汽車理論教案

PAGEPAGE77教學(xué)內(nèi)容備注

汽車的動力性動力性——汽車在良好路面上直線行駛時由汽車受到的縱向外力決定的、所能達到的平均技術(shù)速度。平均技術(shù)速度：是指單位實際行駛時間內(nèi)的里程。本章思路：從分析汽車行駛時的受力出發(fā)，建立行駛方程式，并用圖解法求解動力性的評價指標?！?--1汽車動力性的評價指標汽車的最高車速：uamax（km/h）滿載、水平、良好路面（混凝土或瀝青）；最高檔、全油門。汽車的加速能力：加速時間t（s）（或加速路程）（1）原地起步加速時間：用Ⅰ、Ⅱ檔起步，并以最大的加速強度連續(xù)換檔，換至最高檔后至某一預(yù)定車速或路程所需的時間。（0↗ua）（2）超車加速時間：用最高、次高檔由某一較低車速全力加速至某一更高車速所需的時間。（ua1↗ua2）汽車的最大爬坡度：imax（%）滿載、良好路面；（2）最低檔（Ⅰ檔）?！麽槍Σ煌猛镜钠?，側(cè)重于不同的指標：轎車——路況好（uamax）；公共汽車——分段（t）；越野車——壞路、無路（imax）?！?—2汽車的驅(qū)動力與行駛阻力汽車的行駛方程式：Ft=ΣF一、汽車的驅(qū)動力：1、產(chǎn)生：發(fā)動機的Ttq→傳動系→車輪Tt→對地面圓周力Fo→地面反作用在輪胎上的Ft數(shù)值大?。篎t=EQ\f(Tt,r)=EQ\f(Ttqigi0ηt,r)3、參數(shù)討論（影響因素）：⑴發(fā)動機轉(zhuǎn)矩：Ttq發(fā)動機轉(zhuǎn)速特性：發(fā)動機油量調(diào)節(jié)機構(gòu)位置一定時，發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩Ttq、功率Pe以及燃油消耗率b隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速n的變化關(guān)系。發(fā)動機節(jié)流閥全開（或高壓油泵在最大供油量位置）的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速特性為發(fā)動機的外特性；發(fā)動機節(jié)流閥部分開啟（或部分供油）的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速特性為發(fā)動機的部分轉(zhuǎn)速特性。帶上全部附件設(shè)備（空氣濾清器、水泵、風(fēng)扇、消聲器、發(fā)電機等）時的發(fā)動機特性——發(fā)動機的使用特性。使用外特性功率小于外特性功率。最大功率（汽油機小約15%、貨車柴油機小約5%、轎車柴油機小約10%）。為便于計算，常用擬合多項式來描述發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩外特性：Ttq=a0+a1n+a2n2+…+aknkk=2,3,4,5Ttq是變量（隨負荷、轉(zhuǎn)速變化）Ft將隨Ttq而變化此多項式的計算機算法：T:=(((a[k].n+a[k-1]).n+a[k-2]).n+…+a[0]即：T:=0；fori:=kdownto0doT:=T.n+a[i];⑵傳動系的機械效率：ηtηt=EQ\f(P輸出,P輸入)×100%=EQ\f(Pe-Pt,Pe)×100%=（1-EQ\f(Pt,Pe)）×100%Pt為傳動系損失功率，包括：機械損失：磨擦↗←Ttq↗液力損失：攪油↗←n↗相同檔位、相同轉(zhuǎn)矩：n增加，使ηt減?。ㄒ驗閚增加，使攪油損失增加）相同檔位、相同轉(zhuǎn)速：Ttq增加，使ηt增大（因為Ttq增加，雖然機械損失有所增加，但Pe增加更多，使ηt增大。）直接檔：ηt最大實際上：ηt基本上保持不變，在對汽車進行初步動力性分析時可視為常數(shù)。車輪半徑：r（m）自由半徑r0：靜力半徑rs：滾動半徑rr：rr=EQ\f(S,2πN)r=0.0254[EQ\f(d,2)+B(1-λ)]對于低壓胎（標記B-d或BRd：單位inch）λ：輪胎徑向變形系數(shù)（標準胎取0.1～0.16）4、汽車的驅(qū)動力圖：用Ft—ua圖全面表示汽車的驅(qū)動力。Ft=EQ\f(Ttqigi0ηt,r)ua=0.377EQ\f(rn,igi0)分析：⑴Ft與檔位的關(guān)系：不同檔位，F(xiàn)t的變化范圍不同，低檔的Ft高；⑵ua與檔位的關(guān)系：不同檔位，ua的變化范圍不同，高檔的ua高二、汽車的行駛阻力：滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力、加速阻力汽車的總阻力：∑F=Ff+FI+Fw+Fj滾動阻力：Ff力的產(chǎn)生（形成原因）：輪胎（堅硬路面上）、地面（松軟路面上）變形過程中，內(nèi)部分子摩擦而損失的能量。下面分析在硬路面上Ff的產(chǎn)生：⑴能量觀點（解釋現(xiàn)象）：功能原理——彈性遲滯損失。OCA為加載曲線，ADE為卸載曲線。即：曲線OCADEO所圍的面積為彈性遲滯損失變形——內(nèi)部分子摩擦生熱——熱量散發(fā)⑵力學(xué)方法（簡化問題）：從動輪：地面法向反力在d點>在d‘點→地面法向反力的分布前后不對稱→合力FZ1前移一段距離a→為便于受力分析和計算，將FZ1力線后移到與W1重合，則出現(xiàn)滾動阻力偶矩Tf1=FZ1·a欲作等速流動，必須由加于車輪中心的推力Fp1與地面切向反力Fx1構(gòu)成一力偶矩，來克服滾動阻力偶矩，即Fx1·r=Tf1Fx1=Tf1/r=FZ1·EQ\f(a,r)令f=a/r，f稱為滾動阻力系數(shù)，考慮FZ1與W1大小相等∴從動輪上的滾動阻力大小為：Ff1=W1·f驅(qū)動輪：Fx2·r=Tt-FZ2·a∴Fx2=Tt/r-FZ2·EQ\f(a,r)=Ft-Ff2總的滾動阻力：Ff=Ff1+Ff2=W1f+W2f=G·f在坡度為α的路面上：Ff=Gcosα·ff的影響因素：⑴路面種類：路面越松軟，f越大（∵路面變形損失能量大）⑵ua：ua↗，f↗ua<140km/h，f變化不大；ua>200km/h，f↗↗，發(fā)生駐波現(xiàn)象（∵ua↗，單位時間變形次數(shù)↗，局部產(chǎn)生共振，加載變形輪胎來不及卸載回收能量，溫度迅速增高，簾布層與胎面脫落，很快爆胎。）⑶輪胎結(jié)構(gòu)：簾布層數(shù)越多，內(nèi)部摩擦損失越大，f越大。⑷輪胎氣壓：在硬路面上，氣壓↘，變形↗，彈性遲滯損失↗（軟路面上，變化趨勢可能相反）f的經(jīng)驗公式：轎車：f=0.014(1+ua2/19440)貨車：f=0.0076+0.000056ua空氣阻力：Ft——空氣對汽車的作用力在行駛方向上的分力產(chǎn)生：⑴宏觀上，前—壓力；后—真空吸力；側(cè)—摩擦。⑵細分：①摩擦阻力(9%)②壓力阻力—形狀阻力（58%）、干擾阻力(14%)、內(nèi)循環(huán)阻力(12)、誘導(dǎo)阻力(7%)計算：Fw=（EQ\f(1,2)ρur2）CDA括號中為動壓力Fw=EQ\f(CDAua2,21.15)影響因素：⑴ua：ua↗，F(xiàn)W↗↗⑵A：A↗，F(xiàn)W↗（受乘坐使用空間限制不可能減小）估算方法：小客車：A=0.94BH載貨汽車：A=1.05BH公共汽車：A=1.20BH⑶CD：（取決于車身主體的流線型）45°傾角檔風(fēng)玻璃與完全園形車頭相比，CD基本相同；K形車與短流線型相比，K形車的CD小；楔形和負升力翼——減少升力；導(dǎo)流板、連接軟膜——貨車、半掛車等。坡度阻力：Fi——汽車重力沿坡道的分力。大?。篎i=G·sinα坡度：i=EQ\f(h,s)=tgαi較小時，sinα≈tgα=i，則Fi=G·i道路阻力：Fψ=Ff+Fi=G（f+i）=G·ψ其中，ψ——道路阻力系數(shù)。加速阻力：Fj——加速時，需克服其質(zhì)量加速運動時的慣性力。