汽车的特征参数性能指标与行驶原理ppt课件.ppt

第三章第三章 汽车总体构造汽车总体构造主要内容：汽车总体构造的组成部分汽车的总体布置方式汽车的特征参数汽车的主要性能目的汽车行驶的根本原理三、汽车的特征参数1.发动机参数2.排量、紧缩比、最大功率、最大扭矩3.质量参数4.整备质量、载质量、总质量5.尺寸参数6.长、宽、高、轴距、轮距、接近角、离去角、前悬、后悬等1、汽车发动机参数•〔1〕排量•发动机排量是指发动机各汽缸任务容积的总和，其汽缸任务容积是指活塞从上止点到下止点所扫过的容积轿车常以发动机排量进展分类，高档轿车发动机排量较高• 1、汽车发动机参数•〔2〕紧缩比•紧缩比是指汽缸总容积与熄灭室容积的比值，其中汽缸总容积是指活塞在下止点时其顶部以上的容积，而熄灭室容积是指活塞在上止点时其顶部以上的容积•紧缩比的大小反映了气体在汽缸内被紧缩的程度紧缩比越大，在紧缩终了时混合气的压力和温度便愈高，熄灭速度也愈快，因此发动机发出的功率就愈大，动力性也愈好；另外，紧缩比越大，其发动机的热效率就越高，经济性就越好但紧缩比过大时，易产生不正常熄灭景象，使发动机负荷添加，寿命降低，油耗增大，排放污染加剧目前普通车用汽油机的紧缩比约为6—11，柴油机的紧缩比约为16—21。

1、汽车发动机参数•〔3〕最大功率•最大功率是指发动机未带附件(如水泵、发电机等)、油门全开时所能发出的极限功率通常发动机最大功率越大，其汽车的最高车速也越高因此，最大功率是进展汽车动力性分析的一个重要参数•〔4〕最大转矩•最大转矩是指发动机油门全开时曲轴能对外输出的极限转矩通常在传动系统参数一定时，发动机最大转矩越大，其汽车的爬坡才干、加速才干也越大因此，最大转矩也是进展汽车动力性分析的一个重要参数2、质量参数 •(1)整备质量• 汽车完全配备好(但不包括货物、驾驶员及乘客)的质量除了包括发动机、底盘和车身外，还包括燃料、光滑油、冷却水、随车工具和备用轮胎等的质量•(2)载质量• 货车在硬质、良好的路面上行驶时所允许的最大额定装载质量客车和轿车的载质量普通以乘坐人数表示，其额定载客人数即为车上的额定座位数•(3)总质量• 汽车在满载时的总质量，即汽车配备质量与所载质量之和 3．尺寸参数 汽车的主要尺寸参数有车长、车宽、车高、轴距、轮距、前悬、后悬、接近角、离去角和离地距等 (1)车长车长是指汽车长度方向两极端点间的间隔车长是对汽车的用途、功能、运用方便性等影响最大的参数，因此普通以车长来划分车身等级。

车身长意味着纵向可利用空间大，但太长的车身会给调头、停车呵斥不便普通中小型乘用车长4m左右，接近5m长的可算作大型车了按我国有关规定，公路车辆的极限总长是：货车、越野车、客车≤12m，铰接式客车≤18m，汽车带挂车≤20m 3．尺寸参数(2)车宽车宽是指汽车宽度方向两极端点间的间隔车宽主要影响乘坐空间和灵敏性对于乘用车，假设要求横向布置的三个座位都有宽阔的乘坐感(主要是足够的肩宽)，那么车宽普通都要到达1．8m近年来，由于对平安性的要求，车门壁的厚度有所添加，因此车宽也普遍添加日本对车宽的限制比较严，大部分在1．8m以下，欧洲车那么倾向增大车宽但是车身太宽会降低在市区行走、停靠的方便性，因此对于轿车来说车宽2m是一个公认的上限接近或超越2m的车都会很难驾驶按我国有关规定，公路车辆的极限总宽≤2．5m 3．尺寸参数(3)车高 车高是指汽车最高点至地面间的间隔车高直接影响重心(操控性)和空间大部分轿车高度在1.5m以下，与人体的自然坐姿高度相比低很多，主要是出于降低全车重心的思索，以确保高速拐弯时不会翻车MPV、面包车等为了营造宽阔的乘坐(头部空间)和载货空间，车身普通比较高(1.6m以上)，但随之使整车重心升高，过弯时车身侧倾角度大，这是高车身的一个艰苦缺陷。

