Ch2 汽车主动安全技术.ppt

2-1汽车主动安全技术概述,一、汽车动力性,评价指标汽车的最高车速在良好的水平路面上汽车所能达到的最高行驶速度汽车的加速时间原地起步加速时间、中途超车加速时间汽车能爬上的最大坡度以汽车满载时在良好路面上的最大爬坡度表示,现代汽车行驶性能综合量标评价经济性、安全性（视野性、制动可靠性）、运动性（动力性、操纵稳定性）、耐久性（总成及整车可靠性）、实用性（通过性）、舒适性（平顺性）、居住性、美观性,现代汽车主动安全控制系统电控转向技术主动悬架系统（动态控制系统）防抱死制动系统与多管路制动系统、辅助制动系统驱动防滑系统,二、汽车行驶平顺性,汽车动力因数D定义,式中Ft驱动力（N）；Fw空气阻力（N）y道路阻力系数；d汽车旋转质量换算系数。,传动系统回转质量换算系数d,讨论,汽车的动力因数仅取决于汽车发动机发出并传递到驱动轮的驱动力、汽车的空气阻力及汽车总重汽车只要有相等的动力因数，则不论汽车的重量等其它结构参数有何不同，都能克服同样的坡度或产生同样的加速度,定义汽车行驶平顺性指汽车在正常行驶中能保证乘坐者不致因车身振动而引起不舒服和疲劳的感觉，以汽车乘员舒适程度来评价，亦称为乘坐舒适性。,讨论,图2-1.人体对振动反应的“疲劳-降低效率界限”,随着承受振动持续时间加长，感觉界限容许的加速度值下降；人体最敏感的频率范围对于垂直振动为48Hz，对于水平振动是2Hz以下。,评价指标（ISO263111997（E））暴露极限当人体承受的振动强度在此极限内，可保健康或安全疲劳降低工作效率界限当驾驶员承受的振动强度在此极限内，可保证能正常进行驾驶舒适降低界限当乘员承受的振动强度在此极限内，不会明显感到不舒适,总的加速度加权均方差值,平顺性评价方法（ISO263111997（E））1/3倍频带评价方法把“疲劳-降低效率界限”画在1/3倍频带的加速度均方差的频谱图上，看所有各频带的加速度均方差是否都在保持的那个感觉界限之内总的加速度加权均方差评价方法用频率加权函数，将人体敏感的频率范围以外各频带人体承受的加速度均方差值折算为等效于48Hz（垂直振动）、12Hz（水平振动）的数值,式中W（fci）频率加权函数；fci第i个频带的中心频率。并有,垂直振动方向,水平振动方向,三、汽车通过性,汽车通过性几何参数最小离地间隙c、接近角g1、离去角g2、纵向通过半径r1和横向通过半径r2。,定义汽车通过性指汽车在一定装载质量下，能以足够高的平均车速通过各种道路及无路地带和克服各种障碍的能力。,式中v0制动初速度m/s；j制动减速度值m/s2.,2-2汽车制动安全性与ABS,汽车紧急制动全过程见右图2－3,汽车的总制动距离S,制动安全性评价,制动效能指在良好路面上，汽车以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时的减速度制动时的方向稳定性指在制动时，汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。常用制动时汽车按给定轨迹行驶的能力来评价制动效能的恒定性主要是指在高速时或下长坡连续制动时制动效能能保持的程度,一、汽车制动过程概述,二、驾驶员制动反应阶段描述,制动操作反应过程认知、判断、动作驾驶员对突现危险信号的处理过程,制动反应时间测试结果,制动反应时间分布柱状图2-6,制动反应时间对比曲线图2-5,三、制动传动系作用阶段描述,表2-2对有预知与无预知制动信号的反应时间测试结果,制动传动系作用时间定义指从制动操纵装置（制动踏板）开始动作，到制动系统产生一定大小的制动力所需要的时间。,一般地液压制动传动系的作用时间为0.2S左右；气压制动传动系的作用时间为0.4S左右。