《汽车理论》总复习.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 行驶阻力平衡图分析汽

2、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 96 7 15N L 柴油 g 7 94 8 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 单位时间耗油量 ml s 第二节汽车燃油经

3、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100t km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30 50 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 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

4、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 uamax1uP3uamax2 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 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

5、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 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

6、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

7、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

8、 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 FY2 0 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

9、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 F 1 F 2具有固定比值的汽车 使前 后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

10、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

11、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 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

12、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

13、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

14、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K 0 所以R R0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K 0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 R R0 u R 汽车具有过多转向特性 当K 0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

15、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

16、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M r 2 侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩M r 3 独立悬架中非悬挂质量的离心力引起的侧倾力矩M r 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