汽车性能道路实验

1汽车性能道路实验指导书适用专业（车辆工程、汽运工程、交通安全、市场营销、汽车服务）长安大学汽车学院2前言汽车性能道路实验课是为车辆工程专业的汽车理论课，汽运工程专业的汽车运用课，交通安全专业的汽车理论课，市场营销专业的汽车行驶理论课，汽车服务专业的汽车理论课而开设的。该实验综合了各专业学生所学的物理、力学、机械原理、汽车构造、发动机原理、汽车理论、汽车检测等知识，通过汽车性能道路试验，使学生了解汽车性能道路实验的具体内容、方法及实验所用仪器设备的工作原理和安装与使用方法，并通过学生亲自编写实验大纲，处理实验数据，编写实验报告，培养学生实际操作能力，以适应以后工作需要。本指导书第一版由申福林教授主编，边耀璋教授主审。本次参加改编的有郭荣庆、杜久富、关家午、张增社、赵会强等。1目录实验一汽车结构参数及特性参数测量1实验二汽车滑行实验6实验三汽车动力性实验10实验四汽车制动性能实验17实验五汽车燃料经济性实验211实验一汽车结构参数及特性参数测量一、实验内容汽车外廓尺寸、质量参数、技术特性参数测量。二、实验目的要求熟悉汽车主要结构参数和特性参数的实际含义，并能正确的进行测量。三、仪器设备1主要结构参数测量仪器设备1）高度尺量程01000MM，最小刻度05MM；2）离地间隙仪量程0500MM，最小刻度05MM；3）角度尺量程0180，最小刻度1；4）钢卷尺量程020M，最小刻度1MM；2汽车质量参数测量设备1）使用地秤时，秤台面积应能容纳全部实验车车轴，秤台出入口地面应与台面保持同一水平面；2）使用车轮负荷计时，应使各车轮负荷计的上平面在同一水平面内。3汽车最小转弯直径测量设备1）行驶轨迹显示装置；2）钢卷尺，量程030M，精度1MM。4实验车四、准备工作1实验车应按使用说明书规定，达到完好技术状态。2按规定值添加汽车用油、水。五、实验步骤21汽车结构参数测量步骤1）基准面和基准点确定，见附表11、附表12；2）测量基准点相对于支承平面的距离，见附表13；3）测量前排座位R点位置及后排座位R点位置，见附表14、附表15；4）外部尺寸测量（1）外部宽度尺寸编码、名称及测量部位，见附表16；（2）外部高度尺寸编码、名称及测量部位，见附表17；（3）外部长度尺寸编码、名称及测量部位，见附表18；（4）离地间隙尺寸编码、名称及测量部位，见附表19；2汽车质量参数测量步骤1）汽车地秤测量时，汽车先从一个方向低速驶入秤台面，依次测量前轴轴载质量、整车质量、后轴轴质量，然后汽车调头，从相反方向驶入秤台面，依次重复测量前述几个参数。2）使用车轮负荷计测量时。首先将车轮负荷计标零，再将汽车驶向车轮负荷计，分别测量各轴轴载质量并计量整车质量。3汽车最小转弯直径测量步骤1）在前外轮和后内轮胎面中心线的上方。在车体离转向中心最远点和最近点的垂直地面方向分别安装行驶轨迹显示装置。2）汽车以低速行驶；方向盘转到极限位置，保持不动，待车速稳定后。起动显示装置，使测点分别在地面上显示封闭的运动轨迹之后，将车开出轨迹外。3）用钢卷尺测量各测点在地面上形成的轨迹圆直径，应在互相垂直的两个方向测量取算术平均值作为测量结果。汽车向左转和向右转务测量一次。前外轮、后内轮、最远点和最近点最小转弯直径分别以D1、D2、D3、D4表示，见图11。3图11汽车最小转弯直径示意图六、注意事项1汽车主要结构参数测量条件及注意事项1）测量场地应是具有水平坚硬覆盖层的支承表面；2）汽车转向车轮应以直线前进状态置于测量场地上；3）汽车轮胎气压应符合设计要求；4）长度应在与支承平面和Y基准平面平行的直线上测量，宽度应在与X基准平面平行的直线上测量，高度应在与支承平面垂直的直线上测量；5）货车的货厢栏板应处于关闭状态；6）车门、发动机罩、行李舱盖及通气孔盖等均为关闭状态；7）收音机天线应处于收回状态；8）不包括汽车牌照，但包括汽车牌照架。