第四章汽车行驶 安全性
第四章 汽车行驶 安全性
§4-1道路交通事故及汽车安全性分类 交通事故 定义:车辆在道路上行驶和停放过程中, 经验状态 发生碰撞、辗压、刮擦、翻车、坠车、失火、 人 爆炸等现象造成人员伤亡和车、物损坏的事 件 精理\操 内容:研究交通事故产生的规律,分析 心 其原因,消除诱发交通事故的外部因素。 具体地说,就是把人、车、道路及环境四者 环境 统一在一个交通系统中,探索各自及相互间 性能 的内在规律性及其最佳配合,以达到减少交路道路 汽车结构 通事故的目的。对于人、车、路及环境分别 所需考虑的因素为 交通 状况 人——驾驶行车过程中接受外界信息的反 应特性,驾驶员生理、心理和操作特性: 车——汽车结构、性能及技术状况 影响公路交通安全性的主要因素 路——道路几何线型路面、道路设施及道路条件变化对交通事故的影响 环境——对人和道路的影响以及对汽车性能的影响
§4-1 道路交通事故及汽车安全性分类 一、交通事故 定义：车辆在道路上行驶和停放过程中， 发生碰撞、辗压、刮擦、翻车、坠车、失火、 爆炸等现象造成人员伤亡和车、物损坏的事 件。 内容：研究交通事故产生的规律，分析 其原因，消除诱发交通事故的外部因素。 具体地说，就是把人、车、道路及环境四者 统一在一个交通系统中，探索各自及相互间 的内在规律性及其最佳配合，以达到减少交 通事故的目的。对于人、车、路及环境分别 所需考虑的因素为： 人——驾驶行车过程中接受外界信息的反 应特性，驾驶员生理、心理和操作特性； 车——汽车结构、性能及技术状况； 路——道路几何线型路面、道路设施及道路条件变化对交通事故的影响； 环境——对人和道路的影响以及对汽车性能的影响
汽车安全性分类 1、主动安全性 汽车本身防止、减少道路交通事故发生的性能,如制动性,操稳性等。 2、被动安全性 汽车发生事故后汽车本身减轻人员受伤和货物受损的性能。 §4-2汽车的制动性能 地面制动力 图为制动轮受力图 ※1.障阻力距(忽略) n w 2.车轮惯性 式中:M为制动器摩擦力矩, r为车轮半径 M 地面制动力F2b是制动时的外力 x取决于1)制动器摩擦力 2)轮胎与地面摩擦力 制动器制动力 车轮胎外缘克服制动器摩擦力所需之力:F 制动器制动力仅与制动器结构参数有关,它与踏板力(或气压)成正比
二、汽车安全性分类 1、主动安全性 汽车本身防止、减少道路交通事故发生的性能，如制动性，操稳性等。 2、被动安全性 汽车发生事故后汽车本身减轻人员受伤和货物受损的性能。 §4-2 汽车的制动性能 一、地面制动力 图为制动轮受力图。 ※ 1. 障阻力距（忽略） 2. 车轮惯性 式中： 为制动器摩擦力矩， r为车轮半径。 地面制动力 是制动时的外力， 取决于 1) 制动器摩擦力 2) 轮胎与地面摩擦力 二、制动器制动力 车轮胎外缘克服制动器摩擦力所需之力： 制动器制动力仅与制动器结构参数有关，它与踏板力（或气压）成正比。 u xb M F = Fxb Fxb Mu r M F u =
三、地面最大制动力 地面制动力Fb≤Fo=Fq 地面最大制动力 F, max=Fq 这表明制动踏板力(或气压)上升到一定值,制动力达到地面附着力时,车 轮不转——即发生抱死。 也就是说 制动力是由制动器产生; 制动力是受地面附着力限止的 四、车轮与地面的附着与滑移 在制动过程中制动轨迹分三阶段 第一阶段:清晰花纹(近似纯滚动) y 式中:—车轮中心速度; yo没有制动力时车轮半径; Uw—车轮的速度。 第二阶段:印迹模糊(边滑边滚) 第三阶段:印迹拖滑 Ww=0 滑动率 纯滚动va=yoWS=0 纯拖滑8=0 S=100%
三、地面最大制动力 地面制动力 地面最大制动力 这表明制动踏板力（或气压）上升到一定值，制动力达到地面附着力时，车 轮不转——即发生抱死。 也就是说： 制动力是由制动器产生； 制动力是受地面附着力限止的。 四、车轮与地面的附着与滑移 在制动过程中制动轨迹分三阶段。 第一阶段：清晰花纹（近似纯滚动） 式中：Va ——车轮中心速度； γro——没有制动力时车轮半径； ωw——车轮的速度。 第二阶段：印迹模糊（边滑边滚） 第三阶段：印迹拖滑 ωw=0 滑动率 纯滚动 Va=γro·ωw S=0 纯拖滑 ωβ=0 S=100% Fxb F = Fz Fxb max = Fz Va row
