《汽車使用性能與檢測(cè)技術(shù)》課件模塊2

模塊2汽車動(dòng)力性與檢測(cè)學(xué)習(xí)任務(wù)1汽車動(dòng)力性理論認(rèn)知

學(xué)習(xí)任務(wù)2汽車動(dòng)力性檢測(cè)

學(xué)習(xí)任務(wù)1汽車動(dòng)力性理論認(rèn)知

學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）掌握汽車行駛過(guò)程中的受力情況；（2）能說(shuō)出汽車動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)；（3）理解汽車行駛的驅(qū)動(dòng)條件；（4）能看懂汽車驅(qū)動(dòng)力－行駛阻力平衡圖、動(dòng)力特性圖及功率平衡圖；（5）會(huì)分析汽車動(dòng)力性的主要影響因素。任務(wù)分析要想了解一輛汽車的基本性能，就必須首先了解其動(dòng)力性。那么，汽車動(dòng)力性應(yīng)從哪些方面去了解？有哪些指標(biāo)是反映其動(dòng)力性的？如何確定汽車的動(dòng)力性指標(biāo)？有哪些手段能幫助我們分析汽車的動(dòng)力性？影響汽車動(dòng)力性的主要因素有哪些？本模塊的主要任務(wù)是圍繞上述問(wèn)題介紹汽車動(dòng)力性相關(guān)的理論知識(shí)。【項(xiàng)目1】汽車動(dòng)力性的評(píng)價(jià)指標(biāo)認(rèn)知

1．汽車的最高車速最高車速是指汽車以額定最大總質(zhì)量，在風(fēng)速≤3m/s的條件下，在干燥、清潔、平直良好路面（混凝土或?yàn)r青）上所能達(dá)到的最高穩(wěn)定行駛速度vamax，它對(duì)于長(zhǎng)途運(yùn)輸車輛的平均行駛速度的影響最大。

2．汽車的加速性能汽車的加速性能是指汽車在各種使用條件下迅速增加行駛速度的能力。它對(duì)于市區(qū)運(yùn)輸車輛的平均行駛速度有很大影響，轎車對(duì)加速能力尤其重視。加速性能在理論上用加速度j來(lái)評(píng)定，而在實(shí)際試驗(yàn)中通常用汽車加速時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)。加速時(shí)間是指汽車以額定最大總質(zhì)量，在風(fēng)速≤3m/s的條件下，在干燥、清潔、平直良好路面（混凝土或?yàn)r青）上由某一低速加速到某一高速所需的時(shí)間。常用原地起步加速時(shí)間和超車加速時(shí)間來(lái)表明汽車的加速能力。原地起步加速時(shí)間指汽車由Ⅰ擋或Ⅱ擋起步，并以最大的加速?gòu)?qiáng)度（包括選擇恰當(dāng)?shù)膿Q擋時(shí)間）逐步換至最高檔后到某一預(yù)定的距離或車速所需的時(shí)間。超車加速時(shí)間是指用最高擋或次高擋由某一低車速全力加速到某一高速所需的時(shí)間。因?yàn)槌嚂r(shí)汽車與被超車輛并行，容易發(fā)生安全事故，所以超車加速能力強(qiáng)，并行距離短，行駛就安全。

3．汽車的上坡能力汽車的上坡能力對(duì)于在山區(qū)行駛車輛的平均行駛速度有很大的影響，通常用最大爬坡度來(lái)表示。最大爬坡度imax是指汽車滿載時(shí)用變速器最低擋位在風(fēng)速≤3m/s的條件下，在干燥、清潔良好路面（混凝土或?yàn)r青）上等速行駛所能克服的最大道路縱向坡度。在坡度不長(zhǎng)的道路上，利用汽車加速慣性能通過(guò)的坡度稱為極限坡度。在各種車輛中，越野車的最大爬坡度imax最大，貨車次之，轎車一般不強(qiáng)調(diào)爬坡度。

【項(xiàng)目2】汽車行駛過(guò)程的受力分析

1．汽車的驅(qū)動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩Me，經(jīng)過(guò)汽車傳動(dòng)系傳到驅(qū)動(dòng)輪上，此時(shí)作用在驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩Mt便產(chǎn)生一個(gè)對(duì)地面向后的圓周力F0。根據(jù)作用力與反作用力原理，地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生一個(gè)向前的反作用力Ft，F(xiàn)t即為驅(qū)動(dòng)汽車的外力，稱為汽車的驅(qū)動(dòng)力，如圖2－1所示，其大小為（2－1）式中：Mt——作用于驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩（N·m）；

r——車輪半徑（ｍ）。圖2－1汽車的驅(qū)動(dòng)力若發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的有效轉(zhuǎn)矩為Mｅ，變速器的傳動(dòng)比為iｋ，主減速器的傳動(dòng)比為i0，傳動(dòng)系的效率為ηT，則上式可表示為（2－2）對(duì)于裝有分動(dòng)器、輪邊減速器和液力傳動(dòng)等裝置的汽車，應(yīng)計(jì)入相應(yīng)的傳動(dòng)比和機(jī)械效率。由上式可知，汽車的驅(qū)動(dòng)力Ft與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、傳動(dòng)系的各傳動(dòng)比、傳動(dòng)系的機(jī)械效率成正比，與車輪半徑成反比。下面對(duì)公式中的Me、ηT及r的取值進(jìn)行討論，最后作出驅(qū)動(dòng)力圖。

1.發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Me發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩可根據(jù)其使用外特性確定。使用外特性曲線是帶上全部附件時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)在試驗(yàn)臺(tái)架做成的。嚴(yán)格地講，臺(tái)架試驗(yàn)是在發(fā)動(dòng)機(jī)工況相對(duì)穩(wěn)定，即保持水、機(jī)油溫度低于規(guī)定的數(shù)值，并且在各個(gè)轉(zhuǎn)速不變時(shí)測(cè)得的轉(zhuǎn)矩、油耗數(shù)值。在實(shí)際使用中，發(fā)動(dòng)機(jī)的工況常是不穩(wěn)定的。發(fā)動(dòng)機(jī)的熱狀況，可燃混合氣的濃度與臺(tái)架試驗(yàn)有顯著差異。所以在不穩(wěn)定工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)所提供的功率要比穩(wěn)定工況時(shí)低5%～8%，電噴發(fā)動(dòng)機(jī)要下降得少一些。但由于發(fā)動(dòng)機(jī)變工況時(shí)功率不易測(cè)量，所以在進(jìn)行動(dòng)力性估算時(shí)，一般沿用臺(tái)架試驗(yàn)穩(wěn)定工況時(shí)所測(cè)得的使用外特性中的功率和轉(zhuǎn)矩曲線。

