学习目标：
掌握制动性的评价指标；掌握制动时汽车的受力情况以及地面制动力、制动器制动力与地面附着力之间的关系；掌握汽车制动距离的概念和计算方法；能对制动跑偏和制动侧滑进行正确的受力分析和运动分析；熟练分析前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上的制动过程；了解自动防抱死系统的原理。 汽车的制动性是指汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向的稳定性和在下长坡时能维持一定车速成的能力。制动性是汽车的罚要性能之一，是汽车安全行驶的保证。
任务一 制动性的评价指标 汽车的制动性主要有以下三个评价指标。 一、制动效能 制动效能是指汽车迅速减速成直至停车的能力，即在良好路面上，汽车以一定的初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。它是制动性能最基本的评价指标。 二、制动效能的恒定性 制动效能的恒定性主要指搞热衰退性，即汽车在高速成行驶或下长坡连续制动时制动效能的稳定程度。 三、制动时汽车方向的稳定性 制动时汽车方向的稳定性，常用制动时汽车按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。它对交通安全影响极大。
任务二 制动时车轮的受力分析 汽车制动时，使汽车从一定的速度制动到较小的车速或直至停车的外力由地面和空气提供。由于空气 阻力相对较小，所以实际上外力是由地面提供的，我们称之为地面制动力。地面制动力越大，制动减速度越大，制动距离越小。 一、地面制动力 汽车在良好路面上制动时，车轮受力如图所示。Tμ是车轮制动器中的摩擦力矩，Fxb为地面制动力，Fp为车轴对车轮的推力。 由力矩平衡分析显然可以得到 Fxb=Tμ/r 地面制动力是使汽车制动而减速或停车的外力，它的产生源于制动力矩Tμ。地面制动力的大小因而取决于制动器内制动摩擦片与制动鼓（盘）间的摩擦力及轮胎与地面间的摩擦力（附着力）。 二、制动器制动力 制动器制动力是为克服制动器摩擦力矩而在轮胎周缘所需施加的切向力。它等于把汽车架离地面，啃住制动踏板后，在轮胎周缘切线方向推动车轮直至它能转动所需施加的力。 Fμ= Tμ/r 由上式可知，制动器制动力仅取决于制动器的摩擦力矩，并与制动踏板力成正比。但制动器摩擦副的摩擦作用的大小，在实际使用权用中变化很大，因此必须正确地保养和调节器整流器，以保证制动器技术状况良好。 三、地面制动力、制动器制动力与地面附着力的关系 汽车制动时，根据制动强度的不同，车轮的运动可简单地考虑为减速滚动和抱死拖滑动两种状态。此时地面制动力、制动器制动力及地面附着力之间的关系如图所示。 1．车轮作减速滚动、 车轮滚动时的地面制动和就等于制动器制动力，其值不能超过地面附着力 Fxb≤Fψ=Fz 2．车轮抱死滑拖 当制动踏板力或制动系压力上升到某一极限值时，地面制动力达到地面附着力，车轮即抱死不转达而出现拖滑现象。由于制动器摩擦力矩的增长而仍按线性关系继续增大。若要增大地面制动力，此时只能通过提高附着系数来实现。 由此可见，汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，同时又受地面附着条件的限制，所以只有汽车具有足够的制动器制力，同时又能提供高的地面附着力时，才能获得足够的地面制动力。 四、硬路面上的附着系数ψ与滑动率s 由图可见轮胎印痕基本上可以分为三个阶段。 第一阶段：车轮作纯滚动，此时印痕的形状与轮胎胎面花纹基本一致，可以认为 uω=rr0ωω 第二阶段：车轮作边滚边滑的混合运动。花纹渐趋模糊。 uω>rr0ωω 且随着制动强度的增大，滑动成分越来越大，即 uω>>rr0ωω 第三阶段：车轮用纯滑动，此时车轮抱死拖滑、印痕粗黑，看不出轮胎花纹。 