-EDD-汽车理论串讲

汽车理论

Theoryofautomobile

（串讲）武汉理工大学汽车工程学院2006年10月乔维高绪论汽车主要使用性能动力性powerperformance燃油经济性operatingfueleconomy制动性brakingcharacteristics操纵稳定性handlingandstability行驶平顺性rideperformance行驶通过性off-roadperformance第一章汽车动力性汽车的动力性：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。基本概念：

动力性的评价指标汽车的驱动力与各种行驶阻力汽车行驶的驱动—附着条件重点内容：

驱动力-行驶阻力平衡图

分析汽车动力性的方法动力特性图

（图解法）功率平衡图第1节汽车动力性指标1.最高车速uamax在水平良好的路面上汽车能达到的最高行驶速度（km/h）。2.加速时间t表示汽车的加速能力。常用：原地起步加速时间超车加速时间3.最大爬坡度imax汽车的上坡能力。以1档满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度表示。是极限爬坡能力。第2节汽车的驱动力与行驶阻力

根据沿行驶方向作用于汽车的各种外力，可以计算汽车的最高车速、加速度、最大爬坡度。由力平衡关系得：Ft=ΣFFt—驱动力；ΣF—行驶阻力之和汽车行驶方程一、驱动力

1.定义

发动机产生的转矩，经传动系至驱动轮，转矩Tt对地面产生圆周力Fo，地面对驱动轮的反作用力Ft即为驱动力。

2.表达式

Ft=Tt/rr—车轮半径驱动轮转矩Tt与发动机转矩Ttq的关系为：故：3、汽车的驱动力图发动机外特性确定的是发动机输出转矩和转速关系。经传动系到达车轮后，可表示为驱动力与车速间的关系。二、汽车的行驶阻力汽车行驶时的各种阻力：滚动阻力——以符号Ff表示；空气阻力——以符号Fw表示；坡度阻力——以符号Fi表示；加速阻力——以符号Fj表示；因此汽车行驶的总阻力为：∑F=Ff+Fw+Fi+Fj

