汽車運(yùn)用工程課件

第一章汽車動力性VehicleTractivePerformace第一章汽車動力性1.0

引言1.1汽車動力性評價指標(biāo)1.2汽車驅(qū)動力和行駛阻力1.3汽車行駛驅(qū)動力－附著條件以及汽車附著力1.4汽車驅(qū)動力－行駛阻力平衡圖1.5汽車功率平衡主要研究內(nèi)容：分析受力;建立行駛方程式;以圖、表（或編程）的形式，按汽車動力性評價指標(biāo)，確定汽車的動力性。汽車動力性定義

在良好、平直的路面上行駛時所能達(dá)到的平均行駛速度。引言1.1汽車動力性評價指標(biāo)最大車速umax加速時間t最大爬坡度imaxEvaluationCriteriaofVehiclePerformanceMaximumSpeedAccelerationTimeMaximumGradability加速時間評價方法超車加速時間

以最高檔或次高檔，以amax加速至某一高速所用的時間。原地起步加速時間

由I或II檔起步，以amax，并考慮換檔時間，一般用0～400m或者0～100km/h的時間表示原地起步的加速時間。Accelerationtime最高車速最高車速，是指汽車在平直的、良好道路（混凝土或柏油）上所能達(dá)到的平均最高行駛車速。Max.Speed汽車加速過程曲線圖1-2汽車驅(qū)動力TractiveForce部分負(fù)荷特性：節(jié)氣門部分開啟時，轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系使用特性曲線：即帶有附件時的負(fù)荷特性，通常汽油機(jī)小15％，而柴油機(jī)小10％外特性曲線：節(jié)氣門(油門)全開時，轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系發(fā)動機(jī)的速度特性

圖1-3汽油發(fā)動機(jī)外特性BrakingTorqueBrakingHorsepower發(fā)動機(jī)過渡工況的速度特性在過渡工況，功率和轉(zhuǎn)矩下降約5%～6%。外特性使用或制作方法表格法（輔助插值）曲線族方法數(shù)學(xué)模型法n1n2n3…………nnPe1Pe2Pe3…………PenTt1Tt2Tt3…………Ttnbe1be2be3…………ben外特性及負(fù)荷特性數(shù)學(xué)描述圖1-4汽油發(fā)動機(jī)外特性及部分負(fù)荷特性發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性經(jīng)驗公式傳動系機(jī)械效率ηT主要損失部件

★變速器和主減速器(含差速器)主要損失形式

★液力損失和機(jī)械摩擦損失。液力損失,如攪動和磨擦。它與潤滑油品種、溫度、轉(zhuǎn)速、油面高度等有關(guān)。汽車傳動系總成機(jī)械效率4～6檔變速器ηT=0.966～8檔變速器ηT=0.95傳動軸ηT=0.98主減速器ηT=0.96(單級)

ηT=0.92(雙級)汽車傳動系機(jī)械效率轎車ηT=0.90~0.92商用車ηT=0.82~0.85越野車ηT=0.80~0.85典型的傳動系效率值某汽車變速器的機(jī)械效率車輪半徑r自由半徑r靜力半徑rs滾動半徑rr=rs=r=s/(2πn)

S行駛距離，n轉(zhuǎn)動圈數(shù)歐洲車輪委員會rr=F×d/(2π)

其中:子午線輪胎F=3.05

斜交輪胎F=2.99定義：用Ft-ua曲線圖來全面地描述汽車的驅(qū)動力。若已知外特性曲線、傳動系速比、傳動系機(jī)械效率就可求計算驅(qū)動力。汽車的驅(qū)動力圖汽車行駛阻力滾動阻力Ff:

輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生的遲滯損失。這種遲滯損失表現(xiàn)為阻礙車輪運(yùn)動的阻力偶。圖1-9輪胎徑向變形曲線圖1－11滾動阻力系數(shù)

輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生遲滯損失，這種損失表現(xiàn)為阻礙車輪運(yùn)動的阻力偶。滾動阻力系數(shù)車輪在一定條件下，滾動所需要推力Fp1與負(fù)荷W1之比，即單位重力的推力：滾動阻力系數(shù)阻力偶用滾動阻力描述

滾動阻力無法在受力圖上畫出，它是一個數(shù)值，在受力圖上它是切向反力。在實際計算時，可不必考慮阻力偶，而用滾動阻力替代滾動阻力系數(shù)的試驗確定法

牽引法、滑行法和轉(zhuǎn)鼓法1.速度ua對

f的影響對

f的影響因素

2.

輪胎的結(jié)構(gòu)、材料、簾線對f的影響也很大。子午線輪胎

f

小，天然橡膠

f

低。f的經(jīng)驗公式圖1－12驅(qū)動輪受力圖真正驅(qū)動車輪前進(jìn)的力是地面切向反力Fx2。其在數(shù)值上等于汽車驅(qū)動力Ft與滾動阻力Ff之差。驅(qū)動力與地面縱向（切向）力定義：汽車直線行駛時受到的空氣阻力在汽車行駛方向上的分力。分類：壓力阻力和摩擦阻力☆壓力阻力主要受形狀、擾動和誘導(dǎo)阻力組成?！钚螤钭枇χ饕c汽車的形狀有關(guān)，約占58％。空氣阻力☆

