汽车制动性能的恒定性讲解
汽车制动效能指标
汽车制动效能指标
汽车制动性能的三个指标是制动效率、制动效率的恒定性和制动时汽车的方向稳定性。
1.制动效率，即制动距离和制动减速度。
制动效率是指在好的路面上制动时，以一定的初速度或减速度从制动到停止的制动距离，比如100公里的制动距离。
它是制动性能最基本的评价指标。
2.制动效率的稳定性，如抗热衰退性。
抗热衰退性能是指在高速或长坡上连续制动时，制动效能保持的程度。
由于制动过程实际上是通过制动器的吸收将汽车的动能转化为热能，因此在制动器温度升高后能否在冷态下保持制动效率成为设计制动器时需要考虑的重要问题。
一般测试连续100公里的制动距离，也可以在赛道上连续绕路行驶。
这样就能感受到汽车在快速过弯时是否能快速减速。
如果制动距离不是很大，说明汽车制动性能的恒定性比较好。
3.汽车在制动过程中的方向稳定性，即汽车在制动过程中不跑偏、不打滑、不失去转向能力的性能。
这是汽车的刹车偏差。
测试时，需要在平坦宽敞的场地进行。
车速需要提高到每小时60公里。
然后，双手离开方向盘，踩刹车。
如果汽车制动方向稳定，汽车应保持直线行驶。
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
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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
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。
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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。
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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
第四章 汽车的制动性
§2 制动时车轮的受力
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§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
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§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
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第三节 汽车制动效能及其恒定性
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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
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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
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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
汽车制动效能及其恒定性 -汽车制动效能及其恒定性
离S(单位m)和制动减速度 j (单位m/s2)。
1. 制动距离
制动距离S是指汽车以给定的踏板力和给定的 初速u0，从踩到制动踏板至汽车停住所行驶的距 离。制动距离与踏板力(或制动系管路压力)以及 地面附着条件有关，也受制动器的热工况的影响。
制动减速度反映了地面制动力的大小，与地 面制动力和制动器制动力有关。
Federal
制动系作用时间对制动距离影响
制动系结构形式和调整
液压制动系 2＝0.1s
真空助力制动系和气压制动系
2＝0.3 ~ 0.9s 简单气压制动系的汽车列车 2＝2s， 而采用加速阀(继动阀)的多路制动系 2＝0.4s
制动系作用时间是影响制动距离的重要因素！
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3 汽车制动效能的恒定性
当汽车涉水后，因水进入制动器，短时间内 制动效能的降低，称为水衰退现象。
