汽车行驶安全性

10%～12%时，轮胎和地面的摩擦力（附着力）最大 而且稳定。
设想在紧急制动期间，如果司机能控制轮胎的 滑动率始终处于10%～12%范围之内，汽车将能获得 最佳制动效能。
•
共32页 第18页
1、ABS工作原理
紧急制动 人为难以控制 防车轴抱死 时间短 惯性大 在紧急制动时ABS系统能根据车轮相对车轴
•
共32页 第6页
2、制动过程相关概念
●制动力 与行驶方向相反，能使汽车迅速减速直至停
止的外力的总和。 外力——地面摩擦力、空气阻力 实际上汽车制动时，空气外力显得太小，因
此产生制动效果的外力主要来源地面对车轮胎 的切向反力。
制动力由车辆制动系统产生的反向力矩形 成，属于内力。
•
共32页 第7页
●地面制动力
汽车制动总时间：
驾驶员反映时间 制动系统除隙时间 制动时间 制动释放时间
对汽车制动减速度的评价通常只计中间两项， 与制动总距离不同。
•
共32页 第25页
极限减速度 极限瞬间加速度：200m/s2
汽车制动过程能产生的减速度越大，制 动距离越小，其制动性能就越好。
但制动过程是非匀速的，影响减速度大 小的因素很多，受力形式及其复杂。
产生的Mμ增大，车轮与地
行驶 方向
面的相对运动：
正压力
近似纯滚动
制动
边滚边滑
力矩
车轴抱死滑移
制动 外力
整车静止
加速度 阻力
车轮
•
共32页 第12页
总制动力合成示意图
车辆质心 位置
制动过程左右 车轮制动力相等，
无跑偏，维持直 线运行。
制动过程左右 车轮制动力不相等， 将承受附加力矩无法
维持直线运行
由力偶产生的旋转作用导致车辆侧滑的趋势。
这是行车紧急制动时的大忌，包括质心较低的轿车，出
现侧滑也容易产生甩尾，甚至侧向翻到。无驾驶经验的司
机，驾驶大型载重车在速度80km/h以上紧急制动时，由于
中心高，装载不均衡，几乎都要侧翻。
•
共32页 第13页
二、紧急制动安全性分析 由于紧急制动都是发生在意外情况，完成时间非
常短暂，驾驶员仅能下意识操作。 影响安全的主要因素：
交通法规明确规定驾驶下列故障车使严重的 违法行为：
●制动故障 ●照明故障
•
共32页 第5页
1、影响制动性的直接因素
行进中的汽车能否及时停车取决于两个因素： ●车辆内部产生的制动力矩 ●车轮与地面的附着力
具有一定质量、高速行驶的汽车，若需强制 减速或及时停止，需要克服巨大的惯性力。
安全停车距离：
车辆按一定的速度在良好路面行驶条件下， 紧急停车所需的最短距离。
所以最大加速度参数的测定是有条件的， 应用中常仅当作参照。
•
共32页 第26页
●制动距离s（m） 制动踏板踏下开始到汽车完全停车所需要的
最小距离。 在一定条件下（初速度、路面质量等）汽车
从紧急制动直至停止所需要的最小距离。 制动距离是评定汽车制动性能的一项主要指
标，经修正后可在道路、交通工程等设计中作 为安全停车距离。
的转速以一定频率控制制动器压力。使车轴即将 抱死使立刻放松，始终保持一定的转动。
车速降至5～8km/h以下系统自动停止工作。
机械式ABS——6～20次/秒 电子式ABS——60～120次/秒
•
共32页 第19页
2、ABS基本组成
不同档次的ABS系统性能、效果、结构、成本 相差很大，制动力执行有机械、气动、液压等类 型，但常规ABS都可分为四个主要部分：
※车轮转速传感器
※制动压力调节装置
※电子控制装置 ※ABS警示灯
紧急处理
•
共32页 第20页
●ABS结构及原理图
车速传感器 安装齿轮
