汽车理论(第五版)第四章_汽车的制动性
汽车理论第五版课后习题答案
第一章汽车的动力性1.1 试说明轮胎滚动阻力的定义，产生机理和作用形式。
定义:汽车在水平道路上等速行驶时受到的道路在行驶方向上的分力称为滚动祖力。
2)产生机理:由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支律路面上行驶时加载变形曲线和卸载变形曲线不重合会有能全损失，即弹性物质的迟滞损失。
这种迟滞损失表现为一种阻力偶。
当车轮不滚动时，地面对丰轮的法向反作用力的分布是前后对称的;当车轮滚动时，由于弹性阻滞现象，处于压缩过程的前部点的地面法向反作用力就会大于处于压缩过程的后部点的地面法向反作用力，这样，地面法向反作用力的分布前后不对称，而使他们的合力F Z相对于法线前移一个距离a，它随弹性迟滞损失的增大变大。
即滚动时有滚动阻力偶T f = F Z.•a阻碍车轮滚动。
3]作用形式: T f = Wf，T f = T f/r1.2 滚动阻力系数与哪些因素有关？答：滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料和气压有关。
1.3=494.312+0.13U a2由计算机作图有：1.4 空车、满载时汽车动力性有无变化？为什么？答：动力性会发生变化。
因为满载时汽车的质量会增大，重心的位置也会发生改变。
质量增大，滚动阻力、坡度阻力和加速阻力都会增大，加速时间会增加，最高车速降低。
重心位置的改变会影响车轮附着率，从而影响最大爬坡度。
1.5 如何选择汽车发动机功率？答：发动机功率的选择常先从保证汽车预期的最高车速来初步确定。
若给出了期望的最高车速，选择的发动机功率应大体等于，但不小于以最高车速行驶时的行驶阻力功率之和。
发动机的最大功率但也不宜过大，否则会因发动机负荷率偏低影响汽车的燃油经济性。
在实际工作中，还利用现有汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有功率。
不少国家还对车辆应有的最小比功率作出规定，以保证路上行驶车辆的动力性不低于一定水平，防止某些性能差的车辆阻碍车流。
1.6 超车时该不该换入低一挡的排挡？答：超车时排挡的选择，应该使车辆在最短的时间内加速到较高的车速，所以是否应该换入低一挡的排挡应该由汽车的加速度倒数曲线决定。
汽车理论(第五版)第四章_汽车的制动性
s2 u0 2
abmax 式中 k 2
du k d
du kd
当τ=0时，u=u0
1 u u0 k 2 2
ds 1 u0 k 2 由于 d 2
1 ds u0 k 2 d 2
8
第二节 制动时车轮的受力
一、地面制动力 FXb
FXb Tμ r
ua
W
由制动力矩所引起的、地 面作用在车轮上的切向力。
Tp
制动力矩Tµ
Tμ
FXb
FXb
地面附着力
r
FZ
9
FXb F
第二节 制动时车轮的受力
二、制动器制动力Fμ
与附着力无关
Fμ
Tμ r
在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的切向力。
21
第二节 制动时车轮的受力
FY
FY
平地转向时，离心力Fl由地面侧向力FY平衡。
22
第二节 制动时车轮的受力
当汽车在倾斜弯道转向时，离心力Fl可由重力的分力平衡。 弯道内倾，可以减小所需的地面侧向力；倾角依道路 转弯半径和设计车速而定。
23
第二节 制动时车轮的受力
环形跑道（视频）
（注意观察弯道的倾斜情况）
当 2 时
1 ue u0 k 2 2 2
当 ''时，将k
1 abmax 2 2 6
ab max
2''
代入
当τ=0 时，s=0
s u0
1 3 k 6
s2 u0 2
s2 s2 s2
s2 u0 2 u0 2
汽车理论---第四章 汽车的制动性(4.1-4.2)
• 驻车制动就是手刹，目前有三种形式：
– 1.轿车类:手制动柄以杠杆原理拉动制动索， 使后轮制动蹄片或制动钳锁死。 – 2.轻、中型卡车及有传动轴的轿车、越野车， 手制动柄多通过机械方式，将传动轴上的制 动鼓锁死，以达到固定后轮的目的。 – 3.重型卡车和大型客车，后轮制动气室多带 有弹簧储能制动，行车时压缩空气顶起弹簧， 驻车时，司机只要操作一个阀开关，把气放 掉，弹簧就会把后轮锁死。
19/12
地面制动力在达到附着力的值后，就与附 着力大小相等。 此后，制动器制动力Fu继续随制动器摩擦 力矩的增长沿着直线关系上升；只要作用 在车轮上的垂直载荷和路面附着系数不变， 地面制动力Fxb值就不再增加。 此时若想提高地面制动力，以使汽车具有 更大的制动效能，只有提高附着数。 Fxbmax=Fφ =Fzφ•φ
uw >> rr0ωw ⇒ωw = 0
22/12
第二节 制动时车轮的受力
四、硬路面上的附着系数
车轮接近纯滚动
uw ≈ rr0ωw
车轮边滚边滑
uw > rr0ωw
车轮抱死拖滑
uw >> rr0ωw
ωw = 0
23/12
第二节 制动时车轮的受力
1.滑动率
从制动过程的三个阶段看，随着制动强度的增加， 从制动过程的三个阶段看，随着制动强度的增加，车 轮几何中心的运动速度因滚动而产生的部分越来越少， 轮几何中心的运动速度因滚动而产生的部分越来越少，因 滑动而产生的部分越来越多。 滑动而产生的部分越来越多。 滑动率： 滑动率：车轮接地处的滑动速度与车轮中心运动速度的 比值。 比值。 滑动率的数值说明了车轮运动中滑动成分所占的比例。 滑动率的数值说明了车轮运动中滑动成分所占的比例。