（一）滚动阻力

可见滚动阻力系数是车轮在一定条件下滚动时所需之推力与车轮负荷之比，即单位汽车重力所需之推力，Ff=Wf＝Tf/r。驱动轮：FX2=Ft－Ff可见滚动阻力系数是车轮在一定条件下滚动时所需之推力与车轮负荷之比，即单位汽车重力所需之推力，Ff=Wf＝Tf/r。驱动轮：由驱动轮的力矩平衡得FX2r=Tt－Tf故FX2=Ft－Ff滚动阻力系数由试验确定。滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关。（二）空气阻阻力汽车直线行驶驶时受到的空空气作用力在在行驶方向上上的分力称为为空气阻力。。空气阻力分分为压力阻力力（一般轿车车占91％））与摩擦阻力力（9％）两两部分。压力力阻力又分为为四部分：形形状阻力（58％）、干干扰阻力（14％）、内内循环阻力（（12％）和和诱导阻力（（7％）。空气阻力:（三）坡度阻阻力当汽车上坡行行驶时，汽车车重力沿坡道道的分力表现现为汽车坡度阻力Fi，Fi=Gsinαα其中，G—作作用于汽车上上的重力（N），G=mg，m为汽汽车质量（kg），g为为重力加速度度。一般路面上坡坡度较小，此此时Fi=Gsinαα≈Gtgα=Gi由于坡度阻力力与滚动阻力力均属于与道道路有关的阻阻力，且均与与汽车重力成成正比，故可可把这两种阻阻力合在一起起称作道路阻阻力，以Fψ表示，即Fψ=Ff+Fi=fGcosα+Gsinα，当α不大时，cosα≈1，sinα≈i，Fψ=Gf+Gi=G(f+i)，令f+i=ψ，，ψ称为道路阻力系数数Fψ=Gψ。(四)加加速阻力汽车的质量分分为平移的质质量和旋转的的质量两部分分。把旋转质质量的惯性力力偶矩转化为为平移质量的的惯性力，并并以系数δ作作为计入旋转转质量惯性力力偶矩后的汽车质量换算算系数，因而汽车车加速时的阻阻力:δ——汽车车旋转质量换换算系数，（（δ>1）；；m——汽车车质量，单位位为kg；——行驶加速速度。第3节汽汽车驱动力力—行驶阻力力平衡图与动动力特性图一、汽车行驶驶方程式根据上面逐项项分析的汽车车行驶阻力，，可以得到汽汽车的行驶方程式为：Ft=Ff+Fw+Fi+Fj或：为清晰而形象象地表明汽车车行驶时的受受力情况及其其平衡关系，，一般是将汽汽车行驶方程程式用图解法法来进行分析析。即在汽车车驱动力图上上把汽车行驶驶中经常遇到到的滚动阻力力和空气阻力力也算出并画画上，作出汽车驱动力-行驶阻力平平衡图，并以此来确确定汽车的动动力性。汽车驱动力-行驶阻力平平衡图表征不同车速速时驱动力和和行驶阻力之之间的关系。。特征点：最高车速，仅有滚动阻阻力和空气阻阻力。小于最高车速速时，汽车可可用剩余驱动动力加速或爬爬坡。需等速行驶时时，发动机可可工作在部分分负荷特性。。1.汽车加加速能力的评评价在水平良好路路面上行驶时时能产生的加加速度：不易易测量。加速时间：用用直接档行驶驶时，由最低低稳定速度加加速到一定距距离或80%umax所需时间。汽车加速度：：再利用汽车驱驱动力-行驶驶阻力平衡图图可计算出各各档节气门全全开时的加速速度曲线。高高档位时的加加速度要小些些。由加速度图可可求得从某一一车速u1加速至另一较较高车速u2所需的时间。。因：dt=du/a，故故加速时间由积积分计算或图图解积分求出出。2.汽车爬爬坡能力的确确定在良好路面上上克服Ff+Fw后用来克服坡坡度阻力时所所能爬上的坡坡度。此时，，du/dt=0，即Fi=Ft-(Ff+Fw)以Gsinα作为坡度阻力力，代入表达达式，得：二、动力特性性图动力因数：将汽车行驶方方程除以汽车车重力，定义义：汽车在各档下下的动力因数数与车速的关关系曲线称为为动力特性图图。可以此图图分析汽车动动力性。D曲线与f曲曲线间的距离离表示汽车的的上坡能力。。第4节汽汽车行驶的驱驱动-附着条条件与汽车的的附着力一、汽车行驶驶的驱动附着着条件Fφ≥Ft≥Ff+Fw+Fi三、汽车的附附着力与地面面反作用力汽车的附着力力决定于附着着系数和地面面作用于驱动动轮的法向反反作用力。1.附着系系数由路面种类、、状况、车速速等决定。平平均值：良好的混凝土土或沥青路面面：干燥时，φ＝0.7~0.8潮湿时，φ＝0.5~0.6土路：干燥时时，φ＝0.5~0.6潮湿时，φ＝0.2~0.42.驱动轮轮地面法向反反作用力与汽车的总体体布置、车身身形状、行驶驶状况、道路路坡度有关。。若不计旋转质质量惯性阻力力偶矩和滚动动阻力偶矩，，汽车前、后后轮上的地面面法向反作用用力为：四、附着率汽车直线行驶驶状况下，充充分发挥驱动动力作用时要要求的最低附附着系数。第5节汽汽车的功率率平衡汽车行驶方程程式两边乘以以行驶车速ua，经单位换算算整理出汽车车功率平衡方方程式（单位位为kw）汽车运动所消消耗的功率有有滚动阻力功功率Pf、坡度阻力功功率Pi、空气阻力功功率Pw、加速阻力功功率Pj。