汽车ABS测试原理和检测方法的研究毕业论文(4)

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图2－6

从上图可以看出，在非制动状态下，制动力系数等于零，滑移率等于零。随着滑移率的增加，制动力系数开始迅速上升，地面制动力随之上升，在滑移率达到λ％时，制动力系数达到最大，地面制动力达到最大，随后，随着滑移率的增加，制动力系数开始下降，地面制动力随之下降。

2.3.2 对汽车在无ABS或ABS失效的情况下制动过程制动力分析

①在无有ABS或ABS失去作用的情况下制动，在制动器制动力矩作用下，汽车速度开始下降，车轮的线速度同时下降，并且下降相对较快，滑移率迅速上升。与此同时，地面制动力随之上升，并且上升速度较快。

②增大制动器制动力矩，车轮线速度下降相对于汽车速度下降继续增大，滑移率继续上升，当滑移率上升到λ％时，制动力系数达到最大，制动力随之达到最大，制动性能最好。

③继续增大制动器制动力矩，车轮线速度继续下降，但汽车速度下降相对较慢，滑移率继续上升，制动力系数开始下降，制动力随之下降，直到车轮被完全抱死。 2.3.3 ABS对汽车制动力的影响

从上面分析我们可以看出，在无有ABS或ABS失效的情况下，车轮在制动器制动力矩逐渐增加的情况下，纵向制动力先增大后减小，因此，我们可以分析出，ABS对于控制汽车制动力大小有显著作用。

2.4 ABS对汽车使用性能其它方面的影响

在无有ABS时，车轮制动过程中很容易被抱死。车轮抱死后，由于某一部分与地面长时间摩擦，容易造成轮胎杯型磨损，轮胎表面的磨损也会不均匀，使轮胎磨损消

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耗费用增大。经大量研究表明，汽车在紧急制动时，车轮抱死所造成的轮胎累加磨损费用，已经超过了一套ABS的费用。因此，ABS对汽车的使用具有一定的经济效益。

另外，ABS使用比较方便，工作可靠。ABS的使用与普通的制动器几乎没有区别。制动时只要把脚踏在制动踏板上，ABS就会根据情况自动进入工作状态，如果遇到雨雪天或者路面较滑，驾驶员没有必要用一连串的点刹方式进行刹车，ABS会自动进入状态。

综上所述，ABS对提高车辆制动时的方向稳定性，保持车辆制动时的转向操纵能力，缩短汽车制动距离，减少轮胎表面磨损，减轻驾驶员疲劳程度起着非常重要的作用。

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3 汽车道路制动时受力和ABS工作过程分析

3.1 汽车道路制动时受力分析

3.1.1 汽车制动时受力分析

（1）汽车制动时受力分析

汽车制动时主要受力如图3－1所示。

图3－1

图3—1是汽车在水平路面上制动时受力情况，其中忽略了汽车滚动阻力偶矩、空气阻力以及旋转质量减速时产生的惯性力偶矩。图中：

Fz1 ——地面对前轮的法向反作用力； Fz2 ——地面对后轮的法向反作用力； Fxb1 ——地面对前轮的制动力； Fxb2——地面对后轮的制动力； G ——汽车重力；

Fj ——制动时汽车产生的惯性力。

汽车制动时，根据地面总制动力（Fxb1 ＋Fxb2）的大小作减速运动。制动时所产生的地面制动力等于车轮载荷G与地面附着系数之积。根据车辆制动时受力平衡分析，车辆运动时产生的惯性力（Fj）与地面总制动力的大小相等、方向相反，指向行驶方向并且作用在汽车质心上（如上图所示）。

制动过程中，汽车的动力学方程：

Fz1 ＋Fz2＝G （3—1）

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Fxb1 ＋Fxb2＝Fj （3－2）

如果前后车轮与地面之间的摩擦系数相同（μ＝μ0），则：

μ0（Fz1 ＋Fz2）＝－mdv∕dt （3—3）

（2）车轮制动时受力分析

下面我们再分析制动时车轮受力情况。（具体如图3－2所示）

图3－2

W ——汽车作用在车轮上的重力； Fp ——汽车作用在车轮轴上的惯性推力； r ——车轮半径；

Fz ——地面对车轮的法向支持力； Fxb ——地面制动摩擦力力； Tμ ——制动器制动力矩。

车轮在制动过程中，外部受力有汽车通过车轮轴作用在车轮中心车身重力（W），方向垂直向下，另外，汽车通过车轮轴作用在车轮中心的推力（Fp）与汽车前进方向一致，推动汽车继续向前行驶；地面作用在车轮边缘的制动摩擦力（Fxb），促使车轮旋转，方向与汽车运动方向相反；制动器作用在车轮轮毂上的制动力。因此，产生了作用在车轮上，控制车轮转动的两个力矩：阻止车轮转动的制动器制动力矩和地面制动力产生的促使车轮旋转的车轮转矩。

由此可得车轮运动方程：

mdv/dt = Fp–Fxb （3—4） Jω2＝Fxp r–Tμ （3—5）

式中：

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m ——车轮质量； v ——汽车速度； Fxp ——地面制动摩擦力； Fp ——汽车作用在车轮上推力； r ——车轮半径； J ——车轮转动惯量； ω ——车轮转动角速度； Tμ ——制动器制动力矩。

两个力矩的大小决定车轮的两种旋转状态： a.制动力矩大于车轮转矩，车轮速度降低。 b.制动力矩小于车轮转矩，车轮速度升高。 3.1.2 汽车制动时各参数变化

汽车制动后，各参数变化如图3－3所示。

图3－3

对汽车实施制动后，制动压力上升，制动力矩随之增加，车轮速度开始降低，滑移率和车轮转矩增大。在滑移率达到λ％之前，车轮转矩同制动力矩是同步增长的（制

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