汽车理论教案

教学内容备注

本章课堂授

第一章汽车的动力性课共8学时（4

次课）。

动力性一一汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵▽l-2h（第一

向外力决定的、所能达到的平均技术速度。次课开始）

平均技术速度：是指单位实际行驶时间内的里程。口幻灯切换

本章思路：从分析汽车行驶时的受力出发，建立行驶方程

式，并用图解法求解动力性的评价指标。

§1-1汽车动力性的评价指标

1、汽车的最高车速：/max（km/h）□

（1）满载、水平、良好路面（混凝土或沥青）；列表对比介绍不

（2）最高档、全油门。同类型汽车及国

2、汽车的加速能力：加速时间t（s）（或加速路程）内外军用汽车最

（1）原地起步加速时间：用I、II档起步，并以最大的加高车速，给学员

速强度连续换档，换至最高档后至某一预定车速或路程所需以感性认识。

的时间。（0/Ua）□

（2）超车加速时间：用最高、次高档由某一较低车速全力列表对比介绍起

加速至某一更高车速所需的时间。（Ua|/Ua2）步加速时间。

3、汽车的最大爬坡度：imax（%）□

（1）满载、良好路面；列表对比介绍最

（2）最低档（I档）。大爬坡度。

△针对不同用途的汽车，侧重于不同的指标：

轿车---路况好（Uamax）；

公共汽车一一分段（t）;

越野车一一坏路、无路（imax）。

§1-2汽车的驱动力与行驶阻力

汽车的行驶方程式：

R=2F

一、汽车的驱动力：

1、产生：

发动机的Ttqf传动系一车轮Tt一对地面圆周力F。

f地面反作用在轮胎上的Ft

2、数值大小：

「T（Tqigion

F.=—=-----------t-

3、参数讨论（影响因素）：

（1）发动机转矩：Ttq

发动机转速特性：发动机油量调节机构位置一定时，发动

机的转矩Ttq、功率Pe以及燃油消耗率b随发动机转速n的变化

关系。

发动机节流阀全开（或高压油泵在最大供油量位置）的转

速转速特性为发动机的势辖段；发动机节流阀部分开启（或部

分供油）的转速转速特性为发动机的部分笳遨岸性。

带上全部附件设备（空气滤清器、水泵、风扇、消声器、

发电机等）时的发动机特性一一发动机忸使用特性。使用外特

性功率小于外特性功率。最大功率（汽油机小约15%、货车柴

油机小约5%、轿车柴油机小约10%）。

为便于计算，常用拟合多项式来描述发动机的转矩外特性:

Ttq=a（）+am+a2n…+akM

k=2,3,4,5

Iq是变量（随负荷、转速变化）

R将随心而变化

此多项式的计算机算法：

T:=（（（a[k].n+a[k-1]）.n+a[k-2]）.n+...+a[0]即：

T:=0；fori:=kdownto0doT:=T.n+a[i];

⑵传动系的机械效率：

nX100%=X100%=（1-9）*100%

P输入re匕

Pt为传动系损失功率，包括：

机械损失：磨擦/-Ttq/

液力损失：搅油/一n/

①相同档位、相同转矩：n增加，使％减小

（因为n增加，使搅油损失增加）

②相同档位、相同转速：Ttq增加，使5增大

（因为Ttq增加，虽然机械损失有所增加，但Pc增加更多，

使5增大。）

③直接档：叫最大

实际上：J基本上保持不变，在对汽车进行初步动力性分析

时可视为常数。

⑶车轮半径：r（m）

自由半径ro：

静力半径力：

滚动半径rr：

S

2nN

r=0.025*+B（1-X）]

