制动时汽车的方向稳定性
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
24
第四节 制动时汽车的方向稳定性
和汽车制动性有关 的主动安全系统
一、ABS系统
ABS系统 EBD系统
左侧：地面附着力随汽车 制动力矩的增加，能提供 足够的地面制动力，此时 的侧向力系数也较大，具 有足够的抗侧滑能力，— 稳定区。
右侧：随制动力矩的增大，地面制动力减小，抱死侧滑。 25
第四节 制动时汽车的方向稳定性
第四节 制动时汽车的方向稳定性
制动时汽车的方向稳定性：一般指汽车在制动过程中维 持直线行驶或按预定弯道行驶的能力。
汽车制动时方向稳定性差的三种表现： • 制动跑偏：制动时汽车自动向左或向右偏驶。 • 制动侧滑：制动时汽车的某一轴或两轴发生横向移动。 • 前轮失去转向能力：弯道制动时汽车不再按原来的弯道行 驶而沿弯道切线方向驶出；直线行驶制动时，虽然转动转向 盘但汽车仍按直线方向行驶。
6
第四节 制动时汽车的方向稳定性
一、汽车的制动跑偏
原因之一： 1.左右车轮制动力不相等
Fμl Fμr 或 F l F r
制动力不相等度
ΔFμb
Fμb Fμl Fμb
100%
我国GB7258-2004规定，前轴的不相等度不应大 于20%，后轴不应大于24%。
思考：前轮的制动力不相等度大容易导致跑偏，还是
地面的摩擦力不同。在制动时，如果施加在4个车轮 上的制动器制动力相同，则容易产生打滑、倾斜和 侧翻等现象。
作用：在汽车制动的瞬间，高速计算出4个轮胎由于
附着不同而导致的摩擦力数值，然后调整制动装置， 使其按照设定的程序在运动中高速调整，达到制动 力和摩擦力（牵引力）的匹配，保证车辆的平稳和 安全。—ABS的辅助装置，提高ABS的功效。
当于转向纵拉杆输出了一个
运动，前轮随之转动。
11
这种原因导致的制动跑偏，相对于设计而言， 其方向是固定的。这不是改进制造工艺或者提 高维护保养水平能解决的。
12
第四节 制动时汽车的方向稳定性
二、制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失
由试验和理论分析得知： • 制动时，若后轴车轮比前轴车轮先抱死拖滑，就可能发 生后轴侧滑（不稳定的、危险工况）； • 若前、后轴车轮同时抱死或前轴车轮先抱死，后轴再抱 死或不抱死，则能防止后轴侧滑，不过前轴抱死后将失去 转向能力。
3.前轮抱死或后轮抱死时汽车纵轴线转过的角度
试验条件
试验是在一条一侧有2.5%横向坡的平直混凝土路面 上进行。
为了降低附着系数，使之容易发生侧滑，在地面上 洒了水。
试验用轿车有调节各个车轮制动器液压的装置，以 控制每根车轴的制动力，达到改变前后车轮抱死拖滑次 序的目的，调节装置甚至可使车轮制动器液压为零。
3
第四节 制动时汽车的方向稳定性
跑偏
侧滑
4
第四节 制动时汽车的方向稳定性
制动跑偏、侧滑、失去转向能力之间的联系：
跑偏和侧滑是有联系的：严重的跑偏有时会引起后轴 侧滑，容易侧滑的汽车也加剧跑偏的趋势。 失去转向能力和后轴侧滑也是有联系的：一般汽车如 后轴不会侧滑，前轮就可能失去转向能力；后轴侧滑， 前轮常仍有转向能力。 制动跑偏、侧滑、失去转向能力是造成交通事故的重 要原因。在侧滑事故中，发现有50%是由制动引起的。
下面通过理论分析和直线行驶制动试验来证实上述结论。
13
回顾
14
15
第四节 制动时汽车的方向稳定性
