汽车理论知识

汽车使用性能及评价指标汽车使用性能指标汽车容量、外形尺寸、速度性、燃料经济性、安全性、通过性、可靠性和耐久性、维修性、使用方便性、汽车的质量利用。汽车动力性的总指标是汽车的平均行驶速度汽车动力性的主要评价指标：最高车速、加速性能和上坡性能汽车的动力性（1）汽车的加速能力是指汽车在各种使用条件下迅速增加行驶的能力。1）最高档和次高档加速性能，也称超车加速性能，它是汽车用最高档或次高档由某一预定的中速全力加速至另一预定高速时经过的时间或距离来评定。2）起步连续换档加速性能，也称原地起步加速性能，它是汽车以起步档起步，并以最大的加速度且选择恰当的换档时刻逐步换至最高档后，加速到某一高速（80%最高车速以上）所需时间与距离来评定。（2）汽车的最高车速是指汽车满载在平直良好路面上所能达到的最高行驶速度。（3）汽车的上坡能力，通常用最大爬坡度来评定。最大爬坡度是指汽车满载时用最低档位在良好路面上等速行驶所能克服的最大道路纵向坡度。而在坡度不长的道路上，利用汽车加速惯性能通过的坡度称极限爬坡度。作用于汽车行驶方向的外力有汽车驱动力和行驶阻力。汽车驱动力的产生：汽车发动机产生的有效转矩Te，经过汽车传动系传到驱动轮上，此时在驱动轮上会形成一个转矩Tt，在Tt的作用下，驱动轮在着地处产生一个圆周力Fo=Tt/r，根据作用力与反作用力原理，地面也对驱动轮生成一个数值相等、方向相反的反作用力Ft，Ft即是驱动汽车行驶的驱动力。1、汽车的驱动力汽车的驱动力与发动机的转矩、传动系的各传动比及传动系的机械效率成正比，与车轮半径成反比。驱动力Ft随发动机的转矩Te的增大而增大，当发动机的转矩达到最大转矩时，驱动力也达到最大驱动力。汽车驱动力的最大值受轮胎与路面的附着情况影响。在容易打滑的滑溜路面上，如冰雪、泥泞路面，即使增大驱动力，也会出现不能使车辆行驶的现象，即驱动车轮在原地空转或滑转，原因是附着力过小。所谓附着力F，是指地面对轮胎的切向反作用力的极限值。为车轮与路面间的附着系数。根据试验，在硬路面上附着力的大小与驱动轮法向作用力Z成正比，即F=Z。2、附着力和附着系数由于地面给驱动轮提供的驱动力的最大值受到附着力的限制，Ftmax≤F，这也是汽车行驶的必须满足的条件，即附着条件，否则驱动轮将出现滑转，车辆将不能行驶。汽车的行驶阻力分为：滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力汽车行驶在任何条件下都存在的阻力有：滚动阻力和空气阻力（1）滚动阻力：指汽车车轮滚动时，轮胎和路面变形造成的阻碍汽车行驶的力，用“Fƒ”表示3、汽车的行驶阻力滚动阻力产生的原因：①道路塑性变形损失：车轮滚动时会推移土壤，轮胎与路面之间产生摩擦，土壤受挤压产生塑性变形等都要消耗一定的能量。②轮胎弹性迟滞损失：汽车行驶时，使轮胎在径向、切向及侧向都会产生变形，并处于变形、恢复的循环中，其中有一部分能量要消耗在轮胎组织的内摩擦上，称为弹性迟滞损失。③其它损失：汽车行驶时，还包括从动轮轴承、油封处的损失，悬架零件间的摩擦和减振器内的损失等。（2）空气阻力：汽车行驶时受到空气作用力在行驶方向上的阻力，称为空气阻力，用“Fw”表示，其产生原因：①汽车行驶时与周围的空气会发生相对位移，使车前的空气不断地被排挤开，形成迎面空气“压力”。②行驶时，车后因空气流动速度不能及时跟上汽车的行驶速度，尤其在高速时，会形成瞬间一定程度的真空，产生涡流，形成“吸力”。③空气具有一定的的粘度，会与行驶着的车身产生摩擦形成阻力。（3）坡度阻力：当汽车上坡行驶时，汽车重力在平行于路面方向与行驶方向相反的分力，称为坡度阻力，用“Fi”表示。（4）加速阻力：汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时的“惯性力”，这“惯性力”即为加速阻力，用“Fj”表示。（1）汽车的驱动条件：①当Ft＜Fƒ＋Fw＋Fi时，汽车将无法起步，正在行驶的汽车也将减速行驶以至停车；②当Ft＝Fƒ＋Fw＋Fi时，汽车保持原来运动状态，正在行驶的汽车将保持等速行驶；③当Ft＞Fƒ＋Fw＋Fi时，汽车将加速行驶。