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j sg pg
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2 制动距离分析
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2.制动距离分析
d
Fp j
e
Fp
j du dt
f
0 abc
g
' 1
" 1
' 2
汽车制动效能及其恒定性 - 汽车制动效能及其恒定性
关系。即当地面附着系数 变小（潮湿、冰雪、泥泞）时，制动距离增加；制动器制动力不
足（调整不当或供能管路压力不足）或者超载时，制动距离增加。 制动距离与制动系协调时间 2 、制动力增长时间 2 成线性关系。在汽车低速制动时，在
2 和 2 时间内运动的距离较小。 2 由制动踏板的自由行程和驾驶员的操作有关，基本是固 定值。 2 与制动系的类型有关，液压制动系统的 2 小于气压制动系统的 2 ，气压助力制动 系统的 2 小于真空助力制动系统的 2 。
信号，加干扰
Fp
j
d
Fp j f
e
0 ab c
' " ' "112来自212
g
t
3
4
图 4-9 汽车制动过程简化模型
制动距离计算
在1 和 2 时间内，汽车速度 u0 不变，所经过的距离 s1 和 s2 分别为
s1 u01
s2 u0 2
" 2
时间内汽车的减速度
j
为
j
du dt
k
其中， k
jmax
第四章 汽车制动性
第第第 汽车制动效能 汽车制动效能是指汽车迅速降低车速直至停车的能力。汽车制动效能的评价指标是制
动距离 S（单位 m）和制动减速度（单位 m/s2）。 制动距离 S 是指汽车以给定的初速 ua0 ，从踩到制动踏板至汽车停住所行驶的距离。
一、 制动力和制动减速度 制动距离与踏板力（或者制动系管路压力）以及地面的附着情况有关，也与制动器的
热衰退现象是高速制动或山区行车不可避免的问题，有些国家规定大型货车必须装备 辅助制动器。在我国缩写山区运输汽车甚至采用喷洒冷却水的措施来降低制动器温度，以 保证汽车有足够的制动性能。
汽车制动性能(最新)
（4）侧向附着系数φ ， 在Fy 侧向力的作用下， φ =Fy /Fz 侧向力Fy与地面垂直反 力之比。
侧 侧
φb—S关系：
（1）OB段：φb直线上升， S从0—15—20%，出现 峰值φp。 （2）S再增大，φ纵下降， φ侧也下降。
（3）S再增大，S=100% 时，φ=φS 纵向φ较小，制动距离长。 侧向φ=0，能承受的侧向 力Fy=0。 所以：极易侧滑。
4——2制动时车轮受力 一、地面制动力（ T—— 车轴的推 力；W——车轮垂直载荷） Tu FXb （ N ） r 因为：FXb受到轮胎与地面附着力， Fφ=Fzφ的限制。 T 所以： FXb u FZ
r
制动力图:
W Ua
Tp FXb
Tu
r
Fz
当 则FXb不再上升， F F 即：
最理想的制动系统 应能防止车轮抱死，工 作在S=15—20%以内。 ABS即：Antilock Braking System
ABS系统 （S=15—20%） （1）利用φp获得较大的 F 和最小的制动距离。 （ 2 ）同时φ侧较大，也可 承受较大的侧向力Fy，不 致侧滑。
Xbmax
滑水现象：减小了胎面 与地面的φ， Ua=100km/n时， 水膜=10mm时。 φs≈0，滑水现象，雨天 路滑，易翻车。
G (b hg ) L
G (a hg ) L
Fu1 FZ 1 FZ 1 b hg 所以： Fu 2 FZ 2 FZ 2 a hg
Fu1 Fu 2 G Fu1 b hg Fu 2 a hg
(1)
第四章汽车的 制动性能
4-1 制动性能评价指标 制动性能：指汽车 行驶时，能在短距离内 停车，并维持行驶方向 稳定，下长坡时能维持 一定车速的能力。
汽车理论
1、动力性：汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
通过性：汽车能以足够高的平均速度通过各种坏路和无路地带（如松软地面、凹凸不平地面等）及各种障碍（如陡坡、侧坡、壕沟、台阶、灌木丛、水障等）的能力。
操作性：汽车能否按驾驶员的意图沿给定方向行驶的性能。
生产率：单位时间内完成的运输吨公里数来表示。
可靠性：在一定行驶路程内发生的零部件损坏及故障的性质、严重程度、次数等来衡量。
耐用性：零部件需要更换时已使用的时间来衡量。
劳动保护型：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。
它包括汽车的舒适性、稳定性、制动性等。
