第四章汽車行駛安全性

1、第四章第四章 汽車的行駛安全性汽車的行駛安全性 汽車安全性一般分為主動安全性、被動安全性、事故后安全性和生態(tài)安全性。l主動安全性 指汽車本身防止或減少道路交通事故發(fā)生的性能。l被動安全性 指交通事故發(fā)生后汽車本身減輕人員傷害和貨物損壞的能力，可分為汽車內(nèi)部被動安全性（減輕車內(nèi)乘員受傷和貨物受損）以及外部被動安全性（減輕對事故所涉及的其他人員和車輛的損害）兩類。l事故后安全性 指汽車能減輕事故后果的性能。即能否迅速消除事故后果，并避免新的事故發(fā)生的性能。l生態(tài)安全性 指發(fā)動機排氣污染、汽車行駛噪聲和電磁波對環(huán)境的影響。 本章主要介紹對汽車主動安全性有重要影響的制動性和操縱穩(wěn)定性，并簡要介紹汽車的

2、被動安全性。本章結尾前章結尾回目錄第四章第四章 汽車的汽車的行駛行駛安全性安全性 第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性第二節(jié)第二節(jié) 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性第三節(jié)第三節(jié) 汽車的被動安全性汽車的被動安全性 地面制動力的大小與制動蹄制動轂和輪胎路面兩個摩擦副有關，不僅取決于制動器制動力，而且取決于地面附著力。 1制動器制動力 在輪胎周緣沿切線方向克服車輪制動器摩擦力矩所需的力稱為制動器制動力（N）。l制動器制動力取決于制動器結構、型式與尺寸大小、制動器摩擦副摩擦系數(shù)和車輪半徑r。l一般情況下，其數(shù)值與制動踏板力成正比，即與制動系的液壓或氣壓大小成線性關系。l對于結構、尺寸一定的制動器而言

3、，制動器制動力主要取決于制動踏板力與摩擦副的表面狀況，如接觸面大小、表面有無油污等。一、制動時車輪的受力 汽車行駛時能迅速停車且維持方向穩(wěn)定，并能在下長坡時控制車速及能在一定坡道上駐車的能力，稱為汽車的制動性。 汽車的制動性可以用汽車的制動效能、制動效能的恒定性和制動時汽車的方向穩(wěn)定性三個方面的指標評價。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 2地面制動力 地面制動力 的值為： 在制動過程中，制動蹄摩擦片制動轂相互作用產(chǎn)生的摩擦力決定著制動力矩和制動器制動力的大??；輪胎路面間的附著力是地面制動力的極限值。 顯然，若地面附著力足夠大，即滿足 ，有： = ，意味著制動器產(chǎn)生的制動器制動力完全轉(zhuǎn)化為

4、地面制動力。但當?shù)孛娓街鵂顩r不良， 時，有 = ，這說明制動器制動力受到附著力的限制而不能完全轉(zhuǎn)化為地面制動力。bFFFFbFFFbFFF第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 3制動力的增長 制動過程中，地面制動力 和由制動器制動力矩 所決定的制動器制動力 隨制動踏板力 增大的變化關系見圖所示。車輛制動時，車輪有滾動或抱死拖滑兩種運動狀態(tài)。踏板力較小時，地面制動力足以克服制動摩擦力矩使車輪滾動。車輪滾動時的地面制動力等于制動器制動力，且隨踏板力的增長成正比增長。bFTFPFPPFF PFF 但當制動踏板力增大至 時，地面制動力增大到等于附著力，車輪即抱死不轉(zhuǎn)而出現(xiàn)拖滑現(xiàn)象。此時，制動力受輪胎

5、與路面附著條件的限制，達到其最大值。此后，隨著制動踏板力繼續(xù)增大（ ），制動器摩擦力矩由于摩擦表面間作用力的增大仍可增大，因而制動器制動力 隨 繼續(xù)增大幾乎成線性上升，但地面制動力達到極限值后卻保持在該極限值而不再增大。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性FPF 4地面附著力 制動過程中，地面制動力的最大值 等于作用于車輪的地面垂直反力與附著系數(shù)的乘積： 1）附著率和附著系數(shù)（1）附著率：令輪胎與路面間傳遞的切向力與地面垂直反力的比值稱之為附著率： （2）滑移率 制動過程中，隨著制動強度增大，車輪的運動從純滾動轉(zhuǎn)變?yōu)榧兓瑒?。地面制動力產(chǎn)生前，車輪作純滾動。即： 式中： 車輪旋轉(zhuǎn)線速度，rad

6、/s； r車輪半徑，m。 制動開始后，產(chǎn)生制動器制動力矩，使車輪旋轉(zhuǎn)速度相對于車速降低。 隨著制動強度進一步增大，產(chǎn)生的制動器制動力矩達到使車輪抱死。 定義制動滑移率為： 驅(qū)動滑移率定義為maxbF rV0r第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性（3）附著率與滑移率的關系 制動過程中，附著率不是常數(shù)，而是隨著制動強度的變化而變化的。試驗證明：附著率是滑移率的函數(shù)。 當制動強度不大，因而滑移率較小時，縱向附著率幾乎隨滑移率的增大成正比增大；而后，隨滑移率增長，縱向附著率緩慢增長，直至達到最大值。稱為峰值附著系數(shù) 。試驗表明：當達到15%20%時， 。然后，隨著滑移率繼續(xù)增大，縱向附著率反而下降，

7、直至當車輪抱死滑移為100%后，附著率達到一穩(wěn)定值 ，該值稱之為滑動附著系數(shù)。通常， 。 側向附著率 也隨滑移率變化?；坡瘦^小時，側向附著率的值較大，表明汽車可以承受較大的側向力；隨滑移率增大，側向附著率的值減小；而當車輪抱死滑移后，滑移率為1時，側向附著率的值降至接近于零。 ppbpssl第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性附著率與滑移率的關系 b縱向附著率 l側向附著率 （4）影響附著系數(shù)的因素 附著系數(shù)的數(shù)值主要取決于道路的材料、路面狀況和輪胎結構、輪胎氣壓、胎面花紋、材料以及汽車行駛速度等。 圖表明不同道路對附著系數(shù)的影響，各種不同路面上的附著

8、系數(shù)的平均值見表。在其他條件不變時，潮濕路面的附著系數(shù)低于干燥路面的附著系數(shù)，冰雪路面附著系數(shù)非常小。路面峰值附著系數(shù)滑動附著系數(shù)瀝青或混凝土（干）0.80.90.75瀝青（濕）0.50.70.450.6混凝土（濕）0.80.7礫 石0.60.55土路（干）0.680.65土路（濕）0.550.40.5雪（壓實）0.20.15冰0.10.07第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 2）垂直反力 若汽車的總重為G，在汽車制動過程中，作用于車輪上的地面法向反作用力與汽車的總體布置、行駛狀況及道路的坡度有關。 若汽車在水平路面上制動，并忽略制動過程中的空氣阻力的影響，則制動過程中作用于汽車前后軸的地

