2013汽車?yán)碚搩?nèi)部培訓(xùn)-NEW.ppt

北京現(xiàn)代技術(shù)中心 試制試驗(yàn)部整車道路試驗(yàn)科 2013. 02. 28,內(nèi)部培訓(xùn)-汽車?yán)碚?目錄 第一章 汽車動力性 第二章 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性 第三章 汽車制動性 第四章 汽車操縱穩(wěn)定性 第五章 汽車操縱平順性 第六章 汽車通過性,動力性,燃油經(jīng)濟(jì)性,制動性,操縱穩(wěn)定性,平順性,通過性,汽車使用性能主要包括,研究方法： 1.通過建立有關(guān)的汽車動力學(xué)模型，研究汽車的各項(xiàng)使用性能； 2.分析各項(xiàng)使用性能的評價(jià)指標(biāo)和評價(jià)方法；3.討論汽車及其部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)對使用性能的影響。,概述,意義:理論-指導(dǎo)實(shí)踐 -了解汽車性能，指導(dǎo)正確的使用汽車 -指導(dǎo)汽車研發(fā)、設(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品,評價(jià)指標(biāo) 最大車速uamax 加速時(shí)間t 最大爬坡度imax,定義 在平直良好路面上行駛時(shí)所能達(dá)到的平均行駛速度。,主要研究內(nèi)容: 分析受力; 建立行駛方程式; 以圖、表(或編程)形式，按照評價(jià)指標(biāo)，確定汽車的動力性。,1.最高車速umax,5,中高級轎車 凱迪拉克賽威 2.8 201km/h 奧迪a6l 2.8 235km/h 寶馬530i 250km/h 奔馳e 280 250km/h,中級轎車 桑塔納3000 1.8 185km/h 寶來 1.8手動 206km/h 寶來 1.8t手動 221km/h 寶馬318i 214km/h 蒙迪歐 2.0 205km/h 本田雅閣 2.4 219km/h 奧迪a4 1.8t 220km/h, 1-1汽車動力性評價(jià)指標(biāo),1-1汽車動力性評價(jià)指標(biāo),2.加速時(shí)間 t,（1）原地起步加速時(shí)間,a） 0100km/h的加速時(shí)間,b）靜止到400m或靜止到1km的沖刺時(shí)間（該指標(biāo)不常用）,（2）超車加速時(shí)間,法拉利 575m maranello 4.2s 寶時(shí)捷911 3.9s 蘭博基尼 gallardo 4.2s,寶來1.8 m（手動擋）/a（自動擋） 11.1s/12.7s 寶來1.8t m （手動擋）/a（自動擋） 9.0s/10.5s,奧迪a6 1.8t 靜止到400m沖刺時(shí)間7.9s 靜止到1km沖刺時(shí)間33.4s,60100km/h （4擋/5擋） 10.8s / 13.7s 80120km/h （4擋/5擋） 10.6 s/ 14.1s,寶馬520i,低擋的超車加速能力更強(qiáng), 1-1汽車動力性評價(jià)指標(biāo),3.最大爬坡度imax,7,坡度的概念,以滿載、良好路面上的imax來表示。 商用車30或16.5； 越野汽車60或31； 轎車最高車速較大， 且通常在良好的市區(qū)道路行駛，可爬坡度很大。 有的國家要求汽車在常遇坡道上汽車必須保持的速度表明其加速能力。,爬坡能力,坡度,美國對轎車的爬坡能力有如下規(guī)定： 能以104km/h（65mile/h）通過6的坡道； 滿載時(shí)不低于80km/h； 在6的坡道上，096km/h（60mile/h）加速時(shí)間不應(yīng)大于20s。,1-2 汽車驅(qū)動力和行駛阻力,8,1-2 汽車驅(qū)動力和行駛阻力,9,ft 與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩ttq、變速器傳動比 ig、主減速器傳動比 i0、 傳動系的機(jī)械效率t 和車輪半徑 r 等因素有關(guān)。,ff,ff+fw,uamax,發(fā)動機(jī)以部分負(fù)荷工作即可,說明車速對空氣阻力影響明顯,1-2 汽車驅(qū)動力和行駛阻力,11,驅(qū)動輪受力圖,tt,f0,ft,r,ua,驅(qū)動力ft：發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系傳到驅(qū)動輪，產(chǎn)生驅(qū)動力矩tt，驅(qū)動輪在tt的作用下給地面作用一圓周力f0，地面對驅(qū)動輪的反作用力ft即為驅(qū)動力。