汽車的基本性能

關(guān)于汽車的基本性能第1頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五一、汽車的動力性

1.汽車的動力性指標(biāo)①最高車速Vmax

在良好的水平路面上（瀝青、混凝土），汽車能達(dá)到的最高行使速度?？蛙?0—100km/h

轎車150—200km/h②汽車的加速時(shí)間

原地起步加速時(shí)間：由靜止起步、換檔加速至最高檔時(shí)達(dá)到某予定車速所需時(shí)間。如：從0—100km/h轎車為10—25s

從0—70km/h大客車為30—40s

從0—65km/h大貨車為50—60s超車加速時(shí)間：從某一中等速度全力加速至某一高速度所需的時(shí)間（以最高或次高檔操作）。如：客車從20—70km/h50—60s③汽車的最大爬坡度ｉmax

汽車滿載，以最低檔在良好路面上能爬上的最大坡度%。如：αｉmax

南京IVECO45-10貨車23.3°43.0%ZK6700WD24.0°44.5%第2頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五一、汽車的動力性其它指標(biāo)：

比功率

Pemax/m

比扭矩

Temax/mPemax—發(fā)動機(jī)最大功率

Temax—發(fā)動機(jī)最大扭矩

m—汽車總質(zhì)量2．驅(qū)動力—阻力平衡圖為表征汽車的動力性，建立汽車的驅(qū)動力—阻力平衡圖平衡圖。 根據(jù)前進(jìn)的汽車行駛條件，代入各項(xiàng)，得汽車的行駛方程：

Te·ｉg·ｉo·ηt∕rd=Ga·f+Ga·ｉ+СD·A·Vr２∕21.15+δo·Ga·j∕g≤G·ф

給定汽車的有關(guān)參數(shù)和發(fā)動機(jī)的外特性曲線，便可在同一座標(biāo)系上做出驅(qū)動力—阻力平衡圖。

第3頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五一、汽車的動力性

發(fā)動機(jī)的外特性是指發(fā)動機(jī)油門全開，發(fā)動機(jī)的扭矩、功率等參數(shù)隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系。第4頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五一、汽車的動力性

當(dāng)汽車勻速行使時(shí)Fj=0，在平路上Fi=0,圖中Ⅳ檔的Ft線與阻力線Ff+Fw的交點(diǎn)可對應(yīng)找出最高車速（平路直線行使）。

第5頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五一、汽車的動力性由行使方程式出發(fā)：當(dāng)勻速行駛時(shí)Fj=δo·Ga/g·j=0

則ｉ=1/Ga(Te·ｉｏ·ｉｇ·ηt/rd–Ga·f-СD·A·Vr２/21.15)

當(dāng)平路行駛時(shí)Fi=Ga·ｉ=0

則ｊ=ｇ/Ga/δo(Te·ｉo·ｉg·ηt/rd-Ga·f-СD·A·Vr２/21.15)

由上述驅(qū)動力—阻力特性圖可相應(yīng)作出汽車的爬坡度、加速度曲線。

第6頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五一、汽車的動力性3.汽車的動力因數(shù)、動力特性圖上述平衡圖對具體車而言一個(gè)車一個(gè)樣，不便相對比較，則設(shè)法排除汽車本身的總重力（質(zhì)量），變成無量綱的參數(shù)進(jìn)行比較、評價(jià)，則具有普遍性。動力因數(shù)：D=(Ft-Fw)/Ga∵Ft=Ff+Fi+Fw+Fj∴Ft-Fw=Ff+Fi+Fj=Ga·f+Ga·ｉ+δo·Ga·ｊ/g

D=(Ft-Fw)/Ga=f+ｉ+δo·ｊ/g

它是一個(gè)無量綱單位，其物理意義為：汽車單位總重力所具有的驅(qū)動力儲備。由此式及驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖可做出動力特性圖。第7頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五一、汽車的動力性動力性的分析：最高車速Vmax

在良好水平路面行駛，則ｉ=0；ｊ=0所以D=ｆ，圖上f曲線與最高檔D曲線交點(diǎn)對應(yīng)出Vmax。爬坡度i爬坡時(shí)，ｊ=0，則D=ｆ+ｉ，ｉ=D-ｆ。即曲線D與ｆ間垂直距離即為各檔的爬坡度ｉ值。加速度能力j加速時(shí)ｉ=0，則ｊ=ｇ/δ0(D-ｆ)即曲線Ｄ與ｆ之間的垂直距離的ｇ/δ0倍，即為各檔的加速度值。上述為描述汽車動力性的基本理論和方法。第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五二、汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性