,液压制动传动系作用时间的主要影响因素真空助力装置,表2-3一轿车在干燥路面上的制动数据,图2-7a液压制动系统的响应,图2-7b气压制动系统的响应,气压制动传动系作用时间的主要影响因素系统组成、制动阀结构、制动管道及管接头的流动阻力、制动气室溶剂及受压面积等结构因素以及贮气筒初始压力有关,四、持续制动阶段描述,1、制动车轮受力分析,式中m路面附着系数。,制动器制动力Fm（忽略汽车制动过程中空气阻力与滚动阻力）,式中Mm制动器摩擦力矩；r车轮半径。,讨论,当Mm不很大时，地面制动力Fx可以克服Mm而使车轮继续转动；且Mm增大时，Fx与Fm同步增长；Fx最大不能超过地面附着极限。,地面制动力Fx,汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，同时又受到地面附着条件的限制；只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供高的附着系数时，才能获得足够的地面制动力，提高行车制动效能。,2、持续制动阶段车轮运动状态描述,车轮滑移现象制动开始后，车轮角速度减小，在车体速度与车轮转速之间产生一个速度差。车速与轮速之间存在着速度差这一现象称为滑移现象。,滑移率l,式中v汽车车体速度；r车轮滚动半径；w车轮角速度。,汽车车轮在持续制动阶段的减速过程,参见右图2-10汽车车轮减速过程,3、车体运动状态描述,制动时车体运动分析,图2-12汽车直线制动抱死情况,图2-15弯道制动全轮抱死情况,图2-13汽车弯道制动前轮抱死情况,图2-14汽车弯道制动后轮抱死情况,3、车体运动状态描述续,制动时车辆载荷的转移,设汽车的质量为m，重心高度为H，轴距为L，行驶速度为V，制动减速度dV/dt,制动引起的前后轴载荷Wf与Wr的变化为,制动引起的内外轮载荷Wi与Wo的变化为,五、ABS防抱死制动系统,防抱死制动系统（ABSAnti-lockBrakingSystem）制动防滑系统概述,无ABS制动系统制动时现象,丧失转向能力/方向操纵性能下降操纵方向盘而达不到转向要求转向稳定性下降方向盘操纵不灵，车尾部上翘；车体打转或折叠制动距离延长超过一般的制动距离,ABS定义通过将制动器制动力调节到适应轮胎路面所能提供的附着力，达到防止车轮在紧急制动期间抱死的目的。,1.ABS基本原理,制动时车体与车轮速度关系,图2-17制动时车体与车轮速度,根据行驶中的轮胎与路面间的附着系数对各车轮给予最佳制动力，通常采用控制车轮的制动压力的方法来实现。,滑移率研究的定性结论,车轮速度的定性结论,制动器制动力与车轮加减速度的关系,l100时，纵向附着力不大而侧向附着力几乎尽失，车辆失去制动稳定性与操纵性；,图4-18制动器制动力与车轮加减速度,制动器制动力大于地面附着力（mW）时,车轮速度减小，车轮减速度（≈Dv1/t1）与两力的差值成正比；,地面附着力大于制动器制动力时,车轮速度增加，车轮加速度（≈Dv2/t2）与两力的差值成正比，增加的上限为车体速度。,l830范围内，可以同时得到较大的纵向与侧向附着能力，是安全制动的理想工作区；,l从0→lopt的范围内为稳定区域，而从lopt→100的范围内为非稳定区域；l一旦越过lopt则很快进入车轮抱死状态。,对ABS系统要求,讨论,在车轮的转动状态越过稳定界限的瞬间，迅速、适度地减小制动器的动力，使制动器制动力略低于车轮与地面间的附着力，从而使车轮的转动回到稳定区域内；,逐渐增大制动器制动力，直到车轮状态再次越过稳定界限止；尽量长时间地保持车轮运动在lopt稳定界限附近的最佳滚动状态，实现最优制动控制目标。,图4-19ABS的理想制动控制a理想的附着系数控制范围；b）理想的速度控制,2.ABS的效果与现状,效果,有、无ABS制动距离实测值对比,确保车辆制动时的方向稳定性保持车辆制动时的转向操纵性取得最佳制动力防止轮胎的局部不均匀磨损，可避免或减轻制动噪声,表2-3直线行驶紧急制动时实测距离比较值,（制动初速度80km/h）,图2-20ABS装备率统计及预测图,ABS装备率统计及预测,3.ABS的控制技术,试验方法和评价项目,跟踪路面特性的变化，使ABS各项性能指标始终处在最佳状态的控制算法，以弥补现今汽车上广泛采用的逻辑控制的不足之处；提高关键元件的可靠性和性能指标；降低ABS的装车成本，扩大ABS在汽车上的普及率；由单一的ABS控制目标，转向多目标的综合控制。