計算：平移質(zhì)量→慣性力：mEQ\f(du,dt)；旋轉(zhuǎn)質(zhì)量→慣性力偶矩（飛輪、車輪等）。已知汽車加速度為EQ\f(du,dt)，則飛輪和車輪的慣性阻力偶矩為：車輪：Twj=IwEQ\f(dωw,dt)=EQ\f(Iw,r)EQ\f(du,dt)飛輪：Tfj=IfEQ\f(dωe,dt)=IfEQ\f(d(ωwigi0),dt)=EQ\f(Ifigi0,r)EQ\f(du,dt)為便于計算，一般把旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性阻力偶矩轉(zhuǎn)化成平移質(zhì)量的慣性阻力，并以δ作為質(zhì)量換算系數(shù)（δ>1）。δ=1+EQ\f(1,m)EQ\f(∑Iw,r2)+EQ\f(1,m)EQ\f(Ifig2i02ηt,r2)經(jīng)驗公式：δ=1+δ1+δ22其中，δ1≈δ2=0.03～0.05則汽車加速時的慣性力為：Fj=δmEQ\f(du,dt)三、汽車的行駛方程式：進行受力分析：從動輪和驅(qū)動輪在加速過程中的受力分析：（１）從動輪：Fp1=m1EQ\f(du,dt)+Fx1Fx1r=Tf1+Iw1EQ\f(dω,dt)，F(xiàn)f1=Tf1/r故Fx1=Ff1+EQ\f(Iw1,r2)EQ\f(du,dt)從動軸作用于從動輪的水平力為：Fp1=Ff1+(m1+EQ\f(Iw1,r2))EQ\f(du,dt)…(1)即推動從動輪前進的力要克服從動輪的滾動阻力和加速阻力。（２）驅(qū)動輪：Fx2=Fp2+m2EQ\f(du,dt)Fx2r+Iw1EQ\f(dω,dt)+Tf2=Tt’，F(xiàn)f2=Tf2/r,Ft’=Tt’/rFt’為加速過程中驅(qū)動輪上的驅(qū)動力（Ft’<Ft）,其大小為：Ft’=Fp2+Ff2+(m2+EQ\f(Iw2,r2))EQ\f(du,dt)…………..(2)加速時半軸施加于驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、實際驅(qū)動力及飛輪的加速阻力：加速時半軸施加于驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩為：Ｔt’=(Ttq-Tfj)igi0ηt=(Ttq-IfEQ\f(dωe,dt))igi0ηtFt’=Tt’/r=(Ttq-EQ\f(Ifigi0,r)EQ\f(du,dt))EQ\f(igi0ηt,r)…………(3)車身（除從動輪、驅(qū)動輪外的汽車其余部分）的受力分析：Fp2=Fp1+Fw+mBEQ\f(du,dt)………….(4)其中，mB為除從動輪和驅(qū)動輪外的汽車質(zhì)量：m=m1+m2+mB整部汽車的行駛方程式：將(1)Fp1式代入(4)式，再將(3)式Ft’和(4)式Fp2代入(2)式：(Ttq-EQ\f(Ifigi0,r)EQ\f(du,dt))EQ\f(igi0ηt,r)=Ff1+(m1+EQ\f(Iw1,r2))EQ\f(du,dt)+Fw+mBEQ\f(du,dt)+Ff2+(m2+EQ\f(Iw2,r2))EQ\f(du,dt)整理得：EQ\f(Ttqigi0ηt,r)=Ff+Fw+(1+EQ\f(1,m)EQ\f(∑Iw,r2)+EQ\f(1,m)EQ\f(Ifig2i02,r2))mEQ\f(du,dt)=Ff+Fw+δmEQ\f(du,dt)設(shè)汽車在坡道上行駛：Ft=Ff+FW+Fi+δmEQ\f(du,dt)EQ\f(Ttqigi0ηt,r)=Gcosαf+EQ\f(CDAua2,21.15)+Gsinα+δmEQ\f(du,dt)§1—3汽車行駛的驅(qū)動與附著條件汽車行駛的驅(qū)動與附著條件：驅(qū)動條件—首先得有勁δmEQ\f(du,dt)=Ft–(Ff+FW+Fi)≥0Ft≥Ff+FW+Fi附著條件—有勁還得使得上用Fφ表示輪胎切向反力的極限，在硬路面上它與驅(qū)動輪所受的法向反力成正比：（φ為附著系數(shù)）（1）驅(qū)動輪的附著力：前輪驅(qū)動汽車：Fφ1=FZ1φ后輪驅(qū)動汽車：Fφ2=FZ2φ全輪驅(qū)動汽車：Fφ1=FZ1φFφ2=FZ2φ（2）汽車的附著力：前輪驅(qū)動汽車：Fφ=FZ1φ后輪驅(qū)動汽車：Fφ=FZ2φ全輪驅(qū)動汽車：Fφ=FZφ=FZ1φ+FZ1φ對前驅(qū)動輪Fx1≤FZ1φ前驅(qū)動輪的附著率：Cφ1=EQ\f(FX1,FZ1)則要求Cφ1≤φ對后驅(qū)動輪Fx2≤FZ2φ后驅(qū)動輪的附著率：Cφ2=EQ\f(FX2,FZ2)則要求Cφ2≤φ∴Ft≤FZ2（f+φ）∵f<<φ∴Ft≤FZ2φ一般形式Ft≤FZφφ驅(qū)動與附著條件：Ff+FW+Fi≤Ft≤FZφφ汽車的附著力：Fφ汽車附著力——在車輪與路面沒有相對滑動的情況下，路面對車輪提供的切向反力的極限值。Fφ=FZφφFφ取決于：在硬路面上——可以是最大的靜摩擦力，主要取決于路面與輪胎的性質(zhì)；在軟路面上——取決于土壤的剪切強度和車輪與土壤的結(jié)合強度Fφ的影響因素：⑴載重量：增加驅(qū)動輪的法向反力X2，有利于驅(qū)動。例：越野車由貨車的FZ2↗（FZ2+FZ1），使Fφ↗⑵輪胎結(jié)構(gòu)：深大花紋——在松軟路面上，使土壤與車輪的結(jié)合強度提高；松軟路上放氣P↘——胎面接地面積大，嵌入土壤的花紋數(shù)多，抓地能力強，且沉陷量小，土壤阻力?。虎歉街禂?shù)：φ取決于路面種類與狀況、輪胎結(jié)構(gòu)（花紋、材料等）及ua等因素。驅(qū)動輪的法向反作用力——汽車行駛時重量再分配根據(jù)受力圖列方程：將作用在汽車上的各力對前、后輪接地面中心取矩，則得：FZ1=EQ\f(G,L)(bcosα-hgsinα)–\f(1,L)(mhgEQ\f(du,dt)+∑Tj)-FZW1-\f(1,L)∑TfFZ2=EQ\f(G,L)(acosα+hgsinα)+\f(1,L)(mhgEQ\f(du,dt)+∑Tj)-FZW2+\f(1,L)∑Tf式中，∑Tj=TjW1+TjW2,∑Tf=Tf1+Tf2忽略旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性阻力偶矩和滾動阻力偶矩：FZ1=FZS1–EQ\f(mhg,L)\f(du,dt)-FZW1FZ2=FZS2+EQ\f(mhg,L)\f(du,dt)-FZW2作用在驅(qū)動輪上的地面切向反作用力：前輪驅(qū)動：FX1=Ff2+FW+Fi+EQm\f(du,dt)后輪驅(qū)動：FX2=Ff1+FW+Fi+EQm\f(du,dt)低擋加速或爬坡時，后輪驅(qū)動汽車的后輪附著率：Cφ2=EQ\f(FX2,FZ2)=EQ\f(Fi+m\f(du,dt),FZS2+\f(mhg,L)\f(du,dt))=EQ\f(L(EQi+\f(1,gcosα)\f(du,dt)),a+hg(EQi+\f(1,gcosα)\f(du,dt)))令等效坡度q=EQi+\f(1,gcosα)\f(du,dt)則Cφ2=EQ\f(Lq,a+hgq)在附著系數(shù)為φ的路面上能通過的最大等效坡度為：q=EQ\f(φa,L-φhg)低擋加速或爬坡時，前輪驅(qū)動汽車的前輪附著率：Cφ1=EQ\f(Lq,b-hgq)在附著系數(shù)為φ的路面上能通過的最大等效坡度為：q=EQ\f(φb,L+φhg)對于四輪驅(qū)動汽車，定義后軸轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)為Ψ：Ψ=EQ\f(Tt2,Tt1+Tt2)則后軸轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)為（1-Ψ）Cφ1=EQ\f(L(1-Ψ)q,b-hgq)Cφ2=EQ\f(LΨq,a+hgq)Cφ1>Cφ2時：q=EQ\f(φb,L(1-Ψ)+φhg)Cφ1<Cφ2時：q=EQ\f(φa,LΨ-φhg)分析：與汽車靜止時地面法向反力比較：FZ1=GEQ\f(b,L)FZ2=GEQ\f(a,L)上式中第一項為汽車靜止不動時前后軸上的靜載荷；第二項為行駛中產(chǎn)生的動載荷。