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1、第三章 车辆与交通安全,主要内容,3-1 汽车主要性能 3-2 汽车性能与交通安全 3-3 汽车主被动安全技术,3-1 汽车主要性能车辆的主动安全性，反映了车辆驾驶员在正常操纵状况下，车辆能够按照驾驶员的意志运行，有效地避免或减少事故发生的能力。主动安全性通常取决于车辆的动力性、制动性，操纵稳定性，汽车的后备功率，关键总成部件的疲劳强度，汽车的照明效果，交通环境等因素。,一、机动车动力性能动力性能是车辆最基本，最重要的一种性能，汽车 运输效率的高低，在很大程度上取决于汽车的动力性能。 根据机动车行驶方程式，可得到公式式中： Ft 驱动力（牵引力）(kN)； Fw空气阻力(kN) ； Ff 滚动
2、阻力(kN) ； Fi坡道阻力，上坡时取“+”，下坡时取“-”号； Fj加速阻力(kN) 。,1.驱动力Ft 发动机燃烧室的动力经传动系传至驱动轮上。驱动轮便产生一个作用于地面的圆周力F0，路面则对车轮产生一个反作用力Ft, Ft与F0大小相等、方向相反，分别作用在车轮和路面上。,2.行驶阻力 包括滚动阻力、空气阻力、加速阻力、坡度阻力。 滚动阻力Ff :路面与轮胎间弹性变形造成的，用滚动阻力系数f 衡量； 空气阻力Fw :汽车行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力。加速阻力Fj :汽车加速时产生的阻力； 坡度阻力Fi :汽车上坡时，重力沿坡道的分力起着阻碍汽车行驶的作用，与车重、坡度有关。
3、,行驶阻力的存在条件： 空气阻力Fw ： 滚动阻力Ff ： 坡度阻力Fi ： 加速阻力Fj ： 汽车的行驶状态及其条件： 匀速行驶 加速行驶 减速行驶,3.汽车动力性指标： 最高车速最大加速度（加速能力）最大爬坡度（爬坡能力） （1）最高车速定义：是指无风条件下，汽车在水平路面上行驶时所达到的最高行驶车速。最高车速umax的测定：以1.6km长试验路段的最后 500m作为最高车速的测试区，共往返四次，取平均值。,（2）加速能力 定义：汽车在水平路段且路面状况良好的道路上行驶时产生的加速度。当汽车用最大牵引力时得到的加速度为最大加速 度。通常用汽车加速时间或加速距离表示，加速时间 分为原地起步加
4、速时间和超车加速时间。,原地起步加速时间： 是指汽车由静止状态起步后，以最大加速度，选择恰 当的换档时间，连续换档至最高档，加速到一定距离 或车速所需要的时间，它是真实反映汽车动力性能最 重要的参数。一般有两种表示方式： 用加速距离表示：从汽车静止加速行驶到400m（或1000m）距离需要的时间。 用加速速度表示：汽车从静止状态加速至100km/h 速度所需的时间。所需时间表示汽车原地起步的加速能力，时间越短 加速能力越好。,超车加速时间： 是指汽车以最高档或次高档由该档最低稳定车速或预 定车速，以最大加速度，加速到某规定车速所需的时 间。超车加速能力强，表明汽车超车过程中并行时间 或距离短，
5、与对向交通流发生碰撞事故的机率低。超车加速能力表示：采用以最高档或次高档从 30km/h 或40km/h 全力加速至某预定高速所需的时 间表示。,加速时间,车 速,0,图 汽车加速过程曲线,超车加速,原地起步连续加速 （自动挡）,原地起步连续加速 （手动挡）,（3）爬坡能力在汽车满载时用第1档在良好的路面上行驶时的最 大坡度imax，用()表示。它代表了汽车的极限爬坡能 力。对越野汽车来说，爬坡能力是一个相当重要的指 标，要求能爬不小于60%（31）的坡度；对载货汽车要求爬30%（约16.7）的坡度；轿车的车速较高，且经常在状况较好的道路上行 驶，所以不强调轿车的爬坡能力，能爬20%（11.4