此外在日本、中国香港等国家和地域，大部分的室内停车场都有高度限制，普通为1.6m，这也是确定车高的重要思索要素按中国的有关规定，公路车辆的极限总高≤4m3．尺寸参数(4)轴距 轴距是指汽车前轴中心至后轴中心的间隔在车长被确定后，轴距是影响乘坐空间最重要的要素，由于绝大多数的两厢和三厢轿车，乘员的座位都是布置在前后轴之间的长轴距使乘员的纵向空间增大，直接得益的是对乘坐温馨性影响很大的脚部空间在行驶性能方面，长轴距能提高直路巡航的稳定性，但转向灵敏性下降，盘旋半径增大 3．尺寸参数(5)轮距 轮距是指同一车轴左右轮胎胎面中心线间的间隔轮距直接影响汽车的前后宽度比例与其他尺寸相比，轮距更受机械规划(尤其是悬挂系统类型)的影响，是外型设计师需求在早期确定的参数普通轿车的前轮距比后轮略大(相差约10～50mm)，即车身前半部比后半部略宽，这与气流动力学有关但一些特殊规划的汽车，如法拉利的512TR，由于后轴安放了大型的程度对置12缸发动机，使其后轮距远大于前轮距，这就需求以特别的外型设计来配合在操控性方面，轮距越大，转向极限和稳定性也会越高，很多高性能跑车车身翼子板都向外抛，就是为了尽量扩展轮距。

3．尺寸参数(6)前悬与后悬 前悬是指汽车最前端至前轴中心的间隔后悬是指汽车最后端至后轴中心的间隔车长一定，轴距越长，前、后悬便越短除了一些小型车要竭力添加轴距来扩展乘坐空间外，普通轿车的悬长都不能太短，一来轴距太长会影响灵敏性，二来要思索发动机和传动系统的规划例如，FF轿车，发动机普通会安顿在前轴的前方，因此前悬必需有一定的长度；但前悬也不应过长，以确保爬坡经过性，越野车为了保证爬坡、越台的才干，前悬都很短一些高性能跑车的前、后悬取值主要是出于对前后分量平衡和动态重心转移的思索近年为了满足严厉的正面撞击测试法规，有加长前悬的趋势，目的是包容车架的撞击缓冲构造后悬那么可以比前悬稍长一些3．尺寸参数(7)接近角与离去角 接近角是指汽车前端突出点向前轮引切线与地面的夹角离去角是指汽车后端突出点向后轮引切线与地面的夹角接近角和离去角越大，表示汽车的经过性越好3．尺寸参数(8)离地距离地距是指车体最低点与地面的间隔离地距必需确保汽车在行走崎岖道路、上下坡时的经过性，即保证不刮底但离地距高也意味着重心高，影响操控性，普通轿车的最低离地距为130～200mm，符合正常道路情况的运用要求。

越野车离地距普遍大于200mm赛车由于安装了扰流车身部件，并且要降低重心，离地距可以低至50mm甚至更低 3．尺寸参数Audi A2 A4Audi A6 A8四、汽车的主要性能目的 汽车性能是指汽车满足运用要求的程度，也是衡量汽车好坏的重要目的通常用来评定汽车性能的目的有：动力性、燃油经济性、制动性、支配稳定性、平顺性和经过性等汽车平安性也是一个非常重要的性能，但国内外还没有一致的评定规范由于汽车的种类繁多，需求满足的运用要求各不一样，在设计汽车时往往有针对性地满足一两项主要性能而把其他性能放在次要位置例如，家用经济型轿车需求强调燃油经济性而把动力性放在较次要位置；跑车那么强调动力性而把燃油经济性放在次要位置等因此，评价一辆汽车的优劣，要综合思索各方面的要素 1．动力性汽车的动力性用汽车在良好的路面上直线行驶时所能到达的平均行驶速度来表示汽车是一种高效率的运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性所以，动力性是汽车各种性能中最根本、最重要的性能从获得尽能够高的平均行驶速度的观念出发，汽车动力性主要用以下三方面的目的来评定：(1)汽车的最高车速最高车速是指在程度良好的路面(混凝土或沥青)上汽车能到达的最高行驶车速。