对于低压胎（标记B-d或BRd：单位inch）

X：轮胎径向变形系数（标准胎取0.1〜0.16）

4、汽车的驱动力图：

用Ft—Ua图全面表示汽车的驱动力。

„[qigiont

F-r

ua=0.377平

Igl。

分析：

⑴Ft与档位的关系：

不同档位，R的变化范围不同，低档的R高；

⑵ua与档位的关系：

不同档位，ua的变化范围不同，高档的ua高

二、汽车的行驶阻力：

滚动阻力、空气阻力、坡度阻力、加速阻力

汽车的总阻力：£F=Ff+F|+Fw+Fj

△（第一

（一）滚动阻力：Ffl-2h

1、力的产生（形成原因）：次课结束）

轮胎（坚硬路面上）、地面（松软路面上）变形过程中，内V3-4h

部分子摩擦而损失的能量。

下面分析在硬路面上Ff的产生：

⑴能量观点（解释现象）：

功能原理一一弹性迟滞损失。

OCA为加载曲线，ADE为卸载曲线。

即：曲线OCADEO所围的面积为弹性迟滞损失

变形一一内部分子摩擦生热一一热量散发

（2）力学方法（简化问题）：

①从动轮：

地面法向反力在d点>在d'点

一地面法向反力的分布前后不对称

一合力Fzi前移一段距离a

一为便于受力分析和计算，将FZ1力线后移到与W1重合，

则出现滚动阻力偶矩Tf尸Fzi•a

欲作等速流动，必须由加于车轮中心的推力Fpi与地面切

向反力Fxi构成一力偶矩，来克服滚动阻力偶矩，即Fx「r=Tn

Fxi=Tfi/r=Fzi•

☆f=a/r,f称为滚动阻力系数，考虑Fzi与Wi大小相等

.•.从动轮上的滚动阻力大小为：Fn=W「f

②驱动轮：

,r=T-*a

FX2tFZ2

a

FX2=Tt/r-FZ2•-=Ft-Ft2

总的滚动阻力：Ff=Ffi+Fe=Wif+W2f=G•f

在坡度为a的路面上：Ff=Geosa•f

2、f的影响因素：

⑴路面种类：

路面越松软，f越大I.•路面变形损失能量大）

（2）ua：

ua/,f/

（Dua<140km/h,f变化不大；

②Ua>200km/h,f//,发生驻波现象

（Vua/,单位时间变形次数/,局部产生共振，加载

变形轮胎来不及卸载回收能量，温度迅速增高，帘布层

与胎面脱落，很快爆胎。）

⑶轮胎结构：

帘布层数越多，内部摩擦损失越大，f越大。

⑷轮胎气压：

在硬路面上，气压变形/,弹性迟滞损失/

(软路面上，变化趋势可能相反)

3、f的经验公式：

轿车：f=0.014(1+«2/19440)

货车:f=0.0076+0.000056ua

(二)空气阻力：Ft

——空气对汽车的作用力在行驶方向上的分力

1、产生：

⑴宏观上，前一压力；后一真空吸力；侧一摩擦。

⑵细分：

①摩擦阻力(9%)

②压力阻力一形状阻力(58%)、干扰阻力(14%)、内循环

阻力(12)、诱导阻力(7%)

2、计算：

2

Fw=弓Pur)CDA括号中为动压力

F_CDAH

21.15

3、影响因素：

(1)ua：ua/，Fw//

⑵A：A/,Fw，(受乘坐使用空间限制不可能减小)

估算方法：

小客车：A=0.94BH

载货汽车：A=1.05BH

公共汽车：A=1.20BH

⑶CD：(取决于车身主体的流线型)

①45倾角档风玻璃与完全园形车头相比，CD基本相同；

②K形车与短流线型相比，K形车的CD小；

③楔形和负升力翼一一减少升力；

④导流板、连接软膜一一货车、半挂车等。

(三)坡度阻力：Fi

——汽车重力沿坡道的分力。

大小：Fj=G,sina

坡度：i=~=tga

i较小时，sina55stga=i,则Fj=G•i

道路阻力：F„,=Ff+E=G（f+i）=G•巾

其中，力一一道路阻力系数。

（四）加速阻力：Fj

一一加速时，需克服其质量加速运动时的惯性力。

计算：

平移质量一惯性力：m*；

旋转质量一惯性力偶矩（飞轮、车轮等）。

已知汽车加速度为黑，则飞轮和车轮的惯性阻力偶矩为：

隼也.Twj-Iw出一rdt

飞轮.1V=k出"匕/垃=豆色更

3匕.1gIf出“dtrdt

为便于计算，一般把旋转质量的惯性阻力偶矩转化成平移

质量的惯性阻力，并以6作为质量换算系数（8>1）。

O1£Iw11诙勺021t

0-1+—T~+2

mrmr

2

经验公式：5=1+0+82

其中，8i82=0.03~0.05

则汽车加速时的惯性力为：Fj=6m当

JUI

三、汽车的行驶方程式：

进行受力分析：

1、从动轮和驱动轮在加速过程中的受力分析：

（1）从动轮：

du

Fpl=m'dF+Fxi

d3

Fxir=Tn+，Fn=Tfl/r

44.r-.dll

故Fcxi=Ffi+了出

从动轴作用于从动轮的水平力为：

Fpi=Fn+O+$）那.............（1）

即推动从动轮前进的力要克服从动轮的滚动阻力和加速阻

力。

(2)驱动轮：

du

FX2=FP2+n)2正

d3

Fx2r+%1不+Tp=TJ，Ff2=TQ/F,Fi'=TJ/r

FJ为加速过程中驱动轮上的驱动力(FJ<FJ，其大小为：

Ft5=Fp2+FQ+(m2+警浅.........(2)

2、加速时半轴施加于驱动轮的驱动转矩、实际驱动力及飞轮的

加速阻力：

加速时半轴施加于驱动轮的驱动转矩为：

e

TJ一(Ttq-Tfj)igiont-(Ttq-Ifdt)igiont

Ft，=Tt，/r=("呼祟)乎.......⑶

3、车身(除从动轮、驱动轮外的汽车其余部分)的受力分析：

du

Fp2=Fpi+Fw+mB山....................(4)