制动器摩擦部位
上图：安装ABS传感器 的汽车轮毂实物
下图：ABS四轮系统安装示意图
•
共32页 第21页
●不同档次的ABS运用于各类国产车型
扬州亚星大客 重庆长安微型车
•
共32页 第28页
计算实例 例：汽车总质量Ga＝10吨，地面附着系数μ＝0.75。
设制动力总能超过附着力，且制动过程是均匀的， 试计算最大减速度。 解：根据题意，jMAX＝ FBmax/Ga
FBmax ＝ μgGa 则：jMAX＝ μg 得jMAX ＝9.8×0.75（m/ s2）
＝7.35（m/ s2） 可见理论上制动减速度与汽车初速度、总质量无 关，与地面附着系数成正比。（一般1.5～2m/ s2为好）
制动减速度、制动距离显然与地面附着力直 接相关，受环境影响较大，运用时应注意修正。
•
共32页 第27页
●制动效能恒定性ρ(%) 汽车制动器在300℃以上体现的制动效能与
同样制动条件，冷状态（100 ℃以下）制动效 能的比值。
ISO/DIS6599相关规定：
在一定的车速（60km/h）条件下，以3m/s2 的负加速度连续制动15次，最后制动效能不低 于在冷状态下制动效能的60％。 （一般车辆冷状态制动效能标准值约5.8 m/ s2）
•
共32页 第29页
思考题
WHY
1、根据制动方程： FB＝Fμ（ Mμ/r）≤Fη 及受力平衡方程： Gaj＋Fη ＝0 解释车辆制动应具备的两方面条件。
2、ABS指的是什么？起什么作用？ 3、影响汽车通过性的主要因素有哪些？什么是汽
车驱动力的间隙失效？
•
共32页 第32页
●制动器制动力矩
使驱动车轮停转的反向力矩。
反向力矩由车辆制动系统产生，是主动力，也
是车辆制动的先决条件。但作为内力必须通过地
面的附着关系转化成外力。
●制动过程
制动外力取决于摩擦力，而在极
为短暂的制动过程中，摩擦力的变化
随相对滑移的变化而变化。 因此制动过程是一个及其复杂的
附着系数变化 正压力变化 相对滑移程度变化
汽车制动是汽车行驶中最常用的操作之一， 汽车制动性能优劣是评价汽车安全性的重要指标。 环境的复杂性：
上坡、弯道、让车、停车、意外
驾驶员将采取制动减速措施，并迅速判断完 成相应操作。
•
共32页 第4页
制动性对汽车使用的影响
良好的制动性能使高速行驶的车辆迅速、安 全减速直至停止，可最大限度减少碰撞、侧滑等 交通事故，提高正常行驶平均行驶速度，获取较 高运输效率。
地面对车辆轮胎的切向反力，是产生制动效 果的主要影响因素之一。
与车辆行驶的驱动条件相同，地面制动力是 被动力，取决于当时的附着系数μ。
相同条件下，μ值越大，所需制动的安全距 离越短。
由于车辆各轮胎表面、地面状况不同，制动 时四轮阻力是不均匀的，因此紧急制动时常伴 随着随机的侧向力。
•
共32页 第8页
•
共32页 第23页
四、制动性的评价指标
1、名词、概念
●制动效能 制动操作时汽车迅速降低速度直至停车的能力。
●热衰退 制动器因高强度工作导致局部温度上升而造成
的制动效能下降。 ●恒定性
汽车制动器制动效能在长时间、大强度工作条 件下保持稳定性的能力。
•Leabharlann Baidu
共32页 第24页
2、评定制动性能参数
●最大制动减速度j（m/s2） 汽车制动过程的平均负加速度。
车辆本身防止或减少交通事故的性能。
●被动安全性
交通事故发生后，车辆本身防止或减轻人员
伤亡和财产损失的性能。
●事故后安全性
交通事故后汽车能减轻事故后果。如消除后
