前后制動器制動力的比例關(guān)系

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1、1 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(guān) 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(guān) 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 、 附 著 效 率 的 計 算 方 法 ， 利 用 單 輪 模 型 分 析 ABS的 制 動 控 制 過 程 。 本 節(jié) 內(nèi) 容 是 本 章 的 重 點 。 2 制 動 過 程 的 三 種 可 能 1）

2、前 輪 先 抱 死 拖 滑 ， 然 后 后 輪 抱 死 拖 滑 ； 穩(wěn) 定 工況 ， 但 喪 失 轉(zhuǎn) 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(cè) 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(cè) 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 輪 的 抱 死 順 序 ， 從 而 影 響 汽 車 制 動時 的 方

3、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(guān) 系 3 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(guān) 系 4 bXF F gtu dd g2 g1 haLGF hbLGFZZ 當 前 、 后 輪 都 抱 死 時第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系z dduG m t

4、 5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(guān) 系 6 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 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(yīng) 滿 足 的 關(guān) 系 曲 線 。第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系二 、 理 想 的 前 后 制 動 器 制 動 力 分 配 曲 線 7 代

5、 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(guān) 系 2121 21 ZZFFFF GFF 由 理 想 的 條 件 可 得 1g1g2g2 2421 FhGFGLhbhGF 8 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(guān) 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？ 1

6、122 2421 ggg FhGFGLhbhGF 9 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(guān) 系2.作 圖 法 確 定 I 曲 線1） 按 照 作 圖 ， 得 到 一 組 等 間 隔 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 ： 10 0.40.20.31.0 1Fd /d 0.1u t g 2F 2） 按 作 射 線 束g2 1ga

7、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(guān) 系 11 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系 1221 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(guān) 系三 、 具 有 固 定 比 值 的 前 、 后 制 動 器 制 動 力 與同

8、 步 附 著 系 數(shù)1.線 13 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 動 力 的 比 例 關(guān) 系 0 14 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(guān) 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(yīng) 的 附 著 系 數(shù)

9、。 該 點 所 對 應(yīng) 的 減 速 度稱 為 臨 界 減 速 度 。 15 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 件第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系 16f線 組 ： 后 輪 沒 有 抱 死 、 前 輪 抱 死 時 ， 前 、 后 輪 地 面 制 動力 FXb1、 FXb2間 的 關(guān) 系 曲 線 。 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 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

10、 制 動 過 程 的 分 析1. f 線 組 17 一 定 時 ， f 線 為 直 線與 無 關(guān) 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(guān) 系前 輪 抱 死 的 條 件 是 gb1g gb2 hGbFh hLF XX LhFLGbFF XZX gb1b1 18FXb1 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(guān) 系0.2 0.3 0.4

11、0.5 19 代 入 并 整 理 得將 b2b1b XXX FFF 2. r 線 組r線 組 ： 前 輪 沒 有 抱 死 、 后 輪 抱 死 時 ， FXb1、 FXb2間 的 關(guān) 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(guān) 系 一 定 時 ， r 線 為 直 線 與 無 關(guān)后 輪 抱 死 的 條 件 是 LhFLGaFF XZX gb2b2 gb1ggb2 hL GaFhL hF XX 20FXb1 FXb2 g(0, )Gbh 1.0 g( ,0)Gahr 線 組 I曲 線1.0

12、r 線 組 作 圖f 線 組第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系0.2 0.3 0.4 0.50.20.30.40.5 21 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系 22 當 FXb20時 是 地 面 驅(qū) 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(guān)

13、 系1） f 線 組 23 思 考 ： 為 什 么 隨 著 FXb2FXb1 ？ 1b1 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(guān) 系bXF jF 24 2） r 線 組前 輪 制 動 管 路 失效 ， 后 輪 抱 死 時的 地 面 制 動 力 。 思 考 ： 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

14、制 動 力 的 比 例 關(guān) 系r 線 與 縱 坐 標 的 交 點 bXF jF 前 輪 制 動 嚴 重 滯 后 ，后 輪 抱 死 后 ， 前 輪 才將 開 始 制 動 。 25 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(guān) 系4.制 動 過 程 分 析 從圖中看，同步附著系數(shù)是多少？390 0 . 26 3).0(1 0 設(shè)）第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系 A點 前 輪 抱 死 。此時的制動減速度？ 點 前 后 輪 同時 抱 死

15、。 點 前 后 輪 同時 抱 死 時 的 制 動器 制 動 力 。AA 27 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 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(jié) 論3).0(1 0 設(shè)） 28 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 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(shè)） B點 后 輪 抱 死 。此時的制動減速度？B 29 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系 0后 輪 先 抱

16、死 60.z后 輪 抱 死 時 70.z前 后 輪 同時 抱 死 時 結(jié) 論7).0(2 0 設(shè)） 30 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(guān) 系3） 制 動 過 程 分 析 得 到 的 結(jié) 論 31i

17、bii ZXFF 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 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(yīng) 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(yīng) 于 制 動 強 度 z 的 利 用 附 著 系 數(shù) ； i 32 第 五 節(jié) 前

18、、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系利 用 附 著 系 數(shù) 與 制 動 強 度 的 關(guān) 系 曲 線 最 理 想 的 情 況 是 空 載 時 總 是 前輪 先 抱 死 ； 滿 載 時的 路 面 上 前 輪 先抱 死 。 z 0 33 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(guān) 系2.利 用 附 著 系 數(shù) 的 計 算 34 2） ， 后 輪 先 抱 死 0z 2b2r ZXFF tugGF X d