二、制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失
FXb1
FY1 0
受到向右的侧 向干扰
FXb2
1.前轮抱死拖滑
uA
FXb1
前轮抱死时，Fj的 方向与前轴侧滑的方
A Fj（离心力）
C
向相反，Fj能阻止或 减小前轴侧滑，汽车
处于稳定状态。
uB
FXb2
FY2
B
O
16
第四节 制动时汽车的方向稳定性
2.后轮抱死拖滑
FXb1
uA
FXb1
FY1
o
A
F FXb2 j
FY2≈0
C uB
B
侧向干扰
FXb2
后轮抱死时，Fj与后 轴侧滑方向一致，惯性 力加剧后轴侧滑，后轴 侧滑又加剧惯性力，汽 车将急剧转动，处于不 稳定状态。
17
第四节 制动时汽车的方向稳定性
最好是具有ABS，前后轮都处于滚动状态，能确保最高的制动 效能和最好的方向稳定性，不发生侧滑、不失去转向；
然后是前后轮同时抱死，能实现很高的制动效能和较好的方 向稳定性，不发生侧滑、但失去转向；
在无法确保前后轮同时抱死时，力争前轮先抱死，这样制动 效能较差，会失去转向，但不会发生侧滑；
最不利的就是后轮先抱死，制动效能较差，虽然不会失去转 向，但会发生非常危险的侧滑。
湿路面上的制动距离要长（S干= 70% S湿）—制动时间长。
干燥路面上，汽车纵轴转角比湿路面上要小。
同样的时间内，干、湿路面上的汽车纵轴转角相差不多。
在低附着系数路面上制动时，侧滑程度的增加主要是由于
制动时间增加的缘故。
21
第四节 制动时汽车的方向稳定性
（4）试验的总结
1）制动过程中，如果只有前轮抱死或前轮先抱死拖滑， 汽车基本上沿直线向前行驶，汽车处于稳定状态，但丧失 转向能力；
思考题
1.简述制动时汽车跑偏的两个主要原因。 2.根据受力情况分析汽车后轮抱死拖滑时的 运动情况。 3.简述ABS和EBD系统的工作原理。
31
第四节 制动时汽车的方向稳定性
本节内容结束
下一节
32
2）若后轮比前轮提前一定时间先抱死拖滑，且车速超过 某一数值，汽车在轻微的侧向力作用下就会发生侧滑，路 面越滑、制动距离和制动时间越长，后轴侧滑越剧烈。
（另外注意，跑偏与车轮抱死无关。） 1.左右车轮制动力不相等 2.悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上不协调
22
第四节 制动时汽车的方向稳定性
弯道行驶条件下的制动试验
27
第四节 制动时汽车的方向稳定性
一、ABS系统
※ABS的作用： 防止后轮抱死，提高制动时的行驶稳定性； 防止前轮抱死，提高制动时的操纵性； 减少轮胎磨损，减轻驾驶员的紧张程度； 最大可能利用车轮与地面的附着，减少制动
距离。
28
第四节 制动时汽车的方向稳定性
二、EBD系统
由来：如果4只轮胎附着地面的条件不同，4个车轮与
26
第四节 制动时汽车的方向稳定性
一、ABS系统
※理想的制动控制：
车轮滑移率从稳定区进入不稳定区的瞬间，迅速 而适度地减少制动器制动力，使车轮的转动回复 到稳定区域内；
逐渐地增加制动器制动力直至车轮状态再次越过 稳定界限位置，尽量长时间地保持车轮运动于稳 定界限附近的最佳滚动状态。
★制动车轮始终在纵向峰值附着系数最大处附近的 狭小滑移率范围内滚动，既保证了转向操纵和制 动方向的稳定性，又获得最小制动距离。
复习：
第五章 汽车的制动性 制动器的起作用时间
汽车的制动距离
起始的制动速度
踩踏板的速度 制动器的结构
最大制动减速度
附着力
制动效能恒定性
制动器摩擦副材料 制动器结构
盘式优于鼓式