2汽车质量参数测量注意事项1）实验车必须清洁；2）无特殊规定时，一般只测量空车及满载质量；3）测量时，汽车应停稳，发动机熄火，变速器置于空挡，制动器放4松。3汽车最小转弯直径测量注意事项1）测量场地为平坦、硬实、清洁的水泥或沥青地面，其大小应允许汽车作全圆周行驶；2）汽车的前轮最大转角应符合该车技术条件规定；3）保证汽车全部车轮着地。七、结果整理与分析1汽车结构参数测量结果填入实验记录中的表11，与该车的技术条件进行比较，判断所测参数是否合格，对不合格参数分析其产生原因。2计算汽车质量参数测量结果。1）采用车轮负荷计法一次显示值不必计算，地秤法计算如下（1）整车质量（11）200G式中GO整车质量，KG；G/O、G/O从两个方向驶入秤台分别测得的整车质量，KG（2）轴载质量（12）2“0OIIIG式中GOI第I轴载质量，KG，I取1、2、3N（N为实验车的轴数）；从两个方向驶入秤台分别测得的第I轴轴载质量，KG。OII“2）轴载质量修正值当轴载质量之和和不等于整车质量时，以整车质量GO为基准，用各轴轴载质量之比例分配整车质量GO，即5（1OIGONII13）式中第I轴轴载质量修正值，KG。OI3汽车最小转弯直径测量结果填入实验记录中的表12，并判断所测参数是否合格，如不合格分析其原因。八、实验记录表12汽车外部长度宽度高度参数测量结果（单位MM）参数名称测量结果总长总宽总高前轮距后轮距前悬后悬轴距表11汽车通过性参数测量结果参数名称测量结果离去角接近角纵向通过半径最小转弯直径6实验二汽车滑行实验一、实验内容测量初速度为50KM/H的滑行距离和滑行时间，计算滑行阻力及滑行阻力系数。二、实验目的要求了解五轮仪结构，工作原理及使用方法；掌握滑行实验方法、实验数据处理方法，并分析实验车装配调整技术状况。三、仪器设备综合气象观测仪、五轮仪或相应的车速、行程记录装置（精度不低于05）、实验车等。五轮仪的结构和工作原理参见汽车运用工程P61（高延龄主编，人民交通出版社2002年6月第3版）。四、准备工作1五轮仪安装在实验车适当的位置；2按五轮仪说明书规定接通电源，检查仪器的功能是否正常；3检查实验车轮胎气压是否符合规定要求；4实验车装额定载荷，实验路段按图21、图22设置标杆。五、实验步骤1车速为50KM/H的滑行距离实验车应经过充分预热行驶，使发动机出水温度、油温及各总成油温达到正常和稳定，并记录温度值。汽车以稍高于50KM/H的车速驶入按图21设置的测试路段前，驾驶员将变速器排档放入空档，松开离合器踏板，汽车开始滑行，当速度为50KM/H时（汽车应进入测试段）用五轮仪进行记录，直至汽车完全停止。在滑行过程中，驾驶员不得转动方向7盘。滑行实验至少往返各进行一次，往返区段应尽量重合。将滑行初速度、滑行距离和滑行时间记入实验记录中的表21。2测定滑行阻力控制滑行初速度，使通过100M测试路段的滑行时间在202（S）内，测量实验车通过前50M和100M的滑行时间T1的T2。往返测量各两次，若数据重复性差，应补充进行实验。实验区段标杆设置见图22。六、注意事项1实验车的总质量，按实验车的整备质量加参加试验的在车人员质量（每人按65KG）计。2实验过程中，轮胎充气压力应符合该车技术条件规定，误差不得超过10KPA。3实验时天气应无雨无雾，气温040，风速不大于3M/S。4实验应在清洁、干燥、平坦的沥青或凝土铺装的直线道路上进行，道路长23KM，宽度不小于8M，纵向坡度在1以内。5进行初速度为50KM/H的滑行实验时，汽车在进入测试区段（见图21）前，车速应稍大于50KM/H。