《汽车理论（第3版）》知识点

《汽车理论（第3版）》知识点
汽车理论（第3版）知识点
第⼀章绪论
1.汽车使⽤性能分类：
（1）对⾃然环境条件的适应性
1）动⼒性：指汽车在良好、平直的路⾯上⾏驶时所能达到的平均⾏驶速度。

2）通过性：汽车以⾜够⾼的平均车速通过各种坏路和⽆路地带的能⼒。

a.⽀承通过性。

b.⼏何通过性：纵向通过⾓，间隙失效，顶起失效，触头或托尾失效
3）操纵性：直线⾏驶性，最⼩转弯半径
（2）技术经济性主要⽤⽣产率和燃油经济性来表⽰，主要评价指标有：⽣产率，油耗，可靠性与耐⽤性，维修保养⽅便性（维护费⽤）。

（3）劳动保护性指驾驶员⼯作的安全性和使驾驶员的⾝体健康不受损害的性能，主要评价指标有：舒适性（平顺性、噪声、空调、驾驶性、空间），稳定性（操纵稳定性），制动性，驾驶室的牢固程度。

第⼀章地⾯－轮胎⼒学
1.轮胎是连接汽车车⾝与道路的唯⼀部件，其基本职能是⽀承车辆重量、传递驱动和制动⼒矩，吸振以及保证转向稳定性。

2.轮胎⼒学是研究轮胎受⼒、变形和运动响应之间关系的，它的主要任务是建⽴精确实⽤的数学模型，描述轮胎的⼒学特性。

第⼀节作⽤在轮胎上的⼒和⼒矩
1.轮胎坐标系
2.作⽤在轮胎上的⼒和⼒矩
在轮胎坐标系中，地⾯作⽤在轮胎上的主要⼒和⼒矩有：
纵向⼒F x －地⾯切向反作⽤⼒沿x轴的分量；
侧向⼒F y －地⾯切向反作⽤⼒沿y轴的分量；
地⾯法向反作⽤⼒F z ；
翻转⼒矩M x －地⾯反作⽤⼒绕x轴的⼒矩；
滚动阻⼒矩M y －地⾯反作⽤⼒绕y 轴的⼒矩；
回正⼒矩M z －地⾯反作⽤⼒绕z 轴的⼒矩
第⼆节轮胎的纵向⼒学特性
1. 滚动阻⼒：由于弹性轮胎的内摩擦、地⾯变形的阻尼（软路⾯）以及轮胎与地⾯间的弹性变形和局部的滑移等造成的。

轮胎内部摩擦产⽣迟滞损失，这种损失表现为阻碍车轮运动的阻⼒偶。

滚动阻⼒系数f ：车轮在⼀定条件下，滚动所需要推⼒Fp1与负荷W1之⽐，即单位重⼒的推⼒，影响因素：
1）速度，
100/,.
200/,a a u km h f const u km h f <≈>↑↑
产⽣驻波现象，⾼温、脱落和爆裂。

2）充⽓压⼒↑，f ↓
3）轮胎的结构、材料、帘线对 f 的影响也很⼤。

⼦午线轮胎 f ⼩，天然橡胶f 低。

2.穿⽔阻⼒：穿⽔阻⼒是排挤⽔层⽽增加的滚动阻⼒。

n
w Cbu F =
3.前束阻⼒：车轮的前束⾓造成，⽤以消除偶然外⼒冲击保持直线⾏驶的⼀种能⼒。

4.纵向附着系数：纵向⼒与垂直载荷的⽐值。

Fz F x X =µ
滑动率： %1000?-=w w r w u r u s ω
第三节轮胎的侧偏特性
1. 轮胎的侧偏现象：汽车在⾏驶过程中，由于路⾯的侧向倾斜、侧向风或者在作曲线⾏驶时离⼼⼒的作⽤下，车轮中⼼沿Y 轴⽅向将作⽤有侧向⼒y F ，相应的在地⾯上产⽣地⾯侧向反作⽤⼒，y F 也称为侧偏⼒。

由于车轮的侧向弹
F没有达到附着极限，车轮⾏驶⽅也将偏离车轮平⾯的⽅向。

性，即使y
侧偏⾓：轮胎接地印迹中⼼的位移⽅向与X轴的夹⾓。

,圆周回正⼒矩：在轮胎发⽣侧偏时,还会产⽣作⽤于轮胎绕OZ轴的⼒矩T
Z 是使转向车轮恢复到直线⾏驶位置的主要恢复⼒矩之⼀.
⾏驶时, T
Z
2.影响轮胎侧偏特性的主要因素：轮胎的结构，轮胎垂直载荷，轮胎的充⽓压⼒，路⾯的种类以及状态，汽车的⾏驶速度，轮胎外倾⾓。