第五章 汽车的制动性
复习：
制动性的 评价指标
制动效能-制动距离、影Baidu Nhomakorabea因素 制动效能恒定性-影响因素 制动时的方向稳定性
第四章 汽车的制动性
18
第四节 制动时汽车的方向稳定性
（1）前轮无制动力而后轮有足够的制动力（曲线A） 或后轮无制动力而前轮有足够的制动力（曲线B）
A：随车速的提高， 侧滑程度剧烈。 B:车速达65km/h时， 纵轴转角也只有 10°，汽车基本按 直线行驶，但前轮 抱死后汽车失去转 向能力，遇障碍时， 需放松制动踏板， 才能绕开行驶。
5
第四节 制动时汽车的方向稳定性
一、汽车的制动跑偏
原因有二：
1.左右车轮，特别是左右转向轮制动力不相等
这种跑偏，相对于设计而言，其方向是不固定的，它是 由于制造误差或使用维修不当造成的，汽车究竟向左或 向右跑偏，要根据具体情况而定。
2.悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上不协调
设计造成的，制动时汽车总是向左或向右一方跑偏。
19
第四节 制动时汽车的方向稳定性
（2）前、后轮都有足够的制动力，但抱死拖滑 的次序和时间间隔不同
前轮比后轮 先抱死拖滑 或后轮比前 轮先抱死且 时间间隔在 0.5s以内，则 汽车基本按 直线行驶， 超过0.5s，后 轴将发生严 重侧滑。
20
第四节 制动时汽车的方向稳定性
（3）起始车速和附着系数的影响
弯道行驶时进行的制动试验也会得到类似结果： 1）只有后轮抱死或后轮提前抱死，在一定车速条件下， 后轴才会发生侧滑； 2）只有前轮抱死或前轮先抱死，因侧向力系数为零，不 能产生任何地面侧向反作用力，汽车无法按原弯道行驶而 沿切线方向驶出，即失去了转向能力。
23
因此，综合考虑制动效能和制动时汽车的方向稳定 性，将制动工况划分成如下四种（不考虑跑偏）：
一、ABS系统
※分析：汽车在制动时，将汽车车轮的滑移 率控制在15%～20%之间，这时既可使制动 力系数接近峰值，同时又可以获得较大的侧 向力系数（也就是说，能兼顾相对最大的纵 向制动力和横向抓地力） ， 从而使汽车获 得最佳的制动效能和方向稳定性。
※出发点： 用滑移率作为参数，通过调节制动压力来控 制车轮的转速，达到防抱死的目的。
9
第四节 制动时汽车的方向稳定性
注意：此时转向盘锁住对制动跑偏的抑制作用不明显了。 10
第四节 制动时汽车的方向稳定性
2.悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上不协调
当汽车制动时，由于设计不
AA
合理，悬架弹簧变形较大，
导致前轴转角过大，就在转
向节上节臂的球销处，发生
干涉（该点的运动量超过各
杆系球销之间的间隙）。相
应用：大型客车、重型载货汽车、汽车列车 29
第四节 制动时汽车的方向稳定性
小结
1. 理解掌握制动时汽车跑偏的两个主要原因。 2. 能够结合受力图对具体的制动性稳定问题的
原因（如前后轴侧滑的原因分析）等进行理 解。 3. 熟悉和汽车制动性有关的主动安全系统： ABS和EBD系统的作用和原理。
30
第四节 制动时汽车的方向稳定性
后轮制动力不相等度大容易导致跑偏？为什么？
7
第四节 制动时汽车的方向稳定性
FX1l>FX1r 使前轮偏转、汽车跑偏 FY2
FX1l>FX1r形成 转向力矩
FY1
FX1对主销的力矩会 使前轮发生偏转
地面侧向 力形成的
反力矩
FY1将使前轮绕主销偏转， 加剧跑偏
8