发动机功率Pe、汽车常遇到到的阻力功率率与车速的关系系曲线——汽汽车功率平衡衡图对应的部分节节气门开度的的发动机功率率曲线为虚线线，而发动机机能发出的功功率为，，二者之差可可用于加速或或爬坡，故称称为汽车的后备功率。后备功率越大大，汽车动力力性越好后备功率越大大，汽车经济济性越差（发发动机负荷率率低，燃油消消耗量高）紧凑型轿车各各档位的后备备功率第二章汽汽车的燃油经经济性在保证动力性性的条件下，，汽车以尽量量少的燃油消消耗量经济行行驶的能力，，称作汽车的的燃油经济性性。基本概念:汽车燃油经济济性的评价指指标汽车燃油经济济性的计算重点内容:等速行驶汽车车燃油经济性性的计算影响汽车燃油油经济性的因因素第1节汽汽车燃油经济济性的评价指指标汽车的燃油经经济性常用一一定运动工况况下汽车行驶驶百公里的燃燃油消耗量或或一定燃油量量能使汽车行行驶的里程来来衡量。一、等速行驶驶百公里燃油油消耗量常用的一种评评价指标，指指汽车在额定定载荷下，以以最高档在水水平良好路面面上等速行驶驶100km的燃油消耗耗量。常测出出每隔10km/h或20km/h速度间隔的的等速百公里里燃油消耗量量，然后在图图上连成曲线线，称为等速速百公里燃油油消耗量曲线线，用来评价价汽车的燃油油经济性。汽车等速百公公里燃油消耗耗量曲线二、循环行驶驶工况百公里里燃油消耗量量欧洲经济委员员会及我国法法定的测定燃燃油经济性的的循环行驶工工况图循环工况规定定了车速—时时间行驶规范范，例如，何何时换挡、何何时制动以及及行车的速度度和加速度等等数值。因此此在路上试验验比较困难，，一般多规定定在室内汽车车底盘测功机机(转鼓试验验台)上进行行测试。美国法定的测测定燃油经济济性的循环行行驶工况图三、综合燃油油消耗量欧洲经济委员员会（ECE）规定，要要测量车速为为90km/h和120km/h的的等速百公里里燃油消耗量量和按ECE-R.15循环工况的的百公里燃油油消耗量，并并各取1/3相加作为混混合百公里燃燃油消耗量来来评定汽车燃燃油经济性。。美国环境保护护局(EPA)规定．要要测量城市循循环工况（UDDS）及及公路循环工工况（HWFET）的燃燃油经济性（（单位为每加加仑燃油汽车车行驶英里数数mile/gal），，并按下式计计算综合燃油油经济性：第2节汽汽车燃油油经济性的计计算1、等速行驶驶工况燃油消消耗量的计算算b——燃油消消耗率，单位位为g/(kW·h）——燃油的密密度（kg/L）g——重力加加速度（m/s）整个等等速过过程行行经s的燃燃油消消耗量量Q为为（mL）折算成成等速速百公公里燃燃油消消耗量量为2.等等加速速行驶驶工况况燃油油消耗耗量的的计算算3.等等减速速行驶驶工况况燃油油消耗耗量的的计算算4.怠怠速速停车车时的的燃油油消耗耗量5.整整个个循环环工况况的百百公里里燃油油消耗耗量一、使使用方方面（一））行驶驶车速速由发动动机外外特性性曲线线可知知,汽汽车车在接接近于于低速速的中中等车车速时时燃油油消耗耗量最最低，，高速速时随随车速速增加加而迅速增增加。。这是是因为为在高高速行行驶时时，虽虽然发发动机机的负负荷率率较高高，但但汽车车的行行驶阻阻力增增加很很大而而导致致百公公里油油耗增增加的的缘故故。第3节节影影响汽汽车燃燃油经经济性性的因因素（二））档位位选择择在同一一道路路条件件与车车速下下,虽虽然发发动机机发出出的功功率相相同，，但档档位愈愈低，，后备备功率率愈大大，发发动机机的负负荷率率愈低低，燃燃油消消耗率率愈高高，百百公里里燃油油消耗耗量就就愈大大，而而使用用高档档时的的情况况则相相反。。（三））挂车车的应应用（四））正确确地保保养与与调整整汽车的的调整整与保保养会会影响响到发发动机机的性性能与与汽车车行驶驶阻力力,所所以对对百公公里油油耗有有相当当的影影响。。二、汽汽车结结构方方面汽车结构因素对提高燃油经济性的作用19851990减小整车尺寸35％30%采用轻材料15％20%提高发动机效率15％15％减小空气阻力10%10%改进传动系统10%10%减小滚动阻力5%5%其他10%10%合计100%100%第三章章汽汽车车动力力装置置参数数的选选定汽车动动力装装置参参数：：指发发动机机的功功率、、传动动系的的传动动比。。它们们对汽汽车的的动力力性与与燃油油经济济性有有很大大影响响。基本内内容：：发动动机功功率的的选择择最小传传动比比的选选择最大传传动比比的选选择变速器器挡数数与各各挡传传动比比的选选择难点：：利用用燃油油经济济性———加加速时时间曲曲线确确定动动力装装置参参数第1节节发发动动机功功率的的选择择若给出出了期期望的的最高高车速速，选选择的的发动动机功功率应应大体体等于于但不不小于于以最最高车车速行行驶时时行驶驶阻力力功率率之和和，即即：(1)在实际际工作作中，，利用用汽车车比功功率是是单位位汽车车总质质量具具有的的发动动机功功率，，比功功率的的常用用单位位为kW/t，，可由由下式式求得得汽车车比功功率为为第2节节最最小传传动比比的选选择主减速速比的的选择择1.