9、面垂直反力的值為： 由此可見，汽車在水平路面上制動過程中，作用于前后軸上的垂直載荷之和等于汽車總重，并不因汽車制動而改變。但在制動過程中會發(fā)生載荷的轉(zhuǎn)移，即：前軸的垂直載荷增大，而后軸的垂直載荷減小。 即使當前后軸的附著系數(shù)相同時，汽車制動時的軸荷轉(zhuǎn)移也會影響前后車輪附著力的相對大小，因而影響著前后車輪所能獲得的最大地面制動力的相對大小，同時影響著前后車輪達到最大地面制動力的進程，因此對于汽車的制動性能會發(fā)生重要影響。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 路面結構應在宏現(xiàn)上有一定的不平度而有自排水能力；路面的微觀結構應粗糙且有一定的棱角，以穿透水膜，讓路面與胎面直接接觸，提高附著能力。 增大

10、輪胎與地面的接觸面積可提高附著能力；低氣壓、寬斷面和子午線輪胎承受垂直載荷時變形大，因而附著系數(shù)大。 不同花紋的輪胎，其與路面的接觸狀況不同，因而附著系數(shù)也不同；輪胎磨損后，隨著花紋深度減小，其附著系數(shù)有顯著降低。 車速對附著系數(shù)的影響如圖所示，車速提高后，不僅峰值附著系數(shù)和滑動附著系數(shù)的值大大下降，而且兩者的差明顯增大。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性二、汽車的制動過程 汽車的整個制動過程包括如下幾個時間段 駕駛員反應時間 制動器起作用時間 持續(xù)制動時間 制動釋放時間 汽車的制動效能指汽車迅速降低車速直至停車的能力。汽車的制動效能可以用制動距離、制

11、動力和制動減速度三個指標評價。 1制動力和制動減速度 地面制動力的大小與制動蹄摩擦片制動轂和輪胎路面兩個摩擦副有關，不僅取決于制動器制動力，而且取決于地面附著力，在數(shù)值上等于二者中的較小值。 顯然，若汽車總質(zhì)量為M，道路附著系數(shù)為 ，制動過程中所可能產(chǎn)生的最大制動力 為： 制動減速度是汽車制動時所產(chǎn)生的地面制動力作用于汽車的直接結果。在汽車制動器技術狀況良好（能夠制動到抱死拖滑）的前提下，持續(xù)制動期間汽車能達到的最大減速度取決于附著力，因此： maxbFgMFbmax第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性三、汽車的制動效能2汽車的制動距離 制動距離指汽車以一定初速制動到停車所駛過的距離，其大小

12、等于在整個制動過程的各個階段駛過的距離之和。 1）駕駛員反應時間內(nèi)汽車駛過的距離 在駕駛員反應時間 （s）內(nèi)，制動踏板力和地面制動力均為零，汽車仍然以原有初速 （m/s）行駛，所駛過的距離 （m）為： 1t0V1S第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性2）制動器起作用時間內(nèi)汽車駛過的距離 在制動器起作用時間 內(nèi)，在時間段 制動力為零，汽車繼續(xù)勻速行駛，所駛過的距離為： 在制動力增長所需時間 內(nèi)，制動減速度幾乎成線性的從零增長到 ，汽車的減速度 （ ）為： 其中， ，因此有： 注意到，在時間從0到t的過程中，車速從初速 變化到V。積分上式得 內(nèi)的汽車速度V（ ）為： 2t2t101tVS 2tm

13、axjj2s/mj dVdt k t2maxtjk dV k tdt0V 2ts /m第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 當 （e點）時，其車速記為 ，則： 又有： 該時間段汽車駛過的距離s（m）為： 當 （e點）時，汽車駛過的距離 為： 在制動器起作用時間 內(nèi)，汽車駛過的距離 為： 2tt eV2021tkVVeds(V012k t2)dt3061tktVs2tt 2S22max20261tjtVS22max22022261)(tjttVSSS2t2S第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性3）持續(xù)制動時間內(nèi)汽車駛過的距離 持續(xù)制動時間內(nèi)，汽車以最大減速度持續(xù)制動，其速度由降至0，汽車駛過

14、的距離為:822222max20max20max23tjtVjVjVSe第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 4）汽車的制動距離 汽車在制動過程中駛過的總距離為上述各階段駛過的距離之和。即： 由于在駕駛員反應時間內(nèi)汽車駛過的距離與汽車無關，因此一般所指汽車制動距離是從踩下制動踏板至完全停車汽車駛過的距離，即： 上式中最后一項很小，可以忽略。因此等于： 把制動起始車速 （m/s）用 （km/h）表示，則： 若制動器技術狀況良好， ，汽車的制動距離可用下式計算： 32SSSmax2002222jVVttS0V0aVmax2002292.2526 .31jVVttSaagjmaxgVVttSaa9

15、2.2526 .3120022第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性3影響汽車制動效能的因素 決定汽車制動距離的主要因素為制動器起作用時間、最大制動減速度及制動起始車速。 在持續(xù)制動期間，汽車能達到的最大減速度取決于附著力。因此，道路附著系數(shù)的大小，對汽車的制動距離有重要影響。制動起始車速越低，制動距離越短。真正使汽車減速停車的是持續(xù)制動時間，但由于汽車在制動器起作用時間內(nèi)的速度很快，因而 的大小對制動距離的影響很大。制動器起作用時間與制動系的結構形式有密切的關系。 當駕駛員急速踩下制動踏板時，液壓制動系的制動器起作用時間可短至0.1s或更短；真空助力制動系和氣壓制動系為0.30.9s；貨車拖

16、帶掛車時，汽車列車的制動器起作用時間有時竟長達2s，但精心設計的汽車列車制動系可縮短到0.4s。因此，改進制動系結構，縮短制動器起作用時間，是縮短制動距離、提高制動效能的一項有效措施。2t第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性1制動器的抗熱衰退性能及評價 汽車制動性能的另一方面的評價指標是汽車制動效能的恒定性。 制動效能的恒定性主要指制動器的抗熱衰退能力，反映了汽車高速行駛或下長坡連續(xù)制動時制動效能保持的程度。 汽車制動時，其行駛動能轉(zhuǎn)化為車輪制動器摩擦副和車輪路面摩擦副的摩擦熱能，使制動器溫度升高。 制動器溫度升高后，制動摩擦片性能下降，制動器摩擦副的摩擦系數(shù)減小，所產(chǎn)生的摩擦力矩和制動力減