干擾阻力：汽車突出部件，如后視鏡、門把手、導(dǎo)水槽、驅(qū)動軸、懸架導(dǎo)向桿等，約占14％?！?/p>

內(nèi)循環(huán)阻力：發(fā)動機(jī)冷卻系、車身通風(fēng)等氣流流過汽車內(nèi)部，占12％?！?/p>

誘導(dǎo)阻力：空氣升力在水平方向的分力，占7％。☆

摩擦阻力：9％?？諝庾枇w正比于氣流相對運(yùn)動的動壓力：影響Fw的因素：CD和

A由于乘坐空間的制約A變化不大但CD變化較大，1950~70年

CD=0.4~0.61990年CD=0.25~0.40

概念車CD=0.2CD大小對轎車（高速）汽車的性能影響極大帕薩特

(Passat)CD=0.28★前部低，★過渡平滑，★后部加擾流板，★掠背式，★底部導(dǎo)流，平整化，向后應(yīng)逐步升高，★整車俯視形狀為腰鼓式，★改進(jìn)通風(fēng)進(jìn)口、出口位置，★商用車頂部安裝導(dǎo)流罩系統(tǒng)。降低的要點(diǎn)CD汽車降低空氣阻力的基本思路坡道阻力

汽車行駛方程式從動輪受力分析從動輪受力分析（續(xù)）驅(qū)動輪受力分析驅(qū)動輪受力分析（續(xù)）車體受力分析車體受力分析（續(xù)）轉(zhuǎn)動質(zhì)量換算系數(shù)轉(zhuǎn)動質(zhì)量換算系數(shù)(續(xù))小結(jié)★汽車行駛方程僅表示各個物理量之間的數(shù)量關(guān)系★汽車行駛方程有些項并不是外力★

Ft不是作用于車輪的地面（切向）反作用力，僅為了計算方便才將其定義為驅(qū)動力★

滾動阻力也不是作用于汽車上的阻力，而是以滾動阻力偶矩的形式作用于車輪上★作用在汽車上的慣性力是mdu/dt而不是mδdu/dt★

飛輪的慣性力矩作用在汽車的橫截面上，而不作用于車輪上★

Fj只是代表慣性力和慣性力矩的總效應(yīng)Adhensiveforce后驅(qū)動汽車2.汽車附著力路面 混凝土（干） 混凝土（濕）附著系數(shù)0.7~0.8 0.5~0.6路面碎石土路（干）土路（濕）附著系數(shù)0.6~0.70.5~0.6 0.2~0.4前輪驅(qū)動和后輪驅(qū)動時地面反力前輪驅(qū)動和后輪驅(qū)動時地面法向反力對后輪取矩，得到對前輪取矩，得到驅(qū)動力與行駛阻力平衡圖定義

為了清晰地描述汽車行駛時受力情況及其平衡關(guān)系，通常將平衡方程式用圖解方式進(jìn)行描述，即將驅(qū)動力Ft和常見行駛阻力Fw和Ff

繪在同一張圖上。圖1－25汽車驅(qū)動力－行駛阻力平衡圖驅(qū)動力Ft1.最大速度和部分負(fù)荷時的力平衡以及uamax

和部分負(fù)荷時的等速2.加速能力3.最大爬坡度2.加速能力

它用aj,但aj不方便評價。通常用加速時間或加速距離來評價。圖1-25汽車加速度－速度圖加速度aj圖1－27加速度倒數(shù)曲線由驅(qū)動力、滾動阻力和空氣阻力，就可按行駛方程式計算加速度及其倒數(shù)，從而求得加速時間或者加速距離。☆手工計算時,一般忽略原地起步過程的離合器打滑過程.即假設(shè)在最初時刻，汽車已具備起步換檔所需的最低車速?！顡Q檔時刻的確定：若I-II加速度曲線相交，則規(guī)定在交點(diǎn)處換檔；若I-II的加速度曲線不相交，則規(guī)定在發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速處換檔；換檔時間一般忽略不計（正態(tài)分布t=0.2~0.4s)。☆計算加速時間的用途：確定汽車加速能力；傳動系最佳匹配；合理選擇發(fā)動機(jī)的排量。注意

其前提條件是路面良好，克服Fw+Ff

后的全部力都用于克服坡道阻力，即3.利用驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖確定汽車的爬坡能力動力特性圖評價汽車動力性動力因數(shù)☆檔位不同時車速的范圍不同，但是功率的大小不變，只是各檔的功率曲線對應(yīng)的車速位置不同。低檔時車速低，速度變化區(qū)域窄；高檔時車速高，所占速度變化區(qū)域大?！顫L動阻力功率在低速時近似為直線，而在高速時是二次曲線（低速、貨車?。羁諝庾枇β是€為三次函數(shù)☆在低速時以滾動阻力功率為主，而在高速時以空氣阻力功率為主。★汽車后備功率越大，汽車的動力性越好?！锢煤髠涔β室部纱_定汽車的爬坡度和加速度?！锕β势胶庖部擅枋銎囆旭倳r的發(fā)動機(jī)負(fù)荷率，有利于分析汽車燃油經(jīng)濟(jì)性。后備功率離合器打滑過程分析在汽車起步離合器接合過程中，離合器從動盤上的扭矩是隨離合器同步時間和接合時轉(zhuǎn)速的變化而變化的。離合器的實際接合過程如右圖所示。對離合器的接合過程我們最感興趣的是離合器從動軸扭矩的增長過程，它是時間t的函數(shù)。返回發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速離合器從動軸扭矩離合器從動軸轉(zhuǎn)速換檔規(guī)律★汽車在實際行駛時，貨車高檔位使用率90%以上。為了合理利用有限的檔位，使汽車具有良好動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性，將傳動比間隔由低檔到高檔逐漸減小的偏等比級數(shù)分配各檔傳動比，使變速器在不同檔位工作時發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍不同。低檔時轉(zhuǎn)速范圍寬，而高檔時窄，使高檔兩檔之間的重合區(qū)域增大。當(dāng)汽車高速行駛變速器在高檔之間換檔時，發(fā)動機(jī)功率下降較小，在發(fā)動機(jī)工作區(qū)內(nèi)平均功率較大?！锞腿剂辖?jīng)濟(jì)性，高檔之間的傳動比間隔減小，增加了發(fā)動機(jī)在經(jīng)濟(jì)區(qū)工作的可能性，可降低燃料消耗量。