《汽车理论》第四章 汽车的制动性
三个评价指标对于汽 车行驶的安全性同样重 要，缺一不可！
项目
中国 GB7258 EEC 71/732 瑞典 F18 美国联邦 105
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
A水膜区
B过渡区
C接触区
W
ua
Fh Aua2 uh 6.34 pi
Fh
Au
2 a
A区 B区 C区
滑水车速的估算
uh 6.34 pi
Km/h
KPa
制动效能
制动减速度ab 制动距离s
一、制动距离与制动减速度
制动开始
汽车速度u
停车
制动距离s 制动器的状态 制动力 路面附着条件 车辆的状态
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。
汽车行驶时可能遇到两种附着能力 很小的危险情况：
• 一是刚开始下雨；
• 二是高速行驶经过有积水的路面， 出现滑水现象
滑水现象
轮胎无法排挤出 胎面与路面之间的水液膜
附着性能降低
高速行驶经过积水层出现滑水现象
制动效能的恒定性
抗热衰退性能：汽车在高速行驶或下长坡道连 续时制动效能的保持程度。 抗水衰退性能：是指汽车涉水后对制动性能的 保持能力。
汽车制动时的方向稳定性的评价：
常用制动时汽车按给定路径行驶的能力 评价。 制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能 力时，则汽车将偏离给定的行驶路径。 这时，汽车的制动方向稳定性能不佳。
汽车理论第五版课后习题答案
第一章汽车的动力性1.1 试说明轮胎滚动阻力的定义，产生机理和作用形式。
定义:汽车在水平道路上等速行驶时受到的道路在行驶方向上的分力称为滚动祖力。
2)产生机理:由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支律路面上行驶时加载变形曲线和卸载变形曲线不重合会有能全损失，即弹性物质的迟滞损失。
这种迟滞损失表现为一种阻力偶。
当车轮不滚动时，地面对丰轮的法向反作用力的分布是前后对称的;当车轮滚动时，由于弹性阻滞现象，处于压缩过程的前部点的地面法向反作用力就会大于处于压缩过程的后部点的地面法向反作用力，这样，地面法向反作用力的分布前后不对称，而使他们的合力F Z相对于法线前移一个距离a，它随弹性迟滞损失的增大变大。
即滚动时有滚动阻力偶T f = F Z.•a阻碍车轮滚动。
3]作用形式: T f = Wf，T f = T f/r1.2 滚动阻力系数与哪些因素有关？答：滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料和气压有关。
1.3=494.312+0.13U a2由电脑作图有：1.4 空车、满载时汽车动力性有无变化？为什么？答：动力性会发生变化。
因为满载时汽车的质量会增大，重心的位置也会发生改变。
质量增大，滚动阻力、坡度阻力和加速阻力都会增大，加速时间会增加，最高车速降低。
重心位置的改变会影响车轮附着率，从而影响最大爬坡度。
1.5 如何选择汽车发动机功率？答：发动机功率的选择常先从保证汽车预期的最高车速来初步确定。
假设给出了期望的最高车速，选择的发动机功率应大体等于，但不小于以最高车速行驶时的行驶阻力功率之和。
发动机的最大功率但也不宜过大，否则会因发动机负荷率偏低影响汽车的燃油经济性。
在实际工作中，还利用现有汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有功率。
不少国家还对车辆应有的最小比功率作出规定，以保证路上行驶车辆的动力性不低于一定水平，防止某些性能差的车辆阻碍车流。
1.6 超车时该不该换入低一挡的排挡？答：超车时排挡的选择，应该使车辆在最短的时间内加速到较高的车速，所以是否应该换入低一挡的排挡应该由汽车的加速度倒数曲线决定。
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。
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第四章 汽车的制动性
第二节 制动时车轮的受力
➢本节主要介绍地面制动力、制动器制动力及其与附 着力的关系；介绍滑动率的概念；分析制动力系数、侧 向力系数与滑动率的关系。
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第二节 制动时车轮的受力
一、地面制动力FXb
FXb
Tμ r
由制动力矩所引起的、地
面作用在车轮上的切向力。
ua
W
Tp
制动力矩Tµ
滑动率：车轮接地处的滑动速度与车轮中心运动速度的 比值。
➢滑动率的数值说明了车轮运动中滑动成分所占的比例。
14
第二节 制动时车轮的受力
滑动率s的计算
uw rw
rr0w uδ
uδ u w rr0w
s uδ 100%
uw
r
uw rr0w 100%
uw
w
uw
uδ
rr0
O（速度瞬心）
15
第二节 制动时车轮的受力
滑动率s的计算
uw rw
rr0w uδ
uδ u w rr0w
s uδ 100% uw
纯滚动时 uδ= 0，s = 0； 纯滑动时 ωw=0，
uw =uδ，s =100%；
边滚边滑时 0 < s <100%。
