汽车制动系统毕业设计(6)

中国农业大学学士论文 第5章 制动性能分析

第5章 制动性能分析

任何一套制动装置都是由制动器和制动驱动机构两部分组成。

汽车的制动性是指汽车在行驶中能利用外力强制地降低车速至停车或下长坡时能维持一定车速的能力。

5.1 制动性能评价指标

汽车的制动性主要由下列三方面来评价： 1）制动效能，即制动距离与制动减速度。 2）制动效能的恒定性，即抗热衰退性能。

3）制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。

5.2 制动效能

制动效能是指在良好路面上，汽车以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。制动效能是制动性能中最基本的评价指标。制动距离越小，制动减速度越大，汽车的制动效能就越好。

5.3 制动效能的恒定性

制动效能的恒定性主要指的是抗热衰退性能。汽车在高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度。因为制动过程中实际上是把汽车行驶的动能通过制动器吸收转换为热能，所以制动器温度升高后能保持在冷态时的制动效能，已成为设计制动器时要考虑的一个重要问题。

5.4 制动时汽车方向的稳定性

制动时汽车的方向稳定性，常用制动时汽车给定路径行驶的能力来评价。若制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力。则汽车将偏离原来的路径。

制动过程中汽车维持直线行驶，或按预定弯道行驶的能力，称为方向稳定性。影响方向稳定性包括制动跑偏、后轴侧滑或前轮失去转向能力三种情况。制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力时，汽车将偏离给定的行驶路径。因此，常用制动时汽车按给定路

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中国农业大学学士论文 第5章 制动性能分析 径行驶的能力来评价汽车制动时的方向稳定性，对制动距离和制动减速度两指标测试时都要求了其实验通道的宽度。

方向稳定性是从制动跑偏、侧滑以及失去转向能力方面来考验。 制动跑偏的原因有两个：

1）汽车左右车轮，特别是转向轴左右车轮制动器制动力不相等。 2）制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上不协调（相互干涉）。

前者是由于制动调整误差造成的，是非系统的。而后者是属于系统性误差。侧滑是指汽车制动时某一轴的车轮或两轴的车轮发生横向滑动的现象。最危险的情况时高速制动时后轴发生侧滑。防止后轴发生侧滑应使前后轴同时抱死或前轴先报死后轴始终不抱死。

理论分析如下，真正的评价需要靠实验。

5.5 制动器制动力分配曲线分析

对于一般汽车而言，根据其前后轴制动力的分配、载荷情况及路面附着系数和坡度等因素，当制动器制动力足够时，制动过程可能出现如下三种情况：

1）前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑。 2）后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死拖滑。 3）前后轮同时抱死拖滑。

所以，前后轮制动力分配将影响汽车制动时的方向稳定性和附着条件利用程度，是设计汽车制动时必须妥善处理的问题。

根据给定参数和及制动力分配系数，应用EXCEL编制出制动力分配曲线如下： 1）当I线与β线相交时，即???0=0.7时，即前后轮同时抱死。 2）当I线在β线下方时，前轮先抱死。 3）当I线在β线上方时，后轮先抱死。

通过图5-1可以看出相关参数和制动力分配系数的合理性。

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中国农业大学学士论文 第5章 制动性能分析 图 5-1 赛车制动力分配曲线

5.6 制动减速度j和制动距离S

制动系的制动效果，可以用最大制动减速度及最小制动距离来评价。

假设汽车是在水平的，坚硬的道路上行驶，并且不考虑路面附着条件，因此制动力是由制动器产生。此时

j??0g?0.7g

1?2''uao2S?(?2'?)ua0?

