汽车行驶的安全性 下载本文

左、右后轮制动器制动力应不超过10%。

2.5.2制动侧滑

制动侧滑是指制动时,汽车的某一轴车轮或全部车轮发生横向滑动的现象。 制动侧滑影响汽车的操纵稳定性,尤其是高速行驶的汽车,如果后轴车轮侧滑会引起汽车剧烈的回转运动,严重时会使汽车调头甚至翻车。

制动时若后轴车轮比前轴车轮先抱死拖滑,且车速超过某一数值时,汽车在轻微的侧向力作用下就会发生侧滑。

汽车制动时,如果前轴车轮发生侧滑,而后轴车轮不侧滑,则汽车前轴中点的速度方向偏离汽车的纵轴线,后轴中点的速度方向仍与汽车的纵轴线一致。由于作用在汽车重心上的离心力Fc在汽车侧向方向的分力与侧滑方向相反,具有抑制侧滑的作用,所以前轴侧滑时汽车行驶方向改变不大。

汽车制动时,如果后轴车轮发生侧滑,而前轴车轮不侧滑,作用在汽车重心上的离心力Fc在汽车侧向方向的分力与侧滑方向一致,具有加剧后轴侧滑的作用,而后轴侧滑的加剧又使离心力增大,所以后轴侧滑时汽车行驶方向改变很大,甚至发生汽车调头或剧烈回转的现象。在实际使用中,若制动时后轴发生侧滑,驾驶员可向后轴侧滑的方向转动转向盘,以改变前轴中点的速度方向,从而增大汽车回转半径,减小作用在汽车质心上的离心力,有利于减轻甚至迅速消除后轴侧滑。

2.5.3 制动时转向能力的丧失

前轮丧失转向能力是指弯道制动时汽车不再按原来弯道行驶而沿弯道切线方向驶出和直线行驶制动时转动方向盘汽车仍按直线方向行驶的现象。

汽车转向行驶时,由于转向轮偏转,使车轴对转向轮的推力产生侧向分力,若侧向分力超过转向轮上的侧向附着力,就会引起转向轮侧滑,从而使汽车不能沿预定的方向行驶。汽车制动时,由于车轮滑移率的增大,侧向附着系数减小,因此汽车的转向能力下降;当转向轮抱死拖滑(滑移率为100%)时,侧向附着系数几乎为零,汽车将完全丧失转向能力。

只有前轮抱死或前轮先抱死时,因侧向附着系数为零,不能产生任何地面侧向反作用力,汽车基本上沿直线向前行驶,汽车处于稳定状态,但汽车丧失转向能力。

2.6 影晌制动性的主要因素 (1) 制动初速度

汽车技术状况良好、道路条件一定时,制动初速度对制动距离的影响最大。制动初速度越高,汽车制动距离越长。 (2) 道路与轮胎

附着力限制了最大地面制动力,而道路对附着系数有着重要影响,从而对制动距离也有很大影响。制动初速度相同时,附着系数越大即路面越好,制动距离越短。

附着系数与轮胎也有直接关系。具有细而浅花纹的轮胎在硬路面上滚动有较大的附着系数。在软路面上行驶的汽车,其轮胎应具有深而宽的花纹,这样可获得较大的附着系数。轮胎一面具有横向花纹沟槽可以使其具有良好的排水性能,可以提高汽车在潮湿路面上的附着系数。轮胎花纹磨损后将使附着系数降低。

(3)汽车装载质量:汽车只有在附着系数与该车设计的同步附着系数相同的

平路上制动时,才能使得车轮同时抱死。而在绝大多数情况下,汽车制动时,地面附着力则不能被充分利用,车轮不能同时制动抱死,特别是装载质量较大的货车,由于制动器结构上的限制,满载或超载时就更难保证前、后制动器的制动力均达到前后车轮与地面间的附着力,这些都使得汽车制动距离与装载质量有关。

(4) 发动机制动与排气制动:发动机的内摩擦力矩和泵气损耗可用来作为制动时的阻力矩,而且发动机的散热能力要比制动器强得多。

用发动机制动时,驾驶员放松油门,不脱开发动机,驱动轮在汽车惯性力作用下通过传动系迫使发动机以高于怠速时的转速旋转,这时汽车需要克服发动机内摩擦阻力矩和进排气阻力,而且这个阻力矩随发动机转速的增高而增大。