七、结果整理与分析1将实测的初速度、滑行距离、滑行时间按下列公式计算出标准初速度VO50KM/H的滑行距离S（2ACB21）式中S初速度为50KM/H时的滑行距离，M；A计算系数A（1/S2）；2/SBVOV/O实测的滑行初速度，M/S；8C常数，M2/S2（C7716）；S/实测的滑行距离，M；B常数，M/S2（B02；当整车质量4000KG且滑行距离600M时，B03）。2滑行阻力计算滑行平均速度（KM/H）（22）2360TV滑行减速度（M/S2）（23）1022TT滑行阻力系数（24）89AF滑行阻力N（25）FGRA89式中T1实验车通过50M实验路段的时间，S；T2实验车通过100实验路段的时间，S；GA实验时汽车的总质量，KG；GF实验车旋转部分当量质量，KG；如GF未知，一般中、大型车可取GF007G0，小型车可取GF005G0；GO汽车的整备质量，KG。9图21高速滑行实验路段标杆设置图22滑行阻力测量实验路段标杆设置八、实验记录表21初速为50KM/H滑行结果初始速度（KM/H）距离（M）时间（S）表22低速滑行结果T1（S）T2（S）前50M所用时间（T1）100M所用时间（T2）T110实验三汽车动力性实验一、实验内容测定汽车最高车速和最低稳定车速；进行汽车直接挡和起步连续换挡加速实验。二、实验目的要求掌握汽车动力性能的道路实验方法，根据实验记录处理和分析实验结果，评价实验车动力性能的优劣。三、仪器设备五轮仪、发动机转速表、秒表、综合气象观测仪、钢卷尺、标杆、实验车等。四、准备工作1实验条件1）实验车各总成、部件及附属装置，必须装备齐全，调整状况应符合该车技术条件。2）实验车使用的燃料及润滑油应符合该车技术条件，实验时应使用同一批燃料及润滑油。3）轮胎气压应符合技术条件的规定，误差不超过规定值10KPA。4）实验车载荷和乘员数应符合规定，载荷物应在车厢内均匀分布。11乘员质量按65KG/人计算，也可用相同质量的砂袋代替。5）实验前，应按使用说明书要求对实验车进行技术保养。新车在实验前应进行磨合行驶（一般磨合里程不少于2500KM）。6）实验时，实验车各总成的热状态应符合技术条件的规定，并保持稳定。如技术条件无规定时，应符合下列条件发动机出水温度8090发动机机油温度50957）实验时的气候条件应是晴天或阴天，风速不超过3M/S；气温应在035；气压应在9932102KPA（745765MMHG）范围内。8）实验道路最好选择专用试验跑道。如没有专用场地，可选择平直、干燥的硬路面（沥青或水泥路面）进行。跑道长度23KM，宽度不小于8M，纵向坡度在01以内。2准备工作1）登记实验车的生产厂名、牌号、发动机号、底盘号和出厂日期等；2）检查车辆外部紧固件的紧固程度，各总成润滑油及润滑状态和密封状况；3）检查油、电路，并按技术条件进行调整，使其达到最佳工作状态；4）检查发动机风扇皮带张力，发动机气缸压力、机油压力及发动机怠速转速；5）检查照明灯、信号灯等能否正常工作；6）检查转向系、离合器、制动系统工作状况，使其保持良好技术状态；7）对测试仪器进行校验。五、实验步骤1最高车速测定在实验道路上选定中间一段500M作为测速路段，其两端各设100M12为准备路段，并用标杆做好标志。根据实验车加速性能的优劣，选定充足的加速区间，使实验车驶入测速路段前已达到最高的稳定车速。测定其以最高稳定车速通过测速路段的时间，往返各进行一次，记录每次实验前、后发动机出水温度。注意观察汽车各总成和部分的工作状况及异常现象。2最低稳定车速测定在实验路段上选定两段长100M的测量路段，两段之间相隔200300M。汽车挂直接挡，在测量路段前保持可以稳定行驶的最低稳定车速驶入测量路段，通过五轮仪或车速行程记录装置观察车速，测定通过第一个测量路段的时间；驶离第一个测量路段后，急速踩下油门踏板，发动机不应熄火，传动系不应颤动，加速至2025KN/H，并在第二个测量路段前再稳定至最低稳定车速驶入测量路段，测量通过第二个测量路段的时间。