汽车概论第六章汽车性能

第6章汽车性能汽车性能5汽车的平顺性4汽车的制动性3汽车的操纵稳定性2汽车的燃油经济性1汽车的动力性6汽车的通过性1汽车的动力性汽车的动力性评价指标汽车的驱动力和行驶阻力1.11.2汽车动力性评价指标汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时，由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度，主要有汽车的最高车速、汽车的加速时间和汽车最大爬坡度三个评价指标。1．汽车的最高车速最高车速是指在水平良好的路面(混凝土或沥青)上，汽车能达到的最高行驶车速。一般轿车的最高车速能达到130~200km/h，客车能达到90~130km/h，货车能达到80~110km/h。2．汽车的加速时间汽车的加速时间表示汽车的加速能力，它对平均行驶车速有很大影响。常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力。3．汽车最大爬坡度汽车的上坡能力是用车辆满载（或某一载质量）时，在良好路面上的最大爬坡度表示。汽车的最大爬坡度指Ⅰ档最大爬坡度。1.驱动力（1）驱动力的定义驱动力是由发动机的转矩经传动系传至驱动轮上得到的。对于装有分动器、轮边减速器、液力传动等装置的汽车，上式应计入相应的传动比和机械效率，因此驱动力为：汽车的驱动力和行驶阻力tFrTFttriiTFtgtqt0（2）发动机的速度特性（3）传动系的机械效率输入传动系的功率，经传动系传到驱动车轮的过程中，要克服传动系各部件的摩擦而有一定的损失。若损失的功率为，则传动系的机械效率为：（4）车轮半径车轮按规定气压充好气后，处于无载时的半径，称为自由半径。车轮中心与轮胎接地面的距离称为静力半径。以车轮转动圈数与车轮实际滚动距离之间的关系换算得出的车轮半径，称为车轮的运动半径(滚动半径)。汽车的驱动力和行驶阻力tF（5）汽车的驱动力图下图为某五档变速器货车的驱动力图。从驱动力图可以看出驱动力与其行驶速度的关系及不同档位驱动力的变化。驱动力图可以作为工具来分析汽车的动力性。汽车的驱动力和行驶阻力tF汽车的驱动力和行驶阻力tF2.汽车的行驶阻力汽车的行驶阻力有滚动阻力、空气阻力、加速阻力和坡度阻力。（1）滚动阻力1）滚动阻力的产生汽车行驶时，车轮与地面在接触区域的法向、切向和侧向均产生相互作用力，轮胎与地面亦存在相应的变形。无论是轮胎还是地面，其变形过程必伴随着一定的能量损失。变形过程能量损失是使车轮转动时产生滚动阻力的根本原因。①车轮弹性迟滞损失车轮弹性迟滞损失是弹性车轮在径向加载后卸载过程中形成的弹性迟滞损失。当汽车车轮在水平路面上，且不受侧向力作用时，车轮与地面间将产生法向和切向的相互作用力。汽车的驱动力和行驶阻力tF2.汽车的行驶阻力轮胎在硬支撑路面上受法向载荷时的变形过程及对应的曲线。汽车的驱动力和行驶阻力tF2.汽车的行驶阻力②等速滚动从动轮受力分析及滚动阻力系数。③等速滚动的驱动轮受力分析。④滚动阻力系数的影响因素。路面种类及其状态对滚动阻力系数的影响汽车的驱动力和行驶阻力tF2.汽车的行驶阻力（2）空气阻力汽车直线行驶时所受空气的作用力，在行驶方向上的分力，称为空气阻力。空气阻力分为压力阻力和摩擦阻力两部分。（3）坡度阻力如下图所示，当汽车上坡行驶时，其重力沿坡道斜面的分力表现为对汽车行驶的一种阻力，称坡度阻力。汽车的驱动力和行驶阻力tF2.汽车的行驶阻力（4）加速阻力汽车加速行驶时，需克服其质量的惯性力，这就是加速阻力。汽车质量分为平移质量和旋转质量两部分。加速平移质量要产生惯性力，旋转质量要产生惯性力偶矩，为了便于计算，一般把旋转质量的惯性力偶矩，转化为平移质量的惯性力，并以系数作为换算系数，则汽车加速时的加速阻力为：dtdumFj2汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性评价指标2.12.3汽车燃油经济性计算影响汽车燃油经济性的因素2.2汽车的燃油经济性评价指标1、等速行驶百公里的燃油消耗量汽车在一定载荷（我国轿车为半载、载重汽车为满载）下，以最高档在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量。