,4.ABS的基本结构及其工作过程,表2-4试验方法、路面和评价项目,ABS的研究方向,（详见现代汽车电子技术相应部分内容）,5.ABS的试验评价,5.ABS的试验评价（续）,5.1直线行驶制动试验,目的测定不同路面附着系数下的制动距离，直线制动稳定性,评价指标制动距离比要求≯110,图2-21路面附着系数与可行制动初速度范围,图2-22路面附着系数与制动距离比,直线行驶制动的稳定性评价汽车横摆角速度（装ABS）偏转角速度≯5deg/s,不同附着系数组合路面上的制动,目的是对ABS系统控制逻辑和控制驱动方式的优劣。,评价方式在左右附着系数不同的组合路面上制动时产生偏转力矩，但在操纵其转向盘后应能对其进行修正，能有效控制住车辆运动。,图2-23不同附着系数组合路面,附着系数阶跃变化路面上的制动,图2-24附着系数阶跃变化路面,目的是对ABS系统控制逻辑中路面识别的动态响应作出评价。,评价方式在附着系数从高到低、从低到高顺序交错排列的路段上行驶，检验ABS系统对路面时别的动态响应。,图2-25躲避障碍物试验,5.2曲线行驶制动试验,目的是对装备ABS系统后汽车曲线行驶时制动操纵性和稳定性作出评价。,评价方式汽车固定一个方向盘转角，绕一定半径（250m）的圆周行驶时进行制动并使ABS工作，测定汽车的侧滑量、停车时的偏转角，然后对ABS的效能进行评价。,5.3躲避障碍物试验,目的是对装备ABS系统后汽车制动时的操纵性和稳定性作出评价,试验评价方案不断施以角阶跃输入转向，测量汽车相应的偏转角速度响应（转向响应性能）对无制动操作时的躲避障碍距离和制动操作时使ABS工作的躲避障碍距离进行比较换道试验。,试验方法,5.4强化试验,试验路线中，躲避距离L为一定值，改变制动初速度使汽车能顺利进入另一车道，有制动且ABS工作时顺利换道的初速度v0不应小于无制动时的换道速度。,评价指标横摆角速度比要求≯150,表2-5换道试验结果及其评价例,目的是对ABS系统的耐久性、可靠性、环境适应性、安装强度、抗干扰能力、失效界限等进行评价,试验类型强化路试验（搓板路面间距0.71.0m,突起高度1030mm人工强化路试验（人为改变制动系制动条件）高寒、高温耐候性试验电子干扰强化环境试验,6.装有ABS的汽车的驾驶与维护,踏板反应为了让ABS使车轮不被抱死，且形成最优制动液压，可通过对车轮制动分泵或制动钳的液压进行减压、保压和增压进行控制。作为减压手段使执行机构内容积发生变化，向储油箱泄放，或者利用柱塞泵的泵吸作用进行减压。,制动躁声原因（1）随着液压变化产生的振动和噪声；（2）液压元件本身的振动传向车身；（3）液压元件本身发出噪声。措施在管路中设置阻尼室；在液压元件的固定部位使用软性安装坐垫等,7.ABS的发展动向,在不断采用最新的电子控制技术提高ABS效能的基础上，追求能兼顾性能、可靠性、成本以及重量等诸参数的最优化设计效果,开发低成本的简易型ABS系统，进一步推动ABS市场由高级车向大众化经济型车领域扩展；完善诸如ABS/ASR组合型多功能控制系统的研究开发，加快其实用化进程。,8.装有ABS的汽车的驾驶与维护,1紧急制动时，一脚踩完制动踏板全部行程踩到底，不要重复地踩放制动踏板。2如果汽车几个小时没有启动，当启动发动机后，红色和黄色警告灯会亮1分钟左右，这时不要使用紧急制动。,3对轮毂轴承要经常检查，定期进行维护。4经常检查轮胎气压,特别要注意各轮胎的气压差。轮胎气压不合格，会使制动系统控制失控。,5注意检查蓄电池电压，其电压应不低于11V，否则ABS制动系统不能正常工作。6制动液应按原厂推荐牌号选用。,8.