汽车被动安全：制动性能与检测

【知识引导】

汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定和在下长坡时能维持一定车速的能力，称为汽车的制动性。汽车的制动性是汽车的主要性能之一。制动性直接关系到交通安全，重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等有关，故汽车的制动性是汽车安全行驶的重要保障。改善汽车的制动性，始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。

知识点一　制动性评价指标

汽车的制动性主要由下列三方面来评价：

（1）制动效能，即制动距离与制动减速度。

（2）制动效能的恒定性，即抗热衰退性能。

（3）制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。

制动效能是指在良好路面上，汽车以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。它是制动性能最基本的评价指标。汽车高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度，称为抗热衰退性能。因为制动过程实际上是把汽车行驶的动能通过制动器吸收转换为热能，所以制动器温度升高后能否保持在冷状态时的制动效能，已成为设计制动器时要考虑的一个重要问题。此外，涉水行驶后，制动器还存在水衰退问题。对于制动时汽车的方向稳定性，常用制动时汽车按给定路径行驶的能力来评价。若制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力，则汽车将偏离原来的路径。表4-1 是一些国家乘用车制动规范对行车制动器制动性的部分要求。

表4-1　乘用车制动规范对行车制动器制动性的部分要求

知识点二　制动时车轮受力

汽车受到与行驶方向相反的外力时，才能从一定的速度制动到较小的车速或直至停车。这个外力只能由地面和空气提供。但由于空气阻力相对较小，所以实际上外力主要是由地面提供的，称之为地面制动力。地面制动力越大，制动减速度越大，制动距离也越短，所以地面制动力对汽车制动性具有决定性影响。

下面分析一个车轮在制动时的受力状况，以说明影响汽车地面制动力的主要因素。

1.地面制动力

图4-1 画出了在良好的硬路面上制动时车轮的受力情况。图中滚动阻力偶矩和减速时的惯性力、惯性力偶矩均忽略不计。Tμ是车轮制动器中摩擦片与制动鼓或盘相对滑转时的摩擦力矩，单位符号为N·m；Fxb是地面制动力，单位符号为N；W 为车轮垂直载荷，单位符号为N；Tp为车轴对车轮的推力，单位符号为N；Fz为地面对车轮的法向反作用力，单位符号为N。显然，从力矩平衡得到

式中，r 为车轮半径（m）。

图4-1　轮胎在制动时的受力情况

地面制动力是使汽车制动而减速行驶的外力，但是地面制动力取决于两个摩擦副的摩擦力：一个是制动器内制动摩擦片与制动鼓或制动盘间的摩擦力；另一个是轮胎与地面间的摩擦力——附着力。

2.制动器制动力

在轮胎周缘为了克服制动器摩擦力矩所需的力称为制动器制动力，用符号Fμ表示。相当于把汽车架离地面，并踩住制动踏板，在轮胎周缘沿切线方向推动车轮直至它能转动所需的力。显然

式中　Tμ——制动器的摩擦力矩（N·m）。

由式（4-2）可知，制动器制动力仅由制动器结构参数所决定，即取决于制动器的形式、结构尺寸、制动器摩擦副的摩擦因数以及车轮半径，并与制动踏板力，即制动系的液压或空气压力成正比。图4-2 是试验得到的某四座轿车的制动器制动力与踏板力的关系曲线。

图4-2　制动器制动力与制动踏板的关系曲线

3.地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系

在制动时，若只考虑车轮的运动为滚动与抱死拖滑两种状况，当制动踏板力较小时，制动器摩擦力矩不大，地面与轮胎之间的摩擦力即地面制动力，足以克服制动器摩擦力矩而使车轮滚动。显然，车轮滚动时的地面制动力就等于制动器制动力，且随踏板力增长成正比增长（见图4-3）。地面制动力是滑动摩擦的约束反力，它的值不能超过附着力，即