第四节 制动时汽车的方向稳定性
注意：此时转向盘锁住对制动跑偏有明显的抑制作用。
第四节 制动时汽车的方向稳定性
和汽车制动性有关 的主动安全系统
一、ABS系统
ABS系统 EBD系统
左侧：地面附着力随汽车 制动力矩的增加，能提供 足够的地面制动力，此时 的侧向力系数也较大，具 有足够的抗侧滑能力，— 稳定区。
右侧：随制动力矩的增大，地面制动力减小，抱死侧滑。 25
第四节 制动时汽车的方向稳定性
第四节 制动时汽车的方向稳定性
制动时汽车的方向稳定性：一般指汽车在制动过程中维 持直线行驶或按预定弯道行驶的能力。
汽车制动时方向稳定性差的三种表现： • 制动跑偏：制动时汽车自动向左或向右偏驶。 • 制动侧滑：制动时汽车的某一轴或两轴发生横向移动。 • 前轮失去转向能力：弯道制动时汽车不再按原来的弯道行 驶而沿弯道切线方向驶出；直线行驶制动时，虽然转动转向 盘但汽车仍按直线方向行驶。
6
第四节 制动时汽车的方向稳定性
一、汽车的制动跑偏
原因之一： 1.左右车轮制动力不相等
Fμl Fμr 或 F l F r
制动力不相等度
ΔFμb
Fμb Fμl Fμb
100%
我国GB7258-2004规定，前轴的不相等度不应大 于20%，后轴不应大于24%。
思考：前轮的制动力不相等度大容易导致跑偏，还是
地面的摩擦力不同。在制动时，如果施加在4个车轮 上的制动器制动力相同，则容易产生打滑、倾斜和 侧翻等现象。
作用：在汽车制动的瞬间，高速计算出4个轮胎由于
附着不同而导致的摩擦力数值，然后调整制动装置， 使其按照设定的程序在运动中高速调整，达到制动 力和摩擦力（牵引力）的匹配，保证车辆的平稳和 安全。—ABS的辅助装置，提高ABS的功效。
当于转向纵拉杆输出了一个
运动，前轮随之转动。
11
这种原因导致的制动跑偏，相对于设计而言， 其方向是固定的。这不是改进制造工艺或者提 高维护保养水平能解决的。
12
第四节 制动时汽车的方向稳定性
二、制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失
由试验和理论分析得知： • 制动时，若后轴车轮比前轴车轮先抱死拖滑，就可能发 生后轴侧滑（不稳定的、危险工况）； • 若前、后轴车轮同时抱死或前轴车轮先抱死，后轴再抱 死或不抱死，则能防止后轴侧滑，不过前轴抱死后将失去 转向能力。
3.前轮抱死或后轮抱死时汽车纵轴线转过的角度
试验条件
试验是在一条一侧有2.5%横向坡的平直混凝土路面 上进行。
为了降低附着系数，使之容易发生侧滑，在地面上 洒了水。
试验用轿车有调节各个车轮制动器液压的装置，以 控制每根车轴的制动力，达到改变前后车轮抱死拖滑次 序的目的，调节装置甚至可使车轮制动器液压为零。
3
第四节 制动时汽车的方向稳定性
跑偏
侧滑
4
第四节 制动时汽车的方向稳定性
制动跑偏、侧滑、失去转向能力之间的联系：
跑偏和侧滑是有联系的：严重的跑偏有时会引起后轴 侧滑，容易侧滑的汽车也加剧跑偏的趋势。 失去转向能力和后轴侧滑也是有联系的：一般汽车如 后轴不会侧滑，前轮就可能失去转向能力；后轴侧滑， 前轮常仍有转向能力。 制动跑偏、侧滑、失去转向能力是造成交通事故的重 要原因。在侧滑事故中，发现有50%是由制动引起的。
下面通过理论分析和直线行驶制动试验来证实上述结论。
13
回顾
14
15
第四节 制动时汽车的方向稳定性
二、制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失
