汽车车轮滚动半径

《汽车理论A》(022074)实验教学大纲
学科部(系): 车辆工程执笔人: 李旭审核人:张为春
一、课程基本情况:
1开课基本情况
《汽车理论A》课程教学计划总学时为48学时、教学计划实验学时为4学时、实际可开出实验学时为8学时；不是独立设课。

2所属类型及服务专业
《汽车理论》是车辆工程本科专业的一门专业课。

3本大纲修订时间：2005年9月11日
二、实验教学目的和要求：
1 目的
随着《汽车理论A》课程的进程，结合教学内容环节，安排相应的实验内容，帮助学生更好的理解《汽车理论A》教学内容和掌握《汽车理论A》的测试原理和方法，了解《汽车理论A》的测试内容及汽车的使用内容。

2 要求
通过实验教学，要求学生能够了解汽车测试仪器的工作原理，掌握仪器的操作规程，培养学生的动手能力；还要根据实验获得的数据，能够进行性能分析。

三、学时分配及实验项目表
本课程实验共安排8学时，教学计划要求学生完成实验学时数为4学时。

编码实验项目
名称学时数/学
分
每组人
数
实验类
型
必选/
可选
首开时间
022074 01 汽车动力性经济性
测试分析
3 10 综合必选1985
022074 02 汽车转向轻便性试
验
1 10 演示可选1985
022074
03
汽车制动性实验 1 10 演示可选1985
022074 04 汽车平顺性脉冲输
入行驶试验
2 10 演示可选1985
022074 05 汽车最小转弯直径
测定试验
1 10 演示可选1985
四、实验课的考核：
按实验内容的完成情况，分为动手能力和实验报告考核，以优秀、良好、中等、合格、不合格记。

五、实验指导（参考）书和实验报告
汽车动力性经济性测试分析实验教学大纲
课程性质：非独立设课
课程属性：专业课
学分：3 总学时 48 实验学时 3 实验学分
开出时间：年级学期
适用专业：车辆工程专业
实验项目名称：汽车动力性经济性试验
综合性、设计性实验项目数： 1个 3学时
一、课程简介
本实验课是《汽车理论A》课程的组成部分，在学生学完汽车理论有关内容后安排进行，使学生掌握汽车动力性经济性试验的基本内容以及测试方法，并训练学生综合应用理论力学、发动机原理以及本课程等知识分析问题和解决问题。

二、实验教学目的和要求
目的：使学生掌握汽车动力性和经济性试验的基本内容以及试验方法，增强学生理论联系实际的意识。

通过本试验的学习，使学生能够结合专业知识对所学理论知识进一步巩固。

要求：掌握有关汽车动力性和经济性测试的基本内容并会分析影响因素。

三、实验方式和要求
主要在以道路试验为主。

要求：
1、掌握汽车动力性和经济性试验的基本内容以及试验方法；
2、对汽车动力性和经济性进行预测；
3、根据预测值和试验值的差异，分析影响动力性和经济性的因素；
四、考核方法
考核方式：指导老师根据学生的实验态度、操作技能和实验结果的完成情况综合评定成绩。

评分标准：根据学生试验报告的情况，用百分制进行评定。

一次严重错误扣5－10分，一次一般错误扣2－3分，一次小错误扣1分。

如果学生的分析有新的见解，可以额外增加10—50分五、主要仪器设备
非接触式光电速度传感器、综合气象观测仪、五轮仪、汽车综合测试仪、综合气象观测仪及实验车等
六、配套教材和指导书
［1］ GB/T12534 汽车道路试验方法通则
［2］ GB/T12536 汽车滑行试验方法
［3］ GB/T12543 汽车加速性能试验方法
［4］ GB/T12544 汽车最高车速试验方法
［5］ GB/T12547 汽车最低稳定车速试验方法
［6］ GB/T12545 汽车燃油消耗量试验方法
［7］余志生. 汽车理论.第3版. 北京：机械工业出版社，2000
七、实验项目设置表
项目序号实验项目名
称
内容提要实
验
学
时
实验要
求
实验
属性
1 汽车动力性
测试与预测直接挡最低稳定车
速和最高车速实验
直接挡加速实验测
试结果
起步连续换挡加速
实验测试结果
滑行实验
1.5 了解动
力性测
试的内
容和方
法，分
析试验
值和预
测值
综合性试验
2 汽车经济性
测试与预测直接挡加速燃料消
耗量实验
等速行驶燃料消耗
量实验
六工况燃料消耗量
实验
1.5 了解动
力性测
试的内
容和方
法，分
析试验
值和预
测值
综合性试验
八、综合性、设计性实验简介
项目一：汽车动力性测试与预测
1、指导思想
学习汽车理论主要目的之一就是能对汽车的动力性进行评价，并在设计阶段进行预测，让学生通过道路试验获得实际数据，即贴近工程实际，又能应用汽车理论中所涉及到的理论知识。

