汽车性能及评价指标

第二章汽车性能及评价指标2.1汽车的动力性2.2汽车燃油经济性及评价指标2.3汽车行驶的安全性2.4汽车的平顺性2.5汽车的通过性2.6汽车排放污染及其控制指标2.7汽车使用性能量标2.1汽车的动力性汽车的动力性系指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。2.1.1汽车的动力性指标从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发，汽车的动力性主要可由三方面的指标来评定，即：1．汽车的最高车速。最高车速是指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上汽车能达到的最高行驶车速，单位为km/h。其行驶方程式为：下-页返回2.1汽车的动力性2．汽车的加速时间表示汽车加速的能力。常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力。原地加速时间指汽车由I挡或Ⅱ挡起步，并以最大的加速强度（包括选择适当的换挡时机）逐步换挡至最高挡后达到某一高速所需的时间。超车加速时间指用最高挡或次高挡由某一较低车速全力加速到某一高速所需的时间。对超车加速能力还没有一致的规定，采用较多的是用最高挡或次高挡由30km/h或40km/h全力加速行驶至某一高速所需的时间。3．汽车能爬上的最大坡度上-页下-页返回2.1汽车的动力性汽车的上坡能力是用满载时（或某一质量）汽车在良好路面上行驶的最大坡度表示的。道路坡度是以坡高h与坡长s之比来表示的，即：2.1.2汽车的受力及行驶条件1．汽车的驱动力发动机输出的转矩，经传动系传至车轮，产生驱动力矩F0该力矩使轮胎支撑面上产生沿地面向后的作用力F0，同时地面上-页下-页返回2.1汽车的动力性给驱动轮一反作用力F0，这反作用力推动汽车前进，称为汽车的驱动力。一般用发动机外特性确定的驱动力与车速之间的函数关系曲线F-Ua来全面表示汽车的驱动力，称为汽车的驱动力图。2．汽车的行驶阻力(1)滚动阻力Ff。滚动阻力是车轮在地面上滚动时产生的阻力，主要由轮胎沿路面滚动时，轮胎变形所引起的阻力组成，还包括路面变形所引起的阻力、路面不平整所引起的冲击阻力以及轮毂轴承的摩擦阻力等。上-页下-页返回2.1汽车的动力性车轮滚动时，轮胎与路面的接触区域产生法向、切向的相互作用力以及相应的轮胎和支承路面的变形，当弹性车胎在硬路面上滚动时，车胎的变形是主要的。迟滞损失是指轮胎在硬支撑路面上受径向载荷发生变形，加载变形时所需的能量大于卸载变形时释放出来的能量，即加载与卸载过程之能量损失。图2-4为一轮胎在硬支承路面上受径向载荷时的变形曲线。图中OCA为加载变形曲线，面积OCABO为加载过程中对轮胎做的功；ADE为卸载变形曲线，面积ADEBA为卸载过程中轮胎恢复变形放出的功，两面积之差OCADEO即为迟滞损失。上-页下-页返回2.1汽车的动力性进一步分析，这种迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的一种阻力偶。当车轮不滚动时，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；欲使从动轮在硬路面上等速滚动，必须在车轮中心加一推力，它与地面切向反作用力构成一力偶矩来克服上述滚动力偶矩，见图2-5(b)。由平衡条件得：上-页下-页返回2.1汽车的动力性可见，滚动阻力系数使车轮在一定条件下滚动时所需之推力与车轮负荷之比，即单位汽车重力所需之推力。换言之，滚动阻力等于滚动阻力系数与车轮负荷之乘积，即：滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关。行驶车速对滚动阻力系数影响很大。斜交轮胎和子午线轮胎这两种轮胎在车速100km/h以下时，滚动阻力系数逐渐增加但变化不大；在某一车速（如140km/h）以上时增长较快，见图2-7。