換檔時刻選擇

為了保證汽車的動力性，應(yīng)使汽車在較低的檔位行駛。

換檔點(diǎn)的選擇問題，應(yīng)該在兩檔車速驅(qū)動力曲線相交時刻換檔。

在保證動力性的換檔程序中，以驅(qū)動輪上驅(qū)動力的大小來判斷相鄰兩個檔位之間是否有交叉點(diǎn)。

動力性換檔規(guī)律換檔時刻選擇汽車在一定的道路條件下按一定的工況行駛時，某時刻所需驅(qū)動功率一定，傳動效率變化很小。汽車行駛的燃油消耗量與發(fā)動機(jī)的比油耗成正比。在經(jīng)濟(jì)性換檔程序中，以發(fā)動機(jī)的比油耗作為換檔判別依據(jù)，保證汽車總是以使發(fā)動機(jī)比油耗最小的檔位行駛。在汽車運(yùn)行工況中，速度是時間的連續(xù)函數(shù)，因此在經(jīng)濟(jì)性換檔程序中，考慮了當(dāng)前檔i以及i+1和i-1檔的經(jīng)濟(jì)性，從這三個檔位中選取比油耗最小的檔位作為該時刻變速器的工作檔位。

經(jīng)濟(jì)性換檔規(guī)律1.如何利用汽車行駛方程式求輪式汽車的極限加速度？2.在計算汽車動力性時所使用的發(fā)動機(jī)功率與計算汽車燃料經(jīng)濟(jì)性時所使用的發(fā)動機(jī)功率有何不同？

在計算汽車動力性時所使用的發(fā)動機(jī)功率與計算汽車燃料經(jīng)濟(jì)性時所使用的發(fā)動機(jī)功率有何不同？前者使用是發(fā)動機(jī)的外特性。即后者利用阻力功率反推求得發(fā)動機(jī)輸出功率2汽車燃料經(jīng)濟(jì)性2.1

汽車燃料經(jīng)濟(jì)性評價指標(biāo)2.2汽車燃料經(jīng)濟(jì)性計算2.3影響汽車燃料經(jīng)濟(jì)性因素汽車使用經(jīng)濟(jì)性汽車使用經(jīng)濟(jì)性是一種使用性能,是指汽車為完成單位運(yùn)輸量所支付最少費(fèi)用的能力。它是評價汽車運(yùn)輸企業(yè)經(jīng)營經(jīng)濟(jì)效果的綜合性指標(biāo)。我國營運(yùn)汽車的平均運(yùn)輸成本中，汽車運(yùn)行材料費(fèi)(燃料費(fèi)、潤滑油、輪胎費(fèi)等)所占比率最大（40％以上）。其消耗和節(jié)約的研究，對提高汽車使用經(jīng)濟(jì)性具有重要作用。

在當(dāng)前和今后相當(dāng)長的一段時期，汽車燃料仍將以石油產(chǎn)品為主。例如，西歐工業(yè)發(fā)達(dá)國家交通運(yùn)輸消耗石油產(chǎn)品的34～45％；美國交通運(yùn)輸部門消耗國內(nèi)石油產(chǎn)品的52％；我國的交通運(yùn)輸和郵電通訊業(yè)消耗的石油產(chǎn)品約占其總量的16％，每年消耗的汽油占其總消耗量的36％，柴油約占27％。2000年我國汽車運(yùn)輸用油料缺口約2000萬噸，汽車用汽油和柴油缺口分別達(dá)25％和60％。2.1汽車燃料經(jīng)濟(jì)性評價指標(biāo)

汽車運(yùn)輸油耗占運(yùn)輸成本的20％以上。采用燃油附加費(fèi)改代原有養(yǎng)路費(fèi)征稽，是和國際慣例接軌的重大舉措，有利于我國運(yùn)輸車輛總體提高效益。但是與按車型征收規(guī)定養(yǎng)路費(fèi)相比，征收燃油附加費(fèi)的辦法使得專業(yè)運(yùn)輸車輛的燃料成本大幅度增加。據(jù)某地區(qū)統(tǒng)計，改收燃油附加費(fèi)同原有的養(yǎng)路費(fèi)相比成本增加37.5％～44.5％，甚至高達(dá)60％以上。

實行養(yǎng)路費(fèi)、過路費(fèi)、過橋費(fèi)和運(yùn)管費(fèi)四費(fèi)用燃油附加費(fèi)替代后，某省汽運(yùn)公司燃料附加費(fèi)率達(dá)60％，增加支出1320萬元。出租公司原繳納養(yǎng)路費(fèi)220元/車，改為燃料附加費(fèi)后費(fèi)用增至1170元/車，僅此項就增加費(fèi)用4.3倍。

燃油附加費(fèi)代替養(yǎng)路費(fèi)后，必將推動汽車更新和換代的速度。所以，節(jié)約燃料就意味著汽車運(yùn)輸成本的降低，經(jīng)濟(jì)效益的提高。顯然，研究汽車燃料經(jīng)濟(jì)性對汽車節(jié)能的意義重大，例如，同1970年相比，1993年美國汽車平均油耗下降了33％。為此，世界各國都把降低汽車能耗(3L/100km)作為一項基本國策，并成為汽車制造業(yè)和交通運(yùn)輸行業(yè)的重要課題。

汽車燃料經(jīng)濟(jì)性：指汽車以最少的燃料消耗完成單位運(yùn)輸工作量的能力，它是汽車使用的主要性能之一。

汽車發(fā)動機(jī)的燃料經(jīng)濟(jì)性：通常由有效燃料消耗率be(ge)或有效效率ηe來評價。因其不能反映發(fā)動機(jī)在具體汽車上的功率利用情況及行駛條件的影響，所以，它不能直接用于評價整車的燃料經(jīng)濟(jì)性。2.1.1汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的評價指標(biāo)