通过该实验，能让学生掌汽车动力性指标测试的主要内容和方法。

2、实验目的及要求
目的：要求学生掌握汽车动力性测试的主要内容，熟悉汽车动力性测试的方法，并加深对汽车动力性的理解。

要求：对动力性预测值和试验值的差异进行符合逻辑、符合实际的分析，找出出现差异的主要因素，并从理论上提出解决方案。

3、涉及的内容或知识点
汽车动力性指标、汽车结构使用参数、汽车发动机特性、理论力学。

4、采用的教学方法和手段
教师先行现场讲解，阐明试验的主要目的以及测试仪器的工作原理和的主要试验数据，然后进行动力性指标的测试，随后让学生对试验数据进行处理，并对动力性指标进行理论预测；对动力性指标预测值和试验值的差异进行符合逻辑、符合实际的分析，找出影响的主要因素。

项目二：汽车经济性测试与预测
1、指导思想
学习汽车理论主要目的之一就是能对汽车的经济性进行评价，并在设计阶段进行预测，让学生通过道路试验获得实际数据，即贴近工程实际，又能应用汽车理论中所涉及到的理论知识。

通过该实验，能让学生掌汽车经济性指标测试的主要内容和方法。

2、实验目的及要求
目的：要求学生掌握汽车经济性测试的主要内容，熟悉汽车经济性测试的方法，并加深对汽车经济性的理解。

要求：对经济性预测值和试验值的差异进行符合逻辑、符合实际的分析，找出出现差异的主要因素，并从理论上提出解决方案。

3、涉及的内容或知识点
汽车经济性指标、汽车结构使用参数、汽车发动机特性、理论力学。

4、采用的教学方法和手段
教师先行现场讲解，阐明试验的主要目的以及测试仪器的工作原理和的主要试验数据，然后进行经济性指标的测试，随后让学生对试验数据进行处理，并对经济性指标进行理论预测；对经济性指标预测值和试验值的差异进行符合逻辑、符合实际的分析，找出影响的主要因素。

汽车转向轻便性试验指导书和实验报告
一、实验内容
测试汽车在低速转向时的轻便性。

二、实验目的要求
1）掌握汽车转向轻便性的主要测试内容和试验方法。

2）根据实验记录处理和分析实验结果，评价汽车的转向轻便性。

三、测量变量和仪器设备
3．1 测量变量
a．转向盘作用力矩；
b．转向盘转角；
c．汽车前进速度；
d．转向盘直径。

3．2 试验仪器设备
3．2．1 试验仪器设备按GB/T 12534中3.2条规定，其试验仪器设备测量范围及误差应满足表1要求。

表1
3．2．2 各种传感器按各自使用说明书进行安装。

3．2．3 标明试验路径的标桩16个。

四、试验条件
4．1 试验汽车
4．1．1 试验汽车是按厂方规定装备齐全的汽车。

试验前测定车轮定位参数，对转向系、悬架系进行检查，按规定进行调整紧固和润滑。

只有认定试验汽车已符合厂方规定的技术条件，方可进行试验。

测定及检查的有关参数的数值，记入文后数据表中。

4．1．2 试验汽车若用新轮胎，试验前至少应经过200km正常行驶的磨合；若用旧轮胎，试验终了残留花纹高度不小于1.5mm。

轮胎气压应符合GB/T 12534中3.2条的规定。

4．1．3 试验汽车的转向盘中间位置的自由行程，应符合各类型汽车的通用技术条件的规定，如该类型汽车的通用技术条件无明确限值规定，则其自由行程应不大于±10°。

4．1．4 试验汽车为厂定最大总质量状态，乘员和装载（推荐用砂袋）的分布应符合GB/T 12534中3.1.3表1规定。

4．1．5 其余条件按GB/T 12534 汽车道路试验方法通则
4．2 试验场地与环境
4．2．1 试验场地应是干燥、平坦清洁的水泥混凝土或沥青铺装路面，任意方向上的坡度不大于2%。