传动系传动比越大,发动机转速越高,则发动机内阻力矩消耗的能量越多,制动效果越显著。

必须注意的是,利用发动机制动时,发动机的旋转质量惯性力偶矩是阻碍发动机制动的,也就是说发动机内阻力矩大于发动机旋转质量惯性力偶矩时,发动机制动才有效果。因此,在紧急制动时,发动机不仅无助于制动,反而需要消耗一部分制动力去克服发动机旋转质量的惯性力。因此,这时应脱开发动机与传动系的连接。

发动机制动的特点:

1)不需要安装其他设备,也不需要对发动机做任何改造; 2)能在较长的时间内发挥制动作用,减轻车轮制动器的负担;

3)传动系中差速器的作用,可将制动力矩平均地分配在左、右车轮上,以减少侧滑甩尾的可能性。

4)可显著地减少车轮制动器的使用次数,对改善驾驶条件颇为有利。 5)能经常保持车轮制动器处于低温而能发挥最大制动效果的状态,以备紧急制动时使用。

(5)轴间负荷分配的影响:汽车制动时,前轴负荷增加,后轴负荷减小。如果前、后轮制动器制动力根据轴间负荷的变化分配,符合理想分配的条件,则前、后轮同时抱死。

(6)车轮制动器的影响:车轮制动器的摩擦副、制动鼓的构造和材料,对于制动器的摩擦力矩和制动效能的热衰退都有很大影响。在设计制造中应选用好的结构型式及材料,在使用维修中也应注意摩擦片的选用。

制动器的结构型式不同,其制动器效率不同。

制动器的技术状况不仅和设计制造有关,而且和使用维修情况有密切关系。制动摩擦片与制动鼓的接触面积不足或接触不均匀,将降低制动摩擦力矩。而且局部接触的面积和部位不同,也将引起制动性能的差异。

制动摩擦片的表面不清洁,如沾有油、水或污泥,则摩擦系数将减小,制动力矩即随之降低。

(7)驾驶技术的影响 制动时,如能保持车轮接近抱死而未抱死的状态,便可获得最佳的制动效果。 在制动时,如迅速交替地踩下和放松制动踏板,即可提高其制动效果。因为,此时车轮边滚边滑,轮胎着地部分不断变换,故可避免由于轮胎局部剧烈发热胎面温度上升而降低制动效果。

在紧急制动时,驾驶员急速踩下制动踏板,缩短制动系协调时间,从而缩短

制动距离。在光滑路面上不可猛烈踩制动踏板,以免因制动力过大而超过附着极限,导致汽车侧滑。

3、汽车的操纵稳定性

汽车的操纵稳定性包括相互联系的两个部分:一是操纵性,二是稳定性。 操纵性是指汽车能够确切地响应驾驶员转向指令的能力;

稳定性是指汽车在行驶过程中,具有抵抗改变其行驶方向的各种干扰,并保持稳定行驶而不致失去控制甚至翻车或侧滑的能力。 3.1 汽车的极限稳定性

汽车的极限稳定性是指汽车抵抗外界干扰而不发生翻车事故的能力。汽车的极限稳定性也分纵向极限稳定性和横向极限稳定性。

3.1.1 纵向极限稳定性 (1)纵向翻倒

在实际使用中,当坡道较大时,汽车行驶速度比较低,空气阻力忽略不计,同时汽车的动力主要用来克服坡道阻力,在较大的坡道上加速能力有限,也不考虑加速阻力。

汽车上坡时,不发生纵向翻倒的条件是 汽车的重心到后轴的距离 b 越大,汽车的重心高度 hg 越小,则汽车上坡时越不容易发生向后纵向翻倒,汽车的极限稳定性好。

(2)驱动轮滑转

汽车上坡时,坡道阻力随坡道角度的增大而增加,当克服坡道阻力所需的驱动力超过附着力时,汽车的驱动轮就会产生滑转。

(3)纵向极限稳定条件

在实际使用中,如果汽车遇有较大坡道时,因附着条件的限制,地面无法提供克服坡道阻力所需的驱动力,汽车也就无法上坡,也就不会发生向后纵向翻倒。因此,要保持汽车纵向的极限稳定性,就要保证汽车上坡时,随着坡道角度的增大,驱动轮的滑转先于向后纵向翻倒。

