《汽车理论》教学课件

第 二 十 一 讲主 讲 教 师 ： 杨 志 华 学 时 ： 48 2 第 四 章 汽 车 的 制 动 性第 五 节前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 本 节 将 分 析 地 面 作 用 在 前 、 后 车 轮 上 的 法 向 反 力 ，分 析 前 、 后 车 轮 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 ， 通 过 I 曲 线 、 线 、 f 线 、 r 线 分 析 汽 车 的 制 动 过 程 ， 介 绍 汽 车 的 附 着利 用 率 （ 利 用 附 着 系 数 ） 、 制 动 效 率 的 计 算 方 法 等 。 本 节 内 容 是 本 章 的 难 点 ， 也 是 重 点 。 返 回 目 录 3 制 动 过 程 的 三 种 可 能 1） 前 轮 先 抱 死 拖 滑 ， 然 后 后 轮 抱 死 拖 滑 ； 稳 定 工况 ， 但 丧 失 转 向 能 力 ， 附 着 条 件 没 有 充 分 利 用 。 2） 后 轮 先 抱 死 拖 滑 ， 然 后 前 轮 抱 死 拖 滑 ； 后 轴 可能 出 现 侧 滑 ， 不 稳 定 工 况 ， 附 着 利 用 率 低 。 3） 前 、 后 轮 同 时 抱 死 拖 滑 ； 可 以 避 免 后 轴 侧 滑 ，附 着 条 件 利 用 较 好 。前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 分 配 比 例 ， 将 影 响 制动 时 前 后 轮 的 抱 死 顺 序 ， 从 而 影 响 汽 车 制 动时 的 方 向 稳 定 性 和 附 着 条 件 利 用 程 度 。第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 4 一 、 地 面 对 前 、 后 车 轮 的 法 向 反 作 用 力g1 dd htumGbLFZ g2 dd htumGaLFZ ddu zgt 令 LzhbGF Z g1 LzhaGFZ g2 z 制 动 强 度 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 5 bXF F gtu dd g2 g1 haLGF hbLGFZZ 当 前 、 后 轮 都 抱 死 时第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系z dduG m t 即 ： 地 面 法 向 反 力 取 决 于 静 态 轴 荷 分 配 ， 以 及 制 动 强 度 （ 或 附 着 系数 ） 和 质 心 高 。 给 定 车 辆 ， 制 动 强 度 越 大 ， 轴 荷 向 前 转 移 的 越 多 。 6思考：为什么有些轿车采用前盘后鼓的制动系统配置？制动管路为什么采用交叉布置？ 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 7 GFF 21 11 ZFF 22 ZFF “ 理 想 ” 的 条 件 是 ： 前 后 车 轮 同 时 抱 死 。I 曲 线 ： 在 各 种 附 着 系 数 的 路 面 上 制 动 时 ， 要 使 前 、 后车 轮 同 时 抱 死 ， 前 、 后 轮 制 动 器 制 动 力 应 满 足 的 关 系 曲 线 。第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系二 、 理 想 的 前 后 制 动 器 制 动 力 分 配 曲 线 8 代 入将 g2 g1 haLGF hbLGFZZ gg21 21 ha hbFF GFF 消 去 变 量 1.解 析 法 确 定 I 曲 线第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 2121 21 ZZFFFF GFF 由 理 想 的 条 件 可 得 1g1g2g2 2421 FhGFGLhbhGF 9 gg21 21 ha hbFF GFF 1.解 析 法 确 定 I 曲 线第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 2121 21 ZZFFFF GFF 由 理 想 的 条 件 可 得思考：I 曲线受哪些 因素影响？对特定的汽车是唯一的吗？ 1122 2421 ggg FhGFGLhbhGF 10 0.40.20.30.1 1Fd /d 0.1u t g 2F 0.3g0.2g 0.4g第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系2.作 图 法 确 定 I 曲 线1） 按 照 作 图 ， 得 到 一 组 等 间 隔 的 45平 行 线 。GFF 21 GFF 21 tugG dd ddu gt 这 组 线 称 为 “ 等 制 动 减 速 度 线 组 ” 。线 上 任 何 一 点 都 有 以 下 特 点 ： gg21 21 ha hbFF GFF 11 0.40.20.31.0 1Fd /d 0.1u t g 2F 2） 按 作 射 线 束g2 1ga hF Fb h 0.1 0.30.2 0.4I曲 线0.3g0.2g 0.4g第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 gg21 21 ha hbFF GFF 12 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 1321 FFF FF 1 FF 12 制 动 器 制 动 力 分 配 系 数 ： 前 、 后 制 动 器 制 动 力 之 比 为 固定 值 时 ， 前 轮 制 动 器 制 动 力 与 汽 车 总 制 动 器 制 动 力 之 比 。