第4章-汽车行驶安全性
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汽车理论(第五版)第四章_汽车的制动性
在 2 时间内
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
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当τ=0时，u=u0
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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
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由制动力矩所引起的、地 面作用在车轮上的切向力。
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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
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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
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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
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当τ=0 时，s=0
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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
2汽车行驶特性
第一节
概述
道路线形设计要保证： 1 保证汽车行驶的稳定性，即保证安全行 车，不翻车、不倒溜、不侧滑，这就需要合理设 置纵横坡度、弯道，以及保证车轮与地面的附着 力等。 2 尽可能提高车速。车速是评价运输效率 的主要影响因素，因此为提高车速，路线应具有 良好的线形(如曲线半径、最大纵坡等)，充分发 挥汽车行驶的动力性能。
（P35~39）
汽车在道路上行驶时，必须具备两个条
件：其一是有足够的驱动力来克服各种行驶 阻力，这是必要条件；其二是驱动力小于或 等于轮胎与路面间的最大摩擦力(附着力)，这 是保证汽车正常行驶不致使车轮空转打滑的 条件，也就是充分条件。P39
一、汽车的驱动力
1、发动机曲轴扭矩M 汽车行驶的驱动力来自它的内燃发动 机，其传力过程如下：在发动机里热能转 化为机械能 → 有效功率N → 曲轴旋转 （转速为 n），产生扭矩M → 经变速和传 动，将M传给驱动轮，产生扭矩MK → 驱 动汽车行驶。
性能、越野性、制动性、行驶稳定性、平顺性和
操纵稳定性等）和使用性能的科学。本章主要简 要介绍汽车的驱动力和行车阻力，汽车的动力特 性，汽车的行驶稳定性、制动性等基本理论。深 入的研究可学习有关《汽车应用工程》、《汽车
理论》等课程。
汽车由发动机、底盘、车身和电气设备等组成
第二节 汽车的驱动力及行驶阻力
平移质量的惯性力
旋转质量的惯性力矩
RI 1
G ma a g
RI 2
I
d dt
式中：I―――旋转部分的转动惯量；
d dt
―――旋转部分转动时的角加速度。
为简化计算，一般给平移质量惯性力乘以大于1 的系数δ，来近似代替旋转质量惯性力矩的影响，即： G RI＝ a （N） g 式中： RI―――惯性阻力 (N) ； G―――车辆总重力 (N) ； g―――重力加速度 (m/s2) ； a―――汽车的加速度（正值）或减速度 （负值）(m/s2) ； δ―――惯性力系数.
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
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du
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Fp
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绪论《汽车理论》张文春主编
三、劳动保护性
劳动保护性是指驾驶员工作的安全性和使驾驶 员的身体健康不受损害的性能，主要评价指标 有：
1.舒适性（平顺性、噪声、空调、驾驶性、空间） 2.稳定性 （操纵稳定性） 3.制动性 4.驾驶室的牢固程度
汽车理论展望
各类模型的精确性和适用性 汽车理论虚拟试验 人对汽车性能要求的提高
本节课内容提要