根据实验情况，适当提高或降低驶入测量路段的稳定车速，重复实验。实验中，在测量路段不允许切断离合器，使离合器打滑或使用制动。实验往返各进行一次，按4次通过测量路段的时间取算术平均值，计算出汽车直接挡的最低稳定车速。3汽车直接挡和起步连续换挡加速实验在实验路段上选定中间一段1500M作为实验路段，两端各设100M为初速度路段。1）汽车直接挡加速实验实验车经充分预热行驶后，以稍高于直接挡的最低稳定车速为初速度（选5的整倍数，如10、15、20、25KM/H），匀速通过100M路段，在进入实验路段前10左右打开五轮仪开始记录，至加速实验路段起点处，急速将油门踩到底，使汽车加速至该档最高车速的80以上。用五轮仪记录加速记录过程。实验往返各进一次，往返实验的路段应重合。132）汽车起步连续换挡加速实验实验前，应进行最佳换挡时刻的选择。实验路段同上。令换挡时发动机转速分别为发动机额定速度的90、95、100，实验车从起步开始，油门全开，按上述一种发动机转速换挡，测定汽车通过同一500M路段的加速时间。每种换挡车速往返预试一次，取加速时间的算术平均值，加速时间最短者，其换挡车速最佳。正式实验时，汽车停在加速实验路段起点（保险杠与标杆线重合），从起步开始，油门全开，以选择的最佳换挡车速（用发动机转速表控制）力求迅速无声地换挡（一般换挡时间115S），换挡后立即将油门踩到底，直至最高挡，加速至1000M终点。用五轮仪记录加速过程。实验往返各进行一次，往返实验的路程应重合。六、注意事项1学生应严格遵守实验规则，服从指导教师的指导。实验前应认真预习实验教材及有关教材的内容，熟悉本实验的目的、原理、方法及操作规程。2学生应按实验要求分组，明确分工，注意互相配合，并坚守岗位。在实验中，要集中精力。注意观察实验现象，根据规定认真记录实验数据。3实验中应注意安全，遵守安全操作规程。要爱护实验仪器及设备，不得随意驾驶实验车和乱动共它与本实验无关的仪器和设备。实验中出现异常情况，应冷静对待并及时报告指导教师。4认真、准确的填写实验报告、要求文字清晰、文理通顺、图表清洁整齐，格式统一。七、实验结果整理与分析1汽车最高车速测定最高车速实验记录按实验记录的表31填写。根据汽车最高车速实验结果，由测速距离与各次通过时间的算术平均14值计算出最高车速VMAX（KM/H）3163TL式中L测量路段长度，M；T汽车各次通过测速路段的时间的算术平均值，S。2汽车最低稳定车速测定最低稳定车速实验记录按实验记录的表32填写。汽车最低稳定车速实验结果按往返各进行一次，共4次通过测量路段的时间，取算术平均值，计算出汽车直接挡的最低稳定车速VMIN（KM/H）（32）4163042TT式中100实验路段长度，M；T1、T2、T3、T4各次通过实验路段的时间，S。3汽车直接挡和起步连续换挡加速实验1）汽车直接挡加速实验整理五轮仪记录，将实验结果填入实验记录中的表33，并进行数据处理。（1）绘制车速加速时间曲线实验结果按时间间隔平均，绘制车速加速时间曲线，如图31所示。曲线图样比例（下同）车速比例1MM05KM/H时间比例1MM025S行程比例1MM25M（2）绘制车速加速行程曲线实验结果按行程间隔平均，绘制车速加速行程曲线。如图32所示。（3）绘制加速度车速曲线，动力因数车速曲线按数据处理结果，绘制直接挡加速度车速曲线、动力因数车速曲线。15图31车速加速时间曲线图图32车速加速行程曲线图2）汽车起步连续换挡加速实验按前述的方法选择最佳换挡车速，并将实验结果填入实验报告中的表35。整理五轮仪记录，将起步连续换挡加速性能实验结果填入表36，绘制连续换挡加速性能曲线。（1）绘制车速加速时间曲线实验结果按达到某车速的时间平均，绘制车速加速时间曲线。如图33所示。