汽车理论整理笔记大全Word格式.docx
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在前轮无制动力、后轮有足够的制动力的条件下，随的提高侧滑趋势增加；
当后轮无制动力、前轮有足够的制动力时，即使速度较高，汽车基本保持直线行驶状态；
当前、后轮都有足够的制动力，但先后次序和时间间隔不同时，车速较高，且前轮比后轮先抱死或后轮比前轮先抱死，但是因时间间隔很短，则汽车基本保持直线行驶；
若时间间隔较大，则后轴发生严重的侧滑；
如果只有一个后轮抱死，后轴也不会发生侧滑；
起始车速和附着系数对制动方向稳定性也有很大影响。
即制动时若后轴比前轴先抱死拖滑，且时间间隔超过一定值，就可能发生后轴侧滑。
车速越高，附着系数越小，越容易发生侧滑。
若前、后轴同时抱死，或者前轴先抱死而后轴抱死或不抱死，则能防止汽车后轴侧滑，但是汽车丧失转向能力。
汽车制动性能:
汽车制动性能，是指汽车在行驶时能在短距离停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力。
另外也包括在一定坡道能长时间停放的能力。
汽车制动性能是汽车的重要使用性能之一。
它属于主动安全的范畴。
制动效能低下，制动方向失去稳定性常常是导致交通安全事故的直接原因之一。
汽车最小离地间隙:
汽车最小离地间隙C是汽车除车轮之外的最低点与路面之间的距离。
它表征汽车无碰撞地越过石块、树桩等障碍物的能力。
汽车的前桥、飞轮壳、变速器壳、消声器和主传动器外壳等通常有较小的离地间隙。
汽车前桥的离地间隙一般比飞轮壳的还要小，以便利用前桥保护较弱的飞轮壳免受冲碰。
后桥内装有直径较大的主传动齿轮，一般离地间隙最小。
在设计越野汽车时，应保证有较大的最小离地间隙。
最小燃油消耗特性：
发动机负荷特性的曲线族的包络线是发动机提供一定功率时的最低燃油消耗率曲线。
利用包络线就可找出发动机提供一定功率时的最经济工况（负荷和转速）。
把各功率下最经济工况的转速和负荷率标明在外特性曲线图上，便得到最小燃油消耗特性。
等效弹簧：
车厢（或车身）在发生侧倾时，所受到悬架的弹性恢复力相当于一个具有悬架刚度的螺旋弹簧，称之为等效弹簧。
在划有中心线的双向双车道的本行车道上，汽车以75km/h的初速度实施紧急制动，仅汽车左侧轮胎在路面上留下制动拖痕，但汽车行驶方向轻微地向右侧偏离，请分析该现象。
汽车在制动过程中稍微向右侧发生侧偏现象说明汽车右车轮的制动力稍大。
出现这种现象的原因是因为道路带有一定的横向坡度（拱度），使得左侧车轮首先达到附着极限，而右侧车轮地面法向力较大，地面制动力尚未达到附着极限，因此才会出现左侧有制动拖印，而右侧无拖印的现象。
请分析汽车加速时，整个车身前部抬高而后部下沉的原因（提示：
考虑悬架及轮胎等弹性元件，并采用受力分析方法）。
汽车加速时，加速阻力的方向向后，从而使后轮的地面法向反作用力增加，而使汽车后悬架弹性元件受到压缩，而前轮地面法向反作用力减小，而使前悬架弹性元件得以伸张。
综合效应使汽车前部抬升，而后部下降。
这可通过对汽车整车进行力分析得出。
请以减速器速比为例，叙述汽车后备功率对汽车动力性和燃油经济性的影响。
减速器速比增减使得相同发动机转速对应的车速下降，功率平衡图中的功率曲线在速度轴向左移，从而使后备功率增加，动力性提高，而燃料经济性下降；
反之，则后备功率减小，动力性下降，燃料经济性提高。
某汽车（装有ABS装置）在实施紧急制动后，在路面上留下有规律的制动拖痕斑块，即不连续的短拖痕，请分析出现该现象的原因。
ABS装置控制器根据车轮角速度传感器确定制动管路压力，使得管路的压力呈脉动状态，即车轮处于抱死和不抱死之间变化，从而使轮胎在路面上留下不连续的斑块。
制动时，车轮周缘克服制动器摩擦力矩所需的力，称为制动器制动力。
利用附着系数：
即被利用的附着系数。
利用附着系数越接近制动强度，地面的附着条件就发挥得越充分，汽车制动力分配的合理成都越高。