若令Fxb/F2=妒s 附着率 OA段——近似直线 u=FF 没有真正滑移y'dFxn AB段—缓慢上升 局部相对滑移φb缓增 BC段——下降 滑动摩擦系数小于静摩擦系数 峰值附着系数 φ,—滑动附着系数 在干燥路面上:9,卯p 在湿路面上:/9n=1/3~1 0 1滑移率s上述是没有侧向力的条件下讨论 附着率与滑移率的关系 的。而实际制动中常有侧偏、侧 滑现象,见图其中卯;为侧向力 系数,它是侧向力与垂直载荷之比。 ※φ是在S!,侧偏角小时比较高,制动稳定性好,制动性能也好(防抱死就有这点 好处)。 附着系数的影响因素: 1.道路(1)道路材料 (2)路面状况 2轮胎(1)轮胎结构及材料(2)轮胎花纹 3汽车运行速度 干路面10~40km/h影响很小 湿路面10~40km/h影响较大
若令 Fxb / Fz= OA段——近似直线 没有真正滑移 AB段——缓慢上升 局部相对滑移 缓增 BC段——下降 滑动摩擦系数小于静摩擦系数 ——峰值附着系数 ——滑动附着系数 在干燥路面上： 在湿路面上： 上述是没有侧向力的条件下讨论 的。而实际制动中常有侧偏、侧 滑现象，见图其中 为侧向力 s dFxm b p s s p s p = 1/ 3 ~ 1 j 系数，它是侧向力与垂直载荷之比。 ※ 是在S↓，侧偏角小时比较高，制动稳定性好，制动性能也好（防抱死就有这点 好处）。 附着系数的影响因素： 1.道路 ⑴道路材料 ⑵路面状况 2.轮胎 ⑴轮胎结构及材料 ⑵轮胎花纹 3.汽车运行速度 干路面10～40 km/h 影响很小 湿路面10～40 km/h 影响较大 j
五、制动减速度与制动 距离 ※制动减速度反映了地面制动 力,因此它与制动器制动力及 附着力(抱死时)有关 对于无防抱死装置的汽车, F,=:cfst 在水平路面 F max=mimax= Fxbl Fxb2=G c Jmax=pbg ※此外的φb是指滑动附着系数卯。-F 例:最好的沥青、混凝土路 F 上紧急制动时,jmaX可达 7.8~8mS ※一般希望各轴都抱死 车轮切向力与P/x关系曲线 丿max(9sg ※制动距离指汽车速度为∨o时(空档),汽车驾驶员踩踏板开始到汽车停止为止 的行驶距离 制动距离与踏板力(或气压)及路面附着系数有关。 在测制动距离时,若无特殊说明一般是在冷试验条件下进行的,并规定了踏 板力(气压)和路面附着系数。 由于各种汽车的动力性能不同,制动性能要求也不同,小汽车车速高制动性 能也高,卡车车速低,要求也稍低一些
五、制动减速度与制动 距离 ※ 制动减速度反映了地面制动 力，因此它与制动器制动力及 附着力（抱死时）有关。 对于无防抱死装置的汽车， 在水平路面 ∵ ∴ ※ 此外的 是指滑动附着系数 例：最好的沥青、混凝土路 上紧急制动时，j max可达 7.8～8 m/S 2 ※ 一般希望各轴都抱死 jmax =b g b s jmaxs g ※ 制动距离指汽车速度为V0时（空档），汽车驾驶员踩踏板开始到汽车停止为止 的行驶距离。 制动距离与踏板力（或气压）及路面附着系数有关。 在测制动距离时，若无特殊说明一般是在冷试验条件下进行的，并规定了踏 板力（气压）和路面附着系数。 由于各种汽车的动力性能不同，制动性能要求也不同，小汽车车速高制动性 能也高，卡车车速低，要求也稍低一些。 Fj max = mjmax = Fxb1 + Fxb2 = Gb
制动距离的分析 a—发生信号 b—踏板 C—制动力开始增长 d—踏板力达最大值 e—制动力增至最大值 f—松踏板 制动停车力消失 驾驶员做出反应 1—换脚时间 1=1+4"为驾驶员反应时间03~10S t2-间隙补偿时间 12-制动力增长时间 t2=t2+2为制动器的作用时间0.2~09s t3一制动持续时间 t4—制动力消除(释放)时间02~1.0s 制动的全过程 1、驾驶员反应阶段 2、制动器起作用的增长阶段 3、持续制动 4、放松制动
制动距离的分析 a—发生信号 b—踏板 c—制动力开始增长 d—踏板力达最大值 e—制动力增至最大值 f—松踏板 g—制动停车力消失 —驾驶员做出反应 —换脚时间 为驾驶员反应时间 0.3～1.0 S —间隙补偿时间 —制动力增长时间 为制动器的作用时间 0.2～0.9S t3 —制动持续时间 t4 —制动力消除（释放）时间 0.2～1.0s 制动的全过程 1、驾驶员反应阶段 2、制动器起作用的增长阶段 3、持续制动 4、放松制动 1 t 1 t 1 1 1 t = t +t 2 t 2 t 2 2 2 t = t +t