動載荷的絕對值隨坡度、加速度以及速度的增加而增大。汽車行駛時：Z1↘，Z2↗，即：重量再分配現(xiàn)象?！嗥嚩嗪筝嗱?qū)動。例題：一全輪駛動的汽車，總重G=30000N，在φ=0.7，f=0.02，α=20°的坡度上行駛，該車可否爬上此坡？（Me=150Nm，r=0.4m，ig1=6，i0=5，ηt=0.8，sinα=0.34，cosα=0.94，F(xiàn)W≈0，F(xiàn)j≈0）解：先校核附著條件：Ft<FφFt=EQ\f(Ttqigi0ηt,r)=150·6·5·0.8/0.4=9000NFφ=Gcosαφ=30000·0.94·0.7=19740NFt<Fφ，滿足附著條件；再校核驅(qū)動條件：Ft≥Ff+FW+FIFf+FW+FI=Gcosαφ+Gsinα=30000·0.94·0.02+3000·0.34=10764NFt<Ff+FW+FI，不滿足驅(qū)動條件；綜上所述，該車爬不上此坡?！?—4汽車的驅(qū)動力——行駛阻力平衡圖與動力特性圖用圖解法解行駛方程式：EQ\f(Ttqigi0ηt,r)=Gcosαf+EQ\f(CDAua2,21.15)+Gsinα+δmEQ\f(du,dt)驅(qū)動力—行駛阻力平衡圖：作圖：在Ft—ua圖上加上（Ff+FW）--ua圖。圖解法求解：⑴最高車速：uamaxFt與Ff+FW的交點對應(yīng)的車速；⑵以任一車速行駛：ua松油門，F(xiàn)t的部分負荷曲線（虛線）與Ff+FW曲線的交點對應(yīng)的車速；⑶爬坡度：Fj=0以任一車速行駛時，不松油門，用Ft剩余部分來爬坡。Fi=Ft-（Ff+FW）sinα=EQ\f(Ft–(Ff+Fw),G)α=arcsinEQ\f(Ft–(Ff+Fw),G)i=tgα當坡度很小時，i=EQ\f(Ft–(Ff+Fw),G)檔位越低，i越大。imax——一檔;i0max–直接檔⑷加速度：Fi=0Fj=Ft-（Ff+FW）EQ\f(du,dt)=EQ\f(1,δm)[Ft–(Ff+Fw)]∵aj=EQ\f(du,dt)∴t=EQ\i\in(0,t,dt)=EQ\i\in(u1,u2,\f(1,aj)dt)加速時間t：即為1/aj—ua圖曲線下的面積。動力特性圖：不同汽車，參數(shù)不同（G、A、CD等不同），無法在Ft--ua圖上比較動力性。動力因數(shù)，D——單位車重的驅(qū)動力與空氣阻力之差。D=EQ\f(Ft–Fw,G)(定義式)D=f+i+EQ\f(δ,g)EQ\f(du,dt)(行駛方程式)作動力特性圖：圖解法求解：⑴最高車速：D與f的交點，D=f⑵最大爬坡度：EQ\f(du,dt)=0，D=f+ii=D-f∵一檔的D為D1max∴imax=D1max-f⑶加速度：i=0D=f+EQ\f(δ,g)EQ\f(du,dt)EQ\f(du,dt)=EQ\f(g,δ)(D-f)⑷平均技術(shù)速度直接檔的D0max對平均技術(shù)速度有很大影響。（∵汽車常掛直接檔行駛，若D0max過小，遇小坡就得減檔，影響平均技術(shù)速度）例題：某車總重G=80000N，D1max=0.36。若改裝為總重G‘=90000N后，對D有何影響？（其它結(jié)構(gòu)不變）解：D=EQ\f(Ft–Fw,G)∵Ft-FW不變∴D1max·G=D‘1max·G‘0.36×80000=D‘1max×90000D‘Imax=0.32某車D0max=0.06⑴若在f=0.02的道路上行駛，用直接檔能爬上多大的坡度；⑵若將上述動力用來加速，δ=1時，可獲得多大的加速度？解：⑴i=D-f=0.06-0.02=0.04=4%⑵EQ\f(du,dt)=EQ\f(g,δ)(D-f)=9.8（0.06-0.02）=0.392m/s2§1—5汽車的功率平衡發(fā)動機發(fā)出的功率Pe=傳動系損失的功率Pt+克服阻力消耗的功率P∑F汽車的功率平衡方程式：Pe·ηt=Pf+PW+Pi+PjPe=EQ\f(1,ηt)∑Fua/3600=EQ\f(1,ηt)[Gcosαf+EQ\f(CDAua2,21.15)+Gsinα+δmEQ\f(du,dt)]ua/3600=EQ\f(1,ηt)[EQ\f(Gcosαfua,3600)+EQ\f(CDAua3,76140)+EQ\f(Gsinαua,3600)+EQ\f(δmua,3600)EQ\f(du,dt)]功率平衡圖：作圖：分析：⑴PemaxI=PemaxII=PemaxIII；低檔——ua小，且變化范圍窄，高檔——ua大，且變化范圍寬。⑵最高車速：uamaxPe與（Pf+PW）/ηt的交點⑶任一車速：ua抬油門，等速行駛（虛線）⑷后備功率：Pe-（Pf+PW）/ηt=ac-bc=ab反應(yīng)了汽車的加速、爬坡能力。（圖中ab）后備功率↗，動力性↗⑸功率利用率：實際發(fā)出的功率（bc）與可能發(fā)出的最大功率（ac）之比稱為功率利用率。功率利用率↗，油耗Qt↘

第二章汽車的燃油經(jīng)濟性指汽車以最小的燃油消耗量完成單位運輸工作量的能力。意義：汽車的燃油消耗費用約占汽車運輸成本的30%，減小燃油消耗可降低運輸成本；2、 車用燃油是石油產(chǎn)品，而石油是重要的工業(yè)原料。自從1973年發(fā)生世界性石油經(jīng)濟危機以來，如何有效地節(jié)約燃油，減少燃油消耗，提高汽車的燃油經(jīng)濟性，已成為汽車制造業(yè)和汽車使用部門關(guān)注的重要問題；3、 節(jié)約燃油的軍事意義：可減少軍事活動中汽車燃油的總供應(yīng)量，減少后勤供應(yīng)工作；可使單車活動半徑增大，保證更好完成任務(wù)?！?—1汽車燃油經(jīng)濟性的評價指標1、單位行駛里程的燃油消耗量， l/100km；↗則經(jīng)濟性↘美國用MPG（mile/USgal）1USgal=3.785l,1mile=1.61km2、 單位運輸工作量的燃油消耗量，l/100t.km;3、 按規(guī)定的循環(huán)工況的燃油消耗量，l/100km。我國有四工況試驗方法和六工況試驗方法：四工況試驗方法適用于城市客車、三軸鉸接客車、旅行客車；六工況試驗方法適用于長途客車、軍車、載貨汽車等。3、 歐洲以l/100km計的1/3混合油耗：=ECE-R.15循環(huán)+90km/h等速+120km/h等速4、 美國以MPG計的綜合燃油經(jīng)濟性：=EQ\f(1,\f(0.55,城市循環(huán))+\f(0.45,公路循環(huán)))5、 其它：升/小時（l/h），加侖/小時（GPH）,kg/km(氣體)§2—2汽車燃油經(jīng)濟性的計算1、 等速行駛工況燃油消耗量的計算：燃油消耗量Q與行駛時發(fā)動機消耗的功率有關(guān)。單位時間內(nèi)發(fā)動機的燃油消耗量為：（ml/s）Qt=EQ\f(Peb,367.1γ)其中，Pe—為發(fā)動機的輸出功率，當汽車等速行駛時：Pe=EQ\f(1,ηt)[EQ\f(Gcosαfua,3600)+EQ\f(CDAua3,76140)]b—發(fā)動機燃油消耗率（g/kw.h）（1g=9.8×10-3N）γ—燃油重度（N/l）汽油6.96～7.15N/l;柴油7.94～8.13N/l∴汽車等速行駛100km消耗的燃油量為：(1m/s=3.6km/h)Qs=EQ\f(Peb,367.1γ)×EQ\f(1,1000),l/s×EQ\f(100×1000,ua/3.6),s=EQ\f(Peb,1.02γua),l/100km2、 加速行駛工況燃油消耗量的計算：加速行駛時，發(fā)動機輸出功率為：Pe=EQ\f(1,ηt)[EQ\f(Gcosαfua,3600)+EQ\f(CDAua3,76140)+EQ\f(δmua,3600)EQ\f(du,dt)]ua每增加1km/h所需時間為：Δt=EQ\f(1,3.6EQ\f(du,dt)),s從ua1↗ua1+1所需燃油消耗量為：Q1=(Qt0+Qt1)Δt,ml從ua1+1↗ua1+2所需燃油消耗量為：Q2=(Qt1+Qt2)Δt,ml….