在试验场地上，画出颜色鲜明的双纽线路径（见图1），双纽线轨迹的极坐标方程为：
（1）
轨迹上任一点的曲率半径R按下式计算：
（2）
时，双曲线顶点曲率半径的最小值为：
（3）
双纽线的最小曲率半径（单位：m）应按试验汽车前外轮的最小转弯半径（单位：m）乘以1.1倍，并据此画出双纽线。

在双纽线最宽处，顶点和中点（即结点）的路径两侧各放置两个标桩，共计放置16个标桩（见图1）。

标桩与试验路径中心线的距离，为车宽一半加50cm，或按转弯通道圆宽二分之一加50cm。

4．2．2 试验时风速应不大于5m/s。

4．2．3 试验时大气温度在0－40℃范围内。

五、实验方法
5．1 按4.2.1条的规定，画好双纽线路径并放置好标桩。

5．2 接通仪器电源，使之预热到正常工作温度。

5．3 试验前驾驶员可操纵汽车沿双纽线路径行驶若干周，熟悉路径和相应操作。

随后，使汽车沿双纽线中点“0”处的切线方向作直线滑行，并停车于“0”点处，停车后注意观察车轮是否处于直行位置，否则应转动转向盘进行调整。

然后双手松开转向盘，记录转向盘中间位置和作用力矩的零线。

5．4 试验时，驾驶员操纵转向盘，使汽车以10±2km/h的车速沿双纽线路径行驶，待车速稳定后，开始记录转向盘转角和作用力矩，并记录行驶车速作为监督参数。

汽车沿双纽线绕行一周至记录起始位置，即完成一次试验，全部试验应进行三次。

在测量记录过程中，驾驶员应保持车速稳定和平稳地转动转向盘，不应同时松开双手，并且在行驶中不准撞到标桩。

对每一测量速度，取左右轮的平均值，记录测量结果在实验报告中。

六、试验数据处理与结果表达
6．1 试验结果处理
根据记录的转向盘转角和作用力矩，按双纽线路径每周整理成图2所示的一条M-θ曲线，或者直接采用计算机采样所得的上述参数，确定出汽车转向轻便性的各项参数。

图2
6．1．1 转向盘最大作用力矩均值，用下式确定：
6．1．2 转向盘最大作用力均值，用下式确定：
（5）
式中: —转向盘级大作用力均值，N；
D－试验汽车原有转向盆直径，m.
6.1.3．转向盘的作用功
6.1.3．1 绕双纽线路径每一周的作用功，用下式确定:
（6）
式中：－绕双纽线第i周（i＝1-3）的转向盘作用功，J
－绕双纽线第i周（i＝1-3）的转向盘往返作用力矩之差随转向盘转角变化曲线作用功，J；－绕双纽线第i周（i＝1-3）的转向盘向左、向右最大转角，°。

6.1.3．2 转向盘的作用功均值用下式确定：
（7）
式中：－的转向盘作用功均值，J
6.1.4．转向盘平均摩擦力矩和平均摩擦力
6.1.4．1 绕双纽线路径每一周转向盘平均摩擦力矩，用下式确定.
（8）
式中：－绕双纽线第i周（i＝1-3）转向盘平均摩擦力矩，N.m。

6.1.4．2转向盘平均摩擦力，用下式确定.
（9）
式中：－绕双纽线第i周（i＝1-3）转向盘平均摩擦作用力，N。

6.1.5．转向盘平均摩擦力矩均值和平均摩擦力的作用功均值
6.1.5．1 转向盘平均摩擦力矩均值，用下式确定.
（10）
6.1.5．2 转向盘平均摩擦力均值，用下式确定.
（11）
6．2 试验结果表达
将测定和计算结果记入表2、表3中。

表2
表3
数据表
七试验报告
1、试验报告的内容：
a．试验方法；
b．试验数据处理以及结果；
填写表2和表3
选绕双纽线一周，绘出图2
c．数据表全部内容；
d．报告日期。

