压缩空气－液压制动系 无解 0.445 讨论制动器作用时间的重要性（根据简化计算结果讨论） 从实验数据及以上估算出的制动器作用时间数据的比较来看，采用压缩空气---液压制动器后，制动距离缩短了32%，制动时间减少了31.6%，但最大减速度只提高了3.5%，而同时制动器作用时间减少了50.3%。 这样的变化趋势我们可以得到这样的结论：改用压缩空气---液压制动器后制动距离减少的主要原因在于制动器作用时间的减少。而且减少制动器作用时间对于减少制动距离效果显著。所以改进制动器结构形式是提高汽车制动效能的非常重要的措施。 4.3一中型货车装有前后制动器分开的双管路制动系，其有关参数如下： 载荷 空载 满载 质量（kg） 质心高hg/m 4080 9290 0.845 1.170 轴距L/m 3.950 3.950 质心至前轴距离a/m 2.100 2.950 制动力分配系数β 0.38 0.38 1） 计算并绘制利用附着系数曲线和制动效率曲线 '2） 求行驶车速Ua＝30km/h，在?＝0.80路面上车轮不抱死的制动距离。计算时取制动系反应时间?2＝0.02s，''制动减速度上升时间?2＝0.02s。 3） 求制动系前部管路损坏时汽车的制动距离s，制动系后部管路损坏时汽车的制动距离s'。 分析：1）可由相关公式直接编程计算，但应准确理解利用附着系数和制动效率的概念。注意画图时利用附着系数和制动效率曲线的横坐标不同。 2）方法一：先判断车轮抱死情况，然后由前（后）轮刚抱死时的利用附着系数等于实际附着系数求得制动强度。 方法二：由利用附着效率曲线读得该附着效率时的制动效率求得制动强度。 3）前部管路损坏损坏时，后轮将抱死时制动减速度最大。计算时，注意此时只有后轮有制动力，制动力为后轮法向反作用力与附着系数的乘积。同理可得后部管路损坏时的情况。 解：1）前轴的利用附着系数公式为：?f??z1?b?zhg?L， 后轴的利用附着系数公式为：?r?(1??)z 1?a?zhg?L该货车的利用附着系数曲线图如下所示（相应的MATLAB程序见附录） 制动效率为车轮不抱死的最大制动减速度与车轮和地面间摩擦因数的比值，即前轴的制动效率为第 16 页 共 31 页
Ef?示： z?f?b/Lza/L，后轴的制动效率为Er?，画出前后轴的制动效率曲线如下图所????fhg/L?r(1??)??rhg/L ua0???1???2?1?2)由制动距离公式s?，已知?2??2=0.03s, ua0=30km/h,φ=0.80,需求出??2??ua0?3.6?2?25.92abmax22abmax。利用制动效率曲线，从图中读出：φ=0.80的路面上，空载时后轴制动效率约等于0.68，满载时后轴制动效率为0.87。 abmax=制动效率*φ*g 所以车轮不抱死的制动距离(采用简化公式计算)： 1302?0.03?30?空载时s?=6.86m 3.625.92?0.67?0.8?9.81302?0.03?30?满载时s?=5.33m。 3.625.92?0.87?0.8?9.83）求制动系前部管路损坏时汽车的制动距离s，制动系后部管路损坏时汽车的制动距离s'。 ①制动系前部管路损坏时 则在后轮将要抱死的时候，FXb?Fz2??G(a?zhg)??Gz L得：z?a?，abmax?zg L??hg22空载时，abmax＝3.56m/s，满载时abmax＝4.73m/s。 2ua?2''10制动距离：s? (?2'?)ua0?3.6225.92abmax解得空载时s=10.1m,空载时s=7.63m。 ②制动系后部管路损坏时 则在前轮将要抱死时， 第 17 页 共 31 页
得：z?b?，abmax?zg L??hg22空载时，abmax＝2.60m/s，满载时abmax＝4.43m/s。 2ua?2''10制动距离：s? (?2'?)ua0?3.6225.92abmax解得空载时s=13.6m,空载时s=8.02m。 4.4在汽车法规中，对双轴汽车前、后轴制动力的分配有何规定。说明作出这种规定的理由。答：ECE制动法规何我国行业标准关于双轴汽车前、后轴制动力分配的要求见书P95。作出这种规定的目的是为了保证制动时汽车的方向稳定性和有足够的制动效率。 4.5一轿车结构参数同题1.8中给出的数据一样。轿车装有单回路制动系，其制动力分配系数??0.65。试求： 1） 同步附着系数。 2） 在??0.7的路面上的制动效率。 3） 汽车能到达的最大制动减速度（指无任何车轮抱死）。 4） 若将该车改为双回路制动系统（只改变制动系的传动系，见习题图3），而制动器总制动力与总泵输出管路压力之比称为制动系增益，并令原车单管路系统的增益为G’。确定习题图3中各种双回路系统以及在一个回路失效时的制动系增益。 5） 计算：在??0.7的路面上，上述双回路系统在一个回路失效时的制动效率以及能够达到的最大减速度。 6） 比较各种回路的优缺点。 解：1）同步附着系数：?0?2）制动效率 L??b2.7?0.65?1.25??0.80。 hg0.63???0，前轮先抱死。制动效率为： Ef?b1.25??0.95。 