本课程的结构、地位和要求； 汽车动力性等六大性能概念； 汽车理论学科发展情况。
汽车理论
绪论(通过性) 第一章:地面--轮胎力学 第二章:汽车动力学 第三章:汽车的燃油经济性 第四章:汽车发动机功率和传动系传动比选择 第五章:汽车的制动性 第六章:汽车的操纵稳定性 第七章:汽车行驶平顺性
（2）汽车几何通过性
纵向通过角:汽车前、后轮外缘作垂直于汽车纵向对称平面的切平面, 两切平面交于车体下部较低位置时所夹锐角。
3
1
2
h
γ 1－接近角；γ 2－离去角； γ 3－纵向通过角；h－最小离地间隙
满载还是空载？
间隙失效及其几何参数
间隙失效：汽车因离地间隙不足而被地 面托住无法通过的现象。顶起失效、触 头或托尾失效
本节小结：
汽车动力性 汽车的经济性 汽车的制动性 汽车的操纵稳定性 汽车平顺性 汽车通过性
思考题
计算通过性几何参数便性 直线 路不平 侧风 高速安全性 转弯 货物或乘客偏载
直线行驶性：去掉驾驶员意志，直线行驶，指 定距离，偏离原方向的角度
最小转弯半径：方向盘转至极限
二、技术经济性
汽车的技术经济性主要用生产率和燃油经济 性来表示，主要评价指标有：
1.生产率 2.油耗 3.可靠性与耐用性 4 维修保养方便性（维护费用）
汽车行驶安全性能
汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，但同时又受到地 面附着条件的限制。只有在汽车具有足够的制动器制动力，同时 地面又能提供高的附着力时，才能获得足够的地面制动力。
汽车制动印痕的变化过程（1）
随着制动强度的不断增加，车轮的运动逐渐由滚动向滑 动变化。
在坚硬路面上，汽车在制动过程中留下的清晰的轮胎 花纹印痕，称为“压印”；而轮胎从局部滑移到全滑移 过程中留下的花纹压印长度逐步加大变成连为一片的粗 黑印痕，称为“拖印”，此时车轮已被制动器抱死。
1）稳态响应
在汽车等速直线行驶时，急速转动转向盘至某一 转角时，停止转动转向盘并维持此转角不变，即 给汽车以转向盘角阶跃输入，一般汽车经短暂时 间后便进入等速圆周行驶，称为转向盘角阶跃输 入下进入的稳态响应。
汽车的等速圆周行驶，即汽车转向盘角阶跃输入 下进入的稳态响应，是表征汽车操纵稳定性的一 个重要的时域响应，一般也称它为汽车的稳态转 向特性。
➢ 汽车制动性
——是指汽车在行驶中能强制地降低行驶速度 以至停车且维持行驶方向稳定性，或在下坡时 保证一定行驶速度的能力。
制动性能的评价指标有三项：
制动效能：指在良好路面上汽车以一定初速制动到停车的制 动距离，或制动时汽车的减速度。这是最基本的评价指标。
制动效能恒定性：指汽车高速行驶或下长坡连续制动时制动 效能保持的程度。分为抗热衰退性能和抗水衰退性能两方面。
②制动器的制动力——大；
③最大制动减速度——高； ④制动时的初始车速——低。
附着力（或制动器制动力）越大，制动初速 度越低，制动距离越短。
对以制动效能为对象的评判指标一般为：制动初速度从 100km/h到停车即100km/h→0km/h的制动距离，小 于42m为制动性能优秀；42—45m为制动性能合格；大 于45m为制动性能较差。
汽车制动印痕的变化过程（1）
随着制动强度的不断增加，车轮的运动逐渐由滚动向滑 动变化。
在坚硬路面上，汽车在制动过程中留下的清晰的轮胎 花纹印痕，称为“压印”；而轮胎从局部滑移到全滑移 过程中留下的花纹压印长度逐步加大变成连为一片的粗 黑印痕，称为“拖印”，此时车轮已被制动器抱死。
1）稳态响应
在汽车等速直线行驶时，急速转动转向盘至某一 转角时，停止转动转向盘并维持此转角不变，即 给汽车以转向盘角阶跃输入，一般汽车经短暂时 间后便进入等速圆周行驶，称为转向盘角阶跃输 入下进入的稳态响应。
汽车的等速圆周行驶，即汽车转向盘角阶跃输入 下进入的稳态响应，是表征汽车操纵稳定性的一 个重要的时域响应，一般也称它为汽车的稳态转 向特性。
➢ 汽车制动性
——是指汽车在行驶中能强制地降低行驶速度 以至停车且维持行驶方向稳定性，或在下坡时 保证一定行驶速度的能力。
制动性能的评价指标有三项：
制动效能：指在良好路面上汽车以一定初速制动到停车的制 动距离，或制动时汽车的减速度。这是最基本的评价指标。
制动效能恒定性：指汽车高速行驶或下长坡连续制动时制动 效能保持的程度。分为抗热衰退性能和抗水衰退性能两方面。
②制动器的制动力——大；
③最大制动减速度——高； ④制动时的初始车速——低。
附着力（或制动器制动力）越大，制动初速 度越低，制动距离越短。
对以制动效能为对象的评判指标一般为：制动初速度从 100km/h到停车即100km/h→0km/h的制动距离，小 于42m为制动性能优秀；42—45m为制动性能合格；大 于45m为制动性能较差。
【高速公路】第四章-4-5曲线上的超高与加宽解析
