輪式機(jī)械的制動(dòng)性

1、第五章 輪式機(jī)械的制動(dòng)性 輪式機(jī)械行駛時(shí)能在短距離內(nèi)停車且維持行駛方向穩(wěn)定性和下坡時(shí)能維持一定車速的能力稱為輪式機(jī)械的制動(dòng)性。輪式機(jī)械的制動(dòng)性是輪式機(jī)械的重要性能之一。若機(jī)械具有良好的動(dòng)力性而缺乏可靠的制動(dòng)性，則再優(yōu)良的動(dòng)力性也不能發(fā)揮，而且制動(dòng)性直接關(guān)系到行車安全和運(yùn)輸生產(chǎn)率，重大行車事故約40%與制動(dòng)距離長(zhǎng)、制動(dòng)時(shí)側(cè)滑等情況有關(guān)，只有在輪式機(jī)械具有良好的制動(dòng)性能時(shí)，才能在保證安全的前提下提高車速，充分發(fā)揮其動(dòng)力性，獲得較高的生產(chǎn)率。第一節(jié) 制動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo) 輪式機(jī)械的制動(dòng)性主要由下列三方面來(lái)評(píng)價(jià)： 1、制動(dòng)效能：包括制動(dòng)距離、制動(dòng)減速度與制動(dòng)力。 制動(dòng)效能是指在良好路面上，機(jī)械以一定的初速

2、度制動(dòng)到停車的制動(dòng)距離或制動(dòng)時(shí)的減速度。它是制動(dòng)性能最基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。 2、制動(dòng)效能的恒定性：包括抵制制動(dòng)效能的熱衰退性能及水衰退性能；車輛在高速時(shí)或下常坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能保持的程度，因?yàn)橹苿?dòng)過(guò)程是將機(jī)械行駛的動(dòng)能通過(guò)制動(dòng)器吸收轉(zhuǎn)化為熱能，而制動(dòng)器溫度升高后，是否能保持冷狀態(tài)時(shí)的制動(dòng)效能為其熱衰退性能。此外，輪式機(jī)械涉水行駛后制動(dòng)器還存在水衰退問(wèn)題。 3、制動(dòng)時(shí)輪式機(jī)械的方向穩(wěn)定性：制動(dòng)時(shí)機(jī)械按照駕駛員給定的方向行駛的能力，即不發(fā)生跑偏、側(cè)滑以及失去轉(zhuǎn)向能力的性能。第二節(jié) 制動(dòng)時(shí)車輪受力分析 輪式機(jī)械受到與行駛方向相反的外力時(shí)，才能降低車速或停車，這個(gè)外力是由地面和空氣提供的，但由于空氣阻力

3、較小，所以實(shí)際上外力是由地面提供的，稱之為地面制動(dòng)力。地面制動(dòng)力愈大，制動(dòng)減速度愈大，制動(dòng)距離也愈短，所以地面制動(dòng)力對(duì)輪式機(jī)械制動(dòng)性具有決定性的作用。 一、地面制動(dòng)力 行駛中制動(dòng)系對(duì)機(jī)械施加制動(dòng)力，使其車速降低，直至停車，制動(dòng)系中重要的部分是制動(dòng)器，絕大多數(shù)采用機(jī)械摩擦式，可分為蹄式、盤(pán)式和帶式三種，輪式機(jī)械多采用蹄式制動(dòng)器作為行車制動(dòng)。 制動(dòng)時(shí)踩下踏板1，活塞3在推桿2的作用下使制動(dòng)總泵4中產(chǎn)生高壓油，經(jīng)油管5推動(dòng)分泵6中的兩個(gè)活塞使制動(dòng)蹄10繞支承銷12旋轉(zhuǎn)而向外張開(kāi)，將摩擦片9緊壓在制動(dòng)鼓13上產(chǎn)生摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反，試圖“抱死”車輪不讓其旋轉(zhuǎn)。由于車輪與地面間有附著作用

4、，車輪對(duì)地面產(chǎn)生一個(gè)向前的切向力，同時(shí)地面給車輪一個(gè)反作用力Fxb，正是這個(gè)力阻止車輪向前運(yùn)動(dòng)，稱其為地面制動(dòng)力，地面制動(dòng)力Fxb越大則車的減速度也越大。當(dāng)松開(kāi)踏板1時(shí)，在復(fù)位彈簧的作用下，使兩制動(dòng)蹄回位，摩擦力矩消失，地面制動(dòng)力Fxb也消失，制動(dòng)解除。 顯然，地面制動(dòng)力Fxb并不僅僅取決于制動(dòng)力矩，還取決用于輪胎與地面的附著條件，即： 下圖表示了在良好路面上輪式機(jī)械制動(dòng)時(shí)車輪的受力情況。M是車輪制動(dòng)器產(chǎn)生的摩擦力矩(Nm)；Fxb是地面制動(dòng)力(N)；W為車輪垂直載荷，F(xiàn)p是車橋?qū)囕喌耐屏Αz為地面對(duì)車輪的法向反作用力，它們的單位均為N。 由力矩平衡得： 地面制動(dòng)力的大小取決于制動(dòng)器內(nèi)制動(dòng)