（2）绘制车速加速行程曲线实验结果按达到某车速的行程平均，绘制车速加速行程曲线。如图34所示。4实验结果分析1）根据实验结果对实验车的动力性能作出评价；2）分析影响实验车动力性能的原因，并提出改进措施。16图33车速加速时间曲线图图34车速加速行程曲线图八、实验记录表31最高车速测量结果行驶距离（M）测试时间（S）车速（KM/H）表32最低稳定车速测量结果行驶距离（M）测试时间（S）车速（KM/H）表33直接档加速试验测量结果车速V（KM/H）20304050607080时间T（S）距离S（M）表34起步换档加速试验测量结果17车速V（KM/H）020304050607080时间T（S）距离S（M）实验四汽车制动性能实验一、实验内容汽车制动性能实验包括两项，即冷态制动效能实验和在制动试验台上测量制动力。二、实验目的要求了解制动减速仪与制动试验台的结构、工作原理与使用方法，熟悉汽车制动性能实验方法，并能根据实验数据对实验车的制动性能进行分析评价，写出实验报告。三、仪器设备181主要仪器设备五轮仪、制动减速仪、制动试验台、综合气象观测仪、多点温度计、实验车等。2制动减速仪和制动试验台的结构特点与工作原理1）制动减速仪（制动仪）常用的制动减速仪都是惯性式的，它主要由一质块、弹簧、阻尼器及走纸机构等几部分组成。机构原理如图41所示。图41制动减速仪结构原理当汽车制动时在惯性力的作用下质量为M的质块产生相对位移X，若此时的减速度为A则得下式MAKXC（41）若A为常数，质块就会在某位置与弹簧力达到平衡，这时0，则制X动减速度可由正式求得A42/2SXK由此可见，最大减速度与质块的位移成正比。因此，测出质块在汽车制动时的位移量也就间接地测得了减速度值。这种仪器在使用前要自己知的减速度值进行标定，得到在一定减速度时的位移量。将这一位移量作为标尺值，把测试所得的位移量与标尺值比较并通过比例关系即可得测试的减速度。若在98M/S2的重力加速度下得到质块位移为H、制动时测得的位移量为L，则制动减速度A为A98M/S2（43）H192）制动试验台目前使用较多的制动试验台为反力式制动试验台，其结构和工作原理参见汽车运用工程P119120（高延龄主编，人民交通出版社，1990年6月第1版）四、准备工作1制动力测试准备1）制动试验台通电预热30分钟；2）清除实验车轮胎上泥土。2冷态制动效能实验准备1）用支架将五轮仪安装在实验车上（同加速实验）；2）将制动减速仪牢固地安装在车厢内；3）选择平坦、干燥、清洁的沥清或混凝土路面作为实验场地（同加速实验场地）。五、实验步骤1制动力测试步骤1）将实验车驶上试验台，并使两轮位于滚筒中部；2）放下举升机构后让实验车进一步摆好；3）发动机熄火，松开手制动，挂空档；4）压下电机起动键使滚筒转动；5）驾驶员踩下制动踏动，进行测试；6）记录测试结果，或收存打印数据。2冷态制动效能实验步骤1）将五轮仪踏板开关装在制动踏板上，检查制动减速仪走纸是否正常。踩制动踏板观察五轮仪反应是否正常。2）实验分四种车速即20、30、40、50KM/H,允许误差05KM/H每次开始时使车速略高于预定车速（一般高出35KM/H）后由发令员发令，驾驶员开始脱档滑行，同时学生应将各自负责的仪器打开，并作好个人安20全防护。当车速降至预定车速时，由发令员发令开始制动，回驾驶员即亥紧急制动，待车停稳后，负责仪器的同学应迅速关闭仪器，并作车速、行驶方向等记录，如此往返重复至各车速都实验完毕。六、注意事项1在测试制动力实验中，学生不得随意进入实验车玩弄操纵件，绝不能起动发动机。2实验车上下台架时应有人指挥，以免发生事故。3在冷态制动效能实验中应特别注意个人安全防护，以免发生人身事故。七、结果整理与分析1制动力测试结果整理与分析根据实验数据求出左右轮最大制动和最大制力差。