1.制动力与附着系数。 如果忽略车轮及与其一起旋转部件的惯性力矩和车轮的滚动阻力,汽车前轮制动时的车轮受力情况见图11-2。 在制动时,车轮制动器产生制动摩擦力矩Mu,在摩擦力矩的作用下,车轮开始制动,在纵向,车轮在地面上滑拖时,地面产生一个与车轴对车轮的纵向推力Tx及汽车行驶方向相反的制动力Fx,在制动力的作用下,汽车减速直至停车;在横向,车轴给车轮一个横向作用力Ty,地面给车轮横向反作用力Fy,横向力Fy阻止车轮侧滑,横向力Fy称为横向附着力。其纵向制动力的大小可用下式表示：
制动力与车轮制动器的摩擦力矩有关,当摩擦力矩小时,其制动力就小,制动距离就长,因此,车轮制动器必须产生足够的摩擦力矩汽车才能有良好的制动性能。
当摩擦力矩足够大时,最大纵向制动力与路面的纵向附着系数有关,附着系数越大,制动力越大。
其横向附着力的大小为：
由上式可知,地面的横向附着系数直接影响横向附着力的大小,横向附着系数大,则横向附着力大,横向附着力对防止汽车侧滑、甩尾起着决定性的作用。
2.滑移率与附着系数的关系。
汽车在制动过程中,车轮在路上是边滚边滑的过程,汽车未制动时,车轮处于纯滚动状态;当车轮制动抱死时,车轮在路面上的运动处于纯滑动状态。为了定量的描述汽车制动时车轮的运动状态,引入车轮滑移率的概念,滑移率的定义为：
从公式可以看出,所谓滑移率就是汽车在制动过程中,车轮的滑动位移占总位移的比例。
当车轮完全转动时,V=Vω,S=0,车轮完全转动,不产生制动。
当车轮制动抱死时,rω=0,S=100%,车轮完全抱死,车轮在地上滑拖。
当车轮又滑又转时,如S=15%~30%则表示车轮在制动过程中有15%~30%的位移是抱死,有70%~85%的位移是转动。
车轮滑移率的大小对车轮与地面间的附着系数有很大影响,附着系数随路面性质不同呈大幅度变化,干燥路面附着系数大,潮湿路面附着系数小,冰雪路面附着系数更小。
下面以典型的干燥硬实路面上附着系数与滑移率的关系进行介绍,参见图11-3。
(1)纵向附着系数。
1)当滑移率为0%~10%时,滑移率越大,附着系数越大。
2)当滑移率为10%~30%时,纵向附着系数最大,该最大值称为峰值附着系数,用ψp表示,此时与其相对应的车轮滑移率称为峰值附着系数滑移率,用Sp表示。
3)当滑移率大于30%时,纵向附着系数逐渐变小。通常把车轮完全抱死即车轮在路上滑动的附着系数称为滑动附着系数,用ψs表示。车轮抱死时的滑动附着系数一般总是小于峰值附着系数,通常干燥硬实路面上的ψs比ψp小10%~20%,潮湿的硬实路面上ψs比ψp小20%~30%(2)横向附着系数。
横向附着系数用ψy表示,横向附着系数随滑移率的增大而变小,当滑移率为100%即车轮完全抱死时,附着系数为0,即完全失去了横向附着的能力1)当滑移率为10%~30%时,纵向附着系数最大,横向附着系数一定,是一个较稳定状态。
2)当滑移率为100%时,即车轮完全抱死时,纵向附着系数变小,制动距离增大,横向附着系数为0,汽车完全失去横向附着能力,后轮很容易产生横向甩尾,失去方向稳定性。同时也失去了转向能力,驾驶员不能控制汽车行驶方向。
3.理想的制动系统。
制动开始,让制动力迅速增加,使滑移率达到最佳状态,即纵向附着系数最大,制动力最大,而后调节制动压力,使车轮抱死(制动压力增大)、转动(制动压力减小)循环,使滑移率维持在10%~30%范围内,始终让车轮在纵向保持具有最大附着系数,使纵向产生最大制动力,同时在侧向具有一定的侧向附着能力。从而缩短制动距离,保持制动时的方向稳定性同时在制动时具有改变行驶方向的能力。
