《汽车理论》总复习解析ppt课件.ppt

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1、汽车理论总复习,2,汽车动力装置参数的确定,汽车设计追求的是最高性价比,汽车理论主要研究汽车的各项性能。,动力性,燃油经济性,制动性,操纵稳定性,平顺性,通过性,汽车的性能主要包括,汽车运用工程的最核心理论指导,3,本章将介绍汽车动力性的评价指标 汽车的驱动力、行驶阻力、动力因数、附着力等； 介绍动力性指标的确定方法； 功率平衡等。,第一章汽车的动力性,返回目录,4,第一章 汽车动力性,汽车的动力性指标,返回目录,1.最高车速uamax,2.加速时间t,3.最大爬坡度imax,教学重点 1. 汽车动力性的评价指标2. 汽车的驱动力图3. 滚动阻力、空气阻力、加速阻力、坡道阻力4. 驱动力行驶阻

2、力平衡图分析汽车的动力性5. 动力因数-行驶阻力平衡图分析汽车的动力性6. 功率平衡-行驶阻力平衡图，后备功率 7. 驱动与附着条件，附着力与附着率 教学难点 1. 滚动阻力及滚动阻力系数2. 附着力与附着率,第一章 汽车动力性,6,第二节 汽车燃油经济性的计算,由 和 在万有特性图上可确定 燃油消耗率b。,发动机万有特性图和汽车功率平衡图,计算的基本依据,等速时发动机应提供的功率为,7,b燃油消耗率 ；燃油的密度（kg/L）；g重力加速度（m/s2）。汽油g=6.967.15N/L；柴油g=7.948.13N/L。,第二节 汽车燃油经济性的计算,汽车以ua等速行驶时，单位时间燃油消耗量为,单

3、位时间耗油量,（ml/s）。,第二节 汽车燃油经济性的计算,A. 方法1(给定ig),B. 方法2： (给定ig)Step:,第二节 汽车燃油经济性的计算,10,货车以100tkm计算成本，折算到每吨货物的油耗将降低。,带挂车运输,1）提高生产率3050；2）降低油耗20% 30%。,较大,带挂车运输时,带挂车运输,第三节 影响汽车燃油经济性的因素,11,发动机的最经济工况最小燃油消耗特性,发动机负荷特性曲线的包络线是发动机提供一定功率时的最低燃油消耗率曲线。,最低燃油消耗率曲线,可以利用发动机负荷特性曲线找到发动机提供一定功率（ ）时最经济工况下的转速（n3）。,第四节无级变速器的节油原理,

4、12,由比功率确定发动机功率,比功率：单位汽车总质量具有的发动机功率，单位：kW/t。,第一节 发动机功率的选择,13,当 时，汽车的最高车速最高。,1）最高车速,uamax1 uP3uamax2 uamax3 uamax1,第二节 最小传动比的选择,发动机最大功率对应的车速； 汽车的最高车速。,14,i01的后备功率最小；i03的后备功率最大；i01的燃油经济性最好；i03的燃油经济性最差。, 1，动力性好，燃油经济性差。,第二节 最小传动比的选择,2）后备功率,15,与n的关系,第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择,挡n=n2时的车速为,挡n=n1时的车速为,16,制动性的评价指标包括：,

5、制动性的评价指标,第四章 汽车的制动性,返回目录,根据对汽车制动性的定义，如何确定制动性的评价指标？,制动效能制动距离与制动减速度,制动效能恒定性,制动时的方向稳定性,短距离内停车：,下长坡时能维持一定车速的能力：,方向稳定性；,17,本节主要介绍：一是地面制动力、制动器制动力及其与附着力的关系；二是介绍滑动率的概念；三是分析制动力系数、侧向力系数与滑动率的关系。,第四章 汽车的制动性,制动时车轮的受力,18,FXb、F与 的关系,FXb=F,F,第二节 制动时车轮的受力,19,第二节 制动时车轮的受力,滑动率s的计算,纯滚动时 u= 0，s = 0；纯滑动时 w=0， uw=u，s =100

