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1、授课时间2009年3月9日1，2节授课方式课堂授课授课学时No. 42学时授课题目第四讲：汽车动力特性、汽车的行驶稳定性、汽车的制动性、燃油经济性目的与要求：1了解汽车的燃油经济性2掌握汽车的行驶稳定性及汽车的制动性；重点与难点：重 点：1汽车的行驶稳定性； 2汽车的制动性。 难 点：1汽车的行驶稳定性。授课内容摘要：第2章 汽车行驶理论2.2 汽车的动力特性汽车的动力特性2.3 汽车的行驶稳定性汽车行驶的纵向稳定性；汽车行驶的横向稳定性； 2.4 汽车的制动性汽车的制动过程与制动力；汽车制动性的评价指标2.5 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性评价指标；影响汽车燃料经济性的因素教 具课 件PP
2、T课件习 题作 业作业：教材P44. 2-1，2-2，2-3课后小结：2.2 汽车的动力特性第4讲：2学时图2.2.3 汽车某挡的动力特性图2.2.2 车速特性当汽车的动力因数为D，道路阻力为，汽车的行驶状态有以下三种情况：1. 道路条件一定时的最高车速最高车速就是指在良好的路面条件情况下，稳定行驶的汽车所能够达到的最大行驶速度。dv/dt=0，则D=直线与D=f（V）曲线的交点所对应的速度Vc，即为在道路阻力为时，汽车可能的最大行驶速度。2. 临界速度 对某一排挡的动力特性曲线，动力因数D均有一定的使用范围，且存在一个最大值Dmax，如图2.2.3中的d 点，其所对应的速度Vk称为该档的临界
3、速度。 3. 最高速度最高车速就是指在良好的路面条件情况下，稳定行驶的汽车所能够达到的最大行驶速度。dv/dt=0，则D=直线与D=f（V）曲线的交点所对应的速度Vc，即为在道路阻力为时，汽车可能的最大行驶速度。 4. 最小稳定速度 汽车的最小稳定速度是指汽车满载（不带挂车）在路面平整坚实的平直路段上，以最低档（I档）行驶时的临界速度，而且以该速度行驶时，传动系不发生颤动或敲击声，在突然踏下加速它板时发动机不熄火。2.2.3 汽车的爬坡性能 1. 汽车的最大爬坡度最大爬坡度：指汽车在坚硬路面上用最低档作等速行驶时所能克服的最大坡度。 cos1，sintgi， Dmax=fcos+sin （略去
4、海拔荷载系数）解此三角函数方程式，得最大坡角：图2.2.4 汽车动力上坡 则汽车的最大爬坡度为：imax=tanmax 式中：max用最低排挡可爬的最大坡度角； Dmax最低排挡的最大动力因数； imax最大爬坡度；2. 汽车的动力上坡假定汽车用一个排挡动力上坡，以速度V1驶入坡段，并以速度V2驶出坡段，则可能克服的坡度i1和相应的坡长S1，由速度V1和V2在动力特性图上，可求得相应的动力因数值D1和D2，则由公式可得相应的加速度 为简化计算，假设汽车在整个坡道上行驶时为匀减速行驶，则可近似地取其平均值为jv即两边同时乘以vdt=ds，得 式中：i1汽车变速行驶时所能克服的坡度； S1汽车变速
5、行驶时所能克服的坡长； v、V分别为以m/s和km/h为单位计的速度值。2.3 汽车的行驶稳定性图2.3.1 汽车在直坡道上的受力分析汽车的行驶稳定性是指汽车在行驶过程中，在外部因素作用下，汽车尚能保持正常行驶状态和方向，不致失去控制而产生滑移、倾覆等现象的能力。稳定性：纵向横向表现：滑移倾覆2.3.12.3.1汽车行驶的纵向稳定性1. 纵向倾覆 ：1临界状态：汽车前轮法向反作用力Z1为零 。, 一般L2和h的数值在汽车设计中考虑，其比值L2 / h1，因此，一般来说汽车的纵向倾覆稳定条件是很容易满足的。 2纵向滑移（驱动轮滑转）临界状态：下滑力等于驱动轮与路面的附着力如图2.3.1，对前轮着
6、地点A取矩即可得到后轮垂直反力： 则 因比较小，可略去不计，并且，所以 GsinjjGk，因为sinjtgj= ij，则纵向滑移的极限状态倒溜发生条件：GsinjjGij= tgj = j结论：当坡道倾角j或道路纵坡度iij时，汽车可能产生纵向滑移。 在泥泞时j=0.2，冰滑时j =0.1 ，因此汽车不产生倒溜的条件一般是i0.10.2（泥泞时）。汽车不产生滑移的条件一般是i0.130.15（泥泞时）。2.3.2 汽车行驶的横向稳定性1汽车在平曲线上行驶受到的横向作用力：图2.3.2 汽车在曲线上行驶的受力分析汽车在平曲线上行驶时会产生离心力，其作用点在汽车的重心，方向水平背离圆心。 汽车在平