5、摩擦片與制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤(pán)間的摩擦力，以及輪胎與地面的摩擦力附著力。 二、制動(dòng)器制動(dòng)力定義：在輪胎周緣克服制動(dòng)器摩擦力所需的力稱為制動(dòng)器制動(dòng)力，以符號(hào)F表示，它相當(dāng)于把車輪懸空，并踩住制動(dòng)踏板時(shí)，在輪胎周緣沿切線方向轉(zhuǎn)動(dòng)車輪所需的力。 制動(dòng)器的制動(dòng)力取決于制動(dòng)器的型式、結(jié)構(gòu)尺寸、制動(dòng)器摩擦副的摩擦系數(shù)、車輪半徑以及制動(dòng)系的液壓或氣壓，當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)一定時(shí)，它一般與制動(dòng)踏板力、制動(dòng)系的液壓或氣壓成正比。三、地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力、附著力之間的關(guān)系 在制動(dòng)時(shí)，車輪的運(yùn)動(dòng)有滾動(dòng)與抱死拖滑兩種情況，當(dāng)制動(dòng)踏板力較小時(shí)，制動(dòng)器摩擦力矩不大，地面與輪胎間的摩擦力即地面制動(dòng)力，足以克服制動(dòng)器摩擦力。此時(shí)地面的制動(dòng)

6、力等于制動(dòng)器制動(dòng)力，是隨踏板力的增長(zhǎng)成正比地增長(zhǎng)(見(jiàn)下圖)。 但地面制動(dòng)力是滑動(dòng)摩擦的約束反力，其數(shù)值不能超過(guò)附著力。即： 當(dāng)制動(dòng)器踏板力或制動(dòng)系壓力上升到某一值(上圖中為制動(dòng)系液壓力Pa)、地面制動(dòng)力Fxb達(dá)到附著力時(shí)，車輪抱死不轉(zhuǎn)而出現(xiàn)拖滑現(xiàn)象。制動(dòng)系液壓力大于Pa時(shí)，制動(dòng)器制動(dòng)力F由于制動(dòng)器摩擦力矩的增長(zhǎng)而仍按直線關(guān)系繼續(xù)上升。但作用在車輪上的法向載荷為常數(shù)，地面制動(dòng)力Fxb達(dá)到附著力的值后就不再增加。 由此可見(jiàn)，輪式機(jī)械的地面制動(dòng)力首先取決于制動(dòng)器制動(dòng)力，同時(shí)又受地面附著條件限制。所以只有足夠的制動(dòng)器制動(dòng)力，同時(shí)地面又能提供大的附著力時(shí)才能獲得足夠的地面制動(dòng)力。 四、硬質(zhì)路面上的附著系

7、數(shù)：1、制動(dòng)過(guò)程分析： 上面分析制動(dòng)力時(shí)，曾假設(shè)附著系數(shù)在制動(dòng)過(guò)程中是常數(shù)，但實(shí)際上附著系數(shù)與車輪的運(yùn)動(dòng)狀況即其滑動(dòng)程度有關(guān)。 仔細(xì)觀察輪式機(jī)械制動(dòng)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)輪胎留在地面上的印痕從車輪滾動(dòng)到抱死拖滑是一個(gè)漸變的過(guò)程，如下圖所示，在這個(gè)過(guò)程中附著系數(shù)有很大變化。觀察下圖，印痕基本上可分三段： 第一段內(nèi)，印痕的形狀與輪胎胎面花紋基本上一致，車輪接近于純滾動(dòng)： 第二段內(nèi)，輪胎花紋的印痕可以辨別出來(lái)，但花紋逐漸模糊，車輪不是單純的滾動(dòng)。胎面與地面發(fā)生一定程度的相對(duì)滑動(dòng)，即車輪處于邊滾邊滑的狀態(tài)，此時(shí)車輪輪心的速度為： 第三段形成一條粗黑的印痕，車輪被制動(dòng)器抱住，在路面上作完全的拖滑。此時(shí)w0。 從這三

8、段印痕變化情況可以看出，隨著制動(dòng)強(qiáng)度的增加，車輪滾動(dòng)成分越來(lái)越少，而滑動(dòng)成分越來(lái)越多。 一般用滑動(dòng)率S說(shuō)明滑動(dòng)成分的多少： 滑動(dòng)率S的數(shù)值說(shuō)明了車輪運(yùn)動(dòng)中滑動(dòng)成分所占比例，滑動(dòng)率越大，滑動(dòng)成分越多。 制動(dòng)力系數(shù)b：制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)力與垂直載荷之比，即制動(dòng)過(guò)程中的附著系數(shù)。制動(dòng)過(guò)程中，在不同滑動(dòng)率時(shí)制動(dòng)力系數(shù)b的數(shù)值也不同。下圖給出了試驗(yàn)所得的制動(dòng)力系數(shù)曲線。 OA段近似于直線，b隨S的增加而迅速增大。過(guò)A點(diǎn)后b上升緩慢，至B點(diǎn)b達(dá)到最大值。此后，滑動(dòng)率再增加，制動(dòng)力系數(shù)有所下降，直至滑動(dòng)率為100。 制動(dòng)力系數(shù)的最大值稱為峰值附著系數(shù)p。p一般出現(xiàn)在S1520?；瑒?dòng)率S100的制動(dòng)力系數(shù)稱為滑