1．动力性 (2)汽车的加速时间加速时间表示汽车的加速才干，它对平均行驶车速有很大影响，特别是轿车，对加速时间更为注重常用原地起步加速时间和超车加速时间来阐明汽车的加速才干原地起步加速时间是指汽车由1挡或2挡起步，并以最大的加速度(包括选择恰当的换挡时机)逐渐换至最高挡后到达某一预定的间隔或车速所需的时间常用0～400m或0～100km/h的时间(秒)来表示汽车原地起步加速才干超车加速时间是指用最高挡或次高挡由某一较低车速全力加速至某一高速所需的时间由于超车时汽车与被超车并行，容易发生平安事故，所以超车加速才干强，并行间隔短，行驶就平安对超车加速才干还没有一致的规定，采用较多的是用最高挡或次高挡由30km/h或40km/h全力加速行驶至某一高速如80km/h或100km/h所需的时间 1．动力性 (3)汽车能爬上的最大坡度汽车的上坡才干用满载(或某一载质量)时汽车在良好路面上的最大爬坡度表示显然，最大爬坡度是指1挡最大爬坡度轿车最高车速大，加速时间短，经常在较好的路面行驶，因此普通不强调它的爬坡才干不过，由于轿车的1挡加速才干大，因此其爬坡才干也强货车在各种道路上行驶，所以必需具备足够的爬坡才干，普通在30％即16.7°左右。

越野汽车要在坏路或无路条件下行驶，因此爬坡才干是一个很重要的目的，它的最大爬坡度可达60％即31°左右 2．燃油经济性在保证动力性的条件下，汽车以尽能够少的燃油耗费量经济行驶的才干，称作汽车的燃油经济性 汽车的燃油经济性常用一定运转工况下汽车行驶百公里的燃油耗费量或一定燃油量汽车行驶的里程来衡量在中国及欧洲，燃油经济性目的单位为L/100km，即行驶100km所耗费的燃油体积数，该数值越大，汽车燃油经济性越差美国为MPG(mile/gal)，这个数值越大，汽车燃油经济性越好等速行驶百公里燃油耗费量是常用的一种评价目的，指汽车在一定载荷(中国规范规定轿车为半载、货车为满载)下，以最高挡在程度良好路面上等速行驶100km的燃油耗费量常测出每隔10km/h或20km/h速度间隔的等速百公里燃油耗费量，然后在图上连成曲线，称为等速百公里燃油耗费量曲线2．燃油经济性等速行驶工况并没有全面反映汽车的实践运转情况，特别是在市区行驶中频繁出现的加速、减速、怠速以及停车等行驶工况因此，在对实践行驶车辆进展跟踪测试统计的根底上，各国都制定了一些典型的循环行驶实验工况来模拟实践汽车运转情况，并以百公里燃油耗费量(或MPG)来评定相应行驶工况的燃油经济性。

欧洲经济委员会(ECE)规定，要丈量车速为90km/h和120km/h的等速百公里燃油耗费量和按ECE-R.15循环工况的百公里燃油耗费量，并各取1/3相加作为混合百公里燃油耗费量来评定汽车燃油经济性美国环保局(EPA)规定，要丈量城市循环工况(UDDS)及公路循环工况(HWFET)的燃油经济性，并计算综合燃油经济性(单位:mile/gal) 3．制动性汽车行驶时能在短间隔内停车且维持行驶方向的稳定性，在下长坡时能维持一定车速的才干，以及在一定坡道上能长时间停车不动的驻车性能，称为汽车的制动性 汽车的制动性主要由以下三方面来评价： (1)制动效能指在良好路面上，汽车以一定初速制动到停车的制动间隔或制动时汽车的减速度，它是制动性能最根本的评价目的 (2)制动效能的恒定性即抗热衰退性能，指汽车高速行驶或下长坡延续制动时制动效能坚持的程度 (3)制动时的方向稳定性即制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向才干的性能，常用制动时汽车按给定途径行驶的才干来评价 3．制动性世界各国对汽车的制动性能的要求有所不同中国对轿车的制动性能要求是，在枯燥的水泥路面上，汽车满载以80km/h的初速制动，制动间隔≤50.7m，而制动时的稳定性要求是不允许偏出3.7m通道。