或最大地面制动力bmaxxF为

图4-3　制动过程中地面制动力、制动器制动力及附着力的关系

当制动器踏板力Fp或制动系液压力p 上升到某一值（图4-3 中为制动系液压力 Fp），地面制动力Fxb达到附着力Fφ时，即车轮抱死不转而出现拖滑现象。制动系液压力p＞pa时，制动器制动力 Fμ由于制动器摩擦力矩的增长而仍按直线关系继续上升。但是，若作用在车轮上的法向载荷为常数，地面制动力Fxb达到附着力Fφ的值后就不再增加。

由此可见，汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，但同时又受地面附着条件的限制，所以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力时，才能获得足够的地面制动力。

知识点三　汽车的制动效能及其恒定性

汽车的制动效能是指汽车迅速降低车速直至停车的能力。评定制动效能的指标是制动距离s 和制动减速度ba 。

1.制动距离与制动减速度

制动距离与汽车的行驶安全有直接的关系，它指的是汽车速度为0u 时，从驾驶员开始操纵制动控制装置（制动踏板）到汽车完全停住为止所驶过的距离。制动距离与制动踏板力、路面附着条件、车辆载荷、发动机是否结合等许多因素有关。在测试制动距离时，应对踏板力或制动系压力、路面附着系数以及车辆的状态进行规定。制动距离与制动器的热状况也有密切关系，若无特殊说明，一般制动距离是在冷试验的条件下测得的。此时，起始制动时制动器的温度在100 °C 以下。由于各种汽车的动力性不同，对制动效能也提出了不同要求：一般轿车、轻型货车行驶车速高，所以制动效能要求也高；重型货车行驶车速低，制动效能要求就稍低一点。

制动减速度是制动时车速对时间的导数，即。它反映了地面制动力的大小，因此与制动器制动力（车轮滚动时）及附着力（车轮抱死拖滑时）有关。

在不同路面上，地面制动力为

故汽车能达到的减速度2

(m/s )为

若允许汽车的前、后车轮同时抱死，则

若装有理想的制动防抱死装置来控制汽车的制动，则制动减速度为

在评价汽车的制动性能时，由于瞬时减速度曲线的形状复杂，不好用某一点的值来判断，所以我国行业标准采用平均减速度的概念，即

式中， t1为制动压力达到75%最大压力（ Pmax）的时刻； t2为到停车时总时间的2/3 的时刻。ECER13 和GB 7258 采用的是充分发出的平均减速度(m/s2)：

式中，vb为0.8v0的车速（km/h）； v0为起始制动车速（km/h）；ve为0.01v0的车速（km/h）；sb为 v0到 vb车辆经过的距离（m）； se为 v0到 ve车辆经过的距离（m）。

下面假设在φ 值不变的条件下对制动距离做粗略的定量分析，以研究各种因素对制动距离的影响。

2.制动距离的分析

为了分析制动距离，需要对制动过程有一个全面了解。

图4-4 是驾驶员在接收紧急制动信号后，制动踏板力、汽车制动减速度与制动时间的关系曲线。图4-4（a）是实际测得的曲线，图4-4（b）是经过简化后的曲线。

图4-4　汽车的制动过程

驾驶员接到紧急停车信号时，并没有立即行动[图4-4（b）中的a 点]，而要经过后才意识到应进行紧急制动，并移动右脚，再经过后才踩到制动踏板。从a 点到b 点所经过的时间 τ1=+称为驾驶员的反应时间。这段时间一般为0.3～1.0 s。在b 点以后，随着驾驶员踩踏板的动作，踏板力迅速增大，至d 点时达到最大值。不过由于制动蹄是由回位弹簧拉着的，蹄片与制动鼓间存在间隙，所以要经过，即至c 点，地面制动力才起作用，使汽车开始产生减速度。由c 点到e 点经过的时间是制动器制动力增长所需的时间。 τ2=+称为制动器的作用时间。制动器作用时间一方面取决于驾驶员踩踏板的速度，另外更重要的是受制动系结构形式的影响。 τ2一般为0.2～0.9 s。由e 到f经过的时间为持续制动时间 τ3，其减速度基本不变。到f 点时驾驶员松开踏板，但制动力的消除还需要一段时间，τ4一般为0.2～1.0 s，这段时间过长会耽误随后起步行驶的时间。另外，若因车轮抱死而使汽车失去控制，驾驶员采取措施放松制动踏板，又会使制动力不能立即释放。

