文档介绍：§2 制动系的主要参数及其选择
制动器设计中需要预先给定的整车参数有:汽车轴距L;车轮滚动半径rr,;汽车
' '
空、满载时的总质量 ma , ma ;空、满载时的轴荷分配:前轴负荷G1 , G1 ;后轴负
荷' ;空、满载时的质心位置:质心高度' , ;质心距前轴距离' , ;
G2 ,G2 h'g hg L1 L1
'
质心距后轴距离 L2 , L2 等。而对汽车制动性能有着重要影响的制动系参数有:制动
力及其分配系数、同步附着系数、制动强度、附着系数利用率、最大制动力矩与制动
器因数等。
制动力与制动力分配系数
汽车制动时,如果忽略路面对车轮的滚动阻力矩和汽车回转质量的惯性力矩,
则任一角速度ω>0 的车轮,其力矩平衡方程为: Tf − FBre = 0 (2)
式中 Tf ——制动器对车轮作用的制动力矩,即制动器的摩擦力矩,其方向与车轮旋
转方向相反,N·m;
FB ——地面作用于车轮上的制动力,即地面与轮胎之间的摩擦力,又称为
地面制动力,其方向与汽车行驶方向相反,N;
re ——车轮有效半径,m。
Tf
令 Ff = (3)
re
并称之为制动器制动力,它是在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力,因此又
称为制动周缘力。Ff 与地面制动力 FB 的方向相反,当车轮角速度ω>0 时,大小亦相
等,且 Ff 仅由制动器结构参数所决定。即 Ff 取决于制动器的结构型式、尺寸、摩擦
副的摩擦系数及车轮有效半径等,并与制动踏板力即制动系的液压或气压成正比。当
加大踏板力以加大T f , Ff 和 FB 均随之增大。但地面制动力 FB 受着附着条件的限制,
其值不可能大于附着力 Fϕ,即 FB ≤ Fϕ= Zϕ(4)
或 FB max = Fϕ= Zϕ(5)
式中ϕ——轮胎与地面间的附着系数;
Z——地面对车轮的法向反力。
当制动器制动力 Ff 和地面制动力 FB 达到附着力 Fϕ值时,车轮即被抱死并在地面
上滑移。此后制动力矩T f 即表现为静摩擦力矩,而
Ff = Tf / re 即成为与 FB 相平衡以阻止车轮再旋转的
周缘力的极限值。当制动到ω=0 以后,地面制动力
FB 达到附着力 Fϕ值后就不再增大,而制动器制动
力 Ff 由于踏板力 FP 的增大使摩擦力矩T f 增大而继
续上升(见 24)。
根据汽车制动时的整车受力分析,考虑到制动时的轴荷转移,可求得地面对前、
后轴车轮的法向反力Z1,Z2为:
G h du
Z = (L + g )
1 L 2 g dt
G hg du
Z2 = (L1 −) (6)
L g dt
式中 G——汽车所受重力;
L——汽车轴距;
L1 ——汽车质心离前轴距离;
L2 ——汽车质心离后轴距离;
hg ——汽车质心高度;
g——重力加速度;
du
-——汽车制动减速度。
dt
汽车总的地面制动力为
G du
F = F + F = = Gq (7)
B B1 B2 g dt
du
式中 q( q = )——制动强度,亦称比减速度或比制动力;
gdt
F , F ——前后轴车轮的地面制动力。
B1 B2
由以上两式可求得前、后轴车轮附着力为
L h G
F = (G 2 + F g )ϕ= (L + qh )ϕ
ϕ1 L B L L 2 g
L h G
F = (G 1 − F g )ϕ= (L − qh )ϕ(8)
ϕ 2 L B L L 1 g
上式表明:汽车在附着系数ϕ为任意确定值的路面上制动时,各轴附着力即极限
制动力并非为常数,而是制动强度 q或总制动力 FB 的函数。当汽车各车轮制动器的
制动力足够时,根据汽车前、后轴的轴荷分配,前、后车轮制动器制动力的分配、道
路附着系数和坡度情况等,制动过程可能出现的情况有三种,即
(1)前轮先抱死拖滑,然后后轮再抱死拖滑;
(2)后轮先抱死拖滑,然后前轮再抱死拖滑;
(3)前、后轮同时抱死拖滑。
在以上三种情况中,显然是最后一种情况的附着条件利用得最好。
由式(7)、式(8)不难求得在任何附着系数ϕ的路面上,前、后车轮同时抱死即前、
后轴车轮附着力同时被充分利用的条件是
F + F = F + F = ϕG
f1 f 2 B1 B2
F / F = F / F = (L + ϕh ) /(L −ϕh ) (9)
f1 f 2 B1 B2 2 g 1 g
式中 F ——前轴车轮的制动器制动力, F =