3.纵向⼒和侧向⼒的关系：附着椭圆。

第⼆章汽车动⼒性
第⼀节汽车动⼒性的评价指标
1.汽车的动⼒性：是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。

是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。

2.评价指标：
1）最⾼车速：是指汽车在平直、良好道路（混凝⼟或柏油）上所能达到的最⾼⾏驶车速。

2）加速时间：
a原地起步加速时间：由I或II档起步，以最⼤加速强度, 并考虑换档时机，⼀般⽤0～400m或者0～（96.6mile/ h) 100km/h所⽤的时间表⽰原地起步的加速时间。

b.超车加速时间：以最⾼档或次⾼档，以最⼤加速强度,把握最好的换档时机,加速⾄某⼀⾼速所⽤的时间。

3）爬坡能⼒：以满载、良好路⾯上的imax来表⽰。

最⼤爬坡度是指汽车满载时⽤变速器最低挡位在良好路⾯上等速⾏驶所能克服的最⼤道路坡度。

第⼆节汽车受⼒分析
⼀、汽车的驱动⼒
驱动⼒Ft：发动机产⽣的转矩经传动系传到驱动轮，产⽣驱动⼒矩Tt，驱动轮在Tt的作⽤下给地⾯作⽤⼀圆周⼒F0，地⾯对驱动轮的反作⽤⼒Ft即为驱动⼒。

tq g 0T
t T i i F r η=
1. 发动机的速度特性：
外特性曲线：节⽓门(油门)全开时，转矩或功率等与转速的关系。

min /,,9549
),(r n k W n T P Nm
n f T tq e tq ==
部分负荷的速度特性：节⽓门部分开启时，转矩或功率等与转速的关系。

使⽤外特性曲线：即带有附件时的速度特性，通常汽油机⼩15％，⽽柴油机⼩10％。

发动机转矩曲线：2012k tq k T a a n a n a n =++++ 2. 传动系机械效率：2100%(1)100%e T T T e P P P P P η-=?=-?
3. 车轮半径：⾃由半径：车轮处于⽆载时的半径。

静⼒半径：汽车静⽌时，车轮中⼼⾄轮胎与道路接触⾯间的距离。

滚动半径：车轮⼏何中⼼到速度瞬⼼的距离。

4. 汽车的驱动⼒图
⼆、汽车的⾏驶阻⼒
1. 滚动阻⼒：轮胎内部摩擦产⽣的迟滞损失。

这种迟滞损失表现为阻碍车轮运动的阻⼒偶。

轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，⼀部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产⽣热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。

2. 空⽓阻⼒：定义：汽车直线⾏驶时受到的空⽓阻⼒在汽车⾏驶⽅向上的分⼒。

分类：压⼒阻⼒和摩擦阻⼒
1）压⼒阻⼒：主要由形状、⼲扰、内循环和诱导阻⼒组成。

形状阻⼒：主要与汽车的形状有关，约占58％。

⼲扰阻⼒：汽车突出部件，如后视镜、门把⼿、导⽔槽、驱动轴、悬架导向杆等，约占14％。

内循环阻⼒：发动机冷却系、车⾝通风等⽓流流过汽车内部，占12％。

诱导阻⼒：空⽓升⼒在⽔平⽅向的分⼒，占7％。

2）摩擦阻⼒：9％。

空⽓阻⼒正⽐于⽓流相对运动的动压⼒：2
21.15D a w C Au F =
影响 F w 的因素：C D 和 A 。

由于乘坐空间的制约A 变化不⼤，但C D 变化较⼤。

降低C D 要点:
★前部低
★后部加扰流板
★掠背式
★底部导流，平整化，向后应逐步升⾼
★整车俯视形状为腰⿎式
★改进通风进⼝、出⼝位置
★商⽤车顶部安装导流罩系统
3.坡度阻⼒:汽车上坡时，汽车重⼒沿着坡道的分⼒称为坡道阻⼒。

sin i F G α=
汽车在坡道上⾏驶时的滚动阻⼒为：cos f F Gf α=
坡道阻⼒和滚动阻⼒均为与道路有关的⾏驶阻⼒，通常将这两个阻⼒合在⼀起，称作f w i j F F F F F =+++∑道路阻⼒，即：()
cos sin f i F F F G f ψαα=+=+ 道路坡道阻⼒系数为：f i ψ=+
4.加速阻⼒：汽车加速⾏驶时，需要克服本⾝质量加速运动的惯性⼒。

