第四章汽车行驶的安全性及其检测,第一节汽车的制动性 第二节汽车的操纵稳定性 第三节汽车制动性能检测 第四节汽车车轮侧滑的检测 第五节车轮动平衡的检测 第六节四轮定位的检测,第一节汽车的制动性,一、汽车制动性的基本概念: 汽车的制动性是指汽车在行驶中能强制地降低行驶速度，以至视需要停车，或在下长坡时维持一定行驶速度的能力。制动性是汽车的主要性能之一，是汽车安全行驶的保证。制动性直接关系到交通安全，因此改善汽车的制动性能具有极其重要的意义。同时，只有汽车具有良好的制动性能，才能保证汽车的安全运行，从而提高汽车的行驶速度，提高运输生产率。,下一页,返回,第一节汽车的制动性,二、汽车制动性的评价指标 1.制动效能 制动效能是指汽车迅速减速直至停止的能力。一般用制动时间、制动减速度、制动力来评价。 2.制动效能的恒定性 制动效能的恒定性主要指抗热衰退性，即在高速制动或下长坡连续制动时制动效能的稳定程度。汽车较长时间连续制动时，制动器温度升高，制动力矩下降，制动减速度减小，制动距离增加，称为制动器的热衰退。 3.制动时方向的稳定性 制动时方向的稳定性是指汽车在制动时按指定轨迹行驶的能力，即不发生跑偏、侧滑及失去转向能力的情况。,上一页,下一页,返回,第一节汽车的制动性,三、汽车制动时车轮的受力分析 1.汽车制动时车轮受力分析 汽车制动时，使汽车减速行驶的外力主要来自地面，即地面作用于车轮的制动力，称为地面制动力(简称为制动力)。当汽车总质量一定时，制动力越大，制动减速度越大，制动距离就越小。因此，制动力对汽车制动性具有决定性的影响。 (1)制动器摩擦力矩与制动器制动力汽车的制动系统装有车轮制动器。汽车制动时，驾驶员踏下制动踏板使制动器起作用，即使制动蹄与制动鼓(或制动盘)压紧，制动蹄与制动鼓(或制动盘)的摩擦作用形成制动器摩擦力矩M，也称为制动力矩。由于制动力矩作用于车轮，在车轮与地面接触处将产生地面对车轮的切向反作用力，阻止汽车运动，这就是制动力。可见，制动力矩是产生,上一页,下一页,返回,第一节汽车的制动性,制动力的必要条件，也是汽车本身所具有的制动条件。因此，为了使汽车具有良好的制动性能，制动器必须能产生足够的制动力矩。 汽车在良好路面上制动时，车轮受力分析如图4-1所示。 参照图4-1来分析制动器制动力。为克服制动力矩在轮胎周边所须施加的切向力，称为制动器制动力，用Fu来表示。它相当于把汽车架离地面，并踩住制动踏板，在轮胎周边沿切线方向推动车轮直至它能转动所须施加的力。显然,上一页,下一页,返回,第一节汽车的制动性,由式(4-1)可知，制动器制动力首先决定于制动力矩，即决定于制动器的类型、结构尺寸、制动器摩擦副的摩擦系数及车轮半径。对于同一类型的汽车，各结构参数为定值，制动器制动力则与制动踏板力成正比，故驾驶员踩制动踏板用的力不同，则一般可得到不同的制动强度。但是应该指出，制动器摩擦副的摩擦系数及摩擦作用的大小在使用中有很大变化，应注意正确保养和调整，以保证制动器技术状况良好，才能保证摩擦系数基本不变。,上一页,下一页,返回,第一节汽车的制动性,(2)制动力参照图4- 1来分析制动力。对车轮中心取力矩，略去Mf得 制动力是实际使汽车减速行驶的外力。制动力源于制动力矩，是在制动力矩的作用下，地面作用于车轮使汽车减速行驶的外力。因此，制动力的数值取决于两个摩擦副的作用，一是制动器内制动蹄摩擦片与制动鼓间的摩擦力，另一个是轮胎与地面间的附着力。,上一页,下一页,返回,第一节汽车的制动性,2.硬路面上的附着系数与滑移率的关系 附着系数在制动过程中并不是常数，它不仅与轮胎结构及路面状况有关，也与车轮的运动状态有关。 (1)车轮的三种运动状态 第一阶段:车轮作单纯滚动时，印痕的形状与轮胎胎面花纹基本一致 第二阶段:车轮处于边滚边滑状态，印痕内还可以辨认出轮胎花纹，但花纹逐渐模糊。轮胎已不再作单纯的滚动，胎面与地面发生一定程度的相对滑动。 第三阶段:车轮抱死滑施，印痕粗黑，看不出轮胎花纹。