17、小，制動效能降低。這種現(xiàn)象稱之為制動器的熱衰退。 制動器抗熱衰退性能一般用一系列連續(xù)制動時制動效能的保持程度來衡量。根據(jù)汽車行業(yè)推薦標準，要求以一定車速連續(xù)制動15次，每次的制動強度為3.0 ，最后的制動效能應不低于規(guī)定的冷試驗制動效能（5.8 ）的60%。 2s /m2s/m第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 四、制動效能的恒定性2影響制動器的抗熱衰退性能的因素 抗熱衰退性能與制動器摩擦副材料及制動器結構形式有關。 一般制動器的制動鼓、盤由鑄鐵制成，而制動摩擦片由石棉、半金屬材料制成。正常制動時，制動器摩擦副的溫度在200左右，摩擦副的摩擦系數(shù)約為0.30.4。但在更高的溫度時，摩擦系數(shù)

18、會有很大降低而出現(xiàn)熱衰退現(xiàn)象。 若把制動器單位制動輪缸推力所產(chǎn)生的制動器摩擦力定義為制動效能因數(shù)，則可用制動效能因數(shù)與摩擦系數(shù)的關系曲線夾說明各種類型制動器的效能及其穩(wěn)定程度。幾種典型制動器的制動效能因數(shù)與摩擦系數(shù)的關系見圖。 第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 制動時汽車的方向穩(wěn)定性指汽車在制動過程中維持直線行駛或按預定彎道行駛的能力。汽車制動時失去方向穩(wěn)定性的原因通常是：跑偏、側滑和轉(zhuǎn)向輪失去轉(zhuǎn)向能力。 1汽車的制動跑偏 制動時汽車自動向左或向右偏駛稱為“制動跑偏”。 原因主要有以下兩點： 1）汽車左右車輪制動器制動力不相等 汽車左、右車輪，特別是轉(zhuǎn)向軸左、右車輪（轉(zhuǎn)向輪）制動器的制動

19、力不相等是引起制動跑偏的重要原因。 設前左輪的制動器制動力大于前右輪，故地面制動力 。此時，前、后軸分別受到的地面?zhèn)认蚍醋饔昧?和 。顯然， 繞主銷的力矩大于 繞主銷的力矩。雖然轉(zhuǎn)向盤不動，由于轉(zhuǎn)向系各處的間隙及零部件的彈性變形，轉(zhuǎn)向輪仍向左轉(zhuǎn)動而使汽車有輕微的轉(zhuǎn)彎行駛。Fb1lFb1rFy1Fy2Fb1lFb1r第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性五、制動時汽車的方向穩(wěn)定性 2）制動時懸架導向桿系與轉(zhuǎn)向系拉桿運動干涉 若由于懸架導向桿系與轉(zhuǎn)向系拉桿在運動學上不協(xié)調(diào)，因運動干涉而引起跑偏，則是設計造成的，其特點是跑偏的方向不變。 如圖所示。如果轉(zhuǎn)向節(jié)上節(jié)臂處的球頭銷至前軸中心線的距離太大，

20、且懸架鋼板彈簧的剛度又太小，則鋼板彈簧在制動受力后變形太大。因此，緊急制動時，前軸會向前扭轉(zhuǎn)一個角度。此時，轉(zhuǎn)向節(jié)上節(jié)臂球頭銷本應作相應的移動，但由于球頭銷又連接在轉(zhuǎn)向縱拉桿上，僅能克服轉(zhuǎn)向拉桿的間隙，使拉桿有少許彈性變形而不允許球頭銷作相應的移動，致使轉(zhuǎn)向節(jié)臂相對于主銷向右偏轉(zhuǎn)，于是引起轉(zhuǎn)向輪向右轉(zhuǎn)動，造成汽車跑偏。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 2汽車的制動側滑 制動過程中，汽車的某一軸或兩軸發(fā)生橫向移動的現(xiàn)象稱為制動側滑。若在高速制動時發(fā)生后軸側滑，汽車常發(fā)生不規(guī)則的急劇回轉(zhuǎn)運動而失去控制，嚴重時可使汽車調(diào)頭。 汽車側滑與汽車制動時車輪抱死及抱死順序密切相關。制動時，若前后軸均不

21、抱死，因為此時具有足夠大的地面?zhèn)认蚋街芰?，一般不會發(fā)生制動側滑。而汽車制動時，若后軸車輪比前軸車輪先抱死拖滑，就可能發(fā)生后軸側滑。若能使前、后軸車輪同時抱死；或前軸車輪先抱死，后軸車輪再抱死或不抱死，則能防止后軸側滑，不過前軸車輪抱死后將失去轉(zhuǎn)向能力。 汽車前輪抱死拖滑或后輪抱死拖滑的兩種運動情況的受力如圖所示。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 跑偏與側滑是有聯(lián)系的，嚴重的跑偏有時會引起后軸側滑，易于發(fā)生側滑的汽車也有加劇跑偏的趨勢。圖為單純制動跑偏和由跑偏引起后軸側滑時輪胎留在地面上的印跡圖。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性3轉(zhuǎn)向輪失去轉(zhuǎn)向能力 轉(zhuǎn)向輪失去轉(zhuǎn)向能力，是指彎道制動

22、時汽車不再按原來的彎道行駛而沿彎道切線方向駛出；直線行駛制動時，雖然轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤但汽車仍按直線方向行駛的現(xiàn)象。 轉(zhuǎn)向輪失去轉(zhuǎn)向能力是轉(zhuǎn)向輪抱死拖滑或轉(zhuǎn)向輪先抱死的直接結果。由隨著制動強度增大，側向附著率由大減小的值較大，表明汽車可以承受側向力的能力降低。而當制動強度增大到使車輪抱死滑移后， 的值降至接近于零。這表明：車輪失去承受側向力的能力。 因此，當只有轉(zhuǎn)向輪抱死拖滑或轉(zhuǎn)向輪先抱死拖滑時，因為側向附著系數(shù)降低，不能產(chǎn)生足夠的地面?zhèn)认蚍醋饔昧?，汽車無法按原彎道行駛而沿切線方向駛出，即失去了轉(zhuǎn)向能力。l第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 因此，從保證汽車方向穩(wěn)定性的角度出發(fā)，首先不能出現(xiàn)只有后

