汽车理论第四章汽车的制动性.

第二节 制动时车轮的受力
一、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。
F
T r
二、地面制动力（忽略滚动阻力时） 地面制动力是使汽车制动而减速行驶的外力， 它取决于两个摩擦副的摩擦力：一个是制动器内 制动摩擦片与制动鼓或制动盘之间的摩擦力，一 个是轮胎与地面间的摩擦力。
几个重要的参数
制动力系数φb
定义：地面制动力与垂直载荷之比。
峰值附着系数φp 定义：制动力系数的最大值。 滑动附着系数φs 定义：s = 100%的制动力系数。 侧向力系数φl 定义：侧向力与垂直载荷之比。
附着系数的数值主要决定于道路的材料、路 面的状况与轮胎结构、胎面花纹、材料以及汽车 运动的速度。
一般制动距离是在冷试验条件下测得的。 制动减速度是制动时车速对时间的导数。 不管前后车轮工作状态是否一致，在不 同路面上，根据定义，最终前后车轮抱死时， 地面制动力为
FXb sG
如果前、后车轮的工作状态不一致，就不能用
一个统一的公式
Fx G
来表示整个制动过程，而只能用：
Fx Fx1 F2
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。
第一节 制动性的评价指标
汽车的制动性主要由以下三方面来评价： 1）制动效能——良好路面上，汽车以一定 初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的 减速度。
2 ）制动效能的恒定性 —— 汽车高速行驶或 下长坡连续制动时，制动效能的保持程度，也称 抗热衰退性能。涉水行驶后，制动器存在水衰退 问题。 3 ）制动时汽车的方向稳定性 —— 制动时汽 车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。
第一段内，印痕的形状与轮胎胎面花纹基 本上一致，车轮还接近于单纯的滚动，可以认 为 u r
W r0 W
第二段内，轮胎花纹的印痕可以辨别出来， 但花纹逐渐模糊，轮胎不只是单纯滚，胎面与 地面发生一定程度的相对滑动，即车轮处于边 滚边滑的状态
uW rr 0W
随着制动强度的增加，滑动成分的比例 越来越大
uW rr 0W
第三段形成一条粗黑的印痕，看不出花 纹的印痕，车轮被制动器抱住，在路面上作 完全的拖滑
W 0
可以用滑动率 s 来说明这个过程中滑动成分 的多少。滑动率的定义是
uW rr 0W s 100% uW
轮胎从纯滚动到边滚边滑，再到最终完全滑动而 不滚动，是一个变化的过程。在这个过程中，其 纵向力特性和侧向力特性发生了明显的变化
估算滑水车速的公式：
uh 6.34 pi
pi——轮胎充气气压（kPa）
滑水车速与路面结构、水层厚度、水液粘 度和密度、轮胎充气压力、垂直载荷、花纹形 式及轮胎磨损程度有关。
第Fra Baidu bibliotek节 汽车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到 停车的能力。评定制动效能的指标是制动距离 s和 制动减速度ab。 一、制动距离与制动减速度 制动距离：汽车速度为 u0 时，从驾驶员开始 操纵制动控制装置（制动踏板）到汽车完全停住 为止所驶过的距离。 制动距离与制动踏板力、路面附着条件、车 辆载荷、发动机是否接合等许多因素有关。
轮胎低速滚动时， 由于水的粘性，接触面 前部的水需要一定时间 才能挤出，所以接触面 中轮胎胎面的前部将越过楔形水膜滚动。车速提 高后，高速滚动的轮胎迅速排挤水层，由于水的 惯性，接触区的前部水中产生动压力，其值与车 速的平方成正比。压力使胎面与地面分开，即随 着车速的增加，A区水膜在接触区中向后扩展，B、 C 区相对缩小；在某一车速下，在胎面下的动水 压力的升力等于垂直载荷时，轮胎将完全漂浮在 水膜上面而与路面毫不接触，B、C区不复存在。 这就是滑水现象。
Fx
G
只有前后车轮同时开始抱死，并且制动过程是 一致的，才有：
汽车制动时可能遇到两种侧向力很小的危险 情况：
1 ）刚开始下雨，路面上只有少量的雨水时， 雨水与路面上的尘土、油污相混合，形成粘度很 高的水液，滚动的轮胎无法排挤出胎面与路面间 的水液膜。由于水液膜的润滑作用，附着性能将 大为降低，平滑的路面有时会同冰雪路面一样滑 溜。 2 ）高速行驶的汽车经过有积水层的路面出 现了滑水（Hydroplaning）现象。
来表示。如果前轮先抱死，则有：
Fx1 1 FZ 1 Fx 2 F 2 J 2 du r dt J 2 du r dt
Fx 1 FZ 1 F 2
直到后轮也抱死后，才能按附着力来计算后 轮的制动力：
Fx 2 2 Fx 2
严格地讲，因为前后轮不同步，因此，在完 全抱死之前，前后轮的附着系数φ1、φ2 也不 一定相同，因此精确地讲，整车制动仍不能 表示成：
5km/h 7.75-14 斜交轮胎，干沥青路面， 车速64.4km/h 16 32 48 64 88
φb
松砾石路面，车速64.4km/h
φb
沥青路面10.00×20／F
光滑的冰路面，车速32.2km/h
滑动率s（%）
滑动率s（%）
各种路面上的φb－s曲线
车速对制动力系数的影响
装用防抱死装置后，滑移率保持在20％左右， 与不装用防抱装置相比，侧向力系数下降不 大，因此大大改善了制动过程中的方向稳定 性。这是装用防抱装置的最主要的目的。至 于能否减少制动距离，则不一定。防抱装置 起作用，制动器反复制动、放松，制动器放 松时，制动力会减少，使平均制动力下降， 如果制动力系数曲线随滑移率的增加变化很 缓慢，防抱装置反而会使制动距离变长。如 果制动力系数曲线随滑移率的增加变化很剧 烈，则防抱装置会缩短制动距离。
1 d F FZ Fu J Fx r dt Fz F FZ
Tj J
d dt
制动过程中地面制动力、制动 器制动力及附着力之间的关系
制动时的整车受力图
四、硬路面上的附着系数
下图是汽车制动过程中逐渐增大踏板力时轮 胎留在地面上的印痕。印痕基本上可分三段：