从制动的全过程来看，总共包括驾驶员见到信号后做出行动反应、制动器起作用、持续制动和放松制动器四个阶段。一般制动距离是指开始踩着制动踏板到完全停车的距离。它包括制动器起作用和持续制动两个阶段中汽车驶过的距离2s 和3s 。

在制动器起作用阶段，汽车驶过的距离2s 估算如下：

在时间内：

式中，0v 为起始制动车速。

在时间内，制动减速度线性增长，即

式中

故

求解这个积分等式。因τ = 0时[图4-4（b）中的c 点]，v = v0，故

时的车速为

又因

故

而τ =0 时[图4-4（b）中的c 点]，s＝0，故

或τ =时：

因此，在2τ 时间内的制动距离为

(www.chuimin.cn)

在持续制动阶段，汽车以bmaxa做匀减速运动，其初速为ev ，末速为0，代入ev ，得

故总制动距离为

因为很小，故略去项，且车速的单位符号为km/h，则上式可写成

从式（4-3）中可以看出，决定汽车制动距离的主要因素是制动器起作用的时间、最大制动减速度（即附着力或最大制动器制动力）以及起始制动车速。附着力（或制动器制动力）越大、起始制动车速越低，制动距离越短。

下面仅对制动器起作用的时间加以分析。

真正使汽车减速停车的是持续制动时间，但制动器起作用的时间对制动距离的影响也是不小的。制动器起作用时间与制动系的结构形式有密切的关系。

当驾驶员急速踩下制动踏板时，液压制动系的制动器起作用的时间可短至0.1 s 甚至更短；真空助力制动系和气压制动系为0.3～0.9 s；货车有挂车时，汽车列车的制动器起作用的时间有时竟长达2 s，但精心设计的汽车列车制动系可缩短至0.4 s。

改进制动系结构，减少制动器起作用的时间，是缩短制动距离的一项有效措施。例如“红旗”CA770 轿车由真空助力制动系改为压缩空气助力（气顶液）制动系后，以30 km/h起始制动车速所做的制动试验结果如表4-2 所示。

表4-2　装用不同助力系时CA770 轿车的制动性能

由表4-2 可见，采用压缩空气-液压制动系后，制动距离缩短了32%，制动时间减少31.6%，但最大减速度只提高3.5%。此时虽未单独给出制动器起作用的时间2τ 的变化情况，但试验结果说明，最大减速度提高不多，即持续制动时间3τ 变化不大。因此，可认为制动器起作用时间的减少是缩短制动距离的主要原因。

“解放”货车采用新型制动阀（总泵），使进气时间缩短了40%～50%，因此也使制动距离有一定缩短。

图4-5 是根据杂志《Autocar》对48 辆装有真空助力器的各种轿车在干燥、良好的路面上进行制动试验的结果，并按最小二乘法拟合得到的制动距离曲线。拟合得到的公式为

式中，a0v 为起始制动车速（km/h）；s 为制动距离（m）。

图4-5　轿车的制动距离曲线

3.制动效能的恒定性

以上讨论仅限于在冷制动情况（制动器起始温度在100 °C 以下）的制动效能。汽车在繁重的工作条件下制动时（例如在下长坡时，制动器就要较长时间连续地进行较大强度的制动），制动器温度常在300 °C 以上，有时高达600 ～700 °C。高速制动时，制动器温度也会很快上升。制动器温度上升后，摩擦力矩常会有显著下降，这种现象称为制动器的热衰退。如LexusLS400 汽车在冷制动时，起始制动车速为195 km/h。制动距离为163.9 m，减速度为8.52m/s ；而经过下山中的26 次制动，前制动器温度达693 °C，这时以同样的起始车速制动，减速度为6.02m/s ，制动距离加长了80.6 m，达到244.5 m。热衰退是目前制动器不可避免的现象，只是程度上有所差别。制动效能的恒定性主要指的是抗热衰退性能。