9、動(dòng)附著系數(shù)s。在干燥路面上s與p的差別較小，而在濕路面上差別較大。 上圖是在輪胎沒(méi)有受到側(cè)向力條件下測(cè)得的，而下圖給出了有側(cè)向力作用而發(fā)生側(cè)偏時(shí)的制動(dòng)力系數(shù)、側(cè)向力系數(shù)與滑動(dòng)率的關(guān)系曲線。側(cè)向力系數(shù)為側(cè)向力與垂直載荷之比，也稱為側(cè)向附著系數(shù)。曲線表明，滑動(dòng)率愈低，同一側(cè)偏角條件下的側(cè)向力系數(shù)愈大，即輪胎保持轉(zhuǎn)向、防止側(cè)滑的能力愈大。所以，制動(dòng)時(shí)若能使滑動(dòng)率保持在較低值，便可獲得較大的制動(dòng)力系數(shù)與較高的側(cè)向力系數(shù)，此時(shí)的制動(dòng)性能最好，側(cè)向穩(wěn)定性也很好。 一般制動(dòng)系的輪式機(jī)械是無(wú)法做到這一點(diǎn)的。車輪自動(dòng)防抱裝置能滿足這個(gè)要求，它可顯著地改善輪式機(jī)械的制動(dòng)效能與方向穩(wěn)定性。 第三節(jié) 輪式機(jī)械的制動(dòng)效

10、能評(píng)定制動(dòng)效能的指標(biāo)是制動(dòng)距離S和制動(dòng)減速度。一、制動(dòng)距離1、定義:指輪式機(jī)械速度為v0時(shí)，從駕駛員踩著制動(dòng)踏板開(kāi)始到輪式機(jī)械停住為止所駛過(guò)的距離。 制動(dòng)距離與制動(dòng)踏板力以及路面附著條件有關(guān)，測(cè)試制動(dòng)距離時(shí)應(yīng)對(duì)踏板力或制動(dòng)系壓力以及路面附著系數(shù)作出一定規(guī)定。制動(dòng)距離與制動(dòng)器的狀況也有密切的關(guān)系，若無(wú)特殊說(shuō)明，一般制動(dòng)距離是在冷試驗(yàn)條件下測(cè)得的，開(kāi)始制動(dòng)時(shí)制動(dòng)器的溫度在100度以下。 由于各種機(jī)械的動(dòng)力性不同，對(duì)制動(dòng)效能的要求也不同：一般輕型運(yùn)輸車行駛車速高，要求制動(dòng)效能也高；重型運(yùn)輸車行駛車速低，對(duì)制動(dòng)效能的要求就低一點(diǎn)。如我國(guó)交通管理部門(mén)規(guī)定：車速在30km/h時(shí)，輕型貨車的制動(dòng)距離為7m以

11、下，中型貨車不大于8m，重型貨車不大于12m，而轎車應(yīng)在6m以下。 1、制動(dòng)過(guò)程分析： 下面是在附著系數(shù)值不變的條件下，對(duì)制動(dòng)距離作一粗略的定量分析，以研究各種因素對(duì)制動(dòng)距離的影響。為了分析制動(dòng)距離，需要對(duì)制動(dòng)過(guò)程有一全面了解。下圖是實(shí)際測(cè)得的制動(dòng)踏板力、制動(dòng)時(shí)間的關(guān)系曲線。 實(shí)際測(cè)得的制動(dòng)踏板力、制動(dòng)時(shí)間的關(guān)系曲線下圖是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化后的曲線。（1）1：駕駛員接到緊急停車信號(hào)時(shí)，并沒(méi)有立即行動(dòng)，而需要經(jīng)過(guò)時(shí)間1后才意識(shí)到應(yīng)用緊急制動(dòng)，并移動(dòng)右腳，再經(jīng)過(guò)1時(shí)間后才至制動(dòng)踏板，這段時(shí)間稱為駕駛員反應(yīng)時(shí)間，其長(zhǎng)短約0.60.8s，這段時(shí)間內(nèi)車輛以v0的初速度作等速運(yùn)動(dòng)； （2）2：b點(diǎn)后隨著駕駛員踏下制

12、動(dòng)踏板，踏板力迅速增大，到d點(diǎn)達(dá)到最大值，2又分為兩部分： 2：制動(dòng)系反應(yīng)時(shí)間，用于克服制動(dòng)系機(jī)械傳動(dòng)部分的間隙、克服制動(dòng)蹄與制動(dòng)轂的間隙、克服制動(dòng)蹄回位彈簧的彈力等，2時(shí)間內(nèi)車輛的減速度為0，仍作等速運(yùn)動(dòng)；2：制動(dòng)力由零增加到穩(wěn)定值，故制動(dòng)減速度由零增至穩(wěn)定值所經(jīng)歷的時(shí)間 。 2稱為制動(dòng)系協(xié)調(diào)時(shí)間，其大小一方面取決于駕駛員踩踏板的速度，另一方面受制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式的影響，2約0.20.9s。 （3）3：以穩(wěn)定制動(dòng)減速度制動(dòng)的時(shí)間。 （4）4：從開(kāi)始放松制動(dòng)踏板的瞬時(shí)起，到制動(dòng)力完全消除，制動(dòng)減速度為零所經(jīng)歷的時(shí)間，稱為完全釋放時(shí)間，一般為0.21s。 從以上分析可知，制動(dòng)過(guò)程分為（1）駕駛員見(jiàn)到