ωω=0 一般用滑动率 s= uω－rr0ωω/ uω×100% 纯滚动时，s=0；作纯滑动时，s=100%； 在不同的滑动率时，附着系数的值不同，如图所示。 在B点ψ取最大值ψp，一般出现在s=15%～20%时。 侧向附着系数曲线是有侧向力作用而发生侧偏时，侧向力系数（侧向附着系数）与滑动率s的关系曲线。侧向力系数（侧向附着系数）为侧向力与方法向载荷之比。滑动率愈低，同一侧偏角条件下的侧向力附着系数愈大，即轮胎保持转向、防止侧滑的能力愈大。 附着系数的数值主要取决于道路的材料、路面的状况与轮胎结构、胎面花纹、材料以及汽车运动的速度等因素。 汽车行驶时可能遇到两种附着能力很小的危险情况。一是刚开始下雨，在水液腊的润滑作用下，附着能力大为下降。另一种情况是高速行驶的汽车经过有积水层的路面时出现“滑水现象”。其中A区是水膜区，C区是轮胎面与路面直接接触产生附着力的主要区域；B区是过渡区，随着车速成的增加，A区水膜向后扩展，B、C区相对缩小。当车速达到某一值时，胎面下的动压升力增大到与法向载荷等值，轮胎与路面将完全被水膜隔开，B、C区不复存在。
任务三 汽车的制动效能及其恒定性
汽车的制动效能是指汽车迅速减速直至停车的能力。制动效能的评价指标为制动距离s（m）和制动减速度（m/s2）。 一、制动距离与制动减速度 制动距离是指汽车速度为u0，从驾驶员踩着制动踏板开始到汽车停止为止所驶过的距离。制动距离不仅与制动踏板力和路面附着条件有关，而且还与制动器的热状况有关。 如前所述，由于地面制动力为 Fxb=ψG=mj 故汽车所能达到的减速度最大值为 jmax=ψg 若允许汽车的前、后轮同时抱死，则 jmax=ψsg 但汽车制动时，一般不希望任何车轴上的制动器抱死，故 jmax>ψsg 若采用自动防抱装置来控制汽车的制动，则减速度为 jmax=ψpg 制动减速度一般控制在j<(0.4～0.5)g，点制动时j= 0.2g 。当j=(0.7～0.9)g时，将有害于人员和货物的安全。因此，在保证行车安全的前提下，应尽量避免紧急制动。 二、制动距离分析 从驾驶员接受到制动信号开始，直至制动停车，制动减速度与制动时间的关系曲线如图。 τ1为驾驶员反应时间。τ1=τ 1’ +τ 1’ ’，一般为0.3～1.0s。 τ2为制动器的作用时间。由制动系反应时间τ 2’ 和制动减速度上升时间τ 2’ 组成。一般为0.2～0.9s。 τ3为持续制动时间，即以基本不变的减速度制动的时间（从e点到f点）。τ4这制动解除时间。但若τ4过大，会延迟随后起步行驶时间。 影响制动过程的因素主要是τ2和τ3。所以《机动车制动检验规范》中规定，制动距离是从驾驶员刚踩着制动踏板起到完全停车为止汽车所驶过的距离。即s2和s3。因此制动距离 s=s2+s3 1．在制动起作用阶段汽车驶过的距离s2 s 2’ =u0τ 2’ 在τ 2’ ’时间内，制动减速度线性增长 即τ=τ 2’ ’时的距离为 s 2’ ’=u0τ 2’ ’－(1/6)jmaxτ 2’ ’2 所以，在τ2时间内的制动距离为 s2=s 2’ +s 2’ ’= u0τ 2’ +u0τ 2’ ’－(1/6)jmaxτ 2’ ’2 2．在持续制动阶段汽车驶过的距离s3 此阶段风汽车以jmax作匀减速运动，其初速度为ue，末速度为0，故 3．总制动距离 当制动到所有车轮都抱死时，jmax=ψg,所以有 由上述分析可知，决定汽车制动距离的主要因素是制动器起作用的时间、最大制动减速度和制动的起始车速。 任务四 制动时汽车的方向稳定性 制动时汽车的方向稳定性是指在制动过程中，汽车按驾驶员给定的轨迹行驶的能力，即维持直线行驶或按预定弯道行驶的能力。调查表明发生人身伤亡的交通事故中，与侧滑有关的比例在潮湿路面上约为30%，在冰雪路面上为70%～80%。而侧滑的产生有50%是由制动引的。 一、制动跑偏 制动时原期望按直线方向减速成停车的汽车自动向左或向右偏驶称为制动跑偏。 制动时引起汽车跑偏的原因为 1．汽车在、右车轮，特别是左、右转向轮制动器制动力不相等 设前左轮的制动器制动力大于前右轮的，从而增大了向左转的角度。 