第4章制动器的主要参数及其选择
汽车制动系统的原理讲课文档
1.基本结构
• 它由车轮制动器
和液压传动机构两
部分组成。
• （1）制动传动
机构由制动踏板 1、推杆2、制动 主缸4和油管5组 成。
第十页，共95页。
2.工作原理
• 制动系统的一般工作原理是，利用固定部分和旋转
部分之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋 势。
• (1)在不制动
时，摩擦片9 的外圆面与制 动鼓8的内圆 面之间有一定 间隙，使车轮 能自由旋转。
1.固定钳盘式
• 跨置在制动盘
1上的制动钳 体5固定安装 在车桥6上，
它不能旋转也
不能沿制动盘
轴线方向移动
，其内的两个 活塞2分别位 于制动盘1的 两侧。
第四十一页，共95页。
• 制动时，制动油液
由制动总泵(制动主 缸)经进油口4进入 钳体中两个相通的 液压腔中，将两侧 的制动块3压向与车 轮固定连接的制动 盘1，从而产生制动 。
第五页，共95页。
• 较完善的制动系还具有制动力调节装置、报
警装置、压力保护装置和防抱死装置(ABS) 等附加装置。
• 制动系中每套制动装置都是由产生制动作用
的制动器和制动传动机构组成。制动器通常 采用摩擦式。
第六页，共95页。
三、制动系类型
• 1.按制动器用途分行车制动器、驻车制动器
、辅助制动器。
动系统中，都采用凸轮式张开装置的车轮制动 器，而且大多设计成领从蹄式。
第二十三页，共95页。
第二十四页，共95页。
1）单向双领蹄式
第二十五页，共95页。
第二十六页，共95页。
第二十七页，共95页。
2）双向双领蹄式
第二十八页，共95页。
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》教案4-汽车制动性
3. 汽车的制动效能及其恒定性（60’）
（1）制动减速度（10’） 1）车辆制动时整车受力分析 2）最大制动减速度的推导
abmax s g , abmax p g
3）平均制动减速度 （2）制动过程分析（15’） 1）制动踏板力、汽车制动减速度与制动时间的关系曲线 2）阶段划分 驾驶员反应时间
（7）同步附着系数φ0 的选择（15’）
4
预习 思考题
《汽车理论 A》教案
1）轿车同步附着系数φ0 的选择 2）货车同步附着系数φ0 的选择 本章节的重点，介绍完轿车的φ0 选择后采用提问式教学让学生 自己分析货车φ0 的选择 （8）对前、后制动器制动力分配的要求（15’） ECE 制动法规 （9）制动力的调节（15’） 1）限压阀 2）比例阀 3）感载比例阀、感载射线阀 （10）制动防抱死系统（ABS）（40’） 1）ABS 的理论依据 2）ABS 的优缺点 3）ABS 的基本组成 4）ABS 的液压原理 5）ABS 的控制原理 ABS 的理论依据和优点是本章节的重点，应认真分析到位。结 合视频文件和实际案例进行教学 本章共 10 学时，5 次课，各次课的预习思考题： 第 1 次课预习思考题 汽车制动性从哪些方面进行评价？ 什么是地面制动力、制动器制动力？它们和附着力的关系如何？ 什么是滑动率？ 什么是制动力系数？它与滑动率的关系如何？ 什么是侧向力系数？它与滑动率的关系如何？ 影响制动力系数的因素有哪些？ 第 2 次课预习思考题 制动过程分成哪几个阶段？哪几个阶段与制动距离有关？ 盘式制动器和鼓式制动器的制动性能比较？ 什么制动跑偏？其产生原因有哪些？ 前后轴的抱死次序有哪几种？各是何含义？ 什么制动侧滑？哪种情况下易发生制动侧滑？为什么？ 第 3 次课预习思考题 什么情况下会发生失去转向能力？ 制动时地面对前、后车轮的法向反作用力的计算公式（4-6）与（4-7）的
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。
第四章 汽车的制动性
§2 制动时车轮的受力
17
§2 制动时车轮的受力
4、侧向力系数 侧向力系数φℓ : 侧向力极限值与垂直 载荷之比。
侧向力包括： 侧向风 离心力 侧向力
18
§2 制动时车轮的受力
19
§2 制动时车轮的受力
※较低滑动率时（S=15%），可以获得较大的制动 力系数与较高的侧向力系数。
ABS系统
3）在τ3时间段内所驶 过距离S3
u2f ue2 2jmaxS3
S3
u
2 e
2 jm ax
(u 0
1 2
k
'' 2 2
)
2
2 jm ax
(u 0
1 2
(
jm
ax
)
'' 2 2
)
2
2 jm ax
u 02 2 jm ax
1 2
u 0
'' 2
1 8
j '' 2
m ax 2
31
第三节 汽车制动效能及其恒定性
43
第四节 制动时的方向稳定性
一、汽车制动跑偏 跑偏原因有两个：
1）汽车左、右车轮，特别是前轴左、右转 向轮制动器制动力不等。——制造或调整 误差 2） 制动时悬架导向杆系与转向杆系在运动 学上的不协调或干涉。——结构设计原因
44
第四节 制动时的方向稳定性