什么是轮胎的回正力矩,它与哪些因素有关
使转向车轮回复到直线行驶位置的主要恢复力矩之一，称为回正力矩。
回正力矩是轮胎发生侧偏时会产生作用于轮胎绕主销方向恢复直线行驶的力矩。
（1）回正力矩随垂直载荷的增大而增加。
（2）在同样侧偏角下，尺寸大的轮胎一般回正力矩较大。
（3）轮胎的气压低，接地印记长，轮胎拖距大，回正力矩就大。
（4）地面切向反作用力对回正力矩也有影响。
随着驱动力的增加，回正力矩达最大值后再下降，在制动力的作用下，回正力矩不断减小，到一定制动力时下降为零，其后便为负值。
影响汽车动力性的因素：
1.传动系的机械磨擦
2.车轮滚动阻力
3后备功率
4车身质量
吉林大学交通学院
汽车运用工程I
许洪国
主要参考书
1高延龄•汽车运用工程•人民交通出版社；
2004
2何光里•汽车运用工程师手册•人民交通出版社；
1993
3余志生主编•汽车理论•机械工业出版社；
2000
4曲达柯夫•汽车理论•龙门联合书局；
1954
5格里什凯维奇•电子计算机在汽车设计中的应用•人民交通出版社；
1988
6M.米奇克•汽车动力学•人民交通出版社；
1992
7G.Rill,Fahrzeugdanamik,RegenburgUniversityofAppliedScience,http:
//homepage.fh-regenburg.de,2002
概述
第一章汽车动力性
第七章汽车通过性
第六章汽车平顺性
第五章汽车操纵稳定性
第四章汽车的制动性
第三章汽车动力装置参数匹配
第二章汽车燃料经济性
☆性质
☆研究方法
☆课程目的
☆汽车的两个重要使用性能
☆主动安全性
☆汽车使用性能
汽车运用工程I,即《汽车理论》课程是交通类（交通运输、交通工程、交通土建）专业的一门专业基础课，主要学习汽车的使用性能，汽车动力学是本课程的基础和重点。
以汽车运动学为基础，以理论分析和试验研究密切结合的研究方法，研究汽车主要使用性能与其结构参数之间的内在联系，探讨各种影响汽车主要使用性能的因素，从而指出:
正确设计汽车和道路，合理选用汽车，合理改装汽车，以及科学有效地进行汽车试验的途径。
通过本课程的学习，使得学生能够为后续专业课程，例如,汽车运用工程、交通工程、道路勘测与设计、汽车运输工程学、汽车设计基础等课程打下理论基础。
也为今后在实际工作中，合理选用汽车、改装各种汽车（特种汽车、专用汽车和汽车装卸机械化）、新型汽车设计、正确地进行汽车试验等创造条件。
汽车的排放污染
性能和汽车的安
全性已成为汽车
的两个最主要使
用性能，但是，
在我国目前的汽
车理论课程中还
没有体现出来。
汽车安全性主要
可以分成主动安全
和被动安全，前者
是指预防性措施，
即避免交通事故
发生的能力，而后
者是减轻事故后果
的能力。
汽车制动性、汽车操纵稳定性、汽车行驶稳定性、汽车平顺性和汽车通过性能都属于汽车主动安全的范畴。
柔性转向器、商用汽车防钻措施，商用汽车后护栏，商用汽车侧护栏或者侧护板、乘员安全带、气囊（airbag）、汽车车身的安全设计均属于汽车被动安全的研究内容。
汽车应该有高运输生产率、低运输成本、安全
可靠和舒适方便的工作条件。
汽车为了
适应这种工作条件，而发挥最大工作效
益的能力叫做汽车的使用性能。
主要使用性能的评价指标、理论分析、影响因素和提高的措施是本课程讲述的主要内容。
汽车是当今最为普遍使用的交通运输工具。
VehicleTractivePerformace
1.0引言
1.1汽车动力性评价指标
1.2汽车驱动力和行驶阻力
1.3汽车行驶驱动力－附着条件以及汽车附着力
1.4汽车驱动力－行驶阻力平衡图
1.5汽车功率平衡
主要研究内容：
分析受力;
建立行驶方程式;
以图、表（或编程）的形式，按汽车动力性评价指标，确定汽车的动力性。
汽车动力性定义
在良好、平直的路面上行驶时所能达到的平均行驶速度。
引言
最大车速umax
加速时间t
最大爬坡度imax
EvaluationCriteriaofVehiclePerformance