1FF第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系三 、 具 有 固 定 比 值 的 前 、 后 制 动 器 制 动 力 与同 步 附 着 系 数1.线 14 121FF 为 一 直 线12 FBF 1tan直 线 斜 率线 ： 实 际 前 、 后 制 动 器 制 动 力 分 配 线 。 线F2 F1第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 0 15 F1、 F2具 有 固 定 比 值的 汽 车 ， 使 前 、 后 车 轮 同时 抱 死 的 路 面 附 着 系 数 称为 同 步 附 着 系 数 。第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系2.同 步 附 着 系 数 从 图 中 看 ， 同 步 附 着系 数 是 线 和 I 曲 线 交 点处 对 应 的 附 着 系 数 。 该 点 所 对 应 的 减 速 度称 为 临 界 减 速 度 。 16 得由 gg1 ha hb g0 h bL 同 步 附 着 系 数 的 计 算满 足 固 定 比值 的 条 件 满 足 同 时 抱死 的 条 件第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 gg21 21 ha hbFF GFF 强 调 ： 同 步 附 着 系 数 取 决 于 车 辆 结 构 参 数 ， 与 地 面 实际 附 着 能 力 无 关 。 17 LzhbGFZ g1 LzhaGFZ g2 g2 g1 haLGF hbLGFZZ gg21 21 ha hbFF GFF 前 后 轮 都 抱 死 时 ，地 面 法 向 反 力 18 121FF 为 一 直 线12 FBF 1tan直 线 斜 率线 ： 实 际 前 、 后 制 动 器 制 动 力 分 配 线 。 线F2 F1第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 0 19 F1、 F2具 有 固 定 比 值的 汽 车 ， 使 前 、 后 车 轮 同时 抱 死 的 路 面 附 着 系 数 称为 同 步 附 着 系 数 。第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系同 步 附 着 系 数 从 图 中 看 ， 同 步 附 着系 数 是 线 和 I 曲 线 交 点处 对 应 的 附 着 系 数 。 g0 h bL同 步 附 着 系 数 取 决 于 车 辆 结 构 参 数 ， 与 地 面 实 际 附 着 能 力 无 关 。 20 第 二 十 二 讲主 讲 教 师 ： 杨 志 华 学 时 ： 48 22后 轮 没 有 抱 死 、 前 轮 抱 死 时 ， 前 、 后 轮 地 面 制 动 力 FXb1、FXb2间 的 关 系 曲 线 。 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系四 、 前 后 制 动 器 制 动 力 具 有 固 定 比 值 的 汽 车 在 各 种路 面 上 制 动 过 程 的 分 析1. f 线 组 23 一 定 时 ， f 线 为 直 线与 无 关 代 入将 b2b1b XXX FFF gb2b1b1 hLFFLGbF XXX FXb1=0 gX hGbF b2FXb2=0gX hL GbF b1 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系前 轮 抱 死 的 条 件 是 gb1g gb2 hGbFh hLF XX LhFLGbFF XZX gb1b1 LzhbGFZ g1 LzhaGFZ g2 2 4FXb1 FXb2 g(0, )Gbhf 线 组 1.0 f 线 组 作 图第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 汽 车 理 论 吉 林 大 学 远 程 教 育 学 院gX hGbF b2FXb1 =0 时 ， gb1g gb2 hGbFh hLF XX 25 代 入 并 整 理 得将 b2b1b XXX FFF 2. r 线 组前 轮 没 有 抱 死 、 后 轮 抱 死 时 ， FXb1、 FXb2间 的 关 系 曲 线 。 b1 gX GaF hgb2 hL GaFX 0b1 XF 0b2 XF 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 一 定 时 ， r 线 为 直 线 与 无 关后 轮 抱 死 的 条 件 是 LhFLGaFF XZX gb2b2 gb1ggb2 hL GaFhL hF XX LzhbGFZ g1 LzhaGFZ g2 2 6FXb1 FXb2 g(0, )Gbh 1.0 g( ,0)Gahr 线 组 I曲 线1.0 r 线 组 作 图f 线 组第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系0 .2 0 .3 0 .4 0 .50 .20 .30 .40 .5 汽 车 理 论 吉 林 大 学 远 程 教 育 学 院 b1 gX GaF h0b2 XF gb1ggb2 hL GaFhL hF XX 27 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 根 据 f线 组 的 定 义 ， 在 I曲 线 下方 ， 只 有 前 轮 抱 死 ； 当 f线 遇到 I曲 线 时 ， 前 后 轮 都 抱 死 ； 超过 I曲 线 后 ， 已 不 符 合 “ 只 有 前轮 抱 死 ” 的 定 义 。 