從ua1+n-1↗ua1+n所需燃油消耗量為：Qn=(Qt(n-1)+Qtn)Δt,ml整個加速過程的燃油消耗量為：Qa=Q1+Q2+…+Qn,ml加速區(qū)段的行駛距離為：sa=EQ\f(ua22-ua12,25.92EQ\f(du,dt)),m3、 等減速行駛工況燃油消耗量計算：等減速行駛時，發(fā)動機處于怠速狀態(tài)?！邷p速時間為：td=EQ\f(ua2-ua3,3.6EQ\f(du,dt)),s∴油耗為：Qd=Qi.td,ml(其中Qi為怠速油耗率ml/s)減速區(qū)段的行駛距離為：sd=EQ\f(ua22-ua32,25.92EQ\f(du,dt)),m4、 怠速停車時的燃油消耗量計算：設(shè)怠速停車時間為ti,s,則怠速燃油消耗量為：Qi.ti,ml5、 整個循環(huán)工況的百公里燃油消耗量：Q=EQ\f(∑Q,∑s)×100,l§2—3汽車等速行駛的燃油經(jīng)濟特性一、汽車等速行駛的燃油經(jīng)濟特性：Q=EQ\f(Peb,1.02γua)=EQ\f(b∑F,3672γηt)=EQ\f(b,3672γηt)[Gf+EQ\f(CDAua2,21.15)],l用Q—ua曲線表示。討論：1）經(jīng)濟車速：Q最低的車速2）化油器省油器（加濃裝置）工作→Q↗3）曲線彎度愈小→不同車速下的Q與經(jīng)濟車速下的Q相差愈小→燃油經(jīng)濟性愈好（柴油機的很平）2、 利用功率平衡圖和發(fā)動機負荷特性圖求燃油經(jīng)濟特性圖：1、 發(fā)動機的負荷特性與負荷率：負荷特性：發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速下，燃油消耗率(b)與負荷（Pe）或負荷率（U）的關(guān)系。常用b—Pe曲線或b—U曲線表示。負荷率U：發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速下，節(jié)流閥部分開啟時發(fā)出的功率與該轉(zhuǎn)速下節(jié)流閥全部開啟時的功率之比。1）當發(fā)動機空轉(zhuǎn)時，U=0；2）節(jié)流閥全開時（滿負荷），U=100%；3）后備功率越大，則負荷率U越低。2、 利用發(fā)動機負荷特性圖b—Pe曲線求燃油經(jīng)濟特性圖：作圖步驟：1）在汽車的功率平衡圖中求出ua對應(yīng)的阻力功率，即為發(fā)動機的輸出功率Pe；2）換算出ua對應(yīng)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n：∵ua=0.377EQ\f(rn,igi0)，km/h∴n=EQ\f(uaigi0,0.377r)3）在b—Pe曲線圖中找出n時，P所對應(yīng)的b;4）由Q=EQ\f(Peb,1.02γua)可求出該車速對應(yīng)的燃油消耗量；5）每隔10km/h取點，即可描出Q—Ua曲線。3、 利用發(fā)動機負荷特性圖b—U曲線求燃油經(jīng)濟特性圖：作圖步驟：1）在汽車的功率平衡圖中求出ua對應(yīng)的Pe和負荷率U：U=EQ\f(bc,ac)2）同（3）上；3）在b—U曲線圖中找出n時，U所對應(yīng)的b;4）由Q=EQ\f(Peb,1.02γua)可求出該車速對應(yīng)的燃油消耗量；5）每隔10km/h取點，即可描出Q—Ua曲線。3、 利用功率平衡圖和發(fā)動機萬有特性圖求燃油經(jīng)濟特性圖：1、 發(fā)動機的萬 有特性圖：在發(fā)動機的外特性圖(Teq—n)上，作出“等燃油消耗率曲線”和“等功率曲線”而組成的圖。2、 作燃油經(jīng)濟特性圖：在汽車的功率平衡圖中求出ua對應(yīng)的阻力功率，即為發(fā)動機的輸出功率Pe；換算出ua對應(yīng)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n=EQ\f(uaigi0,0.377r)；3）在萬有特性圖中找出n時，P所對應(yīng)的b;或(3’)先由Teq=9549求出Teq，再在萬有特性圖中找出n時，Teq所對應(yīng)的b;4）由Q=EQ\f(Peb,1.02γua)可求出該車速對應(yīng)的燃油消耗量；5）每隔10km/h取點，即可描出Q—Ua曲線。§2—4影響汽車燃油經(jīng)濟性的因素汽車燃油消耗方程式：Q=EQ\f(Peb,1.02γua)一、汽車結(jié)構(gòu)因素對燃油經(jīng)濟性的影響：（一） 發(fā)動機：1、 提高其熱效率與機械效率；2、 ‘汽’改‘柴’；3、 增壓化；(廢氣渦輪增壓)4、 采用電控技術(shù)。（二） 傳動系：1、 傳動系效率：ηt↗，燃油經(jīng)濟性越好；2、 檔數(shù)：檔數(shù)多，燃油經(jīng)濟性越好。（∵檔數(shù)多，選用恰當檔位使發(fā)動機處于經(jīng)濟工況的機會多）3、 傳動比：i0（三） 汽車質(zhì)量：G∑F受G的影響較大；質(zhì)量利用系數(shù)=EQ\f(載質(zhì)量,整備質(zhì)量)整備質(zhì)量指汽車空載即加足冷卻液、燃油并帶上隨車附件（包括備用輪胎、滅火器、標準備件、隨車工具等）時的質(zhì)量。載質(zhì)量是貨運質(zhì)量與客運質(zhì)量（包括駕駛員質(zhì)量）之和。質(zhì)量利用系數(shù)↗，燃油經(jīng)濟性越好。（∵消耗在整備質(zhì)量上的燃油越少）（四） 汽車外形與輪胎：1、 CD：CD>2.5時，降低CD是節(jié)省燃油的主要途徑2、 輪胎簾布層數(shù)：簾布層數(shù)少，燃油經(jīng)濟性越好。（∵f↘）子午線輪胎最好，與普通斜交胎比可節(jié)油6～8%。二、 使用因素對燃油經(jīng)濟性的影響：（一） 行駛車速：從燃油經(jīng)濟特性圖可知，中速最省油。原因分析：根據(jù)燃油消耗方程式低速時，盡管行駛阻力∑F小，但發(fā)動機的負荷率U太低，燃油消耗率b太高，∴Q大；高速時，盡管發(fā)動機負荷率U大，但汽車的行駛阻力∑F（特別是空氣阻力Fw）增加太快，且U達到90%--95%時，省油器工作燃油消耗率b隨之增大，∴Q大。（二） 檔位的選擇：高檔行駛可能性未用盡之前，不應(yīng)換入低檔。原因分析：同樣的車速，當檔位低時，后備功率大→U小→b高→Q大ua=30km/h，Ⅰ檔:Q=9l/100km,Ⅱ檔:Q=13.8l/100km（三） 掛車的應(yīng)用：拖帶掛車可省油，原因：1、雖然行駛阻力∑F增大，但發(fā)動機負荷率U↗→b↘；拖帶掛車增加了汽車的質(zhì)量利用系數(shù)→單位運輸工作量的油耗↘。質(zhì)量利用系數(shù)=EQ\f(單車載質(zhì)量+掛車載質(zhì)量,單車整備質(zhì)量+掛車整備質(zhì)量)如：CA141單車載質(zhì)量5t，整備質(zhì)量4.3t，則單車質(zhì)量利用系數(shù)為EQ\f(5,4.3)=1.16；而掛車載質(zhì)量5t，整備質(zhì)量2t，則全車質(zhì)量利用系數(shù)為EQ\f(5+5,4.3+2)=1.59跑空車時將掛車放在單車上，變整備質(zhì)量為載質(zhì)量。（四） 加速--滑行的運用：加速時，發(fā)動機負荷率高→Q↘；滑行時，將加速時積蓄的動能加以利用。（五） 正確調(diào)整與保養(yǎng)：前輪定位、制動間隙、輪胎氣壓、化油器等