2.傳動(dòng)系的機(jī)械效率發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率為Pe，經(jīng)傳動(dòng)系在傳動(dòng)過(guò)程中損失功率為PT，則驅(qū)動(dòng)輪得到的功率僅為(Pe—PT)，那么傳動(dòng)系機(jī)械效率定義為(2-3)傳動(dòng)系內(nèi)損失的功率PT是在離合器、變速器、傳動(dòng)軸、主減速器、驅(qū)動(dòng)輪軸承等處機(jī)械損失和液力損失功率的總和，其中變速器和主減速器損失的功率所占比例最大。機(jī)械損失是指齒輪傳動(dòng)副、軸承、油封等處的摩擦損失，其大小主要取決于嚙合的齒輪對(duì)數(shù)、傳遞轉(zhuǎn)矩的大小及裝配加工的精度等。液力損失是指消耗于潤(rùn)滑油的攪動(dòng)、潤(rùn)滑油與旋轉(zhuǎn)零件表面的摩擦等功率損失。其大小主要取決于轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑油粘度、工作溫度和油面的高度等。雖然ηT受到多種影響，但在動(dòng)力性計(jì)算時(shí)，只把它取為常數(shù)。一般轎車取0.9～0.92，單級(jí)主傳動(dòng)貨車取0.85，驅(qū)動(dòng)形式為4×4的汽車取0.85，驅(qū)動(dòng)形式為6×6的汽車取0.8。

3)車輪半徑充氣輪胎的車輪，在不同狀況下有不同的半徑。自由半徑r0：處于無(wú)載狀態(tài)下的車輪半徑。靜力半徑rs：在車重作用下，輪心到地面的距離。滾動(dòng)半徑rr：在滿載行駛狀態(tài)，根據(jù)車輪滾過(guò)的圈數(shù)nw汽車駛過(guò)的距離s(m)，由下式計(jì)算出來(lái)的半徑。(2-4)顯然，對(duì)汽車作運(yùn)動(dòng)學(xué)分析時(shí)，應(yīng)用滾動(dòng)半徑；而作動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，應(yīng)用靜力半徑。作粗略分析時(shí)，通常不計(jì)其差別，統(tǒng)稱車輪半徑r，即認(rèn)為rr≈rs≈r

2．汽車的行駛阻力汽車在水平道路上等速行駛時(shí)必須克服來(lái)自地面的滾動(dòng)阻力Ff和來(lái)自空氣的空氣阻力Ｆw；當(dāng)汽車在坡道上上坡行駛時(shí)，還必須克服重力沿坡道的分力，稱為上坡阻力Ｆi；汽車加速行駛時(shí)還需克服其慣性力，稱為加速阻力Ｆj。因此，汽車行駛的總阻力為(2-5)

上述諸阻力中滾動(dòng)阻力和空氣阻力是在任何行駛條件下均存在的。上坡阻力和加速阻力僅在一定行駛條件下存在，在水平道路上等速行駛時(shí)就沒(méi)有加速阻力和上坡阻力。

1）滾動(dòng)阻力（1）滾動(dòng)阻力的產(chǎn)生。滾動(dòng)阻力是當(dāng)車輪在路面上滾動(dòng)時(shí)，兩者之間的相互作用力以及相應(yīng)的輪胎和支承面變形所產(chǎn)生的能量損失的總稱。它包括：①道路塑性變形損失；②輪胎彈性遲滯損失；③其他損失，如軸承、油封損失，懸架零件間摩擦和減振器內(nèi)損失等。汽車在松軟路面上行駛時(shí)，滾動(dòng)阻力主要是由路面變形引起的，如圖2－2所示；汽車在硬路面上行駛時(shí)，滾動(dòng)阻力主要是由輪胎變形引起的，如圖2－3所示。圖2－2從動(dòng)輪在軟路面上滾動(dòng)圖2－3從動(dòng)輪在硬路面上滾動(dòng)（2）滾動(dòng)阻力的計(jì)算。汽車滾動(dòng)阻力構(gòu)成非常復(fù)雜，難以精確計(jì)算，而且驅(qū)動(dòng)輪與從動(dòng)輪也不完全相同。在一般計(jì)算中，汽車滾動(dòng)阻力按下式計(jì)算：(3-5)式中：Ff——滾動(dòng)阻力；

G——汽車總重；

f——滾動(dòng)阻力系數(shù)。滾動(dòng)阻力系數(shù)表示了單位車重的滾動(dòng)阻力。汽車在不同路面上的滾動(dòng)阻力系數(shù)值不等。（3）影響滾動(dòng)阻力系數(shù)的因素。滾動(dòng)阻力系數(shù)的數(shù)值由試驗(yàn)確定。其數(shù)值與輪胎（結(jié)構(gòu)、材料、氣壓）、道路（路面的種類與狀況）及使用條件（行駛速度與受力情況）有關(guān)。①輪胎的結(jié)構(gòu)、簾線及橡膠品種對(duì)滾動(dòng)阻力都有影響。在保證輪胎有足夠的強(qiáng)度和壽命的前提下，減少簾布層數(shù)，可以使胎體減薄而減小滾動(dòng)阻力系數(shù)。子午線輪胎因簾線層數(shù)少，因此其滾動(dòng)阻力系數(shù)較一般輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)小，而且隨車速的變化小。胎面花紋磨損的輪胎，比新輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)小。②輪胎氣壓對(duì)滾動(dòng)阻力系數(shù)影響很大。氣壓降低時(shí)，在硬路面上輪胎變形大，因此滾動(dòng)阻力系數(shù)增大；氣壓過(guò)高，在軟路面上行駛時(shí)，路面將產(chǎn)生很大的塑性變形，并留下輪轍，同樣使?jié)L動(dòng)阻力系數(shù)增大。③路面的種類和狀況不同，可使?jié)L動(dòng)阻力系數(shù)在很大范圍內(nèi)變化。堅(jiān)硬、平整而干燥的路面，滾動(dòng)阻力系數(shù)最小。路面不平，滾動(dòng)阻力系數(shù)將成倍增長(zhǎng)。這是因?yàn)槁访娌黄綍?huì)引起輪胎和懸掛機(jī)構(gòu)的附加變形及減振器內(nèi)產(chǎn)生的阻力要成倍地消耗能量。松軟路面由于塑性變形很大，因而使?jié)L動(dòng)阻力系數(shù)增加很多。車速在50km/h以下時(shí)，不同路面上的滾動(dòng)阻力系數(shù)值見(jiàn)表2.1。表2.1滾動(dòng)阻力系數(shù)的數(shù)值表圖2－4滾動(dòng)阻力系數(shù)與行車速度的關(guān)系④行車速度對(duì)滾動(dòng)阻力系數(shù)影響很大。如圖3-6所示，車速在100km/h以下時(shí)，滾動(dòng)阻力系數(shù)變化不大，在100km/h以上時(shí)增長(zhǎng)較快。車速達(dá)某一高速時(shí)，如150～200km/h，滾動(dòng)阻力系數(shù)迅速增長(zhǎng)，因?yàn)檫@時(shí)輪胎將發(fā)生駐波現(xiàn)象，即輪胎周緣不再是圓形而呈明顯的波浪狀。出現(xiàn)駐波后，滾動(dòng)阻力系數(shù)顯著增加，而且輪胎的溫度也很快增加，胎面與輪胎簾布層會(huì)產(chǎn)生脫落，出現(xiàn)爆破形象，這對(duì)高速行駛的車輛很危險(xiǎn)。在進(jìn)行汽車動(dòng)力性分析時(shí)，一般取良好硬路面滾動(dòng)阻力系數(shù)值。對(duì)于轎車，當(dāng)va<50km/h時(shí)，f=0.0165,當(dāng)va＞50m/h，f值可按下式估算：f=0.0165［1+0.01(va－50)］(2-7)貨車輪胎氣壓高，行駛速度低，其估算公式為f=0.0076+0.000056va(2-8)在使用中,輪胎氣壓不足，前后軸的平行性差，前輪定位失準(zhǔn)等都會(huì)使?jié)L動(dòng)阻力系數(shù)增加。當(dāng)有側(cè)向力作用，例如在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，地面對(duì)輪胎產(chǎn)生側(cè)向反作用力，引起輪胎的側(cè)向變形，滾動(dòng)阻力系數(shù)將大幅度增加。