7、曲线上行驶时受到的平行与路面方向的横向力总和X汽车在平曲线上行驶时，受到得法向作用力总和Y为：横向力系数：横向力X与法向反力Y的比值。 2. 汽车在曲线上行驶的稳定性分析 （1）横向倾覆稳定性倾覆力矩和稳定力矩的极限平衡状态是： ，当满足下式条件时，汽车在平曲线上行驶就不会产生倾覆。（2）横向滑移稳定横向滑移：当横向力X大于轮胎和路面之间的横向附着力X时，汽车将发生产生横向滑移。汽车不发生横向滑移的条件是： 汽车在横向滑移极限平衡状态时最大可能的车速和最小曲线半径为： ，3横向稳定性的保证汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于横向力系数值的大小。现代汽车在设计制造时重心较低，一般b2hg，
8、而 jx0.5,即汽车在平曲线上行驶时，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象。在道路设计中只要保证不产生横向滑移现象发生，即可保证横向稳定性。 保证横向稳定性的条件：2.4 汽车的制动性汽车的制动性是指汽车行驶中强制降低车速以至停车，或在下坡时能保持一定速度行驶的能力。2.4.1 汽车的制动过程与制动力 车轮制动是利用制动器内的摩擦阻力矩来形成汽车运动方向相反的路面对车轮的切向摩擦阻力，简称为车轮制动力FT。在极限状态下，汽车的最大制动力取决于轮胎与路面间的附着力。其值等于车轮对地面的垂直荷载G与轮胎和路面的摩擦系数的乘积，即：FTmax=Gj 汽车在部分滑动部分滚动的情况下附着力最大。制动平
9、衡方程式为：-Ft = Ff Fi+FwFj Ft +Ff Fi+Fj =0 （忽略空气阻力）2.4.2 汽车制动性的评价指标评价汽车制动性的指标：制动效能（制动距离） 制动效能的热稳定性 制动时汽车的方向稳定性 1. 制动减速度： 在路面干燥（j=0.50.7）状态下计算出减速度可达79。在实际使用中，过大的制动减速度不仅要增加燃料消耗和轮胎磨损，而且还会使乘客感到不舒适和货物在车厢内碰撞。因此，一般情况下不应使制动间速度大于1.52.5，只有在紧急情况下，制动减速度才超过4。 2.制动时间 ，驾驶者开始得到制动讯号起，到制动器完全发生作用为止，需要经过一段时间。这段时间取决于驾驶者的反映时
10、间和制动生效时间两项之和。在公路设计时，常取这两部分时间之和为1.02.5s。 3. 制动距离：制动距离是指汽车以速度V1行驶时，从驾驶员发现障碍物，并判断是否刹车到汽车安全停止所行驶的距离SS。 若制动到汽车安全停止时V2=0，则制动距离SS为： 若考虑到驾驶者的反映时间和制动生效时间，以及实际使用中有时制动不充分等情况，可采用一个使用系数（或简称为制动系数）K予以修正。此时汽车制动减速行驶的全部制动距离应为： 2.5 汽车的燃油经济性汽车完成运输工作所消耗的燃油量称为燃油消耗量，燃油经济性的评价指标通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量能使汽车行驶的里程来衡量。2.5.
11、1 汽车的燃油经济性评价指标评价汽车的燃料经济性指标有两类，一类是以行驶一定里程(或一定运量)所消耗的能量来衡量，如每行驶100km的耗油量(kg)、每吨公里运量的耗油量(kg)等。另一类是消耗单位燃料所行驶的里程，如每公斤燃料所行驶的里程(km)。上述指标与发动机的燃料经济性有关。通常用发动机的燃料消耗率qe表示。燃料消耗率是指发动机发出每千瓦小时功率的燃料消耗量。已知发动机的功率N和转速n后，可在发动机台架试验获得的发动机负荷特性图上查出燃油消耗率ge。2.5.2 影响汽车燃料经济性的因素 1汽车使用方面 主要与汽车的行驶速度、挡位选择、挂车的应用、正确调整保养等因素有关。这些属于汽车运用与维修研究课题。2汽车结构方面主要从改进汽车发动机、提高燃油质量、改进润滑油质量、改进传动系统、改进底盘及车身设计等方面着手。这些属于汽车设计研究的课题。 3道路设计方面从道路线形和结构上设计着手，提高道路路面质量和线形标准，对节省燃油消耗有着十分重要的意义，这是道路设计的一个重要任务。 作业：教材P.44 2-1，2-2，2-3