其中，HIB为除从动轮和驱动轮外的汽车质量：m=mi+m2+mB

4、整部汽车的行驶方程式：

将(l)Fpi式代入(4)式，再将(3)式FJ和(4)式Fp2代入(2)式：

，TLkiodunt

「dt)r

=Ffi+(mi+乎瞪+Fw+mB+Ft2+(m2+中糕

整理得：

[qigiont□，口11£1du

r=E+Fw+(l+mY+m『)mdt

lledU

=Ff+Fw+6m瓦

设汽车在坡道上行驶：R=Ff+Fw+R+3m与

TtqigioQiCDAU；J.odu

r-Geosaf+15+^sina+om出

§1-3汽车行驶的驱动与附着条件

一、汽车行驶的驱动与附着条件：

1、驱动条件一首先得有劲

6m祟=F「(Ff+Fw+Fi)20

eFi+Fw+Fj

2、附着条件一有劲还得使得上

用几表示轮胎切向反力的极限，在硬路面上它与驱动轮所

受的法向反力成正比：(3为附着系数)

(1)驱动轮的附着力：

前轮驱动汽车：F,i=Fz,<p

后轮驱动汽车：F92=FZ2<p

全轮驱动汽车：F91=F21<pFV2=FZ2(p

(2)汽车的附着力：

前轮驱动汽车：F„=Fz1<p

后轮驱动汽车：F„=Fn(p

全轮驱动汽车：F0=Fz<p=FZitp+FZ1(p

对前驱动轮Fx,WFZ1(p

前驱动轮的附着率：5,=兽

IZ1

则要求C,pi《(p

对后驱动轮FX2WFZ20

后驱动轮的附着率：0.2=皆

IZ2

则要求C"2W(P

，FtWFz2(f+小)Vf«4)，Ft<FZ24>

一般形更FtWFz°e

3、驱动与附着条件：

Ff+Fw+FiWFtWFz”(p

二、汽车的附着力：F*

1、汽车附着力一一在车轮与路面没有相对滑动的情况下，路

面对车轮提供的切向反力的极限值。

F4,=FZ*4>

F0取决于：

①在硬路面上一一可以是最大的静摩擦力，

主要取决于路面与轮胎的性质；

②在软路面上一一取决于土壤的剪切强度和车轮与土壤

的结合强度

2、F”的影响因素：

⑴载重量：

增加驱动轮的法向反力X2,有利于驱动。

例：越野车由货车的Fz2/(FZ2+FZI),使F"

⑵轮胎结构：

深大花纹一一在松软路面上，使土壤与车轮的结合强度提

高；

松软路上放气P\——胎面接地面积大，嵌入土壤的花纹

数多，抓地能力强，且沉陷量小，土壤阻力小；

⑶附着系数：”

取决于路面种类与状况、轮胎结构(花纹、材料等)及

«等因素。

三、驱动轮的法向反作用力

——汽车行驶时重量再分配

1、根据受力图列方程：

将作用在汽车上的各力对前、后轮接地面中心取矩，则得：

Fzi=^(bcosa-hgsina)-^(mhg^+£T>FZW)-

FZ2=^(acosa+hgsina)+*(mhg黑+£Tj)-Fzw2+，下Tf

式中，ZTj=Tjwi+Tjw2,^Tf=Tn+Tf2

忽略旋转质量的惯性阻力偶矩和滚动阻力偶矩：

m%du

Fzi=Fzsi一工^山-Fzwi

「「m」du尸

FZ2-FZS2+L正-FZW2

作用在驱动轮上的地面切向反作用力：

前轮驱动：Fxi=Ff2+Fw+Fi+m祟

后轮驱动：FX2-Ffi+Fw+Fj+m1

低挡加速或爬坡时，后轮驱动汽车的后轮附着率：

-du.,1du

_Fx，_E+mm_LT(zi+g8sadt)

C"2-Fz2-„mhodu,..1du

Fzs2+Ydta+hg(i+gcosadt)

令等效坡度q=i+gc；aR则

在附着系数为6的路面上能通过的最大等效坡度为：

6a

q-L-6hg

低挡加速或爬坡时，前轮驱动汽车的前轮附着率：

b-hgq

在附着系数为小的路面上能通过的最大等效坡度为：

6b

q_L+4>hg

对于四轮驱动汽车，定义后轴转矩分配系数为四：

四一22则后轴转矩分配系数为(1-0)

Itl+lt2

_L(ljq_L乎q

-<l<2

*'b-hgq-a+hgq

Co]>C02时：q=L(l-")+6hg

______6a

Cai<C4.2时:q=L--6hg

分析：

①与汽车静止时地面法向反力比较：

Fzi=FZ2=

上式中第一项为汽车静止不动时前后轴上的静载荷；第二

项为行驶中产生的动载荷。动载荷的绝对值随坡度、加速度以

及速度的增加而增大。

②汽车行驶时：

z)\,Z2Z,即：重量再分配现象。

汽车多后轮驱动。

例题：

一全轮驶动的汽车，总重G=30000N,在<1)=0.7,f=0.02,a

=20的坡度上行驶，该车可否爬上此坡？(Me=150Nm,r=0.4m,

igi=6,i()=5,nt=0.8,sina=0.34,cosa=0.94,Fw^O，Fj^O)