23、軸車輪抱死或后軸車輪比前軸車輪先抱死的情況，以防止危險的后軸側滑；其次，盡量少出現(xiàn)只有前軸車輪抱死或前、后車輪都抱死的情況，以維持汽車的轉(zhuǎn)向能力。最理想的情況就是防止任何車輪抱死，前、后車輪都處于滾動狀態(tài)，這樣就可以確保制動時的方向穩(wěn)定性。 制動跑偏、側滑與轉(zhuǎn)向輪失去轉(zhuǎn)向能力是造成交通事故的重要原因。汽車試驗時，常規(guī)定一定寬度的試驗通道，若汽車在制動過程中不產(chǎn)生不可控制的效應使其離開試驗通道時，則說明其制動時方向穩(wěn)定性合格。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 采用制動防抱死裝置（ABS），可以控制制動強度，使車輪的滑移率控制在圖中陰影所示區(qū)域，在制動過程中車輪邊滾邊滑。即可利用路面較大的縱

24、向附著系數(shù)以增大制動力，又可得到較大的側向附著系數(shù)，使汽車具有較強的抵抗側向力的能力；既可避免制動側滑，又能保持汽車制動時的轉(zhuǎn)向能力。 制動時，汽車在制動距離范圍內(nèi)，其各個車輪下支撐路面的狀況不可能完全相同，可以是干燥的、潮濕的、冰面或壓實雪地。甚至，在制動過程中，同一個車輪所經(jīng)歷的路面也會發(fā)生變化。因此，制動防抱死裝置還必須根據(jù)路面附著系數(shù)的不同快速匹配制動力。同時，制動防抱死裝置的制動力矩控制幅度要比較小，以防止傳動系的振動。 第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性六、制動防抱死裝置的工作原理 汽車制動時，其制動器制動力在前、后軸間的分配和調(diào)節(jié)影響著前后軸附著能力的利用和抱死拖滑的順序，因

25、而對于汽車的制動效能和制動穩(wěn)定性都有有重要影響。 1前后軸制動力的理想分配 令 ，稱為制動強度。 若汽車在水平路面上制動，并忽略制動過程中的空氣阻力的影響，則制動過程中作用于汽車前后軸的地面垂直反力 、 的值為： 若汽車在附著系數(shù)為的路面上制動，前、后車輪都達到抱死時，汽車的地面制動力等于附著力，即： ，制動強度為： 。因此，作用于汽車前后車輪的地面法向反作用力為： Z 1gdVdt1zF2zF)(21ZhLLGFgz)(12ZhLLGFgzGFbZ)(21gzhLLGF)(12gzhLLGF第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性七、前后軸制動力的分配 隨著制動強度增長，其前后軸附著率也增長，

26、直至等于峰值附著系數(shù) 或滑動附著系數(shù) 。因此，要保證汽車在制動過程的穩(wěn)定性，前輪的附著率 必須始終大于后輪的附著率 ，因為這樣才能使前輪的附著率先達到滑動附著系數(shù)，使前輪先于后輪抱死拖滑。即應滿足： 在車輪抱死拖滑前，當前后輪附著系數(shù)值均小于峰值附著系數(shù)或滑動附著系數(shù)時，制動器制動力等于地面制動力，即： 、 。 因此，制動穩(wěn)定性條件可寫為： 制動穩(wěn)定性的極限條件為： p12s2211zbzbFFFF2121zzbbFFFF11bFF22bFF第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 顯然有： 因此： 當汽車前后輪同時抱死拖滑時，有： 以上為保證制動穩(wěn)定性的兩個條件，消去變量Z，可得： 上式為滿足

27、制動穩(wěn)定性極限條件的 和 的關系式，即：使前后車輪同時抱死拖滑時，其前后制動器制動力的關系式。該關系式?jīng)Q定了一條曲線，常稱為理想的前、后輪制動器制動力分配曲線，簡稱I曲線。只要確定了汽車的總質(zhì)量M或汽車的總重G、汽車的質(zhì)心位置（ 、 、 ），便可作出I曲線。F1 F2 Z GF1GF2G ZZF212GhgL224 hg LGF1G L2hg 2F11L2LghF1F2第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 用作圖法可直接得到I曲線。對于不同的Z，可以在橫坐標為 、縱坐標為 的坐標系中畫出一組平行線。而后，對于給定的Z，可求出滿足制動穩(wěn)定性條件時的前后軸制動器制動力 和 的值，再由此得到前后軸

28、制動器制動力 和 與汽車總重G的比值 和 ；而后，改變Z的值，得到滿足穩(wěn)定性條件的關于 和 的一組數(shù)組，將其繪在圖中即可得到I曲線。 GF1GF21F2F2F1FGF1GF1GF2GF2第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 2制動強度決定的制動力分配極限 為了保證制動時汽車的方向穩(wěn)定性并有足夠的制動效能，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會制定的ECE R13法規(guī)對雙軸汽車前后制動器制動力提出了明確要求。我國行業(yè)標準ZBT240007-89也提出了類似要求。法規(guī)規(guī)定：對于在附著系數(shù)=0.20.8的道路上行駛的各種車輛，所能達到的制動強度應滿足： 同時，還應滿足制動穩(wěn)定性要求，即： 和 所決定的點在I曲線之下

29、。此時，必有前輪先制動到抱死拖滑。前軸的制動力為： 若使制動強度達到Z，其后軸的制動力為： )2 . 0(85. 01 . 0Z)(211ZhLLGFFgzLLLhZGFGZFg2121第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性2F1F 這樣，在道路附著系數(shù) =0.20.8范圍內(nèi)確定若干個值，求得在不同 值的道路上所應達到的最小制動強度Z。然后，可求得在各種道路上達到最小制動強度Z時的所需的 、 值和 、 值。 對于若干個 ，可求出若干對 、 值和 、 值。每對 、 值對應圖中的一個點。連接各點，可得由制動強度決定的制動力分配極限曲線。顯然，若前后制動器制動力 、 值所決定的點在該線上方，則可以滿

30、足關于制動強度的要求，以保證汽車的制動效能。 同樣，在確定了汽車的總質(zhì)量M或汽車的總重G、汽車的質(zhì)心位置（ 、 、 ）后，便可作出制動強度決定的制動力分配極限曲線。1F2FGF1GF21F2FGF1GF1GF2GF21L2Lgh第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性2F1F3前、后制動器制動力的定比分配與同步附著系數(shù) 軸間制動力定比分配的汽車，前、后制動器制動力之比為一固定值。其分配的比例關系常用前軸制動器制動力與汽車總制動器制動力之比表示，稱為制動力分配系數(shù) ，即： 顯然， ，其前、后制動器制動力之比為： 在用橫坐標表示 ，縱坐標表示 的坐標系中，上式為一條直線，該直線稱為實際前后制動器制動