6、%；边滚边滑时 0 s 100%。,20,制动力系数 与滑动率s,制动力系数：地面制动力与作用在车轮上的垂直载荷的比值。,峰值附着系数,滑动附着系数,s =15%20%,第二节 制动时车轮的受力,制动力系数随滑动率而变化,21,汽车能达到的制动减速度,本章假设FW=0、Ff=0，即不计空气阻力和滚动阻力对汽车制动减速的作用。,制动时总的地面制动力,第三节 汽车的制动效能及其恒定性,制动减速度及制动距离,当前、后轮同时抱死时,当汽车装有ABS时,当汽车没有装ABS，又不允许车轮抱死时,22,第三节 汽车的制动效能及其恒定性,总制动距离,23,方向稳定性主要是指制动跑偏后轴侧滑前轮失去转向能力,制

7、动时汽车的方向稳定性,第四章 汽车的制动性,24,制动力不相等度,或,1.左右车轮制动力不相等,思考：前轮的制动力不相等度大容易导致跑偏，还是后轮制动力不相等度大容易导致跑偏？为什么？,一、汽车的制动跑偏,第四节 制动时汽车的方向稳定性,25,2.悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上不协调,主要原因：一是转向节上节臂处的球体销离前轴中心线太高，二是钢板弹簧刚度太小。 紧急制动时前轴向前扭转一个角度，转向节上节臂球体销本应作相应的移动，但球体销又连接在转向纵拉杆上，使拉杆有少许弹性变形而不允许球体销作相应的移动，致使转向节臂相对于主销作向右偏转，于是引起转向轮向右转动，造成汽车跑偏。,第四节 制动

8、时汽车的方向稳定性,26,FXb1,FXb1,前轮抱死时，Fj的方向与前轴侧滑的方向相反，Fj能阻止或减小前轴侧滑，汽车处于稳定状态。,uA,A,B,FY2,uB,O,C,Fj（离心力）,1.前轮抱死拖滑,二、制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失,第四节 制动时汽车的方向稳定性,FXb2,FXb2,27,o,Fj,后轮抱死时，Fj与后轴侧滑方向一致，惯性力加剧后轴侧滑，后轴侧滑又加剧惯性力，汽车将急剧转动，处于不稳定状态。,A,C,B,uA,uB,FY1,FY20,2.后轮抱死拖滑,第四节 制动时汽车的方向稳定性,FXb1,FXb1,FXb2,FXb2,28,3.制动跑偏结论,1）制动过程中，如

9、果只有前轮抱死或前轮先抱死，汽车基本上沿直线向前行驶，汽车处于稳定状态，但丧失转向能力； 2）若后轮比前轮提前一定时间先抱死，且车速超过某一数值，汽车在轻微的侧向力作用下就会发生侧滑，路面越滑、制动距离和制动时间越长，后轴侧滑越剧烈。,第四节 制动时汽车的方向稳定性,29,第四章 汽车的制动性,前、后制动器制动力的比例关系,本节内容：1、分析地面作用在前、后车轮上的法向反力；2、分析前、后车轮制动器制动力的比例关系；3、通过 I 曲线、 线、f 线、r 线分析汽车的制动过程；4、介绍汽车的制动效率、限压阀和比例阀原理；5、简述ABS的制动控制过程。,30,F1、F2具有固定比值的汽车，使前、后

10、车轮同时抱死的路面附着系数称为同步附着系数。,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,同步附着系数,从图中看，同步附着系数是线和 I 曲线交点处对应的附着系数。,该点所对应的减速度称为临界减速度。,31,同步附着系数的计算,满足固定比值的条件,满足同时抱死的条件,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,32,4）只要 ，要使两轮都不抱死所得到的制动强度总是小于附着系数，即 。,3）当 时，线与I曲线相交，前、后轮同时抱死；,2）当 时, 线位于I曲线上方，后轮先抱死；,1）当 时，线位于I曲线下方，前轮先抱死；,第五节 前、后制动器制动力的比例关系,制动过程分析得到的结论,33,第一节 操纵稳定性

