单元三汽车的行驶

单元三汽车的行驶学习目标正确描述汽车的性能与评价指标；正确描述汽车的行驶原理；正确描述传动系组成部件的功用和分类，简述其基本构造；正确描述车架与车身的基本组成，简述悬架系统种类与功能；正确描述制动原理和种类，简述制动系统的特点与简单构造；简述ABS、EBD、ESP等制动系统;正确描述转向系的功用与组成，简述车轮定位的概念；简述动力转向系统；简述汽车轮胎的标记和规格。知识目标学习目标会正确安全使用拆装工具；能正确识别汽车各主要总成及其特点；能在教师指导下，完成汽车整车的拆装工作。能力目标汽车的性能与行驶原理1.1汽车的性能要求1.2汽车行驶的基本原理1.1汽车的性能要求概括起来，离不开五个方面的性能要求：动力性、经济性、机动性、安全性和舒适性。这些性能在汽车使用期的保持和恢复，构成了汽车的可靠性和可维修性。1.1.1动力性汽车的动力性通常用三个参数来评价，被称为动力性指标。(1)汽车的最高车速vamax(km/h)是指在水平的良好路面上(混凝土或沥青路面)汽车所能达到的最高行驶速度。(2)汽车的加速时间t(s)是指汽车在水平良好路面上由原地起步的加速时间和超车的加速时间，它表征了汽车的加速能力。原地起步加速时间指汽车从第1挡起步，以最大的加速度(包括选择最合适的换挡时机)逐步换至高挡后，到达某一定距离(如400m)或一定车速(如80km/h)所需的时间。超车加速时间定义为用最高挡或次高挡由某一车速(如30km/h)开始全力加速至某一高速所需的时间。超车加速能力强,与被超车辆的并行行程短，行驶就会比较安全。汽车的性能与行驶原理(3)汽车的最大爬坡度imax(%)是指汽车满载时在良好路面上以最低挡行驶时可爬越的最大坡度。1.1.2经济性汽车燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量，或一定燃油消耗量能使汽车行驶的里程来衡量。我国还用汽车在各种车速下等速行驶的100km油耗曲线，即燃油经济特性来评价。图3-1是某轿车的燃油经济特性曲线，曲线上的最低点通常出现在中、低车速，称经济车速。用经济车速行驶，当然油耗最低，但运输生产率下降，所以综合考虑的结果，往往采用比经济车速高一些的车速是最合理的。汽车的性能与行驶原理汽车的燃油经济性主要取决于发动机在各种工况时的油耗率，以及与汽车结构相关的行驶阻力和传动系的传动效率。同时，汽车的燃经济性，还取决于发动机与底盘的匹配程度，发动机经济转速范围的宽窄等。1.1.3机动性机动性是具有广泛内涵的一种性能，简单地说就是指快速运动能力。对于民用车辆而言，机动性主要涉及主动机动性，即指汽车在额定载质量下以足够高的平均速度通过各种坏路、坎坷不平地段、无路地带(松土、沙漠、雪地、沼泽等)和克服各种障碍的能力，这种机动性常表示为通过性或越野性。汽车通过性通常用通过性尺寸指标和通过性支承—牵引指标来评价。前者是与防止汽车间隙失效有关的汽车本身的尺寸参数，后者则表征汽车以足够高的平均速度通过各种坏路和无路地带的能力。通过性尺寸指标中属于防止顶起失效的有汽车的纵向通过半径、横向通过半径和最小离地间隙(图3-2)；属于触头失效和托尾失效的是接近角和离去角(图3-2)；反映通过弯道能力和转弯所需最小空间的指标是转弯直径和转弯通道圆(均在转向盘极限位置时测定)，见图3-3。当然，除上述几何参数外，汽车本身的长、宽、高和轮胎直径也是一种通过性几何参数。汽车的性能与行驶原理汽车的性能与行驶原理1.1.4安全性汽车的交通安全要素由车辆、道路、驾驶人三者组成。对汽车设计人员来说，其责任是保证汽车自身具有良好的安全性能，它主要涉及主动安全性、被动安全性和环境安全性。主动安全性包括汽车的制动性和操纵稳定性；被动安全性主要是撞车安全性、防火安全性和防盗安全性；环境安全性则涉及废气排放和噪声控制。(1)汽车的制动性能。制动就是通常说的刹车，汽车的制动有效与否当然是人命关天的事。汽车制动性能包括制动效能、制动效能的恒定性、制动时汽车的方向稳定性三个方面。