評價指標(biāo)

①常選取單位行程的燃料消耗量，即L/100km，或單位運(yùn)輸工作的燃料消耗量，即L/100tkm、L/kpkm。前者用于比較相同容量的汽車燃料經(jīng)濟(jì)性，也可用于分析不同部件(如發(fā)動機(jī)、傳動系等)裝在同一種汽車上對汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的影響；后者常用于比較和評價不同容載量的汽車燃料經(jīng)濟(jì)性。其數(shù)值越大，汽車燃料經(jīng)濟(jì)性越差。

②汽車燃料經(jīng)濟(jì)性也可用單位量燃料消耗汽車所經(jīng)過的行程，即km/L作為評價指標(biāo)，稱為汽車經(jīng)濟(jì)性因數(shù)。例如，美國采用每加侖燃料能行駛的英里數(shù)，即MPG或mile/USgal。其數(shù)值越大，汽車燃料經(jīng)濟(jì)性越好。

由于汽車在使用過程中，載荷和道路條件對汽車燃料的消耗影響很大，也可采用燃料消耗量Q(單位為L/100km)與有效載荷G

(單位為t)之間的關(guān)系曲線，評價在不同道路條件下的汽車燃料經(jīng)濟(jì)性，稱之為平均燃料運(yùn)行消耗特性。

測定汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的試驗方法有多種。根據(jù)對各種使用因素的控制程度，試驗方法可分為以下幾類：

不加控制的道路試驗；

控制的道路試驗；

道路循環(huán)試驗(包括等速油耗、加速油耗、制動油耗、怠速油耗等)；

在室內(nèi)實驗，如汽車底盤測功機(jī)(即轉(zhuǎn)鼓試驗臺)上的循環(huán)試驗。2.1.2汽車燃料經(jīng)濟(jì)性試驗方法對各個影響因素都不加以控制的試驗方法，稱為“不控制的道路試驗”。試驗條件中，對被試車輛的維護(hù)、調(diào)整規(guī)范及所用燃料、潤滑材料的規(guī)格有明確的規(guī)定。由于各種使用因素的隨機(jī)變化，要獲得分散度小的數(shù)據(jù)是困難的。為此，必須用車隊進(jìn)行長距離(10000～16000km)的試驗，才能獲得可信度較高的數(shù)據(jù)。這種試驗反映了車輛類型、道路條件、交通量、裝載質(zhì)量以及氣候等因素對汽車燃料消耗的影響，可用于全面地評價汽車的使用燃料經(jīng)濟(jì)性，是一種非常接近實際情況的試驗。但試驗持續(xù)時間很長，試驗費(fèi)用巨大，所以很少采用。

我國過去汽車運(yùn)輸企業(yè)采用“使用油耗試驗”就是一種“不控制的道路試驗”：即在某地區(qū)的某汽車運(yùn)輸部門中，把試驗車輛投入實際使用，在運(yùn)行中認(rèn)真記錄汽車行駛里程與油耗量，最后確定平均油耗量。這種試驗結(jié)果能較好地反映車隊的實際情況，但難以真正做到準(zhǔn)確地測量，同時也浪費(fèi)時間。因此，它僅適合車型單一的運(yùn)輸企業(yè)使用。在道路試驗中測量油耗時，若維持一個或幾個因素不變，則稱作控制的道路試驗。例如，我國海南試驗站進(jìn)行的汽車質(zhì)量檢查試驗規(guī)定，應(yīng)在一般路面、惡劣路面和山區(qū)公路上測量百公里油耗。試驗規(guī)范對試驗路線有較明確的規(guī)定。這種實驗除了大致規(guī)定了平均速度外，對試驗中的交通情況、駕駛習(xí)慣以及氣溫、風(fēng)等并無規(guī)定。這就是一種控制的道路試驗。國內(nèi)外的這種汽車試驗是專用試驗場道路上進(jìn)行類似的油耗試驗。

汽車完全按規(guī)定的車速-時間規(guī)范進(jìn)行的道路試驗方法被稱為道路循環(huán)試驗。實驗規(guī)范中規(guī)定換檔時刻、制動時間，以及行車速度、加速度、制動減速度等數(shù)值。等速行駛油耗試驗和怠速油耗試驗是這類試驗中兩種最簡單的循環(huán)試驗方法。

等速行駛百公里油耗試驗是一種在廣泛采用的最簡單的道路循環(huán)試驗。它不能全面反映汽車運(yùn)行燃料經(jīng)濟(jì)性，只能作為一種比較性的相對指標(biāo)。等速燃料經(jīng)濟(jì)性試驗缺乏有關(guān)動力性要求的檢驗指標(biāo)，容易造成試驗汽車動力性要求與燃料經(jīng)濟(jì)性匹配不合理的現(xiàn)象；它也不能反映汽車實際行駛中頻繁出現(xiàn)的加速、減速等工況。等速百公里燃料經(jīng)濟(jì)性試驗規(guī)范規(guī)定：試驗在縱坡不大于0.3％的良好路面上，測量路段長度500m(或1000m)。氣溫0～35°Ｃ，氣壓740～770mmHg，相對濕度50～95％，風(fēng)速小于3m/s。汽車技術(shù)狀況良好。試驗前，汽車必須充分預(yù)熱，使發(fā)動機(jī)出水溫度80～90℃，變速器及驅(qū)動橋潤滑油溫度不低于50℃。試驗時，汽車用最高檔等速行駛，從車速20km/h開始，以速度間隔10km/h的整倍數(shù)，直至該檔最高車速的80％，至少測定5點(diǎn)。測定通過500m(或1000m)測量段的耗油量和時間。每種車速往返試驗各兩次，兩次試驗之間的時間間隔應(yīng)盡可能地縮短，以保持穩(wěn)定的熱狀況。往返共4次試驗結(jié)果的油耗量差值不應(yīng)超過±5％，取4次試驗結(jié)果的平均值為等速行駛的耗油量。發(fā)動機(jī)萬有特性（等高線）2.加速行駛工況燃油消耗量的計算3.等減速行駛工況燃油消耗的計算4.怠速停車時的燃油消耗量5.整個循環(huán)工況的百公里燃油消耗量2.3燃油經(jīng)濟(jì)性的影響因素汽車速度：中等速度為佳檔位：高檔位為佳掛車：負(fù)荷增加和質(zhì)量利用系數(shù)增加維護(hù)與調(diào)整：汽車的技術(shù)狀況,如前束、滑行距離、制動系發(fā)咬、輪胎氣壓、點(diǎn)火提前角、混合氣濃度。使用方面等速百公里油耗汽車結(jié)構(gòu)