解：先校核附着条件：Ft<F*

__「qigiont

t一r

=150•6•5•0.8/0.4

=9000N

F.t，=Gcosa4>

=30000•0.94•0.7

=19740N

Ft<F*,满足附着条件；

再校核驱动条件：R2Ff+Fw+Fi

Ff+Fw+F|=Geosae+Gsina

=30000•0.94•0.02+3000•0.34

=10764N

Ft<Ff+Fw+Fi，不满足驱动条件；

综上所述，该车爬不上此坡。

§I亢车的驱动力一行驶阻力平衡酌动力特性国

用图解法解行驶方程式：

Ttqi-oItc『,CoAu~.欠du

r=Geosar+-ypjay+Gsina+om正

一、驱动力一行驶阻力平衡图：

1、作图：

在Ft—Ua图上加上（F什Fw）-Ua图。

2、图解法求解：

⑴最高车速：Max

Ft与Ft+Fw的交点对应的车速；

⑵以任一车速行驶：ua

松油门，E的部分负荷曲线（虚线）与Ft+Fw曲线的交点

对应的车速；

⑶爬坡度：Fj=O

以任一车速行驶时，不松油门，用F,剩余部分来爬坡。

Fi=Ft-（Ff+Fw）

.FZFf+Fw）

sina=Q

.FZFf+Fw）

a=arcsin----d----

i=tga

当坡度很小时，i=F「（严）

档位越低，i越大。imax——一档;iomax-直接档

（4）加速度：Fj=0

Fj=F「（Ff+Fw）

du1

dF=M〔FTFf+Fw）］

.：a」=f

二，=/odt=信出

加速时间t:即为l/为一*图曲线下的面积。

二、动力特性图：

不同汽车，参数不同（G、A、CD等不同），无法在

Ft-ua图上比较动力性。

动力因数，D

一一单位车重的驱动力与空气阻力之差。

D=G（定义式）

6du_

D=f+i+——（行驶方程式）

1、作动力特性图：

2、图解法求解：

⑴最高车速：

D与f的交点，D=f

⑵最大爬坡度：祟=0,

D=f+ii=D-f

•.•一档的D为Dimax

,,imax=D[max-f

⑶加速度：i=0

6du

D=f+一-77

gdt

曲-2（D

dt-53）

（4）平均技术速度

直接档的Domax对平均技术速度有很大影响。

（；汽车常挂直接档行驶，若Domax过小，遇小坡就得减档，

影响平均技术速度）

例题：

1、某车总重G=8OOOON,D|max=0.36o若改装为总重G

=90000N后，对D有何影响？（其它结构不变）

CFt-F-

解：D-G

•••F「Fw不变

,,D1max,G=Dimax*G

0.36X80000=D'।max义90000

Dimax=0.32

2、某车Domax=O.O6

⑴若在f=0.02的道路上行驶，用直接档能爬上多大的坡度；

⑵若将上述动力用来加速，6=1时，可获得多大的加速度？

解:（1）i=D-f

=0.06-0.02=0.04=4%

吃愣=fOf）

=9.8（0.06-0.02）=0.392m/s2

§1—5汽车的功率平衡

发动机发出的功率已

=传动系损失的功率Pl+克服阻力消耗的功率P*

一、汽车的功率平衡方程式：

Pe,n尸Pf+Pw+Pi+Pj

Pe=1ZFua/3600

nt

2

-n[Geosaf+2j15+Gsina+6m（jt]ua/3600

1「GeosafaCDAIV，Gsina&3miiadu

nJ3600+76140+3600+3600dt1

二、功率平衡图：

1、作图：

2、分析：

（DPemaxl=PemaxII=PemaxIH；

低档一一融小，且变化范围窄，

高与一一Ua大，且变化范围宽。

（2）最高车速：Uamax

Pe与（P|+Pw）/L的交点

⑶任一车速：备

抬油门，等速行驶（虚线）

（4）后备功率：

Pe-（Ppi-Pw）/Ht=ac-bc=ab

反应了汽车的加速、爬坡能力。（图中ab）

后备功率/,动力性/

⑸功率利用率：

实际发出的功率(be)与可能发出的最大功率(ac)

之比称为功率利用率。

功率利用率/,油耗Qt、

第二章汽车的燃油经济性

指汽车以最小的燃油消耗量完成单位运输工作量的能力。

意义：

1、汽车的燃油消耗费用约占汽车运输成本的30%,减小燃油消

耗可降低运输成本；

2、车用燃油是石油产品，而石油是重要的工业原料。自从1973

年发生世界性石油经济危机以来，如何有效地节约燃油，减

少燃油消耗，提高汽车的燃油经济性，已成为汽车制造业和

汽车使用部门关注的重要问题；

3、节约燃油的军事意义：

1)可减少军事活动中汽车燃油的总供应量，减少后勤供应

工作；

2)可使1车活动半径增大，保证更好完成任务。

§2-1汽车燃油经济性的评价指标

I、单初■行裂空程的燃油消耗量，l/100km；/则经济性、

美国用MPG(mile/USgal)1USgal=3.7851,1mile=1.61km

2、单役建瀚工作量的燃油消耗量，l/100t.km;