美国的要求是，汽车以96.5km/h的初速制动时，制动间隔≤65.8m，制动的稳定性要求是车轮不抱死偏出量小于3.66m4．支配稳定性汽车的支配稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵照驾驶者经过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰(比如侧向力、转弯时的向心力等)时，汽车能抵抗干扰而坚持稳定行驶的才干随着道路的不断改善，特别是现代高速公路的开展，汽车以l00km/h或更高车速行驶的情况是常见的现代轿车设计的最高车速普通常超越200km/h，有的运动型轿车甚至超越300km/h汽车的操控稳定性不仅影响到汽车驾驶的操控方便程度，而且也是决议高速汽车平安行驶的一个主要性能，所以人们称之为“高速车辆的生命线〞 4．支配稳定性汽车支配稳定性涉及的问题较为广泛，需求采用较多的物理参量从多方面来进展评价，普通常用汽车的稳定转向特性来评价转向特性包括缺乏转向、过度转向以及中性转向三种情况缺乏转向特性的汽车，在固定方向盘转角的情况下绕圆周加速行驶时，转弯半径会增大；过度转向特性的汽车在这种条件下转弯半径那么会逐渐减小；中性转向特性的汽车那么转弯半径不变由于过度转向特性的汽车在转弯时容易发生猛烈的回转，从而导致翻车事故的发生，因此在汽车设计中要尽量杜绝汽车具有过度转向特性。

汽车的转向特性与汽车的前后桥轴荷分配、轮胎和悬架种类以及转向构造方式等有关易操控的汽车该当有适当的缺乏转向特性，以防止汽车出现忽然甩尾景象 5．行驶平顺性 汽车行驶时，由路面不平以及发动机、传动系和车轮等旋转部件激发汽车的振动通常，路面不平是汽车振动的根本输入，因此，平顺性主要是指路面不平引起的汽车振动，其频率范围约为0.5～25Hz 汽车的平顺性要求汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员温馨性的影响在一定界限之内，因此，平顺性主要根据乘员客观觉得的温馨性来评价，对于载货汽车还包括坚持货物完好的性能由于平顺性主要是根据乘坐的温馨度来评价的，所以它又称为乘坐温馨性6．经过性汽车的经过性是指汽车能以足够高的平均车速经过各种坏路和无路地带(如松软地面、凹凸不平地面等)及各种妨碍(如陡坡、侧坡、壕沟、台阶、灌木丛、水障等)的才干 汽车的经过性主要取决于地面的物理性质及汽车的构造参数和几何参数同时，它还与汽车的其他性能，如动力性、平顺性、机动性、稳定性、视野性等亲密相关 由于汽车与越野地面间的间隙缺乏而被地面托住、无法经过的情况，称为间隙失效当汽车中间底部的零部件碰到地面而被顶住时，称为顶起失效。

当汽车前端或尾部触及地面而不能经过时，那么分别称为触头失效或托起失效 与间隙失效有关的汽车整车几何参数，称为汽车的经过性几何参数例如，最小离地间隙、纵向经过半径、横向经过半径、接近角、离去角等 五 汽车行驶的根本原理要使汽车行驶，必需具备两个根本的行驶条件：驱动条件和附着条件〔一〕驱动条件 汽车必需具有足够的驱动力，以抑制各种行驶阻力，才干得以正常行驶这些阻力包括：滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力 1.牵引力的产生当汽车行驶时，发动机的输出扭矩经过传动系传给驱动车轮，使驱动车轮得到一个扭矩Mt，由于汽车轮胎与地面接触，在扭矩的作用下，接触面上轮胎边缘对地面产生一个圆周力F0,它的方向与汽车行驶方向相反，根据作用力与反作用力的关系，路面对轮胎边缘施加一个反作用力Ft，其大小与F0相等方向相反那么Ft为外界对汽车施加的推进力，即牵引力 2.汽车行驶的阻力汽车行驶总阻力ΣF包括滚动阻力Ff、空气阻力Fw、上坡阻力Fi和加速阻力Fj ：ΣF = Ff + Fw + Fi + Fj 2.汽车行驶的阻力①滚动阻力滚动阻力是由于车轮滚动时轮胎与路面两者在其接触区域发生变形而产生的。