上-页下-页返回2.1汽车的动力性驱动力系数对滚动阻力系数有影响，驱动力系数即驱动力与径向载荷之比。驱动状态下的轮胎，作用有驱动力矩，胎面对于地面有一定程度的滑动，增加了轮胎滚动时的能量损耗。在转弯行驶时，轮胎发生侧偏现象，滚动阻力大幅度增加。但在一般的动力性分析中，常不考虑由转弯增加的阻力。(2)空气阻力。汽车行驶时，汽车与空气间形成相对运动，空气作用在汽车上沿其行驶方向上的分力，称为空气阻力。空气阻力由两大部分组成：一是作用在汽车外表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力，称为压力阻力；二是具有黏度的空气对汽车表面的摩擦作用产生的阻力，称为摩擦阻力。上-页下-页返回2.1汽车的动力性压力阻力又分为四部分：形状阻力、干扰阻力、内循环阻力和诱导阻力。形状阻力取决于车身的形状，占压力阻力的大部分；干扰阻力是车身表面突出物引起的阻力；内循环阻力是发动机冷却系统、车内通风等所需空气流经车体内部时构成的阻力；诱导阻力是空气升力在水平方向的分力。汽车行驶时空气阻力计算：(3)坡度阻力。汽车上坡时，汽车重心沿坡道的分力称坡道阻力，见图2-10，即：上-页下-页返回2.1汽车的动力性(4)加速阻力。汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时产生的惯性力，称为加速阻力。为了计算方便，一般将加速时旋转质量惯性力矩转化为平移质量的惯性力，并以δ作为换算系数。汽车加速时阻力为：一般进行汽车动力性计算时，汽车的旋转质量只考虑发动机飞轮和车轮的转动惯量，其他旋转质量影响较小，可予以忽略。上-页下-页返回2.1汽车的动力性3．汽车行驶的条件汽车在行驶时必须满足方程：只有满足上式，汽车才能加速行驶，当上式加速阻力为零时，汽车保持匀速行驶。即汽车行驶的条件是驱动力必须大于或等于滚动阻力、上坡阻力和空气阻力，即：上-页下-页返回2.1汽车的动力性地面对轮胎切向反作用力的极限值称为附着力，它与驱动轮法向反作用力成正比，写成：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。附着率是指汽车在直线行驶状况下，充分发挥驱动力作用时要求的最低附着系数。影响附着力和附着系数的因素很多。(1)附着载荷。一般情况下，附着力与附着载荷成正比。(2)轮胎气压。随着轮胎气压的降低，轮胎与地面间接触面积增加，轮胎与地面的微细起伏有了更好的吻合，附着情况得到了改善。上-页下-页返回2.1汽车的动力性(3)轮胎尺寸、轮胎结构以及轮胎花纹。轮胎直径与宽度增加，可增加支撑面积，改善附着性能。(4)车速。随着车速提高，附着系数一般都要下降。2.1.3汽车的动力性分析及其影响因素1．动力特性图由汽车行驶方程整理得：汽车在各挡下的动力因素与车速的关系曲线称为动力特性图，见图2-11。上-页下-页返回2.1汽车的动力性2．驱动力一行驶阻力平衡图汽车匀速行驶过程中，驱动力总是与行驶阻力平衡，即：该公式反映了汽车行驶时驱动力与行驶阻力间的平衡关系，也称为驱动力阻力平衡方程式。为了清楚和形象地表达汽车行驶时的受力及平衡关系，常将汽车行驶方程式用法来进行分析。图2-12所示为一具有四挡变速器汽车的驱动力阻力平衡图。上-页下-页返回2.1汽车的动力性3．汽车功率平衡图汽车行驶时，不仅驱动力和行驶阻力平衡，发动机功率和汽车行驶阻力功率也总是平衡的。平衡方程式：根据功率平衡方程式绘出功率平衡图，见图2-13。4．影响汽车动力性的因素(1)发动机参数。发动机的外特征、最大功率和最大扭矩对汽车动力性影响最大。上-页下-页返回2.1汽车的动力性(2)传动系参数。传动系的机械效率越高，传动损失功率越小，发动机功率更多地转变为驱动力，增强汽车动力性；主减速器的传动比，当选择到汽车最高车速相当于发动机最大功率点的车速时，最高车速最大的；变速器的I挡的传动比直接影响汽车的原地起步加速性能和最大爬坡度；变速器挡位多，增加了发动机发挥最大功率附近高功率的机会，提高了汽车的加速性能和爬坡能力。(3)车身设计。汽车在高速行驶时，空气阻力在各种阻力占很大的比重。