FXb1
FY1 0
受到向右的侧 向干扰
FXb2
1.前轮抱死拖滑
uA
FXb1
前轮抱死时，Fj的 方向与前轴侧滑的方
A Fj（离心力）
C
向相反，Fj能阻止或 减小前轴侧滑，汽车
处于稳定状态。
uB
FXb2
FY2
B
O
16
第四节 制动时汽车的方向稳定性
2.后轮抱死拖滑
FXb1
uA
FXb1
FY1
o
A
F FXb2 j
FY2≈0
C uB
B
侧向干扰
FXb2
后轮抱死时，Fj与后 轴侧滑方向一致，惯性 力加剧后轴侧滑，后轴 侧滑又加剧惯性力，汽 车将急剧转动，处于不 稳定状态。
17
第四节 制动时汽车的方向稳定性
最好是具有ABS，前后轮都处于滚动状态，能确保最高的制动 效能和最好的方向稳定性，不发生侧滑、不失去转向；
然后是前后轮同时抱死，能实现很高的制动效能和较好的方 向稳定性，不发生侧滑、但失去转向；
在无法确保前后轮同时抱死时，力争前轮先抱死，这样制动 效能较差，会失去转向，但不会发生侧滑；
最不利的就是后轮先抱死，制动效能较差，虽然不会失去转 向，但会发生非常危险的侧滑。
湿路面上的制动距离要长（S干= 70% S湿）—制动时间长。
干燥路面上，汽车纵轴转角比湿路面上要小。
同样的时间内，干、湿路面上的汽车纵轴转角相差不多。
在低附着系数路面上制动时，侧滑程度的增加主要是由于
制动时间增加的缘故。
21
第四节 制动时汽车的方向稳定性
（4）试验的总结
1）制动过程中，如果只有前轮抱死或前轮先抱死拖滑， 汽车基本上沿直线向前行驶，汽车处于稳定状态，但丧失 转向能力；
思考题
1.简述制动时汽车跑偏的两个主要原因。 2.根据受力情况分析汽车后轮抱死拖滑时的 运动情况。 3.简述ABS和EBD系统的工作原理。
31
第四节 制动时汽车的方向稳定性
本节内容结束
下一节
32
2）若后轮比前轮提前一定时间先抱死拖滑，且车速超过 某一数值，汽车在轻微的侧向力作用下就会发生侧滑，路 面越滑、制动距离和制动时间越长，后轴侧滑越剧烈。
（另外注意，跑偏与车轮抱死无关。） 1.左右车轮制动力不相等 2.悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上不协调
22
第四节 制动时汽车的方向稳定性
弯道行驶条件下的制动试验
27
第四节 制动时汽车的方向稳定性
一、ABS系统
※ABS的作用： 防止后轮抱死，提高制动时的行驶稳定性； 防止前轮抱死，提高制动时的操纵性； 减少轮胎磨损，减轻驾驶员的紧张程度； 最大可能利用车轮与地面的附着，减少制动
距离。
28
第四节 制动时汽车的方向稳定性
二、EBD系统
由来：如果4只轮胎附着地面的条件不同，4个车轮与
26
第四节 制动时汽车的方向稳定性
一、ABS系统
※理想的制动控制：
车轮滑移率从稳定区进入不稳定区的瞬间，迅速 而适度地减少制动器制动力，使车轮的转动回复 到稳定区域内；
逐渐地增加制动器制动力直至车轮状态再次越过 稳定界限位置，尽量长时间地保持车轮运动于稳 定界限附近的最佳滚动状态。
★制动车轮始终在纵向峰值附着系数最大处附近的 狭小滑移率范围内滚动，既保证了转向操纵和制 动方向的稳定性，又获得最小制动距离。
复习：
第五章 汽车的制动性 制动器的起作用时间
汽车的制动距离
起始的制动速度
踩踏板的速度 制动器的结构
最大制动减速度
附着力
制动效能恒定性
制动器摩擦副材料 制动器结构
盘式优于鼓式
第五章 汽车的制动性
复习：
制动性的 评价指标