3.6225.92abmax11002(0.2?0.2)100??67m?80m S?3.625.92?0.7?9.8

所以符合要求。

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中国农业大学学士论文 第5章 制动性能分析 5.7 摩擦衬块的磨损特性计算

摩擦衬块的磨损受温度、摩擦力、滑磨速度、制动鼓（制动盘）的材质及加工情况，以及衬片本身材质等许多因素的影响，因此在理论上计算磨损性能极为困难。但试验表明，影响磨损的最重要的因素还是摩擦表面的温度和摩擦力。

从能量的观点来说，汽车制动过程即是将汽车的机械能（动能和势能）的一部分转变为热能而耗散的过程。在制动强度很大的紧急制动过程中，制动器几乎承担了汽车全部动能耗散的任务。此时，由于制动时间很短，实际上热能还来不及逸散到大气中就被制动器所吸收，致使制动器温度升高。这就是所谓制动器的能量负荷。能量负荷越大，则衬片（衬块）的磨损越严重。对于盘式制动器的衬块，其单位面积上的能量负荷比鼓式制动器衬片大许多倍，所以制动盘的表面温度比制动鼓的高。

各种汽车的总质量及其制动衬块的摩擦面积各不相同，因而有必要用一种相对的量作为评价能量负荷的指标。目前，各国常用的指标是比能量消散率，即单位时间内衬块单位摩擦面积耗散的能量，通常所用的计量单位为W/mm。比能量耗散率有时也称为单位功负荷，或简称能量负荷。

双轴汽车的单个前轮及后轮制动器的比能量耗散率分别为

24tA1?ma(v12?v22)(1??) (5-2) e2?4tA2

e1??ma(v?v)1222? (5-1)

t?2v1?v2 (5-3) j式中，ma为汽车总质量；?为汽车回转质量换算系数；v1、v2为制动初速度和终速度（m/s）；为制动减速度（m/s）；t为制动时间；A1、A2为前、后制动衬片（衬块）的摩擦面积；?为制动力分配系数。

在紧急制动到停车的情况下，v2，并可认为??1，故

mav12? (5-4) e1?4tA1mav12(1??) （5-5） e2? 4tA2据有关文献推荐，鼓式制动器的比能量耗散率比不大于1.8W/mm为宜，计算时取减速度

2j?0.6g。制动初速度v1：乘用车用100km/h(27.8m/s)；总质量3.5t以下的商用车用；总质量3.5t以上的商用车用65km/h(18m/s)。乘用车的盘式制动器在同上的v1和j的条件下，比能量耗散率应

不大于6.0W/mm。对于最高车速低于以上规定的制动初速度的汽车，按上述条件算出的e值允许略大于1.8W/mm。比能量耗散率过高不仅引起衬片（衬块）的加速磨损，且又可能使制动鼓

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中国农业大学学士论文 第5章 制动性能分析 或制动盘更早发生龟裂。

t?v1?v227.8??4.73 s （5-6） j0.6?9.8mav12320?27.82e1????0.6?1.63 (5-7)

4tA14?4.73?4800mav12320?27.82(1??)?(1?0.6)?1.63 e2?（5-8） 4tA24?4.73?3200盘式制动器的比能量耗散率应不大于6.0W/mm，故符合要求。

另一个磨损特性指标是衬片（衬块）单位摩擦面积的制动力摩擦力，称为比摩擦力f0。比摩擦力越大，则磨损越严重。单个车轮制动器的比摩擦力为

2f0?Mμ （5-9） RA式中，Mμ为单个制动器的制动力矩；R为制动鼓半径（衬块平均半径Rm或有效半径Re）；A为单个制动器衬片（衬块）摩擦面积。

2在j?0.6g时，鼓式制动器的比摩擦力f0以不大于0.48N/mm为宜。与之相应的衬片与2制动鼓之间的平均单位压力pm?fo/f=1.37～1.60N/mm（设摩擦因素f=0.3～0.35）。这比

过去一些文献中推荐的pm要小，因为磨损问题现在已较过去受到更大程度的重视。

Mμ0.6?9.8?320?0.6?0.237??0.29N/mm2 RA96?4800?22pm?fo/f?0.29/0.35?0.83N/mm f0?符合要求。

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