,1-2 汽車驅(qū)動力和行駛阻力,1-3 汽車功率平衡（圖）,外特性曲線：節(jié)氣門(油門)全開時(shí)，轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系,1-4 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速特性,外特性曲線：節(jié)氣門(油門)全開時(shí)，轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系,1-4 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速特性,低速高扭 -提速快、節(jié)油,1-5汽車行駛附著條件與附著率,15,1.附著力,地面對輪胎切向反作用力的極限值（最大值）即為附著力。,fz地面作用在車輪上的法向反力；,附著力：摩擦力的極限值,附著系數(shù)，與路面、輪胎等有關(guān)。,后驅(qū)動輪受力圖,胎面的四道溝槽減小了車輪和地面間的有效接地面積，使車輪的附著力下降，汽車的車速得以控制。,常見路面的平均附著系數(shù),同等條件下，增加有效接地面積，可以提高附著力,1-5汽車行駛附著條件與附著率,1-5汽車行駛附著條件與附著率,2.附著條件,3.附著率,常選取單位行程的燃料消耗量l/100km 等速行駛百公里燃油消耗量是常用的一種評價(jià)指標(biāo)，指汽車在一定載荷(我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定轎車為半載、貨車為滿載)下，以最高檔在水平良好路面上等速行駛100km的燃油消耗量。 常測出每隔30km/h或20km/h速度間隔的等速百公里燃油消耗量，然后在圖上連成曲線，稱為等速百公里燃油消耗量曲線，用它來評價(jià)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性，如圖2-1所示。 等速工況并沒有全面反映汽車的實(shí)際運(yùn)行情況，持別是在市區(qū)行駛中頻繁出現(xiàn)的加速、減速、怠速停車等工況。,2-1汽車經(jīng)濟(jì)性的評價(jià)指標(biāo),汽車燃料經(jīng)濟(jì)性是指汽車以最少的燃料消耗完成單位運(yùn)輸工作量的能力。它是汽車的主要使用性能之一。,汽車燃料經(jīng)濟(jì)性也可用單位量燃料消耗汽車所經(jīng)過的行程，km/l作為評價(jià)指標(biāo)，稱為汽車燃料經(jīng)濟(jì)性因數(shù)。美國采用每加侖燃料能行駛的英里數(shù)mpg。其數(shù)值越大，汽車燃料經(jīng)濟(jì)性越好,19,循環(huán)工況規(guī)定了車速時(shí)間行駛規(guī)范，例如，何時(shí)換擋、何時(shí)制動以及行車的速度和加速度等數(shù)值。 因此，它在路上試驗(yàn)比較困難，一般多規(guī)定在室內(nèi)汽車底盤測功機(jī)(轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺)上進(jìn)行測試；而規(guī)定在路上進(jìn)行試驗(yàn)的循環(huán)工況均很簡單。,2-1汽車經(jīng)濟(jì)性的評價(jià)指標(biāo),20,主要研究內(nèi)容: 汽車制動性能評價(jià)指標(biāo) 車輪制動受力學(xué)分析 汽車制動效能及其恒定性 汽車制動行駛方向穩(wěn)定性 前后制動器制動力分配,制動性定義： 汽車在行駛時(shí)能在短距離停車且維持行駛方向穩(wěn)定性的能力，在下長坡時(shí)能維持一定車速的能力，也包括在一定坡道上能夠長時(shí)間停放的能力。,21,3-1汽車制動性的評價(jià)指標(biāo),22,3-1汽車制動性的評價(jià)指標(biāo),23,3-1汽車制動性的評價(jià)指標(biāo),常見車型100km/h 0的制動距離,3-1汽車制動性的評價(jià)指標(biāo),2019/11/2,25,3-2車輪制動時(shí)受力分析,25,車輪在制動時(shí)的受力情況，見右圖。 取決于制動器內(nèi)制動摩擦片與制動鼓（制動盤）間的摩擦力。 取決于輪胎與地面間的附著力。,26,3-2車輪制動時(shí)受力分析,26,3-3汽車制動效能及abs原理,車輪制動過程中的三種運(yùn)動狀態(tài),28,3-3汽車制動效能及abs原理,滑動率,29,3-3汽車制動效能及abs原理,30,3-3汽車制動效能及abs原理,31,3-4制動時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性,32,3-4制動時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性,33,3-4制動時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性,34,為防止制動時(shí)后輪先制動，研制了專門檢測后輪制動情況的系統(tǒng)ebd。