<3240 <1940 <1710 <1550 <1240 <1130 <810 <720 <1710 <1550 <810 <720 <1210 <1130 <390 <360 <780 <720 <230 <210 <390 <360 <105 <95
3
～ 2160 ～ 1290 ～ 1220 ～ 1050 ～ 830 ～ 750 ～ 570 ～ 460 ～ 1220 ～ 1050 ～ 570 ～ 460 ～ 840 ～ 750 ～ 270 ～ 230 ～ 530 ～ 460 ～ 150 ～ 130 ～ 270 ～ 230 ～ 70 ～ 60
<1620 <970 <950 <760 <620 <520 <430 <300 <950 <760 <430 <300 <630 <520 <200 <150 <390 <300 <110 <80 <200 <150 <55 <40
5
～ 1300 ～ 780 ～ 770 ～ 550 ～ 500 ～ 360 ～ 340 ～ 190 ～ 770 ～ 550 ～ 340 ～ 190 ～ 500 ～ 360 ～ 150 ～ 90 ～ 300 ～ 190 ～ 80 ～ 50 ～ 150 ～ 90 40 ～ 25
4-5 弯道的超高与加宽
一、超高 1.定义
为抵消车辆在曲线路段 上行驶时所产生的离心 力，在该路段横断面上 设置的外侧高于内侧的 单向横坡，称之为超高。 当汽车行驶在设有超高 的弯道上时，汽车自重 分力将抵消一部分离心 力，从而提高行车的安 全性和舒适性。超高的 布置如图所示。
汽车理论课件第四章
➢ 抗制动衰退的性能—经长时间、高强度的制动后，或者制动器涉 水以后，制动效能不致过分降低的能力。即定义中的“可靠”。 感性认识，了解《GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件》
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
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。
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§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
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汽车运用基础
(3)道路交通事故的原因
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交通事故是在特定的交通环境影响下，由于人、车、路、环 境诸要素配合失调发生的。因此，分析交通事故的原因，最重要 的是要分析人、车、路、环境对交通事故形成的影响。
1)人的原因
人既是交通事故的制造者，又是交通事故的受害者。
①自身的生理、心理状态不符合交通安全的要求。
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4．1.2 预防交通事故的措施
道路交通事故是由人、车、路、交通环境诸多因素共同 影响下的一个复杂交通事件，因此，解决交通安全问题，必须 把“人—车—环境”三者作为一个有机整体来对待和处理。从 谋求这一有机整体的平衡出发，来规划和协调解决其中各组成 部分的结构、性能、行为等问题。治理交通安全，预防交通事 故可从以下几方面着手：
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4．1 公路交通安全与概述
交通事故是行人、车辆在道路上行进时，因违反交通法规 或其他原因发生人身伤亡和车物损失的事件。凡车辆在道路上 行驶或停放过程中发生碰撞、碾压、刮擦、翻车、失火、爆炸 等情况，造成人员或牲畜伤亡、物资损失事件都称为交通事故。
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(1)改善道路交通环境和汽车安全性能及结构方面
1)兴建有完善安全设施的新型公路，改建扩建现有道路， 增设各种安全防护设施。
2)改进车辆结构性能，防止因车辆设计或制造上的缺陷而 导致的事故。一旦发生事故时，车辆应具有减轻乘员伤害程度 的结构措施。
3)加强车辆安全性能的检验和维护工作。认真搞好出车前， 行驶途中和发车后的三检工作。发现异常或故障及时解决修复， 不开带病车。
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4．1.3 机动车运行安全技术条件
GB 7258—87《机动车运行安全技术条件》是我国建国以 来第一个有关机动车辆运行安全方面的技术标准
(1)转向系的运行安全技术条件 1)方向盘应转动灵活、操纵轻便、无阻滞现象，车轮转到 极限位置时，不得与其他部件有干涉现象。 2)转向轮转向后应有自动回正能力。 3)方向盘的最大自由转动量应符合规定标准。 4)在平坦、硬实、干燥和清洁的道路上行驶时，其方向盘 不得有摆振、路感不灵、跑偏或其他异常现象。