2)空氣阻力汽車在空氣介質(zhì)中行駛時(shí)，受到的空氣作用力在行駛方向上的分力稱為空氣阻力。（1）空氣阻力的組成?？諝庾枇ΠΣ磷枇蛪毫ψ枇纱蟛糠帧ＤΣ磷枇κ侵缚諝獾酿ば栽谲嚿肀砻娈a(chǎn)生的切向力的合力在行駛方向的分力。摩擦阻力與車身表面粗糙度及表面積有關(guān)。壓力阻力是作用在汽車外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向上的分力。它包括下列四部分：①形狀阻力：汽車行駛時(shí)，空氣流經(jīng)車身，在汽車前方的空氣相對(duì)被壓縮，壓力升高，車身尾部和圓角處的空氣壓力較低，形成渦流，引起負(fù)壓，由汽車前、后部壓力差所引起的阻力稱為形狀阻力。形狀阻力的大小與車身主體形狀有很大關(guān)系，例如車頭、車尾的形狀及擋風(fēng)玻璃的傾角等。②干擾阻力：突出于車身表面的部分所引起的空氣阻力，如門把手、后視鏡、翼子板、懸架導(dǎo)向桿、驅(qū)動(dòng)軸等。③誘導(dǎo)阻力：汽車上、下部壓力差（即升力）在水平方向的分力。④內(nèi)循環(huán)阻力：發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系、車身內(nèi)通風(fēng)等需空氣流經(jīng)車體內(nèi)部時(shí)形成的阻力。以上五種阻力的合力在汽車行駛方向上的分力即為空氣阻力。以轎車為例，這幾部分阻力所占比例如表2.2所示。表2.2空氣阻力組成

（2）空氣阻力的計(jì)算。在汽車行駛速度范圍內(nèi)，根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理，空氣阻力的數(shù)值通常由下式確定：（2－9）式中：CD——空氣阻力系數(shù)，主要取決于車身形狀；

A——汽車迎風(fēng)面積(m2)；

ρ——空氣密度，ρ=1.2258N·s2·m-4；

vr——汽車與空氣的相對(duì)速度。(2-10)如果汽車在無(wú)風(fēng)的情況下以va的速度行駛，則上式為

上式表明，空氣阻力與空氣阻力系數(shù)CD及迎風(fēng)面積A成正比。為了保證必須的乘坐空間，A值不能過(guò)多地減少。所以，從結(jié)構(gòu)上降低空氣阻力時(shí)，主要應(yīng)從降低空氣阻力系數(shù)CD入手。

(3)空氣阻力系數(shù)CD

CD值的大小和汽車外形關(guān)系極大，這要求汽車外形的流線形好。CD值可通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)定。根據(jù)現(xiàn)代空氣動(dòng)力學(xué)的原理，轎車車身常采用下列方法降低CD值，如圖2-5所示。圖2－5轎車車身常采用的降低CD值的方法①整車:

·

在汽車側(cè)視圖上，它應(yīng)前低后高，使車身呈1°～2°的負(fù)迎角。這可減少流入車底的空氣量，使CD值下降，并可減少升力。

·在俯視圖上，車身兩側(cè)應(yīng)為腰鼓形，前端呈半圓狀，后端有些收縮。②車身前部：

·

發(fā)動(dòng)機(jī)罩向前下方傾斜，面與面的交接處為大圓弧的圓柱面。

·

擋風(fēng)玻璃為圓弧狀，盡可能躺平且與中部拱起的車頂蓋圓滑過(guò)渡。前窗與水平線夾角為30°左右時(shí)，CD值最低。

·前后玻璃支柱應(yīng)圓滑，窗框高出玻璃面的程度應(yīng)盡可能小。

·

用埋入式大燈、小燈、雨刷和門把，燈的玻璃罩與車頭車尾組成圓滑的整體。

·

后視鏡等突出物的形狀應(yīng)接近流線型。

·拱形保險(xiǎn)桿與車頭連成連續(xù)圓滑的整體。

·在保險(xiǎn)桿之下的車頭處，安裝適當(dāng)長(zhǎng)度的向前或前下方伸出的阻流板，雖然它本身會(huì)產(chǎn)生一定的阻力，但它能抑制車頭處較大渦流的產(chǎn)生。③汽車后部。在汽車側(cè)視圖上，后窗玻璃與水平線呈25°夾角以下的稱為快背式車身；呈25°～50°夾角的稱為艙背式車身。最好采用快背式或艙背式。在其后端裝有凸起的擾流板。它具有阻滯作用，使流過(guò)車身上表面氣流的速度降低，從而降低了垂直于后窗表面的負(fù)壓力的絕對(duì)值，使空氣阻力減小。在外觀上有行李廂的稱為折背式車身，它的后窗玻璃與水平線應(yīng)盡可能呈30°角，并采用短而高的行李廂。④車身底部。所有零部件在車身下應(yīng)盡量齊平，最好有平滑的底板蓋住底部。蓋板從車身中部或從車輪以后上翹約為6°角，這樣可順利地引導(dǎo)車身下的氣流流向尾部，減少在車尾后形成的渦流，使CD值下降。⑤發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)。恰當(dāng)?shù)剡x擇進(jìn)出風(fēng)口位置、尺寸和形狀，很好地設(shè)計(jì)通風(fēng)道，在保證冷卻效果的前提下，盡量減少氣流內(nèi)循環(huán)阻力。隨著汽車的速度不斷提高，汽車的CD值在不斷地降低，如奧迪100－Ⅲ型轎車在Ⅱ型基礎(chǔ)上采用優(yōu)化措施，使CD值由原來(lái)的0.42降至0.30。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，實(shí)際使用的轎車CD值可達(dá)0.2。隨著高速公路的發(fā)展，貨車的外形設(shè)計(jì)也采用了減少CD值的方法。駕駛室頂蓋、擋風(fēng)玻璃及前臉在側(cè)視圖上具有大的圓弧，特別是整個(gè)駕駛室裝有導(dǎo)流板裝置，可大幅度減少CD值。試驗(yàn)表明，半掛車采用圖2－6所示的附加裝置，可使CD值減少30%。圖2－6半掛車減少空氣阻力的附加裝置