装有ABS的汽车的驾驶与维护（续）,7检查和拆卸液压部分时，应先泄压，特别是整体式ABS制动系统，油压很高（有的储液器油压达34MPa），否则会伤人。8ABS制动系统有故障时，不可带故障运行，应立即拔下安全断电器插头，以普通制动方式进行制动，并立即送修理厂检查。,9对装有ABS制动系统的汽车,驾驶时不要以为很保险,可以高速制动。紧急、制动时仍要控制车速,特别是转弯时。10ABS制动系统工作时，不断有压力调节，在制动踏板上有些脉动，但踏板没有移动；还可以听到电磁阀的工作声响，也可感觉到悬架系统前后运动，这是正常现象，说明ABS制动系统正常工作。,11更换制动液或维护作业结束后，要对ABS制动系统排气。在进行排气时，要把ABS制动系统的ECU断开，绝对不能让ABS制动系统起作用。,2-3ASR驱动防滑控制系统,ASR的工作原理和作用,现象比功率大且无ASR的车辆，若在附着系数小的路面行驶，则FR型车猛加“油门”又快速放松时将使车辆发生不规则旋转；FF型车猛加“油门”将使车辆驱动轮发生空转而失去方向控制。,驱动防滑系统ASRAnti-SkiddingRestraint,AccelerationSlipRegulation/牵引力（或驱动力）控制系统TCS（TractionControlSystem）,防止汽车加速过程中出现“打滑”，特别是防止汽车在非对称路面或在转弯时驱动轮的空转，维持最佳驱动力，保证实现汽车动力性，保持车辆的方向稳定性、操纵性。,汽车起步、行驶中驱动轮可提供最佳驱动力，与无ASR相比，提高了汽车的动力性，特别是在附着系数较小的路面上，起步、加速性能和爬坡能力较佳；能保持汽车方向的稳定性和前轮驱动汽车的转向控制能力；减少了轮胎的磨损与发动机油耗。,图2-26附着系数（纵向）与滑移率的关系,ASR的优点,ASR可行的控制方案,一、ASR典型实现方案,对发动机输出转矩进行控制方式合理的控制发动机输出的驱动扭矩，可以使汽车获得最大驱动力，控制手段主要有,图2-28中1-轮速传感器；2-齿圈；3-控制器；4-压力调节器；5-ASR阀；6-ASR继动马达；7-发动机；8-燃油泵；9-双通单向阀,1.气压系统制动控制ASR,图2-28气压ABS/ASR系统结构方案,调节燃油喷油量如减小或中断供油；调节点火时间如减小点火提前角或停止点火；调节进气量如调节节气门开度和辅助空气装置。,对驱动轮进行制动方式对发生滑转的驱动轮直接加以制动增加车轮制动分泵的压力,对可变锁止差速器进行控制方式对电子控制限滑差速器（LSD），在其向驱动轮输出端的多片离合器上，以增加液压实现进行锁止控制。,图2-27差速器锁止控制1-蓄能器；2-电磁阀；3-压力传感器,对发动机与驱动轮之间的扭矩进行控制方式对离合器和变速器等进行控制，实用中多是通过控制变速器的换挡特性改变传动比来实现。,2.液压系统制动控制ASR,整体结构式,可变容积式,图2-29整体结构式ASR方案,图2-30可变容积式ASR方案,在ABS系统中增加电磁阀和调节器即增加了驱动控制功能，构成ASR与ABS组合在一起的整体结构式制动控制方案。,在ABS系统的液压装置和轮缸之间增加ASR的液压装置，即为可变容积式制动控制方案。,液压系统制动控制式ASR的发展,整体结构式ASR成本低，结构紧凑,3.发动机控制ASR,调节调速器的控制方式机械式（图2-31）电子式（图2-32）,对柴油车的控制方式,图2-31发动机控制ASR（气缸驱动）,图2-32发动机控制ASR（电动机驱动）,通过调速器调节喷油泵的喷油量来降低其输出扭矩，从而防止驱动轮空转。,二、ASR的使用效果,电子式发动机控制ASR工作示意,冰、雪路面驱动力对比,左、右轮不同附着系数路面加速性对比,2-4VDC车辆动态控制系统,VSC系统构成,车辆动态控制系统,在车辆的所有行驶状况下，VDC都对各车轮的受力进行调节，从而主动地对车辆进行动力学控制，提高高速车辆的主动安全性。