輕量化：小型化和使用輕型材料，如鋁材和塑料，即質(zhì)量利用系數(shù)增加。

發(fā)動機(jī)改進(jìn)：提高熱效率和機(jī)械效率擴(kuò)大發(fā)動機(jī)使用范圍發(fā)動機(jī)增壓發(fā)動機(jī)電控

傳動系：增加檔位數(shù)、使用無級變速器

汽車外形和輪胎：降低CD和子午線輪胎

最小燃油消耗特性：發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性的曲線族的包絡(luò)線是發(fā)動機(jī)提供一定功率時的最低燃油消耗率曲線。利用包絡(luò)線就可找出發(fā)動機(jī)提供一定功率時的最經(jīng)濟(jì)工況（負(fù)荷和轉(zhuǎn)速）。

把各功率下最經(jīng)濟(jì)工況的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷率標(biāo)明在外特性曲線圖上，便得到最小燃油消耗特性。1.如何利用汽車行駛方程式求輪式汽車的極限加速度？2.在計算汽車動力性時所使用的發(fā)動機(jī)功率與計算汽車燃料經(jīng)濟(jì)性時所使用的發(fā)動機(jī)功率有何不同？本章習(xí)題1.如何利用汽車行駛方程式求輪式汽車的極限加速度？2.在計算汽車動力性時所使用的發(fā)動機(jī)功率與計算汽車燃料經(jīng)濟(jì)性時所使用的發(fā)動機(jī)功率有何不同？

前者使用的是發(fā)動機(jī)的外特性。即

后者利用阻力功率反推求得發(fā)動機(jī)輸出功率汽車速度：中等速度為佳檔位：高檔位為佳掛車：負(fù)荷增加和質(zhì)量利用系數(shù)增加維護(hù)與調(diào)整：汽車的技術(shù)狀況,如前束、滑行距離、制動系發(fā)咬、輪胎氣壓、點(diǎn)火提前角、混合氣濃度。使用方面等速百公里油耗汽車結(jié)構(gòu)

輕量化：小型化和使用輕型材料，如鋁材和塑料，即質(zhì)量利用系數(shù)增加。

發(fā)動機(jī)改進(jìn)：提高熱效率和機(jī)械效率擴(kuò)大發(fā)動機(jī)使用范圍發(fā)動機(jī)增壓發(fā)動機(jī)電控

傳動系：增加檔位數(shù)、使用無級變速器

汽車外形和輪胎：降低CD和子午線輪胎

最小燃油消耗特性：發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性的曲線族的包絡(luò)線是發(fā)動機(jī)提供一定功率時的最低燃油消耗率曲線。利用包絡(luò)線就可找出發(fā)動機(jī)提供一定功率時的最經(jīng)濟(jì)工況（負(fù)荷和轉(zhuǎn)速）。

把各功率下最經(jīng)濟(jì)工況的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷率標(biāo)明在外特性曲線圖上，便得到最小燃油消耗特性。1.如何利用汽車行駛方程式求輪式汽車的極限加速度？2.在計算汽車動力性時所使用的發(fā)動機(jī)功率與計算汽車燃料經(jīng)濟(jì)性時所使用的發(fā)動機(jī)功率有何不同？本章習(xí)題1.如何利用汽車行駛方程式求輪式汽車的極限加速度？2.在計算汽車動力性時所使用的發(fā)動機(jī)功率與計算汽車燃料經(jīng)濟(jì)性時所使用的發(fā)動機(jī)功率有何不同？

前者使用的是發(fā)動機(jī)的外特性。即

后者利用阻力功率反推求得發(fā)動機(jī)輸出功率137/53汽車動力傳動系參數(shù)匹配3.1發(fā)動機(jī)功率3.2最小傳動比3.3最大傳動比3.4變速器檔數(shù)及其傳動比3.5動力傳動系匹配138/5汽車動力系統(tǒng)汽車動力傳動系統(tǒng)主要包括發(fā)動機(jī)、傳動系的變速器和主減速器。汽車動力傳動系統(tǒng)參數(shù)主要包括發(fā)動機(jī)功率、變速器檔位數(shù)與速比、主減速器的型式與速比。對動力傳動系進(jìn)行優(yōu)化（折衷），以滿足汽車對動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性以及汽車駕駛性的要求。139/51根據(jù)最大車速uamax選擇Pe2汽車比功率（單位汽車質(zhì)量具有的功率）3.1發(fā)動機(jī)功率的確定140/5結(jié)論：