第三章汽車動力裝置參數(shù)的確定汽車動力裝置參數(shù)指發(fā)動機的功率、傳動系的傳動比?！?—1發(fā)動機功率的選擇常由汽車的最高車速uamax來選擇發(fā)動機的功率。發(fā)動機的功率應(yīng)不小于（稍大于）汽車以最高車速行駛時的阻力功率。即：Pe≥EQ\f(1,ηt)[EQ\f(Gcosαfua,3600)+EQ\f(CDAua3,76140)]比功率：EQ\f(1000Pe,m)，（km/t）=EQ\f(g,3.6)EQ\f(f,ηt)uamax+EQ\f(1,76.14)EQ\f(CDA,mηt)uamax3載貨汽車uamax（100km/h左右）相差不多，但總質(zhì)量變化范圍很大，可參照同樣總質(zhì)量與同樣類型車輛的比功率統(tǒng)計數(shù)據(jù)初步選擇發(fā)動機的功率。轎車uamax（100～300km/h）相差可以很大，可由總質(zhì)量與最高車速，大體確定應(yīng)有的發(fā)動機功率。2、轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)：Ttqmax/TPTtqmax/TP越大，動力性越好因為：①后備功率大，動力性好（圖中虛線）；②汽車偶遇外力，n↘，Teq↗有利于克服外界阻力，穩(wěn)定行駛車速。3、比轉(zhuǎn)速：nP/nTnP/nT越大，偶遇外力時，轉(zhuǎn)速允許降低值大（油門不動），飛輪放出的慣性力矩大，有利于克服外界阻力，穩(wěn)定行駛車速。§3—2最小傳動比的選擇傳動系的總傳動比為：it=igici0一般汽車沒有副變速器和分動器，ic=1；且直接檔一般是高檔，ig=1；傳動系的最小傳動比就是主減速器傳動比i0。設(shè)i01<i02<i03，1）當i0=i02(適中)時，最高車速最大，即：uamax2>uamax1且uamax2>uamax32）當i0=i03(偏大)時，后備功率最大，即：ad>bd>cd動力性好，但高速行駛時發(fā)動機經(jīng)常工作在高速區(qū)，既影響發(fā)動機的壽命，又使燃油經(jīng)濟性變差。3）當i0=i01(偏小)時，后備功率最小，最高車速最小，動力性最差。但燃油經(jīng)濟性好?？傊x取i0時一般應(yīng)使up等于或稍小于uamax?！?—3最大傳動比的選擇確定最大傳動比itmax，應(yīng)考慮三個方面：最大爬坡度或I檔最大動力因數(shù)D1max；附著力；最低穩(wěn)定車速1)當i0確定后，確定傳動系的最大傳動比就是確定變速器I檔傳動比ig1:Ftmax=Ff+Fimax即EQ\f(Teqmaxig1i0ηt,r)=Gcosαmaxf+Gsinαmax∴ig1≥EQ\f((Gcosαmaxf+Gsinαmax)r,Teqi0ηt)2)應(yīng)按下式驗算附著條件：Ftmax=EQ\f(Teqmaxig1i0ηt,r)≥Fφ3)對于越野汽車，傳動系最大傳動比應(yīng)保證汽車在極低車速下能穩(wěn)定行駛，設(shè)最低穩(wěn)定車速為uamin，則：itmax=0.377EQ\f(nminr,uamin)其中，nmin為發(fā)動機最低穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速§3—4傳動系檔數(shù)的選擇與各檔傳動比的分配檔數(shù)：檔位數(shù)多，增加了發(fā)動機發(fā)揮最大功率附近高功率的機會，提高了加速能力和爬坡能力，動力性好；檔位數(shù)多，增加了發(fā)動機在低燃油消耗率區(qū)工作的可能性，降低了油耗，燃油經(jīng)濟性好。由于相鄰檔的傳動比比值太大時會造成換檔困難，一般應(yīng)≤1.7～1.8，因此，最大傳動比與最小傳動比的比值EQ\f(itmax,itmin)越大，檔位數(shù)也應(yīng)越多：轎車：行駛車速高，比功率大，最高檔后備功率也大，即最高檔的動力因數(shù)D0max也大，D1max與D0max間范圍小，即EQ\f(itmax,itmin)小。因此，可用三檔變速器。但為了節(jié)省燃油，現(xiàn)在已多采用五檔變速器。輕型和中型載貨汽車：比功率小，一般用五檔變速器。重型載貨汽車：比功率更小，使用條件也更復(fù)雜，有時還需拖帶掛車，要求有很大的驅(qū)動力，一般用六檔～十幾檔的變速器。越野汽車：使用條件最復(fù)雜，經(jīng)常需牽引火炮或掛車，EQ\f(itmax,itmin)很大，檔位數(shù)也比同噸位載貨汽車多一倍左右。中間各檔傳動比的分配：變速器各檔傳動比大致是按等比級數(shù)分配的：EQ\f(ig1,ig2)=EQ\f(ig2,ig3)=…=q,q為公比設(shè)為n檔變速器，in=1（直接檔），且ig1已知，則：EQ\f(ig1,ig2).EQ\f(ig2,ig3).….EQ\f(ig(n-1),ign)=qn-1即ig1=qn-1∴q=n-1EQ\r(ig1)∴ig2=qn-2,ig3=qn-3,…,igm=qn-m,…,ign=qn-n=1傳動比按等比級數(shù)分配的好處：換檔過程中，發(fā)動機總在同一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，駕駛員容易把握換檔時機。證明：Ⅰ檔→Ⅱ檔：換檔前，ua1=0.377EQ\f(n2r,igi0)換檔后，ua2=0.377EQ\f(n1r,igi0)由ua1=ua2得發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低到n1=EQ\f(ig2,ig1)n2才能使離合器換檔無沖擊。同理，Ⅱ檔→Ⅲ檔時，需n1’=EQ\f(ig3,ig2)n2∵EQ\f(ig2,ig1)=EQ\f(ig3,ig2)=q∴n1’=n1即，如果每次發(fā)動機都提高到轉(zhuǎn)速n2換檔，只要待轉(zhuǎn)速降低到n1，離合器就能無沖擊地接合。能使發(fā)動機經(jīng)常在接近外特性最大功率Pemax處的大功率范圍運轉(zhuǎn)，增加了汽車的后備功率，提高了動力性。（見圖）主變速器按等比級數(shù)分配傳動比，便于與副變速器結(jié)合，構(gòu)成更多檔位的變速器。例：設(shè)五檔變速器公比為q2，傳動比序列為1，q2，q4，q6，q8結(jié)合一副變速器，其傳動比為1，q則得到10檔變速器：1，q，q2，q3，q4，q5，q6，q7，q8，q9但實際設(shè)計時，高檔公比略小于低檔公比。（∵高檔經(jīng)常使用，利用率高）第四章汽車的制動性1）汽車在行駛中能強制地降低行駛車速以至停車的能力；2）在下長坡時維持一定車速的能力；3）制動時保持行駛方向穩(wěn)定性的能力。意義：1）直接關(guān)系到交通安全，是汽車安全行駛的重要保證；2）可靠的制動性是汽車動力性充分發(fā)揮的前提?！?—1汽車制動性的評價指標制動效能：迅速地降低行駛車速以至停車的能力包括：制動距離、制動減速度制動時汽車的方向穩(wěn)定性：在制動過程中，維持直線行駛能力，或按預(yù)定的彎道行駛的能力。即：制動時不發(fā)生跑偏、側(cè)滑、失去轉(zhuǎn)向能力的性能。制動效能的恒定性：（即抗衰退性能）包括：連續(xù)制動抗熱衰退、涉水后抗水衰退。例：我國GB7258-87《機動車運用安全技術(shù)條件》規(guī)定：“在平、干水泥路或瀝清路面（φ=0.7）上試驗，總質(zhì)量<4.5t的車輛，初速為30km/h時，制動距離應(yīng)小于7.0m，制動減速度應(yīng)>6.4m/s2，不許偏出3.7m的通道?！薄?—2制動時車輪受力地面制動力：FXb汽車制動時，地面對車輪提供一個與行駛方向相反的外力，使其減速停車。大?。篎Xb=Tμ/r取決于：⑴摩擦片與制動鼓或制動盤之間的摩擦力；⑵輪胎與地面間的附著力。制動器制動力：Fμ在輪胎周緣上克服制動器摩擦力矩Tμ所需的力。大?。篎μ=Tμ/r取決于：制動器結(jié)構(gòu)參數(shù)、制動踏板力（成正比）。