(4)汽车质量。汽车质量增大，行驶阻力增加，动力因数降低，汽车动力性下降。(5)轮胎。轮胎的型式、花纹以及气压对汽车的动力性都有影响。上-页下-页返回2.1汽车的动力性(6)保养与调整。正确保养与调整有利于保证发动机技术状况，确保发动机的功率、转矩，以及底盘的技术状况良好。(7)行驶的条件。路面的状况和气候也影响汽车的动力性。上-页返回2.2汽车燃油经济性及评价指标2.2.1汽车燃油经济性在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的燃油消耗量经济行驶的能力，称作汽车的燃油经济性。2.2.2汽车燃油经济性的评价指标汽车的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能使汽车行驶的里程来衡量。在我国及欧洲，燃油经济性指标的单位为L/100km，即行驶100km所消耗的燃油升数。使用燃油经济性常用等速百公里燃油消耗量来评价，即汽车在额定载荷下，以最高挡在水平良好路面上行驶100km的燃油消耗量。下-页返回2.2汽车燃油经济性及评价指标欧洲经济委员会(ECE)规定，要测量车速为90km/h和120km/h的等速百公里燃油消耗量和按ECE-R．15循环工况的百公里燃油消耗量，并各取1/3相加作为混合百公里燃油消耗量来评定汽车的燃油经济性。等速百公里燃油消耗量可由发动机每小时耗油量和平均车速确定：由发动机原理可知，发动机的有效耗油率为：上-页下-页返回2.2汽车燃油经济性及评价指标综合上两式可得：总结得：2.2.3影响汽车燃油经济性的主要因素上-页下-页返回2.2汽车燃油经济性及评价指标1．汽车发动机对燃油经济性的影响发动机的压缩比、燃烧室形状、空然比、点火时间以及发动机的负荷率均会对汽车的燃油经济性产生重要影响。2．汽车整车结构对燃油经济性的影响(1)整车质量与尺寸。汽车总质量与尺寸对加速阻力、滚动阻力和空气阻力都有影响。(2)轮胎。轮胎的结构、帘线和橡胶的品种对滚动阻力都有影响。子午线轮胎的综合性能最好，与一般的斜交轮胎相比要节油6%~8%，见图2-17。3．使用保养对燃油经济性的影响(1)车速。汽车在接近于低俗的中等车速时燃油消耗量最低，高速行车时随车速增加Qs迅速加大，见图2-18。上-页下-页返回2.2汽车燃油经济性及评价指标(2)挡位的选择。在同一道路条件和车速下，虽然发动机发出的功率相同，但档位越低，后备功率越大，发动机的负荷率越低，燃油消耗率越高，百公里燃油消耗量就越大，而使用高挡位的情况则相反。(3)保养。正确的保养有利于保证汽车的技术状况，降低汽车行驶阻力。上-页返回2.3汽车行驶的安全性从全世界的统计数字上看，我国是世界上交通事故最多的国家之一。交通事故不仅造成巨额的直接经济损失，而且导致残疾人口上升和家庭不幸等诸多社会问。汽车安全性分为主动安全和被动安全。汽车主动安全是指汽车防止碰撞事故发生的能力，主要包括汽车的制动性能和操纵稳定等性能。汽车的被动安全性是指发生事故时，汽车保护乘员以及行人的能力。2.3.1汽车的制动性1．制动性的评价指标下-页返回2.3汽车行驶的安全性(1)制动效能，一般用制动距离与制动减速度表示，指汽车在良好路面上，汽车以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。(2)制动效能的恒定性，指抗热衰退性能和抗水衰退性能。其中，抗热衰退性能指汽车高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度；抗水衰退性能，指汽车涉水后对制动效能的保持能力。(3)制动时汽车的方向稳定性制动跑偏，是指汽车在行驶制动时自动向左或向右偏驶的现象。上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性侧滑，是指汽车在行驶制动时汽车的某一轴或两轴发生横向位移。失去转向能力，是指弯道制动时汽车不再按照原来的弯道行驶而沿弯道切线方向驶出；直线制动时，虽然转动转向盘但汽车仍然按直线方向行驶的现象。