141/5142/5在選擇最小傳動比時，要考慮最高檔（直接檔）有足夠的動力性，即動力因數(shù)。143/4貨車的最大爬坡度約為30％，

約為16.7°。144/4145/9

輕型和中型貨車比功率小，一般采用五檔變速器。重型貨車檔位數(shù)多于六檔，采用副變速器。

汽車各檔傳動比大體采用等比級數(shù)分配。146/9147/9148/9由此可倒出n檔變速器的各檔傳動比：149/9q=const的優(yōu)點(diǎn)如下：150/9151/9若每次均將轉(zhuǎn)速提高到n2換檔，只要發(fā)動機(jī)降低到n1，離合器就能無沖擊地接合。由于符合人的操作習(xí)慣，這樣布檔能方便駕駛員加速時換檔操作。按等比級數(shù)分配傳動比也在于可充分地利用發(fā)動機(jī)的功率，提高發(fā)動機(jī)的動力性。汽車需要大功率時，若檔位傳動比分配得當(dāng)，就可使發(fā)動機(jī)經(jīng)常在接近外特性最大功率范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。從而相對增加汽車后備功率，提高汽車加速和爬坡能力。小結(jié)152/72.變速器與主減速器傳動比的確定153/7154/7155/73發(fā)動機(jī)排量、變速器與主減速器傳動比156/7157/64.3汽車制動效能及其恒定性4.1

汽車制動性的評價指標(biāo)4.2車輪制動時的受力學(xué)分析汽車的制動性4.4制動時汽車行駛方向穩(wěn)定性4.5前后制動器制動力分配比例AutomotiveBrakingPerformance158/6定義：汽車在行駛時能在短距離停車且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長坡時能維持一定車速的能力。另外,也包括在一定坡道上能夠長時間停放的能力。汽車制動性是汽車的重要使用性能之一。它屬于汽車主動安全的范疇。行車制動俗稱腳制動或腳剎車。駐車制動俗稱手剎車或手制動。159/6三個評價指標(biāo)

制動效能（含制動距離和制動減速度）；

制動效能的恒定性（抗衰退性能）；

制動時汽車方向穩(wěn)定性（包括抗跑偏、抗側(cè)滑和保持轉(zhuǎn)向能力的性能）。制動效能的定義

在良好的路面上，汽車以規(guī)定的初始車速以規(guī)定的踏板力制動到停車的制動距離或制動時汽車的減速度。它是制動性能的最基本指標(biāo)。4.1汽車制動性的評價指標(biāo)EvaluationCriteriaofBrakingPerformance160/6

制動效能的恒定性

抗熱衰退性能：汽車在高速行駛或下長坡道時制動性能的保持程度。

抗水衰退性能：是指汽車涉水后對制動性能的保持能力

汽車制動時的方向穩(wěn)定性的評價：常用制動時汽車按給定路徑行駛的能力。

制動時發(fā)生跑偏、側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力時，則汽車將偏離給定的行駛路徑。這時，汽車的制動方向穩(wěn)定性能不佳。161/12圖4－1制動時車輪受力條件162/123地面制動力、制動器制動力與附著力的關(guān)系地面制動力首先取決與制動器制動力，但同時受到地面附著條件的限制，它們同時大才好。163/12仔細(xì)觀察汽車的制動過程可發(fā)現(xiàn)，輪胎留在地面上的印痕從車輪滾動到滑動是一個漸變的過程。第一階段：單純滾動，印痕的形狀基本與輪胎胎面花紋相一致。第二階段：邊滾邊滑－可辨別輪胎花紋的印痕，但花紋逐漸模糊，輪胎胎面相對地面發(fā)生一定的相對滑動，隨著滑動成分的增加，花紋越來越模糊。第三階段：拖滑－車輪抱死拖滑，粗黑印痕，看不出花紋。4硬路面上的附著系數(shù)164/12不同滑動率輪胎印跡變化規(guī)律165/12隨著制動強(qiáng)度的增加，車輪的滑動成分越來越大。它通常用滑動率S表示。

圖4－3166/12圖4－3167/12滑動率s:車輪運(yùn)動中從滾動至滑動過程滑動成分所占的比例現(xiàn)象分析168/12各種路面平均附著系數(shù)169/12

道路的類型、路況

汽車運(yùn)動速度

輪胎結(jié)構(gòu)、花紋、材料附著系數(shù)的影響因素AdhisiveCoefficient170/12

輪胎的磨損會影響其附著能力。

路面的宏觀結(jié)構(gòu)應(yīng)有一定的不平度而有自排水能力；路面的微觀結(jié)構(gòu)應(yīng)是粗糙且有一定的棱角，以穿透水膜，讓路面與胎面直接接觸。

增大輪胎與地面的接觸面積可提高附著能力：低氣壓、寬斷面和子午線輪胎附著系數(shù)大。

滑水現(xiàn)象減小了輪胎與地面的附著能力，影響制動、轉(zhuǎn)向能力。

潮濕路面且有塵土、油污與冰雪、霜類。171/10不同制動工況時的地面制動力172/102制動距離分析173/10174/10175/10176/10177/10178/10制動系作用時間對制動距離影響制動系作用時間是影響制動距離的重要因素！179/16180/16定義：制動時前、后車輪同時抱死時的前后制動器制動力分配關(guān)系曲線。前后車輪同時抱死的條件：2理想的前、后制動器制動力分配曲線替換181/16182/16183/16184/16

制動力分配系數(shù)

線與理想的制動器制動力分配曲線I的交點(diǎn)處的附著系數(shù)為同步附著系數(shù)

0。

同步附著系數(shù)說明，前后制動器制動力為固定比值的汽車，只能在一種路面上，即在同步附著系數(shù)的路面上才能保證前、后輪同時抱死。

同步附著系數(shù)也可用解析方法求出。185/16用解析方法求同步附著系數(shù)186/164前后制動力比值，在不同路面上的制動過程187/16188/16空載時總是后輪先抱死。滿載或超載一般是前輪先抱死。r線組f線組β189/16r線組f線組β190/16利用附著系數(shù)與附著效率191/16192/165汽車操縱穩(wěn)定性5.1