最最高车车速uamaxi0=4.62时，，阻力力功率率曲线线正好好与发发动机机功率率曲线线2交交在其其最大大功率率点上上。若若相当当发动动机最最大功功率时时的车车速称称为up，则有有uamax2=up2，此时时uamax2=89km/h。2、在在选定定最小小传动动比时时，要要考虑虑到最最高档档行驶驶时汽汽车应应有足足够的的动力力性能能，即即应有有足够够的最最高档档动力力因数数D0max。最小传传动比比itmin即一般般汽车车的i0与D0max有如下下关系系最小传传动比比还受受到驾驾驶性性能的的限制制驾驶性性能是是包括括平稳稳性在在内的的加速速性，，指动动力装装置的的转矩矩响应应、噪噪声和和振动动。由由驾驶驶员通通过主主观评评价来来确定定。第3节节最最大大传动动比的的选择择确定最最大传传动比比时，，要考考虑三三方面面的问问题：：最大大爬坡坡度或或I档档最大大动力力因数数D1max，附着着力以以及汽汽车最最低稳稳定车车速。。1、就就普通通汽车车而言言，传传动系系最大大传动动比itmax是变速速器头头档传传动比比ig1与主减减速器器传动动比i0­的乘积积。当当i0已知时时确定定传动动系最最大传传动比比也就就是确确定变变速器器I档档传动动比。。ig1≥2、传传动比比后按按下式式验算算附着着条件件求附着着力Fψ时，可可取附附着系系数Ψ=0.5~0.6第4节节传传动系系挡数数与各各挡传传动比比的选选择1.考考虑虑动力力性档位数数多，，增加加了发发动机机发挥挥最大大功率率附近近高功功率的的机会会，提提高了了汽车车的加加速与与爬坡坡能力力。2.考考虑虑燃油油经济济性档位数数多，，增加加了发发动机机在低低燃油油消耗耗率区区工作作的可可能性，降降低了了油油耗。。3.考考虑虑挡与与挡之之间的的传动动比比比值比值过过大会会造成成换挡挡困难难。一一般认认为比比值不不宜大大于1.7~~1.8。。因此此，如如最大大传动动比与与最小小传动动比之之比值值越大大，挡挡位数数也应应越多多。实际上对对于档位位较少（（5档以以下）的的变速器器，各档档传动比比之间的的比值并并非正好好相等，，主要考考虑到各各档利用用率差别别很大的的缘故。。较高档位位相邻两两档间的的传动比比的间隔隔应小些些，特别别是最高高档和次次高档之之间更小小。即：：第4章汽汽车车的制动动性汽车的制制动性：：是指人人为地强强制汽车车在短距距离内减减速以至至停车且且维持行行驶方向向稳定性性、下长长坡时能能维持一一定车速速和保证证汽车较较长时间间停放在在斜坡上上的能力力。汽车的制制动性是是评价汽汽车安全全性能的的主要指指标。一、制动动性能评评价指标标二、制动动时车轮轮的受力力分析三、汽车车的制动动效能及及其恒定定性四、制动动时汽车车的方向向稳定性性五、前前后制动动器制动动力的比比例关系系制动性能能主要是是以下三三个方面面：①制制动效能能：指在在良好路路面上，，汽车以以一定初初速制动动到停车车的制动动距离，，或制动动时汽车车的减速速度。②制制动效能能的恒定定性：汽汽车高速速行驶或或下长坡坡连续制制动时制制动效能能保持的的程度。。抗热衰退退性能：：制动器器温度升升高后制制动效能能保持的的程度。。抗水衰退退性能：：汽车涉涉水行驶驶后制动动时制动动效能保保持的程程度。③制动动时汽车车的方向向稳定性性：制动动时汽车车按给定定路径行行驶的能能力：跑跑偏、侧侧滑、失失去转向向能力第1节制制动动性能的的评价指指标第2节制制动时时车轮受受力分析析地面制动动力Fxb、Fμ、Fψ的关系。。纯滚动时时：Vω=γ·ωωS=0纯拖滑时时：ω=0S=100%边滑边滚滚：0<S<100%有侧偏时时制动力力系数与与滑移率率的关系系曲线侧向力系系数垂直载荷荷侧向力3、影响响附着系系数ψ的的因素：：路面状况况，轮胎胎结构及及花纹，，汽车速速度等。。（1）道道路材料料（2）路路面状况况干燥、潮潮湿；（3）车车速车速越高高，附着着系数越越小。（4）载载荷车速一定定时，载载荷越大大，附着着系数降降低。（5）胎胎面花纹纹的磨损损程度干燥路面面：磨损损越大，，附着系系数越大大；潮湿路面面：磨损损越大，，附着系系数越小小。（6）轮轮胎的种种类和气气压子午线轮轮胎附着着系数>斜斜交线轮轮胎。（7）气气候因素素沥青路面面：气温温越高，，附着系系数越大大；水泥路面面：气温温越高，，附着系系数越小小。第3节汽汽车的的制动效效能及其其恒定性性汽车的制制动效能能是指汽汽车迅速速降低车车速直至至停车的的能力，，评价制制动效能能的指标标有制动动减速度度制动距距离，制制动力和和制动时时间。