2．制动力学(1)制动时车轮的受力。汽车在制动时，车轮同时受到地面制动力、制动器制动力以及地面附着力三个力的影响，见图2-20。上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性地面制动力取决于两个摩擦副的摩擦力：一个是制动器内制动摩擦片与制动鼓或制动盘间的摩擦力，一个是轮胎与地面间的摩擦力一附着力。(2)附着系数。车轮在运动时不仅有滚动和抱死拖滑两种状态，还包括从纯滚动到抱死拖滑这样一个渐变过程，大概可分成三个阶段，见图2-22。第一阶段，车轮印痕的形状与轮胎胎面花纹基本上一致，车轮还接近于单纯的滚动，可认为：上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性第二阶段，轮胎花纹的印痕可以分辨出来，但花纹逐渐模糊，轮胎不只是单纯的滚动，胎面与地面发生一定程度的相对滑动，即车轮处于边滚边滑的状态，此时：第三阶段，形成一条粗黑的印痕，车轮被制动器抱住，在路面上做完全的拖滑，车轮被制动器抱住，在路面上做完全的拖滑，此时：上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性从上述三个阶段可以看出，随着制动强度的加强，车轮滚动的成分越来越少，而滑动成分越来越多。一般用滑动率s来说明这个过程中滑动成分的多少。滑动率s的定义为：上面对滑动率的分析是在假设没有受到侧向力的非条件下进行的，在实际行驶制动中，轮胎常受到侧向力而侧偏或发生侧滑现象。上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性(3)汽车制动受力图。汽车在行驶中制动时受力分析，地面对前、后轮的法向反作用力为：(4)制动力的分配。对于一般汽车，前、后轴制动力分配并不一样，下面对前后轴制动器制动力具有固定比值的汽车的制动过程进行分析。上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性①理想制动器制动力分配曲线。在任何轮胎一地面附着系数之下，汽车在水平路面制动时均能使汽车前、后轴车轮同时接近抱死状态的前、后制动器制动力分配曲线称为理想制动器制动力分配曲线，通常称为曲线，见图2-26。②实际制动器制动力分配曲线与同步附着系数。实际制动器制动力分配系数口常用前轮制动器制动力与汽车总制动器制动力之比来表示，即：上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性同步附着系数的求法：③驻车制动力学。当汽车在坡道角度为α的上坡路上停驻时，见图2-28，对汽车后轴附着力进行分析得：汽车可能停驻的极限上坡路坡道角ai可根据后轴的附着力与上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性制动力相等的条件求得，即：2.3.2汽车的操纵稳定性汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的条件下。汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性1．轮胎的力学特性(1)轮胎的坐标系。建立一个坐标系，以车轮平面与地面的交线为轴，方向向前；以车轮自转轴线在地面上的垂直投影线为y轴，方向向左；x轴和y轴的交点为原点0，过原点作垂线为z轴，方向向上，建立坐标系，见图2-30。(2)轮胎的侧偏特性：①侧偏力汽车在行驶过程中，由于地面的侧向倾斜、侧向风或曲线行驶时的离心力等作用，车轮中心沿y轴方向将作用有侧向力，相应的在地面上产生侧向反作用力，称之为侧偏力。上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性②侧偏角轮胎接地印迹中心位移方向与x轴的夹角。③侧偏现象当车轮有侧向弹性时，即使没有达到附着极限，车轮行驶方向亦将偏离车轮平面的方向，这就是轮胎的侧偏现象。