3、按规定的循环N〃的燃油消耗量，l/100km。

我国有四工况试验方法和六工况试验方法：

四工况试验方法适用于城市客车、三轴较接客车、旅行客车；

六工况试验方法适用于长途客车、军车、载货汽车等。

3、欧洲以l/100km计的1/3混合油耗：

=ECE-R.15循环+90km/h等速+120km/h等速

4、美国以MPG计的综合燃油经济性：

__________1________

=0.550.45

城市循环+公路循环

5、其它:升/小时(1/h),加仑/小时(GPH),kg/km(气体)

§2-2汽车燃油经济性的计算

1、等速行驶工况燃油消耗量的计算：

燃油消耗量Q与行驶时发动机消耗的功率有关。

单位时间内发动机的燃油消耗量为：(ml/s)

0-P，b

367.1y

其中，Pe—为发动机的输出功率，当汽车等速行驶时：

___1_「GeosafikCDAU；＞

Pe=+1

~tI360076140

b—发动机燃油消耗率(g/kw.h)(lg=9.8X10-3N)

丫一燃油重度(N/D

汽油6.96〜7.15N/1;柴油7.94〜8.13N/1

，汽车等速行驶100km消耗的燃油量为：(lm/s=3.6km/h)

Peb1100X1000

Qs=367.1yXW00,1/S*Ua/3.6,S

=,l〃00km

2、加速行驶工况燃油消耗量的计算：

加速行驶时，发动机输出功率为：

11GeosafUaCDAUa，6mUadu

Pc=[3600+76140+3600dT1

ua每增加lkm/h所需时间为：At=-,s

3-6dT

从Ual/Ual+l所需燃油消耗量为:Ql=(Qto+Qtl)At,ml

)

从uai+l/ual+2所需燃油消耗量为：Q2=(Qti+Qt2At,ml

从Ual+n-1/Ual+n所需燃油消耗量为:Qn=(Qt(n-1)+Qtn)△t,ml

整个加速过程的燃油消耗量为：

Qa-Ql+Q2+…+Qn,ml

22

加速区段的行驶距离为：sa=,m

25.92正

3、等减速行驶工况燃油消耗量计算：

等减速行驶时，发动机处于怠速状态。

...减速时间为：td-*2士3,s

3吨

.••油耗为：Qd=Qi」d,ml（其中Qi为怠速油耗率ml/s）

22

减速区段的行驶距离为：Sd-Ua2案,m

25.92正

4、怠速停车时的燃油消耗量计算：

设怠速停车时间为L,s,则怠速燃油消耗量为：

Qi-ti,ml

5、整个循环工况的百公里燃油消耗量：

Q=寸X100,1

Es

§2-3汽车等速行驶的燃油经济特性

一、汽车等速行驶的燃油经济特性：

n_Peb_bEF

Q-1.02丫Ua~3672Yn（

_bCpAUa2

-3672yn,LU121.15」〃

用Q一Ua曲线表示。讨论：

1）经济车速：Q最低的车速

2）化油器省油器（加浓装置）工作一Q/

3）曲线弯度愈小一不同车速下的Q与经济车速下的Q

相差愈小一燃油经济性愈好（柴油机的很平）

2、利用功率平衡图和发动机负荷特性图求燃油经济特性图：

1、发动机的负荷特性与负荷率：

负荷特性：发动机在不同转速下，燃油消耗率（b）与负荷（Pe）

或负荷率（U）的关系。常用b-Pc曲线或b-U曲线表示。

负荷率U：发动机在某一转速下，节流阀部分开启时发出

的功率与该转速下节流阀全部开启时的功率之比。

1）当发动机空转时，u=o；

2）节流阀全开时（满负荷），U=100%;

3）后备功率越大，则负荷率U越低。

2、利用发动机负荷特性图b—Pe曲线求燃油经济特性图：

作图步骤：

1）在汽车的功率平衡图中求出Ua对应的阻力功率，即为发

动机的输出功率Pe；

2）换算出Ua对应的发动机转速n：

*.,ua=0.377'TT-,km/hn=川典「

3）在b—Pe曲线图中找出n时，P所对应的b;

4）由Q=二果一可求出该车速对应的燃油消耗量；

5）每隔10km/h取点，即可描出Q—Ua曲线。

3、利用发动机负荷特性图b-U曲线求燃油经济特性图：

作图步骤：

1）在汽车的功率平衡图中求出ua对应的Pe和负荷率U：

2）同（3）上；

3）在b—U曲线图中找出n时，U所对应的b;

4）由Q=丁翟一可求出该车速对应的燃油消耗量；

5）每隔10km/h取点，即可描出Q—5曲线。

3、利用功率平衡图和发动机万有特性图求燃油经济特性图：

1、发动机的万有特性图：

在发动机的外特性图（Teq—n）上，作出“等燃油消耗率曲线”