制动效能能制动减速速度ab制动距离离s附着系数数与路面面结构，，轮胎型型式，花花纹有关关，乘客客可以接接受的制制动减速速度不大大于1.5-2m/s2，对对于可预预见的停停车，应应尽量用用滑行而而不用制制动。这这样可以以减少汽汽车行走走系零件件的损坏坏和降低低耗油量量。制动减速速度反映映了地面面制动力力，它与与制动器器的制动动力及附着力有有关。1.制动动减速度度制动距离离是评价价汽车制制动性能能最直观观的参数数，制动动距离是是指汽车车以一定定的初速速度从驾驾驶员踩踩着制动动踏板开开始到汽汽车停住住为止所所驶过的的距离。。2.制动动距离(1)制制动距离离的分析析汽车的制制动过程程制动过程程驾驶员行行动反应应制动器作作用制动器持持续制动动放松制动动器驾驶员反反应时间间0.3~1.0s制动器作作用时间间0.2~0.9s持续制动动时间放松制动动器时间间0.2~1.0s汽车的制制动距离离制动器起作用时时间液压制动动系真空助力力制动系系气压制动动系汽车列车车制动系系<=0.1s<=0.3~0.9s<=2s<=0.3~0.9s<=0.4s制动距离离制动器起起作用下下的距离离s2制动器持持续作用用下的距距离s3S2的计算（（制动器器起作用用阶段））(2)制制动距离离的计算算S3的计算（（制动器器持续作作用阶段段）ue~0（单位换换算后））(3)决决定制动动距离的的主要因因素：制动器起起作用的的时间；；最大制制动减速速度（或或制动器器最大制制动力）；制制动时的的车速。。制动距离离是全面面的综合合性的评评价指标标，比较较直观，，路试测测量方便，试试验重复复性好。。3.制动效能能的恒定定性制动效能能的恒定定性主要要指制动动器抗热热衰退的的能力。。制动器热热衰退是是指制动动器温度度上升后后，摩擦擦力矩将将显著下降的现现象。在有些复复杂工况况下（如如下长坡坡、高速速连续制制动）制制动器温度常在在300℃以上上，这时时出现热热衰退。。第4节制制动时时汽车的的方向稳稳定性制动跑偏偏：制动动时汽车车自动向向左或向向右偏向向行驶。。制动侧滑滑：指制制动时汽汽车的某某一轴或或两轴发发生横向向移动。。前轮失去去转向能能力：指指弯道制制动时，，汽车不不再按原原来弯道道行驶而而沿弯道道切线方方向驶出出以及直直线行驶驶制动时时转动方方向盘汽汽车仍按按直线方方向行驶驶的现象象。制动跑偏偏的原因因有两个个：1)汽汽车左、、右轮，，特别是是前轴左左、右车车轮制动动器制动动力不相相等。2)制动动时悬架架导向杆杆系与转转向系拉拉杆在运运动学上上的不协协调。1、汽车车制动跑跑偏引起左右右轮制动动力不等等的原因因：1)制动动器的技技术状况况2)左右右轮荷重重不等，，出现制制动力差差。第二原因因:EQ140在试试制过程程中，在在紧急制制动时，，总是向向右跑偏偏，在车车速30km/h时，，最严重重的跑偏偏距离为为1.7m，分分析原因因主要是是转向节节上节臂臂处的球球头销（（C点））离前轴轴中心线线太高，，且钢板板弹簧的的刚度又又太小造造成的。。后来改进进了设计计，使C点下降降，球头头销位移移是减少少，转向向节偏转转也减少少了，同同时加强强前钢板板弹簧刚刚度，基基本消除除了跑偏偏现象。。1)若只只有前轮轮抱死或或先抱死死，处于于稳定状状态，但但失去转转向能力力。2)后轮轮比前轮轮提前一一定时间间(0.5S以以上)先先抱死，，发生侧侧滑。由试验结结果得到到：2、汽车车侧滑与与失去转转向能力力下面从受受力分析析前、后后轮制动动抱死情情况：前轴侧滑滑受力图图ABCFjuBuAOα后轴侧滑滑受力图图ABCFjuBuAαO第5节前前后后制动器器制动力力的比例例关系分析前、后后制动器制制动力分配配的比例。。1、地面对对前、后车车轮的法向向反作用力力2、理想的的前、后制制动器制动动力分配曲曲线3、制动力力分配系数数与同步附附着系数4、汽车在在各种路面面上制动过过程的分析析1、地面对对前、后车车轮的法向向反作用力力图中忽略了了滚动阻力力偶矩，空空气阻力以以及旋转质质量调速时时的惯性力力偶矩。其其受力图为为。若在不同附附着系数的的路面上制制动，其前前、后轮都都抱死，则则：2、理想的的前、后制制动器制动动力分配曲曲线（1）函数数法得出I曲线在任意附着着系数ψ的的平路上，，前、后轮轮同时制动动抱死的条条件是：a、前、后后轮制动器器制动力之之和等于整整车的附着着力；b、前、后后轮制动器器制动力分分别等于各各自的附着着力。将前、后轮轮的法向反反作用力代代入上式按此系数关关系式作出出的曲线，，即为理想想的前、后后轮制动器器动力分配配曲线，简简称I曲线线。（2）用作作图法可求求出I曲线线：按Fμ1+Fμ2=G，取不不同的，作作一组与坐坐标轴成45°的直直线。只要给定了了G、a、、b、hg就可作出I曲线。车车轮抱死死时：Fμ1=Fxb1=F1,Fμ2=Fxb2=Fψ1,