(3)回正力矩。在车胎发生侧偏时，还会产生作用于车胎绕Oz轴的力矩，见图2-30。回正力矩是由接地面内分布的微元侧向反力产生的。在车轮滚动时，印迹线不仅与车轮平面错开一定的距离，而且转动了一个角度，因而印迹前端离车轮平面近，侧向变形小；印迹后端离车轮平面远，侧向变形大。上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性(4)轮胎外倾特性。汽车两前轮有外倾角v（前右轮右正外倾角，前左轮有负外倾角），具有绕各自旋转线与地面的交点o’滚动的趋势，见图2-34。外倾角与侧偏角、地面侧向反作用力的关系式为：综上所述，正侧偏角对应于负的侧偏力与正的回正力矩；正外倾角对应于负的外倾侧向力与负的外倾回正力矩，见图2-37。2．悬架的力学特性上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性除了轮胎的力学特性外，悬架的力学特性也在很大程度上影响汽车转向运动的稳定性。在之前的分析中，轮胎弹性侧偏角绝对值的大小只决定于整车质量及轮胎有没有外倾角条件下的侧偏刚度。(1)车厢的侧倾角。车厢在侧向力作用下绕侧倾轴线的转角为车厢侧倾角，侧倾角是汽车操作稳定性的一个重要指标。悬架总角刚度等于前、后悬架及横向稳定杆的侧倾角刚度之和。(2)侧倾时垂直载荷的变化。在正常的工作状态下，汽车左、右车轮的垂直载荷大体上是相等的。但曲线行驶时，由于侧倾力矩的作用，垂直载荷在左、右车轮上是不相等的。上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性(3)侧倾与外倾的关系。车厢侧倾时，因悬架的形式不同，车轮外倾角的变化有三种情况：保持不变，沿地面侧向反作用力方向倾斜，沿地面侧向反作用力方向的相反方向倾斜。(4)侧倾转向。在侧向力作用下车厢发生侧倾，由车厢侧倾引起的前轮转向轮绕主销的转动、后轮绕垂直于地面轴线的转动，即车轮转向角的变动，称为侧倾转向。2．车辆坐标系、线性二自由度汽车模型及汽车运动微分方程(1)车辆坐标系。汽车的运动是借固结于运动着的汽车上的动坐标系一车辆坐标系来描述的，见图2-40。车辆坐标系即图中固结于汽车上的Oxyz直角动坐标系就是车辆坐标系。上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性(2)线性二自由度汽车模型。在对汽车进行简化分析时，进行下列假设：①汽车做小曲率运动，车轮转向角和侧偏角都不大；②把整个汽车视为一个作平面运动的刚体，其侧向加速度系数（侧向加速度与重力加速度之比）与路面摩擦系数的比值在0.3~0.4以下，轮胎侧偏特性处于线性范围；③忽略左右轮胎由于垂直载荷不同引起的侧偏特性的差别，认为左右轮侧偏角相同。二自由度汽车受到的外力沿y轴方向的合力与绕质心的力矩和为：上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性汽车前、后轮侧偏角与其运动参数有关，可算得：根据坐标系规定，前、后轮侧偏角为：上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性综上所述，建立二自由度汽车的运动微分方程：3．汽车的稳态响应汽车在行驶过程中包括等速直线行驶与等速圆周行驶这两个稳态运动。若汽车在匀速直线运动时，急速转动转向盘至某上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性一转角时，停止转动转向盘并维持此转角不变，即给汽车以转向角阶跃输入，一般汽车经短暂时间后便进入等速圆周行驶，这也是一种稳态，称为转向盘阶跃输入下进入的稳态响应。汽车的稳态转向特性分为三种类型：不足转向、中性转向和过多转向。这三种不同转向特性的汽车具有如下行驶特点：在转向盘保持一固定转角下，缓慢加速或以不同车速等速行驶时，随着车速的增加，不足转向汽车的转向半径R增大；中性转向汽车的转向半径维持不变；而过多转向汽车的转向半径则越来越小，见图2-42。