31、力分配曲線，簡稱 線。其斜率K為： 21FFF1F2F第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 若把I曲線和 線繪在同一坐標軸上，肯定只有一個交點。I曲線和 線交點處的附著系數(shù)為同步附著系數(shù) ，意味著汽車在附著系數(shù)為 的道路上制動時，其前后車輪能夠同時制動到抱死拖滑。在附著系數(shù) 小于 的道路上制動時，因此時 線低于I線，必有前輪先于后輪抱死拖滑；而在 大于 的道路上制動時，情況則反之。 同步附著系數(shù)是由汽車結構參數(shù)決定的、反映汽車制動性能的一個參數(shù)。同步附著系數(shù)說明，前、后制動器制動力為固定比值的汽車，只有在一種附著系數(shù)，即同步附著系數(shù)路面上制動時才能使前、后車輪同時抱死。 0000第一節(jié)第一節(jié)

32、 汽車的制動性汽車的制動性 同步附著系數(shù)也可用解析法求得。設汽車在同步附著系數(shù)的路面上制動，此時前、后輪同時抱死，得： 經(jīng)整理，得：式中： 汽車軸距。 為保證汽車的制動穩(wěn)定性，并使汽車具有足夠大的制動效能，應合理選擇的值，使汽車行駛在經(jīng)常遇到的路面上時， 線位于I曲線與由制動強度決定的制動力分配極限曲線之間。gghLhL01021L第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 如果采用折線式分配，即：在制動強度增大到一定值后，降低后輪制動力的增長速率，可以使前后輪制動器制動力分配曲線向I曲線靠攏，從而可以在保證汽車的制動穩(wěn)定性的前提下，盡可能提高汽車的制動效能。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性

33、4裝載變化對制動性的影響 除了某些載荷變化不大的特種車輛外，應當考慮汽車裝載量的變化對制動性能的影響。 對于乘用車，其一般布置是發(fā)動機前置，其行李空間在后部。與空載相比，乘坐乘員后其質(zhì)心后移，但質(zhì)心高度變化不大。即： 增大、 減小、 基本不變。所以，穩(wěn)定性條件所要求的 值減小，I線將要上移。還可看出， 減小后， 減小而 增大。因此，由制動強度決定的制動力分配極限曲線也上升。結果是汽車的制動穩(wěn)定性區(qū)域上移，見圖所示。1L2L21FF2L1F2F第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性hg 對于載貨汽車而言，裝載后質(zhì)心后移， 增大、 減小，同時質(zhì)心高度 增加。但對一般載貨汽車來說，裝載貨后I線和由制

34、動強度決定的制動力分配極限曲線都是上升的。 所以，無論是乘用車還是載貨汽車，為滿足汽車制動穩(wěn)定性的要求，應以空載時的I線來確定制動力分配系數(shù) 的值。但產(chǎn)生的問題是，當汽車滿載時，因I線上升，其制動力分配曲線距離I線較遠，因此制動效能偏離最佳值太遠。1L2Lgh第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 現(xiàn)代汽車均裝有比例閥或感載比例裝置等制動力調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)制動強度、載荷等因素來改變前后制動器制動力的比值。 對于采用定比值分配的汽車，根據(jù)感載比例裝置監(jiān)測到的汽車載荷變化，改變傳送到前后輪制動器的制動液壓力，使前后輪制動器制動力的比值 發(fā)生變化，使汽車滿載時 線的斜率增大，以使 線與I線接近。采用

35、折線式分配時，則當制動強度增大到一定程度時，使輸送到后輪的制動液壓力降低，降低后輪制動器制動力的增長速率，其制動器制動力分配線形成折線形狀。而且載荷越大時，其轉(zhuǎn)折點所對應的制動強度越大。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 汽車制動性試驗分為道路試驗和室內(nèi)試驗兩類，但主要采用道路試驗。 道路試驗的項目有：冷態(tài)制動效能試驗、應急制動系統(tǒng)效能試驗、熱衰退恢復試驗、涉水恢復試驗等，其試驗規(guī)范和方法依照國家標準GB/T12676-1999汽車制動系統(tǒng)結構、性能和試驗方法的要求進行。其測試參數(shù)為：冷制動及高溫下（熱態(tài)）汽車的制動距離、制動減速度、制動時間等。另外，還要試驗汽車在轉(zhuǎn)彎與變更車道時制動的方

36、向穩(wěn)定性。 汽車道路試驗路段應為干凈、平整、坡度不大于1%的硬路面。路面附著系數(shù)不宜小于0.72。試驗時，風速應小于5m/s，氣溫在035。試驗前，汽車應充分預熱，并以（0.80.9） 的車速行駛1h以上。 道路試驗時，所采用的主要儀器為第五輪儀、減速度計和壓力傳感器。近代第五輪儀采用電磁感應傳感器、光電傳感器與數(shù)字顯示裝置，能精確測出起始車速、制動距離和時間以及橫向偏移，可以提高試驗的準確性。maxaV第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性八、汽車制動性試驗 1）冷態(tài)制動效能試驗 每次制動試驗前，制動器初始溫度不超過90。 制動初速度為30 km/h和65 km/h，對于最大車速超過100

37、km/h的汽車，需增加制動初速度為80 km/h的制動效能試驗。 在駛經(jīng)測初速區(qū)段，車輛應保持等速行駛；駛至試驗區(qū)段起點，按試驗員口令，以最大減速度制動至停車。制動時，離器斷開或變速器置空擋。每種制動初速度試驗往返各進行一次。 記錄制動初速度、踏板力或管路壓力、制動減速度、制動距離、車輛是否偏出3.7 m寬通道等數(shù)據(jù)。 2）應急制動系統(tǒng)效能試驗 對于具有應急制動系統(tǒng)的車輛，按上述方法進行應急制動系統(tǒng)最大效能試驗。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 3）熱衰退恢復試驗（1）基準檢驗 制動初速度為65 km/h，制動時變速器在最高擋位，制動器初始溫度不高于90。制動減速度：A類車輛（廠定最大總

38、質(zhì)量小于4 500 kg）保持為4.5 ；B類車輛（廠定最大總質(zhì)量大于或等于4 500kg）保持為3.0 。直至車輛完全停止；制動3次，記錄制動踏板力或管路壓力及制動減速度。（2）衰退試驗 制動初速度末速度：A類車輛為650 km/h ；B類車輛為6530 km/h ；制動時變速器在最高擋位；制動器初始溫度僅第一次不超過90。A類車輛保持以4.5 ，B類車輛保持以 3.0 的恒定減速度進行制動，連續(xù)制動20次，每次間隔60s。記錄制動踏板力或管路壓力、制動減速度、制動器初始溫度。 （3）恢復試驗 衰退試驗后應立即進行恢復試驗。 制動初速度末速度：A類車輛為650 km/h ，B類車輛為6530