11、概述,1.车辆坐标系,车辆坐标系与转向盘角阶跃输入下的时域响应,34,汽车直线行驶时，急速转动转向盘至某一转角时，停止转动转向盘并维持此转角不变，即给汽车以转向盘角阶跃输入。,时间 t,转向盘转角,第一节 操纵稳定性概述,2.稳态响应特性,转向盘角阶跃输入经短暂时间后，汽车进入等速圆周行驶，称为转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应。,35,不足转向 ；中性转向 不变；过多转向 。,稳态响应特性有三种类型,第一节 操纵稳定性概述,36,转向盘角阶跃输入前后，直线行驶与等速圆周行驶这两个稳态运动之间的过渡过程是一种瞬态，相应的瞬态运动响应称为转向盘角阶跃输入下的瞬态响应。,第一节 操纵稳定性概述,3.

12、瞬态响应特性,37,1）时间上的滞后,瞬态响应的评价指标,第一节 操纵稳定性概述,2）执行上的误差（r1/r0）100 称为超调量,3）横摆角速度的波动 波动的 2/T , 取决于汽车的结构参数,4）进入稳态所经历的时间,侧偏特性的一些基本概念,侧偏特性是指侧偏力、侧偏角、回正力矩之间关系。侧偏力Fy：地面作用于车轮的侧向反作用力。侧偏角：轮胎接地印痕中心的位移方向与轮胎坐标系X轴的夹角。回正力矩Tz：轮胎发生侧偏时，产生的作用于轮胎绕轮胎坐标系Z轴的力矩。,轮胎的侧偏现象和侧偏力侧偏角曲线,第二节 轮胎的侧偏特性,39,0,X,Y,FY,正的侧偏力，产生负侧偏角。,u,-,+,第二节 轮胎的

13、侧偏特性,2.侧偏现象,当车轮有侧向弹性时，即使FY没有达到侧向附着极限，车轮行驶方向也将偏离车轮平面的方向。,侧偏角 轮胎接地印迹中心的位移方向与X轴的夹角。,u,40,k侧偏刚度（为负值）。,FY一定时希望侧偏角越小越好，所以 |k| 越大越好。,第二节 轮胎的侧偏特性,3.FY曲线,轮胎结构与刚度的关系小结,第二节 轮胎的侧偏特性,42,代入运动微分方程式得,1.稳态响应,稳态时r为定值v为定值,消去v,第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应,前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应等速圆周行驶,43,称为稳态横摆角速度增益，也称转向灵敏度。,K稳定性因数。,第三节 线性二自由度汽车模型对

14、前轮角输入的响应,44, R 与 u 无关，汽车具有中性转向的特性。,1）中性转向,当 K=0 时，由,第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应,2.稳态响应的三种类型,转向原理式,45,L,R0,u,O,当汽车低速转向时，离心力很小，FY1和FY2也很小。,中性转向汽车的转向半径R等于汽车以极低车速转向（忽略侧偏角）时的转向半径R0。,第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应,46,由于 K0，所以RR0且 u R 汽车具有不足转向特性,横摆角速度增益为与轴距L相等的中性转向汽车横摆角速度增益的一半。, 称为特征车速。当不足转向量增加时，K 增大，特征车速降低。,2）不足转向,当

15、 K0 时，由,横摆角速度增益比中性转向时要小。,第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应,47,第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应,48,横摆角速度增益 比中性转向时要大。,由,RR0,u R 汽车具有过多转向特性。,当 K0 时，由,3）过多转向,第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应,49,当车速为,这意味着很小的前轮转角将产生极大的横摆角速度，汽车将发生激转而侧滑或侧翻。由于过多转向汽车有失去稳定性的危险，汽车应具有适度的不足转向特性。,称为临界车速。临界车速越低，过多转向量越大。,第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应,50,汽车稳态转向应具有适当的