13、信號(hào)后做出的行動(dòng)反應(yīng)；（2）制動(dòng)器起作用時(shí)間；（3）持續(xù)制動(dòng)時(shí)間；（4）制動(dòng)解除時(shí)間。 一般制動(dòng)距離是指開(kāi)始踩著踏板到完全停車的距離，它包括制動(dòng)器起作用時(shí)間和持續(xù)制動(dòng)時(shí)間兩個(gè)階段。 、公式推導(dǎo) 從上式可以看出，決定輪式機(jī)械制動(dòng)距離的主要因素是：制動(dòng)器起作用時(shí)間、最大制動(dòng)減速度(附著力或最大制動(dòng)器制動(dòng)力)、制動(dòng)的起始車速等。附著力(或制動(dòng)器制動(dòng)力)愈大，起始車速愈低，制動(dòng)距離則愈短。其中的制動(dòng)器起作用時(shí)間對(duì)制動(dòng)距離的影響較大，制動(dòng)器的起作用時(shí)間與制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)型式有密切關(guān)系。當(dāng)駕駛員急速踩下制動(dòng)踏板時(shí)，液壓制動(dòng)系的制動(dòng)器起作用時(shí)間可短到0.1s；真空助力制動(dòng)系和氣壓制動(dòng)系起作用時(shí)間0.30.9s。

14、 二、制動(dòng)減速度：制動(dòng)減速度反映了地面制動(dòng)力，因此它與制動(dòng)器制動(dòng)力(車輪滾動(dòng)時(shí))及附著力(車輪抱死拖滑時(shí))有關(guān)。一般認(rèn)為，在不同路面上制動(dòng)時(shí)制動(dòng)到車輪抱死狀態(tài)時(shí)具有最大的地面制動(dòng)力，因而產(chǎn)生最大的制動(dòng)減速度，這時(shí)車輪在路面上拖滑，留下黑色的拖印。在平直路面上，當(dāng)所有車輪都抱死時(shí)，車輛的地面制動(dòng)力為： 由于制動(dòng)時(shí)空氣阻力相對(duì)較小，可忽略不計(jì)，有牛頓第二定律得： 上式表明，若制動(dòng)器制動(dòng)力足夠大，能使所有的車輪都能抱死，則產(chǎn)生的最大制動(dòng)減速度與附著系數(shù)成正比，與車輛的總質(zhì)量無(wú)關(guān)。三、改善制動(dòng)效能的措施： 改善制動(dòng)效能主要從增大制動(dòng)器制動(dòng)力和縮短制動(dòng)器協(xié)調(diào)時(shí)間入手。 、增大制動(dòng)器制動(dòng)力： 制動(dòng)器制動(dòng)力

15、的大小主要取決于制動(dòng)系的設(shè)計(jì)參數(shù)，提高制動(dòng)器制動(dòng)力要求增加制動(dòng)器內(nèi)部摩擦副的摩擦力，如制動(dòng)蹄與制動(dòng)轂結(jié)合面大且制動(dòng)蹄兩端結(jié)合較重，可采用制動(dòng)蹄摩擦面圓弧半徑略大于制動(dòng)轂內(nèi)徑以及合理調(diào)整制動(dòng)蹄與制動(dòng)轂的間隙的方法達(dá)到此要求；應(yīng)保持摩擦表面較高的摩擦系數(shù)；提高制動(dòng)系的油壓或氣壓，增大制動(dòng)蹄對(duì)轂的壓緊力。、縮短協(xié)調(diào)時(shí)間： 可減少制動(dòng)系機(jī)械部分的質(zhì)量，適當(dāng)減少制動(dòng)踏板的自由行程，保持管路暢通和氣、液系統(tǒng)的密封，適當(dāng)減少制動(dòng)蹄與制動(dòng)轂的間隙。 四、制動(dòng)效能的恒定性 前述的制動(dòng)效能指標(biāo)是在冷制動(dòng)下，即制動(dòng)器的工作溫度在100度以下，但是機(jī)械在繁重的工作條件下制動(dòng)時(shí)，如在下長(zhǎng)坡時(shí)，制動(dòng)器要長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)地作較

16、大強(qiáng)度的制動(dòng)，制動(dòng)器溫度常在300度以上，有時(shí)高達(dá)600700度。制動(dòng)器溫度上升后，制動(dòng)器摩擦力矩顯著下降，這種現(xiàn)象為制動(dòng)器的熱衰退。熱衰退是目前制動(dòng)器不可避免的現(xiàn)象，只是程度的差別，制動(dòng)效能的恒定性主要指的是抗熱衰退性能。 抗熱衰退性能一般用連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能的保持程度來(lái)衡量。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的推薦，要求以一定車速連續(xù)制動(dòng)15次，每次的制動(dòng)強(qiáng)度為3ms，最后的制動(dòng)效能應(yīng)不低于規(guī)定的冷試驗(yàn)制動(dòng)效能(5.8ms)的60。（一）熱衰退能力的影響因素：、摩擦副的材料及摩擦系數(shù) 制動(dòng)器抗熱衰退性能與摩擦副材料及制動(dòng)器結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般制動(dòng)器是以鑄鐵作制動(dòng)鼓與制動(dòng)盤(pán)的材料，石棉摩擦襯料作摩擦襯片。其中鑄鐵的成分