和“等功率曲线”而组成的图。

2、作燃油经济特性图：

1）在汽车的功率平衡图中求出ua对应的阻力功率，即为发

动机的输出功率Pc；

2）换算出ua对应的发动机转速n=1甥：；

3）在万有特性图中找出n时，P所对应的b;

或（3，）先由Teq=9549求出Teq,再在万有特性图中找出n时，

Teq所对应的b；

4）由Q=77熬一可求出该车速对应的燃油消耗量；

1.U，］UJJ

5）每隔10km/h取点，即可描出Q—4曲线。

§2-4影响汽车燃油经济性的因素

汽车燃油消耗方程式：

Q=-P^-

Q1.02yua

一、汽车结构因素对燃油经济性的影响：

（一）发动机：

1、提高其热效率与机械效率；

2、，汽，改喋，；

3、增压化；（废气涡轮增压）

4、采用电控技术。

（二）传动系：

1、传动系效率：

%/,燃油经济性越好；

2、档数：

档数多，燃油经济性越好。

（♦.•档数多，选用恰当档位使发动机处于经济工况的机会多）

3、传动比：i（）

（三）汽车质量：G

EF受G的影响较大；

质量利用系数=

整备质量指汽车空载即加足冷却液、燃油并带上随车附件

（包括备用轮胎、灭火器、标准备件、随车工具等）时的质量。

载放量是货运质量与客运质量（包括驾驶员质量）之和。

质量利用系数/,燃油经济性越好。（•••消耗在整备质量上

的燃油越少）

（四）汽车外形与轮胎：

1、CD：

CD>2.5时，降低CD是节省燃油的主要途径

2、轮胎帘布层数：

帘布层数少，燃油经济性越好。（Vf\）

子午线轮胎最好，与普通斜交胎比可节油6〜8%。

二、使用因素对燃油经济性的影响：

（一）行驶车速：

从燃油经济特性图可知，中速最省油。

原因分析：根据燃油消耗方程式

低速时，尽管行驶阻力EF小，但发动机的负荷率U太低，

燃油消耗率b太高，，Q大；

高速时，尽管发动机负荷率U大，但汽车的行驶阻力EF

（特别是空气阻力Fw）增加太快，且U达到90%-95%时，省

油器工作燃油消耗率b随之增大，，Q大。

（二）档位的选择：

高档行驶可能性未用尽之前，不应换入低档。

原因分析：

同样的车速，当档位低时，后备功率大一U小fb高一Q大

ua=30km/h,I档:Q=91/100km,II档:Q=13.81/lOOkm

（三）挂车的应用：

拖带挂车可省油，原因：

1、虽然行驶阻力ZF增大，但发动机负荷率U/-b\；

2、拖带挂车增加了汽车的质量利用系数一单位运输工作量的

油耗、。

麻舁利田玄和_单车载质量+挂车载质量

加里利用系数-单车整备质量+挂车整备质量

如：CA141单车载质量5t,整备质量4.3t,

则单车质量利用系数为六=1.16；

而挂车载质量53整备质量2t,

则全车质量利用系数为急=1.59

跑空车时将挂车放在单车上，变整备质量为载质量。

（四）加速-滑行的运用:

加速时，发动机负荷率高-Q\；

滑行时，将加速时积蓄的动能加以利用。

（五）正确调整与保养：

前轮定位、制动间隙、轮胎气压、化油器等

第三章汽车动力装置参数的确定

汽车动力装置参数指发动机的功率、传动系的传动比。

§3—1发动机功率的选择

常由汽车的最高车速uamax来选择发动机的功率。发动机的

功率应不小于（稍大于）汽车以最高车速行驶时的阻力功率。

即：

>J_GeosafuaCDAIV*

Fe1j[3600+761401

.._lOOOPe八，、

1、比功率：~,（km/t）

_旦_L+_J_CDA3

一3.6ntUamax+76J4mq{"amax

载货汽车/max（100km/h左右）相差不多，但总质量变化

范围很大，可参照同样总质量与同样类型车辆的比功率统计数

据初步选择发动机的功率。

轿车Uamax（100~300km/h）相差可以很大,可由总质量与

最高车速，大体确定应有的发动机功率。

2、转矩适应性系数：Ttqmax/Tp

Tymax/Tp越大，动力性越好

因为：①后备功率大，动力性好（图中虚线）；

②汽车偶遇外力，n\,Teq/有利于克服外界阻

力，稳定行驶车速。

3、比转速：np/nT

n，nT越大，偶遇外力时，转速允许降低值大（油门不动）,

飞轮放出的惯性力矩大，有利于克服外界阻力，稳定行驶车速。

§3-2最小传动比的选择

传动系的总传动比为：it=igicio

一般汽车没有副变速器和分动器，ic=l;且直接档一般是高

档，ig=l；传动系的最小传动比就是主减速器传动比ioO

设ioi<io2<i（）3，

1）当io=曲2（适中）时,最高车速最大，即：

Uamax2>Uamax1-0-Uamax2>Uamax3

2）当io=i03（偏大）时，后备功率最大，即：

ad>bd>cd

动力性好，但高速行驶时发动机经常工作在高速区，既

影响发动机的寿命，又使燃油经济性变差。

3）当io=ioi（偏小）时，后备功率最小，最高车速最小，动力

性最差。但燃油经济性好。

总之，选取io时一般应使Up等于或稍小于Uamax。

§3—3最大传动比的选择

确定最大传动比itmax，应考虑三个方面：

最大爬坡度或I档最大动力因数Dlmax;