19、d1b2 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(guān) 系 35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(guān) 系3） 由 利 用 附 著 系 數(shù) 計 算 車 輪 不 抱 死 條 件 下 的 maxz 36 gza maxbmax bmaxaa0 auus 92252631 2022 . 沒 有 ABS又

20、 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(guān) 系4） 車 輪 不 抱 死 條 件 下 能 達 到 的 最 大 制 動 減 速 度 37max 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(guān) 系5） 前 輪 或 后 輪 制 動 管 路 失 效 時 的思考：前輪制動失效的特點？ 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 38 時0 ff

21、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(guān) 系3.制 動 效 率 E 39 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系六 、 對 前 、 后 制 動 器 制 動 力 分 配 的 要 求1.ECE制 動 法 規(guī) 40 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 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

22、例 閥 或 載 荷 比 例 閥 等 制 動 力 調(diào) 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(shè) 計 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(zhuǎn) 折 點 的 選 擇 一 般 低 于 I 曲 線 。 41 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系 42 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比

23、例 關(guān) 系 43 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系 44 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系七 、 輔 助 制 動 器 和 發(fā) 動 機 制 動 對 制動 力 分 配 和 制 動 效 能 的 影 響 商 用 車 連 續(xù) 制動 時 ， 容 易 導(dǎo) 致 制動 器 的 溫 度 大 幅 度升 高 ， 從 而 使 摩 擦因 數(shù) 下 降 ， 磨 損 加大 ， 結(jié) 果 將 導(dǎo) 致 制動 器 失 去 或 部 分 失 去 制 動 效 能 。 45 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系1.汽 車 緩 速 器 的 制 動

24、力 46 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系發(fā) 動 機 制 動 和 排 氣 制 動 時 ， 制 動 力 與 車 速 的 關(guān) 系 47 r2r FFF r1 FF 1 rTiF 0r第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系2.汽 車 緩 速 器 對 制 動 力 分 配 的 影 響T緩 速 器 的 制 動 力 矩 。11 ZFF ghbLG rggr1 1 FhbLG hbLGFF ggha hb 01 r2g GLFbah 0 gL bh 48 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系八 、 防 抱 制 動 裝

25、置 在 制 動 過 程 中 防 止 車 輪 被 制 動 抱 死 ， 提 高 汽 車的 方 向 穩(wěn) 定 性 和 轉(zhuǎn) 向 操 縱 能 力 ， 縮 短 制 動 距 離 的 安全 裝 置 。 49 1.ABS系 統(tǒng) 的 組 成第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系 50 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系2.ABS的 液 壓 原 理 51 m TFZ bb ZX FF bdd TrFtI X 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系3.ABS單 輪 模 型au bXF 52 11 ssss ssss pp sps p

26、ppb 1 0 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系為 了 分 析 方 便 ， 假 設(shè)1） 車 輪 抱 死 過 程 很 快 ， 忽 略 車 速 的 降 低 。2） 車 輪 的 載 荷 是 一 個 常 數(shù) ， FZ=mg 。3） 附 著 力 滑 移 曲 線 可 以 用 兩 直 線 段 來 近 似 ， 即 53 kefs rKFtpT 4） 制 動 力 矩 是 時 間 的 線 性 函 數(shù) 。 設(shè) 車 輪 制 動 器 的 制 動 效 能 為 Kef， 制 動 輪 缸 的 壓力 = p0t， p0液 壓 增 長 斜 率 。 制 動 器 的 制 動 力 矩Fs 輪 缸 面

27、積 ； rk 制 動 器 摩 擦 力 的 等 效 作 用 半 徑 。第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系 kefs00 rKFpT 令 tTT 0 ( )p t 為 了 分 析 方 便 ， 假 設(shè) 54 p0 ss 1） 當?shù)?五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系4.求 解 微 分 方 程 011 ruurus BIT 0 HIsmgr p pBtHHt 0dd tTmgrstI 00pp 1dd tTrFsstI Z 0ppdd 55 解 方 程 得 22000220 0 HBtHBHB tH e第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制

28、動 力 的 比 例 關(guān) 系 忽 略 過 渡 過 程HB 0 p00 mgrsT p BIT 0 HIsmgr p ptHBHB 200 1 01 s pp0 p0pp mgrIsTmgrHsBHt 20pp HBtHBs tHHBtHB 0e11 200 56 1p ss2） 當?shù)?五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系 解 方 程 得 tImgrsImgrsmgrsT 0psp10pspsp 0p0 e11 tImgrstmgrsTsrgm TIs 0psp1sp 0p0sp 0ps2222sp 0202p e111 I TImgrImgrst 001 spspdd

29、tTmgrsstI 0p sps 11dd 57 路 面 峰 值 附著 系 數(shù) 滑 動 附著 系 數(shù) 干 瀝 青 0.9 0.78 309.1 1.019 462.2 23.16濕 瀝 青 0.6 0.5 213.5 1.529 364.3 22.64雪 路 0.2 0.15 103.7 4.244 239.7 21.75冰 路 0.1 0.07 86.1 6.048 212.4 21.68p s /ms /g /ms /g第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系表 4-5 用 法 解 算 的 實 例 stptRunge-Kutta 58 第 五 節(jié) 前 、 后 制

30、動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系 59 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系 60 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系5.制 動 抱 死 過 程 61 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系5.制 動 抱 死 過 程 62 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系5.制 動 抱 死 過 程 63 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系5.制 動 抱 死 過 程 64 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系5.制 動 抱 死 過 程 左 側(cè) 輪 滑 動 率 65 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系 66下 一 節(jié) 第 五 節(jié) 前 、 后 制 動 器 制 動 力 的 比 例 關(guān) 系本 節(jié) 內(nèi) 容 結(jié) 束