上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性下面对稳定因数K值进行分析以确定汽车的稳态转向类型：(1)中性转向。(2)不足转向。(3)过多转向。极其微小的前轮转角便会产生极大的横摆角速度。这意味着汽车的转向半径极小，汽车发生急转而侧滑或翻车。由于过多转向汽车有失去稳定性的危险，故汽车都应具有适度的不足转向特性。4．汽车的瞬态响应上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性下面根据上式对几个表征汽车瞬态响应品质好坏的参数进行分析：(1)横摆角速度波动时的固有频率。(2)阻尼比。上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性(3)反应时间。反应时间是指角阶跃转向输入后，横摆角速度第一次达到稳定值所需的时间。(4)达到第一峰值的时间上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性2.3.3汽车的被动安全1．汽车被动安全性研究主要包含以下三个方面：(1)车身结构的耐撞性研究。主要研究汽车特别是轿车车身对碰撞能量的吸收特性，寻求改善车身结构抗撞性的。(2)碰撞生物力学研究。主要研究人体在不同形式的碰撞中的伤害机理、人体各部位的伤害极限、人体各部位对碰撞载荷的机械响应特性以及碰撞实验用人体替代物。(3)乘员约束系统及安全内饰件研究。乘员约束系统的研究目的是尽量避免人体与内饰件发生二次碰撞，内饰件的研究则是使人体与之发生二次碰撞时，对人体造成的伤害最小。上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性2．与汽车被动安全相关的装备(1)安全带。安全带主要的功能在于当事故发生时，限制驾驶者或乘员的位置，避免发生人员与车体其他部位的碰撞伤害。(2)安全车身。为了减轻汽车碰撞时乘员的伤亡，茌设计车身时着重加固乘客舱部分，削弱汽车头部和尾部。(3)安全玻璃。安全玻璃主要有两种，即钢化玻璃与夹层玻璃。钢化玻璃是在玻璃处于炽热状态下使之迅速冷却而产生预应力的强度较高的玻璃，钢化玻璃破碎时分裂成许多无锐边的小块，不易伤人。上-页下-页返回2.3汽车行驶的安全性(4)安全枕。加装在坐椅靠背上，以防乘员的颈椎在发生碰撞后受到伤害。(5)安全气囊。安全气囊是现代轿车上引人注目的高技术装置。(6)安全转向柱。把转向柱设计成容易弯曲变形的结构，当受到冲击超过一定限度后，该结构发生弯曲变形，吸收部分冲击能量，减轻对驾驶员的伤害。(7)侧门防撞杆。当汽车受到侧面撞击时，车门很容易受到冲击而变形，从而直接伤害到车内乘员。上-页返回2.4汽车的平顺性2.4.1评价汽车平顺性的指标1．各轴向加权加速度均方根值根据试验测量，各种汽车在正常行驶工况下振动波形的峰值系数一般小于9。按IS02631-1:1997(E)规定，此情况下用加权速度均方根值来评价振动对人体舒适和健康的影响。(1)对记录的加速度时间历程(2)对记录的加速度时间历程进行频谱分析得到功率频谱密度函数下-页返回2.4汽车的平顺性(3)辅助评价法。当峰值系数大于9时，IS02631-1:1997(E)规定用均4次方根值方法来评价，它能更好地估计偶尔遇到过的脉冲的高峰值系数振动对人体的影响，此时采用辅助评价法一振动剂量值(VDV)，单位为ms-1.75。2．加权振级有些“人体振动测量仪”采用加权振级也称等效均值2.4.2影响汽车行驶平顺性的因数1．悬架结构对汽车行驶平顺性的影响(1)悬架弹性的影响。悬架弹性对车身振动频率起着决定性的作用。上-页下-页返回2.4汽车的平顺性(2)悬架阻尼的影响。悬架系统中的阻尼可衰减车身的自由振动，并抑制车身和车轮的共振，减少车身的垂直振动加速度和车轮的振幅。2．轮胎对汽车行驶平顺性的影响轮胎对行驶平顺性的影响取决于轮胎的径向刚度、轮胎的展平能力以及轮胎的内摩擦引起的阻尼作用。