制动效能是指汽车在行驶中能强制性地减速到停车，或者下长坡维持一定车速的能力，其评价指标通常是制动距离、制动减速度或制动力；制动效能的恒定性主要指在高速或下长坡的连续制动中，制动器温度显著升高时制动效能的保持程度(抗热衰退性)，也包括制动器浸水后制动效能的保持程度(抗水衰退性)；制动时，汽车的方向稳定性是指汽车在制动中不发生跑偏、侧滑或丧失转向能力而能按驾驶员给定方向行驶的能力。汽车的性能与行驶原理(2)汽车的操纵稳定性。汽车的操纵性是指汽车按照驾驶人的操作，维持或改变原行驶方向的能力；汽车的稳定性是指汽车行驶过程中，受地面、大气等外界因素干扰后，能自行尽快恢复原行驶状态和方向，而不产生失控、倾翻、侧滑等现象的能力。(3)撞车安全性。车辆高速行驶时冲撞障碍物，会对车辆造成很大的减速度,其冲击力一方面造成车体的破坏变形，另一方面，乘员以撞车前的初速向前方移动，撞击转向盘、仪表盘,风窗玻璃或前座位的背面，这就是所谓的二次碰撞。侧面碰撞或正面碰撞时,驾驶员下意识地打转向盘作避让动作又常造成汽车倾翻。撞车和倾翻时，若车门因变形而脱扣,乘员常会被甩出车外而遭受很大伤害。为了减轻撞车时乘员造成的伤害,要求汽车采用系列安全措施,其中,有些措施以法规形式强制执行。(4)防火安全性。汽车在使用中有时会发生失火事故，失火原因有电线短路、燃烧系统起火、吸烟、排气管过热等，因撞车、翻车起火造成重大伤亡的事例也很多。因此，汽车要具有防火安全性。汽车的性能与行驶原理(5)防盗安全性。汽车作为财产也有财产安全的问题，盗车一直是令车主头痛的事。现在已有很多防盗报警系统出售,不少汽车在出厂时就装有防盗报警系统。这类系统常通过车主的遥控器使之起动,可在盗贼作案时用灯光和声音示警,并通过遥控器向车主报警遥控器可控制中央门锁系统使盗贼无法进入车内，或通过密码系统使盗贼无法发动汽车。(6)其他行车安全装置。近年来，汽车安全性的研究是个热点，人们开发了许多与行车安全有关的装置，如防追尾装置、用雷达自动保持车距的装置、防止酒醉驾驶和防止瞌睡驾驶的装置、自动限速装置、在线故障诊断和显示装置、晚间会车时自动远近光切换装置等。这些装置的普遍应用将进一步提高汽车的行车安全性。(7)环境安全性。汽车在给人类带来利益的同时，也造成了对环境的公害，其中最主要的就是有害物排放和噪声污染。汽车的环境安全性就是汽车控制其有害物排放和噪声，保证人类和环境安全的能力。汽车的性能与行驶原理1.1.5舒适性舒适性最基本的要求是行驶平顺性，即汽车在一般使用速度范围内行驶时，要保证乘坐者不致因车身振动而引起不舒适和疲乏的感觉，以及保证所运货物的完整无损。这一特性实际上反映了汽车对路面不平度的隔振特性。1.2汽车行驶的基本原理1.2.1汽车的驱动力要使汽车以一定速度运动，必须对汽车施加一个推动力以克服阻力。此推动力称为牵引力。汽车发动机输出的动力经传动系传至驱动轮的转矩Mt使车轮旋转。在Mt的作用下，驱动轮对地面产生一个切向作用力F0，同时，地面对汽车驱动轮产生一个大小相等、方向相反的作用力Ft，这就是汽车的驱动力。F0=Mt/r式中：r——车轮滚动半径。汽车的性能与行驶原理1.2.2汽车的行驶阻力(图3-4)在汽车匀速行驶时，其阻力由滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速阻力组成。(2)空气阻力Fw。汽车行驶时，空气与汽车表面相互摩擦，同时车身前部受到迎面空气流的压力，而车身后部因空气涡流而产生真空度，这样就形成了阻碍汽车行驶的空气阻力，以Fw表示。(3)坡道阻力Fi。汽车沿坡道上行驶时，其总重力沿坡道方向的分力。(4)加速阻力Fj。汽车加速行驶时，需要克服其加速运动时汽车质量的惯性力，称为加速阻力。(1)滚动阻力Ff。滚动阻力是由于车轮滚动时，轮胎和地面发生形变造成阻碍运动的力。图3-4汽车受力汽车的性能与行驶原理1.2.3汽车行驶方程式在任何情况下，欲保证汽车匀速行驶，牵引力Ft必须与行驶总阻力F相等。Ft=Ff+Fｗ+Fi+Fj1.2.4汽车的附着条件牵引力的增加或牵引力的最大值不仅决定于发动机的最大转矩和传动系的传动比，还受到轮胎与路面附着性能的限制。汽车行驶的附着条件：Ft≤FΦ附着力FΦ的大小取决于车轮所受的重力大小、路面和轮胎类型。