3.上坡阻力當(dāng)汽車上坡行駛時(shí)，汽車重力在平行于路面方向的分力，稱為汽車的上坡阻力，用Fi表示，如圖2-7所示。

Fi與汽車重力及坡度角α的關(guān)系為Fi=Gsina

道路坡度常用坡高與底長(zhǎng)之比的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示：(2-12)(2-11)圖2－7汽車的上坡阻力我國(guó)各級(jí)公路及高速公路允許的縱向坡度一般較小。當(dāng)α＜10°～15°時(shí)，可認(rèn)為sinα≈tanα≈i。由于上坡阻力與滾動(dòng)阻力均屬于與道路有關(guān)的阻力，而且均與車重成正比，故有時(shí)把這兩種阻力合在一起稱為道路阻力，用Fψ表示，即

Fψ=Ff+Fi(2-13)在坡道上,Ff=fGcosα，所以

Fψ=G(fcosα+sinα)(2-14)令，F(xiàn)ψ=fcosα+sinα，ψ稱為道路阻力系數(shù)，表示單位車重的道路阻力。當(dāng)α較小，ψ=f+i，則Fψ=Gψ(2-15)值得注意的是，當(dāng)汽車下坡時(shí)，F(xiàn)i為負(fù)值，即變行駛阻力為動(dòng)力。

4.加速阻力汽車加速行駛時(shí)，需要克服其加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力，就是加速阻力Fj。為便于計(jì)算，通常把汽車的質(zhì)量分為平移質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量?jī)刹糠帧＜铀贂r(shí)不僅平移的質(zhì)量產(chǎn)生慣性力，旋轉(zhuǎn)的質(zhì)量還要產(chǎn)生慣性力偶矩。為便于計(jì)算，一般把旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力偶矩轉(zhuǎn)化為平移質(zhì)量的慣性力，并以系數(shù)δ作為計(jì)入旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力偶矩后的汽車質(zhì)量換算系數(shù)，因而汽車速阻力Fj可寫成(2-16)式中：δ——汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，δ>1；

G——汽車重量(N)；

g——重力加速度(m/s2)；

dv/dt——行駛加速度(m/s2)。

δ主要與飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及傳動(dòng)系的傳動(dòng)比有關(guān)。3.2.3汽車行駛的驅(qū)動(dòng)與附著條件

1.汽車行駛的驅(qū)動(dòng)條件汽車必須有一定的驅(qū)動(dòng)力，以克服各種行駛阻力，才能正常行駛。表示汽車驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力之間關(guān)系的等式，稱為汽車的驅(qū)動(dòng)力平衡方程，即汽車的行駛方程式：

Ft=Ff+Fw+Fi+Fj(2-17)或者(2-18)【項(xiàng)目3】汽車不同行駛狀態(tài)的條件上式說(shuō)明了汽車行駛中驅(qū)動(dòng)力與各行駛阻力的平衡關(guān)系，平衡關(guān)系不同，則汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同。若Ft>Ff+Fw+Fi時(shí)，汽車將加速行駛；若Ft=Ff+Fw+Fi時(shí)，汽車將等速行駛；若Ft<Ff+Fw+Fi時(shí)，汽車將無(wú)法起步或減速行駛直至停車。所以汽車行駛的第一個(gè)條件為Ft≥Ff+Fw+Fi(2-19)該式被稱為汽車的驅(qū)動(dòng)條件，但還不是汽車行駛的充分條件。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性、變速器的傳動(dòng)比、主減速比、傳動(dòng)效率、車輪半徑、空氣阻力系數(shù)、汽車迎風(fēng)面積以及汽車質(zhì)量等初步確定后，便可使用式分析在附著性能良好的典型路面（混凝土、瀝青路面）上的行駛能力，即確定汽車在節(jié)氣門全開(kāi)時(shí)可能達(dá)到的最高車速、加速能力和爬坡能力。

2.汽車行駛的附著條件從以上分析可知，要提高汽車的動(dòng)力性，可以采用增加發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、加大傳動(dòng)系傳動(dòng)比等措施以增大汽車的驅(qū)動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是這些措施只有在驅(qū)動(dòng)輪與路面不發(fā)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象時(shí)才有效。如果驅(qū)動(dòng)輪在路面滑轉(zhuǎn)，則增大驅(qū)動(dòng)力只會(huì)使驅(qū)動(dòng)輪加速旋轉(zhuǎn)，地面切向反作用力并不會(huì)增加，汽車仍不能行駛。這種現(xiàn)象說(shuō)明地面作用在驅(qū)動(dòng)輪上的切向反作用力受地面接觸強(qiáng)度的限制，并不能隨意加大，即汽車行駛除受驅(qū)動(dòng)條件制約外，還受輪胎與地面附著條件的限制。地面對(duì)輪胎切向反作用力的極限值稱為附著力，記作Ｆφ。在硬路面上,附著力取決于輪胎與路面間的相互摩擦，它與驅(qū)動(dòng)輪法向作用力Fz成正比，常寫成Fφ=Fzφ(2-20)φ稱為附著系數(shù)，它是由輪胎和路面的結(jié)構(gòu)特性決定的，表示輪胎與路面的接觸強(qiáng)度。在硬路面上，附著系數(shù)φ反映了輪胎與路面的摩擦作用。當(dāng)輪胎與路面接觸時(shí)，路面的堅(jiān)硬微小凸起能嵌入變形的輪胎中，增加了輪胎與路面的接觸強(qiáng)度，對(duì)輪胎滑轉(zhuǎn)有一定的阻礙作用。在松軟路面上，附著系數(shù)值不僅取決于輪胎與土壤間的摩擦作用，同時(shí)還取決于土壤的抗剪切強(qiáng)度。因?yàn)橹挥挟?dāng)嵌入輪胎花紋溝槽的土壤被剪切脫開(kāi)基層時(shí)，輪胎在接地面積內(nèi)才產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，車輪發(fā)生相對(duì)滑轉(zhuǎn)。顯而易見(jiàn)，地面切向反作用力不能大于附著力，否則會(huì)發(fā)生驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)，汽車將不能行駛,即Ft≤Fφ=Fzφ(2-21)式中Fz為作用在所有驅(qū)動(dòng)輪上的地面反作用力。式(2-21)即為汽車行駛的第二個(gè)條件——附著條件。將汽車的驅(qū)動(dòng)條件與附著條件聯(lián)寫，則得Ff+Fw+Fi≤Ft≤Fzφ(2-22)就是汽車行駛的必要與充分條件，稱為汽車行駛的驅(qū)動(dòng)——附著條件。