地面制動力FXb、制動器制動力Fμ及附著力Fφ之間關(guān)系車輪抱死前——純滾動：FXb=Fμ<Fφ臨界狀態(tài)——剛剛抱死：FXb=Fμ=Fφ車輪抱死后——抱死拖滑：FXb=Fφ<Fμ結(jié)論：只有Fμ足夠大且地面有較大的Fφ，才能得到較大的FXb。FXb=min（Fμ，F(xiàn)Φ）硬路面上的附著系數(shù)：φ附著系數(shù)，反映了地面提供切向反力的能力。（一）分析接地印痕：純滾動——花紋與印痕一致：uW=rωW邊滾邊滑——印痕模糊：（轉(zhuǎn)動成份減少）uW>rr0ωW車輪抱住——印痕粗黑：（沒有轉(zhuǎn)動成份）ωW=0滑移率（s）：制動過程中滑移成份的多少。s=EQ\f(uW-rωw,uW)×100%uW——車輪的實際速度（車輪中心的速度、車速）rωw——車輪的圓周速度uW-rωw——車輪的滑移速度討論：純滾動時：uW=rωW，s=0邊滾邊滑：uW>rωW,0<s<100%車輪抱?。害豔=0,s=100%（三）制動時附著系數(shù)與滑移率的關(guān)系：制動力系數(shù)：φb地面制動力Fb與垂直載荷W之比；側(cè)向力系數(shù)：φt地面?zhèn)认蛄y與垂直載荷W之比。φb—s曲線：（試驗結(jié)果）峰值附著系數(shù)：φps=15—20%時，有φbmax=φp滑動附著系數(shù)：φSs=100%時的φb為φSOA段實際無滑移：制動時，輪胎制動半徑rrw>滾動半徑rr0。（∵制動時，輪胎受拉，如圖）φt—s曲線：s↗→φt↘；且s=100%時，φt=0，受側(cè)向力干擾時，極易側(cè)滑，甚至調(diào)頭。摩擦圓：路面對輪胎的切向反作用力是各向同性的（近似），即：在任何方向上都有Fφ=FZφFΦ2=Fb2+FY2等式兩邊同除以FZ，得φt=EQ\r(φ2-φb2)有：φb↗→φt↘結(jié)論：s=15—20%時，φb最大，φt也較大，即能快速制動，又能防止側(cè)滑，ABS防抱死系統(tǒng)附著系數(shù)的影響因素：道路的材料、結(jié)構(gòu)、狀況：材料：結(jié)構(gòu)為增加排水能力：宏觀上，中間高、兩邊低；微觀上，粗糙且有尖銳棱角。狀況：干、濕、冰、雪、清潔度等輪胎的結(jié)構(gòu)、花紋、材料：低氣壓、寬斷面、深花紋、子午線輪胎的φ↗。車速：VaVa↗→φ↘（也說明：高速制動困難）?！?—3汽車的制動效能及其恒定性——汽車迅速降低行駛速度直至停車的能力。其評價指標：制動距離，s（m）；制動減速度，j（m/s2）。制動時整車的受力分析：沿行駛方向：Fj=FXb+∑F≈FXbi=0（水平路），F(xiàn)f=0（堅硬路），F(xiàn)W=0（制動初速度不高）。其中Fj=mj為減速慣性力制動減速度：jj=FXb/m汽車在不同的路面上能達到的最大制動減速度為：jmax=FXbmax/m=φbG/m=φbg允許前后輪都抱死：jmax=φsg裝有ABS的汽車：jmax=φpg制動距離：s指汽車車速為ua0(空檔)時，從駕駛員踩著制動踏板開始到汽車停住為止，所駛過的距離。制動過程：駕駛員的反應(yīng)時間：τ1=τ1’+τ1”（駕駛員精神反應(yīng)+生理反應(yīng)）制動器的作用時間：τ2=τ2’+τ2”（制動器滯后時間+制動力增長時間）持續(xù)時間：τ3（j基本不變）消除制動時間：τ4（τ4過長，影響隨后起步或加速行駛）制動距離的大小估算：制動距離應(yīng)是τ2’、τ2”和τ3期間駛過的距離。τ2’期間駛過的距離：S2'=u0τ2',mτ2"期間駛過的距離：S2"∵制動減速度線性增長，即：EQ\f(du,dτ)=kτ其中k=-EQ\f(jmax,τ2")∴∫du=∫kτdτ又∵τ=0時u=u0故u=u0+EQ\f(1,2)kτ2則τ=τ2"時ue=u0+EQ\f(1,2)kτ2"2(求S3用)S2"=∫udτ=EQ\i\in(0,τ2",(u0+EQ\f(1,2)kτ2)dτ)=u0τ2"-EQ\f(1,6)jmaxτ2"2∴S2=S2'+S2"τ3期間駛過的距離：S3∵作勻減速運動，且知初速為ue,末速為0，則：S3=EQ\f(ue2,2jmax)=EQ\f(u02,2jmax)-EQ\f(1,2)u0τ2"+EQ\f(1,8)jmaxτ2"2總制動距離：S=S2+S3=u0(τ2'+EQ\f(τ2",2))+EQ\f(u02,2jmax)-EQ\f(1,24)jmaxτ2"2≈u0(τ2'+EQ\f(τ2",2))+EQ\f(u02,2jmax)S=EQ\f(1,3.6)(τ2’+EQ\f(τ2",2))ua0+EQ\f(ua02,254φb)，m影響制動距離的因素：⑴附著系數(shù)：φ↗→S↘⑵起始車速：ua0↗→S↗↗⑶制動器作用時間：τ2——主要原因（與τ3比）制動效能的恒定性：取決于摩擦副的材料、制動器的結(jié)構(gòu)?？篃崴ネ诵裕嚎顾ネ诵裕骸?—4制動時汽車的方向穩(wěn)定性——汽車在制動過程中，維持直線行駛或按預(yù)定彎道行駛的能力能力。跑偏——制動時，汽車自動向左或向右偏駛。側(cè)滑——制動時，汽車的某一軸或兩軸車輪橫向滑移。前輪失去轉(zhuǎn)向能力——指彎道制動時，汽車不再按原來彎道行駛而沿彎道切線方向駛出或直線制動時轉(zhuǎn)動方向盤汽車仍按直線方向行駛的現(xiàn)象。汽車的制動跑偏：汽車的左右車輪特別是轉(zhuǎn)向輪左右車輪制動器制動力Fμ不相等；——由制造、調(diào)整的誤差造成的，有向左或向右。制動時懸架導(dǎo)向桿系與轉(zhuǎn)向桿系在運動學(xué)上的不協(xié)調(diào)?！稍O(shè)計原因造成的，總向左（或向右）跑偏。例：一試制中的貨車，制動總向右跑偏，分析原因：轉(zhuǎn)向節(jié)上節(jié)臂處球頭銷離前軸中心線太高，且懸架鋼板彈簧剛度太?。ㄜ洠?。制動時后軸的側(cè)滑：試驗分析：前輪無制動力、后輪有足夠的制動力：——會側(cè)滑；后輪無制動力、前輪有足夠的制動力：——不會側(cè)滑，但前輪失去轉(zhuǎn)向能力；前、后輪都有足夠的制動力，但它們抱死拖滑的次序和時間間隔不同：（ua0=64.4km/h）⑴前輪比后輪先抱死，或后輪比前輪先抱死的時間間隔<0.5s——不會側(cè)滑，但前輪失去轉(zhuǎn)向⑵后輪比前輪先抱死的時間間隔>0.5s——嚴重側(cè)滑；起始車速ua0和附著系數(shù)φ的影響：⑴ua0：只有ua0>ua1時，后軸側(cè)滑才成為一種危險的側(cè)滑。⑵φ：φ↘→側(cè)滑程度↗原因：φ↘→制動時間↗→側(cè)滑程度↗試驗結(jié)論：制動過程中，若只有前輪抱死、或前輪先抱死，汽車不側(cè)滑（穩(wěn)定狀態(tài)），但喪失轉(zhuǎn)向能力；若后輪比前輪提前一定時間先抱死，且ua0>ua1時，汽車在輕微側(cè)向力作用下就會側(cè)滑。路面愈滑、制動距離和制動時間愈長，后軸側(cè)滑愈劇烈。受力分析：前輪抱死、后輪滾動：在側(cè)向力作用下，前軸側(cè)滑使汽車轉(zhuǎn)向，離心力Fj與側(cè)滑方向相反，F(xiàn)j減小或抑制側(cè)滑——穩(wěn)定工況后輪抱死、前輪滾動：在側(cè)向力作用下，后軸側(cè)滑使汽車轉(zhuǎn)向，離心力Fj與側(cè)滑方向相同，F(xiàn)j加劇后軸側(cè)滑——非穩(wěn)定工況（危險）（二）結(jié)論：為保證制動方向穩(wěn)定性，首先，不能出現(xiàn)：只有后輪抱死、或后輪比前輪先抱死的情況，以防止危險的后軸側(cè)滑；其次，盡量少出現(xiàn)：只有前輪抱死、或前后輪都抱死的情況，以維持汽車的轉(zhuǎn)向能力；最理想的情況：防止任何車輪抱死。（三）出現(xiàn)后軸側(cè)滑時的解決辦法：——松制動，并向側(cè)滑方向打方向?！?—5前、后制動器制動力的比例關(guān)系問題引入：為保證有良好的制動性，即良好的制動效能和制動方向穩(wěn)定性，后輪的制動器制動力Fμ2大小應(yīng)合適。