当汽车在不平路面上行驶时，由于轮胎变形的影响，轮心位移曲线较道路断面轮廓要圆滑平整，其波长比道路不平的波长要大，曲线的幅值比道路不平的幅值小，这就是轮胎的展平作用。上-页下-页返回2.4汽车的平顺性减小轮胎的径向刚度，轮胎的径向变形较大，轮胎的地面接触面积增加，这对提高轮胎对地面的附着能力有利，此外还使轮胎内摩擦消耗的功增加，使悬挂对振动的衰减作用增强。3．座椅对汽车行驶平顺性的影响座椅布置对乘员的疲劳程度有很大影响，实际感受和试验表明：座椅接近车身的中部，越接近于质心，乘员感到的振动越小。座垫弹簧刚度的选择要适当。使人一座椅系统的固有频率不在最敏感的频率4~8Hz范围内，又要尽量不与车身的固有频率重合，减少共振。上-页返回2.5汽车的通过性汽车的通过性是指它能以足够高的平均车速通过各种坏路和无路状态及各种障碍的能力。2.5.1汽车牵引支承通过性评价指标1．牵引系数Tc牵引系数是指单位车重的挂钩牵引力。它表明汽车在松软地面上加速、爬坡及牵引其他车辆的能力。表达式为：2．牵引效率牵引效率是指驱动轮输出功率与输入功率之比。它反映了车轮功率在传递过程中的能量损失，这部分损失是由于轮胎橡胶与帘布层之间摩擦生热及轮胎下土壤的压实和流动造成的。下-页返回2.5汽车的通过性表达式为：3．燃油利用指数燃油利用指数是指单位燃油消耗所输出的功，表达式为：2.5.2汽车通过性几何参数由于汽车与地面间的间隙不足而被地面托住、无法通过的情况，称为间隙失效。当车辆中间底部的零件碰到地面被顶住时，称为顶起失效。上-页下-页返回2.5汽车的通过性最小离地间隙：汽车满载、静止时，支撑平面与汽车上的中间区域最低点之间的距离。纵向通过角：汽车满载、静止时，分别通过前、后车轮外缘作垂直于汽车纵向对称平面的切平面，当两切平面交于车体下部较低部位时所夹的最小锐角。接近角：汽车满载、静止时，前端突出点向前轮所引切线与地面间的夹角越大，越不容另发生触头失效。离去角：汽车满载、静止时后端突出点向后轮所引切线与地面间的夹角。上-页下-页返回2.5汽车的通过性最小转弯直径：当转向盘转到极限位置、汽车以最低稳定车速转向行驶时，外侧转向轮的中心平面在支承平面上滚过的轨迹圆直径。转弯通道圆：当转向盘转到极限位置、汽车以最低稳定车速转向行驶时，车体所有点在支承平面上的投影均位于圆周以外的最大内圆，称为转弯通道内圆；车体上所有点在支承平面上的投影均位于圆周以内的最小外圆，称为转弯通道外圆。2.5.3汽车倾覆失效汽车在通过障碍时，过大的侧坡或纵坡会导致汽车倾覆失效，见图2-45。上-页下-页返回2.5汽车的通过性2.5.4影响汽车通过性的因数汽车的最大单位驱动力：由于汽车在越野行驶时的阻力很大，为了充分利用地面提供的挂钩牵引力，保证汽车通过性，必须增加汽车的最大单位驱动力。行驶速度：当汽车低速行驶时，土壤剪切和车轮滑转的倾向减小。汽车轮胎：轮胎对汽车通过性有十分大的影响，要提高汽车的通过性，必须选择适当的轮胎参数，如花纹尺寸、气压等，这样有利于提高汽车附着力。差速锁：当一侧驱动轮陷入泥泞时，该侧车轮得到较小的附着力，则与之对应的另一侧车轮也只能以同样小的附着力，限制了汽车的驱动力输出。上-页下-页返回2.5汽车的通过性悬架：悬架应允许车轮与车架间有较大的相对位移，使驱动轮能与地面保持接触，以保证有较好的附着性能，提高汽车的通过性。挂车的使用：由于挂车后总质量的增加，汽车动力性也随之下降，即挂车后的最大动力因数将比挂车前的最大动力因数小。驱动防滑系统：该系统可以自动调节发动机输出到驱动轮的转矩，保持驱动轮处于最佳滑转范围内，保证汽车的稳定驾驶，提高汽车的通过性。上-页返回2.6汽车排放污染及其控制指标2.6.1汽车排放物的种类及危害造成城市空气污染的主要污染物为：总悬浮颗粒(TSP)、二氧化硫(S02)、氮氧化物(NO)、臭氧、一氧化碳(C0)；重金属化合物；有机物等。与汽车排放相关的污染物有：一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)以及微粒等。1．一氧化碳一氧化碳是无色、无味的有毒气体。2．