外文翻译
7.汽车制动动力学
7.1 静态轴负荷
作用在非减速车辆上的力，无论是静止还是以恒定速度在水平直线道路上行驶都如图7-1所示。
由于前后质量的分布，前后轴可能承载的静负荷明显不同。
平路静态轴载分布定义为静态后轴负荷与车辆总重量的比值,通常用希腊字母表示：
在这里FzR=静态后轴载荷，N(lb）
W=汽车质量，N(lb）
图7-1，静态轴负荷
相对前轴静负载为：
FzF=前轴静态负载, N(1b)
现代前轮驱动汽车，空载情况下值低至0.35,表明只有35%的总重量是由后桥承受的。当负载轻时，汽车或卡车的这个相对较低的静态后轴负荷是注意避免过早后制动锁住而进行的制动平衡分析是必需的一个主要原因。
前桥固定车辆的力矩平衡的应用如图7-1所示
在这里L =轴距, m(ft)
水平距离中心前轴重力, m(ft)
求解前轴和重心之间的水平距离
7.2动态轴加载
当制动器制动时，由车轮制动产生的转矩被它接触地面的轮胎周长抵制。锁定之前,制动力是车轮制动器产生的转矩的直接函数。对于液压刹车,方程(5-2)是用于确定实际制动力量;空气制动器方程类似方程(6 -1)。
水平直线道路上双轴车辆减速的受力见图7 - 2。发动机制动和空气动力的影响被忽略。
后轮轮胎与地面接触点的力矩平衡产生前轴上的动态法向力 FzF,dyn：
在这里，a=Fx，total/W=加速度
Fx，total=总制动力，N(1b)
FzR,static=非制动状态下后轮负荷，N(1b)
W=汽车质量，N(1b)
X=重心高(h)除以轴距(L), N(1b)
图7-2，汽车减速时的作用力
同样，在前轮与地面的接触点的力矩平衡产生动态后轴法向力FzR，dyn，
方程式(7-3a)和(7-3b)显示,动态正常轴力是减速度的线性函数,,即直线关系。在方程(7 -3a)(7-3b)后轴传递的载荷量(同于前轴)被赋予在XaW这个词。图7-3所表示的仅有司机和满载的情况阐明了一个典型的前轮驱动汽车的正常的轴载荷。
查阅轴负载显示,后轴负荷比前轴与高减速度相关性更加明显减少。例如,后轴载荷的静载荷下降从3114N(7001b)到只有1334 N(3001 b)停止,尽管前轴负荷从5782增加到7562 N(1300 到17001b)。
图7-3.空载和装载的车辆动态轴负载(2000和3000lb)
7.3最优制动力
7.3.1制动牵引系数
车轮制动力矩产生制动或牵引力量造成的轮胎和地面之间的环形滑动。制动力与动态轴负载的比例被定义为牵引系数micro;T1：
在这里FXi=轴制动力 N(lb)
Fzi，dyn=动态轴负荷 N(lb)
i=前轴或后轴
牵引系数随着制动力或动态轴负载变化,因此,是一个车辆减速度相关参数。一般来说,前方和后方轴牵引系数会有所不同。牵引系数不能混淆与轮胎摩擦系数。
考虑下面的制动试验。司机踩下刹车踏板，造成前制动器制动力FxF =2224 N（500 lb），后制动器FxR = 1334N（300 lb）。车辆的重量W = 13344N（3000 lb）。减速度是（2224 1334）/ 13344 = 0.27g，假设动态前轴向力是FxF，dyn = 8896 N（2000磅），然后前轴轮胎牵引力系数micro;Tf= FxF/FzF= 2224 / 8896 = 0.25（500 / 2000 = 0.25）。后轴轮胎牵引力系数micro;Tr = 1334 /（13344 - 8896）= 0.3。在在一个以轮胎与地面摩擦系数为0.8、0.3或0.25的道路上测试运行时哪个轴将锁定？
