汽车理论第五版重点

第一章汽车的动力性1.汽车动力性指标：最高车速maxau、加速时间t、最大爬坡度maxi2.汽车某性能的“指标”、或者说“评价指标”，是指若干可以用来评价该性能优劣的参数。3.评价指标必须是整车性能参数，而不是某个结构设计参数。比如，这一章介绍的动力性，“最高车速”就是一个评价指标；汽车的最高车速与发动机功率有关，但“发动机功率”不是评价指标，而是一个结构参数。4.最高车速maxau：在水平良好的路面（沥青或混凝土）上汽车所能达到的最高行驶车速。单位一般为km/h。5.注意：最高车速和其他动力性指标一样，都是在规定的载质量下定义的。不同国家或机构对不同车型都制订了相应的标准。发动机排量越大，汽车最高车速越高；配置相同发动机的前提下，手动挡比自动挡车速更高；发动机排量相同的前提下，车身越小，最高车速越高；SUV配备的发动机排量普遍较大，但与配备相同发动机排量的轿车相比，最高车速要低。。6.加速时间表示加速能力：原地起步加速时间和超车加速时间7.原地起步加速时间：汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步，并以最大的加速强度（包括选择恰当的换挡时机）逐步换至最高挡后到某一预定的车速或距离所需的时间。8.超车加速时间：用最高档或次高挡由某一较低车速全力加速至某一高速所需的时间。当加速时间不易定量计算时，有时可以用加速度来代替。在给定起始和终止速度的条件下，加速度越大，加速时间就越短。9.最大爬坡度maxi汽车的最大爬坡度就是满载（或某一载质量）时汽车在良好路面上所能爬上的最大坡度。“坡度”指的不是坡道的角度，而是该角度的正切shi/tan10.驱动力Ft：发动机产生的转矩经传动系传到驱动轮，产生驱动力矩tT，驱动轮在tT的作用下给地面作用一圆周力Ｆo，地面对驱动轮的反作用力Ft即为驱动力。地面驱动轮的反作用力riiTrTFTgtqtt0(tqT发动机转矩gi变速器传动比0i主减速器传动比T传动系的机械效率）11.驱动轮的转矩:TgtqtiiTT012.发动机转矩特性：外特性：节气门全开时,发动机转矩Ttq和功率Pe与转速n的关系,对于动力性分析而言，讨论的是汽车的最大运动能力，所以发动机特性都按外特性确定。；节气门部分开启，部分负荷特性。13.功率9550/nTPtqe14.使用外特性曲线：带上全部附件设备时的发动机特性曲线，称为使用外特性曲线。一般，使用外特性与外特性相比：汽油机的最大功率约小15%；货车柴油机的最大功率约小5%；轿车与轻型货车柴油机的最大功率约小10%15.传动系的机械效率inTinTPPPinP——输入传动系的功率TP传动系损失的功率；等速行驶时einPP16.速行传动系功率损失TP：机械和液力损失17.自由半径：车轮处于无载时的半径18.静力半径Rs：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离19.滚动半径rR：车轮几何中心到速度瞬心的距离。20.上述三个术语的含义和应用范围均有不同，但在一般性分析、计算时，通常不计它们的差别，统称为车轮半径，符号记做r。21.驱动力图：根据下列两个公式：0377.0iinrugariiTFTgtqt0；其中tqT来自发动机外特性曲线，做出的atuF关系图，即驱动力图22.汽车行驶总阻力（加速阻力）（坡度阻力）空气阻力）（滚动阻力）jiWfFFFFF(需要注意的是，这四种阻力并不一定同时存在。比如，汽车在水平路面上匀速行驶时，就没有坡度阻力和加速阻力，即，上式中的iF和jF都等于0。23.滚动阻力fF产生的原因：轮胎（主要）、路面变形产生迟滞损失24.轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。25.滚动阻力系数f：车轮在一定条件下滚动时所需之推力与车轮负荷之比，即单位车重所需的推力，fF=Wf在一般性分析、计算中，常认为在确定车辆和路面的条件下，滚动阻力系数是常数。