,上一页,下一页,返回,第一节汽车的制动性,(2)滑移率从这三个阶段的变化情况可以看出，随着制动强度的增加，车轮滚动成分逐渐减小，滑动成分逐渐增加。上述过程中滑动成分的多少一般用滑移率、来说明。 四、影响汽车制动性的主要因素 1.制动力的调节和车轮防抱死 (1)制动力的调节为了防止制动时后轮抱死而发生危险的侧滑，有的汽车制动系统采用压力调节装置来调节前、后轮的制动力。常见的压力调节装置有限压阀、比例阀、载荷控制比例阀、载荷控制限压阀等。,上一页,下一页,返回,第一节汽车的制动性,(2)车轮的防抱死为了充分发挥轮胎与地面间的潜在附着能力，全面满足对汽车制动性的要求，我国已研制成功多种自动防抱死装置。有了防抱死装置，在紧急制动时，能防止车轮完全抱死，而使车轮处于滑移率为10%一20%的状态。此时，纵向附着系数最大，侧向附着系数也很大，从而使汽车在制动时不仅有较强的抗后轴侧滑能力，可保证汽车行驶方向的稳定性，而且有良好的转向操纵性。由于利用了峰值附着系数，也能充分发挥制动效能，提高制动减速度和缩短制动距离。,上一页,下一页,返回,第一节汽车的制动性,2.车由间载荷的分配 为了提高制动效果，充分利用各个车轮的附着能力，希望汽车在紧急制动时前、后车轮均能接近滑移状态。因而，制动传动装置分配至前、后轮的制动力就必须与各轮承受的重力成比例，方能实现全轮同时制动的目的。当汽车制动时，将发生轴间载荷再分配现象，前轴载荷增加，后轴载荷减小。 3.汽车装载质量的影响 对于装载质量较大的汽车，因前、后轮的制动器设计，一般不能保证在任何道路条件下都同时使其制动力达到附着极限，所以汽车的制动距离就会由于装载质量的不同而发生差异。实践证明，对于装载质量为3t以上的汽车，大约装载质量每增加1t，其制动距离平均要增加1. 0 m。即使是同一辆汽车，在装载质量和方式不同时，由于重心位置变动，也会影响汽车的制动距离。,上一页,下一页,返回,第一节汽车的制动性,4.制动初速度的影响 制动初速度高时，需要通过制动消耗的运动能量也大，故制动距离会延长。 制动初速度愈高，通过制动器转化产生的热量也愈多，制动器的温度也愈高。制动蹄片的摩擦性能会随温度的升高而降低，导致制动力衰减，制动距离增长。 5.车轮制动器的影响 车轮制动器的摩擦副、制动鼓的构造和材料，对于制动力矩和制动效能的热衰退有很大影响。在设计制造中，应选用好的结构形式及材料;在使用维修中，也应注意摩擦片的选用。,上一页,下一页,返回,第一节汽车的制动性,6.利用发动机制动 发动机的内摩擦力矩和泵气损耗可用来作为制动时的阻力矩，而且发动机的散热能力比制动器强得多。一台发动机在单位时间内大约有相当于其功率1/3的热量必须散发到冷却介质中去，因此可把发动机当做辅助制动器。 7.道路条件的影响 道路的附着系数限制了最大制动力，因此，它对汽车的制动性有很大的影响。 由于冰雪路面上的附着系数特别小，所以制动距离增大。特别要注意冰雪坡道上的制动距离，并应利用发动机制动。有计算表明，在冰雪路面上，利用发动机制动的辅助作用可使制动距离缩短20%30%。,上一页,下一页,返回,第一节汽车的制动性,在冰雪路面上制动时方向稳定性也变坏。当车轮被制动到抱死时，侧滑的危险程度将更大，而且与道路的侧坡有关。汽车在冰雪路面上行驶时，应加装防滑链。 8.驾驶技术的影响 驾驶技术对汽车制动性有很大影响。制动时，如能保持车轮接近抱死而未抱死的状态，便可获得最佳的制动效果。经验证明，在制动时，如迅速交替地踩下和放松制动踏板，即可提高制动效果。因为，此时车轮时滚时滑，轮胎着地部分不断变换，故可避免由于轮胎局部剧烈发热，胎面温度上升而降低制动效果的现象。在紧急制动时，驾驶员如能急速踩下制动踏板，则制动系统的协调时间将缩短，从而制动距离缩短。在滑溜路面上不可猛踩制动踏板，以免因制动力过大而超过附着极限，导致汽车侧滑。,上一页,返回,第二节汽车的操纵稳定性,一、汽车操纵稳定性的评价指标 1.