果所需的时间、避免新事故连锁。
●生态安全性
排放、噪声、电磁干扰。
•
共32页 第3页
§3.3.1 汽车的制动性
汽车制动性是主动安全性的最重要性能。体 现了汽车行驶中按需要强制减速直至停止的能力。 一、汽车制动功能
•
共32页 第16页
高速公路紧急制动导致侧翻
紧急制动时因车轴抱死，导致巨大的侧向转矩， 重心高、质量大的货运车极易侧翻
•
共32页 第17页
三、ABS简介（Anti-lock Braking System） ABS是一种汽车制动时，自动防止驱动、从动车
轴立刻被抱死的自动化装置。 前述表明，当汽车轮胎相对地面的滑动率在
上次课内容综述
1、汽车燃油
汽油：辛烷、异辛烷 柴油：十六烷
经济性评价：单位行程燃油耗量（L/100km） 2、汽车燃油经济性计算理论方程
3、汽车燃油经济特性曲线：Qc＝f（Va）
4、《JB3840—2004》——六工况耗油指标测试 5、提高经济性措施
●政策方面 ●车辆结构 ●使用技巧
•
共32页 第1页
•
共32页 第10页
●制动方程
FB＝Fμ（Mμ/r）≤Fη
即车辆制动力取决制动力矩、车轮半径，有 效值小于或等于地面制动力。 受力平衡方程：
Gaj＋Fη ＝0
j为制动过程中的减速加速度（变量），Ga为 车辆总质量（恒量）。
•
共32页 第11页
制动时相对运动过程
汽车制动时增大制动
踏板的作用力，制动装置
襄樊皮卡
重庆长安大客
云南东风中型货车
长春一汽大客
•
共32页 第22页
3、ABS的发展趋势
有效的ABS系统应用以来，大幅度降低了紧急制 动的风险性，目前汽车制造商都在投入巨资进行高 层次的研究和开发。
第五代ABS的功能扩展
电子牵引系统(ETS) 驱动防滑调整装置(ASR) 电子稳定程序(ESP) 辅助制动器 随着材料科学、计算机技术科学的迅速发展， ABS的功能进一步过大，成本大幅度降低。
●四轮之间摩擦力的差异 ●装载时车辆重心偏移形心 ●纯滑动造成地面制动力的不稳定
•
共32页 第14页
车轴抱死状态
汽车制动最终必将达到四轮抱死的结果，此 时增加了摩擦的不稳定性；而且抱死的时刻存在 时间差异。
理论上分析表明，车轴抱死对理想的车辆、 理想的路面来说，不存在危险性。但实际上由于 受力状态不可能均衡导致侧滑。
§3.3 汽车行驶安全性
影响汽车行驶安全性的因素
●人：交通参与者性格、体能、经验、状态 ●车：汽车结构、行驶稳定、技术状况 ●路：线形、路面状况、交通设施、交通管理 ●环境：对人、车、路的影响因素。如：风、
雨、雪、雾等。 在此安全体系中汽车安全性是最大的潜在危机。
•
共32页 第2页
●主动安全性
汽车安全性能
车轴抱死 ＝侧滑！！！
•
共32页 第15页
正常操作的缺陷
驾驶员右脚下意识踩下制动踏板，减速的 惯性使脚上压力大增，导致制动程度加剧，最 终制动装置将车轴抱死。
汽车轨迹：跑偏、侧滑
车速过高、制动力过大严重还会使车辆侧 翻，干扰周边行人、车辆，发生交通事故。 制动系统改进：
●自动防车轴抱死装置（ABS） ●四轮平衡系统
动力传递过程。
•
共32页 第9页
●相对滑移与四轮均衡
四轮（或更多）之间存在差异 瞬间、偶发的侧向力 车辆装载中心位置引发的力矩
制动跑偏 侧滑
在制动力的作用下，车轮与地面可达到纯滑
动，即在反向力矩将车轮抱死后汽车仍因巨大
的惯性前进。
相对滑移：（轮速－车速）/车速
实测数据表明，车轮与地面相对滑移在
10～12％时，附着系数达到最大值。