17、、金相組織、硬度及石棉摩擦襯料的成分、工藝過(guò)程以及結(jié)構(gòu)對(duì)摩擦副的摩擦性能都有影響。 石棉摩擦襯料內(nèi)含有合成樹(shù)脂、天然或合成橡膠等有機(jī)聚合物，它們?cè)诩訙睾图訅合轮瞥?，摩擦片溫度不超過(guò)300度時(shí)，石棉摩擦片與制動(dòng)轂的摩擦系數(shù)穩(wěn)定為0.30.4，正常制動(dòng)時(shí)(摩擦副的溫度在200度左右)摩擦副的摩擦系數(shù)穩(wěn)定，具有正常的制動(dòng)效能，在強(qiáng)烈連續(xù)制動(dòng)及高速制動(dòng)的情況下，摩擦片溫度過(guò)高，其內(nèi)含的有機(jī)物受熱分解，產(chǎn)生一些氣體和液體，在摩擦表面形成有潤(rùn)滑作用的薄膜，使摩擦系數(shù)下降，出現(xiàn)制動(dòng)效能的熱衰退現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)制動(dòng)蹄表面會(huì)燒糊，即使再冷下來(lái)，摩擦系數(shù)也不能恢復(fù)，試驗(yàn)表明，當(dāng)制動(dòng)蹄溫度達(dá)到436460度時(shí)制動(dòng)器的摩

18、擦力矩只有冷制動(dòng)時(shí)的23。、制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式： 制動(dòng)器的抗熱衰退性能還與制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式有密切關(guān)系。 常用制動(dòng)效能因數(shù)與摩擦系數(shù)的關(guān)系曲線來(lái)說(shuō)明各種類型制動(dòng)器效能及其穩(wěn)定程度， 如下圖所示，制動(dòng)效能因數(shù)是單位制動(dòng)泵推力所產(chǎn)生的制動(dòng)器摩擦力。 由上圖可知，雙向自動(dòng)增力蹄及雙增力蹄式制動(dòng)器，由于結(jié)構(gòu)上的幾何力學(xué)關(guān)系產(chǎn)生增力作用，具有較大制動(dòng)效能因數(shù)，摩擦系數(shù)變化時(shí)制動(dòng)效能按非線性關(guān)系迅速改變。因此，摩擦系數(shù)的微小的改變，能引起制動(dòng)效能大幅度變化，即制動(dòng)器的穩(wěn)定性差。雙減力蹄制動(dòng)器情況與之相反。增、減力制動(dòng)器介于兩者之間。盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)效能沒(méi)有蹄式制動(dòng)器大，但其穩(wěn)定性好，這是近年來(lái)盤(pán)式制動(dòng)器廣泛采

19、用于重型礦用車的原因。單向平衡式蹄式制動(dòng)器（二）制動(dòng)器的水衰退性 輪式機(jī)械涉水運(yùn)行時(shí)水進(jìn)入制動(dòng)器，短時(shí)間內(nèi)制動(dòng)效能的降低稱為水衰退。輪式機(jī)械涉水運(yùn)行后待水衰退現(xiàn)象消除時(shí)方可高速行駛。 車輛涉水后，應(yīng)踩幾下制動(dòng)踏板，使制動(dòng)蹄與制動(dòng)轂發(fā)生摩擦，用摩擦生成的熱使制動(dòng)器迅速干燥，制動(dòng)效能恢復(fù)正常。 鉗盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)盤(pán)易散熱，熱膨脹后使摩擦片與制動(dòng)盤(pán)壓得更緊，涉水后水恢復(fù)性能好也是盤(pán)式制動(dòng)器能夠保持較恒定的制動(dòng)效能的原因。 第四節(jié)制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性在制動(dòng)過(guò)程中，維持直線行駛或按規(guī)定變道行駛的能力稱為機(jī)械制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。在制動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械有時(shí)會(huì)出現(xiàn)制動(dòng)跑偏、前后軸側(cè)滑或前輪失去轉(zhuǎn)向能力，而使機(jī)械失去

20、控制離開(kāi)原來(lái)的行駛方向，甚至發(fā)生撞入對(duì)方車道、下溝、滑下山坡的危險(xiǎn)情況。車輛實(shí)驗(yàn)中常規(guī)定一定寬度的實(shí)驗(yàn)通道，如1.5倍車寬或3.5米，制動(dòng)時(shí)方向穩(wěn)定性合格的汽車在實(shí)驗(yàn)時(shí)不允許產(chǎn)生不可控制的效應(yīng)使它離開(kāi)這條通道。 制動(dòng)時(shí)機(jī)械自動(dòng)向左或向右偏駛稱為制動(dòng)跑偏。跑偏現(xiàn)象多數(shù)是由于技術(shù)狀況不正常造成的，經(jīng)過(guò)維修調(diào)整是可以消除的。 側(cè)滑是指制動(dòng)時(shí)輪式機(jī)械的某一軸或兩軸，在橫向附著系數(shù)下降、側(cè)向力作用下發(fā)生橫向移動(dòng)。最危險(xiǎn)的情況是緊急制動(dòng)時(shí)發(fā)生后軸側(cè)滑，此時(shí)輪式機(jī)械常發(fā)生急劇回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而失去控制。即使技術(shù)狀況完全符合要求的汽車，在高速制動(dòng)或在溜滑的路面上制動(dòng)時(shí)也可能發(fā)生后軸側(cè)滑。 制動(dòng)跑偏與側(cè)滑是有聯(lián)系的，嚴(yán)