若Fμ2↗→后輪FXb易先達到Fφ而先抱死→易側(cè)滑若Fμ2↘→不能充分利用后輪Fμ2→影響制動效能那么，對于前、后制動器制動力按定比分配的一般汽車來說，該如何確定此分配比例呢？地面對前、后車輪的法向反作用力：FZ1、FZ2問題引入：∵制動時，F(xiàn)Z1↗、FZ2↘，且Fφ=FZφ∴Fφ1↗、Fφ2↘，直接影響前、后輪抱死先后順序有必要先討論制動時，F(xiàn)Z1、FZ2將如何變化：假定：i=0（水平路），F(xiàn)f=0（堅硬路），F(xiàn)W=0（制動初速度不高）?！唷艶=0。忽略減速時旋轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力偶矩。FZ1L=Gb+FjhgFZ2L=Ga-Fjhg將Fj=mEQ\f(du,dt)，（忽略旋轉(zhuǎn)質(zhì)量，δ=1）代入上式，得:FZ1=EQ\f(G,L)(b+EQ\f(hg,g)EQ\f(du,dt))FZ2=EQ\f(G,L)(a-EQ\f(hg,g)EQ\f(du,dt))若前、后輪都抱死（在φ的路面上）：j=EQ\f(du,dt)=φg，則：FZ1=（b+φhg）G/LFZ2=（a-φhg）G/L可見，當制動強度或附著系數(shù)變化時，F(xiàn)Z1、FZ2變化很大，重心前移。理想的前、后制動器制動力Fμ的分配曲線：制動時，前、后輪同時抱死，對制動效能、制動方向穩(wěn)定性均有利，此時的Fμ2——Fμ1的關(guān)系曲線稱為理想的前、后制動器制動力的分配曲線。如何理想地分配Fμ1--Fμ2，才能使汽車在任何φ的路面上，前、后輪同時抱死？在任何φ的路面上，前、后輪同時抱死的條件是：前后制動器制動力的和等于地面附著力；且Fμ1、Fμ2分別等于各自的附著力。即：Fμ1=φFZ1Fμ2=φFZ2Fμ1+Fμ2=φGFμ1=（b+φhg）Gφ/L⑴Fμ2=（a-φhg）Gφ/L⑵⑴+⑵，得：Fμ1+Fμ2=φG——等制動力線組；⑴/⑵，得：EQ\f(Fμ2,Fμ1)=EQ\f(a-φhg,b+φhg)——制動力分配線組上述兩線組的對應(yīng)φ值交點連線——理想的前、后制動器制動力的分配曲線，簡稱I曲線。消去φ：Fμ2=EQ\f(1,2)[EQ\f(G,hg)EQ\r(b2+\f(4hgL,G)Fu1)–(EQ\f(Gb,hg)+2Fμ1)]討論：1）汽車前、后輪制動器制動力Fμ1、Fμ2的分配關(guān)系如果能滿足I曲線，就能保證在任何φ的路面上前、后輪都同時抱死制動。即，只有當路面的φ變化后，F(xiàn)μ1、Fμ2的分配關(guān)系也隨I曲線變化，才能使前、后輪同時抱死。2）由于當前后輪同時抱死或先后都抱死時：Fμ1=Fxb1=FΦ1且Fμ2=Fxb2=FΦ2因此，I曲線也是…3）I曲線只與汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)（汽車質(zhì)量m、質(zhì)心到前后軸的距離a，b、質(zhì)心高度hg）。具有固定比值的前、后輪制動器制動力及同步附著系數(shù)：具有固定比值的前、后輪制動器制動力分配系數(shù)β及β線：一般汽車前、后輪制動器制動力之比為一固定值。β=Fμ1/Fμ∴EQ\f(Fμ2,Fμ1)=EQ\f(1-β,β)實際的Fμ1、Fμ2的分配線——β線(直線)同步附著系數(shù)：φ0——I曲線與β線的交點處的附著系數(shù)。⑴φ0的意義：前、后輪制動器制動力為固定比值的汽車，只有在一種附著系數(shù)（即：φ0）的路面上制動時，才能使前、后車輪同時抱死。⑵解析法求φ0：∵EQ\f(Fμ2,Fμ1)=EQ\f(1-β,β)而EQ\f(Fμ2,Fμ1)=EQ\f(a-φhg,b+φhg)∴φ0=EQ\f(Lβ-b,hg)或β=EQ\f(φ0hg+b,L)提問：φ0值是由路面參數(shù)決定的還是由汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的？∵φ0必是I曲線上的點，∴只與汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。汽車在各種路面上制動過程的分析：（一）f線組與r線組：f線組——在各種φ值的路面上，只有前輪抱死時的前、后輪地面制動力FXb1、FXb2的關(guān)系曲線。當前輪抱死時：EQ\f(du,dt)=EQ\f(FXb,m)=EQ\f(FXb1+FXb2,m)FXb1=φFZ1=φEQ\f(G,L)(b+EQ\f(hg,g)EQ\f(du,dt))代入并整理得：FXb2=EQ\f(L-φhg,φhg)FXb1-EQ\f(Gb,hg)以不同的φ值代入上式，即得f線組。與縱坐標FXb2截距為：-EQ\f(Gb,hg),所有線過點(0，-EQ\f(Gb,hg))。r線組——在各種φ值的路面上，只有后輪抱死時的前、后輪地面制動力FXb1、FXb2的關(guān)系曲線。當后輪抱死時：FXb2=φFZ2=φEQ\f(G,L)(a-EQ\f(hg,g)EQ\f(du,dt))代入并整理得：FXb2=EQ\f(-φhg,L+φhg)FXb1+EQ\f(φGa,L+φhg)以不同的φ值代入上式，即得f線組。與橫坐標FXb1截距為：EQ\f(Ga,hg),所有線過點(EQ\f(Ga,hg),0)。以不同的φ值代入上式，即得r線組。作f線組與r線組圖：⑴f線組與r線組交點，即前、后輪同時抱死點，f線組與r線組交點連線，即I曲線；⑵I曲線以上f線組與I曲線以下的r線組：前、后輪均己抱死，F(xiàn)Xb=φG，不再增加，無意義。制動過程的分析：設(shè)：汽車的φ0=0.39在φ<φ0的路面上制動：設(shè)φ=0.3O→AA點A→A'A'點車輪工況均未抱死前輪抱死拖滑都抱死Fμ1Fμ2沿β線變化FXb1FXb2沿β線變化交于φ=0.3的f線沿φ=0.3的f線變化交于φ=0.3的r線(I曲線)FXb與Fμ的關(guān)系FXb1=Fμ1FXb2=Fμ2FXb1<Fμ1FXb2=Fμ2j=0.3g2、在φ>φ0的路面上制動：設(shè)φ=0.7O→BB點B→B'B'點車輪工況均未抱死后輪抱死拖滑都抱死Fμ1Fμ2沿β線變化FXb1FXb2沿β線變化交于φ=0.7的r線沿φ=0.7的r線變化交于φ=0.7的f線(I曲線)FXb與Fμ的關(guān)系FXb1=Fμ1FXb2=Fμ2FXb1=Fμ1FXb2<Fμ2j=0.7g3、在φ=φ0的路面上制動：制動開始：FXb1、FXb2、Fμ1、Fμ2沿β線上升；β線與r、f、I線同時相交：前、后輪同時抱死。結(jié)論：β線位于I線下方(路面φ<φ0)，總是前輪先抱死；β線位于I線上方(路面φ>φ0)，總是后輪先抱死。制動強度q：為防止后軸側(cè)滑或前輪失去轉(zhuǎn)向能力，汽車在制動過程中最好既不出現(xiàn)后軸車輪先抱死的危險工況（側(cè)滑），也不出現(xiàn)前軸車輪先抱死或前后車輪都抱死的危險工況?！鄳?yīng)以即將出現(xiàn)車輪抱死，但還沒有任何車輪抱死時的制動減速度作為汽車能產(chǎn)生的最高制動減速度。定義：制動強度z=EQ\f(du,dt)/g顯然，在φ=φ0的路面上制動時，z=φ0；而在其它φ值的路面上制動時，z<φ0。（證明如下）在φ<φ0路面制動時，前輪剛首先抱死時獲得最大制動減速度：FΦ1=φFZ1=φEQ\f(G,L)(b+EQ\f(hg,g)EQ\f(du,dt))Fμ1=βFμ=βFXb=βEQ\f(du,dt)EQ\f(G,g)∵前輪剛抱死，∴有Fφ1=Fμ1=FXb1可求出：EQ\f(du,dt)=EQ\f(b,Lβ-hgφ)φg=EQ\f(b,b+(φ0-φ)hg)φg∴z1=EQ\f(b,b+(φ0-φ)hg)φ∵φ<φ0∴φ0–φ>0∴z1<φ在φ>φ0路面制動時，后輪剛首先抱死時獲得最大制動減速度：FΦ2=φFZ2=φEQ\f(G,L)(a-EQ\f(hg,g)EQ\f(du,dt))Fμ2=(1-β)Fμ=(1-β)EQ\f(du,dt)EQ\f(G,g)∵前輪剛抱死，∴有Fφ2=Fμ2可求出：EQ\f(du,dt)=EQ\f(a,L(1-β)+hgφ)φg=EQ\f(a,a+(φ-φ0)hg)φg∴z2=EQ\f(a,a+(φ-φ0)hg)φ∵φ>φ0∴φ–φ0>0∴z2<φ附著系數(shù)利用率ε：在附著系數(shù)為φ的路面上制動時，制動強度與附著系數(shù)之比：ε=EQ\f(q,φ)。