6、） 的坡度即可。,4汽车行驶的驱动与附着条件 车行驶汽必须具备的条件：驱动力，附着力 （1）驱动力（2）附着力 汽车行驶除受驱动力约束外，还受轮胎与路面的附着力限制。,轮胎与路面的附着力,Z驱动轮上的法向反作用力,附着系数，与轮胎结构和路面状况及车轮滚动状况有关，不同行驶工况要求的 不同，加速、上坡或高速行驶时要求的大；,因此，汽车行驶的必要条件是：,5驱动平衡图与动力因素 （1）驱动平衡图 当Ft = Fw+Ff时，车辆匀速行驶，所以此式称为驱动平衡方程式。 各档驱动力Ft 及Ff+Fw随车速变化的驱动平衡图如下。,五档位驱动平衡图,（2）动力因素 简单地看驱动力的大小并不能说明两辆车之间动
7、力性的好坏，为了对动力性能作进一步探讨，引进动力因素的概念。根据机动车行驶方程式 得到,f,轮胎与路面的滚动阻力系数,i 道路的纵向坡度，上坡取+号，下坡取-号, 传动系统的回转质量换算系数,g 重力加速度（m/s2,a 加速度（m/s2）,）,G 车辆的重力（KN）,因为,表征机动车本身具有的参数，所以把它称为,fi是道路阻力系数，用表示，则=fi,动力因素，用D表示，则,由此式看出，无论机动车的自重等参数有什么不同，只要其动力因素相同，便能克服同样的坡度，产生同样的加速度。,作用： 确定最高车速： 驱动力曲线Ft与行驶阻力曲线Ff+Fw的交点所对应的车速 （上图）。,最大加速度（i=0）或
8、最大爬坡度（a=0， 档）,或,见下页图,Ft-（Ff+Fw）,二、操纵稳定性 （一）相关概念 （1）汽车稳定性：汽车在行驶过程中，经受外部干扰后还能自行恢复原行驶状态而不至于失去控制、侧翻和侧滑的能力。 （2）汽车的操纵性：汽车能正确地按照驾驶员的要求，维持或改变原行驶方向的能力。 （3）操纵稳定性：在驾驶员不感觉过分紧张、疲劳的条件下，汽车能按照驾驶员的意志行驶；且当受到外界干扰（路不平、侧风、货物或乘客偏载）时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的性能。,（二）影响操纵稳定性的因素（1）汽车本身结构参数：如汽车的轴距、重心位置、轮胎特性、前后悬装置与转向装置的结构形式和参数；（2）使用因素的影
9、响：驾驶员反应快、技术熟练、动作敏捷、体力好，就能及时准确地采取应急措施，从而使汽车的运动状态趋于稳定；反之，如果驾驶员的反应迟钝、判断失误，就可能导致稳定性的破坏，失去对驾驶的操纵；（3）外界条件：地面的不平度、坡度、车轮与地面的附着系数、风力、交通情况等。,1.纵向稳定性： 定义：指上下坡时，汽车抵抗绕后（前）轴翻车的能力。,汽车纵向翻倒的临界坡度角 max：,不致发生纵向翻倒的路面坡度角：,当后轮驱动汽车上坡，若后轮的法向反作用力Z=0时，则,则有 所以汽车失去了行驶能力。,一般来说，道路的坡度角远小于汽车可能产生翻倒的坡度角，汽车不会纵翻。但若质心高，装载点太靠前或太靠后，下坡或上坡时
10、有可能失去操纵并纵向翻倒。,那么，根据汽车行驶的必要条件：,当前轮的法向反作用力=0时，前轮的偏转不能确 定汽车的行驶方向，则造成操纵失灵。,（1）横向坡道上直线行驶设汽车在横向坡度为的路面上直线行驶，当重力通过内侧车轮接地点时，外侧车轮对路面的压力为零，汽车将失去操纵并可能侧翻。,汽车不发生侧翻的极限角 防止汽车横向坡道上直线行驶侧翻的措施： 降低汽车重心、加宽轮距。,此时：,横向坡道上直线行驶受力图,2.横向稳定性,定义：指抵抗侧翻和侧滑的能力 发生环境：水平路面弯道或横坡,侧滑条件：,横坡直行时：当横向坡度为时， 可能发生侧滑，此时,横向坡道上直线行驶受力图,侧轮胎与地面的侧向附着系数,