,ebd是abs附加的軟件功能，無需添加任何硬件,3-5前后制動器制動力分配,采用abs,35,35,汽車的操縱穩(wěn)定性是指在駕駛者不感到過分緊張、疲勞的情況下，汽車能遵循駕駛者通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向車輪給定的方向行駛，且當(dāng)遭遇外界干擾時(shí)，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力。 汽車的操縱穩(wěn)定性是汽車主動安全性的重要評價(jià)指標(biāo)。,操縱穩(wěn)定性概述,36,操縱穩(wěn)定性概述,主要研究內(nèi)容:,研究過程,37,37,4-1車輛坐標(biāo)系,38,38,38,汽車直線行駛時(shí)，急速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤至某一轉(zhuǎn)角時(shí)，停止轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤并維持此轉(zhuǎn)角不變，即給汽車以轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入。,時(shí)間 t,轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角,1.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性,轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入經(jīng)短暫時(shí)間后，汽車進(jìn)入等速圓周行駛，稱為轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。,4-2轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的時(shí)域響應(yīng),39,39,穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性有三種類型,不足轉(zhuǎn)向 ；中性轉(zhuǎn)向 不變； 過多轉(zhuǎn)向 。,4-2轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的時(shí)域響應(yīng),40,40,轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入前后，直線行駛與等速圓周行駛這兩個(gè)穩(wěn)態(tài)運(yùn)動之間的過渡過程是一種瞬態(tài)，相應(yīng)的瞬態(tài)運(yùn)動響應(yīng)稱為轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的瞬態(tài)響應(yīng)。,2.瞬態(tài)響應(yīng)特性,1）時(shí)間上的滯后,2）執(zhí)行上的誤差（r1/r0）100 稱為超調(diào)量,3）橫擺角速度的波動 波動的 2/t , 取決于汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù),4）進(jìn)入穩(wěn)態(tài)所經(jīng)歷的時(shí)間,4-2轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的時(shí)域響應(yīng),41,41,4-3輪胎基本參數(shù)和側(cè)偏現(xiàn)象,1.輪胎基本參數(shù),42,42,1）在剛性輪上作用側(cè)向力,2）在彈性輪上作用側(cè)向力,2.側(cè)偏現(xiàn)象,43,43,當(dāng)車輪有側(cè)向彈性時(shí)，即使fy沒有達(dá)到側(cè)向附著極限，車輪行駛方向也將偏離車輪平面的方向。,44,44,44,兩輪摩托車線性輪胎，前輪轉(zhuǎn)角輸入，汽車前進(jìn)（縱軸）速度不變，只有沿y軸的側(cè)向速度和繞z軸的橫擺運(yùn)動(ay0.4g),4-4線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng),兩輪摩托車線性輪胎，前輪轉(zhuǎn)角輸入，汽車前進(jìn)（縱軸）速度不變，只有沿y軸的側(cè)向速度和繞z軸的橫擺運(yùn)動(ay0.4g),1做假設(shè),2建數(shù)學(xué)模型(略),2結(jié)果分析,45,45,45,過渡轉(zhuǎn)向特性的問題,4-4線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng),46,46,4-5操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng),為了提高汽車操縱穩(wěn)定性，現(xiàn)代汽車應(yīng)用了很多電子穩(wěn)定裝置，常見如下圖,47,47,車身穩(wěn)定系統(tǒng)esp/vsc,4-5操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng),主要內(nèi)容: 概述; 人體對振動的響應(yīng); 平順性的評價(jià)方法 路面統(tǒng)計(jì)特性 汽車振動系統(tǒng)及其簡化,什么是汽車平順性？ 