汽车的基本性能

1、第四章 汽车的基本性能,一、汽车的动力性,1.汽车的动力性指标 最高车速 Vmax 在良好的水平路面上（沥青、混凝土），汽车能达到的最高行使速度。 客车 90100 km/h 轿车 150200 km/h 汽车的加速时间 原地起步加速时间：由静止起步、换档加速至最高档时达到某予定车速所需时间。 如：从0100 km/h 轿车为 1025 s 从070 km/h 大客车为 3040 s 从065 km/h 大货车为 5060 s 超车加速时间：从某一中等速度全力加速至某一高速度所需的时间（以最高或次高档操作）。 如：客车 从2070 km/h 5060 s 汽车的最大爬坡度 max 汽车满载，以

2、最低档在良好路面上能爬上的最大坡度 % 。 如： max 南京IVECO45-10货车 23.3 43.0 % ZK6700WD 24.0 44.5 ,一、汽车的动力性,其它指标： 比功率 Pemax/m 比扭矩 Temax/m Pemax发动机最大功率 Temax发动机最大扭矩 m汽车总质量 2驱动力阻力平衡图 为表征汽车的动力性，建立汽车的驱动力阻力平衡图平衡图。 根据前进的汽车行驶条件，代入各项，得汽车的行驶方程： Tegotrd = Gaf + Ga+ DAVr21.15 + oGajg G 给定汽车的有关参数和发动机的外特性曲线，便可在同一座标系上做出驱动力阻力平衡图,一、汽车的动力

3、性,发动机的外特性是指发动机油门全开，发动机的扭矩、功率等参数随转速变化的关系,一、汽车的动力性,当汽车匀速行使时 Fj = 0，在平路上Fi = 0,图中档的Ft 线与阻力线 Ff + Fw的交点可对应找出最高车速（平路直线行使,一、汽车的动力性,由行使方程式出发： 当匀速行驶时 Fj=oGa/gj = 0 则 = 1/Ga (Tet/rdGaf-DAVr/21.15) 当平路行驶时 Fi=Ga=0 则 =/Ga/o(Teogt/rd-Gaf-DAVr/21.15) 由上述驱动力阻力特性图可相应作出汽车的爬坡度、加速度曲线,一、汽车的动力性,3.汽车的动力因数、动力特性图 上述平衡图对具体车

4、而言一个车一个样，不便相对比较，则设法排除汽车本身的总重力（质量），变成无量纲的参数进行比较、评价，则具有普遍性,动力因数： D = (Ft-Fw)/Ga Ft = Ff+Fi+Fw+Fj Ft-Fw = Ff+Fi+Fj = Gaf+Ga+oGa/g D = (Ft-Fw)/Ga = f+o/g 它是一个无量纲单位，其物理意义为：汽车单位总重力所具有的驱动力储备。 由此式及驱动力-行驶阻力平衡图可做出动力特性图,一、汽车的动力性,动力性的分析： 最高车速Vmax 在良好水平路面行驶，则 =0；=0 所以 D=，图上f曲线与最高档 D曲线交点对应出 Vmax。 爬坡度i 爬坡时，=0，则D=

5、+，=D-。 即曲线 D与间垂直距离即为各档的爬坡度值。 加速度能力j 加速时 =0，则 =/0(D-) 即曲线与之间的垂直距离的/0倍，即为各档的加速度值。 上述为描述汽车动力性的基本理论和方法,二、汽车的燃料经济性,1. 评价指标 我国和欧洲使用等速百公里油耗 Qs(l/hkm)。 该值由产品定型实验实测得出。 理论计算可以大致推出： Qs = Ge100/Va Ge 发动机每小时耗油量（l/h）. Va 平均车速（km/h）. 美国使用单位燃料消耗量行驶里程 MPG。 Miles per Gallon (miles/USgal)。 2. 燃料经济性等速百公里油耗 Qs是汽车结构参数及使用

6、因素的函数。 在某一档位，一定道路上，Qs 与Va 的关系曲线 Qs=f(Va)称为该车的燃料经济特性,二、汽车的燃料经济性,曲线最低点对应的速度为最经济车速Vi, Vi 越接近常用车速越好。 曲线越平坦越好,二、汽车的燃料经济性,3. 变工况油耗 百公里油耗不是汽车的典型情况，实际运行情况常常包括：加速、减速、滑行、停车、起步等，各国制定了典型的循环行使实验工况。 我国制定有：货车六工况；客车四工况；轿车十五工况等。 按规定循环行驶几个循环，测出油耗量，换算成百公里油耗值,三、汽车的制动性能,从安全角度出发，汽车应具备良好的制动性能。 1.评价指标： 制动效能：在良好路面上以一定初速度行驶，