16、不足转向。中性转向容易变为过多转向特性。过大的不足转向将导致转向沉重。由于临界车速的存在，过多转向汽车有失去稳定性的危险。,小结,第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应,稳态响应,小结-表征稳态响应的参数,52,第五章 汽车的操纵稳定性,汽车操纵稳定性与悬架的关系,本节将学习基本概念1、悬架侧倾角刚度2、弹性侧偏角 3、侧倾转向角4、变形转向角 5、分析不同悬架及参数对汽车操纵稳定性的影响因素 6、了解改善汽车操纵稳定性的方法。,定义：车厢侧倾时，单位车厢转角下，悬架系统给车厢总的弹性恢复力偶矩： 称为悬架侧倾角刚度。,定义：车轮保持在地面上而车厢作垂直运动时，单位车厢位移下，悬架系统

17、给车厢的总弹性恢复力： 称为悬架线刚度。,线刚度计算式,悬架的侧倾角刚度计算式,2.悬架的侧倾角刚度,1）悬架的线刚度,2）悬架的侧倾角刚度,1.车厢侧倾轴线,一、车厢侧倾,第五章 汽车的操纵稳定性,1）悬挂质量的离心力引起的侧倾力矩Mr,2）侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩Mr,3）独立悬架中非悬挂质量的离心力引起的侧倾力矩Mr,（车厢侧倾力矩）,（悬架总侧倾刚度）,3.车厢侧倾角及侧倾力矩,侧向力,第五章 汽车的操纵稳定性,汽车悬架加装横向稳定杆后，增大了悬架侧倾角刚度，从而增大了整车侧倾角刚度，减小了车厢侧倾角。,第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系,轿车前悬架加装横向稳定杆后，前悬架侧倾

18、角刚度 增大；整车侧倾角刚度增大，车厢侧倾角r减小；由 和 公式可知， 增大 减小；前悬架加装横向稳定杆后趋于增加不足转向量。,增大,不变,第六章 汽车的平顺性,本章将具体研究以下内容：1、人体对振动的反应和平顺性的评价；2、路面不平度的统计特性；3、汽车振动系统的简化，系统的频率响应特性；4、系统参数对振动响应参数的影响；5、汽车平顺性的测试。,本章重点研究路面不平引起的汽车振动问题。,57,人体对振动的反应,人体对振动的反应,垂直方向412.5Hz水平方向0.52Hz人体最敏感,传至人体的振动加速度,人体对水平方向的振动比垂直方向更敏感,心理,生理,思考：公交车和长途客车在设计时对平顺性的

19、要求有何不同？,客观因素,主观因素,第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价,持续时间,强度,作用方向,频率,58,人体对不同频率的振动敏感程度不同, 最敏感的频率范围是412.5Hz。在48Hz频率范围，人的内脏器官产生共振；812.5Hz频率范围，对人的脊椎系统影响很大。, 最敏感的频率范围是0.52Hz。大约在3Hz以下，人体对水平振动比对垂直振动更敏感，且汽车车身部分系统在此频率范围内产生共振，故应对水平振动给予充分重视。,第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价,59,空间频率和时间频率谱密度的关系,时间频率谱密度Gq(f),空间频率谱密度Gq(n),第二节 路面不平度的统计特性,n,f

