《汽車理論》教學課件

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1、第 二 十 一 講主 講 教 師 ： 楊 志 華 學 時 ： 48 2 第 四 章 汽 車 的 制 動 性第 五 節(jié)前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 本 節(jié) 將 分 析 地 面 作 用 在 前 、 后 車 輪 上 的 法 向 反 力 ，分 析 前 、 后 車 輪 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 ， 通 過 I 曲 線 、 線 、 f 線 、 r 線 分 析 汽 車 的 制 動 過 程 ， 介 紹 汽 車 的 附 著利 用 率 （ 利 用 附 著 系 數(shù) ） 、 制 動 效 率 的 計 算 方 法 等 。 本 節(jié) 內 容 是 本 章 的 難 點 ， 也 是 重

2、點 。 返 回 目 錄 3 制 動 過 程 的 三 種 可 能 1） 前 輪 先 抱 死 拖 滑 ， 然 后 后 輪 抱 死 拖 滑 ； 穩(wěn) 定 工況 ， 但 喪 失 轉 向 能 力 ， 附 著 條 件 沒 有 充 分 利 用 。 2） 后 輪 先 抱 死 拖 滑 ， 然 后 前 輪 抱 死 拖 滑 ； 后 軸 可能 出 現(xiàn) 側 滑 ， 不 穩(wěn) 定 工 況 ， 附 著 利 用 率 低 。 3） 前 、 后 輪 同 時 抱 死 拖 滑 ； 可 以 避 免 后 軸 側 滑 ，附 著 條 件 利 用 較 好 。前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 分 配 比 例 ， 將 影 響 制動 時 前 后

3、輪 的 抱 死 順 序 ， 從 而 影 響 汽 車 制 動時 的 方 向 穩(wěn) 定 性 和 附 著 條 件 利 用 程 度 。第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 4 一 、 地 面 對 前 、 后 車 輪 的 法 向 反 作 用 力g1 dd htumGbLFZ g2 dd htumGaLFZ ddu zgt 令 LzhbGF Z g1 LzhaGFZ g2 z 制 動 強 度 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 5 bXF F gtu dd g2 g1 haLGF hbLGFZZ 當 前 、 后 輪 都 抱 死 時第 五 節(jié) 前

4、、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系z dduG m t 即 ： 地 面 法 向 反 力 取 決 于 靜 態(tài) 軸 荷 分 配 ， 以 及 制 動 強 度 （ 或 附 著 系數(shù) ） 和 質 心 高 。 給 定 車 輛 ， 制 動 強 度 越 大 ， 軸 荷 向 前 轉 移 的 越 多 。 6思考：為什么有些轎車采用前盤后鼓的制動系統(tǒng)配置？制動管路為什么采用交叉布置？ 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 7 GFF 21 11 ZFF 22 ZFF “ 理 想 ” 的 條 件 是 ： 前 后 車 輪 同 時 抱 死 。I 曲 線 ： 在 各 種 附 著

5、 系 數(shù) 的 路 面 上 制 動 時 ， 要 使 前 、 后車 輪 同 時 抱 死 ， 前 、 后 輪 制 動 器 制 動 力 應 滿 足 的 關 系 曲 線 。第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系二 、 理 想 的 前 后 制 動 器 制 動 力 分 配 曲 線 8 代 入將 g2 g1 haLGF hbLGFZZ gg21 21 ha hbFF GFF 消 去 變 量 1.解 析 法 確 定 I 曲 線第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 2121 21 ZZFFFF GFF 由 理 想 的 條 件 可 得 1g1g2g2 242

6、1 FhGFGLhbhGF 9 gg21 21 ha hbFF GFF 1.解 析 法 確 定 I 曲 線第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 2121 21 ZZFFFF GFF 由 理 想 的 條 件 可 得思考：I 曲線受哪些 因素影響？對特定的汽車是唯一的嗎？ 1122 2421 ggg FhGFGLhbhGF 10 0.40.20.30.1 1Fd /d 0.1u t g 2F 0.3g0.2g 0.4g第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系2.作 圖 法 確 定 I 曲 線1） 按 照 作 圖 ， 得 到 一 組 等 間 隔