制动器抗热衰退性能一般用一系列连续制动时制动效能的保持程度来衡量。根据国家行业标准GB 7258—2017，要求以一定车速连续制动15 次，每次的制动强度为23 m/s ，最后的制动效能应不低于规定的冷试验制动效能5.82m/s 的60%（在制动踏板力相同的条件下）。

山区行驶的货车和高速行驶的轿车，对抗热衰退性能有更高的要求。一些国家规定，大型货车必须装备辅助制动器，以保持山区行驶的制动效能。

抗热衰退性能与制动器摩擦副材料及制动器结构有关。一般制动器的制动鼓、盘由铸铁制成，而摩擦片由石棉、半金属和无石棉等几种材料制成。按照ECER13 的规定，由于石棉有害健康，不允许使用含石棉的摩擦片。正常制动时，摩擦副的温度在200 °C左右，摩擦副的摩擦因数为0.3～0.4。但在更高的温度时，有些摩擦片的摩擦因数会有很大降低而出现热衰退现象。另外，如果制动器结构不合理或使用不当，会引起制动液的温度急剧上升，当温度超过制动液的沸点时，会产生汽化现象，使制动完全失效。

制动器的抗热衰退性能不仅受摩擦材料摩擦因数的影响，而且同制动器的结构形式有密切关系。

常用制动效能因数与摩擦因数的关系曲线来说明各种类型制动器的效能及其稳定程度。图4-6 是具有典型尺寸的各种形式制动器制动效能因数与摩擦因数的关系曲线。由图可知，对于双向自动增力蹄及双领蹄制动器，由结构上的几何力学关系产生增力作用，因此具有较大的制动效能因数。摩擦因数变化时，制动效能按非线性关系迅速改变。因此，摩擦因数的微小改变，能引起制动效能大幅度变化，即制动器的稳定性差。双从蹄制动器情况与之相反。领从蹄式制动器介于二者之间。这里要特别强调的是盘式制动器，其制动效能没有鼓式制动器大（一般盘式制动器常加装真空助力器以增大制动效能），但其稳定性好。高强度制动时，其摩擦材料的摩擦因数虽有下降，但对制动效能影响不大。同时，盘式制动器和鼓式制动器相比，反应时间短且不会因为热膨胀而增加制动间隙。因此，盘式制动器已普遍用作轿车的前制动器，用作轿车后制动器的也不少。目前，各种吨位的货车，包括重型货车（行驶于公路上作长途运输）、牵引车采用盘式制动器的也日益增多。总之，盘式制动器越来越广泛地用于高速轿车、重型矿用车。当汽车涉水时，水进入制动器，短时间内制动效能的降低称为水衰退。此时，汽车应在短时间内迅速恢复原有的制动效能。

图4-6　制动效能与摩擦因素关系曲线

知识点四　制动时汽车的方向稳定性

制动过程中有时会出现制动跑偏、后轴侧滑或前轮失去转向能力而使汽车失去控制离开原来的行驶方向，甚至发生撞入对方车辆行驶通道、下沟、滑下山坡的危险情况。一般称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为制动时汽车的方向稳定性。汽车试验中常规定一定宽度的试验通道（如1.5 倍车宽或3.7 m），制动时方向稳定性合格的车辆，在试验过程中不允许产生不可控制的效应使它离开这条通道。

制动时汽车自动向左或向右偏驶称为制动跑偏。侧滑是指制动时汽车的某一轴或两轴发生横向移动。最危险的情况是在高速制动时发生后轴侧滑，此时汽车常发生不规则的急剧回转运动而失去控制。跑偏与侧滑是有联系的，严重的跑偏有时会引起后轴侧滑，易于发生侧滑的汽车也有加剧跑偏的趋势。图4-7 画出了单纯制动跑偏和由跑偏引起后轴侧滑时轮胎留在地面上的印迹。