2、单位运输工作量的燃油消耗量这个指标可以用来比较不同类型、不同装载质量汽车的燃料经济性。若燃油以质量计算时，载重汽车单位为kg/(100t·km)，客车为kg/(1000人·km)。若燃油以容积计算时，其单位为L/100t·km，客车为L/(1000人·km)。3、消耗单位燃油所行驶的里程消耗单位燃油所行驶的里程的评价方法，主要是美国采用的，其单位是mile/USgal。指的是每消耗一加仑燃油能行驶的英里数，其数值越大，汽车燃油经济性越好。汽车的燃油经济性评价指标1、等速行驶百公里的燃油消耗量汽车在一定载荷（我国轿车为半载、载重汽车为满载）下，以最高档在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量。2、单位运输工作量的燃油消耗量这个指标可以用来比较不同类型、不同装载质量汽车的燃料经济性。若燃油以质量计算时，载重汽车单位为kg/(100t·km)，客车为kg/(1000人·km)。若燃油以容积计算时，其单位为L/100t·km，客车为L/(1000人·km)。3、消耗单位燃油所行驶的里程消耗单位燃油所行驶的里程的评价方法，主要是美国采用的，其单位是mile/USgal。指的是每消耗一加仑燃油能行驶的英里数，其数值越大，汽车燃油经济性越好。汽车燃油经济性计算1.汽车等速行驶工况燃油消耗量的计算汽车以等速在路上行驶时，根据等速行驶车速及阻力净功率，在万有特性图上利用插值法可获得发动机相应工况的有效燃油消耗率为b，从而计算出以该车速等速行驶时单位时间内汽车燃油消耗量为:整个等速行驶过程中，行程为s，燃油消耗量为：折算成等速百公里燃油消耗量为：gPbQt1.367guPbsQa102guPbQas02.1汽车燃油经济性计算2.等加速行驶工况燃油消耗量的计算在汽车行驶时，发动机还要提供为克服加速阻力所消耗的功率。若加速度为，则发动机提供的功率应为:3.怠速停车时的燃油消耗量4.整个循环工况的百公里油耗对于由等速、等加速、等减速、怠速停车等行驶工况（我国采用六工况）组成的循环，其整个试验循环的百公里油耗（L/100km）为:100sQQsdtdudtdumuAuCGfuPaaDaT360076140360013影响汽车燃油经济性的因素1.汽车结构方面（1）发动机方面（2）传动系的影响（3）汽车质量的影响（4）汽车外形与轮胎2.汽车的使用因素方面（1）适当预热（2）正确起步（3）正确使用加速踏板（4）正确使用档位和离合器（5）正确使用制动和停车（6）正确运用“经济车速”（7）发动机温度的调节与控制3汽车的操纵稳定性操纵稳定性包含的内容3.13.3时域响应人-车闭路系统3.2影响汽车操纵稳定性的因素3.4汽车操纵稳定性包含的内容1.转向盘角阶越输入下进入的稳态响应及瞬态响应其评价指标为：稳态横摆角速度增益、反应时间和横摆角速度波动的无阻尼圆频率。2.横摆角速度频率响应特性其评价指标为：共振峰频率、共振时振幅比、相位滞后角、稳态增益。3.回正性其评价指标为回正后剩余横摆角速度与剩余横摆角、达到剩余摆角速度的时间。4.转向半径其评价指标为最小转向半径。5.典型行驶工况性能典型行驶工况性能是指汽车通过某种模拟典型机车驾驶操作的通道的性能。6.极限行驶性能其评价指标为：圆周行驶极限侧向加速度、抗侧翻能力。车辆坐标系与转向盘阶跃输入下的时域响应汽车作等速圆周行驶，即汽车转向盘角阶跃输入下进入稳态响应，其特性成为汽车转向稳态特性。分为不足转向、中性转向和过度转向三种。这三种不同转向特性的汽车具有如下图所示行驶特点：人-车闭路系统驾驶员-汽车系统是一个闭环控制系统。在汽车行驶过程中，驾驶员根据需要，操纵转向盘使汽车做转向运动。路面的凹凸不平、侧风、偏载等影响汽车的行驶。驾驶员根据道路、交通等情况，通过眼、手及身体感知的汽车运动状况（输出参数），经过头脑的分析、判断（反馈），修正其对转向盘的操纵。如此不断地反复循环，操纵汽车行驶前进，如下图所示。影响汽车操纵稳定性的因素1.制动系的影响2.