汽车底盘构造与维修教程 单元十三 汽车防抱死制
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单元十三汽车防抱死制动系统及驱动防滑控制系统

课题13.1防抱死制动系统(ABS)基础知识

学习目标

鉴定标准

教学建议

了解车辆制动时车轮的受力情况

了解制动力与附着系数的关系

掌握滑移率的概念及对附着系数的影响

应知:车辆制动时车轮的受力分析、制动力与附着系数的关系、滑移义的定义及与附着系数的关系

建议:借助多媒体课件进行理论教学为主

目前,ABS已经成为轿车及客车的标准配置。那么什么是ABS?ABS是英文Anti-lock Braking System的缩写,汉语意思为防抱死制动系统。本课题介绍ABS的基础知识。

下面让我们先了解一下车辆制动过程中车轮抱死后车辆的运动情况。

当对行驶中车辆进行适当制动时,如果制动力左右对称产生,车辆能够在行驶方向上停止下来。但当左右制动力不对称时,就会发生车辆绕重心旋转的力矩。此时,如果轮胎与地面的侧向反力能阻止旋转力矩的作用,则车辆仍能保持直线行驶,如果轮胎与地面的侧向反力很小,则车辆就有可能出现如图13-1所示的不规则运动。

图13-1车轮抱死后车辆的运动情况

a) 车辆直线行驶车轮抱死时b) 车辆弯道行驶仅前轮抱死时c) 车辆弯道行驶仅后轮抱死时

如图13-1a)所示,当车辆直线行驶车轮抱死时,车辆出现了制动跑偏或甩尾侧滑的现象。如图13-1b)所示,当车辆弯道行驶仅前轮抱死时,车辆出现了失去转向能力的现象。如图13-1c)所示,当车辆弯道行驶仅后轮抱死时,车辆出现了甩尾侧滑的现象。

想一想:制动时车轮的抱死引起了车辆不规则的运动,而车轮是如何抱死的?它与哪些因素有关呢?

一、制动时车轮的受力分析

1.地面制动力(FB)

如图13-2所示是汽车在良好的路面上制动时,车轮的受力情况。图中忽略了滚动阻力矩和减速时的惯性力矩。

图13-2制动时车轮受力分析

Tμ-制动中的摩擦力矩VF-汽车瞬时速度FB-地面制动力G-车轮垂直载荷GZ-地面对车轮的反作用力r-车轮的滚动半径VR-车轮的圆周速度FS-侧向力ω-车轮的角速度α-侧偏角

汽车制动时,由于制动鼓(盘)与制动蹄摩擦片之间的摩擦作用,形成了摩擦力Tμ,此力矩与车轮转动方向相反。车轮在Tμ的作用下给地面一个向前的作用力,与此同时地面给车轮一个与行驶方向相反的切向反作用力FB,这个力就是地面制动力,它是迫使汽车减速或停车的外力。

提示:地面制动力的大小取决于制动器制动力的大小和轮胎与地面之间的附着力。

2.制动器制动力

当汽车制动时,阻止车轮转动的是制动器摩擦力矩Tμ。将制动器的摩擦力矩Tμ转化为车轮周缘的一个切向力,称其为制动器制动力Fμ。

提示:制动器制动力是由制动器的结构参数决定的,并与制动踏板力成正比。

3.地面制动力、制动器制动力和附着力的关系

如图13-3所示为不考虑制动过程中附着系数变化的地面制动力、制动器制动力以及附着力三者的关系。在制动过程中,车轮的运动只有减速滚动和抱死滑移两种状态。当驾驶员踩制动踏板的力较小,制动摩擦力矩较小时,车轮只作减速滚动,并且随着摩擦力矩的增加,制动器制动力和地面制动力也随之增长,且在车轮未抱死前地面制动力始终等于制动器的制动力。此时,制动器的制动力可全部转化为地面制动力。但地面制动力不可能超过附着力。

图13-3地面制动力、制动器制动力和附着力的关系

当制动系液压力(制动踏板力)增大到某一值,地面制动力达到附着力,即地面制动力达到最大值。此时,车轮即开始抱死不转而出现拖滑的现象。当再加大制动系液压力时,制动器制动力随着制动器摩擦力矩的增长仍按直线关系继续上升,但是,地面制动力已不再

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