汽车理论 一页开卷

汽车性能：动力性，燃油经济性，制动性，操纵稳定性，平顺性，通过性。汽车动力性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。汽车动力性指标：最高车速uamax，加速时间t，最大爬坡度imax。Ps：最高车速指在水平路面上。加速时间表示加速能力，可以用原地起步加速时间与超车加速时间来表示，原地起步加速时间指汽车从Ⅰ档或Ⅱ档起步，以最大加速强度换至最高档后达到某一车速或距离所需时间。超车加速时间是用最高档或次高档全力加速至某一高速时间。最大爬坡度表示汽车满载时在良好路面上的上坡能力。驱动力与行驶阻力：驱动力是由发动机的转矩经传动系传至驱动轮上得到的。

F = T *i

g *i

*η / r发动机的外特性曲线和部分特性曲线都是不带附件设备的。

t tq T

发动机的外特性曲线指在节气门全开的情况下，而部分特性曲线则是指节气门部分开启。

P = T * n / 9550 带上全部附件设备的是使用外特性曲线。传动系的功率损失包括机

e tq

械损失和液力损失。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。驱动力图：用根据发动机外特性确定的驱动力与车速之间的函数关系曲线。

u a = 0.377 * r * n /(i

g

*i )滚动阻力Ff：车轮滚动时，轮胎与路面接触区域产生法

向，切向的相互作用力以及相应的轮胎和支承路面的变形.产生原因：轮胎内部存在迟滞损失。

滚动阻力系数f是车轮在一定条件下滚动时所需之推力与车轮负荷之比。若车速达到某一临界车速左右时，轮胎会发生驻波现象，轮胎会大量发热，导致轮胎破损或爆裂。轮胎最重要的参数;极限速度和承载量。在转弯时，轮胎发生侧偏，滚动阻力大幅度增加。空气阻力：空气作用力在行驶方向上的分力。它分为压力阻力（0.91）和摩擦阻力（0.09）。压力阻力分为形状阻力（0.58），干扰阻力（0.14），内循环阻力（0.12），诱导阻力（0.07）。其中形状阻力占大多数。

F w= C D * ρ *u a2/2。低Cd值的轿车车身应遵循的：车身前部：发动机盖应向前下倾。整车:整个车身应向前倾斜1度-2度。汽车后部：最好采用舱背式或直背式。车身底部：所有零部件应在车身下平面且较平整，最好有光滑的盖板。发动机冷却系统：仔细选择进风口和出风口的位

置，应有高效率的冷却水箱。坡度阻力：汽车重力沿坡度的分力。F = G *sinα。道路阻

i

力包括坡度阻力和滚动阻力。道路阻力系数ψ：ψ =f+i。F = Gψ。加速阻力：汽

ψ

车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时的惯性力。δ ：汽车旋转质量换算系数。

du 1 I 1 I *i 2 *i 2 *η

F = δm 。δ =1+ * + * 0 。汽车行驶方程j dt m r 2 m r 2

式：

T *i

g *i

*η

T

C

D

* A

2

du

tq = Gfcosα + * u + Gsinα +δm 。

r 21.15 a dt 无级变速器传动比是随时间而变化的。汽车驱动力—行驶阻力平衡图：在驱动力图上把汽车行驶中经常碰到的滚动阻力和空气阻力也算出并画上。滚动阻力和空气阻力的曲线和5档曲线的交点即为最高车速（因为此时驱动力和行驶阻力相等，汽车处于稳定的平衡状态）。若无交点，则最高转速时的车速为最高车速。关于换挡时间，若1档和2档加速度曲线有交点，则在交点对应车速换挡，

若无交点，则在行驶到最高转速时换挡。汽车的爬坡能力：在良好路面克服了F + F 后的余

f w

F - F

。动力特性图：力全部用来（即等速）克服坡度阻力时所能爬上的坡度。动力因数D：

G

汽车在各档时动力因数与车速的关系曲线图。

+ f

D - f 1-D 2 2

α = arcsin Im ax Im ax 。汽车动力性好坏主要是由驱动力装置决定max 1+f 2

的。汽车的动力性能不只受驱动力的制约，还受轮胎和地面附着条件的制约。附着力F：地面

ϕ

与轮胎切向反作用力的极限值，在硬路面上它与驱动轮法向反作用力Fz成正比：

F = F = F *ϕ 。ϕ ：附着系数，由路面与轮胎决定。汽车行驶充分必要条件

Xmax ϕ Z

。后轮驱动：。前轮驱动：

F F

。汽车行驶的附着条件：X 2 ≤ ϕ。C = X 2 。C 为

ϕ 2

F ϕ 2 F

Z2 Z 2

后轮驱动汽车驱动轮的附着率。

附着率不得大于地面附着系数。驱动轮的附着率是表明汽车附着性能的一个重要指标，是汽车驱

动轮在不滑转工况下充分发挥驱动力作用所要求的最低地面附着系数。附着率越高，对地面最低

附着系数要求越高。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。法向反作用力是由四部分组成：静态轴荷的法向反作用力；动态分量（忽略旋转质量的惯性阻力偶矩）；空气升力；滚动阻力偶矩产生的部分（一般忽略不计）。等效坡度q：在一定的附着系数ϕ的路面上行驶时，汽车所能通过的等效坡度（最大）：