汽车操纵稳定性的基本概念 通常认为汽车的操纵稳定性包含互相联系的两个部分:一是操纵性，二是稳定性。操纵性是指汽车能够准确地响应驾驶员转向指令的能力，稳定性是指汽车受到外界扰动(路面扰动或突然阵风扰动)后恢复原来运动状态的能力，两者很难严格区分开。稳定性好坏直接影响操纵性的好坏，因此通常只笼统地将两者称为操纵稳定性。 汽车的操纵稳定性直接影响汽车的行驶安全。如果汽车操纵稳定性不好，汽车行驶速度的提高就受到限制，汽车动力性就不能充分发挥，因而汽车运输生产率也难于提高。此外，操纵稳定性还对驾驶员的劳动强度有很大影响。,下一页,返回,第二节汽车的操纵稳定性,2.汽车的纵向和横向稳定性 汽车在纵向坡道上行驶，例如等速上坡，随着道路坡度增大，前轮的地面法向反作用力不断减小。当道路坡度大到一定程度时，前轮的地面法向反作用力为零。在这样的坡度下，汽车将失去操纵性，并可能纵向翻倒。汽车上坡时，坡度阻力随坡度的增大而增加，在坡度大到一定程度时，为克服坡度阻力所需的驱动力超过附着力时，驱动轮将滑转。这两种情况均使汽车的行驶稳定性遭到破坏。 根据图4- 2列平衡条件可得,上一页,下一页,返回,第二节汽车的操纵稳定性,临界状态时，汽车前轮法向反作用力FAz为0，则 即 由此可得不发生纵翻的最大坡度角为,上一页,下一页,返回,第二节汽车的操纵稳定性,在上述稳定分析中，尚未考虑驱动轮滑转的可能性。后轮驱动的汽车，以较低速度等速上坡时，驱动轮不发生滑转的临界状态为 驱动轮滑转与附着系数、汽车重心的位置及汽车的驱动形式有关。 当汽车遇有坡度角为max的坡道时，驱动轮因受附着条件的限制而滑转，若地面不能提供足够的驱动力以克服坡度阻力，因而无法上坡，也就避免了汽车的纵向翻倒。所以，汽车滑转先于翻倒的条件是,上一页,下一页,返回,第二节汽车的操纵稳定性,3.汽车的侧翻和侧滑 (1)汽车的侧翻汽车行驶时，常受侧向力的作用。侧向力有重力的侧向分力、离心力、侧向风力和不平道路的侧向冲击等多种。汽车在侧向力的作用下，如车轮的侧向反作用力达到附着力时，汽车将沿侧向力的作用方向而滑移。侧向力同时将引起左、右车轮法向反作用力的改变，当一侧车轮的法向反作用力变为零时，将发生侧向翻车。 图4- 3为汽车在有侧坡的弯道上等速转向行驶的受力图。 据图4- 3可得汽车在有侧坡的弯道上转向行驶时所允许的最大车速为,上一页,下一页,返回,第二节汽车的操纵稳定性,4.汽车侧向稳定性系数 当汽车在弯道上行驶的速度提高时，从行驶安全方面考虑，应使侧滑发生在侧翻之前，即 亦即 故要求,上一页,下一页,返回,第二节汽车的操纵稳定性,二、轮胎的侧偏特性 现代汽车装用充气轮胎，它具有一定的径向和侧向弹性，在受到侧向力作用滚动时，将因侧向变形而引起侧向偏离。轮胎的侧偏特性就是指侧向力与侧偏角间的关系。 1.弹性车轮的侧向偏离现象 为了研究轮胎的侧向弹性变形对车轮滚动过程的影响，试观察弹性车轮在侧向力Fy与地面对车轮的侧向摩擦力F,共同作用下的侧向变形和滚动轨迹。假定Fy不足以使车轮侧向滑移。显而易见，当车轮静止不动时，由于轮胎产生侧向变形，轮胎与地面接触印迹的长轴线与车轮的中心平面不重合，错开h，如图4- 4所示。,上一页,下一页,返回,第二节汽车的操纵稳定性,2.侧偏特性 到目前为止，轮胎的侧偏特性大多是靠试验来测定的，而试验结果因轮胎本身的变化(如气压、磨损等)、试验条件的改变(路面干湿、温度、表面清洁状况等)以及试验设备的不同而有差异。 汽车正常行驶时，侧偏角一般不超过45 ，故可认为侧向力与侧偏角成线性关系。此时Fy和的关系可以用下式表示为,上一页,下一页,返回,第二节汽车的操纵稳定性,三、汽车的转向特性与种类及影响因素 1.中性转向 若前、后车轮的侧偏角相等，即A= B则 即汽车的转向半径与具有刚性车轮的转向半径相等，称为中性转向。 2.不足转向 若前轮的侧偏角大于后轮的侧偏角,即A B ，则,上一页,下一页,返回,第二节汽车