今天我们站在汽车理论的基础上，进一步了解制动系统工作的理论支持，将尽量用个人的理解帮助大家去定性认识制动理论。

01 制动力来源

首先对车轮进行基本的受力分析，如下图，这里我们主要关注地面制动力Fxb（真正给车辆提供减速度的外力）、制动器制动力矩Tμ（促进地面制动力产生的内力）。制动器制动力矩Tμ来源于轮缸液压力推动摩擦片压紧制动盘时的摩擦力，所以驾驶员可以通过制动踏板力来等效控制制动器制动力。

从微观上看，正是这个制动器制动力矩Tμ导致轮胎挤压变形，对地面产生一个向前的摩擦力，而地面就对车轮产生一个向后的反作用力，这个力就是地面制动力Fxb。所以可以看出，制动器制动力矩Tμ是地面制动力的来源。

驱动时的受力情况刚好相反，大家也可以脑补一下。

当地面附着足够时，地面制动力Fxb有

Fxb = Tμ / r

从上式看出，制动器制动力矩越大，地面制动力就越大。这显然是不成立的，这里忘记考虑了摩擦限制。

地面制动力Fxb虽然是因制动器制动力矩产生的反作用力，但其本质是一个摩擦力，逃脱不了摩擦力的局限性（不能无限增大），即

Fxb = μ * W

μ为摩擦系数（也叫路面附着系数），W为车轮载荷，所以载荷一定时，路面附着系数直接决定了地面制动力的上限。下图为不同路面的附着情况。

这里举一个例子来认识一下车轮是如何抱死的。假如路面附着较小时，驾驶员猛踩刹车Tμ会非常大，这时由于Fxb受到μ*W的约束，导致Fxb<Tμ/r。对车轮进行运动分析有

Fxb * r – Tμ = I * dw/dt

所以车轮会一直减速至0达到稳态平衡，即车轮迅速抱死。

以上可以说明，制动器制动力矩Tμ是地面制动力的来源，但路面附着系数直接决定了地面制动力的上限。

02 制动稳定性

谈制动稳定性都绕不开下面这两种现象，路面附着系数与滑移率之间的关系。

1）纵向附着系数随着滑移率先增大后减小，一般在15%~20%左右有最大纵向附着系数，当车轮抱死时，纵向附着系数虽有降低，但依然能够提供较大的制动力。

另外，只要车辆在制动，车辆必然在滑移，不然就没有制动力，驱动也是类似。

2）侧向附着系数随着滑移率是逐渐减小，当车辆抱死时，侧向附着系数接近于0，即车辆失去地面侧向力，这是非常危险的情况。

制动稳定主要考虑车轮打滑失去侧向力之后的车辆运动状态，前后轴打滑后车辆的稳定状态有较大差异，下面具体分析。

前轮打滑时受力分析

前轴侧向力Fy1接近于0，车辆失去转向能力；后轴保持侧向力Fy2，且对车辆产生的力矩方向与车辆横摆方向相反，能有效阻止车辆转动，车辆保持直线行驶。

后轮打滑时受力分析。

后轴侧向力Fy2接近于0；前轴保持侧向力Fy1，且对车辆产生的力矩方向与车辆横摆方向相同，将加剧车辆转动，车辆将发生急剧的转动，非常危险。

车辆转向时，需要前后两轴一起提供侧向力及横摆力矩，维持转向稳定。当某一轴打滑就会失去该轴的侧向力，车辆只能靠另一轴维持侧向力，此时就会有失稳风险。

前轴打滑失去转向能力，后轴打滑失去稳定性。从制动稳定性上看，不希望前、后轴发生打滑，这一点主要靠ABS电控系统保证。另一方面，如果没有ABS，或者ABS失效了，我们也至少希望前轴先打滑，保证车辆稳定，这个就需要从制动力分配上解决了。

03 制动力分配

前、后制动器制动力的分配比例，会影响制动时前后轮的抱死顺序，从而影响汽车制动时的方向稳定性和附着条件利用程度。如果前后轴可以同时抱死，就既能保证行驶稳定性，又能充分利用路面附着进行制动，是最理想的情况。

先认识一下I曲线：在各种附着系数的路面上制动时，要使前、后车轮同时抱死，前、后轮制动器制动力应满足的关系曲线。（具体推导过程可参考汽车理论专业书籍）。

I曲线的主要含义就是在不同路面下，按照这个前后轴制动力分配，均能实现前后轴同时抱死。但是实车上想做到这样变化的分配比例是很难的，而且I曲线的形状还与质心位置等密切相关，所以I曲线仅有理论指导制动力分配设计的意义，不具备实车可操作性。

一般，汽车都是按固定比例进行制动力分配的，前后轴制动力之比有

β = Fμ1 / Fμ2

当β先位于I曲线下方时，前轮会先抱死；当β先位于I曲线上方时，后轮会先抱死。所以一般设计β曲线，会使得在大部分附着下前轮先报死，保证制动稳定性；也会尽量靠近I曲线，充分利用地面附着。如下图。

以上，从制动力来源、制动稳定性、制动力分配三方面简要介绍了传统汽车制动理论，希望能增加大家对制动理论的了解或者感性的认识。