39、 km/h；A類車輛保持以4.5 ， B類車輛保持以3.0 的恒定減速度進行制動，連續(xù)制動15次，每次間隔180 s，最后1次制動初溫應降至120以下進行，記錄制動踏板力或管路壓力、制動減速度、制動器初始溫度。2s/m2s/m2s/m2s/m2s/m2s/m第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 4）涉水恢復試驗 （1）基準檢驗 制動初速度末速度：300 km/h，制動器初始溫度不高于90，A類車輛保持以4.5 ，B類車輛保持以3.0 的恒定減速度進行制動，制動3次，記錄制動踏板力或管路壓力及制動減速度。（2）涉水：將車輪浸入水深大于車輪半徑的水槽中，制動器為放松狀態(tài)。汽車以10km/h以下的

40、速度往返行駛，2min后汽車駛出水槽，在離開水槽后1 min進行恢復試驗，恢復試驗前不得進行制動。（3）恢復試驗 制動初速度末速度：300 km/h，A類車輛保持以4.5 ，B類車輛保持以3.0 的恒定減速度進行制動，連續(xù)制動15次，制動間隔為0.5km，記錄制動踏板力或管路壓力、制動減速度。2s/m2s/m2s/m2s/m第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 5）制動時方向穩(wěn)定性試驗 汽車轉(zhuǎn)彎制動試驗在平坦干地面上進行。試驗時，汽車沿一定半徑作圓周行駛。轉(zhuǎn)彎半徑為40m或50m時，側向加速度為50.5 ，相應車速為51 km/h或57 km/h；或者轉(zhuǎn)彎半徑為100 m，側向加速度為40.

41、4 ，相應車速為72 km/h。保持轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角不變，關節(jié)氣門，迅速踩制動踏板，離合器可以分離也可以不分離，使汽車以不同的等減速度制動。記錄制動減速度、汽車橫擺角速度、航向角的變動量、制動時側向路徑偏離量等參數(shù)。 濕路面附著系數(shù)降低很多，轉(zhuǎn)彎制動試驗也常在濕路面上進行，也可在汽車兩側車輪駛過的路面具有不同附著系數(shù)的情況下進行，如左輪駛過 =0.7的路面，右輪駛過 =0.3的路面。2s/m2s/m第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 6）防抱死制動系統(tǒng)試驗 駕乘人員多于9人，滿載質(zhì)量超過3.5t的載貨汽車要進行制動防抱死系統(tǒng)試驗。包括直線行駛緊急制動試驗和轉(zhuǎn)向行駛緊急制動試驗。直線行駛試驗道路包

42、括均勻的各種附著系數(shù)路面，非對稱的各種組合路面，以及階躍附著系數(shù)路面（先高后低，或先低后高。試驗時，測定有無防抱死系統(tǒng)的制動性能比和防抱死系統(tǒng)工作時的地面最大附著力利用程度。在非對稱路面上測定跑偏控制；在階躍路面測定防抱死系統(tǒng)對路面的識別能力。轉(zhuǎn)向行駛試驗內(nèi)容是濕路面上的換道試驗和彎道試驗，測定可通過的最高制動初速度以及車輛躲避距離，用以評定制動方向穩(wěn)定性。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 2室內(nèi)制動試驗 道路試驗雖能全面地反映汽車的制動性，但試驗需要有特定的場地，且頗費時間。因此，在汽車生產(chǎn)與使用企業(yè)及一般實驗單位，也常在室內(nèi)使用制動試驗臺檢測、試驗汽車的制動性。 制動試驗臺有多種類型

43、：按試驗臺測量原理不同，可分為反力式和慣性式兩類；按支承車輪形式不同，可分為滾筒式和平板式兩類；按檢測參數(shù)不同，可分為測制動力式、測制動距離式和多功能綜合式三類；按測量裝置至指示裝置間信號傳遞方式不同，可分為機械式、液壓式和電氣式三類；按同時能測車軸數(shù)不同，又可分為單軸式、雙軸式和多軸式三類。 第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 1）反力式滾筒制動試驗臺結構及工作原理 反力式滾筒制動試驗臺（測制動力式）獲得了廣泛應用。特別是單軸反力式滾筒制動試驗臺應用最為普遍，國內(nèi)外汽車檢測站和維修企業(yè)所用制動檢測設備多為這種形式。我國目前生產(chǎn)和使用的制動試驗臺絕大多數(shù)也為反力式滾筒制動試驗臺。 單軸反力

44、式滾筒制動試驗臺由框架、驅(qū)動裝置、滾筒裝置、測量裝置、舉升裝置、指示與控制裝置等組成，如圖所示。為使制動試驗臺能同時檢測同一車軸左右車輪的制動力，除框架、指示與控制裝置外，其他裝置是分別獨立設置的。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 測量時，汽車開上反力式滾筒制動試驗臺，使被測車軸的左右車輪處于每對滾筒之間，放下舉升器，起動電動機，通過減速器、鏈傳動使主、從動滾筒帶動車輪低速旋轉(zhuǎn)，然后用力踩下制動踏板。此時，車輪制動器產(chǎn)生的摩擦力矩作用在滾筒上，與滾筒的轉(zhuǎn)動方向相反，因而產(chǎn)生一反作用力矩。減速器殼體在這一反作用力矩作用下，其前端發(fā)生繞其輸出軸向下的偏轉(zhuǎn)，帶動連接在減速器殼體上的測力杠桿偏轉(zhuǎn)

45、，測力杠桿前端接觸在測力傳感器上，其作用在測力傳感器上的壓力大小即可反映汽車制動力矩或制動力的大小，見圖所示。測力傳感器輸出的反映制動力大小的電信號，由微機采集、處理后，指令電動機停轉(zhuǎn)，并由指示裝置指示或由打印機打印檢測到的制動力數(shù)值。 反力式制動試驗臺的主要檢測項目為：制動力、制動力平衡（左右輪制動力差）、制動協(xié)調(diào)時間、車輪阻滯力等。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 2）慣性式滾筒制動試驗臺結構及工作原理 慣性式滾筒制動試驗臺的結構如圖所示。慣性式滾筒制動試驗臺用滾筒模擬移動的路面，并用旋轉(zhuǎn)飛輪的轉(zhuǎn)動慣量模擬車輛在道路上行駛時的動能，因此滾筒傳動系統(tǒng)具有相當于汽車在道路上行駛的慣性。制

46、動時，輪胎對滾筒表面產(chǎn)生阻力，這時雖然驅(qū)動滾筒的動力（如電動機或汽車發(fā)動機的動力）已被切斷，但由于滾筒傳動系統(tǒng)具有一定的慣性，因而滾筒表面將相對于車輪移過一定距離。由此可見，在慣性式制動試驗臺上可以模擬道路制動試驗工況。慣性式滾筒制動試驗臺的主要檢測參數(shù)是各輪的制動距離，同時還可測得制動時間和減速度。 慣性式滾筒制動試驗臺的滾筒，可由電動機或車輛的驅(qū)動輪驅(qū)動，并能進行高速試驗，因而測試結果與實際工況更為接近。 慣性式滾筒制動試驗臺的主要檢測參數(shù)是各輪的制動距離，同時還可測得制動時間或制動減速度。如果采用運算電路計算，則可獲得整車制動距離或制動減速度。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性雙軸慣