uw rr0w 100%
uw
16
第二节 制动时车轮的受力
2.制动力系数 b与滑动率s
三、 FXb、Fμ与 F的关系
F
FXbmax F
pa
12
第二节 制动时车轮的受力
四、硬路面上的附着系数
车轮接近纯滚动
uw rr0w
车轮边滚边滑
uw rr0w
车轮抱死拖滑
uw rr0w w 0
13
第二节 制动时车轮的受力
1.滑动率
➢从制动过程的三个阶段看，随着制动强度的增加，车 轮几何中心的运动速度因滚动而产生的部分越来越少，因 滑动而产生的部分越来越多。
24
第二节 制动时车轮的受力
4.影响制动力系数的因素
（1）路面
表4-2 各种路面的平均附着系数
路面
峰值附着系数 滑动附着系数
沥青或混凝土路面 沥青（湿） 混凝土（湿）
0.8～0.9 0.5～0.7
0.7
0.75 0.45～0.6
0.7
➢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。
返回目录 2
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？
制动距离
路面条件 载荷条件 制动初速度
3
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。
➢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：
1）制动力系数大，地面制动力大，制动距离短； 2）侧向力系数大，地面可作用于车轮的侧向力大， 方向稳定性好； 3）减轻轮胎磨损。
19
第二节 制动时车轮的受力
➢由 b 、l 与 s 之间的关系可知，当滑动率 s=100% 时，
Tμ
r
FXb
FXb
地面附着力
FXb F
FZ
9
第二节 制动时车轮的受力
二、制动器制动力Fμ
与附着力无关
Fμ
Tμ r
在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的切向力。
Fµ取决于制动器的类型、结构尺寸、制动器摩擦
副的摩擦因数及车轮半径，并与踏板力成正比。
10
第二节 制动时车轮的受力
11
第二节 制动时车轮的受力
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。
4
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
项目 试验路面
中国 ZBT24007
21
第二节 制动时车轮的受力
FY
FY
➢平地转向时，离心力Fl由地面侧向力FY平衡。
22
第二节 制动时车轮的受力
当汽车在倾斜弯道转向时，离心力Fl可由重力的分力平衡。 ➢弯道内倾，可以减小所需的地面侧向力；倾角依道路
转弯半径和设计车速而定。23来自第二节 制动时车轮的受力
环形跑道（视频）
（注意观察弯道的倾斜情况）
不抱死跑偏 不许偏出 不抱死偏出 2.5m通道 3.66m（12 ft）
制动距离或 制动减速度
踏板力
≤50.7m ≤500N
≤50.7m， ≥5.8m/s2
<490N
≤20m ≥5.9m/s2 ≤500N
≤65.8m（216ft）
66.7～667N (15～150 lbf)
5
第一节 制动性的评价指标
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。
b
FX b FZ
峰值附着系数
滑动附着系数 s =15%～20%
制动力系数随 滑动率而变化
17
第二节 制动时车轮的受力
3.侧向力系数 l
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。
l
FY FZ
侧向力系数也 随滑动率而变化
18
第二节 制动时车轮的受力
—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
80km/h
50km/h
96.5km/h （60mile/h）
制动时的稳 不许偏出
定性
3.7m通道
第四章 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。
➢制动性是汽车主动安全性的重要评价指标。
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第四章 汽车的制动性
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：
l 0.1，即地面能产生的侧向力FY很小。
➢如果汽车直线行驶，在侧向外力作用下，容易发生侧滑； ➢如果汽车转向行驶，地面提供的侧向力不能满足转向的需 要，将会失去转向能力。
20
第二节 制动时车轮的受力
思考
什么情况下汽车会受到侧向外力的作用？
车身受到侧向风作用 路面侧倾
汽车转向行驶
➢为什么弯道要有一定的侧倾角？ ➢向内倾还是向外倾？ ➢倾角的大小依什么而定？
➢制动距离有时也用在良好路面条件下，汽车以 100km/h 的初速度制动到停车的最短距离来表示。
几种车型100km/h→ 0的制动距离
车型
制动距离/m
捷达
48.8
别克GL8
45.8
桑塔纳2000
45.0
帕萨特
43.9
奥迪A6 1.8T
42.3
宝来1.8T
40.0
宝马745i
37.1
6
第一节 制动性的评价指标 本节内容结束 下一节