汽车的性能与行驶原理汽车传动系统2.3自动变速器简介2.1离合器2.5车轴总成2.4传动轴总成2.2变速器汽车发动机所发出的动力靠传动系传递到驱动车轮。传动系具有减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速和轴间差速等功能，它与发动机配合工作，能保证汽车在各种工况条件下的正常行驶，并具有良好的动力性和经济性。传动系可按能量传递方式的不同，划分为机械传动、液力传动、液压传动、电传动等。机械传动系一般由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴等组成。图3-5为发动机纵向安装在汽车前部，后桥驱动的4×2汽车布置示意图。发动机发出的动力经离合器、变速器、万向传动装置传到驱动桥；在驱动桥处，动力又经主减速器、差速器和半轴等到达驱动车轮。汽车传动系统汽车传动系统离合器装在发动机与变速器之间，汽车从起动到行驶的整个过程中，经常需要使用离合器。它的作用是使发动机与变速器之间能逐渐接合，从而保证汽车平稳起步；有时暂时切断发动机与变速器之间的联系，以便于换挡和减少换挡时的冲击；此外，当汽车紧急制动时能起分离作用，防止变速器等传动系统过载，起到一定的保护作用。离合器类似开关，接合或切断动力的传递，因此，任何形式的汽车都有离合装置，只是形式不同而已。被动部分装在飞轮与压盘之间，通过滑动花键套在变速器的输入轴上。在膜片弹簧的弹力作用下，从动盘、压盘与飞轮夹紧。发动机工作时，飞轮和压盘通过它们与摩擦片之间的摩擦带动从动盘一起旋转，将转矩传递给变速器主动轴，如图3-6a)所示。当驾驶人踩下离合器踏板，操纵部分的分离叉将分离轴承推向前，推动膜片弹簧下端，使膜片弹簧上端绕支点转动并拉动压盘向后移动，解除了压盘与摩擦片之间的压紧力，发动机只能带动主动部分旋转，无法将转矩传递给变速器，如图3-6b)所示。当驾驶人松开离合器踏板，操纵部分将分离轴承拉回来，膜片弹簧下端压力解除，恢复原位，压盘在膜片弹簧压力下又向前移动并将摩擦片压紧，发动机又可将转矩传递至变速器。摩擦片上还均匀分布了若干只横置的螺旋弹簧，用于减少离合时的冲击和振动。汽车传动系统汽车传动系统目前，汽车离合器操纵形式有液压式和机械拉线两种(图3-7、图3-8)。汽车传动系统2.2变速器2.2.1变速器功用(1)改变传动比,满足不同行驶条件对牵引力的需要，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足可能的行驶速度要求。(2)实现倒车行驶,用来满足汽车倒退行驶的需要。(3)中断动力传递,在发动机起动、怠速运转、汽车换挡或需要停车进行动力输出时，中断向驱动轮的动力传递。2.2.2变速器分类按传动比的变化方式划分,变速器可分为有级式、无级式和综合式3种；按操纵方式划分,变速器可以分为强制操纵式、自动操纵式和半自动操纵式3种。汽车传动系统(1)手动变速器(ManualTransmission，简称MT)(图3-9)必须用手拨动变速杆，才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。手动变速器在操纵时必须踩下离合器踏板，方可拨动变速杆。汽车传动系统(2)自动变速器(AutomaticTransmission，简称AT)(图3-10)通常利用行星齿轮机构进行变速，而驾驶人只需操纵加速踏板控制车速即可。汽车传动系统(3)手动/自动变速器由德国保时捷车厂在911车型上首先推出，称为Tiptronic(图3-11)。此型车在其挡位上设有“+”、“-”选择挡位，在D挡时,可自由变换降挡(-)或加挡(+),如同手动变速一样。驾驶人可以在进入弯道前像手动变速器一样地强迫降挡减速,驶出弯道时,可以以低中挡速度加油转弯。汽车传动系统(4)无级变速器(CVT)最早由荷兰人范•多尼斯(VanDoorne’s)发明。无级变速系统(图3-12)不像手动变速器或自动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带