图4-7　制动时汽车跑偏的情形

前轮失去转向能力，是指弯道制动时汽车不再按原来的弯道行驶而沿弯道切线方向驶出；直线行驶制动时，虽然转动转向盘，但汽车仍按直线方向行驶的现象。失去转向能力和后轴侧滑也是有联系的，一般如果汽车后轴不会侧滑，前轮就可能失去转向能力；后轴翻滑，前轮仍有转向能力。

制动跑偏、侧滑与前轮失去转向能力是造成交通事故的重要原因。例如，我国某市市郊一山区公路，对两周（雨季）发生的7 起交通事故进行分析，发现其中6 起是由制动时后轴发生侧滑或前轮失去转向能力造成的。国外数据统计表明，发生人身伤亡的交通事故中，在潮湿路面上约有1/3 与侧滑有关；在冰雪路面上有70%～80%与侧滑有关。根据对侧滑事故的分析，发现有50%是由制动问题引起的。

1.汽车的制动跑偏

制动时汽车跑偏的原因有两个：

① 汽车左、右车轮，特别是前轴左、右车轮（转向轮）制动器的制动力不相等。

② 制动时，悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上的不协调（互相干涉）。

其中，第一个原因是制造、调整误差造成的，汽车究竟向左或向右跑偏，要根据具体情况而定；而第二个原因是设计造成的，制动时汽车总是向左或向右一方跑偏。

图4-8 给出了由于转向轴左、右车轮制动力不相等而引起跑偏的受力分析。为了简化，假定车速较低，跑偏不严重，且跑偏过程中转向盘是不动的，在制动过程中也没有发生侧滑，并忽略汽车做圆周运动时产生的离心力及车身绕质心的惯性力偶矩。

图4-8　制动跑偏的受力图

设前左轮的制动器制动力大于前右轮，故地面制动力Fxll＞Fxlr。此时，前、后轴分别受到的地面侧向反作用力为Fy1和Fy2，显然，Fxn绕主销的力矩大于Fxlr绕主销的力矩。虽然转向盘不动，但由于转向系各处的间隙及零部件的弹性变形，转向轮仍产生一向左转动的角度而使汽车有轻微的转弯行驶，即跑偏。同时，由于主销有后倾，也使Fy1对转向轮产生同方向的偏转力矩，这样也增大了向左转动的角度。

曾在轿车上做了专门的试验来观察左、右车轮制动力不相等的程度对制动跑偏的影响。

试验车的前轴左、右车轮制动泵装有可以调节液压的限压阀，以产生不同的制动器制动力。后轴上也装有一个可调节的限压阀，以改变前、后轴制动力之比，使汽车在制动时产生后轴车轮抱死与不抱死两种工况。转向盘可以锁住，左、右车轮制动力之差用不相等度表示，即

式中，μbF 为大的制动器制动力；μlF 为小的制动器制动力。

GB 7258—2017 规定，前轴的不相等度不应大于20%，后轴的不相等度应大于24%，试验的结果用车身横向位移和汽车的航向角来表示。航向角为制动时汽车纵轴线与原定行驶方向的夹角。图4-9 为后轮未抱死时制动器制动力不相等度μrFΔ 对制动跑偏的影响（起始车速为62.7 km/h）。图4-10 为后轮抱死时制动器制动力不相等度μrFΔ 对制动跑偏的影响（起始车速为62.7 km/h）。

图4-9　后轮未抱死时制动器制动力不相等度μrFΔ 对制动跑偏的影响（起始车速为62.7 km/h）

图4-10　后轮抱死时制动器制动力不相等度μrFΔ 对制动跑偏的影响（起始车速为62.7 km/h）

由图可见，制动跑偏随着μrFΔ 的增加而增大；当后轮抱死时，跑偏的程度加大。

造成跑偏的另一个原因是悬架导向杆系与转向系拉杆发生运动干涉，且跑偏的方向不变。例如一试制中的货车，在紧急制动时总是向右跑偏，在车速30 km/h 时，最严重的跑偏距离为1.7 m。分析其原因，主要是转向节上节臂处的球头销离前轴中心线太远，且悬架钢板弹簧的刚度又太小造成的。图4-11 给出了该货车的前部简图。在紧急制动时，前轴向前扭转了一角度，转向节上节臂球头销本应做相应的移动，但由于球头销又连接在转向纵拉杆上，仅能克服转向拉杆的间隙，使拉杆有少许弹性变形而不允许球头销做相应的移动，致使转向节臂相对于主销做向右的偏转，于是引起转向轮向右移动，造成汽车跑偏。后来改进了设计，使转向节上节臂处球头销位置下移，在前钢板弹簧扭转相同角度时，球头销位移量减少，转向节偏转也减少；同时增加了前钢板弹簧的刚度，从而基本上消除了跑偏现象。