舒适性:为乘员提供舒适、愉快的乘坐环境和方便安全的操作条件的性能。
平顺性：保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动环境具有一定的舒适度的性能。
稳定性：汽车在行驶过程中，具有抵抗改变其行驶方向的各种外界干扰，并保持稳定行驶而不失去控制，甚至翻车或侧滑的能力。
稳定性的丧失表现为汽车的翻倾或滑移。
制动性：在给定的坡道上能制动住以及在较短距离内能制动至停车并且维持行驶方向稳定的性能。
2、最高车速：汽车满载时在水平良好路面（混凝土或沥青）上所能达到最高行驶车速。
加速时间：汽车由I档或II档起步，并以最大的加速强度（包括选择恰当的换挡时机）逐步换至最高档后到某一预定的距离或车速所需的时间。
最大爬坡度：汽车满载时用变速器最低档位在良好路面上等速行驶所能克服的最大道路坡度。
机械损失：齿轮传动副、轴承、油封等处的摩擦损失。
液力损失：消耗于润滑油的搅拌、润滑油与旋转零件之间的表面摩擦等功率损失。
自由半径：车轮处于无载时的半径。
静力半径：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。
滚动半径：车轮中心到车轮运动瞬心的距离。
3、汽车的行驶阻力：滚动阻力：当车轮在路面上滚动时，由于两者间的相互作用力和相应变形所引起的能量损失的总称。
空气阻力：汽车相对于空气运动时，空气作用力在行驶方向上的分力称为空气阻力。
汽车制动系统的性能分析和优化
汽车制动系统的性能分析和优化摘要：在社会经济发展的过程中，汽车产量逐年增加，汽车系统的组成越来越重要，汽车制动系统的性能和安全性非常重要。
车辆制动系统的主要功能是保证车辆在制动过程中通过一个非常稳定的减速过程。
因为车辆制动系统的失败会导致车辆的失败，这对车辆的安全产生重大影响。
所以，对汽车制动系统的性能进行分析，才能对汽车使用的安全性进行保障。
关键词：汽车制动系统；性能；评价指标；影响因素；措施1、汽车制动性能的评价指标1.1制动效能制动效能通常描述的是汽车在行驶过程中以较高速度行驶时，驾驶员遇到障碍或紧急情况需要紧急制动，车辆可以快速减速并停下的能力。
制动效能的两个指标，分别是制动距离和制动减速度。
制动距离是指汽车速度为V0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行驶过的距离。
制动距离与制动踏板力、地面附着条件、车辆载荷、发动机是否结合等许多因素有关。
不同车型在不同状态下的制动距离标准也不同。
制动力的变化间接反映了制动距离的变化，制动力是车辆强制减速并完全停车的主要因素之一。
在实测中，使用制动检测仪检测制动踏板力，制动力过大就会超出标准范围，驾驶人的强度会增加，驾驶员容易疲劳，从而对车辆行车安全产生直接影响。
制动力越大，制动减速度也越大，在制动时，制动减速度越大说明制动效果越好。
因此，制动减速度是评价制动性能的重要指标之一。
1.2制动效能的恒定性制动效能的恒定性主要指制动器具有抵御水衰退和热衰退的能力。
水衰退性是指在制动器表面浸入水后，水润滑作用会导致摩擦系数下降的现象。
行驶中的车辆由于制动鼓或盘与摩擦片之间的摩擦产生热量，这会使得摩擦片干燥。
但是当制动器浸水时，通常经过5-15次制动后，制动器就可以恢复正常的制动性能。
另外，在行驶过程中如果车辆在下坡时进行连续制动或长时间高速行驶，制动鼓或盘温度会逐渐升高，从而导致制动性能下降，制动距离超出标准范围，这种现象称为汽车制动效能的热衰退性。
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二、汽车的制动效能 汽车的制动性
1．汽车的制动过程 驾驶员反应时间
t1
t2
t3
制动器起作用时间
持续制动时间
制动释放时间
t4
汽车的制动性
2. 汽车的制动效能 汽车的制动效能指汽车迅速降低车速直至停车的能力。 制动效能可以用制动距离、制动力和制动减速度三个指标评价。 （1）制动力和制动减速度
制动时轴荷转移影响前后车轮附着力相对大小，因而影响前后车轮 最大地面制动力相对大小。
汽车的制动性
3.影响附着系数的因素 附着系数值取决于道路材料、路面状况和轮胎结构、轮胎气压、胎 面花纹、材料以及行驶速度等。 路面 沥青或混凝土（干） 峰值附着系数 0.8～0.9 滑动附着系数 0.75
沥青（湿）
混凝土（湿） 砾石 土路（干） 土路（湿） 雪（压实） 冰
0.5～0.7
0.8 0.6 0.68 0.55 0.2 0.1
0.45～0.6
0.7 0.55 0.65 0.4～0.5 0.15 0.07