，a 为质心到前轴的距离，h g为质心高度，L 为汽车轴距。降低空气升力系数：改善车身形状，增加一些辅助的空气动力装置。也可通过调整汽车的总体布置，变动前，后轴的轴荷来减少驱动轮附着率。汽车的功率平衡：

1 Gfu

a Giu

a

C

D

Au3 δmu

a

du

a 。发动机功率与滚动阻力和空气

P e =

ηT

（

3600

+

3600

+

76140

+

3600 dt

）

阻力的功率的差值是后备功率（用于加速或爬坡）。汽车的后备功率越大，动力性越强。在任何功

率下都能发出最大功率，无级变速器的功率应随车速变化：i g = 0.377 r * n p

， n p

i0u a

（r/min）为发动机发出最大功率时的转速。液力变矩器优点：操作简便，起步换挡平顺，发动机不易熄

火。用无因次特性来表征液力变矩器的特性。无因次特性给出了变矩比K、效率η及泵轮转矩系数

λp 随速比 i 变化的规律。（由变矩器的台架实验测得）变矩比 K 为涡轮输出转矩T T与泵轮输入转

矩T之比。变矩器速比i为涡轮转速ηT与泵轮转速之比ηP。效率η为输出效率和输入效率之比

η=Ki。

p

泵轮转矩系数λ p 是泵轮转矩式中的比例常数。非透过性变矩器：在任何速

比下，λ p 维持不变。透过性的变矩器，λ p 不是常数。变矩器最好是透过性的，换挡时刻是有节气

门开度与行驶车速两个参数决定的。透过度。和为涡轮不转动时，泵

轮的转矩及系数，和为耦合器工况，K=1。P=1~1.2，非透过性；p>1.2透过性。

第二章、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。燃

油经济性指标的单位：L/100km（百公里燃油消耗量），其数值越大，汽车燃油经济性越差，美国为MPG

或 mile/USgal（每加仑燃油能行驶的英里数）,这个数值越大，汽车燃油经济性越好。我国控制乘用车燃

料消耗量的第一个强制国家标准《乘用车燃料消耗量限值》。碳平衡法依据的基本原理是质量守恒

定律——汽（柴）油经过发动机燃烧后，排气中碳质量的总和与燃烧前的燃油中碳质量总和应该相等。

在万有特性图上有等燃油消耗率曲线。根据这些曲线。可以确定发动机在一定转速n,发出一定功率

P时的燃油消耗率b。等速百公里燃油消耗量（L/100KM）为Qs=Pe*b/1.02Uaρg其中pe（KW）的

等式是在50页。或Qs=CFb/ηt,式中，C为常数；F为行驶阻力，F=Ft+Fw。

由上式可知，等速百公里燃油消耗量正比于等速行驶时的行驶阻力与燃油消耗率，反比于传动效率。

发动机的燃油消耗率，一方面取决于发动机的种类，设计制造水平：另一方面又与汽车行驶时发动机

的负荷率有关。从万有特性图上可知，发动机负荷率低时，b值显著增大。

从汽车的使用方面来提高燃油经济性1）选择合理的行驶车速。汽车在接近低速的中等车速行驶时百公

里燃油消耗量较低，高速行驶时百公里燃油消耗量增大。因为在高速行驶时，虽然发动机的负荷率较

高，但汽车的行驶阻力增加很多。2）正确选用挡位。在同一道路条件与车速下，虽然发动机发出的功

率相同，但挡位越低，后备功率越大，发动机的负荷率越低，燃油消耗率越高，百公里燃油消耗量越大，

而使用高挡时的情况则相反。3）应用挂车。汽车带挂车后省油，一个原因是拖带挂车后阻力增加，发

动机的负荷率增加，燃油消耗率下降；另一个原因是提高了汽车列车的质量利用系数（汽车装载质量与

整车整备质量之比）。4）正确地保养与调整。汽车的调整与保养会影响到发动机的性能与汽车的行驶

阻力，所以对百公里燃油消耗量有影响。

从改进汽车底盘设计方面来提高燃油经济性1）缩减轿车总尺寸和减轻质量大型轿车费油的原因是大

幅度地增加了滚动阻力、空气阻力、坡度

阻力和加速阻力。为了保证高动力性而装用的大排量发动机，行驶中负荷率低也是原因之一。2）汽车

外形与轮胎降低C D 值和采用子午线轮胎，可显著提高燃油经济性。3）发动机方面提高现有汽油机发

动机的热效率与机械效率。4）传动系档位数多，也增加了发动机在低燃油消耗率区工作的可能性，降

低了油耗，燃油经济性也较好。采用档位无限的无极变速器用无级变速后，使发动机在最经济工况

机会增多，提高了燃油经济性。