试验证明，前轴左、右制动轮制动力之差超过5%，后轴左、右制动轮制动力之差超过10%，将引起制动跑偏现象。 试验结果用车身横向位移Δs和汽车的航向角α来表示。 2．悬架导向杆系和转向系拉杆的运动不协调 例如过去试验的EQ240汽车，在制动时总是向右跑偏，分析其原因主要是转向节上节臂处的球销离前轴中心太高，而前悬架钢板弹簧的扭转刚度又太小造成的。在紧急制动时，前轴向前扭转了一角度θ，由于球头销同时又连接在转向系纵拉杆上，而不能随前轴相应地向前移动，致使转向节臂相对于前轴向右偏转，于是引起了转向轮向右转动，造成向右跑偏。 二、侧滑 侧滑是指制动时汽车的某一轴或两轴发生横向移动。严重的跑偏有时会引起后轴侧滑，易于发生侧滑的汽车也有加剧跑偏的趋势。 制动时发生侧滑，特别是后轴侧滑，会引起汽车的剧烈回转运动，严重时可使汽车调头。制动时若后轴比前轴先抱死拖滑，就有可能发生后轴侧滑；若使前、后轴同时抱死或前轴先抱死，后轴始终不抱死则可防止后轴侧滑。 制动侧滑试验表明： 1）若只有前轮抱死拖滑，汽车基本上沿直线向前减速行驶，汽车处于稳定状态，但汽车丧失转向能力。 2）若后轮比前轮提前一定时间先抱死拖滑，且车速成超过某一数值，只要有轻微的侧向力作用，汽车就会发生后轴侧滑而急剧转动，甚至调头。 1．四轮侧滑的条件 根据车轮与路面的附着条件可知，在无切向力作用时，车轮所能承受的最大侧向力 Ymax=ψFz 若车轮承受切向力Fxb(驱动力或制动力)，则车轮不发生侧滑的条件为 Fxb2+y2=（ψF）2 上式表明，搞侧滑的稳定性与作用在车轮上的切向力和法向力有关。当切向力与车轮和地面的附着力相等时，即Fxb=ψFz时，即使用权是微小的侧向力Fy（侧向风、道路横坡引起的侧向力及转弯时的离小力等）等将引起车轮的侧向滑移。 2．汽车侧滑时的运动分析 直线行驶过程中的汽车，制动时，若前轮抱死而后轮滚动，则前轴在侧向力的作用下发生侧滑。汽车前轴中点的速度向量Ua将偏离汽车纵轴线，其夹角为α。而后轴中点的速度向时uB仍保持汽车纵轴线方向。汽车作类似转弯的运动，其瞬时回转中心为速度uA和uB两垂线的交点O，产生惯性力Fj。汽车侧滑的方向相反。汽车在这种情况下处于稳定状态。 轮制动抱死而前轮滚动。若在侧向力作用下后轴发生侧滑，则侧滑方向与惯性力Fj的方向基本一致。于是惯性力加剧后轴侧滑；后轴进一步侧滑又加剧惯性力的增大。汽车将急剧转动，甚至甩尾。因此后轴侧滑是一种不稳定的、危险的状况。为消除侧滑，驾驶员可朝后轴侧滑方向适度转动方向盘，使回转半径加大，从而减小惯性力。 三、转向能力的丧失 一般汽车如后轴不会侧滑，前轮就可能丧失转向能力；后轴侧滑，前轮常仍保持转向能力。 因此，从保证汽车方向稳定性的角度出发，首先不能出现只有后轴车轮抱死或后轴车轮比前轴车轮先抱死的情况，以防止危险的后轴侧滑。其次，尽量减少只有前轴车轮抱死，或前后轮都抱死的情况，以维持汽车的转向能力。最理想的情况就是避免任何车轮抱死，以确保制动时的方向稳定性。
任务五 前后制动器制动力的比例关系
前、后轮抱死拖滑的次序取决于前、后制动器制动力和附着力之间的关系。 一、地面法向反作用力 若在不同附着系数的路上制动，前、后轮都抱死，则Fxb=Fψ=Gψ，此时有 Fz1=G/L（b+ψhg） Fz2=G/L（α－ψhg） 前轴地面法向反力增加而后轴减少。 二、理想的制动力分配曲线 制动时，前、后轮同时抱死拖滑是理想的制动状态，制动效果最佳。在任意附着系数为ψ的路面上，均能保证前、后轮同时抱死拖滑的前、后轮制动器制动力分配曲线，称为理想分配曲线。 在任何附着系数的路上，前、后车轮同时抱死的条件为前、后轮制动器制动力之和等于附着力，并且前、后轮制器制动力分别等于各自的附着力。 由式）画成的曲线，即为理想的前、后轮制动器制动力分配曲线，简称I曲线。 Ⅰ曲线的作法为：得到一组通过坐标原点、斜率不同的射线。 两直线的交点便是满足式中两式的点。 