7、 的 45平 行 線 。GFF 21 GFF 21 tugG dd ddu gt 這 組 線 稱 為 “ 等 制 動 減 速 度 線 組 ” 。線 上 任 何 一 點 都 有 以 下 特 點 ： gg21 21 ha hbFF GFF 11 0.40.20.31.0 1Fd /d 0.1u t g 2F 2） 按 作 射 線 束g2 1ga hF Fb h 0.1 0.30.2 0.4I曲 線0.3g0.2g 0.4g第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 gg21 21 ha hbFF GFF 12 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關

8、系 1321 FFF FF 1 FF 12 制 動 器 制 動 力 分 配 系 數(shù) ： 前 、 后 制 動 器 制 動 力 之 比 為 固定 值 時 ， 前 輪 制 動 器 制 動 力 與 汽 車 總 制 動 器 制 動 力 之 比 。1FF第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系三 、 具 有 固 定 比 值 的 前 、 后 制 動 器 制 動 力 與同 步 附 著 系 數(shù)1.線 14 121FF 為 一 直 線12 FBF 1tan直 線 斜 率線 ： 實 際 前 、 后 制 動 器 制 動 力 分 配 線 。 線F2 F1第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制

9、動 力 的 比 例 關 系 0 15 F1、 F2具 有 固 定 比 值的 汽 車 ， 使 前 、 后 車 輪 同時 抱 死 的 路 面 附 著 系 數(shù) 稱為 同 步 附 著 系 數(shù) 。第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系2.同 步 附 著 系 數(shù) 從 圖 中 看 ， 同 步 附 著系 數(shù) 是 線 和 I 曲 線 交 點處 對 應 的 附 著 系 數(shù) 。 該 點 所 對 應 的 減 速 度稱 為 臨 界 減 速 度 。 16 得由 gg1 ha hb g0 h bL 同 步 附 著 系 數(shù) 的 計 算滿 足 固 定 比值 的 條 件 滿 足 同 時 抱死 的 條

10、件第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 gg21 21 ha hbFF GFF 強 調 ： 同 步 附 著 系 數(shù) 取 決 于 車 輛 結 構 參 數(shù) ， 與 地 面 實際 附 著 能 力 無 關 。 17 LzhbGFZ g1 LzhaGFZ g2 g2 g1 haLGF hbLGFZZ gg21 21 ha hbFF GFF 前 后 輪 都 抱 死 時 ，地 面 法 向 反 力 18 121FF 為 一 直 線12 FBF 1tan直 線 斜 率線 ： 實 際 前 、 后 制 動 器 制 動 力 分 配 線 。 線F2 F1第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器

11、制 動 力 的 比 例 關 系 0 19 F1、 F2具 有 固 定 比 值的 汽 車 ， 使 前 、 后 車 輪 同時 抱 死 的 路 面 附 著 系 數(shù) 稱為 同 步 附 著 系 數(shù) 。第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系同 步 附 著 系 數(shù) 從 圖 中 看 ， 同 步 附 著系 數(shù) 是 線 和 I 曲 線 交 點處 對 應 的 附 著 系 數(shù) 。 g0 h bL同 步 附 著 系 數(shù) 取 決 于 車 輛 結 構 參 數(shù) ， 與 地 面 實 際 附 著 能 力 無 關 。 20 第 二 十 二 講主 講 教 師 ： 楊 志 華 學 時 ： 48 22后 輪