47、性式滾筒制動試驗臺1-飛輪；2-傳動器；3、6-變速器；4-測速發(fā)電機；5、9-光敏傳感器；7-可移導軌；8、12-電磁離合器；10-移動架；11-傳動軸；13-萬向節(jié)；14-后滾筒；15-前滾筒；16-舉升托板；17-移動架驅(qū)動液壓缸；18-加緊液壓缸；19-第三滾筒；20-第三滾筒調(diào)節(jié)液壓缸第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 3）慣性式平板制動試驗臺 慣性式平板制動試驗臺不僅能檢測制動性能，而且能檢測軸重、側滑和懸架的技術狀況等。 慣性式平板制動試驗臺由測試平板、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和踏板力計等組成，如圖所示。測試平板一共有六塊。其中四塊用于測試制動、懸架、軸重，一塊用于測試側滑，還有一塊為空

48、板，不起任何測試作用。僅就圖中承擔制動、懸架、軸重測試的平板（共計四塊）而言，安裝于每塊平板的水平拉力傳感器，用以測出汽車輪胎作用于平板上的水平力，而安裝于每塊平板的垂直壓力傳感器，用于測出輪胎垂直作用于平板上的垂直壓力。 數(shù)據(jù)由水平拉力傳感器和垂直壓力傳感器采集。兩個傳感器中產(chǎn)生的模擬信號通過各自的放大器進入數(shù)據(jù)采集板，再由微機進行處理、顯示和打印。 踏板力計能測得制動時作用在制動踏板上的力，其形式有有線式、無線式和紅外線式，可以根據(jù)要求選用。 第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 被測汽車以510km/h的速度開上測試平板，駕駛員根據(jù)指示信號及時踩下裝有踏板力計的制動踏板，使車輛在制動、

49、懸架、軸重測試平板上制動并停住。與此同時，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采集制動過程中的全部數(shù)據(jù)，進行分析、處理，并在微機顯示屏上以圖形、符號和數(shù)字顯示，由打印機打印輸出。 第一節(jié)第一節(jié) 汽車的制動性汽車的制動性 要求汽車具備如下能力： 根據(jù)道路和交通情況的限制，能夠正確遵循駕駛員通過操縱機構所給定方向行駛的能力。即：駕駛員以最小的修正而能維持汽車按給定方向行駛，以及按駕駛員的愿望轉(zhuǎn)動方向盤以改變汽車行駛方向的性能。 在行駛過程中，具有抵抗力圖改變其行駛方向的各種外界干擾，并保持穩(wěn)定行駛的能力。 前者指汽車要具有良好的操縱性，而后者指汽車應具有良好的穩(wěn)定性。這兩個性能是相互聯(lián)系的，很難截然分開。所以，通?；\統(tǒng)稱

50、之為操縱穩(wěn)定性。第二節(jié)第二節(jié) 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性1.輪胎坐標系 垂直于車輪旋轉(zhuǎn)軸線的輪胎中分平面稱為車輪平面。坐標系的原點O為車輪平面和地平面的交線與車輪旋轉(zhuǎn)軸線在地平面上投影線的交點。車輪平面與地平面的交線取為x軸，向前為正；z軸與地平面垂直，指向上方為正；y軸在地平面上，規(guī)定面向車輪前進方向時指向左方為正。 第二節(jié)第二節(jié) 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性 地面作用于輪胎的力和力矩包括：地面切向反作用力，地面?zhèn)认蚍醋饔昧?，地面法向反作用力；地面反作用力繞z軸的力矩-回正力矩，繞y軸的力矩滾動阻力矩和繞x軸的翻轉(zhuǎn)力矩。力和力矩的方向均以輪胎坐標系規(guī)定的方向正，反方向為負。 側偏角

51、是輪胎接地印跡中心位移方向與x軸的夾角，外傾角是垂直平面（xOz平面）與車輪平面的夾角，均以圖示方向為正。一、輪胎的側偏特性2彈性輪胎的側偏現(xiàn)象 剛性輪胎受到側向力作用時，會發(fā)生兩種情況：若側向力 （N）引起的地面?zhèn)认蚍醋饔昧?（N）未超過附著極限時，輪胎與地面之間無側向滑移，車輪行駛方向與車輪平面一致，如圖所示；但達到附著極限后，輪胎會在地面上側向滑移，車輪行駛方向偏離車輪平面方向，如圖所示。 彈性輪胎受到側向力 時會產(chǎn)生側向變形，因此即使地面?zhèn)认蚍醋饔昧?未達到附著極限，車輪行駛方向也將偏離車輪平面（c-c）方向。這種現(xiàn)象稱之為彈性輪胎的側偏現(xiàn)象， 稱之為側偏力，行駛方向偏離車輪平面的角度

52、稱之為側偏角 。 彈性輪胎受到側偏力 作用發(fā)生側偏時，其運動情況如圖所示。當車輪靜止不動時，由于輪胎的側向變形，輪胎與地面之間接觸印跡的中心線 與車輪平面 不重合，偏離 ，但仍與平行。而當輪胎有側向變形而滾動時，接觸印跡的中心線 不但偏離，而且與 不平行，其夾角即為側偏角 （或rad）。YFYFYFYFYFYFaaaa cccc h第二節(jié)第二節(jié) 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性 a）沒有側向滑移 b）有側向滑移 有側向力作用時剛性車輪的滾動第二節(jié)第二節(jié) 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性 彈性輪胎受到側偏力 作用發(fā)生側偏時，其運動情況如圖所示。當車輪靜止不動時，由于輪胎的側向變形，輪胎與地面之間

53、接觸印跡的中心線 與車輪平面 不重合，偏離 ，但仍 與 平行。而當輪胎有側向變形而滾動時，接觸印跡的中心線 不但偏離 ，而且與 不平行，其夾角 即為側偏角（或rad）。 若在輪胎胎面的中心線上標出 、 、 等各點，隨著車輪的滾動，各點將依次落在地面上 、 、 等各點。在圖上可以看出，輪胎發(fā)生變形后， 、 、 等各點的連線是一條斜線，不平行于 線，與 形成夾角 。顯然，側偏角的大小與側偏力有關。YFaaaacc cc h1A2A3A1A1A2A2A3A3Acc cc第二節(jié)第二節(jié) 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性cc aacc 輪胎的側偏現(xiàn)象a）靜止；b）滾動第二節(jié)第二節(jié) 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操