21、重的跑偏有時(shí)會(huì)引起后軸側(cè)滑，易于側(cè)滑的汽車也有加劇跑偏的傾向。 制動(dòng)跑偏、側(cè)滑與轉(zhuǎn)向輪失去轉(zhuǎn)向能力是造成行車事故的重要原因。因此對(duì)制動(dòng)方向穩(wěn)定性的分析具有很重要的意義。一、制動(dòng)跑偏的原因制動(dòng)時(shí)跑偏的原因有兩個(gè)：制動(dòng)過(guò)程中，左、右車輪，特別是轉(zhuǎn)向橋的左、右車輪制動(dòng)器制動(dòng)力不相等。 這是制造、調(diào)整誤差造成的，輪式機(jī)械究竟向左或向右跑偏，要根據(jù)具體情況而定。 上圖給出了由于轉(zhuǎn)向橋左右車輪制動(dòng)力不相等而引起跑偏的受力分析。為便于問(wèn)題的分析。假設(shè)車速較低，跑偏不嚴(yán)重，且跑偏過(guò)程中方向盤(pán)是不動(dòng)的，在制動(dòng)過(guò)程中也沒(méi)有發(fā)生側(cè)滑，并忽略輪式機(jī)械作圓周運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生離心力及車身繞質(zhì)心的慣性力矩。 設(shè)前左輪的制動(dòng)器制動(dòng)

22、力大于前右輪的，前左輪的故地面制動(dòng)力動(dòng)大于前右輪的，此時(shí)前、后軸分別受到地面?zhèn)认蚍醋饔昧镕Y1和FY2。1）若前軸左右輪的地面制動(dòng)力到主銷軸線的距離相等，均為b，則有： 2）地面作用到車輪的側(cè)向反力也可引起跑偏； 由于主銷有后傾角，地面?zhèn)认蚍戳怪庇诩埫嫦騼?nèi)，使車輪繞主銷向左偏轉(zhuǎn)，增大了向左跑偏的趨勢(shì)。 轉(zhuǎn)向橋結(jié)構(gòu)主要由前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)和輪轂等三部分組成，前軸端部制有通孔，主銷插入此孔內(nèi)，轉(zhuǎn)向節(jié)上有銷孔的兩耳通過(guò)主銷與前軸的端部相連，使前輪可以繞主銷偏轉(zhuǎn)一定角度而使車輛轉(zhuǎn)向。 為了減小偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向輪的操縱力矩，并保證轉(zhuǎn)向輪的自動(dòng)回正作用，通常轉(zhuǎn)向輪不與地面垂直，而是略向外傾，其前端略向內(nèi)收攏；轉(zhuǎn)向

23、節(jié)主銷也不是垂直安裝在前軸上，而是其上端略向內(nèi)和向后傾斜。主銷后傾角：主銷軸線與垂線之間的夾角。3）若左右輪主銷內(nèi)傾角不相等，即使地面制動(dòng)力相等，也可能使車輛向主銷內(nèi)傾角較小一側(cè)跑偏。主銷內(nèi)傾角：主銷的上端向內(nèi)傾斜一個(gè)角度，叫做主銷內(nèi)傾角 總之，若發(fā)生制動(dòng)跑偏，總是向制動(dòng)力大的一側(cè)跑偏。為了防止跑偏，在用制動(dòng)力法檢驗(yàn)車輛的制動(dòng)效能時(shí)，提出了左右輪制動(dòng)器制動(dòng)力平衡的要求。 左右輪制動(dòng)力矩完全相同是很困難的，因?yàn)槟Σ疗馁|(zhì)量、摩擦片與制動(dòng)鼓在制動(dòng)時(shí)的接觸情況以及調(diào)整等不可能完全相同，一般允差1030%，太大的差值肯定會(huì)引起制動(dòng)跑偏。制動(dòng)時(shí)懸架導(dǎo)向桿系與轉(zhuǎn)向系拉桿在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)(互相干涉)。 造

24、成跑偏的第二個(gè)原因是懸架導(dǎo)向桿系與轉(zhuǎn)向系拉桿發(fā)生干涉，且跑偏的方向不變，這是設(shè)計(jì)造成的，制動(dòng)時(shí)總是向左或向右一方跑偏。二、制動(dòng)側(cè)滑 制動(dòng)時(shí)發(fā)生側(cè)滑，特別是后軸側(cè)滑，會(huì)引起輪式機(jī)械的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)可使輪式機(jī)械調(diào)頭。由實(shí)驗(yàn)與理論分析得知，制動(dòng)時(shí)若后輪比前輪先抱死拖滑，就可能發(fā)生后軸側(cè)滑。若前、后輪同時(shí)抱死或前輪先抱死，則能防止后軸側(cè)滑，但機(jī)械將失去轉(zhuǎn)向能力。下面實(shí)驗(yàn)可說(shuō)明制動(dòng)時(shí)車輛側(cè)滑的情況。 實(shí)驗(yàn)是在平直的混凝土路面上進(jìn)行的，為了降低附著系數(shù)使之容易發(fā)生側(cè)滑，可在路面上灑水，試驗(yàn)用的車輛有調(diào)節(jié)各個(gè)車輪制動(dòng)器油壓的裝置，以控制每根軸上的制動(dòng)力，達(dá)到改變前后輪抱死拖滑的次序，調(diào)節(jié)裝置甚至可使車輪制