12、沒 有 抱 死 、 前 輪 抱 死 時 ， 前 、 后 輪 地 面 制 動 力 FXb1、FXb2間 的 關 系 曲 線 。 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系四 、 前 后 制 動 器 制 動 力 具 有 固 定 比 值 的 汽 車 在 各 種路 面 上 制 動 過 程 的 分 析1. f 線 組 23 一 定 時 ， f 線 為 直 線與 無 關 代 入將 b2b1b XXX FFF gb2b1b1 hLFFLGbF XXX FXb1=0 gX hGbF b2FXb2=0gX hL GbF b1 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關

13、 系前 輪 抱 死 的 條 件 是 gb1g gb2 hGbFh hLF XX LhFLGbFF XZX gb1b1 LzhbGFZ g1 LzhaGFZ g2 2 4FXb1 FXb2 g(0, )Gbhf 線 組 1.0 f 線 組 作 圖第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 汽 車 理 論 吉 林 大 學 遠 程 教 育 學 院gX hGbF b2FXb1 =0 時 ， gb1g gb2 hGbFh hLF XX 25 代 入 并 整 理 得將 b2b1b XXX FFF 2. r 線 組前 輪 沒 有 抱 死 、 后

14、輪 抱 死 時 ， FXb1、 FXb2間 的 關 系 曲 線 。 b1 gX GaF hgb2 hL GaFX 0b1 XF 0b2 XF 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 一 定 時 ， r 線 為 直 線 與 無 關后 輪 抱 死 的 條 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 線 組 I曲 線1.0 r 線 組 作 圖f 線 組第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比

15、例 關 系0 .2 0 .3 0 .4 0 .50 .20 .30 .40 .5 汽 車 理 論 吉 林 大 學 遠 程 教 育 學 院 b1 gX GaF h0b2 XF gb1ggb2 hL GaFhL hF XX 27 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 根 據(jù) f線 組 的 定 義 ， 在 I曲 線 下方 ， 只 有 前 輪 抱 死 ； 當 f線 遇到 I曲 線 時 ， 前 后 輪 都 抱 死 ； 超過 I曲 線 后 ， 已 不 符 合 “ 只 有 前輪 抱 死 ” 的 定 義 。 所 以 ， I曲 線上 方 的 f線 無 意 義 。同 樣 道 理 ，

16、在 I曲 線 下 方 ， 不符 合 “ 只 有 后 輪 抱 死 ” 的 定義 。 所 以 ， I曲 線 下 方 的 r線 無意 義 。 28 當 FXb20時 是 地 面 驅 動 力 ， 無 意 義 。f 線 與 橫 坐 標 的 交 點 后 輪 制 動 管 路 失效 ， 前 輪 抱 死 時 的地 面 制 動 力 。 后 輪 制 動 嚴 重 滯 后 ，前 輪 抱 死 后 ， 后 輪 才將 開 始 制 動 。3. f 線 組 和 r組 線 的 分 析第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系1） f 線 組 29 思 考 ： 為 什 么 隨 著 FXb2FXb1 ？ 1b1

17、 ZX FF 當 f 線 與 r 線 相 交 以 后 ， 前 后 輪都 抱 死 ， 進 入 穩(wěn) 定 狀 態(tài) 。后 輪 參 與 制 動 后 FZ1 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系bXF jF 30 2） r 線 組 前 輪 制 動 管 路失 效 ， 后 輪 抱 死時 的 地 面 制 動 力 。 隨 著 F Xb1FXb2？前 輪 參 與 制 動 后 2b2 ZX FF FZ2 I 曲 線 以 下 的 r 線 組 沒 有 意 義 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系r 線 與 縱 坐 標 的 交 點 bXF jF 前 輪 制 動 嚴

18、 重 滯 后 ，后 輪 抱 死 后 ， 前 輪 才將 開 始 制 動 。 31 利 用 線 、I 曲 線 、 f 和 r 線 組 分 析 汽 車在 不 同 值路 面 上 的 制 動過 程 。 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系4.制 動 過 程 分 析 從圖中看，同步附著系數(shù)是多少？390 0 . 32 3).0(1 0 設）第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 A點 前 輪 抱 死 。此時的制動減速度？ 點 前 后 輪 同時 抱 死 。 點 前 后 輪 同時 抱 死 時 的 制 動器 制 動 力 。AA 33 第 五 節(jié) 前 、