三、具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数 目前一般汽车的前、后制动器制动力之比为一常数。即只能在某一路面上使前、后轮同时抱死拖滑，此时前、后轮制动器制动力之比，通常用前制动器制动力与汽车全部制动器制动力之比来表示，称为制动器制动力分配系数，并以符号β表示，即 β=Fμ1/Fμ β线与I曲线在B点相交，我们称对应于这一点的附着系数ψ0为同步附着系数。 四、制动过程分析 f线组是假定后轮没有抱死，在各种值路面上前轮抱死时的前、后地面制动力关系曲线；r线组是假定前轮没有抱死而后轮抱死时的前、后地面制动力关系曲线。 1．f线组 当前轮抱死时 Fxb1=ψFz1 以不同的ψ值代入式（15-20），即得到f线组。 2．R线组 当后轮抱死时 Fxb2=ψFz2 以不同的ψ值代入上式，即得r线组。 货车的β线、I线、f线、r线组如图所示。 1）当ψ<ψ0时，设ψ=0.2，制动开始时，前、后制动器制动力Fμ1、Fμ2均按β线上升。由于前、后车轮均未抱死，故地面制动力也上升。到A点时，ψ=0.2的f线相交，前轮开始抱死。 2）当ψ>ψ0，设ψ=0.7，制动开始时，前后车轮均未抱死，故前后轮地南制动力和制动器制动力一样均按β线增长，后轮抱死。 β线位于I曲线上方，制动时总是后轮先抱死。
任务六 车轮防抱死系统（ABS） 汽车防抱死制动系统即Antilock Braking System（ABS）。 随着汽车技术的迅速发展，安全性能越来越受到人们的重视，制动系统作为主要主动安全件更是备受关注。 一、概述 当汽车制动前轮抱死时，汽车会失去转向能力，后轮抱死时会造成汽车急转甩尾。 制动防抱死系统就是在制动过程中防止车轮被制动抱死，提高制动减速度、缩短制动距离，能有效地提高汽车的方向稳定性和转向操纵能力，保证汽车的行驶安全。 制动防抱死系统对汽车性能的影响主要表现在减少制动距离、保持转向操纵能力、提高行驶方向稳定性以及减少轮胎的磨损方面。 无ABS制动 有ABS制动
遇到紧急状况，驾驶员只要尽可能地用力踩下刹车踏板即可，其他的事情交给ABS来处理，因此驾驶者可此专心地处理紧急状况。 二、ABS的优点 以提高汽车行驶性能为目的而开发的各种ABS装置，其原理是充分利用轮胎和地面的附着系数，主要采用控制制动液压压力的方法，给各车轮施加最合适的制动力。 优点： 缩短制动距离 增加了汽车制动时的稳定性 改善了轮胎的磨损状况 使用方便，工作可靠 三、ABS的结构与工作原理 ABS系统通常由车轮速度传感器、液压控制单元（液压调节器、制动压力调节器）和电控单元ECU等组成。 （一）车轮转速传感器 别名：轮速传感器、转速传感器 作用：检测车轮的转速，送给ECU决定是否开始进行防抱死制动。 安装位置：车轮上。 结构：由传感器头和齿圈组成。按传感器头的外形分凿式极轴车速传感器头、柱式极轴车速传感器头和菱形极轴车速传感器头。 车速传感器头剖视图： 车速传感器工作原理： （二）制动压力调节器 作用：接受ECU的指令，通过电磁阀的动作来实现车轮制动器制动压力的调节。 类型：现代轿车常用液压式制动压力调节器主要有循环式制动压力调节器（电磁阀直接控制制动压力）和可变容积式制动压力调节器（电磁阀间接控制制动压力）两种。 回油泵：电磁阀在减压时，从制动轮缸流出的制动液经储能器由回油泵泵回制动主缸。 储能器：电磁阀在减压时，从轮缸流出的制动液由储能器暂时储存，然后由回油泵泵回主缸。 以电磁阀式制动压力调节器为例。该制动压力调节器在制动主缸和制动轮缸之间串连一个电磁阀，由电磁阀的通断来控制油路的压力。 电磁阀有3/3、2/2等多种类型。 电磁阀由ECU控制，实现升压、保压、减压三种状态。 循环式制动压力调节器工作原理： 1、升压（常规制动） 电磁阀不通电，ABS不工作，回油泵也不工作，进入常规制动阶段。 2、保压 电磁阀通较小的电流，电磁阀处于保压位置，ABS工作。 3、减压 电磁阀通较大的电流，电磁阀处于减压位置，ABS工作。 | 