因此，Ft≥Fƒ＋Fw＋Fi是汽车行驶的必要条件，也称驱动条件。4、汽车行驶的条件（2）汽车的附着条件：在轮胎和路面一定的条件下，驱动力增大到超过驱动轮的附着力时，驱动轮将出现滑转，而不能行驶。因此，汽车行驶必须满足Ft≤F，这也是附着条件。综上可见，汽车行驶的充分必要条件，也称汽车行驶的驱动与附着条件是：Fƒ＋Fw＋Fi≤Ft≤F汽车的燃料经济性汽车的燃料经济性是指汽车以最小的燃料消耗完成单位运输工作的能力。汽车燃料经济性指标：评价指标、运行燃料消耗指标和考核指标（1）评价指标：用来评价各车型的燃料经济性。①单位行驶里程的燃料消耗量：用于比较同类型汽车或同一辆汽车的燃料经济性②单位运输工作量的燃料消耗量：用于比较不同类型，不同载质量汽车的燃料经济性。在我国通常采用单位行驶里程的燃料消耗量来表示燃料经济性，称之为“百公里油耗”。1、汽车燃料经济性指标（2）运行燃料消耗量指标：指汽车使用中的燃料经济性指标。是运输企业给驾驶员下达的完成某运输生产任务所用燃料量的控制指标。（3）考核指标：汽车制造厂或改装厂的车型燃料消耗量考核指标，考核指标是比燃料消耗量。（1）使用技术方面1）保持汽车良好的滑行性能2）保持发动机良好的技术状况①定期检查并保持足够高的气缸压缩压力②保持发动机正常工作温度③保持点火第的良好技术状况2、提高汽车燃料经济性能措施3）提高驾驶技术①在良好路面上，汽车在一定车速范围内，尽可能选用最高档行驶②汽车以接近各种档位的经济车速行驶③在良好道路上，采用加速滑行技术④合理采用拖挂运输方式，提高发动机负荷率，降低燃料消耗率，提高燃料经济性。（2）结构设计方面1）合理选用汽车发动机①选用功率适当的发动机②扩大选用柴油机的范围2）优化发动机结构①提高压缩比是提高汽油机燃料经济性的主要措施②采用直喷式发动机和稀薄混合气分层燃烧，以改善混合气的形成、分配和燃烧过程③应用计算机技术实现对汽车发动机适时控制3）用强制怠速节油装置4）采用闭缸技术5）采用超速档6）减轻汽车整备质量7）提高汽车外形流线型程度8）采用子午线轮胎汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性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（1）制动性评价指标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。1、制动性的评价指标（2）制动时车轮的受力1）地面制动力（Fxb）：是使汽车减速行驶的外力，其大小取决于两个摩擦力：一是制动器内制动摩擦片与制动鼓（或制动盘间）的摩擦力，一是轮胎与地面间的摩擦力。2）制动器制动力（Fμ）：指在轮胎周缘为了克服制动器摩擦力矩所需的力，其大小由制动器结构参数所决定。3）地面制动力、制动器制动力与附着力之间关系：Fxb≤F＝Fμ2、制动时的车轮受力汽车的制动效能是指汽车迅速降低行驶速度直至停车的能力。评价制动效能的指标有制动减速度和制动距离。制动过程包括：1）驾驶员反应时间2）制动系协调时间（即制动器的作用时间）3）持续制动时间4）制动释放时间3、汽车的制动效能及其恒定性（1）制动减速度：指紧急制动过程中的持续制动时间应达到的制动减速度值。（2）制动距离：指汽车以一定的初速度紧急制动，从驾驶员踩上制动踏板开始到完全停车所行驶的距离，即在制动系协调时间和持续制动时间两个时间段内汽车驶过的距离。（3）制动效能的恒定性：一般以连续制动时制动效能占冷制动效能（制动器工作温度在100℃以下）的百分数作为评价指标。汽车制动时的方向稳定性是指汽车在制动过程原来直线行驶或按预定弯道行驶的能力。（1）制动跑偏：制动时汽车自动向左或向右偏驶而脱离原来行驶方向的现象。产生原因：①汽车左右车轮的制动力不相等②悬架导向杆系与转向杆系在运动学上的不协调。