车轮在硬路面上滚动时，驱动汽车的一部分动力耗费在轮胎变形的内摩擦上，而路面变形很小；车轮在软路面(松软的土路、沙地、雪地等)上滚动时，路面变形较大，所产生的阻力就成为滚动阻力的主要部分滚动阻力以Ff表示，其数值与汽车的总质量、轮胎的构造与气压以及路面的性质有关②空气阻力汽车在空气中向前行驶时，前部接受气流的压力而后部抽空，产生压力差此外，空气与车身外表以及各层空气之间存在着摩擦，再加上引入车内冷却发动机和室内通风以及外伸零件引起气流的干扰，就构成空气阻力空气阻力以Fw表示，它与汽车的外形、汽车的正面投影面积、汽车与空气相对速度的平方成正比可见，汽车速度很高时，空气阻力相当可观，并将成为总阻力的主要部分2.汽车行驶的阻力2.汽车行驶的阻力③坡度阻力汽车在坡道上行驶时，其总重力沿坡道方向的分力称为坡度阻力，以Fi表示汽车只需在上坡时才存在坡度阻力，但汽车上坡所作的功并没有白白耗费，而是转化为重力势能当汽车下坡时，重力势能促使汽车下坡并转化为动能 2.汽车行驶的阻力④加速阻力:汽车加速行驶时，需求抑制其本身质量加速运动的惯性力，即加速阻力，以Fj表示 3．驱动力与总阻力的关系 汽车的驱动力Ft与上述各项阻力之和(总阻力)存在如下关系：上式可改为汽车行驶的过程，是驱动力能否能抑制各种阻力的交替变化过程：当Fj=0时，汽车匀速行驶；当干Fj>0时，汽车速度添加，同时空气阻力亦随车速的添加而急剧增大，在某个较高速度处到达新的平衡然后匀速行驶；当Fj<0时，汽车减速乃至停驶。

这时，假设要维持较高的车速，就需求加大发动机的输出功率或将变速器换入较低的档位以维持较大的驱动力当汽车在平直的路面上以最高车速行驶时，只需抑制滚动阻力和空气阻力〔二 〕附着条件 汽车能否充分发扬其驱动力，还遭到车轮与路面之间附着作用的限制在平控的干硬路面上，汽车附着性能的好坏决议于轮胎与路面间摩擦力的大小这个摩擦力妨碍车轮的滑动，使车轮可以正常地向前滚动并接受路面的驱动力假设驱动力大于轮胎与路面间的最大静摩擦力时，车轮与路面之间就会发生滑转在松软的路面上，除了轮胎与路面间的摩擦妨碍车轮滑转外，嵌入轮胎花纹凹处的软路面凸起部还起一定的抗滑作用通常把车轮与路面之间的相互摩擦以及轮胎花纹与路面凸起部的相互作用综合在一同，称为附着作用由附着作用所决议的妨碍车轮滑转的最大力称为附着力，与车轮所接受垂直于路面的法向力G(称为附着重力)成正比，汽车行驶的附着条件〔二 〕附着条件驱动力的最大值一方面取决于发动机能够发出的最大转矩和变速器换入最低档时的传动比，另一方面又遭到轮胎与地面的附着作用限制当汽车在平整硬路面上，车轮的附着作用是由于轮胎与路面存在摩擦力这个摩擦力妨碍车轮滑动，使车轮可以正常地向前滚动并接受路面的反作用力——驱动力。

假设驱动力大于摩擦力，车轮与路面之间就会发生滑动在松软地面上，除了轮胎与地面的摩擦之外，还加上嵌入轮胎花纹凹部的软地面凸起部的抗滑作用由附着作用所决议妨碍车轮滑动的力的最大值称为附着力，用FΦ表示附着力与车轮接受垂直于地面的法向力G〔称为附着重力〕成正比：FΦ = G·Φ〔二 〕附着条件附着力是汽车所能发扬驱动力的极限，其表达式为：Ft≤FΦ此式称为汽车行驶的附着条件在冰雪或泥泞的地面上，由于附着力很小，汽车的驱动力遭到附着力的限制而不能抑制较大的阻力，导致汽车减速甚至不能前进，即使加大节气门开度或换入低档，车轮只会滑转而驱动力不会增大为了添加车轮在冰雪路面的附着力，可采用特殊花纹的轮胎、镶钉轮胎或者在普通轮胎上绕装防滑链，以提高对冰雪路面的抓着作用非全轮驱动汽车的附着重力仅为分配到汽车驱动轮上的那一部分汽车总重力，而全轮驱动汽车的附着重力那么为全车的总重力，因此其附着力较前者显著增大 前三章小结•汽车及汽车工业的开展•汽车的分类和编号规那么•分类：商用车、乘用车•编号：规那么，厂牌、类型和主要特征参数 •汽车的总体构造•发动机、 底盘、 车身、 电器与电子设备•传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统。

•汽车的总体布置方式：FF、FR、RR、MR、4WD•汽车特征参数与性能目的前三章小结•汽车特征参数、性能目的与行驶原理•汽车的特征参数•发动机参数〔排量、紧缩比、最大功率、最大扭矩〕•质量参数〔整备质量、载质量、总质量〕•尺寸参数〔长、宽、高、轴距、轮距、接近角······〕•汽车的主要性能目的•动力性、燃油经济性、 制动性、支配稳定性、平顺性和经过性•汽车的行驶原理•牵引力、行驶阻力、附着力。