指标 汽车的制动性能主要由下列3方面来评价 : (1) 制动效能 汽车在好路面上以一定初速开 始制动直到停车时的制动距离和制动减速度,是最基本 的评价指标。 (2) 制动效能的恒定性 指制动器的抗热衰 退性能,即汽车在高速或下长坡连续制动时,制动器温 度升高后,与冷态时相比,其制动效能所能维持的程度 。 (3) 制动时汽车的方向稳定性 制动时汽 车按给定轨迹(直线或预定弯道)行驶,不发生跑偏、 侧滑以及失去转向能力的性能。 第二节 制动时车轮的受力 地面制动力: 汽车制动时受到与行 驶方向相反、由地面提供的外力,称为 地面制动力。 地面制动力愈大,则汽车制动减速 度愈大,制动距离也愈短。 一、地面制动力 忽略滚动阻力偶矩和减速时的惯性力、惯性力偶矩。在良 好的硬路面上制动时汽车的受力如图。 从力矩平衡得到 Fxb=Tp F
2、xb r=T 式中 T制动器摩擦力矩; Fxb地面制动力; Tp车轴对车轮的推力; Fz地面对车轮的法向反力; W车轮垂直载荷。 地面制动力是使汽车制动而减 速行驶的外力,取决于两个摩擦副 的摩擦力: (1)制动器内制动摩擦片与制 动鼓或制动盘间的摩擦力; (2)轮胎与地面间的摩擦力 附着力。 二、制动器制动力 1. 制动器制动力 在轮胎周缘为了克服 制动器摩擦力矩所需的力称为制动器制动力。 它相当于把汽车架 离地面,并踩住制动踏 板,在轮胎周缘沿切线 方向推动车轮直至它能 转动所需的力。 2.制动器制动力由制动器结构参数所决定,并 与制动踏板力成正比。 三、地面制动力、制 动器制动力与附着力之间 的关系 在制动时,分车轮的 运动为滚动与抱死拖滑两 种状况进行分析: 1.车轮滚动时 地面制动力就等于制 动器制动力,且随踏板力 增长成正比地增长,但它的值不能超过附着力, 即 2. 车轮抱死拖滑时 地面制动力等于附着力。 制动器制动力由于制动 器摩擦力矩的增长而仍按直线 关系继续上升。但是,若作用 在车轮上的法向载荷为常数, 地面制动力达到附着力后就不 再增加。 结论: 汽车的地面制动力首
3、先取决于制动器制动 力,但同时又受地面附着条件的限制,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 得足够的地面制动 力。 四、硬路面上的附着系数 1.汽车制动过程的三个 阶段 第一阶段,车轮接近于 纯滚动 轮胎花纹在地面上留下的印 痕的形状与轮胎花纹基本上一 致,此时 式中: uw车轮中心的速度; rr0没有车轮制动力时的车轮滚动半径; w车轮的角速度; 第二阶段,车轮处于边滚 边滑状态 轮胎花纹的印痕可以辨别 出来,但逐渐模糊,轮胎不只 是单纯的滚动,胎面与地面发 生一定程度的相对滑动,即地 面制动力已接近附着力,此时 随着制动强度的增加, 滑动成分的比例越来越大。 第三阶段,车轮 作完全的拖滑 车轮被制动器抱住, 看不出花纹的印痕,形 成一条粗黑的印痕,此 时 2. 滑动率 一般用滑动率s来说明制动过程中滑动成分的多少 。 滑动率定义为 在纯滚动时,滑动率s0; 在纯拖滑时,滑动率s100%; 边滚边滑时,0s100%。 滑动率越大,滑动成分越多。 (1)地面制动力与滑动率的关系 1)制动力系数 地面制动力与垂直载荷之比。 2)制动力系数曲线(
4、 s) 制动力系数与滑动 率间的关系曲线。 在不同滑动率时,制动 力系数不同。 a.峰值附着系数 制动 力系数的最大值。 一般出现在s1520%, 此时地面制动力最大。 b.滑动附着系数 s100%时的制动力系数。 (2)侧向力与滑动率的关系 侧向力系数 轮胎侧向力与垂直载荷之比。 实验表明,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。 结论: 制动时若能使滑动 率保持在较低值(15 20之间),便可获 得较大的制动力系数与 较高的侧向力系数。这 样,制动性能最好,侧 向稳定性也很好。 ABS能实现这个要 求,能显著地改善汽车 在制动时的制动效能与 方向稳定性。 (3)附着系数的数值主要取决于道路的材料、 路面的状况、轮胎的结构、胎面花纹、轮胎的材料和 行驶车速。 路面的结构对排水能力有很大影响。 为了增大潮湿时的附着能力,路面的宏观 结构应具有一定的不平度而有自动排水的 能力;路面的微观结构应是粗糙且有一定 的尖锐棱角,以穿透水膜,让路面与胎面 直接接触。 增大轮胎与地面的接触面会提高附着 能力。因此,低气压、宽断面和子午线轮 胎的附着系数
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