图4-11　悬架导向杆系与转向系拉杆运动不协调引起的制动跑偏

2.制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失

制动时发生侧滑，特别是后轴侧滑，将引起汽车剧烈的回转运动，严重时可使汽车调头。由试验与理论分析可知，制动时若后轴车轮比前轴车轮先抱死拖滑，就可能发生后轴侧滑，若能使前、后轴车轮同时抱死或前轴车轮先抱死，后轴车轮再抱死或不抱死，则能防止后轴侧滑。不过前轴车轮抱死后将失去转向能力。

下述直线行驶制动试验可以验证这些结论。

试验是在一条一侧有2.5%的横向坡的平直混凝土路面上进行的。为了降低附着系数使之容易发生侧滑，在地面上洒了水。试验用的轿车具有调节各个车轮制动器液压的装置，以控制每根车轴的制动力，达到改变前、后车轮抱死拖滑次序的目的。调节装置甚至可使车轮制动器液压为零，即在制动时该车轮根本不制动。下面给出四项试验结果。

（l）前轮无制动力而后轮有足够制动力的试验结果如图4-12 曲线A 所示。曲线A 说明，随着车速提高，侧滑的程度更加剧烈。车速在48 km/h 时，汽车纵轴与行驶方向的夹角（航向角）可达180°。

（2）后轮无制动力而前轮有足够制动力的试验结果如图4-12 曲线B 所示。由图可知，即使车速达到65 km/h，汽车的纵轴转角也不大，夹角的最大值只有10°，即汽车基本上维持直线行驶。不过应当指出，前轴车轮抱死后，汽车失去转向能力，若遇到障碍，只有放松制动踏板，才能绕开行驶。

（3）前、后车轮都有足够的制动力，但它们抱死拖滑的次序和时间间隔不同，试验时利用车上制动器液压调节装置，可使前、后车轮在制动到抱死拖滑时有不同的先后次序和时间间隔，试验结果如图4-13所示。图上说明，以64.4 km/h 的起始车速制动，若前轮比后轮先抱死拖滑（此时前轮丧失转向能力），或后轮比前轮先抱死且时间间隔在0.5 s 以内，则汽车基本上按直线行驶；若后轮比前轮先抱死拖滑超过0.5 s，则后轴将发生严重的侧滑。

图4-12　前轮抱死或后轮抱死时 汽车纵轴线转过的角度（航向角）

图4-13　前、后车轮抱死拖滑的次序和时间间隔对后轴侧滑的影响 （混凝土路面、转向盘固定）

试验还发现，前轴或后轴的两个车轮也不是同时抱死的。如果只有一个后轮抱死，也不会发生侧滑，侧滑程度取决于晚抱死的后轮与晚抱死的前轮的时间间隔。

（4）在起始车速和附着系数的影响试验中还做了起始车速为48.2 km/h 及72.3 km/h的制动。试验表明，起始车速为48.2 km/h 时，即使后轮比前轮先抱死拖滑0.5 s 以上，汽车纵轴线的转角也只有25°；起始车速为72.3 km/h 时，侧滑的情况与64.4 km/h 时一样。这说明只有在起始车速超过48 km/h 时，后轴侧滑才成为一种危险的侧滑。