氮氧化物NOx是氮氧化物的总称，包括NO、NO2、N20等，内燃机中的NOx主要是NO2和NO。NO在排人大气时与氧作用，会转变成NO2。下-页返回2.6汽车排放污染及其控制指标3．碳氢化合物碳氢化合物包括未燃和未完全燃烧的润滑油、燃油及其裂解产物和部分氧化产物。人体吸人过多的未燃碳氢化合物，会破坏机体的造血机能，造成贫血、神经衰弱，并会降低肺对传染病的抵抗能力。4．微粒燃用无铅汽油的汽油机可以认为不产生微粒。柴油机排放的微粒由燃烧时生成的含碳粒子及其表面上吸附的多种有机物组成。上-页下-页返回2.6汽车排放污染及其控制指标2.6.2我国汽车排放污染物控制的国家标准我国自1983年起陆续颁布了一系列的汽车排放标准并在全国实施，已取得显著效果。1990年以后，国家环保总局对1983年以来制定的各项汽车排放标准进行了修订，经国家质量技术监督局1993年11月8日批准，于1994年5月1日实施。1999年3月10日国家质量技术监督局颁布了新的标准。汽车排放的欧洲法规（指令）标准1992年前已实施若干阶段，欧洲从1992年起开始实施欧I（欧I型式认证排故上-页下-页返回2.6汽车排放污染及其控制指标限值）、1996年起开始实施欧Ⅱ（欧Ⅱ型式认证和生产一致性排放限值）、2000年起开始实施欧Ⅲ（欧Ⅲ型式认证和生产一致性排放限值）、2005年起开始实施欧Ⅳ（欧Ⅳ型式认证和生产一致性排放限值）。欧洲议会近日又通过了有关新的汽车排放标准：欧V和欧Ⅵ标准，将分别于2009年和2014年实施。上-页返回2.7汽车使用性能量标2.7.1概述择优是汽车选用的标准。汽车运用条件复杂，运输任务繁杂，要求选用的车型和性能满足使用要求。表2-11为我国目前采用的主要汽车使用性能量标。2.7.2容载量汽车容载量是指汽车能够装载货物的数量或乘坐旅客的人数。汽车容载量与汽车的装载质量、车厢尺寸、货物密度、座位数和站立乘客的地板面积等有关。比装载质量、装载质量利用系数表征了汽车结构对各种货物需要的适应能力。它决定了某车型装载何种货物能够装满车厢，或充分地利用汽车的全部装载能力。下-页返回2.7汽车使用性能量标2.7.3汽车的质量利用汽车质量利用描述了汽车整备质量与装载质量的关系。通常利用质量利用系数或整备质量利用系数作为量标，评价汽车质量利用系数的好坏.整备质量利用系数与汽车的部件、总成、结构的完善程度以及轻型材料的使用率有关。它表明汽车主要材料的使用水平，进而反映了该车型的设计、制造水平，也间接反映了汽车使用经济性。2.7.4使用方便性1．操纵轻便性操纵轻便性决定了驾驶员的工作条件，对减轻驾驶员的疲劳，保证行车安全具有重要作用。上-页下-页返回2.7汽车使用性能量标2．乘客上下车方便性乘客上下车方便性作为使用方便性之一，影响城市公交车站点的停车时间，从而影响汽车的线路运行时间。3．装卸货物方便性装卸货物方便性，是指车辆对装卸货物的适应性。它用车辆装卸所耗费的时间和劳动力评价。4．紧凑性紧凑性是评价汽车外形尺寸合理利用的指标。5．乘坐舒适性汽车乘坐舒适性在很大程度上取决于座位的结构。座位的结构应符合人体工程学的要求，为乘客提供最佳的方便性和最舒适的坐姿。上-页下-页返回2.7汽车使用性能量标6．机动性车辆在最小面积内转向和转弯的能力被称为车辆的机动性。7．最大续驶里程汽车的最大续驶里程是指油箱加满后所能连续行驶的最大里程。上-页返回图2一49.00一20轮胎的径向变形曲线返回图2-5弹性车轮在硬路面上的滚动返回图2-7车轮的滚动阻力、滚动阻力系数与车速、充气压力的关系返回图2一10汽车的坡度阻力返回图2一11汽车动力特性图返回图2一12汽车的驱动力阻力平衡图返回图2一13功率平衡图返回图2一17不同轮胎与燃油消耗量的关系返回图2一18耗油比率与车速的关系返回图2一20车轮制动时的受力情况返回图2一22制动时轮胎在地面的印迹返回图2一26理想的前、后轮制动器制动力分配曲线返回图2-28坡道驻车受力图返回图2一30轮胎坐标系返回图2一34车轮外倾角与外倾侧向力返回图2一37轮胎特性参数的正负返回图2一40车辆坐标系返回图2一42汽车三种稳态转向特性返回