有条件时应求出制动协调时间和制动力增长时间等参数，并对实验车的制动性能进行分析。2冷态制动效能实验结果整理与分析1）对以各车速往返测量的制动距离、制动时间、制动减速度取算术平均值，按实验记录中的表41要求填写并绘制制动时间、制动距离、制动减速度特性曲线。2）根据最大减速求道路附着系数（44）GAMSX式中AMSX测得的最大制动速度，M/S2；G重力加速度，取G98M/S2。八、实验记录表41冷态制动效能试验测量结果车速V（KM/H）2030405021制动距离S（M）时间T（S）实验五汽车燃料经济性实验一、实验内容直接档中速燃料消耗量实验；等速行驶燃料消耗量实验；六工况燃料消耗量实验。二、实验目的要求了解流量计的结构、工作原理及使用方法；掌握汽车路上循环的燃料消耗量测量方法以及汽车燃料经济性的评价指标和评价方法；根据实验数据，分析评价实验车的燃料的经济性。三、仪器设备221主要仪器设备流量计或汽车拖拉机综合测试仪、缩合气象观测仪及实验车等。2流量计的结构特点和工作原理流量计主要由两部分组成，即传感器和表头，流量计的关键在于传感器，它直接影响到测试精度和可靠性。目前车用流量计传感器多采用四活塞式传感器，其工作原理见图51和图52。图51四活塞式流量传感器工作原理1活塞；2进油室；3出油道；4吸、排油道23图52四活塞式流量传感器工作状态图由图可见，在壳体内安装有四个互成90的活A、B、C和在，同时也是四个滑阀。由滑开闭的时刻的巧妙配合，实现了油缸吸排油的连续进行。如图51所示，进油室内充有一定压力的燃油，在图示位置由于B、D两油缸内的压差作用，使曲柄按逆时针方向转动，将B缸内的存油经排油道流向出油孔，曲柄继续转动活塞B到达上止点排油完毕。此时活塞C正好封闭B的吸、排油道。曲柄继续转动，此时油缸B与进油室相通，从而B缸进油，D缸开始排油，C缸继续排油。当活塞C到达上止点后曲柄继续转动，活塞D前移，使C缸与进油室相通而进入吸油过程。曲柄继续转动，D缸继续排油，A缸开始排油，如此进油排油不断进行，曲柄就连续运转（如图52所示）。曲柄每转一周，各缸排油一次，此时的排油量等于4个缸的容积。通过一套传动和转动机构将曲柄的转动变成电脉冲信号。其结构图53。该结构在曲柄上安装了一个叉子，当叉子转动时，壳外磁铁在磁力作用下也随叉子一起转动，并带动上方的光栅一起转动，使光路时通时断，24光电管输入脉冲信号。若传感器每周排量为MM3,电路每周输入脉冲为M个，则每脉冲的当量油耗为QAMM3（51）流量计表头的主要菌能是把传感器的信号经放大整形、分频、计数和译码后显示。四、准备工作1仪器安装汽油机流量计安装在汽油泵和化油器之间；柴油机流量计安装在滤清器和输油泵之间。212电瓶一个,以及与实验车相匹配的管路接头和软管。3实验前,测试实验车和总成的热状态。4实验路段设置实验路段应为纵横坡不大于03的混凝土或沥清路面道路,路面干燥、平坦、清洁，长度为3000M。五、实验步骤1直接档加速燃料消耗量实验1）测试路段500M。2）实验方法汽车挂直接档（没有直接档可挂最高档），以301KM/H的初速度稳定通过50M的预备段，在测试路段的起点开始，油门全开，加速通过测试路段。测量并记录通过测试路段的加速时间、燃油消耗和实验车在测试路段终点时的速度。3）测定值的确定实验往返两次，测得同方向加速时间的相对误差不大于5，取四次测试结果的算术平均值作为测定值。测量和计算结果记入实验报告中的表53。2等速行驶燃料消耗量实验251）测试路段500M。2）实验方法汽车用常档位，等速行驶，通过500M的测试路段，测量通过该路段的时间和燃油消耗量，实验车速从20KM/H（最小稳定车速高于20KM/H时，为30KM/H）开始，以10KM/H的整数位均匀选取车速，直至最高车速的90，至少测定5个实验车速，同一