保持汽車在行駛過程中乘員所處的振動環(huán)境：具有一定舒適度和保持貨物完好性能。,為什么要研究汽車的平順性？ 振動會影響人的舒適性、身體健康，影響貨物的完整性以及零部件的性能和壽命。平順性研究的 目的是有效控制汽車振動系統(tǒng)的特性，控制振動，保證乘坐舒適度和貨物完整性。,輸入x(t),輸出y(t),評價(jià)指標(biāo),路面不平度q(i) 車速,彈性元件 阻尼元件 車身、車輪質(zhì)量,系統(tǒng)特性 h(w),車身傳至人體的加速度 懸架彈簧的動撓度 車輪與路面間的動載荷,加權(quán)加速度均方根值 撞擊懸架限位的概率 行駛安全性,路面不平度統(tǒng)計(jì)特性,汽車振動系統(tǒng)特性分析,平順性的評價(jià)方法,5-1 概述,50,50,50,人體對振動的反應(yīng),垂直方向412.5hz 水平方向0.52hz 人體最敏感,傳至人體的振動加速度,人體對水平方向的振動比垂直方向更敏感,強(qiáng)度,作用方向,頻率,5-2人體對振動的反應(yīng),人對座椅傳給人體的振動最敏感,5-2人體對振動的反應(yīng),(一)基本的評價(jià)方法 用基本的評價(jià)方法來評價(jià)時(shí)，先計(jì)算各軸向加權(quán)加速度均方根值。具體有兩種計(jì)算方法,（1）計(jì)算各軸向加權(quán)加速度均方根值aw,1）濾波網(wǎng)絡(luò)法,將測得的 通過相應(yīng)的頻率加權(quán)函數(shù) 的濾波網(wǎng)絡(luò)，得到加權(quán)加速度時(shí)間歷程 。,2）頻譜分析法,對 進(jìn)行頻譜分析，得到功率譜密度函數(shù) 。,5-3平順性的評價(jià)方法,54,當(dāng)峰值系數(shù) 9時(shí)，iso 2631-1：1997（e）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用加權(quán)加速度4次方根值評價(jià)。它能更好地估計(jì)偶爾遇到過大的脈沖引起的高峰值系數(shù)振動對人體的影響。此時(shí)采用輔助評價(jià)方法 振動劑量值。,(二)輔助評價(jià)法,在測量不平度時(shí)，可以用水準(zhǔn)儀或?qū)ｉT的路面計(jì)來得到路面縱斷面上的不平度值。 測量得到的大量路面不平度隨機(jī)數(shù)據(jù)，通常在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行處理，得到路面不平度的功率譜密度gq(n)或方差d2q等統(tǒng)計(jì)特性參數(shù)。 作為車輛振動輸入的路面不平度，主要采用路面功率譜密度描述其統(tǒng)計(jì)特性。,把汽車近似作為線性系統(tǒng)處理時(shí)，掌握了輸人的路面不平度功率譜以及車輛系統(tǒng)的頻響函數(shù)，就可以求出各響應(yīng)物理量的功率譜，用來分析振動系統(tǒng)參數(shù)對各響應(yīng)物理量的影響和評價(jià)平順性。 路面不平度的功率譜密度 通常把路面相對基準(zhǔn)平面的高度q，沿道路走向長度i的變化q(i)，稱為路面縱斷面曲線或不平度函數(shù)，如圖6-4所示。,5-4路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,1984年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織在文件isotcl08sc2n67中提出的“路面不平度表示方法草案” 國內(nèi)由長春汽車研究所起草制定的gb7031車輛振動輸入路面平度表示標(biāo)準(zhǔn),上述兩個(gè)文件還提出了按路面功率譜密度把路面的不平程度分為8級。 表6-3規(guī)定了各級路面不平度系數(shù)gq(n0)的幾何平均值，分級路面譜的頻率指數(shù)w2。 表上還同時(shí)列出了0.011m-1n2.83m-1范圍路面不平度相應(yīng)的均方根值qrms(dq)的幾何平均值。,5-4路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,當(dāng) ，并忽略輪胎阻尼后，汽車立體模型可簡化為平面模型。,5-5汽車振動系統(tǒng)及其簡化,汽車立體模型振動系統(tǒng)簡化為平面模型,5-5汽車振動系統(tǒng)及其簡化,在 =1 的情況下，前、后軸上方車身部分的集中質(zhì)量m2f 、 m2r在垂