2、实验结果分析：
汽车制动性实验指导书和实验报告
一、实验内容
1）冷制动器的制动实验。

2）车轮滚动半径的测定。

二、实验目的要求
1）掌握汽车冷制动器脚制动性能的道路实验方法，根据实验记录处理和分析实验结果，评价实验车制动性能的优劣。

2）掌握印迹法测定车轮滚动半径的方法。

三、仪器设备
汽车综合测试仪、五轮仪、皮尺、油漆、实验车等。

四、准备工作
1）登记实验车的生产厂名、牌号、型号、发动机号、底盘号和出厂日期等；
2）检查车辆外部紧固件的紧固程度，各总成润滑油及润滑状态和密封状况；
3）检查油、电路，并按技术条件进行调整，使其达到最佳工作状态；
4）检查各系统工作状况，使其保持良好技术状态；
5）对测试仪器进行校验。

6）实验路段设置：实验路段应为纵坡不大于1%的混凝土或沥青路面的直线跑道，路面干燥、平坦、清洁，选定实验区段50米，两端各50米为测初速区段。

五、实验步骤
1、冷制动器的制动实验：
1）测试路段：50m。

2）实验方法：
汽车以30km/h的初速度等速通过预备段，在测试路段的起点开始，按实验员的口令，以最大的制动减速度制动直至停车。

踏板力不大于700N。

制动时，离合器分离或变速器置于空挡。

特别要注意的是，每次制动实验前，制动衬片的初始温度不高于95℃
3）测定值的确定：
实验往返各进行一次，记录制动的初速度，制动减速度和制动距离，并将测量和计算结果记入实验报告中
2、车轮滚动半径的测定：
1）实验方法：
印迹法：汽车分别以20、40、60的车速匀速行驶，在路面垂直于道路的方向，涂一条白色油
漆线，宽度约10mm，汽车驶过时，轮胎压出印迹，测定各驱动轮3个周长的总长度S r（按印迹中心测量）。

2）测定值的确定：
车轮滚动半径按下式计算：
对每一测量速度，取左右轮的平均值，记录测量结果在实验报告中。

六、注意事项
1．学生应严格遵守实验规则，服从指导教师的指导，实验前应认真预习实验教材及有关教材的内容，熟悉本实验的目的、原理、方法及操作规程。

2．学生应按实验要求分组，明确分工，注意互相配合，并坚守岗位。

在实验中，要集中精力，注意观察实验现象，根据规定认真记录实验数据。

3．实验中应注意安全，遵守安全操作规程。

要爱护实验仪器及设备，不得随意驾驶实验车和乱动其它与本实验无关的仪器和设备。

实验中出现异常情况，应冷静对待并及时报告指导教师。

4．实验完毕后，认真、准确的填写实验报告。

要求文字清晰、文理通顺、图表清洁整齐，格式统一。

七、实验结果整理与分析
分析实验车的制动初速度，制动减速度和制动距离的关系，综合评价该车的制动性能。

八、汽车燃料经济性实验报告
实验日期：实验地点：
实验车型号：制造厂名：
底盘号：发动机号：
变速器型号：出厂日期：
装载质量： kg 乘车人数：
总质量： kg
轮胎型号：轮胎气压：前轮 kPa
路面状况：后轮 kPa
使用燃料：里程表读数： km
天气：气温：℃ 气压： kPa
相对湿度： % 风向：风速： m/s
测试仪器和设备：
实验指导：驾驶员：
1、数据处理及结果分析
表6-1 冷制动实验数据记录：
制动初速度制动减速度制动距离
正向实验
反向重复实验
表6-2 滚动半径实验数据记录：
制动初速度（km/h）左侧车轮滚动半径
（m）
右侧车轮滚动半径
（m）
平均值
20
40
60
2、实验结果分析：
汽车平顺性脉冲输入行驶实验教学大纲
一、实验内容
测试汽车通过单凸块时的振动加速度，评价其平顺性
二、实验目的要求
从汽车驶过单凸块时的冲击对乘员及货物影响的角度，评价汽车的平顺性。