为了查明附着系数对侧滑的影响，在干燥路面上做了同样的试验。试验时前轮无制动力，后轮可制动到抱死拖滑。干燥路面的制动距离是湿路面的70%，就是说在湿路面上制动的时间长。试验结果如图4-14（a）所示，曲线表明，在干燥路面上，汽车纵轴转角比湿路面上要小。每次试验后还记录后轮开始拖滑的时间，若以时间为横坐标把曲线重画一次，如图4-14（b）所示，则在同样的时间内，干、湿路面的汽车纵轴转角相差不多。可见，在低附着系数路面上制动，侧滑程度的增加主要是由于制动时间增加的缘故。

图4-14　路面附着系数对后轴侧滑的影响

以上四项试验结果可以总结为两点：

① 制动过程中，若是只有前轮抱死或前轮先抱死拖滑，汽车基本上沿直线向前行驶（减速停车），汽车处于稳定状态，但丧失转向能力。

② 若后轮比前轮提前一定时间（如试验中的汽车为0.5 s 以上）先抱死拖滑，且车速超过某一数值（如试验中的汽车车速超过48 km/h）时，汽车在轻微的侧向力作用下就会发生侧滑。路面越滑，制动距离和制动时间越长，后轴侧滑越剧烈。

下面通过受力情况分析汽车前轮抱死拖滑或后轮抱死拖滑两种运行情况。

图4-15（a）所示为前轮抱死而后轮滚动的情况。设转向盘不动，汽车受到偶然并短暂的侧向外力作用后，前轴发生了侧向滑动，前轴中心点A 的速度Av 与汽车纵轴的夹角为α ，后轴未有侧向滑动，后轴中点速度Bv 的方向与汽车纵轴方向一致。此时，汽车发生类似转弯的行驶运动，其瞬时转动中心为速度Av 、Bv 垂线的交点O，在质心C 上作用有离心力。图4-15 上画出了汽车侧向的受力情况，1yF 、2yF 为作用于前、后轴的地面侧向反作用力，jF 为侧向惯性力，其数值基本上等于离心力；图4-15 上没有画出沿纵轴方向的力。当前轮抱死时，Fy1很小，可认为Fy1≈ 0。根据刚体平面运动微分方程，有Fy1＋Fy2＋ Fj＝0，即地面侧向反力与侧向惯性力平衡；(Fy1a-Fy2b )+Mj= 0，Mj=-Izωr（式中， Iz为汽车绕通过质心C 垂直地面轴线的转动惯量；ωr为汽车角加速度），即地面侧向反力对质心C 的力矩之和与惯性力矩平衡。由力矩平衡方程式可知，前轮抱死、后轮滚动时，后轮侧向反作用力对质心的力矩Fy2b 使图4-15（a）中的汽车角速度减小，汽车趋于恢复直线行驶并处于稳定状况。图4-15（b）所示为后轮抱死而前轮滚动的情况，这时Fy2≈ 0，前轮地面侧向反作用力Fy1对C 点的力矩增大了汽车角速度，汽车在一定条件下可能出现难以控制的急剧转动。因此，后轴侧滑是一种不稳定的、危险的工况。

图4-15　汽车一根轴侧滑时的运动状况

上面是直线行驶条件下的制动试验，在弯道行驶时进行的制动试验也会得到类似的结果，即只有后轮抱死或后轮提前抱死，在一定车速条件下，后轴才会发生侧滑。另外，只有前轮抱死或前轮先抱死时，因为侧向力系数为零，不能产生任何地面侧向反作用力，汽车无法按原弯道行驶而沿切线方向驶出，即失去了转向能力。

因此，从保证汽车方向稳定性的角度出发，首先不能出现只有后轴车轮抱死或后轴车轮比前轴车轮先抱死的情况，以防止危险的后轴侧滑；其次，尽量少出现只有前轴车轮抱死或前、后车轮都抱死的情况，以维持汽车的转向能力。最理想的情况就是防止任何车轮抱死，前、后车轮都处于滚动状态，这样就可以确保制动时的方向稳定性。

以上讨论了评价汽车制动性的三项指标，即制动效能、制动效能的恒定性以及制动时汽车的方向稳定性，并分析了各种影响因素。下面讨论与方向稳定性密切相关的制动器制动力在前、后轴间的分配和调节问题。