,图中1-VSC执行器；2-制动总泵压力传感器；3-转向舵角传感器；4-加速度传感器；5-横向摆动率传感器；6-节气门动作器；7-节气门位置传感器；8-车轮速度传感器；9-ABS、ASR与VSC用ECU,车辆动态控制系统VDCVehicleDynamicsControl车辆稳定控制系统VSCVehicleStabilityControl[丰田]电子稳定化程序/电子稳定化控制程序系统ESP[ElectronicStabilizationProgram/controlProcedure][奔驰-波许],图2-36VSC控制构成图,车辆非稳定状态判定,VDC的动力学原理,高附着系数路面转向行驶；低附着系数路面转向行驶；VDC对车辆行驶中横摆角速度、滑移角进行控制。,三种情况比较,图2-37VDC的动力学原理图,控制目标,3个车辆自由度前后向、横向、横摆；目标状态；实际状态。,过多转向倾向一般为车身滑移角增大，且滑移角速度也增大时出现不足转向倾向当实际的横向摆动率比目标的横向摆动率要小时出现,克服过多转向倾向措施转弯出现较大的过多转向时，根据这种倾向的程度对外侧的前轮进行制动，以抵抗横向摆动力矩，恢复车辆的稳定性克服不足转向倾向措施转弯出现较大的不足转向时，根据其倾向的程度来控制发动机功率或对左右后轮进行制动，以产生使车辆回头的“不足转向控制力矩”，限制不足转向,2-5四轮转向控制技术,1.四轮转向的发展20世纪60年代提出，80年代中后期开始发展并实际应用,主要目的提高汽车在高速行驶或在侧向风力作用时的操纵稳定性，改善在低速下的操纵轻便性，以及减小在停车场调车时的转弯半径,2.四轮转向的转向特性,四轮转向（4WS-FourWheelSteering）,3.后轮的两种转向方式,特性前后轮同相位转向，转角小，车身姿态变化小，目标行驶的跟踪性好,4.4WS在高速行驶时的稳定性分析,5.4WS车在改变行车路线时的性能,从直线行驶进入转弯时2WS车与4WS车的运动比较,,6.低速下的小转弯半径行驶,7.后轮转向控制类型,机械控制式机械电子控制式电子控制液压工作式液压控制液压工作式电子控制电动工作式,转角传感型车速传感型,8.4WS控制种类,9.4WS的工作原理,日本本田4WS系（机械控制式）,日本本田4WS机构,后轮转向机构,轨迹曲线的形状,转向运动分析（如右图示）,日本本田4WS转向角度分析（如右图示）,分析结论日本本田4WS属于转角传感型，其后轮的偏转情况与车速无关，而只与方向盘转角有一定联系,转向角度分析示意图,日本马自达4WS机构,日本马自达4WS系（机械电子液压控制式）,10.与2WS相比，4WS的优点,特性日本马自达4WS既属车速传感型又是转角传感型,提高了汽车在高速行驶时和在滑溜路面上的转向性能驾驶员操纵方向盘反应灵敏在不良路面和侧风等条件下，汽车也具有较好的方向稳定性，提高了高速下的直线行驶稳定性提高了汽车高速转弯的行驶稳定性，不但便于转向操纵，而且在进行急转弯时，也能保持汽车的行驶稳定性通过使后轮转向与前轮转向相反，减小了低速行驶时的转弯半径，不但便于在狭窄的路面上进行U型转弯，而且在驶入车库等情况下便于驾驶。,11.4WS今后发展趋势,观点,现在的前轮转向是非常完善的,可以充分地满足汽车行驶需要,全四轮转向并不能使汽车转向性能有明显改善。现在的前轮转向是非常完善的,可以充分地满足汽车行驶需要,全四轮转向并不能使汽车转向性能有明显改善。4WS与2WS在性能上仅有极微小的差别没有必要花这么多钱,并把车子搞的这么复杂。如何去组合汽车的平移和转动这两种运动,使得汽车每一瞬时都处于最佳的转向行驶状态,这无论在理论上还是在实用性技术上目前还没达到成熟的地步。,12.各公司的4WS系统特性对比,2-6卫星导航与车距控制系统,表2-6导航Navigation检测系统分类和检测方法,作用为车辆定位，通过与陆路交通管制系统通信，可共同提高交通管理系统的功能，确保车辆安全行驶,一.