25、動(dòng)器油壓為零，即在制動(dòng)時(shí)，該車輪根本不制動(dòng)。1、前輪無(wú)制動(dòng)力，后輪有足夠的制動(dòng)器制動(dòng)力：在不同的車速下制動(dòng)到后輪抱死拖滑； 2、后輪無(wú)制動(dòng)力，前輪有足夠的制動(dòng)器制動(dòng)力：在不同的車速下制動(dòng)到前輪抱死拖滑； 3、前后輪均有足夠的制動(dòng)力，但前后輪抱死拖滑的次序和時(shí)間間隔不同。實(shí)驗(yàn)表明： 1）制動(dòng)時(shí)若前輪先抱死拖滑，車輛基本上直線向前或減速停車，處于穩(wěn)定狀態(tài)，但在彎道上行駛時(shí)，會(huì)喪失轉(zhuǎn)向能力。2）若后輪比前輪先抱死拖滑，且時(shí)間間隔短于0.5秒，車輛也基本上按直線行駛。3）若后輪比前輪提前一定時(shí)間以上（如0.5秒）且在車速超過(guò)某一值，車輛在輕微側(cè)向力的作用下，就會(huì)發(fā)生后軸側(cè)滑，車輛急劇轉(zhuǎn)動(dòng)，甚至完全調(diào)頭

26、。 實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，前軸的兩個(gè)車輪和后軸的兩個(gè)車輪也不是同時(shí)抱死的，如果只有一個(gè)后輪先抱死，也不會(huì)發(fā)生側(cè)滑，是否發(fā)生側(cè)滑，取決于晚抱死的后輪和晚抱死的前輪兩者的時(shí)間間隔。 制動(dòng)時(shí)發(fā)生后軸側(cè)滑比前軸側(cè)滑更危險(xiǎn)，下面用前、后輪單獨(dú)側(cè)滑的對(duì)比，說(shuō)明原因。 上圖是前輪抱死而后輪滾動(dòng)。方向盤(pán)固定不動(dòng)，前輪受側(cè)向力作用發(fā)生側(cè)滑，前橋中點(diǎn)A的前進(jìn)速度vA與輪式機(jī)械縱軸線的夾角為，后橋未發(fā)生側(cè)滑，所以其速度vB 的方向仍與機(jī)械的縱軸方向一致。做vA和vB的垂線交于O點(diǎn)，此時(shí)機(jī)械相當(dāng)于繞瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心O作圓周運(yùn)動(dòng)，所產(chǎn)生的作用于質(zhì)心c的慣性力Fj的方向與側(cè)滑的方向相反，因此，F(xiàn)j能起到減小或阻止前橋側(cè)滑的作用。而且一

27、旦側(cè)向力消失慣性力Fj有使機(jī)械自動(dòng)回正的作用，因此僅前軸車輪制動(dòng)到抱死狀態(tài)產(chǎn)生的側(cè)滑，機(jī)械前進(jìn)的方向改變不大。后軸側(cè)滑 上圖是后輪制動(dòng)時(shí)抱死而前輪滾動(dòng)，如有側(cè)向力作用，后輪發(fā)生側(cè)滑的方向正好與慣性力Fj的方向一致。于是慣性力加劇后軸側(cè)滑；后軸側(cè)滑又加劇慣性力Fj，機(jī)械將急劇轉(zhuǎn)動(dòng)。因此后軸側(cè)滑是一種危險(xiǎn)的工況。 從保證輪式機(jī)械行駛方向穩(wěn)定性的角度出發(fā)，不能出現(xiàn)只有后輪抱死或后輪比前輪先抱死的情況。最理想的情況是，防止任何車輪抱死，前、后車輪都處于滾動(dòng)狀態(tài)。第五節(jié) 前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系一、制動(dòng)系效率b：b：為最大地面制動(dòng)力與最大制動(dòng)器制動(dòng)力之比。 評(píng)價(jià)機(jī)械制動(dòng)性的三項(xiàng)指標(biāo)為制動(dòng)效能、制動(dòng)效