11、汽车在发生侧翻之前，如果地面侧向附着力不够，则可能先发生侧滑。,就危害程度而言，侧滑好于侧翻，使侧滑发生在侧翻之前的条件：,横坡直行时：,（2）水平路面弯道行驶 侧翻条件：,设汽车在弯道半径为R的路面上行驶，离心力为：,可得：发生侧翻的临界车速,当Fc对外侧车轮接地点的力矩等于重力对应力矩时，内侧车轮对路面的压力为零，汽车将失去操纵并可能侧翻。此时：,B,hg,防止汽车横向坡道上直线行驶侧翻的措施： 降低车速、增大半径、降低汽车重心、加宽轮距。,侧滑条件： 汽车在水平路面上做曲线运动时，发生侧滑的条件 ：,不发生侧滑的临界车速 ：,使侧滑发生在侧翻之前的条件：,即, 横向稳定系数，其值越大汽车
12、越稳定。,三、制动性研究高可靠性的制动系统是世界各国汽车制造商最为关心的问题，也是保障行车质量和交通安全的关键。1基本概念汽车制动性能，是指汽车行驶时在短距离内能够强制地降低车速以至停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力。通常也包括在一定坡道能长时间停放的能力。2制动性评价指标汽车制动效能、制动效能的恒定性及制动时方向稳定性是汽车制动性的三个重要评价指标。,（1）制动效能定义：汽车制动时，能迅速降低车速直至停车的能力。用制动距离、制动减速度、制动力、制动时间表示。 制动距离：驾驶员从踩着自动踏板到汽车完全停止所经过的距离。见下图 制动减速度：从汽车行驶的初速度开始制动到汽车安
13、全停止的过程中速度减少的强度。 制动力：制动过程中各车轮所受到的制动力 制动器所产生的阻力。 制动时间：驾驶员从踩着自动踏板到汽车完全停止所经过的时间。,车辆制动过程,信 息,脚 从 油 门 踏 板 开 始 移 动,脚 移 至 制 动 踏 板,车 辆 停 止,信息感知分析 判断时间,操作时间,制动器起作用时间,持续制动时间,制动反应时间 （知觉反应时间）,制动距离,停车距离,制动距离分析：,最大制动减速度：,制动 时间,小型汽车(总质量4.5t) 中型汽车(总质量为4.5-1.2t) 大型汽车(总质量1.2t),（2）制动效能的恒定性定义：抗热衰退性能和抗水衰退性能。抗热衰退性能：是指汽车高速
14、行驶制动或下长坡时制动性能的保持能力；抗水衰退性能：是指汽车涉水后对制动效能的保持能力。,制动器的热衰退现象：汽车下长坡时，长时间使用制动器或高速时制动，大量的动能转为制动器摩擦时的摩擦热，使制动器温度迅速增高，经常在300以上，甚至高达600一700；此时摩擦系数减小，导致制动力矩下降，制动效能明显降低。 制动效能恒定性的要求：根据国际标准推荐，以一定车速连续制动15次，每次的制动减速度为3 ms2，最后制动效能应不低于规定的冷试验制动效能 (5.8 ms2) 的60。,减少热衰退现象的措施： 加大制动蹄与制动鼓的接合面积； 下长坡时应断续地踩制动踏板，并尽量利用发动机制动，必要时可采用对制
15、动鼓附加的冷却措施； 加装辅助制动器（缓速器），下长坡主要用辅助制动器制动，以减轻行车制动器的负担； 采用抵抗热衰退能力强的制动器； 避免行车速度过高。,影响制动器热衰退的主要因素： 除摩擦材料以外，主要是制动器结构。敏感性由高到低依次为：增力式双领蹄式领从蹄式双从蹄式盘式。,（3）制动时方向稳定性制动过程中有时会出现制动跑偏、侧滑现象，使汽车离开原来的行驶方向，也使驾驶员失去了对汽车的控制，这种情况下，极易导致发生意外。汽车制动方向稳定性，是指汽车在制动过程中维持直线行驶或按预定弯道行驶的能力。主要不正常现象：跑偏、侧滑、失去转向能力；,跑偏：制动时，汽车自动向左或向右偏驶，称为制动跑偏。 跑偏现象多数是由于左右车轮制动器制动力不等造成的，经过维修调整可以消除。侧滑：制动时某一轴或两轴的车轮发生横向滑移的现象。主要是汽车受侧向力作用大于轮胎与地面侧向附着力引起，车轮抱死时更容易发生，后轴侧滑更加危险。失去转向能力：弯道行驶时，沿切线、直线行驶不拐弯，当前轮抱死时会发生。结论：制动时不希望车轮抱死，尤其是后轮单独抱死或过早的先于前轮抱死。,