卫星导航系统,导航装置功能的发展形态,导航系统组成,全球定位系统,二、车距控制系统,车距报警装置,实例三菱公司车距控制装置,1-转向角传感器2-停车灯开关3-节气门执行机构4-电动负压泵5-节气门位置传感器TPS内装怠速开关不装TCS的车辆6-激光雷达7-自动变速器防手动换挡开关8-车速传感器9-发动机和自动变速器ECU10-ABS用ECU11-加速踏板位置传感器内装怠速开关装TCS的车辆12-预检车速控制用ECU13-报警蜂鸣器14-视频摄像,图2-42三菱公司车距控制装置构成,车距控制模式基本控制系统由车速反馈、车距反馈构成。车距反馈控制常数根据图像形状设定，也可考虑驾驶者舒适性进行调节,车距报警装置（续）,减速控制工况按照该工况下车速、车距、相对速度大小进行节气门全关和自动变速器作低挡变速两个阶段进行减速,报警工况与相对速度大的先行车接近或当先行车进行紧急制动时，本车转入减速控制工况并同时报警,稳定控制工况当没有先行车时，与原巡航控制相同，控制节气门以保持设定的车速,控制取消工况当驾驶者操作控制取消开关或关闭主电源开关，或进行制动操作时，应转到“控制取消工况”。,表2-7车距控制系统的显示功能,2-7轮胎气压报警装置,原理根据轮胎气压与轮胎弹性之间存在的相关性原理，当轮胎气压下降时，轮胎弹性下降，计算来自ABS使用的车轮传感器获得轮胎的转速信号变化情况，并由此测算轮胎弹性，从而可随时监测轮胎的气压。,作用检测轮胎气压，并在仪表盘上装有报警灯，当轮胎气压出现异常时会立即向驾驶员报警，使驾驶员可及早发现轮胎破裂情况，及时防止操纵稳定性和燃油经济性下降。,轮胎气压测定方法,表2-8利用轮胎气压报警装置获得的效果,把4个轮胎调整到规定气压；接通点火开关，车辆在停止状态时，报警灯进行三次闪亮，然后按下设在驾驶座仪表下部的调整开关,轮胎气压报警装置使用注意事项,报警装置的初期设定（调换轮胎后）,检查工况作为调整开关检查之用,轮胎气压经常检查,2-8辅助制动系统,装备辅助制动系统的重要性和目的,大型车辆运动能量大，事故中破坏力巨大大型车辆质量大，刹车强度大，易造成车轮抱死、轮胎早期不均匀磨损大型车辆质量大，制动强度大，易造成制动摩擦蹄片的磨耗大型车辆动能大，长坡连续制动易出现制动器热衰退和制动器效能下降等危险,大型车辆行车安全性隐患,及时有效地控制减小高速车辆的运动能量，达到平稳制动停车的目的。,典型辅助制动系统的类型,发动机制动排气制动缓速器减速制动,图2-45发动机制动的基本原理,一、发动机制动装置,发动机制动的工作原理,发动机熄火后，用压缩时的空气阻力来消耗车辆的运动能量，达到减速行驶的目的。,图2-46永久磁铁式缓速器制动力产生原理图,二、排气制动,三、缓速器,发动机排气制动的阻力功率1620kw/L,缓速器配合常规制动系统使用，主要用于使高速车辆平稳减速和使下长坡的车辆能保持某一车速而不必频繁使用常规制动器的一种高效辅助减速制动装置,流体液力式电磁式,当旋转金属板与永久磁铁靠近时在金属板上产生涡电流，其电动势方向由右手定则确定；同时涡电流又与相对旋转的永久磁铁的磁场相互作用而在金属板上产生电磁力，该电磁力方向与金属板旋转方向相反，成为制动力。,发动机排气制动实现方式,在发动机排气管中安装一个可由驾驶员控制的挡板（阀门），从而在排气系统中产生阻力，消耗车辆运动能量，达到减速行驶的目的。,缓速器的类型,,线圈电磁式永久磁铁式,永磁式缓速器制动力产生原理,三、缓速器（续）,永磁式缓速器与线圈电磁式缓速器相比的优点,永磁式缓速器工作原理,永磁铁比电磁铁质量轻、体积小，仅为后者1/8采用永磁铁不消耗电能，故不用考虑发电机或蓄电池容量大小影响，使缓速器结构紧凑简单化，易于保养线圈电磁式缓速器通电后发热，下长坡连续或频繁制动升温出现大幅退磁现象，使制动力矩大大下降；而永磁铁不发热，无退磁影响，制动力矩稳定,图2-47永久磁铁式缓速器磁回路原理图,缓速器与排气制动组合方案,缓速器实际使用