制动效能-制动距离、影Baidu Nhomakorabea因素 制动效能恒定性-影响因素 制动时的方向稳定性
第四章 汽车的制动性
18
第四节 制动时汽车的方向稳定性
（1）前轮无制动力而后轮有足够的制动力（曲线A） 或后轮无制动力而前轮有足够的制动力（曲线B）
A：随车速的提高， 侧滑程度剧烈。 B:车速达65km/h时， 纵轴转角也只有 10°，汽车基本按 直线行驶，但前轮 抱死后汽车失去转 向能力，遇障碍时， 需放松制动踏板， 才能绕开行驶。
5
第四节 制动时汽车的方向稳定性
一、汽车的制动跑偏
原因有二：
1.左右车轮，特别是左右转向轮制动力不相等
这种跑偏，相对于设计而言，其方向是不固定的，它是 由于制造误差或使用维修不当造成的，汽车究竟向左或 向右跑偏，要根据具体情况而定。
2.悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上不协调
设计造成的，制动时汽车总是向左或向右一方跑偏。
19
第四节 制动时汽车的方向稳定性
（2）前、后轮都有足够的制动力，但抱死拖滑 的次序和时间间隔不同
前轮比后轮 先抱死拖滑 或后轮比前 轮先抱死且 时间间隔在 0.5s以内，则 汽车基本按 直线行驶， 超过0.5s，后 轴将发生严 重侧滑。
20
第四节 制动时汽车的方向稳定性
（3）起始车速和附着系数的影响
弯道行驶时进行的制动试验也会得到类似结果： 1）只有后轮抱死或后轮提前抱死，在一定车速条件下， 后轴才会发生侧滑； 2）只有前轮抱死或前轮先抱死，因侧向力系数为零，不 能产生任何地面侧向反作用力，汽车无法按原弯道行驶而 沿切线方向驶出，即失去了转向能力。
23
因此，综合考虑制动效能和制动时汽车的方向稳定 性，将制动工况划分成如下四种（不考虑跑偏）：
一、ABS系统
※分析：汽车在制动时，将汽车车轮的滑移 率控制在15%～20%之间，这时既可使制动 力系数接近峰值，同时又可以获得较大的侧 向力系数（也就是说，能兼顾相对最大的纵 向制动力和横向抓地力） ， 从而使汽车获 得最佳的制动效能和方向稳定性。
※出发点： 用滑移率作为参数，通过调节制动压力来控 制车轮的转速，达到防抱死的目的。
9
第四节 制动时汽车的方向稳定性
注意：此时转向盘锁住对制动跑偏的抑制作用不明显了。 10
第四节 制动时汽车的方向稳定性
2.悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上不协调
当汽车制动时，由于设计不
AA
合理，悬架弹簧变形较大，
导致前轴转角过大，就在转
向节上节臂的球销处，发生
干涉（该点的运动量超过各
杆系球销之间的间隙）。相
应用：大型客车、重型载货汽车、汽车列车 29
第四节 制动时汽车的方向稳定性
小结
1. 理解掌握制动时汽车跑偏的两个主要原因。 2. 能够结合受力图对具体的制动性稳定问题的
原因（如前后轴侧滑的原因分析）等进行理 解。 3. 熟悉和汽车制动性有关的主动安全系统： ABS和EBD系统的作用和原理。
30
第四节 制动时汽车的方向稳定性
后轮制动力不相等度大容易导致跑偏？为什么？
7
第四节 制动时汽车的方向稳定性
FX1l>FX1r 使前轮偏转、汽车跑偏 FY2
FX1l>FX1r形成 转向力矩
FY1
FX1对主销的力矩会 使前轮发生偏转
地面侧向 力形成的
反力矩
FY1将使前轮绕主销偏转， 加剧跑偏
8
第四节 制动时汽车的方向稳定性
注意：此时转向盘锁住对制动跑偏有明显的抑制作用。