吉林大学汽车理论第四章汽车制动性
汽车理论：第四章 汽车制动性作业(答案)
m du dt
=
FXb1
+ FXb2
=
FZ1ϕ
+ 0.5FZ1ϕ
= 1.5FZ1ϕBiblioteka 3）汽车的制动减速度由
m
du dt
= 1.5FZ1ϕ
=
1.5ϕ L
(Gb +
m du dt
hg )
可得
(1 − 1.5ϕhg )m du = 1.5ϕ Gb L dt L
du =
1.5ϕGb
= 1.5ϕgb = 1.5 × 0.7 × 9.8 × 1.1
答：
开始制动时，前、后制动器制动力 Fu1、Fu2 按 β 线上升，因前、后车轮均未抱死，故 前、后轮地面制动力 FXb1= Fu1、FXb2= Fu2 也按 β 线上升。
到 B 点时， β 线与ϕ = 0.7 的 r 线相交，地面制动力 FXb1、FXb2 符合后轮先抱死的状
况，后轮开始抱死。
从 B 点以后，再增加制动踏板力，前、后制动器制动力 Fu1、Fu2 继续按 β 线上升，因 前轮未抱死，故前轮地面制动力 FXb1= Fu1 仍按 β 线上升，但因后轮已抱死，故其地面制动 力 FXb2 不再按 β 线上升，而是随着 FXb1 的增加而沿ϕ = 0.7 的 r 线变化而有所减小。
解： 1）质心至前轴的距离
a = L − b = 2.8 −1.1 = 1.7 m
制动时汽车的受力图
2）忽略汽车的滚动阻力偶矩、空气阻力以及旋转质量减速时产生的惯性力偶矩，根据汽车 在水平路面上制动时的受力分析可得
FZ1
=
1 L
(Gb
+
m
du dt
hg
)
FZ 2
汽车理论第四章汽车的制动性
一、地面对前、后车轮的反作用力
图中忽略了汽车的滚动阻力偶矩、空气阻 力以及旋转质量减速时产生的惯性力偶矩。 下面的分析中还忽略制动时车轮边滚边滑 的过程，附着系数只取一个定值φ0。
对后轮接地点取力矩得
du Fz1L Gb m hg dt
对前轮接地点取力矩得
du Fz 2 L Ga m hg dt
1：理想的制动器制动力曲线
2：具有固定比值的制动器制动力曲线
3：地面制动力线
4：同步附着系数
5：制动过程分析
6：制动效率 7：前后制动器制动力的分配原则β
制动过程中，可能出现如下三种情况：
1：前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死
2：后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死
3：前、后轮同时抱死拖滑
其中，1是稳定情况；2是不稳定情况；3可 避免侧滑，同时只有在最大制动强度时才会失去 转向能力，同时附着条件利用较好。 所以，前、后制动器制动力分配的比例将影 响汽车制动时的方向稳定性和附着条件利用程度， 是设计汽车制动系统必须妥善处理的问题。
2 b 2 e
式中：
ub——0.8u0的车速（km/h）；
u0 ——起始制动车速（km/h） ； ue ——0.1u0的车速（km/h） ； sb ——u0到ub车辆经过的距离（m）； se ——u0到ue车辆经过的距离（m）。
二、制动距离的分析 驾驶员反应时间
1
' 1 ' 2
制动时汽车跑 偏的情形
a）制动跑偏 时轮胎在地面上留 下的印迹 b）制动跑偏 引起后轴轻微侧滑 时轮胎留在地面上 的印迹 b)
a)
制动跑偏时的受力图
一、汽车的制动跑偏 制动时汽车跑偏的原因有两个： 1）汽车左、右车轮，特别是前轴左、右车轮 （转向轮）制动器的制动力不相等。 2）制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动 学上的不协调（互相干涉）。 二、制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失 制动时发生侧滑，特别是后轴侧滑，将引起 汽车剧烈的回转运动，严重时可使汽车调头。
吉林大学汽车理论第四章汽车制动性
12
2
1
2
gt
3
4
27
Fp
ds dt
u
u0
1 kt 2 2
j
d
e
Fp j f
ds
(
u0
1 2
kt
2
)dt
0 ab c
' "' "
1
12
2
1
2
3
gt
4
s
u0t
1 6
kt
3＝u0t－
1 6
xmax "2
t3
s"2
u0"2