效果（优点）,图2-48辅助制动操纵控制流程图,高速行驶，尤其是高速下坡弯道行驶时安全感增强，驾驶员不易疲劳常规制动器使用次数大幅度减少，制动蹄片俄使用寿命一般增加6倍左右减轻了常规制动系统的负荷强度，不必担心出现制动系统突然超载崩溃的情况，制动安全性能大大提高车辆维修时间和费用降低,四、带有车速感应的中央门锁,五、反光安全车身,功能在黎明、傍晚、浓雾天气等光线不良时，可使其他车辆的驾驶员和行人在远处就能看到反光车身的外观特征和运动特征，做到及时避让,功能当汽车行驶速度高时，车速传感器自动接通门锁锁止电路将车门锁死。,实际使用效果,浓雾时可使车身视野距离可提前520m夜间可使车身视野距离可提前50300m,2-9汽车结构与主动安全性,现代汽车设计和结构措施与主动安全性照明灯、信号灯的性能汽车前、后视野性能（获取80的信息）操纵性能性能汽车制动性能轮胎性能,一、汽车视野性,1.汽车驾驶员眼椭圆,眼睛位置数据获取方法前方视野（前风窗、仪表板）对行车、超车有重要作用侧方视野（侧窗）对起步、转弯、停车、低速行驶有重要作用后方视野（后视镜）对超车、转弯、制动有重要作用,驾驶员眼椭圆定义汽车驾驶员以正常驾驶姿势坐在座椅上时，其眼睛位置在车身坐标中的统计分布图形,驾驶员眼睛位置数据的分布检验,眼睛位置数据获取方法摄影法,c2检验法在总体X的分布函数Fx未知时，根据其n个样本x1,x2,x3xn来检验Fx是否与预定的分布函数F0x相同。,图2-49驾驶员眼睛位置侧向散点图,数据的分布检验方法正态概率纸打点法c2检验法（二元分布检验）,2.人体工程学的概念,2.1、百分位数,对人体尺寸，将抽取的“样本”实测尺寸值由小到大排列于数轴上，再将这一尺寸段均分成100份，则将第几份点上的数值作为该百分位数如P501688mm,2.2、满足度,图2-50驾驶员眼椭圆,表示产品尺寸有多少人x能很适合的参数,Ⅰ型产品设计设计时需同时参照上、下限两个人体的尺寸参量Ⅱ型产品设计设计时只需参照上限或下限中一个人体的尺寸参量Ⅲ型产品设计设计时需要参照人体尺寸参量的算术平均值,即P50,2.3、百分位数在设计产品或制定标准时的使用规则,当产品设计的尺寸不适当时，不仅不适用，且有害健康或易造成危险。设计该产品时应采用P99、P1为上、下限值，满足度应为98；对一般军用产品，设计时满足度应超过90,对一般民用产品，设计时采用P95、P5为上、下限，满足度应为90；与整个人体尺寸有关的产品，设计时应采用P95或P90为满足度；对于涉及约束或限制人体的产品，应采用P5为设计依据；对于不属于第4项范围的，且只用一个规格最大限度地满足整个群体需要的产品，设计时满足度应选用P50。,3.汽车合适的视野,3.1、汽车前上方视区界限,应保证十字路口处能看到信号灯能够避免太阳光线等刺眼作用,图2-51驾驶员前上方视区的界限,前风窗上视角是指过侧视眼椭圆的上缘向前风窗上限点作一条切线，则该切线与水平方向的夹角称为上视角。,确定原则,制动距离与前上方最小视角的关系,式中a前上方最小视角（）h驾驶员眼睛距路面距离（m）S可能的制动距离（m）L驾驶员眼睛距车头距离（m）H信号灯的高度（m）,眼椭圆的意义,2.4、眼椭圆的意义与应用,3.2、汽车前下方视区的合适值,表2-9为看清信号灯所必需的最小上方视角,前风窗下视角是指过侧视眼椭圆的下缘向前风窗下限点，或发动机罩最高点，作一条切线，则该切线与水平方向的夹角称为下视角,动态视野研究的几点结论在高速路上视野过大,路面移动感过强；视野过小,车速感变差,在市区行驶视野过大,路感刺激大视野过小,信息缺失,不宜,在山区行驶视野过大,不宜在山区行驶,感觉试验市区与高速路对比试验,图2－52驾驶员眼睛对路面的瞬时相对角速度与主观感觉试验结果,4.