附着力；

最低稳定车速

1）当io确定后，确定传动系的最大传动比就是确定变速器

I档传动比igi：

Ftmax=Ff+Fjmax

R,.TC[|niaxiglioHt仆f•

即r=Geosamaxi+Gsina皿

..（GeosaM+GsinaGr

**lg，Teqio5

2）应按下式验算附着条件：

口_Teqniaxiglio♦t>

“max—1-1卜巾

3）对于越野汽车，传动系最大传动比应保证汽车在极低车

速下能稳定行驶，设最低稳定车速为Uamin，则：

itmax-0.377

Uamin

其中，kin为发动机最低稳定工作转速

§3-4传动系档数的选择与各档传动比的分配

一、档数：

1、档位数多，增加了发动机发挥最大功率附近高功率的机会,

提高了加速能力和爬坡能力，动力性好；

2、档位数多，增加了发动机在低燃油消耗率区工作的可能性,

降低了油耗，燃油经济性好。

3、由于相邻档的传动比比值太大时会造成换档困难，一般应

W1.7〜1.8,因此，最大传动比与最小传动比的比值泮越

hmin

大，档位数也应越多：

1）轿车：行驶车速高，比功率大，最高档后备功率也大,

即最高档的动力因数Domax也大，Dlmax与Domax间范围

小，即产小。因此，可用三档变速器。但为了节省燃

hmin

油，现在已多采用五档变速器。

2）轻型和中型载货汽车：比功率小，一般用五档变速器。

3）重型载货汽车：比功率更小，使用条件也更复杂，有时

还需拖带挂车，要求有很大的驱动力，一般用六档〜十

几档的变速器。

4）越野汽车：使用条件最复杂，经常需牵引火炮或挂车，

呼很大，档位数也比同吨位载货汽车多一倍左右。

hmin

二、中间各档传动比的分配：

变速器各档传动比大致是按等比级数分配的：

设为n档变速器，in=l（直接档），且igi已知，则:

即igi=qn-'

传动比按等比级数分配的好处:

1）换档过程中，发动机总在同一转速范围内工作，驾驶员

容易把握换档时机。

证明：

I档档：换档前，旧=0.377詈

Iglo

换档后，Ua2=0.377与

Iglo

由Ual=Ua2得发动机转速降低到0|=m才能使离合

器换档无冲击。

同理，II档一III档时，需n」=里112

lg2

即，如果每次发动机都提高到转速n2换档，只要待转速

降低到5,离合器就能无冲击地接合。

2）能使发动机经常在接近外特性最大功率Pemax处的大功

率范围运转，增加了汽车的后备功率，提高了动力性。

（见图）

3）主变速器按等比级数分配传动比，便于与副变速器结

合，构成更多档位的变速器。

例：设五档变速器公比为q2,

传动比序列为1,q2,q4,q6,q8

结合一副变速器，其传动比为1,q

则得到10档变速器：

1,q,q2,q\q4,q5,q6,q7,q8,q9

但实际设计时，高档公比略小于低档公比。

（•••高档经常使用，利用率高）

第四章汽车的制动性

1）汽车在行驶中能强制地降低行驶车速以至停车的能力;

2）在下长坡时维持一定车速的能力；

3）制动时保持行驶方向稳定性的能力。

意义：1）直接关系到交通安全，是汽车安全行驶的重要保证;

2）可靠的制动性是汽车动力性充分发挥的前提。

§4-1汽车制动性的评价指标

1、制动效能：迅速地降低行驶车速以至停车的能力

包括：制动距离、制动减速度

2、制动时汽车的方向稳定性：

在制动过程中，维持直线行驶能力，或按预定的弯道行驶

的能力。即：制动时不发生跑偏、侧滑、失去转向能力的性能。

3、制动效能的恒定性：（即抗衰退性能）

包括：连续制动抗热衰退、涉水后抗水衰退。

例：我国GB7258-87《机动车运用安全技术条件》规定：“在

平、干水泥路或沥清路面（9=0.7）上试验，总质量＜4.5t的车

辆，初速为30km/h时，制动距离应小于7.0m,制动减速度

应＞6.4m/s2,不许偏出3.7m的通道。”

§4—2制动时车轮受力

一、地面制动力:Fxb

汽车制动时，地面对车轮提供一个与行驶方向相反的外力,

使其减速停车。

1、大小:Fxb=TJr

2、取决于：⑴摩擦片与制动鼓或制动盘之间的摩擦力；

⑵轮胎与地面间的附着力。

二、制动器制动力：F“

在轮胎周缘上克服制动器摩擦力矩「所需的力。

1、大小：F产T“/r

2、取决于：制动器结构参数、制动踏板力（成正比）。

三、地面制动力Fxb、制动器制动力F”及附着力K之间关系

1、车轮抱死前一一纯滚动：

Fxb=Fu＜F.