概述5.2輪胎側(cè)偏特性5.3線性二自由度汽車模型對前輪角輸入響應(yīng)5.4汽車操縱穩(wěn)定性與懸架、轉(zhuǎn)向系的關(guān)系定義：在駕駛員不感覺過分緊張、疲勞的條件下，汽車能按照駕駛員通過轉(zhuǎn)向系及轉(zhuǎn)向車輪給定的方向行駛，且當(dāng)受到外界干擾時，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力。意義操縱方便性高速安全性行駛方向直線轉(zhuǎn)彎干擾路不平側(cè)風(fēng)貨物或乘客偏載1內(nèi)容輸入：角輸入、力輸入響應(yīng)：時域響應(yīng)、頻域響應(yīng)。橫擺角速度頻率響應(yīng)特性回正性轉(zhuǎn)向半徑轉(zhuǎn)向輕便性直線行駛性（側(cè)向風(fēng)穩(wěn)定性、路面不平穩(wěn)定性、彎道行駛性）典型行駛工況極限行駛性能5.1概述2車輛坐標(biāo)系及時域響應(yīng)

汽車時域響應(yīng)分為穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)。

轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)：等速直線行駛，急劇轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，然后維持轉(zhuǎn)角不變，即對汽車施以轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入，汽車經(jīng)短暫的過渡過程后進(jìn)入等速圓周行駛工況。

轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的瞬態(tài)響應(yīng)：等速直線行駛和等速圓周行駛兩個穩(wěn)態(tài)運(yùn)動之間的過渡過程所對應(yīng)的瞬間運(yùn)動響應(yīng)。

穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性：不足轉(zhuǎn)向、中性轉(zhuǎn)向、過度轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向盤保持一個固定轉(zhuǎn)角不變，緩慢加速或以不同車速等速行駛時，不足轉(zhuǎn)向的汽車轉(zhuǎn)向半徑逐漸增大，中性轉(zhuǎn)向的汽車轉(zhuǎn)向半徑不變，而過度轉(zhuǎn)向的汽車轉(zhuǎn)向半徑逐漸減小。汽車時域響應(yīng)是把汽車作為開環(huán)控制系統(tǒng)的控制特性。駕駛員－汽車系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)：在汽車行駛過程中，駕駛員根據(jù)需要，操縱轉(zhuǎn)向盤使汽車做轉(zhuǎn)向運(yùn)動。路面的凹凸不平、側(cè)風(fēng)、偏載等影響汽車的行駛。駕駛員根據(jù)道路、交通等情況，通過眼、手及身體感知的汽車運(yùn)動狀況（輸出參數(shù)），經(jīng)過頭腦的分析、判斷（反饋），修正其對轉(zhuǎn)向盤的操縱。如此不斷地反復(fù)循環(huán)，操縱汽車行駛前進(jìn)。主觀評價法:憑借主觀感覺的評價轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)：

3.評價方法

客觀評價法：用測試儀器測物理參數(shù)：概念最大側(cè)偏力的影響因素附著條件

及垂直載荷FZ輪胎胎面花紋、材料、結(jié)構(gòu)、充氣壓力路面材料、結(jié)構(gòu)、潮濕程度車輪外傾角3.輪胎結(jié)構(gòu)、工作條件與側(cè)偏特性尺寸↑的輪胎，k↑

；子午線輪胎接地面寬，k大；鋼絲比尼龍輪胎k大；扁平率：輪胎斷面高度與斷面寬度之比H

/B

↓，

k↑

；在一定范圍內(nèi)，載荷↑（FZ

↑），k↑

。但載荷↑太大時，k↓；輪胎充氣壓力

↑，k↑

；行駛車速對k影響較??；潮濕特別在積水時，k↓很大。附著橢圓一定側(cè)偏角下，驅(qū)動力或制動力增加時，側(cè)偏力逐漸有所減小，這是由于輪胎側(cè)線彈性有所改變的關(guān)系。當(dāng)縱向力相當(dāng)大時，側(cè)偏力顯著下降，接近附著極限時，切向力已耗去大部分附著力，而側(cè)向力能利用的附著力很小。4回正力矩5輪胎外傾角對側(cè)偏力的作用電子穩(wěn)定控制Y向力平衡對質(zhì)心取矩2前輪角階躍輸入下進(jìn)入的汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)－－等速圓周運(yùn)動2.1穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的評價指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益或轉(zhuǎn)向靈敏度2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型過度轉(zhuǎn)向Over-Steering不足轉(zhuǎn)向Under-Steering中性轉(zhuǎn)向Neutral-Steering當(dāng)汽車以很低的速度和/或很大轉(zhuǎn)向半徑行駛時，側(cè)偏角很小，即則有特征車速臨界車速

過度轉(zhuǎn)向汽車車速達(dá)到臨界車速時將失去穩(wěn)定性。因為只要一個很小的轉(zhuǎn)角，橫擺角速度增益r/就趨于無窮大。

因為假設(shè)縱向速度為優(yōu)先值，根據(jù)縱向速度與角速度的關(guān)系可知，汽車的轉(zhuǎn)向半徑極小，這樣汽車必定發(fā)生激轉(zhuǎn)而發(fā)生側(cè)滑或側(cè)翻。過度轉(zhuǎn)向特性的問題

3.幾個表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)Ackmann角轉(zhuǎn)向半徑比值靜態(tài)裕度靜態(tài)儲備系數(shù)1.

