《汽车概论》第4章汽车使用性能

1、第4章 汽车的使用性能,4.1 汽车的动力性,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。 4.1.1 汽车动力性的评价指标 1. 最高车速 2. 加速时间 1）原地起步加速时间 2）超车加速时间 3. 汽车能爬上的最大坡度 4. 驱动轮输出功率,4.1.2 汽车动力性分析,1.汽车的驱动力 汽车发动机产生的有效转矩经过汽车传动系传到驱动轮上，此时作用在驱动轮上的转矩t便产生一个对地面向后的圆周力，根据作用力与反作用力原理，地面对驱动轮产生一个向前的反作用力，即为驱动汽车的外力，称为汽车的驱动力，如图4-1所示。 汽车驱动力的计算公式为,图4-1

2、汽车的驱动力,2.汽车的行驶阻力 1）滚动阻力 滚动阻力是指当车轮在路面上滚动时，两者之间的相互作用力以及相应的轮胎和地面变形所产生的能量损失的总和。 汽车总质量越大，汽车要克服的滚动阻力越大。在一般计算中，汽车滚动阻力为 FfGf 2）空气阻力 空气阻力是指汽车行驶时受到空气作用力在汽车行驶方向上的分力。 3）上坡阻力 上坡阻力是指当汽车上坡行驶时汽车重力沿坡道的分力。 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，此惯性力称为加速阻力。,3.汽车行驶方程及行驶条件 1）汽车行驶方程 2）汽车行驶条件 FtFfFwFi,4. 汽车的驱动力与行驶阻力平衡图 利用驱动力与行驶阻

3、力平衡图 可以解决以下问题： （1）找到汽车以最高挡行驶 时的最高车速。 （2）确定汽车的加速时间。 （3）可确定汽车的爬坡能力。,图4-7 驱动力行驶阻力平衡图,5. 动力特性图 动力因数: 汽车在各挡下的动力因数与车速的关系曲线称为动力特性图，如图4-8所示。 f线与直接挡曲线的交点即为汽车的最高车速。也可以利用动力特性图计算汽车的最大爬坡度和加速度等动力性指标。,图4-8 动力特性图,6.功率平衡图 汽车运动阻力所消耗的功率有滚动阻力功率Pf、空气阻力功率Pw、上坡阻力功率Pi及加速阻力功率Pj。 若以纵坐标表示功率，横坐标表示车速，将发动机功率Pe、汽车经常遇到的阻力功率（Pf+Pw）

4、/对车速的关系曲线绘在坐标图上，即得汽车功率平衡图。,1. 发动机参数 2. 传动系参数 （1）机械效率。 （2）主减速器传动比。 （3）变速器挡位数。 （4）变速器传动比。 3.汽车总重力,4.1.3 影响汽车动力性的主要因素,4.2 汽车的燃油经济性,在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的燃油消耗量完成经济行驶的能力称为汽车的燃油经济性。汽车燃油经济性是汽车的主要使用性能之一。燃油经济性好，可以降低汽车的使用费用，节省石油资源；同时也降低了发动机产生的CO2（温室效应气体）的排放量，起到防止全球变暖的作用。,4.2.1 汽车燃油经济性的评价指标,1.等速行驶工况百公里油耗 等速工况百公里油耗

5、是常用的一种燃油经济性评价指标，指汽车在一定载荷下，以最高挡在水平良好路面上等速行驶100 km的燃油消耗量。常测出每隔10 km/h或20 km/h速度间隔的等速百公里油耗量，然后在图上连成曲线，称为等速百公里燃油消耗量曲线。 2.循环行驶工况百公里油耗 等速行驶工况并没有全面反映汽车的实际运行情况，尤其不能反映汽车在市区行驶中频繁出现的加速、减速、怠速停车等行驶工况。因此，在对实际行驶车辆进行跟踪测试、统计的基础上，各国都制定了一些典型的循环行驶试验工况来模拟实际汽车运行状况，并以其百公里燃油消耗量（或MPG）来评定相应行驶工况的燃油经济性。,4.2.2 汽车燃油经济性的计算,1.等速行驶