3.汽車的附著力汽車的附著力取決于附著系數(shù)以及地面作用于驅(qū)動(dòng)輪的法向反作用力Fz。

1)附著系數(shù)附著系數(shù)主要取決于路面的種類與狀況、輪胎的結(jié)構(gòu)和氣壓以及其它一些使用因素。

(1)路面種類與狀況。堅(jiān)硬路面的附著系數(shù)較大，路面的堅(jiān)硬微小凸起部分嵌入輪胎的接觸面，使接觸強(qiáng)度增大。因長(zhǎng)期使用已經(jīng)磨損和風(fēng)化的路面附著系數(shù)會(huì)降低。氣溫升高時(shí)，路面硬度下降，附著系數(shù)也會(huì)下降。路面被細(xì)沙、塵土、油污等覆蓋時(shí)，都會(huì)使附著系數(shù)下降。松軟土壤的抗剪切強(qiáng)度較低，其附著系數(shù)較小。潮濕、泥濘的土路，土壤表層因吸水量多,抗剪切強(qiáng)度更差，附著系數(shù)下降很多。這是汽車越野行駛困難的原因之一。路面的結(jié)構(gòu)對(duì)排水能力也有很大影響。路面的宏觀結(jié)構(gòu)應(yīng)具有一定的不平度而且有自動(dòng)排水的能力；路面的微觀結(jié)構(gòu)應(yīng)是粗糙而且有一定的尖銳棱角的，以穿透水膜直接與胎面接觸。(2)輪胎的結(jié)構(gòu)與氣壓。輪胎花紋對(duì)φ值影響也較大。具有細(xì)而淺花紋的輪胎在硬路面上有較好的附著能力；具有寬而深花紋的輪胎在軟路面上的附著能力較高。增加胎面的縱向花紋，在干燥的硬路面上，由于接觸面積減小，附著系數(shù)值有所下降；但在潮濕的路面上有利于擠出接觸面中的水分，改善附著能力。為了提高輪胎的“抓地”能力，現(xiàn)在的輪胎胎面上常有縱向的曲折大溝槽，胎面邊緣上有橫向溝槽，使輪胎在縱向、橫向均有較好的“抓地”能力，又提高了在潮濕地面上的排水能力。寬斷面和子午線輪胎由于與地面的接觸面積增大，附著系數(shù)值較高。輪胎的磨損會(huì)使胎面花紋深度減小，附著系數(shù)值將顯著下降。降低輪胎氣壓，可使硬路面上附著系數(shù)值略有增加，所以采用低壓胎可獲得較好的附著性能。在松軟的路面上，降低輪胎氣壓，則輪胎與土壤的接觸面積增加，胎面凸起部分嵌入土壤的數(shù)目也增多，因而附著系數(shù)顯著提高。如果同時(shí)增加車輪輪輞的寬度，則效果更好。對(duì)于潮濕的路面，適當(dāng)提高輪胎氣壓，使輪胎與路面的接觸面積減小，有助于擠出接觸面間的水分，使輪胎得以與路面較堅(jiān)實(shí)的部分接觸，因而可提高附著系數(shù)。

(3)行車速度。汽車行駛速度提高時(shí)，多數(shù)情況下附著系數(shù)是降低的。這對(duì)于汽車的高速制動(dòng)尤為不利。在硬路面上提高行駛速度時(shí)，由于路面微觀凹凸構(gòu)造來(lái)不及與胎面完善地嵌合，所以附著系數(shù)有所降低；在潮濕的路面上提高行駛速度，由于接觸面間的水分來(lái)不及排出，所以附著系數(shù)顯著降低；在軟土壤上，由于高速車輪的動(dòng)力作用容易破壞土壤的結(jié)構(gòu)，所以提高行駛速度對(duì)附著系數(shù)產(chǎn)生極不利的影響；只有在結(jié)冰的路面上，車速高時(shí)，與輪胎接觸的冰層受壓時(shí)間短，因而在接觸面間不容易形成水膜，故附著系數(shù)略有提高。但要特別注意，在冰路上提高行駛速度會(huì)使行駛穩(wěn)定性變差。

(4)車輪相對(duì)于地面的滑轉(zhuǎn)率。圖2-8是驅(qū)動(dòng)輪縱向附著系數(shù)與其滑轉(zhuǎn)率的關(guān)系圖。從圖中可以看到，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率Sx從0開(kāi)始增加時(shí)，縱向附著系數(shù)φx也隨之增加，當(dāng)Sx達(dá)到ST(一般是0.08～0.30)時(shí)，縱向附著系數(shù)達(dá)到最大值φxmax，此后，如果Sx繼續(xù)增加，縱向附著系數(shù)φx反而隨之下降，當(dāng)Sx達(dá)到1時(shí)，即車輪發(fā)生純滑轉(zhuǎn)時(shí)，其縱向附著系數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于φxmax，所以從動(dòng)力性上考慮，驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)率最好處于ST的一個(gè)小鄰域內(nèi)，但同時(shí)考慮到車輛側(cè)向附著系數(shù)隨縱向滑轉(zhuǎn)率的增大而急劇減小，所以從側(cè)向附著系數(shù)上考慮，并注意到車輛的方向穩(wěn)定性，一般認(rèn)為驅(qū)動(dòng)輪的最佳滑轉(zhuǎn)率在小于ST的范圍內(nèi)，可取在0.08～0.15之間。圖2-8縱向附著系數(shù)和側(cè)向附著系數(shù)與滑轉(zhuǎn)率的關(guān)系汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)AntiSlipRegulation(ASR)或稱汽車牽引力控制系統(tǒng)TractionSystem（TCS）就是通過(guò)控制車輪的滑轉(zhuǎn)率來(lái)提高汽車驅(qū)動(dòng)力和車輛方向穩(wěn)定性的。汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制的主要控制方式有：①發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。通過(guò)減小點(diǎn)火提高角，減少供油或暫停供油，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩減少，ST降低。②驅(qū)動(dòng)輪制動(dòng)力矩調(diào)節(jié)。在車輪發(fā)生打滑時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪上施加制動(dòng)力矩，使車輪轉(zhuǎn)速降至最佳的滑轉(zhuǎn)率范圍內(nèi)。③差速器鎖止控制。當(dāng)路面兩側(cè)附著系數(shù)φ差別較大時(shí)，低φ一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)，此時(shí)電子控制裝置驅(qū)動(dòng)鎖止閥，可鎖止差速器，使得高φ一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的附著系數(shù)得以充分發(fā)揮，這樣提高車速和行駛穩(wěn)定性。④離合器或變速器控制。離合器控制是指當(dāng)發(fā)現(xiàn)汽車驅(qū)動(dòng)輪發(fā)生過(guò)度滑轉(zhuǎn)時(shí)，減弱離合器的接合程度，使離合器主、從動(dòng)盤出現(xiàn)部分相對(duì)滑轉(zhuǎn)，從而減小傳輸?shù)桨胼S的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。變速器控制是指通過(guò)改變傳動(dòng)比來(lái)改變傳遞到驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以減小驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)程度的一種驅(qū)動(dòng)防滑控制。由上可知，附著系數(shù)受一系列因素的影響。在一般動(dòng)力性計(jì)算中只用附著系數(shù)的平均值。在良好的混凝土或?yàn)r青路面上，路面干燥時(shí)附著系數(shù)φ值為0.7～0.8，路面潮濕時(shí)φ值為0.5～0.6；干燥的碎石路φ值為0.6～0.7；干燥的土路φ值為0.5～0.6；潮濕的土路φ值為0.2～0.4。