所 以 ， I曲 线上 方 的 f线 无 意 义 。同 样 道 理 ， 在 I曲 线 下 方 ， 不符 合 “ 只 有 后 轮 抱 死 ” 的 定义 。 所 以 ， I曲 线 下 方 的 r线 无意 义 。 28 当 FXb20时 是 地 面 驱 动 力 ， 无 意 义 。f 线 与 横 坐 标 的 交 点 后 轮 制 动 管 路 失效 ， 前 轮 抱 死 时 的地 面 制 动 力 。 后 轮 制 动 严 重 滞 后 ，前 轮 抱 死 后 ， 后 轮 才将 开 始 制 动 。3. f 线 组 和 r组 线 的 分 析第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系1） f 线 组 29 思 考 ： 为 什 么 随 着 FXb2FXb1 ？ 1b1 ZX FF 当 f 线 与 r 线 相 交 以 后 ， 前 后 轮都 抱 死 ， 进 入 稳 定 状 态 。后 轮 参 与 制 动 后 FZ1 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系bXF jF 30 2） r 线 组 前 轮 制 动 管 路失 效 ， 后 轮 抱 死时 的 地 面 制 动 力 。 随 着 F Xb1FXb2？前 轮 参 与 制 动 后 2b2 ZX FF FZ2 I 曲 线 以 下 的 r 线 组 没 有 意 义 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系r 线 与 纵 坐 标 的 交 点 bXF jF 前 轮 制 动 严 重 滞 后 ，后 轮 抱 死 后 ， 前 轮 才将 开 始 制 动 。 31 利 用 线 、I 曲 线 、 f 和 r 线 组 分 析 汽 车在 不 同 值路 面 上 的 制 动过 程 。 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系4.制 动 过 程 分 析 从图中看，同步附着系数是多少？390 0 . 32 3).0(1 0 设）第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 A点 前 轮 抱 死 。此时的制动减速度？ 点 前 后 轮 同时 抱 死 。 点 前 后 轮 同时 抱 死 时 的 制 动器 制 动 力 。AA 33 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 0前 轮 先 抱 死 27.0z前 轮 抱 死 时 3.0z前 后 轮 同时 抱 死 时 结 论3).0(1 0 设） 34 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 点 前 后 轮同 时 抱 死 。 点 前 后 轮同 时 抱 死 时 的 制动 器 制 动 力 。B7).0(2 0 设） B点 后 轮 抱 死 。此时的制动减速度？B 35 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 0后 轮 先 抱 死 60.z后 轮 抱 死 时 70.z前 后 轮 同时 抱 死 时 结 论7).0(2 0 设） 36 4） 只 要 ， 要 使 两 轮 都 不 抱 死 所 得 到 的 制 动 强度 总 是 小 于 附 着 系 数 ， 即 。 3） 当 时 ， 线 与 I曲 线 相 交 ， 前 、 后 轮 同 时抱 死 ； 2） 当 时 , 线 位 于 I曲 线 上 方 ， 后 轮 先 抱 死 ；0 0 0 1） 当 时 ， 线 位 于 I曲 线 下 方 ， 前 轮 先 抱 死 ；0 z第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系3） 制 动 过 程 分 析 得 到 的 结 论 37 第 二 十 三 讲主 讲 教 师 ： 杨 志 华 学 时 ： 48 39ibii ZXFF 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系五 、 利 用 附 着 系 数 与 附 着 效 率1.利 用 附 着 系 数利 用 附 着 系 数 ： 对 于 一 定 的 制 动 强 度 z， 不 发 生 车 轮 抱 死所 要 求 的 最 小 路 面 附 着 系 数 。式 中 F Xbi对 应 于 制 动 强 度 z， 汽 车 第 i 轴 产 生 的 地 面 制 动 力 ；FZi制 动 强 度 为 z 时 ， 地 面 对 第 i 轴 的 法 向 反 力 ； 第 i 轴 对 应 于 制 动 强 度 z 的 利 用 附 着 系 数 ； i 40 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系利 用 附 着 系 数 与 制 动 强 度 的 关 系 曲 线 最 理 想 的 情 况 是 空 载 时 总 是 后轮 先 抱 死 ； 满 载 时的 路 面 上 后 轮 先抱 死 ； 反 之 则 是前 轮 先 抱 死 。z 0 制动强度不可能超过附着系数。 41 1） ， 前 轮 先 抱 死0z 1b1f ZXFF b11 XFF tugG dd Gz g1 hbLGFZ gf 1 zhbL z 前 轴 利 用 附 着 系 数 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系2.