三、试验条件
3.1试验的道路应为平直的水泥路面鼓沥青路面，纵坡不大于1%，路面平整干燥。

3.2试验风速不大于5m/s。

3.3试验车技术状况，要求各总成、部件、附件及附属装置（包括随车工具与备胎）必修安装规定装备齐全，并装在规定的位置上。

调整状况应符合该车技术条件的规定。

轮胎气压应符合汽车技术条件的规定，误差不超过±10kPa。

3.4汽车载荷应均匀分布，在满载下试验
3.5人－座椅系统的载荷，测试部位的载荷应为1.70±0.05m、体重65±5kg的自然人。

非测试部位的载荷应符合GB/T12534中表1的有关规定。

3.6人的乘坐姿势：测试部位的乘员应全身放松，两手自然地放在大腿上，其中驾驶员地两手自然地置于方向盘上，在试验过程中应保持坐姿不变。

一般情况下，乘员自然地靠在靠背上，否则应注明。

3.7试验车速为:10, 20, 30, 40, 50, 60km/h，偏差为试验车速的±4％。

四、试验仪器设备及装置
测试系统是由加速度传感器、放大器、记录仪器构成的。

它应适宜于冲击测量，其性能应稳定、可靠、频响范围为0.3---1000Hz，也可选用GB/T4970－1996随机输入试验中使用的仪器。

加速度传感器的量程不得小于10g。

试验前准备好两块单凸块，三角形和长坡形，推荐采用木质材料，外包铁皮。

三角形凸块形状见下图1，高度尺寸h的选择与车型有关。

轿车、旅行客车及总质量小于或等于4t的货车h＝60mm;客车(除旅行车)、越野车及总质量大于4t但小于或等于20t的货车h＝80mm；总质量大于20t的货车h＝120mm。

宽度按需要而定，但必须大于车轮宽度。

长度尺寸为400mm。

图1 三角形试验凸块图2 长坡形凸块
长坡形凸块见图二，宽度尺寸的选择与三角形凸块相同。

高度尺寸q可按下式计算或按下表1选取。

表1 X与q数值表
X 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
q 9.55 34.5
5 65.4
5
90.4
5
100 90.4
5
65.4
5
34.5
5
9.55
长坡形凸块适用于各种汽车。

五、试验方法
角速度传感器安装在下列位置：
在与驾驶员同侧的前、后轴正上方座椅及这些座椅底部的地板上，司机座椅和最后排座椅上及这些座椅底部的地板上；
安装在座椅上的传感器应与人体紧密接触，并在人体与座椅间放一安装传感器用的垫盘，其结构型式见图3。

图3 人－座椅安装传感器用垫盘结构图
将凸块放置于试验道路中间，并按汽车轮距调整好两凸块间距离。

为保证汽车左右轮同时驶过凸块，应将两凸块放在与汽车行驶方向垂直的一条直线上。

以上的准备工作结束后就可进行试验。

试验时，汽车以规定的车速匀速驶过凸块。

在汽车距
离凸块50m时，应稳住车速并开始记录，要用测速装置测量车速。

试验时常用三角形凸块作为脉冲输入，根据需要可作长坡形试验。

每一种车速的试验次数不得少于8次。

六、试验数据处理及指标限值
6.1在进行数据处理时，推荐采样时间问隔＝0.005s。

6.2汽车驶过单凸块的平顺性，用最大的(绝对值)加速度响应Z max与车速V的关系曲线，即车速特性Z max一V评价，可按下式计算:
式中：一最大的(绝对值)加速度响应，m/s2
一第j次试验结果的最大的(绝对值)加速度响应，m/s2
将试验结果列入试验结果记录表
试验结果记录表
指
标
量
测
位
部
车速，km/h
10 20 30 40 50 60
，m/s2司机座椅
司机座椅底部地板前轴正上方座椅
前轴正上方地板
后轴正上方座椅
后轴正上方地板
最后排座椅
最后排座椅底部地板
6.3做出Z max一V曲线图。

(m/s2)
v(km/h)
10 20 30 40 50 60
6.4实验结果分析：
汽车最小转弯直径测定试验
一、实验内容
汽车最小转弯直径的测定
二、实验目的要求
掌握汽车最小转弯直径的测定方法，根据实验记录处理和分析实验结果。