2)車輪的地面法向反作用力附著力與地面對(duì)車輪的法向反作用力成正比。而驅(qū)動(dòng)輪的地面反作用力與汽車的總體布置、行駛狀況及道路坡度有關(guān)。圖2-9所示為汽車加速上坡時(shí)的受力圖。圖2-9汽車加速上坡時(shí)的受力圖圖中，G為汽車重力，hg為汽車質(zhì)心高度，F(xiàn)z1、Fz2分別為作用在前、后輪上的地面法向反作用力，F(xiàn)x1、Fx2分別為作用在前、后輪上的地面切向反作用力，L為汽車軸距，a、b分別為汽車質(zhì)心至前、后軸的距離。若將作用在汽車上諸力對(duì)前、后輪與道路接觸中心取力矩(將質(zhì)心與空氣阻力中心近似看作重合)，則得(2-23)(2-24)式(2-23)和式(2-24)中，第一項(xiàng)為汽車在水平路面上靜止時(shí)前、后軸上的靜載荷，第二項(xiàng)為行駛中產(chǎn)生的動(dòng)載荷。當(dāng)汽車上坡或加速時(shí)，前輪載荷減小，而后輪載荷增加；當(dāng)汽車下坡或減速時(shí)，載荷變化與上坡或加速時(shí)相反。由此可見(jiàn)，在一定附著系數(shù)的路面上，不同驅(qū)動(dòng)方式的汽車具有不同的汽車附著力。后輪驅(qū)動(dòng)的汽車在上坡和加速時(shí)，其驅(qū)動(dòng)輪的法向反作用力大，驅(qū)動(dòng)輪的附著力大，能得到的驅(qū)動(dòng)力大，其加速能力和上坡能力就好。只有四輪驅(qū)動(dòng)汽車才有可能充分利用整部汽車的重力來(lái)產(chǎn)生汽車附著力。當(dāng)四輪驅(qū)動(dòng)汽車前、后驅(qū)動(dòng)輪的附著力分配剛好等于其前、后輪法向反作用力的分配時(shí)，得到的附著力最大。 【項(xiàng)目4】

汽車的驅(qū)動(dòng)力－行駛阻力平衡圖 與動(dòng)力特性圖

1.汽車的驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力平衡圖為了清晰而形象地表明汽車行駛時(shí)的受力情況及其平衡關(guān)系，一般將汽車行駛方程式用圖解法來(lái)進(jìn)行分析。圖2－10為一具有四擋變速器汽車的驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖。圖上既有各擋的驅(qū)動(dòng)力，又有滾動(dòng)阻力以及滾動(dòng)阻力和空氣阻力疊加后得到的行駛阻力曲線。圖2-10汽車驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力平衡圖從汽車的驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力平衡圖上可以清楚地看出不同車速時(shí)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力之間的關(guān)系。汽車以最高擋行駛時(shí)的最高車速可以直接在圖上找到。顯然，F(xiàn)t曲線與Ff+Fw曲線的交點(diǎn)便是vamax,因?yàn)榇藭r(shí)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力相等，汽車處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。圖中最高車速為88km/h。從圖中還可以看出，當(dāng)車速低于最高車速時(shí)，驅(qū)動(dòng)力大于行駛阻力。這樣，汽車就可以利用剩余的驅(qū)動(dòng)力加速或爬坡。當(dāng)需要在60km/h等速行駛時(shí)，駕駛員可以關(guān)小節(jié)氣門開(kāi)度，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)只用部分負(fù)荷特性工作，相應(yīng)地得到虛線所示驅(qū)動(dòng)力曲線，以使汽車達(dá)到新的平衡。汽車的加速能力可用它在水平良好路面上行駛時(shí)能產(chǎn)生的加速度來(lái)評(píng)價(jià)，其數(shù)值可由汽車在水平路面上的驅(qū)動(dòng)力平衡方程式求得：加速度的大小與汽車行駛的擋位和速度有關(guān)。低擋時(shí)，加速度較大；同一擋位速度較低時(shí)，加速度較大。但由于加速度的數(shù)值不易測(cè)量，實(shí)際中常用加速時(shí)間來(lái)表明汽車的加速能力。譬如用直接擋行駛時(shí)，由最低穩(wěn)定速度加速到一定距離或80%vamax所需的時(shí)間來(lái)表明汽車的加速能力。(2-25)汽車的上坡能力用最大爬坡度表示。汽車最大爬坡度是指汽車滿載、節(jié)氣門全開(kāi)、以最低擋在良好路面上行駛，所能克服的最大道路坡度，記作iⅠmax。當(dāng)汽車以全部剩余驅(qū)動(dòng)力克服最大坡度時(shí)，加速度為0，此時(shí)的驅(qū)動(dòng)力平衡方程為

Fi=Gsinα

式中：Ff=Gfcosα

Fi=Ft－(Ff+Fw)因?yàn)镕f的數(shù)值本身較小，而且當(dāng)α較小時(shí)，cosα≈1,故可認(rèn)為 Gsinα=Ft

－(Ff+Fw)

(2-26)

Ft－(Ff+Fw)的數(shù)值可由驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力平衡圖上相應(yīng)線段的長(zhǎng)度按比例縮放得到。按下式可求出道路坡度角：i=tanα

再求坡度：頭擋最大爬坡度由換算成iⅠmax值。

2.動(dòng)力特性圖汽車技術(shù)文獻(xiàn)中常采用動(dòng)力特性圖，即動(dòng)力因數(shù)—車速關(guān)系曲線，如圖3-13所示。動(dòng)力因數(shù)D是綜合評(píng)定汽車動(dòng)力性的參數(shù)，其值為(3-27)利用動(dòng)力特性圖可以比較不同車重和空氣阻力的車輛動(dòng)力性能。圖2-11動(dòng)力特性圖

3．汽車的功率平衡

1）功率平衡方程式汽車在行駛過(guò)程中，不僅驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力互相平衡，而且在每一瞬時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率Pe始終等于機(jī)械傳動(dòng)損失功率與全部運(yùn)動(dòng)阻力所消耗的功率，這就是汽車的功率平衡。功率平衡方程式為(2-28)其中：滾動(dòng)阻力消耗功率上坡阻力消耗功率空氣阻力消耗功率加速阻力消耗功率va是汽車的行駛速度。2)功率平衡圖與驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力平衡圖類似，功率平衡方程式也可以用圖形來(lái)表示，稱為功率平衡圖。圖2-12為一三擋汽車的功率平衡圖。圖2-12汽車的功率平衡圖圖中，最高擋時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線與阻力功率曲線相交點(diǎn)的車速，便是在良好水平路面上行駛汽車的最高車速vamax。當(dāng)汽車在良好水平路面上以va′的速度等速行駛時(shí)，汽車的阻力功率為線段bc，此時(shí)，駕駛員控制節(jié)氣門在某一開(kāi)度，發(fā)動(dòng)機(jī)功率如圖中虛線所示，以維持汽車等速行駛。但是汽車在最高擋以速度va′行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)能產(chǎn)生的最大功率為線段ac，線段ab可用來(lái)加速或爬坡。我們稱為汽車的后備功率。這就是說(shuō)，在一般情況下維持汽車等速行駛所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率并不大，節(jié)氣門開(kāi)度較小。當(dāng)需爬坡或加速時(shí)，駕駛員加大節(jié)氣門開(kāi)度，使汽車的全部或部分后備功率發(fā)揮作用。因此汽車后備功率越大，其加速能力、爬坡能力越強(qiáng)，汽車的動(dòng)力性越好。利用功率平衡定性地分析設(shè)計(jì)與使用中有關(guān)動(dòng)力性問(wèn)題比較清晰簡(jiǎn)便，同時(shí)也能很清楚地看出行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率的變化，所以對(duì)于以后汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的分析也是比較方便的?！卷?xiàng)目5】影響汽車動(dòng)力性的主要因素