利 用 附 着 系 数 的 计 算 42 2） ， 后 轮 先 抱 死 0z 2b2r ZXFF tugGF X dd1b2 Gz 1 g2 haLGFZ gr 11 zhaL z 后 轴 利 用 附 着 系 数 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 43由 得 如 果 ， 后 轮 先 抱 死 计 算由 得 max gbz L h 如 果 ， 前 轮 先 抱 死 0 r0 g0 h bL f max g(1 )az L h 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系3） 由 利 用 附 着 系 数 计 算 车 轮 不 抱 死 条 件 下 的 maxz gr 11 zhaL z gf 1 zhbL z 44 gza maxbmax bmaxaa0 auus 92252631 2022 . 没 有 ABS又 不 允 许 车 轮 抱 死 时 的 最 短 制 动 距 离 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系4） 车 轮 不 抱 死 条 件 下 能 达 到 的 最 大 制 动 减 速 度 bmax20aa022 92.2526.31 auus 45max g(1 )az L h 由 0 FF 1 只 能 用 后轮 制 动 max gaz L h 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系5） 前 轮 或 后 轮 制 动 管 路 失 效 时 的思考：前轮制动失效的特点？ max gbz L h 11 FF 只 能 用 前轮 制 动max gbz L h 由 后 轮 制 动 失 效maxz 46 时0 ff zE LhLb gf 时0 rr zE LhLa gr1 制 动 效 率 ： 车 轮 将 要 抱 死 时 的 制 动 强 度 与 被 利 用 的 附着 系 数 之 比 。第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系3 .制 动 效 率 E gr 11 zhaL z gf 1 zhbL z 注 意 ， 将 制 动 效 率 写 成 利 用 附 着系 数 的 函 数 。 47 48 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系六 、 对 前 、 后 制 动 器 制 动 力 分 配 的 要 求1.ECE制 动 法 规 49 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系2.具 有 变 化 值 的 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 分 配 特 性 通 过 使 用 比 例 阀 或 载 荷 比 例 阀 等 制 动 力 调 节 装 置 ， 根据 制 动 强 度 、 载 荷 等 因 素 ， 改 变 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比值 ， 使 之 接 近 于 理 想 制 动 力 分 配 曲 线 ， 满 足 制 动 法 规 的 要求 。 制 动 力 分 配 曲 线 的 设 计 兼 顾 制 动 稳 定 性 和 最 短 制 动 距离 但 优 先 稳 定 性 的 原 则 。 转 折 点 的 选 择 一 般 低 于 I 曲 线 。 50 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 51 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 52 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系 5 3 要 点 总 结从 I曲 线 、 线 、 f线 组 和 r线 组 的 关 系 来 看 ， 我 们 希 望 线 在 I曲 线 下方 ， 避 免 后 轮 先 抱 死 造 成 侧 滑 ； 同 时 希 望 线 尽 量 接 近 I曲 线 ， 也 就是 前 轮 不 要 过 早 抱 死 ， 以 提 高 对 路 面 附 着 能 力 的 利 用 率 ， 提 高 制动 效 能 。从 利 用 附 着 系 数 -制 动 强 度 关 系 来 看 ， 我 们 希 望 前 轮 的 利 用 附 着 系数 曲 线 在 45 线 上 方 ， 以 确 保 前 轮 先 抱 死 ； 同 时 尽 量 接 近 45 线 ，以 提 高 地 面 附 着 能 力 的 利 用 程 度 。而 从 制 动 效 率 的 角 度 ， 我 们 希 望 有 意 义 的 是 前 轮 制 动 效 率 ， 而 且在 不 同 附 着 系 数 的 路 面 上 该 效 率 都 尽 可 能 接 近 100%。而 在 本 节 限 定 条 件 内 ， “ 理 想 ” 的 是 前 后 轮 同 时 抱 死 ， 这 样 不 会 发 生 侧 滑 ， 地 面 附 着 条 件 利 用 的 也 最 充 分 。当 然 ， 真 正 “ 理 想 ” 的 制 动 工 况 应 该 是 有 ABS（ 制 动 防 抱 死 ） 装置 。 汽 车 理 论 吉 林 大 学 远 程 教 育 学 院 5 4 汽 车 理 论 吉 林 大 学 远 程 教 育 学 院 5 5 汽 车 理 论 吉 林 大 学 远 程 教 育 学 院 5 6 57下 一 节 第 五 节 前 、 后 制 动 器 制 动 力 的 比 例 关 系本 节 内 容 结 束