20、,u=1/2,u=1,u=2,1,1,2,Gq(f),n,速度u不同时，空间频率与时间频率的关系,60,汽车通过性几何参数,间隙失效：汽车与地面间的间隙不足而被地面托住，无法通过的情况。,顶起失效：当车辆中间底部的零件碰到地面而被顶住的情况。,触头失效：当车辆前端触及地面而不能通过的情况。,托尾失效：当车辆尾部触及地面而不能通过的情况。,与间隙失效有关的汽车整车几何尺寸，称为汽车通过性几何参数，包括最小离地间隙、纵向通过角、接近角、离去角、最小转弯直径等。,第一节 汽车通过性评价指标及几何参数,61,第六节汽车越过台阶、壕沟的能力,第七章 汽车的通过性,越野行驶中的汽车常常要克服台阶、壕沟等障

21、碍，这时由于车速很低，可用静力学平衡方程来求得障碍物与汽车参数间的关系。,62,式中，F1为前轴负荷； F2为台阶作用于后（驱动）轮的反作用力。,式中，(hw/D)2为后驱动轮单位车轮直径可克服的台阶高，表示后轮越过台阶的能力。后轮越过台阶的能力与汽车参数无关。由于ab，后轮是限制汽车越过台阶的因素。,第六节 汽车越过台阶、壕沟的能力,将,代入,汽车理论总复习练习题,华锐学院理工系汽车教研室2015.12.6,一名词解释（本题分，每题分） 1.汽车比功率 2.动力因数 3.同步附着系数 4.侧偏角 5.特征车速 6.附着力 7.发动机负荷率 8.转向灵敏度 9.侧偏刚度 10.悬架侧偏刚度,二

22、填空（本题分，每空分）1.汽车行驶的充分条件是 和必要条件是_。 2.确定汽车动力性评价指标可用 图， 图， 图求解。3.汽车动力装置参数是指 、 。4.评价汽车制动效能的指标是 和 。5.汽车稳态驶向特征可分为 、 和中性转向。6.在车辆坐标系中，绕ox,oy,oz三个坐标轴转动的角速度分别为 、 和 。 7.汽车通过性几何参数有 、 、 、 和 。 8、后轮驱动的四轮汽车的越台能力由_轮决定，其越台能力可表示为_。 9、汽车动力因数是_与_之比。10、汽车行驶时一直存在的阻力包括 和 _。12、对于垂直振动、人体最敏感的频率范围是_; 对于水平振动、人体最敏感的频率范围是 _。,三判断（本

23、题分，每题分） 1.在汽车功率平衡图中，若后备功率愈大，则加速时间愈大，汽车动力性愈差。 （ ） 2.轮胎气压对滚动阻力系数影响很大，随着气压的降低，滚动阻力系数迅速降低，因此,滚动阻力降低。 ( ） 3.汽车列车运输货物，虽然总的燃油消耗量增加了，但100tkm油耗却下降了。 （ ） 4.在选择传动系最小传动比时，要考虑应有足够的最低档动力周数。 （ ） 5.制动过程中，若只有前轮抱死，则汽车能沿直线方向行驶，处于稳定状态。 （ ） 6.前后轮制动器制动力为固定比值的汽车，只有车同步附着系数的路面上制动时，才能做前后轮同时抱死。 （ ） 7.人体对震动最敏感的频率范围，垂直震动48hz。 （

24、 ） 8.某汽车的静态储备系数s.m.=-0.56,贼汽车的转向特性为不足转向。 （ ） 9、当汽车车身振动时，如阻尼比增大，则车身振动加速度增大，悬架动绕度减小。 （ ） 10、汽车离去角越大，越不容易发生触头失效。 （ ）,11、汽车在良好路面行驶时，道路对从动轮切向反力的大小等于滚动阻力。 （ ） 12、汽车的最高车速对应于发动机的最高转速。 （ ） 13、当汽车带挂车行驶后，汽车单位行驶里程燃油消耗量将会减少。 （ ） 14、增加汽车变速器的档位数，可以改善汽车的动力性和经济性。 （ ）15、低气压、扁平率大和子午线轮胎的附着系数较一般轮胎为高。 （ ）16、汽车制动跑偏可以通过调整和