φ<φ0時，ε1=EQ\f(b,b+(φ0-φ)hg)<1；φ>φ0時，ε2=EQ\f(a,a+(φ-φ0)hg)<1；φ=φ0時，ε=1ε常用來評價汽車在不同路面上制動時方向穩(wěn)定性的好壞?！咂渲档拇笮≡谝欢ǔ潭壬戏从沉饲昂筝喯群蟊劳匣臅r間間隔長短：ε越小，前后輪先后抱死拖滑的時間間隔越長，汽車喪失方向穩(wěn)定性的可能性越大。ε的大小也反映了地面附著條件的利用程度，ε越接近1，說明地面附著條件發(fā)揮的越充分，也說明汽車制動力分配的越合理。制動效率：汽車制動時，并不是把制動器制動力Fμ全部轉(zhuǎn)化為地面制動力FXb，故Fμ因不能充分發(fā)揮作用而存在效率問題。制動效率ηb：汽車在一定附著系數(shù)的路面上制動時，前后車輪都抱死所獲得的最大地面制動力FXbmax與此時所需要的制動器制動力Fμmax之比。ηb=Fxbmax/Fμmax下面分析G=53kN的汽車在不同φ值路面上的ηb：當φ<φ0時，設(shè)φ=0.3：FXbmax=Fφ=φG=0.3×53=15.9kN需要的Fμmax為:Fμmax=16.8kN(此值可由A’點作一45°的直線，與Y軸的交點，即為φ=0.3時的Fμmax值。）∴ηb=FXbmax/Fμmax≈94.2%2、當φ>φ0時，設(shè)φ=0.7：FXbmax=Fφ=φG=0.7×53=37.1kN需要的Fμmax為:Fμmax=46.8kN∴ηb=FXbmax/Fμmax≈79.2%3、當φ=φ0時，F(xiàn)Xbmax=Fμmax，ηb=100%⑴只有在φ=φ0的路面上制動時，制動效率，ηb最大，其它的路面上FXbmax<Fμmax，ηb<1；（證明從略）⑵若把φ0由0.39↗0.7，則在較高φ的路上制動時，可保證有較高的制動效率，ηb。同步附著系數(shù)φ0的選擇：汽車的制動情況取決于I曲線與β線的配合。I曲線是由汽車總質(zhì)量和汽車質(zhì)心位置決定的；β線是由前、后制動器制動力的分配決定的。因此可通過調(diào)整β值，得到I曲線與β線的恰當配合，從而改善制動情況。也就是選取合適的φ0。1、調(diào)整β值，保證合適的φ0β越大→β線的斜率小→φ0越大（圖中β1<β2<β3）β=Fμ1/Fμ，改變Fμ1（如前輪的制動輪缸活塞直徑或制動氣室膜片直徑）2、針對不同車型選取φ0：轎車ua高，后軸易側(cè)滑，β應(yīng)高，φ0應(yīng)大。貨車ua低，不易出現(xiàn)后軸側(cè)滑，應(yīng)盡量保證轉(zhuǎn)向能力，即避免前輪抱死，β值應(yīng)低些，應(yīng)選較小的φ0值。3、針對不同的使用條件：如：多雨的山區(qū)⑴彎道多，強調(diào)轉(zhuǎn)向能力，應(yīng)避免前輪抱死；⑵ua低，不易發(fā)生后軸側(cè)滑。∴選用較小的φ0值。十、對前后制動器制動力分配的要求（制動力的調(diào)節(jié)）為了防止后軸抱死出現(xiàn)危險的側(cè)滑，β應(yīng)位于I曲線的下方；為了減少制動時前輪抱死而失去轉(zhuǎn)向能力，提高附著效率，β線應(yīng)盡量靠近I線。方法：調(diào)節(jié)后輪制動油泵油壓或氣壓，使后輪制動力矩減小。比例閥：感載比例閥：感載射線閥：第六章汽車的平順性§6—1汽車的平順性及其評價方法一、平順性平順性——汽車在行駛過程中，保持駕駛員和乘員處于振動環(huán)境中具有一定的舒適度，或保持所載物資完好的能力。汽車行駛時，由于路面不平等原因會激起汽車振動。振動會影響汽車的平順性，使乘員感到不舒適和疲乏，或使所運載的物資受損；也會使通過性、操縱穩(wěn)定性、經(jīng)濟性變壞，使動力性得不到充分發(fā)揮。比如：當車輪上下跳動時，車輪與地面附著性能下降，就會影響汽車的各種使用性能。人體對振動的反應(yīng)：機械振動對人體的影響，既取決于振動頻率、強度，振動作用的方向和暴露時間，又取決于人的心理、生理狀態(tài)。因此評價困難。（一）ISO2631國際標準《人承受全身振動的評價指南》用加速度的均方根值（rms）給出了在1～80Hz振動頻率范圍內(nèi)人體對振動反應(yīng)的三個不同界限：暴露極限：人體承受的振動強度低于此值，將能保持健康和安全。疲勞-工效降低界限：振動強度在此界限之內(nèi)，駕駛員能準確靈敏地反應(yīng)，正常地進行駕駛。舒適降低界限：振動強度低于此值，乘員能在車上順利進行吃、讀、寫等動作。圖中給出了“疲勞-工效降低界限”（不同暴露時間下）隨頻率的變化趨勢。圖a為垂直方向振動(上下)；圖b為水平方向振動（縱向和橫向）。另兩個反應(yīng)界限隨頻率的變化趨勢與之完全相同，只是允許值不同：“暴露極限”值為“疲勞-工效降低界限”值的2倍(上移6db)；“舒適降低界限”值為“疲勞-工效降低界限”值的1/3.15倍(下移10db)。（二）影響“疲勞-工效降低界限”的因素：振動頻率：人體振動系統(tǒng)在垂直振動4～8Hz、水平振動1～2Hz環(huán)境中會出現(xiàn)共振。從曲線中可看出，人體對振動最敏感的頻率范圍的加速度允許值最小。振動作用方向：汽車上2.8Hz以下的振動較多，而水平方向人體最敏感頻率在此范圍之內(nèi)，因此應(yīng)充分重視由汽車俯仰角振動在水平方向的引起的水平振動。暴露時間：同一頻率下，隨著暴露時間的增長，加速度允許值減小。實際上，人體產(chǎn)生“疲勞”“不舒適”感覺是振動強度和暴露時間綜合作用的結(jié)果。ISO推薦的兩種平順性的評價方法：把傳到人體的加速度進行頻譜分析，得到1/3倍頻帶的加速度均方根值譜：1/3倍頻帶上、下限頻率比值：fu/fl=EQ\r(3,2)=1.26中心頻率：fc=EQ\r(fufl)帶寬：Δf=fu-flfu=1.12fc;fl=0.89fc各個1/3倍頻帶加速度均方根值的分量σEQ\o(,p)i，可由傳到人體的加速度fEQ\o(,p)(t)的功率譜密度GEQ\o(,p)(f)積分得到：σEQ\o(,p)i=EQ\r(\i\in(0.89fci,1.12fci,G\o(,p)(f)df))（1/3倍頻帶的加權(quán)加速度均方根值分量）分別評價方法：當同時有許多個1/3倍頻帶都有振動能量作用于人體時，各頻帶振動的作用無明顯聯(lián)系，對人體產(chǎn)生影響的，主要是由人體感覺的振動強度最大的一個1/3倍頻帶所造成的。可以用加權(quán)加速度均方根值分量σEQ\o(,p)wi來評價人體對振動強度的感覺。評價指標為加權(quán)加速度均方根值分量σEQ\o(,p)wi中的最大值。（1/3倍頻帶的加權(quán)加速度均方根值）總加權(quán)值評價方法：用1～80Hz范圍內(nèi)的20個1/3倍頻帶的加權(quán)加速度均方根值分量σEQ\o(,p)wi的方和根值，即總加權(quán)值σEQ\o(,p)w來評價。σEQ\o(,p)w=EQ\r(\i\su(i=1,20,(σEQ\o(,p)wi)2))§6—2汽車振動系統(tǒng)及其模型一、汽車振動系統(tǒng)一般來說，只要物質(zhì)系統(tǒng)具有慣性（如質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量）和恢復(fù)力（如彈性力），就可能產(chǎn)生振動，這樣的系統(tǒng)稱為振動系統(tǒng)。由于任何機器、機構(gòu)及其零部件都具有質(zhì)量或彈性，因而它們都是