MaximumSpeed
AccelerationTime
MaximumGradability
加速时间评价方法
超车加速时间
以最高档或次高档，以amax加速至某一高速所用的时间。
原地起步加速时间
由I或II档起步，以amax，并考虑换档时间，一般用0～400m或者0～100km/h的时间表示原地起步的加速时间。
Accelerationtime
最高车速
最高车速，是指汽车在平直的、良好道路（混凝土或柏油）上所能达到的平均最高行驶车速。
Max.Speed
汽车加速过程曲线
爬坡能力的评价
以满载、良好路面上的imax来表示。
－－商用车30％或16.5º
；
－－越野汽车60％或31º
轿车最高车速较大，且通常在良好的市区道路行驶，可爬坡度很大。
有的国家要求汽车在常遇坡道上汽车必须保持的速度表明其加速能力。
汽车动力传递路线：
发动机→离合器→变速器→副变速器→传动轴→主减速器→差速器→半轴→轮边减速器→车轮
图1-2汽车驱动力
TractiveForce
部分负荷特性：
节气门部分开启时，转矩或功率等与转速的关系
使用特性曲线：
即带有附件时的负荷特性，通常汽油机小15％，而柴油机小10％
外特性曲线：
节气门（油门）全开时，转矩或功率等与转速的关系
图1-3汽油发动机外特性
BrakingTorque
BrakingHorsepower
发动机过渡工况的速度特性
在过渡工况，功率和转矩下降约5%～6%。
外特性使用或制作方法
表格法（辅助插值）
曲线族方法
数学模型法
n1n2n3…………nn
Pe1Pe2Pe3…………Pen
Tt1Tt2Tt3…………Ttn
be1be2be3…………ben
图1-4汽油发动机外特性及部分负荷特性
传动系机械效率ηT
主要损失部件
★变速器和主减速器（含差速器）
主要损失形式
★液力损失和机械摩擦损失。
液力损失,如搅动和磨擦。
它与润滑油品种、温度、转速、油面高度等有关。
汽车传动系总成机械效率
4～6档变速器ηT=0.96
6～8档变速器ηT=0.95
传动轴ηT=0.98
主减速器ηT=0.96（单级）
ηT=0.92（双级）
汽车传动系机械效率
轿车ηT=0.90~0.92
商用车ηT=0.82~0.85
越野车ηT=0.80~0.85
某汽车变速器的机械效率
车轮半径r
自由半径r
静力半径rs
滚动半径rr=rs=r=s/（2πn）
S行驶距离，n转动圈数
欧洲车轮委员会rr=F×
d/（2π）
其中:
子午线轮胎F=3.05
斜交轮胎F=2.99
定义：
用Ft-ua曲线图来全面地描述汽车的驱动力。
若已知外特性曲线、传动系速比、传动系机械效率就可求计算驱动力。
汽车行驶阻力
滚动阻力Ff:
轮胎内部摩擦产生的迟滞损失。
这种迟滞损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。
图1-9轮胎径向变形曲线
图1
滚动阻力系数
轮胎内部摩擦产生迟滞损失，这种损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。
车轮在一定条件下，滚动所需要推力Fp1与负荷W1之比，即单位重力的推力：
阻力偶用滚动阻力描述
滚动阻力无法在受力图上画出，它是一个数值，在受力图上它是切向反力。
在实际计算时，可不必考虑阻力偶，而用滚动阻力替代
滚动阻力系数的试验确定法
牵引法、滑行法和转鼓法
1.速度ua对f的影响
对f的影响因素
2.轮胎的结构、材料、帘线对f的影响也很大。
子午线轮胎f小，天然橡胶f低。
f的经验公式
图1－12
驱动轮受力图
真正驱动车轮前进的力是地面切向反力Fx2。
其在数值上等于汽车驱动力Ft与滚动阻力Ff之差。
汽车直线行驶时受到的空气阻力在汽车行驶方向上的分力。
分类：
压力阻力和摩擦阻力
☆压力阻力主要受形状、扰动和诱导阻力组成。
☆形状阻力主要与汽车的形状有关，约占58％。