1）由于汽车左、右车轮，特别是前轴左、 右转向轮制动器制动力不等
τ——制动时间s S——制动距离m
27
第三节 汽车制动效能及其恒定性
2）在τ2''时间段内所驶
过距离S2'' （作匀变减
汽车理论课件之第4章汽车的制动性
则趋于过多转向
49
注意！！！
在侧倾力矩的作用下，汽车左右车轮的 垂直载荷发生变化，这将导致轮胎的侧偏 特性变化而使汽车稳态转向特性发生变化。
左右车轮垂直载荷差别越大，侧偏刚度 越小。
若前轴左右车轮的垂直载荷变化大，则 趋于不足转向。后轴左右车轮的垂直载荷 变化大，则为趋于过多转向。
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 rr0 w
第二阶段：边滚边滑－可辨别轮胎花纹的 印痕，但花纹逐渐模糊，轮胎胎面相对地面发 生一定的相对滑动，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，粗黑印
痕，看不出花纹。 uw rr0w w 0
" 2
1 6
xm
ax
"2 2
du dt
k
du
kd
Fp
u
u0
1 2
k
2
j
d
e
Fp
j f
ue
u0
1 2
k "2
0 abc
' "' "
1
12
2
1
2
gt
3
4
22
ds dt
u
u0
1 2
k
2
Fp j
d
e
Fp
j f
ds
(u0
1 2
k
2
)d
0 abc
' "' "
1
12
2
1
2
3
gt 4
s
u0
车辆工程制动器课程设计
车辆工程制动器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够掌握制动器的基本工作原理，理解其在车辆工程中的重要性。
2. 学生能够描述不同类型的制动器系统，并了解其适用范围及优缺点。
3. 学生能够解释制动器设计中的关键参数，如制动力、热容量和磨损率。
技能目标：1. 学生能够运用制动器设计原理，参与小组讨论，设计简单的制动器系统。
2. 学生能够分析制动器在实际车辆中的应用问题，并提出合理的解决方案。
3. 学生能够利用计算工具对制动器性能进行初步的计算和评估。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到制动器系统对于车辆安全的重要性，增强安全意识。
2. 学生通过小组合作，培养团队协作和沟通能力，学会尊重他人意见。
3. 学生在制动器设计过程中，培养创新意识和解决问题的能力，增强对车辆工程学科的兴趣和热情。
课程性质：本课程为专业核心课程，旨在帮助学生深入理解制动器的工作原理和设计方法。
学生特点：学生为高中年级，具备一定的物理基础和车辆工程基础知识，对实际应用有较高的兴趣。
教学要求：结合理论与实践，注重培养学生的动手能力和实际问题解决能力，提高其综合运用知识的能力。
通过具体的学习成果分解，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面提升。
二、教学内容1. 制动器原理概述：介绍制动器的基本工作原理，包括摩擦制动、液压制动和气压制动等。
相关教材章节：第二章“车辆制动系统概述”。
2. 制动器类型及特点：讲解不同类型的制动器系统，如盘式制动器、鼓式制动器、电子制动器等，分析各自的适用范围及优缺点。
相关教材章节：第三章“制动器类型及结构”。
3. 制动器设计参数：阐述制动器设计中的关键参数，包括制动力、热容量、磨损率等，并进行实例分析。
相关教材章节：第四章“制动器设计参数及计算”。
4. 制动器设计方法：介绍制动器设计的基本流程和方法，包括需求分析、参数计算、结构设计等。
相关教材章节：第五章“制动器设计方法及实例”。
5. 制动器性能评估：讲解制动器性能评估的方法和指标，如制动距离、制动效能等，并进行实际操作演示。
汽车制动性
第4章 汽车的制动性 学习目标通过本章的学习，要求掌握制动性的评价指标；掌握制动时汽车的受力情况以及地面制动力、制动器制动力与地面附着力之间的关系；掌握汽车制动距离的概念和计算方法；能对制动跑偏和制动侧滑进行正确的受力分析和运动分析；熟练分析前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上的制动过程；了解自动防抱死系统的原理。
为了保障汽车行驶安全和使汽车的动力性得以发挥，汽车必须具有良好的制动性。
对于行车制动而言，汽车的制动性能是指汽车行驶时，能在短距离内停车且维持行驶方向稳定，在下长坡时能维持较低车速的能力。
汽车的制动性是汽车的主要性能之一。
制动性直接关系到交通安全，重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关，故汽车的制动性是汽车行驶的重要保障。
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。
节 制动性的评价指标制动性主要用以下三方面指标来评价：4.1.1 制动效能。