3.1.2 侧向极限稳定性

汽车行驶中,受到侧向力(如离心力、重力的侧向分力等)时,其左、右车轮的地面法向反作用力也随之改变,如果侧向力足够大,使某一侧车轮的地面法向反作用力为零时,汽车就可能发生侧向翻倒,而失去侧向极限稳定性。此外,侧向力超过附着力时,汽车会向侧向力作用方向侧滑。

(1)侧向翻倒

汽车高速转弯时,由于受到较大的离心力,最容易发生侧向翻倒。

实际在道路施工中,一般都在转弯处设有一定的横向坡度,目的就是提高汽车转弯时的稳定性。随坡道角度增大,汽车不发生向外侧翻倒而允许的转弯车速越高。应当注意:如果横向坡道角度过大,而汽车转弯速度又比较低时,汽车可能向内侧翻倒。

汽车在横向坡道上停车或直线行驶时,离心力 F c= 0,如果坡道角度过大,汽车就会向坡道下方翻倒。

增大转弯半径、轮距和降低汽车重心高度,均可提高汽车侧向极限稳定性。 (2)侧滑

汽车转弯行驶时,随车速提高,汽车所受的侧向力增大,当侧向力超过侧向附着力时,汽车就会沿侧向力方向侧滑。

汽车在横向坡道上,停车或直线行驶时,离心力 F c= 0 ,如果坡道角度过大,汽车就会向坡道下方侧滑。 (3)侧向极限稳定条件

为确保行驶安全,汽车高速转弯时,侧滑应先于侧翻。因为驾驶员一旦发现侧滑后,可及时降低车速,便能避免事故发生。在车辆使用中,应注意载货汽车的装载高度,汽车重心高度随装载高度提高,使侧向稳定系数下降,汽车发生侧翻的危险性增加。

3.1.3 提高极限稳定性的措施 ① 降低汽车的重心高度。

② 增大汽车重心与驱动车轴之间的距离。

③ 增大汽车的轮距,对改善汽车的极限稳定性也具有一定意义。 3.2 汽车转向时的操纵稳定性 3.2.1轮胎的侧偏特性

汽车在行驶过程中,由于路面的侧向倾斜、侧向风或曲线行驶时的离心力等作用,车轮中心沿车轴方向将作用有侧向力,相应地在地面上产生地面侧向反作用力称为侧偏力。

对于弹性车轮,由于有侧向弹性,侧偏力使车轮行驶方向偏离车轮平面的方向,这就是轮胎的侧偏现象。

对一定的轮胎而言,侧偏角随侧向力的增加而增大,侧偏角与侧向力之间的关系称为轮胎的侧偏特性。在侧偏角不超过 3 °~ 4 °时,侧向力与侧偏角接近线性关系。当侧向力增加到接近附着极限时,由于轮胎接地部分局部滑移,侧偏角迅速增大。汽车正常行驶时,轮胎的侧偏角一般不超过 4 °~ 5° ,因此可认为侧向力F y与侧偏角成线性关系,即

F y= K.α

式中: K一侧偏刚度, N /(°)。

侧偏刚度是指产生每 1 °的侧偏角所需的侧向力。轮胎的侧偏刚度主要与外胎结构、轮胎气压、轮胎与路面之间的法向和切向作用力等有关。

① 轮胎的工作条件。轮胎垂直载荷越大,附着力就越大,轮胎局部侧滑的倾向就越小,侧偏刚度随载荷增加而增加。但垂直载荷过大时,轮胎产生剧烈径向变形,侧偏刚度反而有所下降。

② 轮胎的结构型式和参数。轮胎较宽,帘布层越多,帘线与车轮平面夹角越小,侧偏刚度越大。尺寸相同的子午线轮胎比普通斜交胎侧偏刚度大。轮胎气压减小,轮胎更富有弹性,因而侧偏刚度也减小。

3.2.2 轮胎侧偏对转向操纵稳定性的影响 (1)无侧偏时的转向半径

在汽车转弯行驶时,为减小轮胎磨损和提高汽车行驶稳定性,最理想的状态是所有车轮都保持纯滚动,这就要求所有车轮都绕同一中心做圆周运动,该中心称为瞬时转向中心。从瞬时转向中心到汽车纵轴线之间的距离称为转向半径。

要保持理想的汽车转向,内、外转向车轮的转角必须保持一定的关系,此关系称为理论转角特性,即