在与micro;= 0.8的干道路，没有制动器由于摩擦力（道路力矩=轮胎路面摩擦系数乘以正常力和轮胎半径）远远超过最高的需求（制动力矩）。在湿滑路面（0.3），后轮制动会抱住因为需求和可用性（micro;Tf=micro;=0.3）。对于冰冷的道路（0.25），前刹车也锁定，因为制动要求等于路面摩擦的可用性。
因此，我们得出结论，一个特定的车轴制动器（i）将只在micro;Ti等于或大于micro;road时抱住或使用ABS调制。牵引系数的概念将用于制动系统设计：制动方向稳定性，事故原因，以及联合制动转向分析。利用制动系统的硬件，使用第5章（液压制动器）或第6章（空气制动器）适当的方程组进行制动力的计算。利用7章（单一汽车）或8章（卡车拖车组合）里的适当的方程组计算动态轴载荷。
7.3.2动态制动力
求解方程（7-4）的前制动力和正常使用的动态制动力[方程式（7-3a）]产生前桥的制动力FxF：
同样，后轴的制动力FxR；
其中micro;xF=前牵引系数
micro;xR=后牵引系数
在前轮或后轮轮胎的轮胎路面摩擦系数micro;F或micro;R，是一个给定的轮胎的路面允许牵引能力的指标的一个固定数值。当计算公式（7-4）的牵引系数转动小于轮胎路面摩擦系数，制动轮胎以牵引系数计算方程式继续旋转。否则会锁定或ABS系统将开始调整。当牵引系数等于轮胎路面摩擦系数时轮胎锁定。
当两车轴制动到足够水平，前轮和后轮在初期或峰值摩擦条件下运行，然后利用轮胎道路系统之间的最大牵引能力；即micro;TF= micro;F以及micro;TR= micro;R,在这些条件下的车辆减速将会是最大的，因为所有的前方和后方牵引力都被利用，牵引系数也等于七大工业国车辆减速的测量系数。
7.3,3最佳制动力
在任何空气动力的情况下，在水平面上的直线制动效果，最大限度地提高车辆减速的最佳制动的定义为
其中a=车辆减速度，
micro;F =前轮胎路面摩擦系数
micro;R =后方轮胎摩擦系数
通常，“理想”这个词在词最适的地方被使用。这个方程式（7-6）中的最佳条件的表示不能与“理想”的条件相混淆，因为有各种操作条件下，方程式（7-6）不产生最佳的制动效果。例如，在a-turn制动实验，并不是所有的轮胎路面摩擦可用于制动，轮胎侧向力必须分担总的牵引力与制动力。此外，同时前、后轮抱死产生车辆的反应不同，可能会出现柔和的车辆旋转，而前轮不会先锁定抱死。
在方程（7-5a）和（7-5b）中最佳制动力可被决定通过设置牵引系数等于车辆减速度。从而前轴上产生的最佳标准化制动力FxF，opt/W
后轴最优化的制动力FxR，opt/W
这将证明使用无量纲的制动力方程（7-7a）和（7-7b）规范化的方便性。；即
对单个车辆制动分析时，每单位质量的车辆的制动力（参考文献。7.1，7.2）。检验方程。（7-7a）和（7-7b）揭示了减速中的二次关系，a。
例子7-1：
最佳制动力的图形化表示为抛物线图7-4，一辆客车W = 16013 N（3600lb）FzR,static= 6672 N(15001 b),重心高度h = 0.61m(24 in),和轴距L = 2.77米(9.09英尺)。到从MARC 1-V模块软件得到基于图7-4的计算值。因此,无量纲参数是v = 1500/3600 = 0.417和x = 2/9.09 =0，22。计算最优制动力的减速度范围从0.10g到1.2g。在最佳的曲线上的任何地方,前后制动力都是最佳制动力。考虑点标记0.9(g)。规范化制前动力为0.7,后制动力为0.2。牛顿第二定律是满足的，因为