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(4)道路交通事故的危害和预防
我国是世界上交通事故最高的国家之一，2004年死亡人数 已高达10万人。
由于道路交通事故具有随机性、突发性、社会性和危害涉 及面广等特点。一旦发生交通事故，不仅给国家造成严重的政 治影响，而且在经济上造成巨大损失；更重要的是给驾驶员和 受害者及其家属在精神上造成巨大的痛苦，在生活中造成无法 弥补的损失。
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5)在平坦、硬实、干燥和清洁的水泥或沥青路面上，以10 km/h的速度从直线行驶过渡到直径为24 m的圆周行驶，其施加 于方向盘外缘的最大圆周力不得大于245 N。
②自身违章行走、违章操作、违章装载、违章行驶等。
③对他人的交通动态及道路变化、气候变化、车况变化观察 疏忽或措施不当等。
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从机动车驾驶方面来分析，驾驶员责任事故的发生，主要 是在行车过程中反应、分析和操作3个环节上出现了错误。
2)车辆的原因 3)道路与环境的原因 ①道路 ②环境
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(2)在管理方面应采取的主要措施有
1)制订完善的交通法规，强调法制，按全国统一的法规和 条例维持正常的交通秩序。
2)组织全国统一的交通管理指挥机构，完善交通管理体制， 统一筹划，协调工作。
3)加强驾驶人员的训练和管理，开展并强化交通安全教育， 普及交通安全知识。
4)采用科学的管理方法，提高管理人员的技术素质，实现 交通管理技术的现代化。
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感谢
汽车运用基础
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谢谢，精品课件
资料搜集
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汽车行驶安全性
第4章 汽车行驶安全性
交通运输是国民经济、国防建 设的生命线。而汽车运输又以其特 有的优越性而得到大力发展。汽车 自诞生以来的100多年间，为人类发 展生产、改造环境、建设物质文明 起了重要作用。但随着汽车的发展 和普及，人们又面临车祸的威胁。 因此如何安全地使用车辆，是我们 必须研究解决的问题。
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按事故的性质划分为： ①非责任事故：责任属于他方。 ②有责任事故：责任由双方分担。 ③责任事故：全部责任由肇事者来负担
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汽车运用基础
(2)道路交通事故构成的要素
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道路交通事故的形成，必须具备以下6个要素。 1)车辆 车辆(包括各种机动车和非机动车)是交通事故的前提条件， 也就是指在当事双方，必有一方使用车辆，如无车辆则不认为是 交通事故，比如，行人之间走路中发生的意外，受伤致死都不属 于道路交通事故。 2)在道路上 3)在通行中 4)发生事态 发生事态是指发生与道分社
5)造成事故的原因是人为的
这是指所造成的事故不是因为人力无法抗拒的自然原因。 如地震、台风、洪水、泥石流、雪崩等原因造成的事故；行 人自杀也是人力无法抗拒的，这些均不属于道路交通事故。
6)后果
后果是指有以上特定条件又要有人、畜伤亡或车辆、物 资损失的后果，没有后果或者这种后果未达到交通管理部门 规定的标准，则不能称之为道路交通事故。以上6种要素，可 以作为鉴别道路交通事故的依据和必要条件。
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4．1.1 事故的分类和构成事故的要素
(1)道路交通事故的分类 轻微事故：指一次交通事故造成轻伤1～2人，或直接经济损 失、机动车事故损失折款1 000元以下，非机动车事故损失折款 不足200元的事故。 一般事故：指一次交通事故造成重伤1～2人；或轻伤3人及3 人以上；或者财产损失不足3万元的事故。 重大事故：指一次交通事故造成死亡1～2人，重伤3～10人 或财产损失折款3万元以上不足6万元的事故。 特大事故：指一次道路交通事故造成死亡3人或3人以上；或 重伤11人以上；或死亡1人，同时重伤8人以上；或死亡2人，同 时重伤5人以上；或者财产损失6万元以上的事故。