19、后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 0前 輪 先 抱 死 27.0z前 輪 抱 死 時 3.0z前 后 輪 同時 抱 死 時 結 論3).0(1 0 設） 34 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 點 前 后 輪同 時 抱 死 。 點 前 后 輪同 時 抱 死 時 的 制動 器 制 動 力 。B7).0(2 0 設） B點 后 輪 抱 死 。此時的制動減速度？B 35 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 0后 輪 先 抱 死 60.z后 輪 抱 死 時 70.z前 后 輪 同時 抱 死 時 結 論7).0(2 0 設）

20、 36 4） 只 要 ， 要 使 兩 輪 都 不 抱 死 所 得 到 的 制 動 強度 總 是 小 于 附 著 系 數(shù) ， 即 。 3） 當 時 ， 線 與 I曲 線 相 交 ， 前 、 后 輪 同 時抱 死 ； 2） 當 時 , 線 位 于 I曲 線 上 方 ， 后 輪 先 抱 死 ；0 0 0 1） 當 時 ， 線 位 于 I曲 線 下 方 ， 前 輪 先 抱 死 ；0 z第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系3） 制 動 過 程 分 析 得 到 的 結 論 37 第 二 十 三 講主 講 教 師 ： 楊 志 華 學 時 ： 48 39ibii ZXFF 第 五

21、 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系五 、 利 用 附 著 系 數(shù) 與 附 著 效 率1.利 用 附 著 系 數(shù)利 用 附 著 系 數(shù) ： 對 于 一 定 的 制 動 強 度 z， 不 發(fā) 生 車 輪 抱 死所 要 求 的 最 小 路 面 附 著 系 數(shù) 。式 中 F Xbi對 應 于 制 動 強 度 z， 汽 車 第 i 軸 產(chǎn) 生 的 地 面 制 動 力 ；FZi制 動 強 度 為 z 時 ， 地 面 對 第 i 軸 的 法 向 反 力 ； 第 i 軸 對 應 于 制 動 強 度 z 的 利 用 附 著 系 數(shù) ； i 40 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制

22、動 力 的 比 例 關 系利 用 附 著 系 數(shù) 與 制 動 強 度 的 關 系 曲 線 最 理 想 的 情 況 是 空 載 時 總 是 后輪 先 抱 死 ； 滿 載 時的 路 面 上 后 輪 先抱 死 ； 反 之 則 是前 輪 先 抱 死 。z 0 制動強度不可能超過附著系數(shù)。 41 1） ， 前 輪 先 抱 死0z 1b1f ZXFF b11 XFF tugG dd Gz g1 hbLGFZ gf 1 zhbL z 前 軸 利 用 附 著 系 數(shù) 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系2.利 用 附 著 系 數(shù) 的 計 算 42 2） ， 后 輪 先 抱 死 0

23、z 2b2r ZXFF tugGF X dd1b2 Gz 1 g2 haLGFZ gr 11 zhaL z 后 軸 利 用 附 著 系 數(shù) 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 43由 得 如 果 ， 后 輪 先 抱 死 計 算由 得 max gbz L h 如 果 ， 前 輪 先 抱 死 0 r0 g0 h bL f max g(1 )az L h 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系3） 由 利 用 附 著 系 數(shù) 計 算 車 輪 不 抱 死 條 件 下 的 maxz gr 11 zhaL z gf 1 zhbL z 44 gza