車身側(cè)傾軸線：車廂相對地面轉(zhuǎn)動時瞬時軸線。

側(cè)傾中心：側(cè)傾軸線通過車廂在前后軸處橫斷面的瞬時轉(zhuǎn)動中心。

側(cè)傾中心的位置由懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)所決定。

可用解析和圖解兩種方法獲得側(cè)傾中心。

圖解方法是利用可逆原理，即假設(shè)車廂不動而地面相對車廂發(fā)生轉(zhuǎn)動，求出地面相對車廂的瞬時轉(zhuǎn)動中心，它也是車廂的側(cè)傾中心。汽車的外傾無側(cè)向力有側(cè)向力商用車轎車懸架的側(cè)傾角剛度t-tires-spring車身質(zhì)量非懸掛質(zhì)量

車廂的側(cè)傾角：車廂在側(cè)向力的作用下繞側(cè)傾軸線的轉(zhuǎn)角。車廂側(cè)傾角是操縱穩(wěn)定性和汽車平順性的重要參數(shù)。

側(cè)傾角

r

影響汽車

r

動態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，是操縱穩(wěn)定性的重要評價指標(biāo)。

r

過大，會使駕駛員感覺不穩(wěn)定、不安全、不舒服。

r

過小，在不平路面車廂沖擊大。

汽車穩(wěn)態(tài)圓周運(yùn)動時，車廂的側(cè)傾角為2.車廂的側(cè)傾角懸掛質(zhì)量離心力引起的側(cè)傾力矩側(cè)傾后懸掛質(zhì)量重力引起的側(cè)傾力矩獨(dú)立懸架中非懸掛質(zhì)量的離心力引起的側(cè)傾力矩汽車作穩(wěn)態(tài)圓周運(yùn)動時其側(cè)傾力矩側(cè)傾時前后左右車輪垂直載荷的變化懸架作用于車身的恢復(fù)力矩注意：力是標(biāo)量還是矢量左右車輪載荷重新分配后的輪胎側(cè)傾剛度

在側(cè)傾力矩的作用下，汽車左右車輪的垂直載荷發(fā)生變化，這將導(dǎo)致輪胎的側(cè)偏特性變化而使汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性發(fā)生變化。

左右車輪垂直載荷差別越大，側(cè)偏剛度越小。

若前軸左右車輪的垂直載荷變化大，則趨于不足轉(zhuǎn)向。后軸左右車輪的垂直載荷變化大，則為趨于過多轉(zhuǎn)向。

車輪左右載荷的變動取決于：側(cè)傾角剛度、懸掛質(zhì)量、非懸掛質(zhì)量、質(zhì)心位置、前后懸掛側(cè)傾中心位置等。注意?。?！

車廂側(cè)傾時，車輪外傾角的三種變化形式：保持不變；沿著地面?zhèn)认蛄Ψ较騼A斜；沿著地面?zhèn)认蛄ψ饔梅较蛳喾吹姆较騼A斜。3.車廂側(cè)傾時車輪外傾角的變化車廂側(cè)傾時車輪外傾角的變化側(cè)傾轉(zhuǎn)向是在側(cè)向力作用下，車廂發(fā)生側(cè)傾，而引起車輪偏轉(zhuǎn)，即車輪圍繞垂直軸線或轉(zhuǎn)向節(jié)主銷轉(zhuǎn)動。后軸轉(zhuǎn)向是因懸架桿系的運(yùn)動學(xué)關(guān)系所產(chǎn)生的車輪轉(zhuǎn)向角。側(cè)傾干涉轉(zhuǎn)向是轉(zhuǎn)向軸因轉(zhuǎn)向桿系和懸架桿系運(yùn)動學(xué)關(guān)系干涉所產(chǎn)生的車輪轉(zhuǎn)向角變動。軸轉(zhuǎn)向是發(fā)生側(cè)傾轉(zhuǎn)向時，車軸發(fā)生的繞垂直軸線的轉(zhuǎn)動。運(yùn)動學(xué)側(cè)偏是車軸和車輪圍繞垂直軸線的轉(zhuǎn)動與輪胎側(cè)偏之效果一樣。4側(cè)傾轉(zhuǎn)向后軸的軸轉(zhuǎn)向?qū)Ψ€(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響在側(cè)傾作用下板簧懸架的軸轉(zhuǎn)向側(cè)傾力作用結(jié)果無側(cè)傾力作用變形轉(zhuǎn)向：懸架導(dǎo)向桿系元件在各種力和力矩作用下的彈性變形可能引起車輪圍繞主銷或垂直地面的軸線的轉(zhuǎn)動。5懸架導(dǎo)向元件變形轉(zhuǎn)向6.回正力矩變形轉(zhuǎn)向角側(cè)傾時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與懸架的運(yùn)動干涉將引起轉(zhuǎn)向輪側(cè)傾干涉轉(zhuǎn)向。7轉(zhuǎn)向系和橫擺角速度穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的關(guān)系非獨(dú)立懸架雙橫臂單縱臂燭式單橫臂，ay較小單橫臂，ay較大返回概述車身和車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動人體對振動的響應(yīng)以及平順性汽車振動系統(tǒng)的簡化及單質(zhì)量系統(tǒng)的振動路面統(tǒng)計特性第六章汽車平順性6.16.26.36.46.56.1概述振動：路面不平等原因引起汽車振動，它影響舒適性和身體健康。保持振動環(huán)境的舒適性，以保持駕駛員在復(fù)雜行駛和操縱條件下，具有良好的心理狀態(tài)和準(zhǔn)確靈敏的反應(yīng)。汽車的平順性影響“人－汽車”系統(tǒng)的操縱穩(wěn)定性以及行駛安全性。平順性：保持汽車行駛過程中乘員所處的振動環(huán)境具有一定舒適度的性能，并保持貨物的完好無損。評價方法：