25、改进设计来消除的。 （ ）17、对于单横臂独立悬架，在小侧向加速度时，如汽车右转弯行驶则车轮向右倾斜。（ ）18、提高车身固有频率，可以减少车身振动加速度。 （ ）19、当汽车车身振动时，如阻尼比增大，则车身振动加速度增大，悬架动绕度减小。（ ）20、汽车离去角越大，越不容易发生触头失效。 （ ）,四简答（本题分，每题分） 1.分析汽车行驶时产生滚动阻力的原因。 2.用动力因数描述汽车动力性有何优点。 3.汽车制动侧滑时，为什么方向盘向侧滑方向旋转会减轻侧滑。 4.确定汽车转向特性总共有哪些参数，其中最主要的是哪个参 数。 5.变速器传动比通常的分配规律是什么?为什么？ 6、汽车行驶时为什么会

26、有滚动阻力？写出滚动阻力计算式。 7、汽车列车运输为什么省油？它的百公里油耗是否会减少？ 8、为什么说后轴先抱死比前轴先抱死危险性大？ 9、汽车加装横向稳定杆的主要作用是什么? 10、人体对振动的反应与哪些因素有关？,五计算分析题（本题分，每题分） 1.某自重4t的汽车，测得其最大制动力为2600N，制动系反应时间为0.1秒，制动力上升时间为0.2秒，求该车以车速30km/h在平坦硬实路面上的紧急制动距离。试分析这个制动距离是否符合国家标准。 2.某汽车后轮均为单胎，每个轮胎的侧偏刚度k= -595N/deg，该车总质量M=2010kg，轴距L=3.0m，试求汽车后轮载荷分别占38%，50%，

27、61%时所具有的稳态驶向特性，并计算Vch和Vcr。 3、某二自由度轿车模型的有关参数如下：m=1818kg Iz=3885kgm2 L=3.0m a=1.46m b=1.54mk1 =-62000Nrad k2=-110000Nrad试求：1）稳定性因数K；2）车速Va=22.35ms时的转向灵敏度；3）侧向加速度为0.4g时的前后轮侧偏角之差；4）车速Va=12ms时的固有园频率。,4、某42后轮驱动载货汽车，满载总质量为9300kg，额定装载质量5000kg，由于某种原因装载质量增加到6500kg，试分析超载后对汽车动力性、燃油经济性和制动性将会有什么影响？5、已知某载货汽车（无ABS）

28、，总质量为1500kg，轴距为2.45m，后轴轴荷为64质心高度为0.85m，同步附着系数为0.6，试计算：1) 该车前、后制动器制动力分配比例；2）该车在附着系数为0.5的路面上不抱死的最大减速度；3）该车达到附着极限时的地面垂直反力和地面制动力。（g取9.8m/s2）6、某汽车总质量为2000kg，轴距为3.2m轴荷分配为前轴53.5、后轴46.5。1）如果单个前轮胎的侧偏刚度为38000Nrad，后轮胎的侧偏刚度为40000Nrad，试确定该车的稳态转向特性。2）如果前胎用一对子午线轮胎替代，单个轮胎的侧偏刚度为48000Nrad，后胎保存不变，试确定该车在这些条件下的稳态转向特性。3）绘制该车上述两种条件下的转向灵敏度曲线，并标出特征车速或临界车速。,六综合题1、试述无级变速器与汽车动力性、燃油经济性的关系。2、 举出三种表示汽车稳态转向特性的方法，并说明汽车重心前、后位置和内、外轮负荷转移如何影响稳态转向特性？3、 汽车转弯时车轮行驶阻力是否与直线行驶时一样？4、某种汽车的质心位置、轴距和前后轮胎的型号已定。按照二自由度操纵稳定性模型，其稳态转向特性为过多转向，试找出五种改善其转向特性的方法。5、汽车空载和满载是否具有相同的操纵稳定性? 6、 试用有关计算公式说明汽车质心位置对评价汽车操纵稳定性、稳态响应指标的影响。,