第二章 汽车纵向动力学(20090925制动)

空载（满载） 1 人或满载 50km/h 偏出≤2.5m
≤19 (20)m ≥6.2(5.9)m/s2
80km/h 不抱死跑偏 ≤50.7m, ≥5.8m/s2 ≤490N
踏板力
≤500N
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车轮上的制动力
１ 制动器制动力
轮胎圆周上为了克服制动器 力矩所需要的力(相当于把汽车
Fμ 1 Fμ 2
=
L2 + h g ϕ L1 − h g ϕ
＝
β
1− β
Lβ − L 2 ϕ0 = hg
同步附着系数是由汽车的结构参数决定的，反映汽车制 动性能的一个参数。
• 临界减速度：
同步附着系数对应的制动减速度
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固定比例的制动器制动力汽车实际路面上的制动过程分析 前轮先抱死：
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利用附着系数和制动效率
车轮抱死前车轮上的制动力:
FXbi = Fui < Fϕi
汽车制动时:车轮不抱死
FXb = FXb1 + FXb 2 = Fμ1 + Fμ 2
汽车制动时:前轮先抱死
FXb = FXb1 + FXb 2 = Fϕ1 + Fμ 2
汽车制动时:后轮先抱死 汽车制动时:任一路面上
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制动器制动力分配与调节
制动抱死情况：（无ＡＢＳ）
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
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理想的制动器制动力分配
hg mg ( L2 + Fz1 = L g hg mg Fz 2 = ( L1 − L g du mg )= ( L2 + hg z ) dt L du mg )= ( L1 − hg z ) dt L
• 理想的制动器制动力分配(前后轮同时抱死) z ⎧Fμ1 + Fμ 2 = ϕmg ⎪ ⎨Fμ1 = ϕFz1 ⎪F = ϕF z2 ⎩ μ2
Fμ 2 1 ⎡ mg = ⎢ 2 ⎢ hg ⎣ L2 2 + 4hg L mg
=ϕ
⎧ Fμ 1 + Fμ 2 = ϕ mg ⎪F ⎨ μ 1 = F z1 = L 2 + ϕ h g ⎪F Fz 2 L1 − ϕ h g ⎩ μ2
⎛ mgL −⎜ ⎜ hg ⎝ ⎞⎤ + 2 Fμ1 ⎟⎥ ⎟⎥ ⎠⎦
Fμ1
2
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理想的制动器制动力分配
Fμ 2 1 ⎡ mg = ⎢ 2 ⎢ hg ⎣ L2 2 + 4hg L mg Fμ1 ⎛ mgL −⎜ ⎜ hg ⎝
2
⎞⎤ + 2 Fμ1 ⎟⎥ ⎟⎥ ⎠⎦
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利用附着系数和制动效率
•汽车在大于同步附着系数路面上制动,车轮不抱死的最大制动强度
FXb = FXb1 + FXb 2 = ϕ ⋅ Fz 2 + Fμ1 = ϕ ⋅ G
G ⋅ z = FXb
L1 − z ⋅ hg
L L1 − z ⋅ hg G ⋅ z = ϕ ⋅G + β ⋅G ⋅ z L
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制动效能的恒定性
国家行业标准: • 以一定车速连续制动15次,
• 每次制动减速度:3米/秒, • 最后的制动效能应不低于 规定的冷实验制动效能的 60%(制动踏板力相同条件下)
制动效能因素: K ef =
T μ : 制动器的制动力矩 rbd : 制动鼓半径 F : 单位制动轮缸推力
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轿车制动规范
项目 试验路面 载重 制动初速 方向稳定性
距离或减速度
中国 GB7258 EEC 71/732 φ≥0.7 附着良好
瑞典 F18 φ＝0.8 任何载荷 80km/h 不抱死跑偏 ≥5.8m/s2 ≤490N
美国联邦 105 Skid No81 轻载、满载 80km/h 不抱死，偏出 ≤3.7m ≤65.8m (216ft) ≤66.7~667N
Fxb = Fxb1 + Fxb 2 Fxb 2 Fxb 2
• r组线 （不同附着系数路面）
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固定比例的制动器制动力汽车实际路面上的制动过程分析
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固定比例的制动器制动力汽车实际路面上的制动过程分析
汽车在小于同步附着系数路面上制动时，前轮先抱死，失去转向能力； 汽车在大于同步附着系数路面上制动时，后轮先抱死，后轮侧滑； 汽车只有在同步附着系数路面上制动时，前后轮同时抱死．
0 < sb < 1