54、縱穩(wěn)定性3彈性輪胎的側偏特性 車輪受到的側偏力 與側偏角 之間的關系稱之為側偏特性，可用二者的關系曲線表示，稱為側偏特性曲線。側偏角較小時，側偏力基本上與側偏角成線性關系，且 =0時，有 =0，因此側偏特性可以用以下公式表示： 稱為側偏剛度（N/或N/rad。由輪胎坐標系中有關符號可知，負的側偏力產(chǎn)生正側偏角，因此側偏剛度為負值。小型乘用車 值約在-28000-80000N/rad范圍內(nèi)。 較大時， 快速增大，二者關系由直線變?yōu)榍€，說明輪胎與地面接觸處部分側滑。 上升到附著極限時，整個輪胎側滑，曲線又轉(zhuǎn)變?yōu)榻咏骄€。顯然，輪胎最大側偏力決定于附著條件，與垂直載荷、輪胎花紋、材料、結構、氣壓

55、、路面材料、路面狀況及車輪的外傾角等因素有關。YFYFYFkk第二節(jié)第二節(jié) 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性YF 4有外傾時輪胎的側偏特性 汽車兩前輪有外傾角 ，具有繞各自旋轉(zhuǎn)軸線與地面的交點 滾動的趨勢，若不受約束，猶如發(fā)生側偏一樣，將偏離正前方而各自向左、右側滾動。實際上，由于前軸的約束，兩個車輪只能一起向前行駛。因此，車輪中心必作用有一側向力 ，把車輪“拉”回至同一方向向前滾動。與此同時，輪胎接地面中產(chǎn)生一與 方向相反的側向反作用力 ，這就是外傾側向力。OyFyFyF第二節(jié)第二節(jié) 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性 外傾側向力 與外傾角 的關系曲線如圖a）所示。 與 成線性關系，其關系式為

56、: 按輪胎坐標系規(guī)定， 為負值，稱作外傾剛度，單位為N/rad或N/。 不同外傾角下輪胎的側偏特性如圖b）所示，側偏特性具有平移的特點。圖c是圖b中的局部放大圖，圖上的A、B與C線條是外傾角 為正、為零和為負時，小側偏角范圍內(nèi)的側偏特性， yFyF kFyk第二節(jié)第二節(jié) 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性 該圖還表明： 側偏角為零時的地面?zhèn)认蛄词峭鈨A側向力 。當外傾角為正值時（見A線）， 為負值。 外傾角為正值且側偏角為 時，其地面?zhèn)认蚍醋饔脼?，見A線，即 為外傾角等于零時的側偏力與外傾側向力之和。 因此，有外傾角時的地面?zhèn)认蚍醋饔昧εc外傾角、側偏角的關系為：式中： -只有側偏角而外傾角為零

57、時的側偏力； -只有外傾角而側偏角為零時的外傾側向力； -側偏角； -外傾角。Fy FyaFy kkyaFyFyFyFdecdFyyF第二節(jié)第二節(jié) 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性 5影響輪胎側偏特性的因素 1）輪胎結構的影響 輪胎的尺寸、形式和結構參數(shù)對輪胎的側偏剛度有顯著影響。 尺寸較大的輪胎具有較大的側偏剛度，見表；尺寸相同的子午線輪胎接觸地面寬，其側偏剛度較大，鋼絲子午線輪胎比尼龍子午線輪胎的側偏剛度大。輪胎的斷面高度H與斷面寬度B之間的比值，即輪胎的扁平率（%）較小時，輪胎側偏剛度較大，如圖所示?，F(xiàn)代乘用車輪胎的扁平率逐漸變小，以獲得較大的側偏剛度。目前，不少乘用車采用60（扁平率6

58、0%）系列輪胎，而追求高性能的運動型乘用車采用扁平率為50%或40%的輪胎。第二節(jié)第二節(jié) 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性 2）輪胎工作條件的影響 輪胎垂直載荷發(fā)生變化，影響到輪胎的側偏特性。一般輪胎垂直載荷增大后，側偏剛度也隨之增大；但垂直載荷過大時，輪胎與地面間的壓力極不均勻，側偏剛度反而減小。 側偏特性還與輪胎受到的地面切向反作用力有關。在一定的側偏角時，驅(qū)動力增加，所對應的側偏力減小，見圖所示。當驅(qū)動力相當大，以至于接近附著極限時，輪胎的側偏力將很小。 充氣壓力也與輪胎側偏特性有一定關系。隨著充氣氣壓的提高，輪胎彈性下降，側偏剛度增大。當充氣壓力過高后，受附著力限制，輪胎側偏剛度不再增

59、大。 3）路面狀況對側偏特性的影響 路面粗糙程度，干濕狀況對輪胎的特偏特性，尤其對最大側偏力有很大影響。試驗證明，粗糙的路面使最大側偏力增加；干路面上的最大側偏力比濕路面大；當路面有薄水層時，車速達到一定值，會出現(xiàn)“滑水”現(xiàn)象而完全喪失側偏力。 另外，車輪的外傾角也會對側偏特性產(chǎn)生影響。一般說來，當車輪外傾角為正時，有助于減小側偏角；當車輪采用負外傾時，側偏角會加大。第二節(jié)第二節(jié) 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性第二節(jié)第二節(jié) 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性側偏剛度與垂直載荷的關系地面切向反作用力對側偏特性的影響圖輪胎充氣壓力對側偏剛度的影響 當轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)過一定角度維持前輪轉(zhuǎn)角不變時，會引起汽車

60、運動狀態(tài)發(fā)生變化，稱為車輛響應。車輛響應分為穩(wěn)態(tài)響應和瞬態(tài)響應兩種。對于處于等速直線運動的汽車，如果駕駛員突然將轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)過一定角度保持不變，一般汽車經(jīng)過短暫的時間后即進入等速圓周行駛狀態(tài)，并且不再隨時間而改變，這就是穩(wěn)態(tài)響應。由一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)的過渡過程為瞬態(tài)，相應的響應稱為瞬態(tài)響應。以下主要討論汽車的穩(wěn)態(tài)響應。 1裝用剛性輪胎的汽車轉(zhuǎn)向時的幾何關系 汽車轉(zhuǎn)向時，為減小輪胎磨損和提高汽車行駛的穩(wěn)定性，所有輪胎都應保持純滾動，都必須在同一瞬時圍繞轉(zhuǎn)向中心作曲線運動。若不考慮輪胎的側偏特性，其轉(zhuǎn)向簡圖如圖所示。 轉(zhuǎn)向時，內(nèi)外車輪的偏轉(zhuǎn)角度是不同的。由圖中的三角關系可知：第二節(jié)第二節(jié) 汽車的操縱