汽车后视野（间接视野）的要求,汽车动态视野试验结果几点结论在车速100km/h时大客驾驶员能够看见车前方5m内的路面会产生不适，若看见3m以内的路面会产生恐惧感,后视野定义指驾驶员通过后视镜间接观察到车外周围景物的范围,后视野类型驾驶员侧后视镜的后视野乘员侧后视镜的后视野车内后视镜的后视野,结论车速越高，越不希望前下方视野大；前下方视野过小,会使盲区扩大，不利于观察，速度感变差。应综合考虑各方面的影响因素,最适合的前下方视区界限在高速100km/h车速下为最近可见路面点位于车前方8.2m处在山区50km/h车速下为最近可见路面点位于车前方3.2m处在市区40km/h车速下为最近可见路面点位于车前方2.8m处,对汽车后视镜的要求,后视野具体要求88/321/EEC,在公路，尤其是在高速路超车或换道行驶时，通过内外后视镜（包括侧下视镜）可向驾驶员提供左右两侧及后方的交通状况信息；,图2-53M1类及总质量小于2000kg汽车内后视镜视野,在市区繁华街道行驶时，车内外后视镜、下视镜可向驾驶员提供周围行人、自行车、摩托车、各种障碍及其交通状况信息,在汽车倒车时，驾驶员通过内外后视镜可观察到汽车后部、侧面的障碍物及交通状况。,图2-54M1类及总质量小于2000kg汽车外后视镜视野,我国对汽车后视镜的要求GB15084-94,图2-56广角后视境的后视野,图2-55除M1类及总质量小于2000kg汽车外的后视镜视野,图2-57侧下视镜的后视野,二、汽车操纵机构,操纵机构定义指车内供驾驶员用来操纵汽车的各种装置操纵机构分类一级操纵装置（有关汽车性能）二级操纵装置（车内其他操纵装置）,1.汽车的实际H点,H点的概念,H点是人体身躯与大腿的交接点，即跨点（HipPoint）,H点人体模型各构件名称,汽车实际H点及其作用,汽车实际H点是与操作方便性及坐姿舒适性相关的车内尺寸的基准点在确定眼椭圆时，为车身侧视图上眼椭圆的定位基准在车内操作装置布设时，汽车实际H点的位置影响到驾驶员手伸及界面,2.人的手脚运动和必要的空间,手、脚的平均尺寸和活动范围,图2-58手的平均尺寸和活动范围,图2-59膝关节运动范围,图2-60脚掌运动范围,3.驾驶室尺寸综合因子,图2-61手伸及界面有关的驾驶室尺寸与综合因子G有关的几何参数,依据ISO3958,轿车适用尺寸范围,座椅靠背角b9.033.0最后H点至踵点的垂直距离Hz130520mmH点水平调节量最小值Hx130mm方向盘直径D330600mm方向盘倾角a1070方向盘中心至踵点水平距离Wx660152mm方向盘中心至踵点垂直距离Wz530838mm,驾驶室尺寸检验步骤,1）测量出驾驶室的相关尺寸b、a、g、Hx、Wx、Wz及D；2）计算尺寸综合因子G；3）计算基准面HR离踵点的距离dmmd786-99G；若d-Hx≤0，则基准面HR纵向地位于踵点之后d处；若d-Hx0，则基准面HR纵向地位于最后H点处。4）建立坐标系HR，驾驶员座椅对称平面，过最后H点的水平面；5）测量出被检验的手操作钮件在坐标系中的坐标值；6）根据G值和使用情况确定的男女驾驶员比，选定标准检验表格；7）将5测得的坐标值与检验表格对应值对照若测量值小于或等于表格值,则认为可伸及；否则为不可伸即，需重新布置,尺寸综合因子G,4.典型机构布设的有关问题,转向盘倾角与最大转向力及最大转向角速度的关系（图2-62）,转向盘布设与直径最舒适布设转向盘直径356380mm，与驾驶员的倾角为60；轿车、小型货运车转向盘直径350400mm,与驾驶员的倾角为4060；,4.1、转向盘的倾角与直径,图2-62转向盘倾角与最大转向力及最大转向角速度的关系,图2-63小型车辆转向盘倾角与直径,图2-64中型车辆和公共汽车转向盘倾角与直径,图2-65大型及矿用车辆转向盘倾角与直径,中型车辆、公共汽车转向盘直径400mm,与驾驶员的倾角为1530；,大型、矿用车辆转向盘直径450500mm,与驾驶员的倾角接近为0；,4.2、脚踏板的踏力与布设,踏板的踏力（图3-20）,图2-66脚踏力的分布,加速、制动踏板的布设,图2-67脚悬空踏板,