三、试验条件
3.1试验场地为平坦、硬实、干燥、清洁的混凝土或沥青地面，其大小应能允许汽车作全圆周行驶。

3.2 汽车的前轮最大转角应符合该车的技术条件规定。

3.3 汽车应装载均匀且为满载情况，同时要保证全轮着地。

四、仪器设备
行驶轨迹显示装置、钢卷尺。

五、试验方法
5.1 在前外轮和后内轮胎面中心的上方，在车体离转向中心最远点和最近点垂直地面方向，分别装行驶轨迹显示装置。

5.2 汽车以低速行驶，方向盘转到极限位置，保持不动，待车速稳定后起动显示装置，使用各测点分别在地面上显示出封闭的运动轨迹之后，将车开出轨迹外。

5.3 用钢卷尺测量各测点在地面上形成的轨迹圆直径，应在互相垂直的两个方向测量，取算术平均值作为试验结果。

汽车向左转和向右转各测定1次
六、试验结果
试验结果列于下表。

汽车最小转弯直径测定记录表
汽车型号制造厂装载质量 kg
车辆长 mm 车辆宽 mm 轮胎气压 kPa
前轮距 mm 后轮距 mm 轴距 mm
前轮最大转角:(度)
左转:左轮右轮
右转:左轮右轮
试验地点路面状况
试验日期试验者
回转方向左转右转
测定项目前外轮最小转弯直径d1 mm mm 后内轮最小转弯直径d2 mm mm 最远点最小转弯直径d3 mm mm 最远点最小转弯直径d4 mm mm
mm mm
表中，各个参数的定义入下，见图1：
前外轮最小转弯直径d1：汽车前轮处于最大转角状态行驶时，汽车前轴离转向中心最远车轮胎面中心在地面上形成的轨迹圆直径。

后内轮最小转弯直径d2：汽车前轮处于最大转角状态行驶时，汽车后轴离转向中心最近车轮
胎面中心在地面上形成的轨迹圆直径。

最远点最小转弯直径d3：汽车前轮处于最大转角状态行驶时，车体离转向中心最远点形成的轨迹圆直径。

最近点最小转弯直径d4：汽车前轮处于最大转角状态行驶时，车体离转向中心最近点形成的轨迹圆直径。

最大通道宽度B：汽车最远点最小转弯直径与最近点最小转弯直径之差的1/2；
图1 汽车最小转弯直径示意图
实验结果分析：对于前轴转向的两轴汽车，前外轮最小转弯直径d1与外转向轮的最大转角以及轴距L有如下近似关系：
对比此式计算结果和试验结果，分析其产生差别的原因。

实验项目信息卡
实验项目名称：汽车动力性经济性实验实验项目代码：02207401
课程名称汽车理论课程代
码
022074 实验类
别
专业
实验依据教学大纲要
求
实验学
时
3 实验类
型
综合
实验专业车辆工程每组人
数
10 实验者本科
实验内容概述：
1直接挡最低稳定车速和最高车速实验2直接挡加速实验测试结果
3起步连续换挡加速实验测试结果
4滑行实验
5直接挡加速燃料消耗量实验
6等速行驶燃料消耗量实验
7六工况燃料消耗量实验
本实验所需主要设备设备名称规格数量/组备注
专
用
综合测试仪 1
水平仪 1
五轮仪 1
油耗传感器 1
风速气象仪 1
共
用
汽车依维柯 1
卷尺30 1
气筒 1
所需主要材料材料名称规格数量/组定额（元）/
组
一
次
性
耗
材
车用燃油
0号柴
油
30L 150.00 棉纱若干10.00
非
一
次
性
耗
材
填表人：李旭、苗立东审核人：张为春
注：本表是实验教学大纲的内容之一，实验室应有单独的项目卡片
实验项目信息卡
实验项目名称：汽车转向轻便性试验实验项目代码：02207402
课程名称汽车理论课程代
码
022074 实验类
别
专业
实验依据教学大纲要
求
实验学
时
1 实验类
型
演示
实验专业车辆工程每组人
数
10 实验者本科
实验内容概述：
测试汽车在低速转向时的轻便性，通过对试验数据的处理得到评价指标
本实验所需主要设备设备名称规格数量/组备注
专
用
测力方向盘 1
可以同时测
量力矩和角
位移五轮仪 1
共
用
汽车依维柯 1
卷尺 1
所需主要材料材料名称规格数量/组定额（元）/
组
一
次
性
耗
材
车用燃油
0号柴
油
3L 15.00 棉纱若干10.00
非
一
次
性
耗
材。