1.評價(jià)指標(biāo)我國和歐洲使用等速百公里油耗

Qs(l/hkm)。該值由產(chǎn)品定型實(shí)驗(yàn)實(shí)測得出。理論計(jì)算可以大致推出：

Qs=Ge×100/VaGe—發(fā)動機(jī)每小時(shí)耗油量（l/h）.Va—平均車速（km/h）.美國使用單位燃料消耗量行駛里程

MPG。

MilesperGallon(miles/USgal)。2.燃料經(jīng)濟(jì)性——等速百公里油耗Qs是汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)及使用因素的函數(shù)。在某一檔位，一定道路上，Qs與Va的關(guān)系曲線Qs=f(Va)稱為該車的燃料經(jīng)濟(jì)特性。第9頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五二、汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性曲線最低點(diǎn)對應(yīng)的速度為最經(jīng)濟(jì)車速Vi,Vi越接近常用車速越好。曲線越平坦越好。

第10頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五二、汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性3.變工況油耗百公里油耗不是汽車的典型情況，實(shí)際運(yùn)行情況常常包括：加速、減速、滑行、停車、起步等，各國制定了典型的循環(huán)行使實(shí)驗(yàn)工況。我國制定有：貨車六工況；客車四工況；轎車十五工況等。按規(guī)定循環(huán)行駛幾個(gè)循環(huán)，測出油耗量，換算成百公里油耗值。第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五三、汽車的制動性能從安全角度出發(fā)，汽車應(yīng)具備良好的制動性能。1.評價(jià)指標(biāo)：制動效能：在良好路面上以一定初速度行駛，從開始制動到停車的 制動距離（或制動減速度）。制動效能的恒定性：制動器的抗熱衰退性能，即連續(xù)制動，制動器 溫度升高后，其制動效應(yīng)的保持程度。方向穩(wěn)定性：汽車按給定軌跡行駛，制動時(shí)不發(fā)生跑偏、側(cè)滑以及 失去轉(zhuǎn)向能力的性能。（1）制動前（切斷動力滑行）車輪的以角速度ωw向前滾動車輪隨汽車前進(jìn)速度Va.Va=ωw×ｒd

車輪的垂直負(fù)荷W

地面的垂直反力Z第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五三、汽車的制動性能（2）開始制動

車輪受到制動力矩Mμ(與旋轉(zhuǎn)方向相反)。由于汽車的慣性力，車橋?qū)囕啴a(chǎn)生推力T，使車輪向前平動，其速度為Vw。制動過程中Va和Vw是不等的,因而造成了車輪的滑移。車輪的滑移率：Ｓ=(Vw-Va)/Vw=(Vw-ｒd·ωw)/Vw×100％

車輪在滑移時(shí)，在其接地點(diǎn)A處，路面給車輪一個(gè)力ＦB，即為制動力。ＦB=Mμ/ｒd

路面能給車輪提供的制動力ＦB受附著力的限制，即ＦB≤Ｆφ=Ｚ·Φ。當(dāng)S=15％—20％時(shí)，Φ值最大。當(dāng)S=100％時(shí)，車輪抱死。第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五三、汽車的制動性能3.汽車的制動效能①制動減速度汽車受制動力ＦB，做減速運(yùn)動，制動減速度ｊB。ＦB=ｊB·Ｇa/ｇＧa—整車重力。定義制動強(qiáng)度ＱB：ＱB=ｊB/ｇ=ＦB/Ｇa——無量綱(4-3)

則制動減速度：ｊB=ＱB·ｇ=ＦB·ｇ/Ｇa(4-4)

緊急制動，車輪未抱死時(shí)，制動力最大值：ＦBmax=Φ·Ｇa

代入4-3ＱBmax=Φ

代入4-4ｊBmax=Φ·ｇ一般要求：轎車ｊBmax=0.9—1.0ｇ貨車ｊBmax=0.6ｇ

第14頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五三、汽車的制動性能②制動距離Ｓ我國交通管理部門規(guī)定，車速為30km/h時(shí)：轎車Ｓ≤6m