纯滑动
sb = 1
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轮胎滑移率与附着系数关系
滑移率：
v x − ω ⋅ rd sb = × 100% vx
纯滚动
sb = 0
边滚边滑动
0 < sb < 1
纯滑动
sb = 1
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附着系数的影响因素
道路的类型、路况 汽车运动速度 轮胎结构、花纹、材料
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附着系数的影响因素
轮胎的磨损会影响其附着能力。 路面的宏观结构应有一定的不平度而有自排水能力；路面的微观 结构应是粗糙且有一定的棱角，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积可提 高附着能力：低气压、宽断面和 子午线轮胎附着系数大。 滑水现象减小了轮胎与地面的附 着能力，影响制动、转向能力。 潮湿路面且有尘土、油污与冰雪、 霜类。
Fb >> F f
C
Fxb max = Fϕ
Fxb = Fμ
踏板力， N
地面制动力首先取决与制动器制动力，但同时受到地面附着条件 的限制，它们同时大才好。
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轮胎滑移率与附着系数关系
滑移率：
v x − ω ⋅ rd sb = × 100% vx
纯滚动
sb = 0
边滚边滑动
FXb = FXb1 + FXb 2 = ϕ ⋅ Fz1 + Fμ 2 = ϕ ⋅ G
L2 + z ⋅ hg L
+ (1 − β ) ⋅ FXb
G ⋅ z = F Xb
最大制动强度
G ⋅ z = ϕ ⋅G
L2 + z ⋅ hg
z max
L L2 ⋅ ϕ = z= β ⋅ L − ϕ ⋅ hg
+ (1 − β ) ⋅ G ⋅ z
离地，并踩住制动踏板，在轮胎圆周 沿切线方向推动车轮直至它能转动所 需的力)
ω
Fxb
W
Tμ
ua
Fp
Fμ =
Tμ r
２ 地面制动力
汽车减速行驶时地面提供的外力
F xb =
Tμ r
Fz
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地面制动力、制动器制动力与附着力的关系
Fμ Fϕ
踏板力， N
F xb ≤ Fϕ = F z ⋅ ϕ F xb max = F z ⋅ ϕ
FXb = FXb1 + FXb 2 = Fμ1 + Fϕ 2
z ≤ϕ
m ⋅ zg = FXb ≤ Fφ1 + Fϕ 2 = ( Fz1 + Fz 2 ) ⋅ ϕ = mg ⋅ ϕ
汽车制动时:同步附着系数路面上
z = ϕ0
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利用附着系数和制动效率
•汽车在小于同步附着系数路面上制动,车轮不抱死的最大制动强度
• f组线 （不同附着系数路面）
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固定比例的制动器制动力汽车实际路面上的制动过程分析 后轮先抱死：
Fxb 2 ⎛ mgL1 Fxb hg mg (L1 − zhg ) = ϕ ⎜ = ϕFz 2 = ϕ ⎜ L − L L ⎝ ⎛ mgL1 ( Fxb1 + Fxb 2 )hg ⎞ ⎟ = ϕ⎜ ⎜ L − ⎟ L ⎝ ⎠ ϕhg ϕmgL1 Fxb1 − ) = −( L + ϕhg L + ϕhg ⎞ ⎟ ⎟ ⎠
2 2 b e e b
u b = 0 . 8u a 0
u e = 0 .1u a 0
S b : u a 0 到 u b的车辆行驶距离 S e : u a 0到 u e的车辆行驶距离
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汽车的制动效能其恒定性
减速度和制动强度(制动率)
Fxb a b = z= G g ab = z ⋅ g
前轴利用附着系数(对应制动强度下)
ϕf
Fμ 1 F Xb 1 β ⋅ F Xb = = = = FZ 1 FZ 1 FZ 1
β zG
G L 2 + zh g L
=
β zL
L 2 + zh g
利用附着系数越接近制动强度,地面的附着条件发挥越充分,汽车制动力 分配的合理程度越高
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ua0 τ2 1 ' (τ 2 + )u a 0 + 制动距离： s = 3 .6 2 25 . 92 &&max x
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汽车的制动效能其恒定性
制动距离的主要影响因素：
制动器起作用的时间，最大制动减速度，起始车速
•
平均减速度（ＥＣＥＲ１３和国标采用）
MFDD
其中：
u −u = 25 .92 (S − S )
因制造或调整误差造成汽车左、右车轮，特别是左、 右转向轮制动器制动力不等。 因结构原因使制动时悬架导向杆系与转向杆系在运 动学上的不协调或干涉。