☆干扰阻力：
汽车突出部件，如后视镜、门把手、导水槽、驱动轴、悬架导向杆等，约占14％。
☆内循环阻力：
发动机冷却系、车身通风等气流流过汽车内部，占12％。
☆诱导阻力：
空气升力在水平方向的分力，占7％。
☆摩擦阻力：
9％。
空气阻力Fw正比于气流相对运动的动压力：
影响Fw的因素：
CD和A
由于乘坐空间的制约A变化不大
但CD变化较大，1950~70年CD=0.4~0.6
1990年CD=0.25~0.40
概念车CD=0.2
CD大小对轿车（高速）汽车的性能影响极大
帕萨特（Passat）CD=0.28
★前部低，
★过渡平滑，
★后部加扰流板，
★掠背式，
★底部导流，平整化，向后应逐步升高，
★整车俯视形状为腰鼓式，
★改进通风进口、出口位置，
★商用车顶部安装导流罩系统。
CD
坡道阻力
从动轮受力分析
从动轮受力分析（续）
驱动轮受力分析
驱动轮受力分析（续）
车体受力分析
车体受力分析（续）
转动质量换算系数
转动质量换算系数（续）
小结
★汽车行驶方程仅表示各个物理量之间的数量关系
★汽车行驶方程有些项并不是外力
★Ft不是作用于车轮的地面（切向）反作用力，仅为了计算方便才将其定义为驱动力
★滚动阻力也不是作用于汽车上的阻力，而是以滚动阻力偶矩的形式作用于车轮上
★作用在汽车上的惯性力是mdu/dt而不是mδdu/dt
★飞轮的惯性力矩作用在汽车的横截面上，而不作用于车轮上
★Fj只是代表惯性力和惯性力矩的总效应
1.3汽车行驶驱动力、附着条件以及汽车附着力
1.汽车行驶的驱动－附着条件
Adhensiveforce
后驱动汽车
2.汽车附着力
路面混凝土（干）混凝土（湿）
附着系数0.7~0.80.5~0.6
路面碎石土路（干）土路（湿）
附着系数0.6~
前轮驱动和后轮驱动时地面反力
前轮驱动和后轮驱动时地面法向反力
对后轮取矩，得到
对前轮取矩，得到
1.4汽车驱动力-行驶阻力平衡图
便可分析汽车在附着条件良好路面上的行驶能力。
即在油门全开时，汽车可能达到最高车速、加速能力和爬坡能力。
行驶方程式反映了汽车行驶时，驱动力和外界阻力之间的普遍情况。
当已知条件：
驱动力与行驶阻力平衡图定义
为了清晰地描述汽车行驶时受力情况及其平衡关系，通常将平衡方程式用图解方式进行描述，即将驱动力Ft和常见行驶阻力Fw和Ff绘在同一张图上。
图1－25汽车驱动力－行驶阻力平衡图
驱动力Ft
1.最大速度和部分负荷时的力平衡
以及uamax和部分负荷时的等速
2.加速能力
3.最大爬坡度
2.加速能力它用aj,但aj不方便评价。
通常用加速时间或加速距离来评价。
图1-25汽车加速度－速度图
加速度aj
图1－27加速度倒数曲线
由驱动力、滚动阻力和空气阻力，就可按行驶方程式计算加速度及其倒数，从而求得加速时间或者加速距离。
☆手工计算时,一般忽略原地起步过程的离合器打滑过程.即假设在最初时刻，汽车已具备起步换档所需的最低车速。
☆换档时刻的确定：
若I-II加速度曲线相交，则规定在交点处换档；
若I-II的加速度曲线不相交，则规定在发动机最高转速处换档；
换档时间一般忽略不计（正态分布t=0.2~0.4s）。
☆计算加速时间的用途：
确定汽车加速能力；
传动系最佳匹配；
合理选择发动机的排量。
其前提条件是路面良好，克服Fw+Ff后的全部力都用于克服坡道阻力，即
3.利用驱动力-行驶阻力平衡图
确定汽车的爬坡能力
动力特性图评价汽车动力性
动力因数
1.5汽车的功率平衡
功率平衡图
用纵坐标表示功率，横坐标表示车速，将发动机功率与经常遇到的阻力功率对车速的关系绘制在直角坐标图上，就得到功率平衡图。
☆汽车在行驶时驱动力与行驶阻力平衡
☆发动机输出功率也与行驶阻力功率平衡
☆档位不同时车速的范围不同，但是功率的大小不变，只是各档的功率曲线对应的车速位置不同。
低档时车速低，速度变化区域窄；
高档时车速高，所占速度变化区域大。
☆滚动阻力功率在低速时近似为直线，而在高速时是二次曲线（低速、货车！
）