7、从开始制动到停车的 制动距离（或制动减速度）。 制动效能的恒定性：制动器的抗热衰退性能，即连续制动，制动器 温度升高后，其制动效应的保持程度。 方向稳定性：汽车按给定轨迹行驶，制动时不发生跑偏、侧滑以及 失去转向能力的性能,1）制动前（切断动力滑行） 车轮的以角速度w向前滚动 车轮随汽车前进速度 Va. Va=wd 车轮的垂直负荷W 地面的垂直反力Z,三、汽车的制动性能,2）开始制动 车轮受到制动力矩M(与旋转方向相反)。 由于汽车的惯性力，车桥对车轮产生推力T，使车轮向前平动，其速度为Vw。制动过程中Va 和Vw是不等的, 因而造成了车轮的滑移。车轮的滑移率： =(Vw-Va)/Vw =(V

8、w-dw)/Vw100,车轮在滑移时，在其接地点A处，路面给车轮一个力B，即为制动力。 B = M/d 路面能给车轮提供的制动力B 受附着力的限制，即 B =。 当 S = 1520时，值最大。 当 S = 100时，车轮抱死,三、汽车的制动性能,3. 汽车的制动效能 制动减速度 汽车受制动力B，做减速运动，制动减速度B。 B =Ba/ a整车重力。 定义制动强度B： B = B/ = B/a 无量纲 (4-3) 则制动减速度： B=B=B/a (4-4) 紧急制动，车轮未抱死时，制动力最大值： Bmax = a 代入 4-3 Bmax = 代入 4-4 Bmax = 一般要求：轿车 Bmax

9、 = 0.91.0 货车 Bmax = 0.6,三、汽车的制动性能,制动距离 我国交通管理部门规定，车速为 30km/h 时： 轿车 6 m 轻型货车 7 m 中型货车 8 m 重型货车 12 m 制动效能的恒定性 制动器抗热衰退性，国际标准草案 ISO/DIS6597 规定： . 以一定的车速连续制动15次。 . 每次制动强度 B = 0.3（减速度 3m/）。 .最后一次制动效能不低于冷制动效能的60,三、汽车的制动性能,4. 制动时汽车方向的稳定性 制动时出现下列现象称为失去稳定性： 跑偏：制动时汽车自行向左、右偏驶； 侧滑：制动时汽车一轴或两轴发生横向移动。 前轮失去导向能力：弯道转向

10、时制动，汽车不按原轨迹行使，沿切线驶出；直行时打方向盘制动，汽车不转弯仍直行。 汽车在制动时失去稳定性，将导致安全事故。 保证汽车制动方向稳定性的措施： 合理分配前、后轴制动器的制动力； 不能出现后轮抱死，或先于前轮抱死的情况防止侧滑。 尽量不出现前轮抱死或前后轮都抱死的情况维持转向能力。 最理想的情况是：在制动过程中，防止任何车轮抱死，即各轮都处于滚动状态。 近年发展起来的制动防抱死系统ABS系统。 “Anti-lock Brake System,四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性,跟其他商品相比，汽车既有其共性，又有其特性。 共性：对产品的质量、性能、寿命提出要求。 特性：汽车作为载人交通工

11、具，要将人车合为一体来评价质量、性能、寿命。 汽车产品的直观性质： 动力、经济性产品的高效、节能品质； 排放、噪声产品与环境的关系； 耐久性产品的使用寿命。 汽车产品的内含性质：随着社会发展，技术进步，人们对产品提出更好且不那麽直观的要求。 操纵方便、灵活、安全； 乘座舒适。 这两个性质不象其它性质可以直观评价，必须将其固有性质和人联系在一起进行研究和评价，这就是本节要讨论的内容,四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性,1.汽车的操纵稳定性 (1)操稳性概念： 汽车的操稳性尚无完整、明确定义，人们公认的概念： 正确遵循驾驶员操作命令，按给顶方向行驶操作性。 行使中能抵抗外界干扰，保持稳定行驶稳定性。

12、 (2)汽车行驶时的空间运动 在 O-XYZ 坐标系中,直线运动： 沿X纵向运动； 沿Y-横向运动； 沿Z-垂直运动。 转动： 绕X-侧倾运动； 绕Y-俯仰运动； 绕Z-横摆运动。 则汽车将在这六个自由度上产生: 线位移；角位移； 线速度；角速度； 加速度,四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性,3)汽车行驶的动态过程 汽车行驶中，前述运动参数不断变化，其原因来自两方面： a.行驶中来自外界的干扰迎面风阻、侧面风、路面不平度。 b.驾驶员施加的操纵动作。 对动态过程： a.稳态响应如打方向盘固定位置不变。 b.瞬态响应打方向盘，迅速复位。 c.频率特性与频率有关物理量的变化。 动态过程的研究很深入，