1 6
k"23＝u0"2
1 6
xmax "2 2
28
则在 2时间行驶距离s2 :
Foot force on the braking pedal
Fxb F Fz Fxbmax Fz
踏板力，N
Fxb F
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。
13
4 硬路面上的附着系数
仔细观察汽车制动过程可发现，轮胎留在地 面上的印痕从车轮滚动到滑动是一个渐变的过程 (假设直线行驶)。
第一阶段：单纯滚动。印痕的形状基本与轮
胎胎面花纹相一致。 uw rr0w
第二阶段：边滚边滑。轮胎胎面相对地面发
生一定的相对滑动，花纹逐渐模糊，可辨别轮胎
花纹的印痕。随着滑动成分的增加，花纹越来越
模糊。
uw rr0w uw rr0w
第三阶段：拖滑。车轮抱死拖滑，形成粗黑
印痕，看不出花纹。uw rr0w w 0
Fc
汽车理论课件第四章
相关项目及限值要求。P118-119 注意，标准规定了“…附着系数大于等于0.7”的条件，这是
为了在统一的试验条件下重点体现车辆的性能。在本章研究中，并 不限定路面条件，路面条件对制动性的影响是一个重要研究内容。
未制动
制动时
紧急制动时，力矩FXb r使前轴向前转。前板簧刚度较低，则转 角θ较大；且上述球销距轴心较高 位移δ=hθ应较大，例如3mm。
该球销又与转向纵拉杆相连，只能在转向杆系的间隙和弹性的
容许下稍许向前运动，例如δ’=2mm 相对于无跑偏的δ=3mm ， 球销向后运动了1mm 。于是车轮向右转。
真实的
汽车理论 吉林大学汽车工程学院
3
§4-2 制动力分析
真正使汽车减速的是地面制动力FXb。
地面制动力实际上同时受到两对摩擦副的限制：
➢ 制动器内部摩擦副。该摩擦副产生制动器制动力Fμ，在给定制
动系参数的条件下，Fμ取决于制动踏板力Fp。
➢ 轮胎—地面摩擦副。两者之间的纵向力不会超过附着力Fϕ (FZ ϕ)。
比较常见的一个指标是充分发出的平均减速度，符号为MFDD， 单位为m/s2。
其含义是：制动全过程的车速由u0 （km/h）变化到0，其中 0.8u0 →0.1u0就是制动效能的“充分发出”阶段，将此阶段看做匀 减速过程而得到的平均值，就得到:
MFDD (0.8u0 )2 (0.1u0 )2 25.92S
换言之，地面制动力FXb等于制动器制动力Fμ与附着力Fϕ二者
中的较小者。
当制动踏板力Fp不大时，车轮未抱死
汽车理论第四章 汽车制动性.ppt
求f线组：
Fxb1
Fz1
mg L
b hg
mgb L
Fxb hg L
Fxb Fxb1 Fxb2
Fxb1
mgb L
(Fxb1
Fxb2 L
)hg
Fxb 2
L hg hg
Fxb1
mgb hg
23/16
Fxb 2
前轮制动严重滞后，
失效，后轮抱死 后轮抱死后，前轮才
时的地面制动力。 将开始制动。
随着FXb1FXb2？
前轮参与制动后 FXb
Fj
FZ2 FXb2 FZ 2
I 曲线以下的 r 线组没有意义
30/16
对于f线组，从x轴开
Fxb2
始，由于后轮没抱死，
继续沿着f线增加，直至
配曲线I的交点处的附着系数为同步附着系数0。
同步附着系数说明，前后制动器制动力为固 定比值的汽车，只能在一种路面上，即在同步附 着系数的路面上才能保证前、后轮同时抱死。
同步附着系数也可用解析方法求出。
19/16
用解析方法求同步附着系数
F1 F F1 Fz1 F 2 Fz2
Fxb2
mgb Fxb1
(0, )
hg
25/16
求r线组：Fxb mg
Fxb2
Fz2
mg L
a hg
mga L
Fxb hg L
Fxb Fxb1 Fxb2
Fxb 2
mga L
汽车理论-制动系
第一节 思考 制动性的评价指标
根据对汽车制动性的定义，如何确定制动性的评价指标？ 制动性的评价指标包括：
➢制动效能—制动距离与制动减速度； ➢制动效能恒定性； ➢制动时的方向稳定性。
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第一节 制动性的评价指标
1.制动效能
制动效能即制动距离和制动减速度。
思考
制动距离主要与哪些因素有关？
帕萨特
43.9
奥迪A6 1.8T
42.3
宝来1.8T
40.0
宝马745i
37.1
5