1．發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響發(fā)動(dòng)機(jī)功率愈大，汽車的動(dòng)力性越好。設(shè)計(jì)中發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的選擇必須保證汽車預(yù)期的最高車速。最高車速愈高，要求的發(fā)動(dòng)機(jī)功率愈大，其后備功率也大，加速、爬坡能力必然較好。但發(fā)動(dòng)機(jī)功率不宜過(guò)大，否則在常用條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷過(guò)低，燃料消耗增加。單位汽車質(zhì)量所具有的發(fā)動(dòng)機(jī)功率稱為比功率或功率利用系數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線形狀對(duì)動(dòng)力性也有較大的影響。圖2－13為兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線，但其最大功率與其相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速相等。由圖可見(jiàn)，外特性曲線1的后備功率較大，使汽車具有較大的加速能力和上坡能力，因而動(dòng)力性能較好；同時(shí)使汽車具有較低的臨界車速，換擋次數(shù)可以減少，因而有利于提高汽車的平均行駛速度。圖2－13外特性曲線形狀不同的汽車動(dòng)力平衡圖

1）傳動(dòng)系機(jī)械效率傳動(dòng)系損失功率可表示為PT=Pe（1-ηT），可見(jiàn)傳動(dòng)系機(jī)械效率越高，傳動(dòng)損失越小，發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率就能更多地轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動(dòng)功率，汽車動(dòng)力性好。在潤(rùn)滑油中加入減磨添加劑和選用粘度適當(dāng)且受溫度影響小的潤(rùn)滑油，對(duì)提高傳動(dòng)效率有明顯效果。

2）主減速器傳動(dòng)比當(dāng)變速器處于直接擋時(shí)，主減速器傳動(dòng)比將直接影響汽車的動(dòng)力性。圖2－14表示其他條件相同而主減速器傳動(dòng)比不同的直接擋功率平衡圖，只有當(dāng)i0=i0″時(shí)，汽車的最高車速vamax等于發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率相對(duì)應(yīng)的車速，即vamax=vp最高，此時(shí)得到vamax最大。其他條件不變，無(wú)論使主減速器傳動(dòng)比i0增大還是減小，都將使汽車的最高車速降低。圖2－14主減速器傳動(dòng)比不同時(shí)的功率平衡圖

3）變速器的擋數(shù)變速器擋數(shù)增加，發(fā)動(dòng)機(jī)在接近最大功率工況下工作的機(jī)會(huì)就會(huì)增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的平均功率利用率相應(yīng)變高，可得到的后備功率大。例如，在兩擋變速器的一擋與直接擋之間增加兩個(gè)擋位時(shí)（見(jiàn)圖2－15），汽車的最高車速和最大爬坡度均不變。但在一定的速度范圍內(nèi)，可利用的后備功率增大了（圖中陰影線表示區(qū)域），有利于汽車加速和上坡。圖2－15變速器擋數(shù)對(duì)汽車動(dòng)力性的影響

4）變速器傳動(dòng)比變速器Ⅰ擋傳動(dòng)比對(duì)汽車動(dòng)力性影響最大。傳動(dòng)比越大，汽車的最大爬坡度越大。但必須滿足附著條件，當(dāng)Ⅰ擋發(fā)出最大驅(qū)動(dòng)力時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪不應(yīng)產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。變速器各擋的傳動(dòng)比應(yīng)按等比級(jí)數(shù)分配，這樣，汽車在換擋加速過(guò)程中功率利用程度最高，加速時(shí)間最短。另外，減小空氣阻力系數(shù)，減輕汽車的質(zhì)量，選用滾動(dòng)阻力系數(shù)小的輪胎，將使汽車的行駛阻力減小，都可以使汽車的動(dòng)力性得到改善。

學(xué)習(xí)任務(wù)2汽車動(dòng)力性檢測(cè)學(xué)習(xí)目標(biāo)

(1)掌握汽車制動(dòng)性能道路和臺(tái)架試驗(yàn)的方法；

(2)能使用第五輪儀進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)；

(3)能使用底盤測(cè)功機(jī)進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)。任務(wù)分析對(duì)汽車動(dòng)力性的檢測(cè)有道路試驗(yàn)檢測(cè)（簡(jiǎn)稱路試）和室內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)檢測(cè)（簡(jiǎn)稱臺(tái)試）兩種方法。臺(tái)架試驗(yàn)由于在室內(nèi)進(jìn)行，不受氣候、駕駛技術(shù)等客觀條件的影響，只受測(cè)試儀本身測(cè)試精度的影響，故測(cè)試條件易于控制，是汽車檢測(cè)站主要采用的檢測(cè)手段。臺(tái)架試驗(yàn)的主要設(shè)備是汽車底盤測(cè)功機(jī)。而路試條件與車輛實(shí)際運(yùn)行狀況的條件相符，其結(jié)果更能真實(shí)地體現(xiàn)汽車的動(dòng)力性。我們將通過(guò)對(duì)兩種試驗(yàn)的原理、儀器及操作步驟的學(xué)習(xí)，達(dá)到完成本任務(wù)的目的。任務(wù)實(shí)施根據(jù)前面的任務(wù)分析，汽車的動(dòng)力性主要由汽車的最高車速、汽車的加速性能和汽車上坡能力三個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)定。下面介紹動(dòng)力性指標(biāo)檢測(cè)的兩個(gè)試驗(yàn)：道路試驗(yàn)和臺(tái)架試驗(yàn)。

【項(xiàng)目1】汽車動(dòng)力性的道路試驗(yàn)

1．基本試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件是取得可靠試驗(yàn)結(jié)果的保證，因此，在測(cè)試過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格遵守試驗(yàn)規(guī)程所提出的各項(xiàng)條件要求，并在測(cè)試過(guò)程中時(shí)刻注意條件是否出現(xiàn)偏差。

1）車輛條件對(duì)新車或大修后的車輛進(jìn)行試驗(yàn)前，應(yīng)進(jìn)行一定行程的走合，新車應(yīng)按照制造廠家的規(guī)定進(jìn)行走合（行程一般為1000～1500km）。試驗(yàn)前還應(yīng)注意每個(gè)總成的技術(shù)狀況和調(diào)整狀況，應(yīng)保證其處于良好的工作狀態(tài)。輪胎壓力應(yīng)符合規(guī)定的技術(shù)要求，誤差不得超過(guò)±10kPa。對(duì)于車輛載荷，我國(guó)規(guī)定動(dòng)力性試驗(yàn)時(shí)汽車要滿載，貨車內(nèi)可按規(guī)定裝載質(zhì)量均勻的沙包；轎車、客車以及貨車駕駛室的乘員可以重物替代，每位乘員的質(zhì)量按65kg算。汽車在試驗(yàn)前應(yīng)達(dá)到如下?tīng)顟B(tài)：冷卻水溫度為80℃～90℃，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度為60℃～95℃，變速器及驅(qū)動(dòng)橋齒輪油溫不低于50℃。若達(dá)不到上述要求，應(yīng)使汽車高速運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行預(yù)熱。