制动距离 板力F 指t2和t走过S2和S3 制动距离的计算 在t2内 减速度(-x V。—制动初速度。 在t2内 ∴制动减速度线性增长 kt (k Jmax t 时间t 任一点车速:∫hy=∫k 车速 ∵t=0V=V =+-kt t点车速为:V=Vn+kt 停止 时间 距高 任一点的距离:=V+k d t t=0 s=0 ds= (o+kt )dt 将k代入S=Vt+kr3 制动时间 时间t Jmax 停车时阃 制动过程示意图
制动距离 指t2和t3走过S2和S3. 制动距离的计算 在 内： Vo—制动初速度。 在 内： ∵ 制动减速度线性增长 ∴ 任一点车速： ∵ t=0 V=Vo ∴ t点车速为： 任一点的距离： ∵ t=0 S=0 将k代入 2 t 2 2 S V t o = 2 t kt dt dv = ) max ( 2 t j k = − dv = ktdt 2 2 1 V V kt = o + 2 2 2 1 V V kt e o = + 2 2 1 V kt dt ds = o + ds = V + kt dt o ) 2 1 ( 2 3 6 1 S V t kt = o + 2 2 max 2 6 1 S V t j t o =
在t时间内的S2: sa+s=vt'tv max t 在持续制动时间t内: 以ma匀减速运动,初速为V,∨=0 (o-jmax t2) S3=ve/ 2jmax imax 故S3 t2, max 3 2jmax 总制动距离:S=S2+S3=V2+1+ Jmax t2 t2很小 Jmax S=(t2+2。+ imax 当车速以km角代之: S 3.6 25.921max 影响制动距离的因素 1、t2 2、jmax g ※使汽车停车的是持续时间; ※使制动器起作用时间影响不大
在t2时间内的S2： 在持续制动时间t3内： ∵ 以j max 匀减速运动，初速为Ve，Vg=0 ∴ 故 总制动距离： ∵ 很小 ∴ 当车速以 km/h 代之： 影响制动距离的因素 1、 2、 —— 3、Vao ※ 使汽车停车的是持续时间； ※ 使制动器起作用时间影响不大。 2 2 2 2 2 2 max 2 6 1 S S S V t V t j t o o = + = + − 2 max max ) 2 1 ( / 2 max 2 2 2 3 j V j t S V j o e − = = 8 max 2 max 2 2 2 2 2 3 V t j t j V S o o + = − S = S2 + S3 ( ) 2 max 2 max 2 2 2 2 2 j t j V t t V o o = + + − 2 t 2 max ) 2 ( 2 2 2 j V V t S t o o + = + 25.92 max ) 2 ( 3.6 1 2 2 2 j V V t S t ao ao + = + 2 2 t t jmax g
六、制动效能的恒定性 冷制动——制动器起始温度300°C甚至600~700°C t↑μ↓制动性能↓ 制动效能恒定性:抗热衰退性能。 评价方法:一系列连续制动时制动效能保持程度。 SD/DS 6579 Vo一定连续15次制动 J max 3 ms 要求:不低于冷制动效能的60%(58ms2,踏板力相同) 山区:一些国家要求装辅助制动。 影响因素 1、制动器摩擦系数 当200°C为0.3~04 2、制动器结构 双向自动增力ket↑ 双减力制动器kr↓ 摩擦系数对双向自动增力影响最大。 盘式制动力制动效能没有鼓式的好,但抗热衰退性能好(稳定)。 水衰退:涉水时制动性能降低情况
六、制动效能的恒定性 冷制动——制动器起始温度＜100℃。 强度制动——制动器起始温度＞300℃甚至600～700℃。 t↑ μ↓ 制动性能↓ 制动效能恒定性：抗热衰退性能。 评价方法：一系列连续制动时制动效能保持程度。 ISD/DIS 6579 Vo 一定 连续15次制动 J max 3 要求：不低于冷制动效能的60%（5.8 ，踏板力相同） 山区：一些国家要求装辅助制动。 影响因素： 1、制动器摩擦系数 当200℃为0.3～0.4 2、制动器结构 双向自动增力kef ↑ 双减力制动器kef ↓ 摩擦系数↓对双向自动增力影响最大。 盘式制动力制动效能没有鼓式的好，但抗热衰退性能好（稳定）。 水衰退：涉水时制动性能降低情况。 −2 ms −2 ms