路面结构 :宏现上有一定不平 汽车的制动性 度；微观结构:粗糙且有棱角。 增大轮胎与地面接触面积可提 高附着能力；低气压、宽断面和 子午线轮胎附着系数大。 不同花纹的轮胎，附着系数也 不同；轮胎磨损后，随着花纹深 度减小，附着系数降低。 车速提高后，附着系数下降。
汽车的制动性
2）垂直反力 若汽车的总重为G，在水平路面上制动，并忽略空气阻力影响，前 后轴的地面垂直反力的值为：
Fz1 Fz 2
L2 G L L 1 G L
hg
dV L dt hg dV M L dt M
制动过程中会发生载荷的转移，即：前轴的垂直载荷增大，而后轴 的垂直载荷减小。
2汽车的制动性 ．制动器的抗水衰退性能 制动器的抗水衰退性能反映了汽车涉水后制动效能保持 的程度和恢复的快慢。 制动器涉水引起制动效能下降的现象称为制动器的水衰 退现象。其原因是水的润滑作用使制动摩擦片与制动毂间摩 擦系数下降。 制动器浸水后，经过若干次制动，在摩擦热作用下使水 分蒸发，摩擦片逐渐干燥，逐渐恢复到浸水前的制动能，称 为水恢复现象。 盘式制动器的水衰退影响比鼓式制动器的要小，制动效 能下降小，恢复也较快。
汽车的制动性
2. 垂直反力 若汽车的总重为G，在水平路面上制动，并忽略空气阻力影 响，前后轴的地面垂直反力的值为：
Fz1 Fz 2 L 2 G L L 1 G L hg dV L dt hg dV M L dt M
制动过程中会发生载荷的转移，即：前轴的垂直载荷增大，而后轴 的垂直载荷减小。
触制动踏板起至机动车停住时止机动车驶过的距离，包括在制动器 起作用时间内驶过的距离 S2 和在汽车以最大减速度持续制动时间 内 所驶过的距离 S3 。若制动器技术状况良好，汽车的制动距离可用 下 2 " 式计算：
Va 0 1 ' t2 S t2 Va 0 3.6 2 25.92 g
汽车的制动性
制动开始后，产生制动器制动力矩，使车轮旋转速度相 对于车速降低。 V r 随着制动强度增大，制动器制动力矩达到使车轮抱死。
r 0
制动滑移率为：
s
s
V r V
r V r
驱动滑移率为：
汽车的制动性
（3）附着率与滑移率的关系
试验证明：附着率是滑移率的函数。 制动强度不大，滑移率较小时，纵向 附着率 b 几乎随滑移率的增大成正比增 大；而后，随滑移率增长，纵向附着率缓 慢增长，直至达到峰值附着系数 p 。然 后，随着滑移率继续增大，纵向附着率反 而下降，直至当车轮抱死滑移后，附着率 达到滑动附着系数 s 。 滑移率较小时，侧向附着率 l 的值较 大；随滑移率增大，侧向附着率的值减小； 而当车轮抱死滑移后，滑移率为 1时，侧 向附着率的值降至接近于零。
汽车的制动性
四、制动效能的恒定性 制动效能的恒定性：制动器抗热衰退现象和水衰退现象的能力。 1. 制动器的抗热衰退性能
汽车的制动性
2．影响制动器的抗热衰退性能的因素
抗热衰性能与制动器摩擦副材料及制动器结 构形式有关。
制动器单位制动轮缸推力所产生的制动器摩擦 力定义为制动效能因数。
可用制动效能因数与摩擦系数的关系曲线说明 各种类型制动器的效能及其稳定程度。
若汽车总质量为M，道路附着系数为 ，最大制动力 Fb max 为：
Fb max M g
制动器技术状况良好前提下，持续制动最大减速度取决于附着力，
因此：
Fb max M g M jmax
jmax g
制动距离指在规定的初速度 汽车的制动性
Va0（km/h）时急踩制动时，从脚接
汽车的制动性
3．影响汽车制动效能的因素 主要因素：制动器起作用时间、最大制动减速度及制动 起始车速。 持续制动期间，汽车最大减速度取决于附着力。因此， 道路附着系数的大小，对汽车的制动距离有重要影响。 制动起始车速越低，制动距离越短。 在制动器起作用时间内的速度很快，因而对制动距离影 响很大。 制动器起作用时间与制动系的结构形式有密切的关系。
汽车的制动性
三、制动效能的恒定性 制动效能的恒定性：制动器抗热衰退现象和水衰退现象 的能力。 1. 制动器的抗热衰退性能 反映了汽车高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保 持的程度。 汽车长时间进行强度较大的制动时，制动器的温度升 高后，制动摩擦片性能下降，制动器摩擦副的摩擦系数减 小，所产生的摩擦力矩和制动力减小，制动效能降低。这 种现象称之为制动器的热衰退。
汽车的制动性
一、附着力与附着系数
地面制动力最大值 Fb max等于地面垂直反力与附着系数的乘积：
1. 滑移率与附着系数
Fb max FZ
（1）附着率：轮胎与路面间传递的切向力与地面垂直反力的比值。
（2）滑移率 地面制动力产生前，车轮作纯滚动。
Fx FZ
V r
式中： -车轮旋转线速度，rad/s； r -车轮半径，m。