2010年6月10号 周三
机动车事故重建原因分析
V-1程序运行例7-1，空载车辆
最优制动力图
图7-4.最优制动力图
从相同的最佳点a= 0.9,我们遵循45度线向右移动,直到它到达,比方说,FxR,opt=0.6。沿着一条水平线向左表示FxF，opt= 0.3。因为0.3 0.6 = 0.9,我们得出这样的结论:任何点在一个特定的45度线具有相同的减速。
公式(7-7a)和(7-7b)显示,单个车辆的最优制动力量(没有拖车)只是一个特定车辆几何形状和重量数据的函数,即和,车辆减速度a。他们不是一个刹车系统硬件安装的函数。
为了更好的匹配实际与最优的制动力,通过求解方程(7-7a)得到减速度a以及带入方程 (7-8)来消除汽车减速度变得方便。结果是最佳后轮制动力方程：
图(7 -9)允许计算合适的最佳后轮制动力与任意指定(最佳)前刹车力，方程(7-9)的图形表示的是一个抛物线,见图7-5。最优曲线位于右上象限代表制动,左下角代表加速度。只有制动象限,以及然后所展现部分的减速度范围,将对制动工程师十分重要。图7-5所示的最优曲线代表相对于减速度范围来说经常遇到的部分。
整个最佳制动/加速力量图,然而,是用来开发有用的洞察力，匹配的设计方法和实际制动力量制动器优化设计的目标的。此外,该方法还将用于重建实际车辆由于后制动过早的锁住制动方向稳定性的丧失事故。
7.3.4固定摩擦系数线
为了增加减速度,假定路面附着足够高,最佳后桥制动开始减少，截到前制动轴时为0。在这一点上,车辆的减速足够高,后桥由于过度负荷转移开始离开地面,有时在严重的摩托车制动期间可以观察得到。
同样,在加速的情况下,前轴开始地面升空当最优加速度曲线截到后制动力轴。图7 - 5左下角的部分代表最优推力加速度或驱动力量。它是用来分析牵引力控制系统动力学。
后轮制动力轴上的零点被决定由设置在方程 (7-9)中相对前面刹车力等于零，以及解决相对后方刹车力,导致：
同样,在方程(7-9)设置相对后方刹车力等于零：
图7-5，标准制动和驱动力抛物线
最佳制动力曲线上的任何点代表的条件是在车辆减速时它的前后地面附着系数相等。在此条件下，所有可用的轮胎路面摩擦都用于车辆减速。例如，在0.6g最佳点，前后路的摩擦系数也相等为0.6。
在各自的零点时，包括制动或加速，无论轮胎与路面的地面附着系数等级，轮胎牵引力都是零，因为轮胎与地面之间的作用力为零。
一条直线连接零点和最佳力曲线的一点，表示在前面的轮胎和地面之间摩擦系数的状况。例如，在图7_5连接零点与0.7g最佳点建立的micro;f = 0.7前轮胎的摩擦系数，沿整个线路不断。通过连接不同的最佳点得到附加的恒定摩擦线。
类似地，通过将后零点与在最佳曲线上的点连接，得到了恒定后轮胎摩擦系数。
图7-5显示在减速约0.39g时，micro;f = 0.7的前恒摩擦系数线截前制动力轴（Y轴）与后制动力轴等于零。换句话说，在路面上制动时，道路表面的轮胎路面摩擦系数为0.7。当后刹车失灵或断开时，前刹车锁定在车辆减速约为0.39 g的状态；即，最大减速度为0.39 g. 另一方面，在路面的轮胎路面摩擦系数为0.7刹车时，当前刹车被断开，后轮刹车锁定减速约0.33g，如同截取0.7的恒后摩擦线与后制动力轴（X轴）。
后刹车断开的情况下的加速度aF通过牛顿的第二定律和公式（7-5a）得到，然而，因为前刹车即将或已经锁定了，牵引系数等于前面的轮胎路面摩擦系数。
产生后刹车断开的减速度aF lt;
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