比如，普通轮胎在正常充气压力下，在常见的沥青或混凝土路面上，滚动阻力系数大约在0.012-0.018范围内。26.影响滚动阻力的因素：车速(au高-f大)、轮胎结构、气压、路面条件、驱动力、转向fF=Wf27.地面切向反作用力XF：是真正作用在驱动轮上的驱动汽车行驶的力，它的数值为驱动力减去驱动轮上的滚动阻力。28.临界车速：超过后产生驻波现象，轮胎温度快速增加，大量发热导致轮胎破损或爆胎。29.驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复，其残余变形形成了一种波.轮胎周缘不再是圆形而呈现明显的波浪形。轮胎刚离开地面时波的振幅最大，它按指数规律沿轮胎圆周衰减。30.子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小20%～30％；滚动阻力与轮胎的帘线（棉、人造丝、尼龙、钢丝）和橡胶品质有关31.气压：越高，轮胎变形及由其产生的迟滞损失就越小，滚动阻力也越小。32.驱动力：Ft增大→胎面滑移增加→fF增大。驱动力系数（驱动力/径向载荷）气压越低f越小。33.转向：离心力→前、后轮产生侧偏力→侧偏力沿行驶方向产生分力→滚动阻力增加34.空气阻力WF：汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力称为空气阻力。压力（占91%作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力）、摩擦阻力FW=1/2CDAρur2(CD—空气阻力系数；A—迎风面积；ru—相对速度；ρ—空气密度=1.2258)15.212aDWAUCF上式必须按指定的单位计算，得到的空气阻力WF单位就是N。35.压力阻力：作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力。36.压力阻力的影响因素：形状（主要取决于车身主体形状）、干扰（车身表面的凸起物引起的阻力。后视镜要注重流线形、门把手、悬架导向杆和传动轴）、内循环（满足冷却、通风等需要，使空气流经车体内部时构成的阻力）、诱导阻力（空气升力在水平方向的投影）。37.空气升力：由于流经车顶的气流速度大于流经车底的气流速度，使得车底的空气压力大于车顶，从而空气作用在车身上的垂直方向的压力形成压差，这就是空气升力38.摩擦阻力：空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。39.减小空气阻力系数CD：1）车身前部：发动机盖应向前下倾、面与面交接处的棱角应为圆柱状、风窗玻璃应尽可能“躺平”，且与车顶圆滑过渡、尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物、上掀式前照灯、在保险杠下面，应安装合适的扰流板、车轮盖应与轮胎相平。2）整车：整个车身应向前倾1°～2°、水平投影应为腰鼓形、后端稍稍收缩，前端呈半圆形。3）汽车后部：最好采用舱背式或直背式、应安装后扰流板、若用折背式，则行李箱盖板至地面距离应高些，长度要短些、后面应采用鸭尾式结构。4）车身底部：所有零件应在车身下平面内且较平整，最好有平滑的盖板盖住底部。5）发动机冷却通风系统：仔细选择进风口与出风口的位置，精心设计内部风道。6）货车和半挂车的空气阻力也很重要，不少货车驾驶室上已装用导流板等装置，以减少空气阻力、节省燃油。40.坡度阻力iF：汽车重力沿坡道的分力，iF=sinG＝Ｇtan＝Ｇｉ（ｉ=tan）41.道路阻力：滚动阻力和坡度阻力之和。F=Gfcos＋sinG＝ifG=G道路阻力系数：ψ=f+i42.加速阻力：汽车加速行驶时，克服其质量加速运动时的惯性力。平移质量的惯性力、旋转质量的惯性力偶矩。dtdumFj22022111riiImrImTgfW(δ—旋转质量换算系数：WI—车轮转动惯量；If—飞轮转动惯量)43.