（2）制动侧滑与制动转向能力的丧失制动侧滑：制动时汽车某一轴或两轴发生横向滑移制动转向能力的丧失：弯道制动时，汽车不再按原来的弯道行驶而沿切线方向驶出，或直线行驶制动时转向盘不能改变方向仍按直线行驶的现象。2、汽车制动时方向的稳定性（3）前、后车轮抱死产生的现象：①最危险状况：只有后轴车轮抱死或后轮先抱死，导致后轴侧滑。②次危险状况：只有前轴车轮抱死或前轮先抱死，导致汽车失去转向性能。③最理想状况：前、后车轮都有处于滚动状态，确保制动时方向稳定性。④目标状况：前、后轮同时抱死，以求较好的利用附着系数，缩短制动距离。汽车的稳定性是指汽车抗倾翻和抗滑移的能力以及汽车能按照驾驶员给定的方向行驶和抵抗外界干扰、保持稳定行驶的能力。汽车的稳定性（1）汽车的纵向稳定性：是指汽车在纵向坡道上行驶具有的抗倾翻和抗滑移的能力。1、汽车的纵向稳定性（2）汽车的横向行驶稳定性：是指汽车抗侧向倾翻和侧滑的能力。横向坡度、侧向风、弯道行驶的汽车，离心力是引起侧翻和侧滑的主要原因。2、汽车的横向稳定性（1）轮胎的侧偏特性汽车轮胎是具有一定径向和侧向弹性充气轮胎在受到侧向力作用下滚动时，将因侧向变形而引起侧向偏离。轮胎的侧偏特性主要是侧偏力，回正力矩与侧偏角的关系。由于轮胎的变形，车轮实际滚动方向并不是沿着车轮平面方向滚动，而是与车轮平面方向成一个角度滚动，这种现象称为弹性轮胎的侧偏现象。2、汽车的转向特性（2）转向特性由于轮胎是弹性的，当汽车在弯道行驶时，汽车的离心力对车轮施加侧向力，使前、后轮胎都产生侧向变形。转向特性包括：①过多转向：容易造成侧翻或侧滑，同时当汽车的车速足够高时，即使是直线行驶，转向盘轻微的转动都引起转向半径急剧减小，车辆产生“激转”，驾驶员来不及反应，造成翻车事故。②不足转向：是一种稳定的转向。③中性转向：汽车在受到侧向力作用时没有阻止侧偏的作用，在侧向力消失后不能自动回正，驾驶员操作频繁，因此操作性也不好。综上所述：汽车稍有一点不足转向性为好。（1）行驶跑偏：指汽车在直线道路上行驶时，若驾驶员松握转向盘，行驶方向会动朝一侧偏离的现象。造成原因：前轮定位失准；左、右侧轴距不一致；左、右侧行驶阻力不一致；左、右侧车轮半径不一致等。2、汽车使用中常见的行驶不稳定现象（2）低速摆振：指汽车在时速20km/h以下时应感到方向忽左忽右不稳定，车头发摆，不能保证直线行驶，运行轨迹出现“蛇形”现象。造成原因：非独立悬架因陀螺效应而产生的“轴转向”；车架变形引起前轮定位失准；转向器和传动机构间隙过大，联接松动等。（3）高速振摆：指汽车在高速行驶，或在某一较高车速行驶时，出现行驶不定，车头发摆，甚至转向盘抖动。造成原因：引起高速振摆的主要因素是动不平衡现象和共振现象。而引起低速摆头的各种因素常常是引起高速振摆的重要原因。汽车的通过性是指在一定载质量下，汽车能以足够高的平均车速，通过各种坏路及无路地带克服各种障碍的能力。汽车的通过性和平顺性1、汽车的通过性（1）汽车通过性的几何参数①最小离地间隙：指汽车最低点与地面的距离②接近角：指从车身前端突出点向前轮圆周作切线，该切线与水平地面之间的夹角。离去角：指从车身后端突出点向后轮圆周作切线，该切线与水平地面的夹角。③纵向通过角：指汽车的纵向通过角，表示汽车无碰撞通过路面纵不平障碍的能力。④车轮直径⑤最小转弯直径：指转向过程中，转向盘分别向左、右转到极限位置，前外轮印迹中心线形成一个圆周，向左、向右转变直径较小的称为最小转变直径。通道宽度：指汽车外廊最外点转弯半径和外廊最内点转弯半径之差。（2）通过性的支撑与牵引参数①单位压力：车轮对地面的单位压力是指作用在车轮上的径向载荷与轮胎接地面积之比。②最大动力因数：指的就是最大驱动力减去行驶阻力的差与汽车总质量之比。汽车行驶平顺性，又称乘坐舒适性，是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时，能保证乘员不会因车身振动而引起不舒服和疲劳的感觉，以及保持所运货物完整无损的性能。2、汽车的平顺性（1）汽车行驶平顺性的评价指标1）合适的车身振动频率：①当振动频率在67-89次/分时，人感觉比较舒服②当高于150次/分时，有明显冲击感③当