6、工况的燃油消耗量的计算 2.等加速行驶工况的燃油消耗量的计算 3.等减速行驶工况的燃油消耗量 4. 怠速停车时的燃油消耗量 Qid=Qits 5. 整个循环工况的百公里燃油消耗量,4.2.3 影响汽车燃油经济性的因素,1. 汽车总体尺寸及质量 2. 发动机 3. 传动系 4. 汽车的外形和轮胎,4.3 汽车的制动性,汽车行驶时能在短距离内停车，在下长坡时能维持一定车速以及在坡道上能长时间保持停住的能力称为汽车的制动性。 汽车制动性是汽车的主要性能之一，制动性直接关系到交通安全。重大交通事故往往与制动距离过长、紧急制动时发生侧滑等情况有关，故汽车制动性是汽车行驶安全的重要保障，是充分发挥汽车其他

7、使用性能的重要前提。,4.3.1 汽车制动性的评价指标,1.制动效能 1）地面制动力 2）制动距离 3）制动减速度 4）制动时间 2. 制动效能的恒定性 1）制动器的抗热衰退性能 2）制动系的抗水衰退性 3. 汽车制动时的方向稳定性 1）制动跑偏,2）制动侧滑,(a)前轴侧滑 (b)后轴侧滑 图4-20 汽车侧滑时的运动情况,4.3.2 影响汽车制动性的主要因素,1.轴间负荷分配 2.汽车载质量 3.车轮制动器 4.制动初速度 5.道路条件 6.驾驶技术 7.利用发动机制动,4.4 汽车的操纵稳定性,汽车的操纵稳定性是指在驾驶员不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶员通过转向系及转向车轮

8、给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。 汽车的操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度，而且也是决定高速汽车安全行驶的一个主要性能。随着道路条件的改善，各类汽车运行速度提高，为保证安全行驶，汽车的操纵稳定性日益受到重视。,4.4.1 汽车操纵稳定性的评价方法,主观评价感觉评价，其方法是让试验评价人员根据试验时自己的感觉来进行评价，并按规定的项目和评分办法进行评分。 客观评价通过测试仪器测出表征操纵性能的物理量。,4.4.2 轮胎的侧偏,1.轮胎的侧偏力和侧偏现象 2.轮胎的侧偏特性,(a)没有侧向滑移 (b)有侧向滑移 图4-21 侧向力作用下刚性轮胎的滚动

9、,FYK,侧偏刚度的影响轮胎的尺寸、类型和材料。,4.4.3 汽车行驶中的不稳定现象,1.行驶跑偏 汽车在直线道路上行驶时，若驾驶员松握转向盘，行驶方向会自动朝一侧偏离。 2.低速摆头 车速在20 km/h以下时出现车头方向忽左忽右不稳定的现象。 3.高速振摆 汽车在高速行驶或在某一较高车速行驶时，出现行驶不稳定、车头摆动甚至转向盘抖动的现象。,4.5 汽车的平顺性,4.5.1 人体对振动的反应及平顺性评价方法 1.人体对振动的反应,ISO 26311：1997（E）人承受全身振动评价第一部分：一般要求：,图4-25 人体坐姿受振模型,图4-26 各轴向频率加权函数（渐进线）,2. 平顺性评价

10、方法 1）辅助评价方法 2）基本评价法 （1）滤波网络法。 （2）频谱分析法。,4.5.2 平顺性的影响因素,1.悬架结构 1）弹性元件 2）悬架系统中的阻尼 2.轮胎 3.悬架质量分配系数,4.6 汽车的通过性,汽车的通过性又称越野性，是指汽车能以足够高的平均车速通过各种坏路及无路地带的能力，如通过松软地面（松软的土壤、沙漠、雪地、沼泽地）、坎坷不平地段和各种障碍（陡坡、侧坡、壕沟、台阶）等。对于军用、农用及工地使用的汽车，要求有良好的通过性。 汽车的通过性主要决定于汽车的驱动力、附着力等牵引参数和几何参数，也与汽车的其他性能（如平顺性、机动性、稳定性、视野性）等有关。,4.6.1 汽车支承通过性的评价指标,1.牵引系数 2.牵引效率 3.燃油利用指数,4.6.2 汽车通过性的几何参数,1.