挡位不同，δ值不同、总质量不同，δ值不同，总质量越小的车，旋转质量换算系数值越大。旋转质量换算系数δ大于1，这是考虑到汽车加速时，不仅整车质量要平移加速，飞轮和车轮等旋转质量也在加速，所以加速阻力比仅有平移质量m时要大些。同一汽车，传动比越大，δ越大。（即，低挡的旋转质量换算系数大。）44.旋转质量换算系数的具体推导比较复杂，基本思想如下：当车辆加速时，发动机（曲轴）输出功率不会完全转化为传动系输入功率，飞轮会扣除一部分用于自身加速，即，作用在驱动轮上的实际驱动力比名义驱动力小。而为了使车轮加速旋转，驱动轮和从动轮都不能再保持力矩平衡，而需要一个向前旋转的合力矩，为此，地面需要给车轮一个“额外”的切向反力，方向向后。即，加速时，车轮获得的推力减小，而阻力增大。所以加速度前面要乘以一个大于1的旋转质量换算系数。其基本思想是“加速度变小了”。45.汽车行驶方程式：jifWtFFFFFdtdumGAUCGfriiTaDTgtqsin15.21cos20itansin1cosdtdumGiAUCGfriiTaDTgtq15.2120（ｒ、ｆ为结构参数；auｉ，dtdu为使用参）46.驱动力-行驶阻力图：在驱动力图的基础上，画出Ff+WF=f(au)就是驱动力行驶阻力平衡图。确定最高车去maxau:WftjiFFFFF,0,047.确定加速时间t：iF=0，dtdu=m1(Ft-(Ff+WF))adudt/t=A48.确定最大爬坡度maxi：总结只要车辆运动，就会有驱动力Ft、滚动阻力Ff和空气阻力WF。驱动力-行驶阻力平衡图表达的就是这个关系。1)以最高车速行驶时，没有iF和jF，Ft与（Ff+WF）平衡；2)全力加速时，没有iF，Ft与（Ff+WF）之差反应加速度；3)全力爬坡时，没有jF，Ft与（Ff+WF）之差反应爬坡度。49.动力特性图：横坐标是速度，纵坐标是动力因数D50.计算最高车速：计算最高爬坡度：计算加速时间t51.附着力：地面对轮胎切向反作用力的极限值（最大值）ZxFFFmax(ZF地面作用在车轮上的法向反作用力、—附着系数，与路面和轮胎都有关)52.附着条件：地面作用在驱动轮上的切向反力小于驱动轮的附着力。22ZXFF匀速行驶时222ZXfTFFrTT（2fT与轮胎自身有关）53.附着率C：由附着条件可得，后轮驱动：FX2/FZ2≤φ(令Cφ2＝FX2/FZ2后轮驱动汽车驱动轮的附着率)Cφ2≤φ前轮驱动：FX1/FZ1≤φ(Cφ1前轮驱动汽车驱动轮的附着率)Cφ1≤φ54.附着率越小或路面附着系数越大，附着条件越容易满足，附着率是完成规定工况对路面提出的最低要求，其大小取决于“规定工况”，与实际路面条件无关。55.汽车的附着力决定于附着系数以及地面作用于驱动轮的法向反作用力。以前轮驱动为例，如果FX1小、FZ1大，则Cφ1小，附着条件容易得到满足。路面条件好，车速低，Ff小；行驶车速低，WF小；路面平坦，iF小；不急加速，jF小→FX1小。56.起步过程中，驱动轮的严重滑转会加剧轮胎的磨损。一般装用TCS（ASR）驱动力控制系统，通过对驱动轮作用制动力矩控制起步过程的FX2（22XfTFrTT）→进而减少燃油喷射量。汽车在加速上坡时，附着条件不易满足。57.法向反作用力是由四个部分组成：静态轴荷的法向反作用力、动态分量、空气升力、滚动阻力偶矩产生的部分滚阻的作用—空气升力——————动态分量———静态轴荷———cosddsincoscosddsincos2w0gfwgg21w0gfwgg1LrfGFtuLriiILrILhgGLhLaGFLrfGFtuLriiILrILhgGLhLbGFZZZZ58.静态轴荷的法向反作用力主要与质心位置及坡度角有关。sincosg1sLhLbGFZsincosg2sLhLaGFZ59.动态分量tuLriiIGgLrIGgLhgGFZdd0gfwg1dtuLriiIGgLrIGgLhgGFZdd0gfwg2d汽车加速前进时，前轮的垂直载荷减轻，后轮的垂直载荷加重。加速时，