12j j j du
F F F m dt δ=+=
δ为汽车旋转质量换算系数：22021f g T W I i i I mr ηδ+=+
∑
三.汽车的⾏驶⽅程式
四、汽车⾏驶条件
第三节动⼒性的评价⽅法——驱动⼒-⾏驶阻⼒平衡图
⼀.驱动⼒——⾏驶阻⼒平衡图 20cos sin 21.15t f w i j
tq g T
D a F F F F F T i i C Au du mgf mg m r dt
ηααδ=+++=+++ ⾏驶⽅程式反映了汽车⾏驶时，驱动⼒和外界阻⼒之间的普遍情况。

当已知
ψ0()0()
t f w i t f w i g t du m F F F F dt F F F F i i F δ??=-++≥≥++↑↑?↑汽车⾏驶的必要条件：
或2f w i t Z F F F F F φ
++≤≤?汽车⾏驶的驱动附着条件
条件：0,,,,,,,g T D i i r C A m ηρ为已知时，便可分析汽车在附着条件良好路⾯上的⾏驶能⼒。

即在油门全开时，汽车可能达到最⾼车速、加速能⼒和爬坡能⼒。

⼆.动⼒特性图
t f w i j
t w F F F F F F F du G g dt
δψ=+++-=+ 动⼒因数：t w F F du D G g dt
δψ-==+
动⼒特性图上⼏个重要参数：
1.⽔平路⾯上最⾼车速u amax
2.Ⅰ挡最⼤动⼒因数D Ⅰmax 代表了最⼤的上坡能⼒
3. 最⾼挡的最⼤动⼒因数D 0max
4.⼤中型载重汽车在第⼀挡时，应保证其动⼒因数D Ⅰmax =0.32~0.40
第四节汽车的功率平衡
1.汽车在⾏驶时驱动⼒与⾏驶阻⼒平衡
2.发动机输出功率也与⾏驶阻⼒功率平衡
)(dt du mu Giu Au C Gfu P a a a D a T e 3600360076140360013δη+++= 或 ()1e f w i j T
P P P P P η=+++ 3. 功率平衡图：⽤纵坐标表⽰功率，横坐标表⽰车速，将发动机功率与经常遇到的阻⼒功率对车速的关系绘制在直⾓坐标图上，就得到功率平衡图。

4. 后备功率：1
()e f w T P P P η-+=后备功率：
1) 汽车后备功率越⼤，汽车的动⼒性越好。

2) 利⽤后备功率也可确定汽车的爬坡度和加速度。

3) 功率平衡也可描述汽车⾏驶时的发动机负荷率，有利于分析汽车燃油经济性。

第五节电动汽车的动⼒性计算
1.驱动电机参数选择：驱动电机的最⼤功率Pmax 必须满⾜最⾼车速时的功率要求Pe 和加速、爬坡时的功率要求；
2.驱动电机转矩、转速：最⼤转矩Tmax 的选择需要满⾜汽车起动转矩和最⼤爬坡度的要求,同时结合传动系最⼤传动⽐imax 和最⼤爬坡度αmax 来确定；
3.传动系参数选择：传动系速⽐的设计必须遵守以下原则：必须保证车速不低于设计的最⾼车速；必须保证汽车的最⼤爬坡度要求；当汽车以最常⽤的速度⾏驶时，应尽可能地使电机⼯作于⾼效率区；
4.计算并绘制汽车相关动⼒性曲线。

第六节影响汽车动⼒性的主要因素
⼀、发动机参数对汽车动⼒性的影响
1.发动机的最⼤功率的影响
2.发动机的最⼤转矩的影响
3.发动机的外特性
⼆、传动系参数对汽车动⼒性的影响
1.传动系的效率
2.主减速器传动⽐
3.传动系的挡数
4.变速器传动⽐
三、空⽓阻⼒系数对汽车动⼒性的影响
四、汽车质量对汽车动⼒性的影响
五、轮胎尺⼨与形式对汽车动⼒性的影响
1.轮胎半径
2.轮胎花纹，形式
六、使⽤因素对汽车动⼒性的影响
第三章汽车的燃油经济性
第⼀节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量能使汽车⾏驶的⾥程来衡量。

汽车发动机的燃料经济性：通常由有效燃料消耗率be(ge) 或有效效率ηe 来评价。

因其不能反映发动机在具体汽车上的功率利⽤情况及⾏驶条件的影响，所以，它不能直接⽤于评价整车的燃料经济性。

⼀、等速⾏驶百公⾥燃油消耗量：是常⽤的⼀种评价指标，指汽车在⼀定的载荷下（GB/T12545.1-2008、GB/T12545.2-2001），以最⾼挡在⽔平良好路⾯上等速⾏驶100km的燃油消耗量。

通常是测出每隔10km／h速度间隔的等速百公⾥燃油消耗量，然后在图上连成曲线。

汽车运输企业还常⽤完成每百吨公⾥或千⼈公⾥运输⼯作量的燃油消耗量。