13、主要采用试验方法，GB6323-94 包括六项实验： a.稳态回转试验 b.转向回正试验 c.转向轻便性试验 d.方向盘转角阶跃输入，瞬态响应试验。 e.方向盘转角脉冲输入，瞬态响应试验。 f.蛇行试验,四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性,4)汽车的稳态回转响应（典型） 汽车以一定速度沿圆周转向行驶； a.假定车轮无侧向变型。汽车的转向半径R完全取决于前轮的偏转角，而与车速无关,四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性,b.实际工况是汽车在转弯时，轮胎在外力作用下，将发生侧向弹性变形，使其前进方向不再沿自身的旋转平面，而与旋转平面成一夹角称为侧偏角。 其中前轴侧偏角 1 ，后轴侧偏角 2 ，前轮偏转角

14、此时的转弯半径： R = L/tg-(1-2,从式中可以看出 R 是、1、2 的函数。 打方向盘后是常数，1、2与轮胎侧向力离心力车速有关。 R = f(V,四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性,前轮偏转角 一定时： a. 当12 时，-(1-2)，R与车速无关称为中性转向。 b. 当12 时，-(1-2)，R随车速升高而增大称为不足转向。 c. 当12 时，-(1-2)，R随车速升高而减小称为过多转向。 一般认为：具有适度的不足转向度，汽车有良好的操纵稳定性,四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性,2. 汽车的行驶平顺性 （1）行驶平顺性的含意 a.汽车在行驶中，保持乘员所处的振动环境具有一定的舒适度

15、：行驶中能保持正常的活动（吃、喝、读、写、说）；到达目的地后能保持良好的健康及心理状态。 b.行使中能保持运载货物的完好外形及性能。 （2）人体对振动的反应 人体对振动的反应是十分复杂的过程，除客观反应（振动频率、振动强度）外，还有主观反应（心理状态、生理状态）。目前对采用“心理物理量”的评价进行了研究，但还没有公认的评价指标。所以采用主观感觉为依据。 经大量统计、研究，发现有共同规律： a.人体对振动最敏感的频率范围： 垂直振动： 48 Hz。 水平振动： 12 Hz。 即在这些频率上，人体的胸腹系统（心脏、胃）会出现共振，使人感到不适,四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性,b.对于同样的暴露时

16、间（连续承受振动时间） 频率为 2.8 Hz 以下的振动：水平振动的容许强度（加速度值）低于垂直振动。 频率在 2.8 Hz 以上的振动：水平振动的容许强度高于垂直振动。 综合大量研究，ISO提出国际标准：ISO2631-1978(E)人体承受全身振动的评价指南。 (3) “指南”指出了180 Hz 振频范围内，人体对振动反应的三种感觉界限： 暴露极限：人体可以承受振动量的上限，在此限内人体将保持健康和安全。 疲劳降低工效限：驾驶员承受的振动在此限内，能保持正常操作。 舒适降低界限：在此限内，人在车上感觉良好，能维持正常活动，吃、读、写等,四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性,4)评价指标： a.

17、 加速度加权均方根值 将180 Hz 范围内的振动1/3倍频带上，不同频率成份的振动，折算后等效于人体最敏感的频率上（垂直4-8 Hz，水平1-2 Hz ）。 w = (Wii) (m/s) Wi频率加权因子。 i第i个1/3倍频带上加速度均方根值。 b. 等效均值 eq ( 以对数形式表示的w )。 eq = 20gw/10 （dB） c. 降低舒适界限 CD ；疲劳降低工效限 FD。 w = 5.6/3.15 0.167/CD (h) FD = 3.15CD (h) 从彼此间的函数关系可看出，三个指标完全等价,四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性,5)改善行驶平顺性途径 a. 改善路面质量。 b. 合理设计汽车悬架和座椅,五、 汽车的通过性,定义：汽车在一定的载荷下，能以足够高的平均经济车速，顺利通过各种路面的能力。 通过性的失效形式 驱动力失效-地面滑使汽车得不到足够的附着力。 间隙不足失效-车辆底部触及障碍。 稳定性失效-车辆发生纵向、横向翻倾。 1.通过性指标 （1）力学通过指标-通过性系数 = （-）/a 从式中可以看出，其物理意义是附着力富裕程度。 越大，汽车的通过性越好,五、 汽车的通过性,2）几何通过指标 轴距、轮距。该二参数越大，汽车越稳定，不容易在纵、横坡上发