輕型貨車Ｓ≤7m

中型貨車Ｓ≤8m

重型貨車Ｓ≤12m③制動效能的恒定性制動器抗熱衰退性，國際標(biāo)準(zhǔn)草案ISO/DIS6597規(guī)定：

ⅰ.以一定的車速連續(xù)制動15次。

ⅱ.每次制動強(qiáng)度ＱB=0.3（減速度3m/ｓ２）。

ⅲ.最后一次制動效能不低于冷制動效能的60%。第15頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五三、汽車的制動性能4.制動時(shí)汽車方向的穩(wěn)定性①制動時(shí)出現(xiàn)下列現(xiàn)象稱為失去穩(wěn)定性：跑偏：制動時(shí)汽車自行向左、右偏駛；側(cè)滑：制動時(shí)汽車一軸或兩軸發(fā)生橫向移動。前輪失去導(dǎo)向能力：彎道轉(zhuǎn)向時(shí)制動，汽車不按原軌跡行使，沿切線駛出；直行時(shí)打方向盤制動，汽車不轉(zhuǎn)彎仍直行。汽車在制動時(shí)失去穩(wěn)定性，將導(dǎo)致安全事故。②保證汽車制動方向穩(wěn)定性的措施：合理分配前、后軸制動器的制動力；不能出現(xiàn)后輪抱死，或先于前輪抱死的情況——防止側(cè)滑。盡量不出現(xiàn)前輪抱死或前后輪都抱死的情況——維持轉(zhuǎn)向能力。最理想的情況是：在制動過程中，防止任何車輪抱死，即各輪都處于滾動狀態(tài)。近年發(fā)展起來的制動防抱死系統(tǒng)—ABS系統(tǒng)。

“Anti-lockBrakeSystem”第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五四、汽車的操縱穩(wěn)定性和行使平順性

跟其他商品相比，汽車既有其共性，又有其特性。共性：對產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、壽命提出要求。特性：汽車作為載人交通工具，要將人—車合為一體來評價(jià)質(zhì)量、性能、壽命。汽車產(chǎn)品的直觀性質(zhì)：動力、經(jīng)濟(jì)性——產(chǎn)品的高效、節(jié)能品質(zhì)；排放、噪聲——產(chǎn)品與環(huán)境的關(guān)系；耐久性——產(chǎn)品的使用壽命。汽車產(chǎn)品的內(nèi)含性質(zhì)：隨著社會發(fā)展，技術(shù)進(jìn)步，人們對產(chǎn)品提出更好且不那麼直觀的要求。

操縱方便、靈活、安全；

乘座舒適。這兩個(gè)性質(zhì)不象其它性質(zhì)可以直觀評價(jià)，必須將其固有性質(zhì)和人聯(lián)系在一起進(jìn)行研究和評價(jià)，這就是本節(jié)要討論的內(nèi)容。第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五四、汽車的操縱穩(wěn)定性和行使平順性1.汽車的操縱穩(wěn)定性

(1)操穩(wěn)性概念：汽車的操穩(wěn)性尚無完整、明確定義，人們公認(rèn)的概念：正確遵循駕駛員操作命令，按給頂方向行駛——操作性。行使中能抵抗外界干擾，保持穩(wěn)定行駛——穩(wěn)定性。

(2)汽車行駛時(shí)的空間運(yùn)動

在O-XYZ坐標(biāo)系中。直線運(yùn)動：沿X—縱向運(yùn)動；沿Y--橫向運(yùn)動；沿Z--垂直運(yùn)動。轉(zhuǎn)動：繞X--側(cè)傾運(yùn)動；繞Y--俯仰運(yùn)動；繞Z--橫擺運(yùn)動。則汽車將在這六個(gè)自由度上產(chǎn)生:線位移；角位移；線速度；角速度；加速度。第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五四、汽車的操縱穩(wěn)定性和行使平順性(3)汽車行駛的動態(tài)過程汽車行駛中，前述運(yùn)動參數(shù)不斷變化，其原因來自兩方面：

a.行駛中來自外界的干擾——迎面風(fēng)阻、側(cè)面風(fēng)、路面不平度。

b.駕駛員施加的操縱動作。對動態(tài)過程：

a.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)——如打方向盤固定位置不變。

b.瞬態(tài)響應(yīng)——打方向盤，迅速復(fù)位。

c.頻率特性——與頻率有關(guān)物理量的變化。動態(tài)過程的研究很深入，主要采用試驗(yàn)方法，GB6323-94包括六項(xiàng)實(shí)驗(yàn)：

a.穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)

b.轉(zhuǎn)向回正試驗(yàn)

c.轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)

d.方向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入，瞬態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)。

e.方向盤轉(zhuǎn)角脈沖輸入，瞬態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)。

f.蛇行試驗(yàn)。第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五四、汽車的操縱穩(wěn)定性和行使平順性(4)汽車的穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)響應(yīng)（典型）汽車以一定速度沿圓周轉(zhuǎn)向行駛；

a.假定車輪無側(cè)向變型。汽車的轉(zhuǎn)向半徑R完全取決于前輪的偏轉(zhuǎn)角，而與車速無關(guān)。第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五四、汽車的操縱穩(wěn)定性和行使平順性b.實(shí)際工況是汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)，輪胎在外力作用下，將發(fā)生側(cè)向彈性變形，使其前進(jìn)方向不再沿自身的旋轉(zhuǎn)平面，而與旋轉(zhuǎn)平面成一夾角α—稱為側(cè)偏角。