第三章、总：汽车动力装置参数指发动机功率和传动系传动比。它们对动力性和燃油经济性有很大影

响一、发动机功率：1.设计中以保证汽车预期的最高车速来初步选择发动机的功率

P = 1 * ( Gf *u + C D A u 3 ) 2.最高车速也反应汽车的加速和爬

a max a max

e η 3600 76140

T

坡能力3.比功率kW/t：单位汽车总质量具有的发动机功率，

1000P fg C

D

A

u3

比功率= e = u + 各车f,ηt,Cd和

a max

3.6ηT a max

m 76.14mηT

Uamax 都差不多，但质量变化范围大。不同货车比功率随质量增加而减少 4.一些国家规定了最小比功

率，保证汽车动力性，防止性能差的车阻碍车流 5.可根据同质量且同类型车的比功率统计数据来初步

选择发动机功率6.比功率上升，Umax上升

最小传动比1.汽车以最高档行驶即以最小传动比挡位行驶it=igi0ic ig变速器传动比，i0主减速器传

动比，ic分动器传动比 2.图形分析i01

用率高，燃油经济性好3的后备功率比1大即动力性增强，但燃油经济性差 3.最小传动比即N/Ua

对转矩影响大，如过小，发动机在重负荷下工作加速性不好，出现噪声与振动。过大则燃油经济性差，

发动机高速运转噪声大。最小传动比还受到驾驶性能的限制。驾驶性能是包括平稳性在内的加速性，

系指动力装置的转矩响应、噪声和振动。影响驾驶性能的因素有：发动机的排量、气缸的数目、最小

传动比或最高挡时发动机转速与行驶车速的比值n/ua以及传动系的刚度等。

最大传动比 1.最大传动比=变速器1挡传动比乘以主减速器传动比 2.要考虑三个问题最大爬坡度，

附着率及最低稳定车速 3.一般货车最大爬坡度30%，即16.7度 4.公式

n r

i = 0.377 min

t max u

a min

四、传动系挡数与各挡传动比选择 1.就动力性而言，档位数多，增加发动机发挥高功率的机会，提高

了加速爬坡能力。就燃油经济性而言，档位数多，增加发动机在低燃油消耗率区工作的可能性，降低油

耗。所以，增加挡位数会改善汽车的动力性和燃油经济性。2.最大挡与最小档比值不宜大于 1.7-1.8，

比值大，档位也增多 2.按等比级数分配传动比主要目的在于充分利用发动机的功率，提高动力性3.实

际上，档位少的变速器，各档位传动比比值常不相等，不是按等比级数分配，原因是各档利用率不同，

汽车主要用高档行驶，故较高档位两档传动比间隔应小些。实际上，汽车传动系各档的传动比大体上

是按等比级数分配的。

五、利用燃油经济性 1.燃油经济性-加速时间曲线通常呈C形，又称C曲线 2.C曲线的包络线称为

最佳燃油经济性-动力性曲线，表示几种变速器与不同传动比减速器匹配时，在一定加速时间要求下燃

油经济性的极限值第四章、汽车的制动性：汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在

长下坡时能维持一定车速的能力。（是汽车的主要性能之一）制动性的评价指标：

①

制动效能（制动距离与制动减速度）

②

制动效能的恒定性（抗热衰退性能）

③

制动时汽车的方向稳定性（制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能）制动效能：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。抗热衰退性能：汽车高速行驶或长下坡连续制动时制动效能保持的程

度。地面制动力（地面制动力越大，制动减速度越大，制动距离也越短）取决于两个摩擦副的摩擦力：

①制动器内制动摩擦片与制动鼓或制动盘的摩擦力

②

轮胎与地面的摩擦力。制动器制动力（在轮胎周缘为了克服制动器摩擦力矩所需的力）：由制动器结构参数所决定，取决于制动器的形式、结构尺寸、制

动器摩擦副的摩擦因数以及车轮半径。只有汽车具有足够的制动器制动力，同时的卖弄又能提供高的

附着力时，才能获得足够的地面制动力。

滑移率。制动力系数：地面制动力与垂直载荷之比。峰值附着系数：制

动力系数的最大值，一般出现在s=15％—20％。滑动附着系数：s=100％的制动力系数。