第一节 制动性的评价指标 本节内容结束 下一节
6
制动距离
路面条件 载荷条件 制动初速度
2
第一节 制动性的评价指标
2.制动效能的恒定性
制动效能的恒定性即抗热衰退性能。
3.制动时汽车的方向稳定性
制动时汽车按给定路径行驶的能力。 即在制动中不发生跑偏、侧滑或失去转向能力的性能。
➢本章研究的重点是：如何使汽车在保证方向稳定性 的前提下，获得最好的制动效能。
3
第一节 制动性的评价指标
表4-1 乘用车制动规范对行车制动器制动性的部分要求
项பைடு நூலகம் 试验路面
中国 ZBT24007
—1989 干水泥路面
欧洲共同体 （EEC）
71/320
附着良好
中国 GB7258 —2004
≥0.7
美国 联邦135
Skid no81
载重
满载
一个驾驶员 任何载荷 或满载
轻、满载
制动初速度 80km/h
≤65.8m（216ft）
66.7～667N (15～150 lbf)
4
第一节 制动性的评价指标
汽车理论第四章汽车的制动性课后题答案
汽车理论第四章汽车的制动性课后题答案第四章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=?80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 +=β?后轴利⽤附着系数为：()gr zh a z L --=β?1空载时：g h b L -=β?0=413.0845.085.138.095.3-=-?0??> 故空载时后轮总是先抱死。
由公式()Lh La zE g r rr/1/?β?+-==代⼊数据rrE ?845.0449.21.2+=（作图如下）满载时：g h b L -=β?0=4282.017.1138.095.3=-?0??<时：前轮先抱死Lh Lb z E g f ff //?β?-==代⼊数据f E =f17.1501.11-（作图如下）0??>时：后轮先抱死()Lh La z E g r rr /1/?β?+-==代⼊数据r E =r17.1449.295.2+（作图如下）2）由图或者计算可得：空载时8.0=?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 -=后轴制动效率Lh L a zE g r rr /1/??+==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 +=前轴制动效率Lh L b zE g f ff /1/??-==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?+???? ??+==8.02m b)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。
汽车理论第四章汽车的制动性
制动力系数：地 面制动力与作用在 车轮上的垂直载荷 的比值。
峰值附着系数
制动力系数随 滑动率而变化
滑动附着系数 s =15%～20%
19
第二节 制动时车轮的受力
3.侧向力系数
侧向力系数：地面 作用于车轮的侧向力 与车轮垂直载荷之比。
侧向力系数也 随滑动率而变化
20
第二节 制动时车轮的受力
➢ABS（防抱死制动系统）将制动时的滑动率控制 在15%～20%之间，有如下优点：
50
第三节 汽车的制动效能及 其恒定性
➢八达岭高速公路是北京通往大西北的一条重要交通干道。1998 年该公路建成开通，至2003年5月底，已经发生一般性交通事故458
起，造成236人受伤、94人死亡。特别是在高速路进京方向51～
56km路段内就造成50人受伤、36人死亡。这段5km长的道路和道路 右侧葬送了众多生命的深渊，被驾驶员称为“死亡谷”。
1）制动器起作用的时间
➢当 ua0=110 km/h时，1s时间汽车行驶的距离 s=30m； ➢如果消除制动器间隙的时间减少0.2s，制动距离可缩短6m。
表4-3 装用不同助力制动系时CA770轿车的制动距离
性能指标 制动系形式
真空助力制动系 压缩空气—液压制动系
制动时间 制动距离 最大制动减速
/s
项目 试验路面
中国 ZBT24007
—1989 干水泥路面
欧洲共同体 （EEC）
71/320
附着良好