2）道路條件動(dòng)力性試驗(yàn)的大多數(shù)項(xiàng)目均應(yīng)在混凝土或?yàn)r青路面上進(jìn)行，道路長(zhǎng)2～3km，寬不小于8m，要求路面平直、干燥、清潔、縱向坡度不大于0.1％。

3）氣候條件動(dòng)力性試驗(yàn)應(yīng)避免在雨霧天進(jìn)行，氣壓在99.3～120kPa之間，氣溫在0℃～35℃之間，風(fēng)速小于3m/s。

2．最高車速試驗(yàn)最高車速是指汽車在無(wú)風(fēng)情況下，在水平、良好的路面上能達(dá)到的最大行駛速度。它并非瞬時(shí)值，而是可連續(xù)行駛一定距離的最高速度。最高車速反映了車輛依靠動(dòng)力所能達(dá)到的車速極限，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)關(guān)閉汽車門窗和空調(diào)系統(tǒng)等附加設(shè)施。試驗(yàn)時(shí)，選擇試驗(yàn)路段中間200m為測(cè)量路段，并用標(biāo)桿做好標(biāo)志，測(cè)量路段兩端為試驗(yàn)加速區(qū)間，根據(jù)試驗(yàn)車輛加速性能的優(yōu)劣，選定充足的加速區(qū)間，使汽車在駛?cè)霚y(cè)量路段前能夠達(dá)到最高穩(wěn)定車速。試驗(yàn)汽車在加速區(qū)間以最佳的加速狀態(tài)行駛，在到達(dá)測(cè)量路段前保持變速器(及分動(dòng)器)在汽車設(shè)計(jì)最高車速的相應(yīng)擋位，油門全開(kāi)，使汽車以最高的穩(wěn)定車速通過(guò)測(cè)量路段。試驗(yàn)過(guò)程中注意觀察汽車各總成、部件的工作狀況并記錄異?，F(xiàn)象。試驗(yàn)往返各進(jìn)行一次，測(cè)定汽車通過(guò)測(cè)量路段的時(shí)間，并按以下公式計(jì)算出試驗(yàn)結(jié)果：式中:t——往返試驗(yàn)所測(cè)時(shí)間的算術(shù)平均值（s）。

3．加速能力試驗(yàn)汽車的加速能力對(duì)平均行駛車速有很大的影響。在加速度的測(cè)定中，因?yàn)閼?yīng)用速度或距離與時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行測(cè)定較直觀，所以一般都是用汽車從某一條件下加速到某一距離或某一車速的時(shí)間表示。原地起步加速時(shí)間采用一擋起步，連續(xù)換擋加速至預(yù)定的距離進(jìn)行測(cè)定。距離一般為0～400m、0～500m或0～1000m，以達(dá)到此距離所用的時(shí)間來(lái)比較汽車的加速能力。超車加速時(shí)間采用較多的是用最高擋或次高擋由預(yù)定車速全力加速行駛至某一高速所需的時(shí)間，或由加速曲線（車速—時(shí)間關(guān)系曲線）全面反映加速能力。試驗(yàn)分最高擋和次高擋加速性能試驗(yàn)以及起步連續(xù)換擋加速性能試驗(yàn)兩種。裝有自動(dòng)變速器的車輛只進(jìn)行起步連續(xù)換擋加速性能試驗(yàn)。若自動(dòng)變速器有兩擋，則分別進(jìn)行兩次試驗(yàn)。在進(jìn)行最高擋和次高擋加速性能試驗(yàn)時(shí)，首先選取合適長(zhǎng)度的加速性能試驗(yàn)路段，在其兩端各放置標(biāo)桿作為記號(hào)。汽車在變速器預(yù)定擋位，以預(yù)定的車速（一般從稍高于該擋最低穩(wěn)定車速起，選5的整倍數(shù)速度）作等速行駛，用第五輪儀監(jiān)視初速度。當(dāng)車速穩(wěn)定后，駛?cè)朐囼?yàn)路段并迅速將加速踏板踩到底，使汽車加速行駛至該擋最大車速的80％以上，對(duì)于轎車應(yīng)達(dá)到100km/h。同時(shí)，用第五輪儀記錄汽車的初速度和加速行駛的全過(guò)程，見(jiàn)圖2－16。試驗(yàn)往返各進(jìn)行一次，往返試驗(yàn)的路段應(yīng)重合。圖2－16最高兩擋加速性能曲線起步連續(xù)換擋加速性能試驗(yàn)在相同的試驗(yàn)路段進(jìn)行，汽車停于試驗(yàn)路段的一端，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最大功率轉(zhuǎn)速時(shí)，迅速平順地?fù)Q擋并立即將油門全開(kāi)，直至最高擋最高車速的80％以上，對(duì)于轎車應(yīng)加速到100km/h以上。同時(shí)，用第五輪儀記錄汽車加速行駛的全過(guò)程，試驗(yàn)往返各進(jìn)行一次，往返試驗(yàn)的路段應(yīng)重合。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，分別繪制試驗(yàn)車輛往返兩次的加速性能曲線，并取兩次曲線的平均值繪制汽車的加速性能曲線，見(jiàn)圖2－17。圖2－17起步換擋加速性能曲線

4．爬坡性能試驗(yàn)爬坡性能試驗(yàn)的目的是測(cè)定汽車在各種坡道上的起步能力和爬坡能力，分陡坡試驗(yàn)和長(zhǎng)坡試驗(yàn)。

1）陡坡試驗(yàn)陡坡試驗(yàn)一般在專門設(shè)置的坡道上進(jìn)行，坡道長(zhǎng)度應(yīng)大于車長(zhǎng)的2～3倍。車輛用最低擋開(kāi)始爬坡，其所能克服的最大坡度值即為該車的最大爬坡能力，用角度或坡度表示。道路坡度、坡道角和斜度的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)圖2－18。轎車的最大爬坡度一般在20％以上，貨車的最大爬坡度在20％～30％之間，越野車的最大爬坡度一般不小于60％；而液力傳動(dòng)車輛，其最大爬坡度可以更大，但車速極低。因此，一般以克服一定的坡度時(shí)的車速來(lái)評(píng)價(jià)其爬坡性能。圖2－18道路坡度與坡道角的關(guān)系圖進(jìn)行陡坡試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)車先停在試驗(yàn)道路的平直路段上，起步后，將油門全開(kāi)進(jìn)行爬坡。爬至坡頂后，停車檢查各部件有無(wú)異?，F(xiàn)象，爬坡過(guò)程中要做好各項(xiàng)記錄。如第一次爬不上，可進(jìn)行第二次，但總共不超過(guò)兩次。爬不上坡時(shí)，測(cè)量停車點(diǎn)（后輪觸地中心）到坡底的距離，并記錄爬不上的原因。最大爬坡度也可用負(fù)荷拖車法