其中前軸側(cè)偏角α1，后軸側(cè)偏角α2，前輪偏轉(zhuǎn)角δ

此時(shí)的轉(zhuǎn)彎半徑：R=L/tg[δ-(α1-α2)]

從式中可以看出R是δ、α1、α2的函數(shù)。打方向盤后δ是常數(shù)，α1、α2與輪胎側(cè)向力——離心力——車速有關(guān)?！郣=f(V)第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五四、汽車的操縱穩(wěn)定性和行使平順性

前輪偏轉(zhuǎn)角δ一定時(shí)：

a.當(dāng)α1＝α2時(shí)，δ-(α1-α2)＝δ，R與車速無關(guān)——稱為中性轉(zhuǎn)向。

b.當(dāng)α1＞α2時(shí)，δ-(α1-α2)＜δ，R隨車速升高而增大——稱為不足轉(zhuǎn)向。

c.當(dāng)α1＜α2時(shí)，δ-(α1-α2)＞δ，R隨車速升高而減小——稱為過多轉(zhuǎn)向。一般認(rèn)為：具有適度的不足轉(zhuǎn)向度，汽車有良好的操縱穩(wěn)定性。第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五四、汽車的操縱穩(wěn)定性和行使平順性2.汽車的行駛平順性（1）行駛平順性的含意

a.汽車在行駛中，保持乘員所處的振動環(huán)境具有一定的舒適度：行駛中能保持正常的活動（吃、喝、讀、寫、說）；到達(dá)目的地后能保持良好的健康及心理狀態(tài)。

b.行使中能保持運(yùn)載貨物的完好外形及性能。（2）人體對振動的反應(yīng)人體對振動的反應(yīng)是十分復(fù)雜的過程，除客觀反應(yīng)（振動頻率、振動強(qiáng)度）外，還有主觀反應(yīng)（心理狀態(tài)、生理狀態(tài)）。目前對采用“心理物理量”的評價(jià)進(jìn)行了研究，但還沒有公認(rèn)的評價(jià)指標(biāo)。所以采用主觀感覺為依據(jù)。經(jīng)大量統(tǒng)計(jì)、研究，發(fā)現(xiàn)有共同規(guī)律：

a.人體對振動最敏感的頻率范圍：

垂直振動：4—8Hz。

水平振動：1—2Hz。即在這些頻率上，人體的胸——腹系統(tǒng)（心臟、胃）會出現(xiàn)共振，使人感到不適。第23頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五四、汽車的操縱穩(wěn)定性和行使平順性b.對于同樣的暴露時(shí)間（連續(xù)承受振動時(shí)間）

頻率為2.8Hz以下的振動：水平振動的容許強(qiáng)度（加速度值）低于垂直振動。

頻率在2.8Hz以上的振動：水平振動的容許強(qiáng)度高于垂直振動。綜合大量研究，ISO提出國際標(biāo)準(zhǔn)：ISO2631-1978(E)《人體承受全身振動的評價(jià)指南》。(3)“指南”指出了1—80Hz振頻范圍內(nèi)，人體對振動反應(yīng)的三種感覺界限：

暴露極限：人體可以承受振動量的上限，在此限內(nèi)人體將保持健康和安全。

疲勞降低工效限：駕駛員承受的振動在此限內(nèi)，能保持正常操作。

舒適降低界限：在此限內(nèi)，人在車上感覺良好，能維持正?；顒樱?、讀、寫等。第24頁，共29頁，2023年，2月20日，星期五四、汽車的操縱穩(wěn)定性和行使平順性(4)評價(jià)指標(biāo)：a.加速度加權(quán)均方根值將1—80Hz范圍內(nèi)的振動1/3倍頻帶上，不同頻率成份的振動，折算后等效于人體最敏感的頻率上（垂直4-8Hz，水平1-2Hz）。

σw=Σ(Wi·σi)２(m/s２)Wi—頻率加權(quán)因子。

σi—第i個(gè)1/3倍頻帶上加速度均方根值。b.等效均值Ｌeq(以對數(shù)形式表示的σw)。Ｌeq=20ｌg·