☆空气阻力功率曲线为三次函数
☆在低速时以滚动阻力功率为主，而在高速时以空气阻力功率为主。
★汽车后备功率越大，汽车的动力性越好。
★利用后备功率也可确定汽车的爬坡度和加速度。
★功率平衡也可描述汽车行驶时的发动机负荷率，有利于分析汽车燃油经济性。
后备功率
离合器打滑过程分析
在汽车起步离合器接合过程中，离合器从动盘上的扭矩是随离合器同步时间和接合时转速的变化而变化的。
离合器的实际接合过程如右图所示。
对离合器的接合过程我们最感兴趣的是离合器从动轴扭矩的增长过程，它是时间t的函数。
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发动机转速
离合器从动轴扭矩
离合器从动轴转速
换档规律
★汽车在实际行驶时，货车高档位使用率90%以上。
为了合理利用有限的档位，使汽车具有良好动力性和燃料经济性，将传动比间隔由低档到高档逐渐减小的偏等比级数分配各档传动比，使变速器在不同档位工作时发动机的转速范围不同。
低档时转速范围宽，而高档时窄，使高档两档之间的重合区域增大。
当汽车高速行驶变速器在高档之间换档时，发动机功率下降较小，在发动机工作区内平均功率较大。
★就燃料经济性，高档之间的传动比间隔减小，增加了发动机在经济区工作的可能性，可降低燃料消耗量。
换档时刻选择
为了保证汽车的动力性，应使汽车在较低的档位行驶。
换档点的选择问题，应该在两档车速驱动力曲线相交时刻换档。
在保证动力性的换档程序中，以驱动轮上驱动力的大小来判断相邻两个档位之间是否有交叉点。
动力性换档规律
汽车在一定的道路条件下按一定的工况行驶时，某时刻所需驱动功率一定，传动效率变化很小。
汽车行驶的燃油消耗量与发动机的比油耗成正比。
在经济性换档程序中，以发动机的比油耗作为换档判别依据，保证汽车总是以使发动机比油耗最小的档位行驶。
在汽车运行工况中，速度是时间的连续函数，因此在经济性换档程序中，考虑了当前档i以及i+1和i-1档的经济性，从这三个档位中选取比油耗最小的档位作为该时刻变速器的工作档位。
经济性换档规律
1.如何利用汽车行驶方程式求轮式汽车的极限加速度？
2.在计算汽车动力性时所使用的发动机功率与计算汽车燃料经济性时所使用的发动机功率有何不同？
◇在计算汽车动力性时所使用的发动机功率与计算汽车燃料经济性时所使用的发动机功率有何不同？
前者使用是发动机的外特性。
即
后者利用阻力功率反推求得发动机输出功率
FuelEconomy
2汽车燃料经济性
2.1汽车燃料经济性评价指标
2.2汽车燃料经济性计算
2.3影响汽车燃料经济性因素
汽车使用经济性
汽车使用经济性是一种使用性能,是指汽车为完成单位运输量所支付最少费用的能力。
它是评价汽车运输企业经营经济效果的综合性指标。
我国营运汽车的平均运输成本中，汽车运行材料费（燃料费、润滑油、轮胎费等）所占比率最大（40％以上）。
其消耗和节约的研究，对提高汽车使用经济性具有重要作用。
在当前和今后相当长的一段时期，汽车燃料仍将以石油产品为主。
例如，西欧工业发达国家交通运输消耗石油产品的34～45％；
美国交通运输部门消耗国内石油产品的52％；
我国的交通运输和邮电通讯业消耗的石油产品约占其总量的16％，每年消耗的汽油占其总消耗量的36％，柴油约占27％。
2000年我国汽车运输用油料缺口约2000万吨，汽车用汽油和柴油缺口分别达25％和60％。
汽车运输油耗占运输成本的20％以上。
采用燃油附加费改代原有养路费征稽，是和国际惯例接轨的重大举措，有利于我国运输车辆总体提高效益。
但是与按车型征收规定养路费相比，征收燃油附加费的办法使得专业运输车辆的燃料成本大幅度增加。
据某地区统计，改收燃油附加费同原有的养路费相比成本增加37.5％～44.5％，甚至高达60％以上。
实行养路费、过路费、过桥费和运管费四费用燃油附加费替代后，某省汽运
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