中国 GB7258 —2004
≥0.7
美国 联邦135
Skid no81
载重
满载
一个驾驶员 任何载荷 或满载
轻、满载
制动初速度 80km/h
汽车理论第四章
本章内容
摘要 第一节 制动性的评价指标 第二节 制动时车轮的受力 第三节 汽车的制动效能及其恒定性 第四节 制动时汽车的方向稳定性 第五节 前、后车轮制动器制动力的比例关系 第六节 汽车制动防抱装置 第七节 驻车制动性 第八节 汽车制动性试验
实例 总结 思考题
摘要
➢ 汽车的制动性是汽车的主要使用性能之一，直接关系到交 通安全。重大交通事故往往与制动距离太长、制动时发生 严重侧滑或方向失控、下长坡制动稳定性差等情况有关。 因此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。
三、具有固定比值的前、后车轮制动器制动力与同步附着系 数
不少两轴汽车的前、后车轮制动器制动力之比为固定常数。
常用前轮制动器制动力与汽车总制动器制动力之比来表明
制动力分配的比例，称为制动器制动力分配系数，用β表
示 ，即
β F1
F
式中 F1 ——前轮制动器别动力；
F——汽车总制动器制动力，F F1 F2 ，F2 为后制 动器制动力
第三节 汽车的制动效能及其恒定性
汽车的制动效能是指汽车迅速降低车速直至停车的能力。评定制动效 能的指标是制动距离S(m)、制动减速度j(m/s2)和地面制动力Fxb(N) 。 一、制动效能的评价指标 ➢ 制动距离
制动距离与汽车的行驶安全有直接的关系。它指的是汽车在附着性 能 停车良为好的止水汽车平所路驶面过上以的车距离速。u0滑制行动时距，离从与驾汽驶车员制踩动着前制的动车踏速板、开制始动到踏 板力、路面附着条件以及制动系统的型式有关。
➢ ABS一般由轮速传感器、电子控制 器与压力调节器三部分组成，如右 图
第七节 驻车制动性
➢ 汽车的驻车制动性是衡量汽车长期停放在坡道上的能力。 驻车制动一般靠手操纵的驱动机构使后轴制动器或中央制 动器产生制动力矩并传到后轮，路面对后轮产生地面制动 力，以实现整车制动(即驻车制动)。
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15/58
随着制动强度的增加，车轮的滑动成分越来越大。它
通常用滑动率S表示。
S uw rr0w 100%
p
uw
s
uw rr0为纯滚动S 0
w 0, S 100%为纯滑动 b
b
l
ห้องสมุดไป่ตู้
0 S 100%为边滚边滑
制动力系数b 峰值附着力系数 p 滑动附着系数 s 侧向力系数l
20
100
滑动率S
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, 轮胎与地面的附着能力下降。
行车制动俗称脚制动或脚刹车。 驻车制动俗称手刹车或手制动。
4/58
4.1 汽车制动性能评价指标
Evaluation Index of Braking Performance MV
三个评价指标 制动效能（含制动距
汽车主要性能
离或制动减速度）； 制动效能恒定性（抗
汽车制动性
衰退性能）；
制动距离
制动稳定性
F
T r
Braking Force
Fxb
Fxb F
F
Fz
11/58
W
ua
T
Fp
Fxb
F
Fz
制动时车轮受力条件
12/58
3 地面制动力、制动器制动力与附着力的关系
F
Fb Ff
F
C
Fxbmax F
踏板力，N
Foot force on the braking pedal
Fxb F Fz Fxb max Fz
踏板力，N
Fxb F
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。
13/58
4 硬路面上的附着系数
仔细观察汽车制动过程可发现，轮胎留在地 面上的印痕从车轮滚动到滑动是一个渐变的过程 (假设直线行驶)。
第一阶段：单纯滚动。印痕的形状基本与轮
胎胎面花纹相一致。 uw rr0w
短距离内停车
汽车制动性
维持行驶方向稳定性 下长坡维持一定车速
坡道长时间停放
3/58
汽车制动性内容
定义：汽车在行驶时能在短距离停 车且维持行驶方向稳定性的能力，在下 长坡时能维持一定车速的能力，也包括 在一定坡道上能够长时间停放的能力。