I曲曲线为前、、后车轮同同时抱死的的F1和F2关系曲曲线。3、制动力力分配系数数与同步附附着系数目前许多汽汽车的前、、后制动器器动力之比比为一固定定常值，常常用前制动动器制动力力与汽车总总制动器制制动力之比比来表明分分配的比例例。此比例例称为制动动器制动力力分配系数数以β表示示。β线与I曲曲线（满载载）交于B点，我们们称交点处处的附着系系数ψo为同步附着着系数。同步附着系系数说明，，前、后制制动器制动动力为固定定比值的汽汽车，只有有在一种附附着系数；；即在同步步附着系数数路面上制制动时才能能使前、后后轮同时抱抱死。同步附着系系数的解析析法：此时时因前、后后轴同时抱抱死，则：：此式为同步步附着系数数与制动器制制动力分配配系数β的的关系。o4、汽车在在各种路面面上制动过过程的分析析利用I曲线线和β线的的配合，就就可以分析析汽车在各各种路面上上的制动情情况，为便便于分析前前、后轮的的情况，再再介绍两组组线。f线组：表表示在各种种值路面上上只有前轮轮抱死时的的前、后轮轮地面制动动力的分配配关系。γ线组：表表示在各种种值路面上上只有后轮轮抱死时的的前、后轴轴地面制动动力的分配配关系。(1)求f线组，当当前轮抱死死时此式为不同同值路面上前前轮抱死的的前、后轮轮地面制动动力关系式式。(2)求r线组，当当后轮抱死死时此式为不同同值路面上后后轮抱死的的前、后轮轮地面制动动力关系式式。由此得到f线组和r线组曲线线：当>0时时，设在=0.7b.当<0时时，设在=0.35、利用附附着系数与与制动效率率最高制动减速度即将出现车车轮抱死没有任何车车轮抱死制动强度路面附着系系数路面附着系系数前后轮同时时抱死充分的利用用了附着条件利用附着系系数制动强度z时地面制动力力法向反作用用力（被）利用用附着系数数制动强度附着条件发挥充分制动力分配合理利用附着系系数总大于于或等于制制动强度利用附着系系数与制动动强度的关关系曲线制动效率与与附着系数数曲线限压阀比例阀6、目前采采用的制动动调节装置置目前采用的的制动调节节装置有限限压阀，比比例阀、ABS。（1）调节节阀感载比例阀阀制动效率最大制动强强度利用附着系系数制动效率地面附着条条件的利用程度制动力分配配的合理性车轮不抱死死时摩擦因数ABS的作作用缩短制动距距离改善制动过过程的方向向稳定性保持制动过过程的操纵纵稳定性减轻驾驶员员的紧张程程度延长轮胎的的使用寿命命(2)ABS：ABS提高操纵稳稳定性防止侧滑ASR/TCS防滑控制系系统滑移率与附附着系数的的关系第五章汽汽车操纵稳稳定性汽车操纵稳定性汽车的主要性能之一a.汽车车正确遵循循驾驶员通通过操纵机机构所给定定的方方向的能能力;操纵稳定性性b.汽车车抵抗企图图改变行驶驶方向干扰扰、保持稳稳定行驶方方向的能力力。不能过过分降低车车速或造成成驾驶员疲疲劳。第1节节概概述述车辆辆坐坐标标系系和和汽汽车车主主要要运运动动形形式式轮胎胎坐坐标标系系第2节节轮轮胎胎的的侧侧偏偏特特性性轮胎胎的的侧偏偏现现象象在侧偏偏角<5时，侧侧偏力力和侧侧偏角角成线线性关关系。。这时时，式中，，k称称为侧侧偏刚刚度（（N/rad））。为为曲线线在=0处处的斜斜率。。按轮轮胎坐坐标系系，侧侧偏力力和侧侧偏角角总是是反号号，故故侧偏偏刚度度总是是负值值。轮胎的的侧偏特特性轮胎结结构与与侧偏偏特性性的关关系*垂直直载荷荷的影影响：：垂直载载荷增增大，，k增大。。但垂垂直载载荷太太大k反而减减小。。*轮胎胎形式式和结结构参参数的的影响响：a.子子午午线胎胎比斜斜交胎胎侧偏偏刚度度高。。b.扁扁平平比（（=轮轮胎高高度H/宽宽度B）小小的轮轮胎侧侧偏刚刚度大大。c.胎胎压压大，，则侧侧偏刚刚度大大，但但胎压压太大大侧偏偏刚度度基本本不变变。试试验时时，可可能通通过改改变减减少胎胎压压改变变稳态态试验验结果果。路面对对侧偏偏特性性的影影响路面干干湿程程度的的影响响路面越湿，，最大侧偏偏力越小。。薄水层的影影响路面有薄水水层时，轮轮胎可能会会完全失去去侧偏力，，这称为““滑水”现象象。轮胎不对称称受力产生的回正正力矩有外倾角时时的轮胎滚滚动外倾侧向力力与外倾角角的关系外倾侧向力力有外倾角时时的轮胎侧侧偏特性第3节线线性二二自由度汽汽车模型对对前轮角输输入的响应应汽车模型的的简化*忽略转向向系统的影影响，直接接以前轮转转角为输入入。*不考虑振振动、侧倾倾、俯仰运运动，认为为汽车只作作平行于地面的运运动；*不考虑轮轮胎切向力力、外倾角角、空气阻阻力的影响响；*忽略左右右轮胎载荷荷变化引起起的侧偏特特性变化；；*忽略轮胎胎回正力矩矩；*认为轮胎胎侧偏特性性处于线性性范围；*认为汽车车沿x轴速速度不变。。二自由度汽汽车模型汽车平面运运动方程式中：k1，k2为前后轮胎胎侧偏刚度度（已知））；1，2为前后轮胎胎侧偏角(未知)；；a，b为汽车前后后轴到质心心的水平距距离(已知知)。汽车受到的的y向外力力和绕z轴轴的外力矩矩为式中：k1，k2为前后轮胎胎侧偏刚度度（已知））；1，2为前后轮胎胎侧偏角(未知)；；a，b为汽车前后后轴到质心心的水平距距离(已知知)。式中：为前轮转角（已知）；