转向系的影响（1）转向器的影响（2）转向传动机构的影响3.行驶系的影响（1）前轮定位参数、后悬架结构参数及横向稳定杆（2）轮胎的影响4.悬架和减振器的影响4汽车制动性能4.5影响制动性的因素及提高措施4.4制动时制动力的分配4.3制动时的方向稳定性4.2汽车制动时车轮受力分析4.1汽车制动性的评价指标汽车制动性的评价指标汽车的制动性主要由制动效能、制动效能的恒定性和制动时汽车的方向稳定性三个方面来评价。1.制动效能制动效能是指在良好路面上，汽车以一定初速制动到停车的距离或制动时汽车减速度。制动效能由一定初速度下的制动距离和制动减速度评定。2.制动效能的恒定性制动效能的恒定性包括热恒定性和水恒定性两方面。3.制动时汽车的方向稳定性汽车制动方向稳定性是指制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。汽车制动时的受力分析汽车制动时的受力分析汽车制动时的受力分析3.制动器制动力、地面制动力及附着力之间的关系4.硬路面上的附着系数汽车制动时的方向稳定性1.制动跑偏制动时汽车自动向左或向右偏驶的现象称为“制动跑偏”。2.制动侧滑侧滑是指汽车制动时，某一轴的车轮或两轴的车轮发生横向滑动的现象。3.前轮失去转向能力前轮失去转向能力是指弯道制动时，汽车不再按照原来的行驶方向而沿弯道切线方向驶出的现象。4.影响汽车制动稳定性的因素（1）载荷（2）道路条件（3）装配调整质量（4）车轮抱死顺序对制动方向稳定性的影响（5）悬架系和转向系的运动件干涉汽车制动时制动力的分配当制动器制动力足够时，制动过程可能出现如下3种情况：1.前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑2.后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死拖滑3.前后轮同时抱死拖滑ABS的主要作用是防止在制动过程中车轮抱死（即停止滚动），从而保证驾驶员在制动时还能控制方向，并防止后轴侧滑。其工作原理为：紧急制动时，依靠装在各车轮上高灵敏度的车轮转速传感器，一旦发现某个车轮抱死，计算机立即控制压力调节器使该轮的制动分泵泄压，使车轮恢复转动，达到防止车轮抱死的目的。ABS的工作过程实际上是“抱死—松开—抱死—松开”的循环工作过程，使车辆始终处于临界抱死的间隙滚动状态，有效克服紧急制动时由车轮抱死产生的车辆跑偏现象，防止车身失控等情况的发生。影响制动性的因素及改进措施影响制动效能的因素主要有人、车、环境三个因素。1.驾驶人个体影响制动效果（1）感知时间（2）制动方式（3）踏板力2.车辆设计影响制动效能（1）制动器（2）ABS防抱死制动系统（3）胎压对制动效能的影响（4）车速对于制动效能的影响（5）车辆的保养3.环境对于制动效能的影响（1）天气状况（2）路况5汽车行驶的平顺性5.1人体对振动的反应5.2人体对振动的敏感范围5.3影响汽车行驶平顺性的因素影响平顺性的因素汽车的悬挂质量由车身、车架及其上的总成所构成。悬架结构、轮胎、悬挂质量和非悬挂质量是影响汽车平顺性的重要因素。1.悬架结构悬架结构主要指弹性元件、导向装置与减振装置，其中弹性元件与悬架系统的阻尼对平顺性影响较大。（1）弹性元件（2）阻尼系统的阻尼2.轮胎轮胎由于本身的弹性，在很大程度上吸收了因路面不平所产生的振动，因此它和悬架系统共同保证了汽车的平顺性。影响平顺性的因素近年来，随着车速的提高，希望轮胎的缓冲性能越来越好。目前，提高轮胎缓冲性能的方法如下：（1）增大轮胎断面轮辋宽度和空气容量，并相应降低轮胎气压。（2）改变轮胎结构型式，如采用子午线轮胎。它因轮胎径向弹性大，可以缓和不平路面的冲击，并吸收大部分冲击能量，使汽车平顺性得到改善。（3）提高帘线和橡胶的弹性，要用较柔软的胎冠。3.悬挂质量和非悬挂质量减少非悬挂质量，可以减少传给车身上的冲击力。非悬挂质量的振动，对悬挂质量振动加速度有较显著的影响，会使其数据值加大。因此，为了提高汽车的平顺性，采用非悬挂质量较小的独立悬挂更为有利。汽车通过性6.1汽车支承通过性评价指标6.2通过性的几何参数6.3影响汽车通过性的因素汽车支承通过性评价指标通过性的几何参数1.