汽车制动性是汽车的重要使用性能 之一。它属于汽车主动安全的范畴。
6/58
4.1 汽车制动性能评价指标
Evaluation Index of Braking Performance
制动效能定义 在良好路面上，汽车以规定的初始车速以规
定的踏板力制动到停车的制动距离或制动时 汽车的减速度。它是制动性能的最基本指标。
7/58
制动效能恒定性
抗热衰退性能--汽车在高速行驶或下长坡时制动 性能的保持程度。
≥5.8m/s2
≤65.8m (216ft)
踏板力
≤490N
≤490N
≤490N
≤66.7~667N
9/58
4.2 制动时车轮受力分析
汽车制动过程
地面制动力
空气阻力
空气
地面
外力 与行驶方向相反
汽车
减速或停车
10/58
4.2 制动时车轮受力分析
1 地面制动力
W
ua
Fxb
T r
T
Fp
2 制动器制动力
16 ~ 22
100
边滚边滑0 s 100%
s
uw
rr0w uw
100%,b
Fb mg
, p
Fb max mg
18/58
各种路面平均附着系数
路面
沥青或砼（干）
沥青（湿） 砼（湿） 砾石 土路（干） 土路（湿） 雪（压实） 冰
φp 0.8~0.9 0.5~0.7 0.8 0.6 0.68 0.55 0.2 0.1
抗水衰退性能--汽车涉水后制动性能的保持能力
汽车制动行驶方向稳定性评价常用制动 时汽车按给定路径行驶的能力。 制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力 时，汽车将偏离给定的行驶路径。这时， 汽车制动方向稳定性能不佳。
8/58
轿车制动规范
项目
中国 GB7258 EEC 71/732 瑞典 F18 美国联邦 105
21/58
试验路面 φ≥0.7
附着良好 φ＝0.8 Skid No81
载重
空载（满载） 1 人或满载 任何载荷 轻载、满载
制动初速 50km/h
80km/h
80km/h
80km/h
方向稳定性 偏出≤2.5m
不抱死跑偏
不抱死跑偏
不抱死，偏出≤ 3.7m
距离或减速度
≤19 (20)m ≥6.2(5.9)m/s2
≤50.7m, ≥5.8m/s2
第二阶段：边滚边滑。轮胎胎面相对地面发
生一定的相对滑动，花纹逐渐模糊，可辨别轮胎
花纹的印痕。随着滑动成分的增加，花纹越来越
模糊。
uw rr0w uw rr0w
第三阶段：拖滑。车轮抱死拖滑，形成粗黑
印痕，看不出花纹。uw rr0w w 0
14/58
ua 滑
动
率
ua
轮 胎
印
迹
ua
变 化
规
律
制动时汽车行驶方向
稳定性（包括抗跑偏、 抗侧滑、保持转向能
交通安全
力的性能）。
5/58
4.1 汽车制动性能评价指标
Evaluation Index of Braking Performance
制动效能
制动减速度 制动距离
制动性 评价指标
制动效能恒定性
汽车制动方向稳定性
抗热衰退性能 水衰退性能
跑偏 侧滑 失去转向能力
b s、l－S关系曲线
16/58
制动力系数
p
b
s
b
l
l
滑转率S
20
S 100
S rr0w uw 100%
滑动率
rr 0w
b s、l－S关系曲线 17/58
滑动率s:车轮运动中从滚动至滑动过程
滑动成分所占的比例
现象
纯滚动uw
p s
rr 0 w
b
S
FS mg
s 0
纯滑动w＝0
l
s
s 100％
Vehicle braking performance
1/58
4.1 汽车制动性能评价指标 4.2 车轮制动受力学分析 4.3 汽车制动效能及其恒定性 4.4 汽车制动行驶方向稳定性 4.5 前后制动器制动力分配
Automotive Braking Performance 2/58
汽车制动性内容
φS 0.75 0.45~0.60 0.7 0.55 0.65 0.4~0.5 0.15 0.07
19/58
Adhesive Coefficient 道路的类型、路况
影响附着系 汽车行驶速度
数的因素
轮胎结构、花纹、材料
b
b
柏油（干）
松砾石
光滑冰面
s
ua s
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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