为前轮速度与x轴夹角(未知)。

又有式中，v和r为待求的时时间函数。。汽车平面运运动方程为为汽车稳态响应汽车稳态横摆角角速度增益益曲线K=0时，汽车车稳态响应应为中性转向。这时，即转向半径径，，但这是是在汽车无无侧偏时的的结果。理理由见汽车车理论P120。因因此，中性性转向汽车车加速时，，转向半径径不变。汽车中性转向K>0称为不足转向。不足转向向汽车加速速时，和中中性转向时时比，根据据稳态横摆角角速度增益益较小，即即较小。但因因R=，故不足转转向汽车转转向半径随随车速增大大而增大。。汽车不足转向特征车速uch称为特征车车速K<0称为过多转向。过多转向向汽车加速速时，和中中性转向相相比，稳态态横摆角速速度增益较较大，但R=，，故转向半径随随车速增大大而减小。显然，，当时时，=。这时较小小的前轮转转角都会导导致激转而而翻车。为了保持良良好的操纵纵稳定性，，汽车都应应当具有适适度的不足足转向。汽车过多转转向三种稳态响响应汽车质心位位置的影响响根据上式，，质心靠后后，a增大大，b减小小，K减小小（k1，k2为负），故故不足转向向减小。影响稳态响响应特性的的因素:胎压的影响响在一定范围围内，胎压压减小则侧侧偏刚度减减小。根据据上式，后后轮胎压降降低会导致致K减小，，使不足转转向减小。。前轮胎压压降低会导导致K增大大，使不足足转向增大大。轮胎结构的的影响子午线胎比比斜交胎侧侧偏刚度高高。扁平比比（=轮胎胎高度H/宽度B））小的轮胎胎侧偏刚度度大。前轮侧偏刚刚度增大，，则不足转转向减小。。后轮侧偏刚刚度增大，，则不足转转向增加。。影响稳态响响应特性的的因素:增加前悬架架角刚度或或减少后悬悬架角刚度度，会增加加汽车不足足转向。悬架角刚度度对稳态特特性的影响响表征稳态响响应的参数数1、前后侧侧偏角绝对对值之差故>0时，K>0不不足转向<0时，K<0过过多转向=0时，K=0中中性性转向当侧向加速速度大于0.3-0.4g后后，前后侧偏角角之差和侧侧向加速度度一般进入入非线性区区域。在大大侧向加速速度下，许许多汽车稳稳态特性发发生显著变变化。2、转向半半径比若R>R0时，K>0不不足转转向若R=R0时，K=0中中性性转向若R<R0时，K<0过过多转转向3、静态贮贮备系数当a’=a时，汽车质质心和cn重合，S.M.=0,,K=0当a’>a时，汽车质质心在cn前，S.M.>0,,K>0当a<a’时，汽车质质心在cn后，S.M.<0,,K<0瞬态响应表征瞬态响响应的几个个参数小轿车的固固有频率f0(=0/2)在0.8-1.2Hz之间间。固有频频率高些较较好。1、波动的的固有频率率02、阻尼比比小了超调量量大，故大些较好。3、反应时时间反应时间指r第一次到达稳稳定值的时间间。小些较好。4、达到第一一峰值的时间间达到第一峰值值的时间小些较好。当稳定性因数数K<0(过过多转向)且且车速瞬态响应的稳稳定条件是不稳定的。。其它是稳定的的。汽车的侧倾1）车厢侧倾倾轴车厢相对地面面转动的瞬时时轴线称为车厢侧倾轴。它与前后轴轴处的垂直断断面的交点称称为前、后侧倾中心。它由悬架导向机构决定定，可由图解解或实验求得得。第4节汽车车操纵稳定性性和悬架的关关系单横臂独立悬悬架上车厢的的侧倾中心双横臂独立悬悬架上车厢的的侧倾中心2）悬架侧倾倾角刚度悬架侧倾角刚刚度指车厢侧倾时时单位转角下下悬架系统给给车厢的总弹弹性恢复力矩矩。式中T--总弹性恢恢复力矩r--车厢侧倾角3）车厢侧倾倾角车厢侧倾角指车厢绕侧倾倾轴的转角，，它是影响汽汽车操纵稳定定性的一个重重要参数。它它也影响乘员员感觉，车厢厢侧倾角过大大，乘员会很很不舒适。过过小则说明侧侧倾角过大，，凸凹不平路路面对汽车单单边冲击很大大，同时会影影响驾驶员路路感。式中，Mr是侧倾力矩，，Kr是悬架总的侧侧倾角刚度。侧倾力矩由下下列三部分组组成：1)悬挂质量离心心力引起的侧侧倾力矩2)侧倾后悬悬挂质量重力力引起的侧倾倾力矩3)独立悬架架非悬挂质量量离心力引起起的侧倾力矩矩车厢侧倾角计计算式中，Mr是侧倾力矩，，Kr是悬架总的侧侧倾角刚度。