包括制动减速度、制动距离、制动时间及制动力等。
制动效能是指在良好路面上，汽车以一定初速制动到停车的制动距离或制动时汽车的肩速度。
它是制动性能最基本的评价指标。
4.1.2 制动效能的恒定性。
包括抗热衰退和水衰退的能力。
汽车高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度，称为抗热衰退性能。
因为制动过程实际上是把汽车行驶的动能通过制动器吸收转换为热能，所以制动器温度升高后，能否保持在冷状态时的制动效能已成为设计制动器时要考虑的一个重要问题。
此外，涉水行驶后，制动器还存在水衰退问题。
4.1.3 制动时的方向稳定性。
指制动时汽车按照驾驶员给定方向行驶的能力，即是否会发 生制动跑偏、侧滑和失去转向能力等。
制动时汽车的方向稳定性，常用制动时汽车按给定路径行驶的能力来评价。
若制动器发生跑片、侧滑或失去转向能力，则汽车将偏离原来的路径。
节 制动时车轮受力 4.2.1 制动器制动力在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩μT (N ·m)所需的力，称为制动器制动力，用μF (N)表示，显然rT F μμ=式中 r ——车轮半径(m)。
- 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)。
第4章制动器的主要参数及其选择
制动力与制动力分配系数
同步附着系数
制动器最大制动力矩
制动系的主要参数及其选择
对汽车制动性能有着重要影响的制动系参数有：制动力及其分配系数、制动器最大制动力矩、同步附着系数等等。
制动力与制动力分配系数
汽车制动时，如果忽略汽车回转质量的惯性力矩和路面对车轮的滚动阻力矩，则任意角速度ω＞0的车轮，其力矩平衡方程式为：
Tf-Fb*re=0
......（）式中：
Tf--制动器对车轮作用的制动力矩，即制动器的摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向是相反的，N·m；
Fb-地面作用在车轮上的制动力之间的摩擦力，其方向与汽车的行驶方向相反，N；
re-车轮有效半径，m。
令
Tf=Fb/re e
......（）
即制动器制动力，它是在轮胎周围克服制动器摩擦力矩所需的力，因此又称为制动周缘力。
Ff与地面制动力Fb的方向相反，当车轮角速度ω＞0时，大小也可相等，且Ff仅由制动器结构参数所决定。
即Ff取决于制动器结构型式、尺
寸、摩擦副的摩擦系数及车轮有效半径等，并与制动踏板力即制动系的液压或气压成正比。
当加大踏板力以加大Tf，Ff和Fb均随之增大，但地面制动力Fb受着附着条件的限制，其值不可能大于附着力Fφ,
即
Fb≤Fφ=Zφ
......
式中φ--轮胎与地面间的附着系数；-
阻止车Z--地面对车轮的法向反力。
阻止车当制动器制动力Ff和地面制动力Fb达到附着力Fφ值时，车轮即被抱死并在地面上滑移。
此后制动力矩Tf即表现为静摩擦力矩，而Ff=Fb/re即成为与Fb相平衡以阻止车轮再旋转的周缘力的极限值。
当制动到φ=0以后，地面制动力Fb达到附着力Fφ就不会再增加，而制动器制动力Ff由于踏板力Fp的增大使摩擦力矩Tf增大而继续上升如下图（）所示
图（）制动器制动力与踏板力的关系曲线图
根据汽车制动时的整车受力分析，考虑到制动时的轴荷转移，可求地面对前后轴车轮的法向反力Z1、Z2为：
Z1=G/L((L2+hg/g*du/dt）
......
Z1=G/L((L1-hg/g*du/dt）
......
式中：G--汽车所受的重力
L--汽车轴距
L1--汽车质心离前轴距离；
图汽车制动时整车受力分析图
L2--汽车质心离后轴距离；
hg--汽车质心高度；
G--重力加速度；
du/dt--汽车制动减速度。
若在附着系数为φ（在沥青路面上制动则选取动φ=）的路面上制动，前、后轮均抱死（同时抱死或先后抱死均可），此时汽车总的地面制动力为
Fb=Fb1+Fb2=G/g*du/dt=Gq
......（）式中：q（q=du/dt）--制动强度，亦称比减速度或比制动力；
Fb2，Fb2--前后轴车轮的地面制动力。
此时Fb等于汽车前后轴车轮的总的附着力Fφ，亦等于作用于质心得制动惯性力mdu/dt，即有
Fb=F=Gφ=m（du/dt）
......（）则得水平地面作用于前、后轴车轮的法向反作用力的表达式：
Z1=G/L（L2+hzφ）
......（）
Z2=G/L（L2-hzφ）
......（）质心到前轴的水平距离。
根据公式：
L1=∑（gi*Xi）/∑gi
式中：L1质心到前轴的水平距离
gi各总成（或载荷）质量
Xi各总成（或载荷）到前轴的水平距离轴荷（或簧载质量）；
G1=（1-L1/L）*∑gi
L1=（1-G1/∑gl）*L
G2=L1/L*∑gi
式中：G1——前轴负荷
G2——后轴负荷
L——轴距
质心到前轴的水平距离空载时：
L1=（1-G1/∑gl）*L
=（1-）。