28、能的恒定性和制動(dòng)時(shí)車輛的方向穩(wěn)定性，如何更有效的利用車輛前后軸制動(dòng)器制動(dòng)力，提高制動(dòng)系效率，以及如何保證制動(dòng)時(shí)有較好的方向穩(wěn)定性，涉及到總制動(dòng)器制動(dòng)力在前后軸間的分配問(wèn)題。 一般車輛根據(jù)前后制動(dòng)器制動(dòng)力的分配比例、載荷情況以及道路附著系數(shù)和坡道等因素，當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)力足夠時(shí)，制動(dòng)過(guò)程中可能出現(xiàn)三種情況：一是前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑：此時(shí)車輛狀態(tài)比較穩(wěn)定，但在彎道上行駛時(shí)會(huì)失去轉(zhuǎn)向能力。二是后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑：會(huì)導(dǎo)致后軸側(cè)滑。三是前后輪同時(shí)抱死拖滑：可以避免后軸側(cè)滑，且前轉(zhuǎn)向輪只有在最大制動(dòng)強(qiáng)度下才喪失轉(zhuǎn)向能力。進(jìn)一步分析若一根軸（前軸或后軸）先抱死拖滑，則該軸上的地面制動(dòng)力

29、已達(dá)極限，而另一根軸尚未抱死拖滑，因此，駕駛員將繼續(xù)加大制動(dòng)踏板力以增加該軸的制動(dòng)器制動(dòng)力，此時(shí)對(duì)于先抱死拖滑的軸而言，增大了的制動(dòng)器制動(dòng)力將不會(huì)有效地轉(zhuǎn)化為地面制動(dòng)力，使制動(dòng)系效率小于。總之，若前后輪同時(shí)抱死拖滑，則產(chǎn)生最大的地面制動(dòng)力所需要的制動(dòng)器制動(dòng)力（或最大踏板力）最小。二、地面對(duì)前、后車輪的法向反作用力下圖是輪式機(jī)械在水平路面上制動(dòng)時(shí)的受力情形。圖中忽略了輪式機(jī)械的滾動(dòng)阻力矩、空氣阻力以及旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩。此外，附著系數(shù)只取一個(gè)定值。三、理想的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線 輪式機(jī)械制動(dòng)時(shí)前、后車輪同時(shí)抱死拖滑，對(duì)車輛的制動(dòng)效能、制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向能力均較有利。此時(shí)的前、后輪制動(dòng)器制

30、動(dòng)力的關(guān)系曲線，稱為理想的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線，也稱曲線。1、分析條件：在任意附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí)，前后車輪同時(shí)抱死的條件是： （1）前后車輪制動(dòng)器制動(dòng)力之和等于附著力；（2）前后車輪制動(dòng)器制動(dòng)力分別等于各自的附著力。 將上式繪制成曲線，即為前、后車輪同時(shí)接近抱死時(shí)前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力的關(guān)系曲線理想的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線，簡(jiǎn)稱曲線(下圖中線)。 由此可見(jiàn)，只要給出輪式機(jī)械的重量G、質(zhì)心位置（a、b、hg），就能作出曲線。對(duì)于不同的參數(shù)G、a、b和hg ，可以作出一系列曲線，如上圖中空載和滿載時(shí)的曲線。 曲線上的每一點(diǎn)代表一定的值，并表示在該值下，前、后車輪同時(shí)接近抱死時(shí)的前、

31、后制動(dòng)器制動(dòng)力的數(shù)值。距離坐標(biāo)原點(diǎn)越遠(yuǎn)的點(diǎn)代表的附著系數(shù)越大。四、具有固定比值的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力與同步附屬系數(shù) 一般機(jī)械的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力并不按曲線變化，而是兩者的比值為一固定值。1、制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)：前制動(dòng)器制動(dòng)力與機(jī)械總制動(dòng)力之比，表明前后制動(dòng)器制動(dòng)力分配的比例。以上直線為實(shí)際前后制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線，簡(jiǎn)稱線。2、同步附著系數(shù)0：上圖中線與曲線交于B點(diǎn)，B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的附著系數(shù)稱為同步附著系數(shù)。 同步附著系數(shù)的意義：前、后制動(dòng)器制動(dòng)力為固定比值的輪式機(jī)械，只有在同步附著系數(shù)情況的路面上制動(dòng)時(shí)才能使前、后車輪同時(shí)抱死。 在設(shè)計(jì)和改裝制動(dòng)系時(shí)，常選定同步附著系數(shù)，由上式算出要求的制動(dòng)力分配系

32、數(shù)，即可得到前后制動(dòng)器制動(dòng)力應(yīng)維持的關(guān)系。五、普通輪式機(jī)械制動(dòng)過(guò)程分析 利用線與曲線的配合，就可以分析前、后制動(dòng)器制動(dòng)力具有固定比值的輪式機(jī)械在各種路面上的制動(dòng)情況。 為了便于分析，先介紹兩組線組f線組和r線組。（一） f線組和r線組：1、 f線組：只有前輪抱死時(shí)的前后地面制動(dòng)力分配情況。由上式即可得出只有前輪抱死時(shí)，前后輪的地面制動(dòng)力的關(guān)系。2、 r線組：只有后輪抱死時(shí)的前后地面制動(dòng)力分配情況。由上式即可得出只有后輪抱死時(shí)，前后輪的地面制動(dòng)力的關(guān)系。r線組（后輪抱死） f線組(前輪抱死) 線線ABC（二）制動(dòng)過(guò)程分析： 圖中曲線上的A、B、C三點(diǎn)的值分別小于、等于和大于同步附著系數(shù)0。1、 小于0時(shí)，假設(shè)=0.1（如圖中A點(diǎn)）：（1）制動(dòng)開(kāi)始時(shí)，