侧倾转向车厢侧倾引起起的车轮转向向称为侧倾转向，或称轴转向。侧倾转向会会增加或减少少不足转向量量。变形转向悬架导向装置置变形引起的的车轮转向称称为变形转向向。第六章汽汽车平顺性路面汽车人平顺性的评价价标准评价标准ISO2631-1:1997(E)《人体体承受全身振振动评价———第一部分：：一般要求》》GB/T4970-1996《汽车车平顺性随机机输入行驶试试验方法》所考虑的振动动ISO2631-1规定定，舒适性评评价时，考虑虑座椅支承处处的3个线振振动和3个角角振动，靠背背和脚支承处处各3个线振振动，共12个轴向振动动。健康影响响评价时，仅仅考虑座椅支支承处的3个个线振动xs、ys、zs。第一节人体体对振动的反反应和平顺性性的评价第六章汽汽车平顺性第二节路面面不平度的统统计特征路面不平度的的功率谱密度度1.x(t)功率谱密密度Gx(f)的意义义Gx(f)表示示x(t)的的平均功率E[x2(t)]在频频率域的分布布。2.路面不平平度q(I)的功率谱密密度Gq(n)的意义义Gq(n)表示示.路面不平平度q2(I)的平均均值E[q2(I)]的空空间频率分布布。3.路面不平平度的功率谱谱密度式中n—空间频率，，m-1n0—0.1m-1Gq(n0)—路面不平度度系数(m2/m-1)w—频率指数，，一般取为2第三节汽车振动系统统的简化、单单质量系统振振动汽车车振振动动模模型型1））总总质质量量保保持持不不变变m2f+m2r+m2c=m22））质质心心位位置置不不变变m2fa-m2rb=03））转转动动惯惯量量不不变变得到到：：从而而得得汽汽车车单单质质量量振振动动系系统统模模型型：：当悬悬挂挂质质量量分分配配系系数数：：有m2c=0汽车车单单自自由由度度振振动动方方程程（（1））令2n=C/m2，20=K/m2，齐次次方方程程变变为为0称为为系系统统固固有有圆圆频频率率，，定定义义阻阻尼尼比比方程程的的解解为为单自自由由度度自自由由振振动动衰衰减减曲曲线线汽车车单单质质量量系系统统频频响响函函数数令代入入上上式式，，得得汽车单质量量系统幅频频特性上式模（幅幅频特性））为（1）在0<0.75的的低频段，，既既不减减振也不增增振。阻尼尼比影响不不大。（2）在0.75<的共振段，，出出现峰峰值，阻尼尼比大时峰峰值低。增增振。（3）在>=的的高频频段，=时时=1。>时时，<1。减减振。阻尼尼比较小时时衰减更多多。双轴汽车平平顺性模型型平顺性分析析的振动响响应量有3种：1、车身振动加加速度2、悬架动挠度度（涉及限位位行程、悬悬架击穿））3、车轮与路面面间的动载载荷平顺性分析析的振动响响应量车身加速度度功率谱密密度函数车身加速度度功率谱密密度函数用用于：a.了解振振动加速度度功率频谱谱的分布。。b.求加速速度均方根根值或加权均方方根值评价价汽车平顺顺性。当=1时，前式变变为（共共振振峰峰值值））显然然固固有有频频率率越越低低，，峰值值越越低低。。此此外外，，低低频频段段阻阻尼尼比比越越大大，，越越小小。。高高频频段段阻阻尼尼比比越越大大，，越越大大。。二二者者效效果果相相反反，，须须折折衷衷。。车轮轮与与路路面面间间相相对对动动载载荷荷幅幅频频特特性性对单质量系系统它与簧载荷荷重量G的的比值称为为相对动载载荷这和车身振振动加速度度基本一样样，只差一一常数g。。故可用同同样公式求求均方根值值（标准差差），求离离地概率。。悬架弹簧动动挠度的幅幅频特性悬架弹簧动动挠度复振振幅为，，故频响响函数把频响函数数代入上式，，得幅频特性为为1、固有频频率越低，，车身振动动加速度均均方根值越越低，平顺顺性越好。。但固有频频率太低，，会导致汽汽车载荷变变化时车身身高度变化化过大、悬悬架“击穿穿”和乘员员晕车；2、汽车悬悬架阻尼比比不能过大大或过小，，有一最佳佳值，在0.2和0.4之间间。平顺性和固固有频率、、阻尼比的的关系第四节车车身与车轮轮双质量系系统的振动动第五节双双轴汽车车的振动第六节““人体-座椅”系系统的振动动汽车