L???hg2.7?0.65?0.7?0.633）最大制动减速度：abmax?Ef??0.95?0.7?0.665g。 4）易得各种情况下的制动系增益如下表所示： 制动系增益 双回路系统 1回路失效时 2回路失效时 a) G’ 0.35 G’ 0.65G’ b) G’ 0.5G’ 0.5G’ c) G’ 0.5G’ 0.5G’ 5）分析：对于a)若一个回路失效其情况和4.3.3一样，参照前面的分析。 对于双回路系统b)和c)，当一个回路失效时，如不考虑轴距的影响，其制动效果是一样的，所以只分析一种情况即可。一个管路损坏时，前、后车轮的抱死顺序和正常时一样。对车轮刚抱死时的车轮受力情况进行，注意此时作用在单边车轮上的地面法向反作用力只为总的地面法向反作用力的一半。 注意：不能简单的认为此时的制动减速度为正常情况的一半。 ①对于a): 若前轴回路失效时则相当于单回路时前部管路损坏，由4.3的推导： 第 18 页 共 31 页
zmax?a?1.45?0.7??0.323。 L??hg2.7?0.7?0.63最大制动减速度：abmax?zmaxg＝0.323g。 制动效率：Er?zmax??46.2％。 若后轴回路失效时则相当于单回路时后部管路损坏，根据4.3的推导： zmax?b?1.25?0.7??0.387。 L??hg2.7?0.7?0.63最大制动减速度：abmax?zmaxg＝0.387g。 制动效率：Er?②对b)和c)： 由前面的讨论知，zmax??55.3％。 ???0，所以前轮先抱死，当前轮刚要抱死时： FXb1??Gz Fz1?G(b?zhg) L1FZ1?。 2因为一个回路失效，FXb1?以上方程联立解得：z??b0.7?1.25??0.285。 2L???hg2?2.7?0.65?0.7?0.63制动效率：Er?z??40.7%，最大制动减速度0.285g。 6）两种回路的优缺点比较 双回路系统a)制动系增益最大，一个回路失效时的最大制动减速度也比b),c)大，所以其性能较优。 双回路系统b)、c)制动系增益相同，如果不考虑轴距的影响，两者在一个回路失效时的制动效率相同。但是，c)在一个回路失效时，制动力作用在一侧车轮上，车身左右受力严重不均衡，会产生跑偏等问题。 第五章 汽车的操纵稳定性 5.1 一轿车（每个）前轮的侧偏刚度为-50176N/rad、外倾刚度为-7665N/rad。若轿车向左转弯，将使前轮均产生正的外倾角，其大小为4度。设侧偏刚度与外倾刚度均不受左、右轮负载转移的影响，试求由外倾角引起的前轮侧偏角。 解：有外倾角时候的地面侧向反作用力为 FY?k??k??（其中k为侧偏刚度，kr为外倾刚度，γ为外倾角） 于是，有外倾角引起的前轮侧偏角的大小为： ?1?k??k 第 19 页 共 31 页
代入数据，解得?1?＝0.611 rad，另外由分析知正的外倾角应该产生负的侧偏角，所以由外倾角引起的前轮侧偏角为-0.611rad。 5.2 6450N轻型客车在试验中发现过多转向和中性转向现象，工程师们在悬架上加装横向稳定杆以提高前悬架的侧倾角刚度，结果汽车的转向特性变为不足转向。试分析其理论依据（要求有必要的公式和曲线）。 答：由课本P138-140的分析知，汽车稳态行驶时，车厢侧倾角决定于侧倾力矩M?r和悬架总的角刚度?K?r，即?r?M?r。 r?K?前、后悬架作用于车厢的恢复力矩增加： T?r1?K?r1?r，T?r2?K?r2?r 其中K?r1，K?r2分别为前、后悬架的侧倾角刚度，悬架总的角刚度?K?r为前、后悬架及横向稳定杆的侧倾角刚度之和。 由以上的分析易知，当增加横向稳定杆后汽车前悬架的侧倾角刚度增大，后悬架侧倾角刚度不变，所以前悬架作用于车厢的恢复力矩增加（总侧倾力矩不变），由此汽车前轴左、右车轮载荷变化量就较大。由课本图5-46知在这种情况下，如果左右车轮轮胎的侧偏刚度在非线性区，则汽车趋于增加不足转向量。 5.3汽车的稳态响应有哪几种类型？表征稳态响应的具体参数有哪些？它们彼此之间的关系如何？ 答：汽车的稳态响应有三种类型，即中性转向、不足转向和过多转向。 表征稳态响应的参数有稳定性因数，前、后轮的侧偏角角绝对值之差(?1??2)，转向半径的比R/R0，静态储备系数S.M.等。 它们之间的彼此关系为： K?1(?1??2)（?1为侧向加速度的绝对值）； ayR?1?Ku2； R0S.M.=k2a?(k1，k2分别为汽车前、后轮的侧偏刚度，a为汽车质心到前轴的距离，L为前、后轴之间的距k1?k2L离)。 5.4举出三种表示汽车稳态转向特性的方法，并说明汽车重心前后位置和内、外轮负荷转移如何影响稳态转向特性？ 答：表示汽车稳态转向特性的参数有稳定性因数，前、后轮的侧偏角绝对值之差(?1??2)，转向半径的比R/R0，静态储备系数S.M.等。 ①讨论汽车重心位置对稳态转向特性的影响，由式（5-17） S.M.=k2a'?aa??（a'为中性转向点至前轴的距离） Lk1?k2L当中性转向点与质心位置重合时，S.M.＝0，汽车为中性转向特性； 第 20 页 共 31 页