24、 maxbmax bmaxaa0 auus 92252631 2022 . 沒 有 ABS又 不 允 許 車 輪 抱 死 時 的 最 短 制 動 距 離 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系4） 車 輪 不 抱 死 條 件 下 能 達 到 的 最 大 制 動 減 速 度 bmax20aa022 92.2526.31 auus 45max g(1 )az L h 由 0 FF 1 只 能 用 后輪 制 動 max gaz L h 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系5） 前 輪 或 后 輪 制 動 管 路 失 效 時 的思考：前輪制動失

25、效的特點？ max gbz L h 11 FF 只 能 用 前輪 制 動max gbz L h 由 后 輪 制 動 失 效maxz 46 時0 ff zE LhLb gf 時0 rr zE LhLa gr1 制 動 效 率 ： 車 輪 將 要 抱 死 時 的 制 動 強 度 與 被 利 用 的 附著 系 數(shù) 之 比 。第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系3 .制 動 效 率 E gr 11 zhaL z gf 1 zhbL z 注 意 ， 將 制 動 效 率 寫 成 利 用 附 著系 數(shù) 的 函 數(shù) 。 47 48 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力

26、的 比 例 關 系六 、 對 前 、 后 制 動 器 制 動 力 分 配 的 要 求1.ECE制 動 法 規(guī) 49 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系2.具 有 變 化 值 的 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 分 配 特 性 通 過 使 用 比 例 閥 或 載 荷 比 例 閥 等 制 動 力 調 節(jié) 裝 置 ， 根據(jù) 制 動 強 度 、 載 荷 等 因 素 ， 改 變 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比值 ， 使 之 接 近 于 理 想 制 動 力 分 配 曲 線 ， 滿 足 制 動 法 規(guī) 的 要求 。 制 動 力 分 配 曲 線 的 設 計

27、兼 顧 制 動 穩(wěn) 定 性 和 最 短 制 動 距離 但 優(yōu) 先 穩(wěn) 定 性 的 原 則 。 轉 折 點 的 選 擇 一 般 低 于 I 曲 線 。 50 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 51 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 52 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系 5 3 要 點 總 結從 I曲 線 、 線 、 f線 組 和 r線 組 的 關 系 來 看 ， 我 們 希 望 線 在 I曲 線 下方 ， 避 免 后 輪 先 抱 死 造 成 側 滑 ； 同 時 希 望 線 盡 量 接 近 I曲

28、 線 ， 也 就是 前 輪 不 要 過 早 抱 死 ， 以 提 高 對 路 面 附 著 能 力 的 利 用 率 ， 提 高 制動 效 能 。從 利 用 附 著 系 數(shù) -制 動 強 度 關 系 來 看 ， 我 們 希 望 前 輪 的 利 用 附 著 系數(shù) 曲 線 在 45 線 上 方 ， 以 確 保 前 輪 先 抱 死 ； 同 時 盡 量 接 近 45 線 ，以 提 高 地 面 附 著 能 力 的 利 用 程 度 。而 從 制 動 效 率 的 角 度 ， 我 們 希 望 有 意 義 的 是 前 輪 制 動 效 率 ， 而 且在 不 同 附 著 系 數(shù) 的 路 面 上 該 效 率 都 盡 可 能

29、 接 近 100%。而 在 本 節(jié) 限 定 條 件 內 ， “ 理 想 ” 的 是 前 后 輪 同 時 抱 死 ， 這 樣 不 會 發(fā) 生 側 滑 ， 地 面 附 著 條 件 利 用 的 也 最 充 分 。當 然 ， 真 正 “ 理 想 ” 的 制 動 工 況 應 該 是 有 ABS（ 制 動 防 抱 死 ） 裝置 。 汽 車 理 論 吉 林 大 學 遠 程 教 育 學 院 5 4 汽 車 理 論 吉 林 大 學 遠 程 教 育 學 院 5 5 汽 車 理 論 吉 林 大 學 遠 程 教 育 學 院 5 6 57下 一 節(jié) 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關 系本 節(jié) 內 容 結 束