2、临界状态一一刚刚抱死：

Fxb=F”=F.

3、车轮抱死后一一抱死拖滑：

Fxb=F“<F»

结论：只有F“足够大且地面有较大的F。，才能得到较大的Fxb。

Fxb=min（F„,F„）

四、硬路面上的附着系数：（p

附着系数，反映了地面提供切向反力的能力。

（一）分析接地印痕：

1、纯滚动一一花纹与印痕一致：

Uw=r3w

2、边滚边滑一一印痕模糊：（转动成份减少）

Uw>rr（）3w

3、车轮抱住一一印痕粗黑：（没有转动成份）

3w=0

（二）滑移率（S）:制动过程中滑移成份的多少。

uw-r^w

X100%

Uw

uw——车轮的实际速度（车轮中心的速度、车速）

r3w——车轮的圆周速度

uw-r3亚---车轮的滑移速度

讨论：

1、纯滚动时Uw=r3w，s=0

2、边滚边滑uw>rww,0<s<100%

3、车轮抱住3w=0,s=100%

（三）制动时附着系数与滑移率的关系:

制动力系数：（Pb--地面制动力Ft,与垂直载荷W之比;

侧向力系数：（P,--地面侧向力Fy与垂直载荷W之比。

1、0b—s曲线：（试验结果）

①峰值附着系数：（Pp

S=15—20%时，有0bmax=<Pp

②滑动附着系数：（PS

s=100%时的3b为3s

③OA段实际无滑移：

制动时，轮胎制动半径滚动半径％）。

（•.•制动时，轮胎受拉，如图）

2、（pt—s曲线：

s/-且s=100%时，0t=0,受侧向力干扰时，极

易侧滑，甚至调头。

摩擦圆：

路面对轮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F^FzS

222

Fo,=Fb+FY

等式两边同除以Fz，得6川6-湛

有：Sb/fSt、

结论：s=15—20%时，0b最大，0t也较大，即能快速制动，

又能防止侧滑，ABS防抱死系统

（四）附着系数的影响因素：

1、道路的材料、结构、状况：

材料：

结构一一为增加排水能力：

宏观上，中间高、两边低；

微观上，粗糙且有尖锐棱角。

状况：干、湿、冰、雪、清洁度等

2、轮胎的结构、花纹、材料：

低气压、宽断面、深花纹、子午线轮胎的8

3、车速：Va

Va/fg、（也说明：高速制动困难）。

§4-3汽车的制动效能及其恒定性

——汽车迅速降低行驶速度直至停车的能力。

其评价指标：制动距离，s（m）；

制动减速度，j（m/s2）。

一、制动时整车的受力分析：

沿行驶方向：Fj=Fxb+EF七FXb

i=0（水平路），Ff=0（坚硬路），Fw=0（制动初速度不高）。

其中耳=mj为减速惯性力

二、制动减速度：j

j=FXb/m

汽车在不同的路面上能达到的最大制动减速度为：

jmax=Fxbniax/m=0bG/m=0bg

允许前后轮都抱死：jmax=<Psg

装有ABS的汽车：jmax=<Ppg

三、制动距离：S

指汽车车速为UaO（空档）时，从驾驶员踩着制动踏板开始到

汽车停住为止，所驶过的距离。

1、制动过程：

驾驶员的反应时间：T尸J，+TI”

（驾驶员精神反应+生理反应）

制动器的作用时间：T2=T2'+I2»

（制动器滞后时间+制动力增长时间）

持续时间：T3（j基本不变）

消除制动时间：T4

（T4过长，影响随后起步或加速行驶）

2、制动距离的大小估算：

制动距离应是T2,、T2”和13期间驶过的距离。

1）12,期间驶过的距离：S2-uoT2",m

2）T2"期间驶过的距离：S2"

•••制动减速度线性增长，即：yr=kT

dT

其中k=-4

T2

/du=/ktdt

又T=0时u=uo

2

故u=u0+1kT

2

则T=T2"时Ue=UO+|kT2"（求S3用）

T22

S2"=JudT=f（u（）+4kT）dT

Jo2

=UoT2"-|jmaxT2"2

，S2=S2'+S2"

3）T3期间驶过的距离：S3

•••作匀减速运动，且知初速为小,末速为0,则：

<?___--------1..T"+1；T"2

、3一名一苗-OU（）T2+0JmaxT2

NJmax/Jmax乙。

总制动距离：

S=S2+S3

2

=Uo（T2'+-y-）+-57jmaxT2"

乙max乙f

ti2

T2Un

%Uo（T2+）+王

乙