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1、单元三 汽车的行驶学习目标 知识目标1正确描述汽车的性能与评价指标：2正确描述汽车的行驶原理：3正确描述传动系组成部件的功用和分类，简单叙述其基本构造：4正确描述车架与车身的基本组成，简单叙述悬架系统种类与功能：5正确描述制动原理和种类，简单叙述制动系统的特点与简单构造：6简单描述 ABS、EBD、ESP 等制动系统。7正确描述转向系的功用与组成，简单叙述车轮定位的概念：8简单叙述动力转向系统：9简单叙述汽车轮胎的标记和规格。 能力目标1会正确安全使用拆装工具：2能正确识别汽车各主要总成及其特点：3能在教师指导下，完成汽车整车的拆装工作。1 汽车的性能与行驶原理11 汽车的性能要求各种不同用途
2、的汽车对其性能的要求有所侧重，微型乘用车要求经济实用，高级乘用 车要求动力强劲豪华，商用车要求多拉快跑，越野汽车要求越障过沟等。概括起来，离不 开五个方面的性能要求：动力性、经济性、机动性、安全性和舒适性。这些性能在汽车使 用期的保持和恢复构成了汽车的可靠性和可维修性。111 动力性 汽车的动力性通常用三个参数来评价，被称为动力性指标。(1)汽车的最高车速 Vamax，(kmh)是指在水平的良好路面上(混凝土或沥青路面)汽车 所 能达到的最高行驶速度。发动机最大功率越高，汽车的 Vamax就越大。目前，普及型轿车 的最高车速在 130kmh 左右，而中、高级轿车的最高车速达 160240kmh
3、。货车的最高 车速比轿车低，重型货车的最高车速通常在 90-l10kmh。(2)汽车的加速时间 t(s)是指汽车在水平良好路面上由原地起步的加速时间和超车的 加速时间，它表征了汽车的加速能力。原地起步加速时间指汽车从第 1 档起步，以最大的 加速度(包括选择最合适的换档时机)逐步换至高档后，到达某一定距离(如 400m)或一定车 速(如 80kmh)所需的时间。超车加速时间定义为用最高档或次高档由某一车速(如 30kmh)开始全力加速至某一高速所需的时间。超车加速能力强，与被超车辆的并行行程 短，行驶就会比较安全。(3)汽车的最大爬坡度 imax()是指汽车满载时在良好路面上以最低档行驶时可爬
4、越的 最大坡度。载货汽车使用范围较广，要求有足够的爬坡能力；一般 imax一 30；越野汽车 要求在野外无路条件下行驶，爬坡能力要求更高，通常 imax达 60甚至更大。112 经济性汽车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，或一定燃油消耗 量能使汽车行驶的里程来衡量。在我国及欧洲，燃油经济性指标的单位为 L100 km，即行驶 100km 所消耗的燃油升数。其数值越大，汽车燃油经济性越差。美国为 MPG 或 milegal(美)，指的是每加仑燃油能行驶的英里数。其数值越大，汽车燃油经济性越好。汽车燃油经济性还用单位运输工作的燃油消耗量作为评价参数，通常货车以升百吨 公里(L
5、(100 tkm)，客车以升千人公里(L(1000 人km)为单位。此参数常用来 比较不同容载量。我国还用汽车在各种车速下等速行驶的 100km 油耗曲线，即燃油经济特性来评价。图 31 是某轿车的燃油经济特性曲线，曲线上的最 低点通常出现在中、低车速，称经济车速。用经 济车速行驶，当然油耗最低，但运输生产率下降， 所以综合考虑的结果，往往采用比经济车速高一 些的车速是最合理的。汽车的燃油经济性主要取决于发动机在各种 工况时的油耗率，以及与汽车结构相关的行驶阻 力和传动系的传动效率。同时还取决于发动机与 底盘的匹配，发动机经济转速范围的宽窄。 va/(km.h-1) 为了节约石油资源，不少国家
6、制定了限制汽车图 31 燃油经济性曲线 油耗的法规，从而促进了汽车燃油经济性的不断提高。在 20 世纪 50 年代和 60 年代，人们 往往片面追求汽车的动力性和舒适性而不注重油耗，轿车的百公里油耗通常在 1315L 之 间，现在的汽车尽管增加了需要耗能的许多安全性装置、电子控制装置，但由于发动机燃 油经济性的提高、汽车自重的降低、汽车空气阻力和轮胎阻力的降低、传动系效率的提高 等，汽车的经济性有了大幅度的提高。113 机动性机动性是具有广泛内涵的一种性能，简单地说就是指快速运动能力。对于民用车辆而 言，机动性主要涉及主动机动性，即指汽车在额定载重下以足够高的平均速度通过各种坏 路、坎坷不平地
7、段、无路地带(松土、沙漠、雪地、沼泽等)和克服各种障碍的能力，这种 机动性常表示为通过性或越野性。汽车通过性通常用通过性尺寸指标和通过性支承一牵引指标来评价。前者是与防止汽 车 间隙失效有关的 汽车本身的尺寸 参数，后者则表 征汽车以足够高 的平均速度通过 各种坏路和无路 地带的能力。通 过性尺寸指标中 属于防止顶起失 效的有汽车的纵 向通过半径、横向通过图 3-2 汽车的通过性几何参数 半径和最小离地间l 一接近角；2 一离去角；1-纵向通过半径； 隙(图 3-2)；属于2 一横向通过半径；c-最小离地间隙 触头失效和托尾失效的是接近角和离去角(图 3-2)；反映通过弯道能力和转弯所需最小空
8、 间的指标是转弯直径和转弯通道圆(均在转向盘极限位置承测定)，见图 3-3。当然，除上述几何参数外，汽车本身的长、宽、高和轮胎直径也是一种通过性几何参数。图 33 汽车的转弯半径和转弯通道圆示意图114 安全性。汽车的交通安全要素由车辆、道路、驾驶人三者组成。对汽车设计人员来说，其责任 是保证汽车自身具有良好的安全性能，它主要涉及主动安全性、被动安全性和环境安全性。 主动安全性包括汽车的制动性和操纵稳定性；被动安全性主要是撞车安全性、防火安全性 和防盗安全性；环境安全性则涉及到废气排放和噪声控制。 。(1)汽车的制动性能。制动就是通常说的刹车，汽车的制动灵不灵当然是人命关天的事。 汽车制动性能
9、包括制动效能、制动效能的恒定性、制动时汽车的方向稳定性三个方面。制 动效 能是指汽车在行驶中能强制性地减速到停车，或者下长坡维持一定车速的能力，其评 价指标通常是制动距离、制动减速度或制动力；制动效能的恒定性主要指在高速或下长坡 的连续制动中，制动器温度显著升高时制动效能的保持程度(抗热衰退性)，也包括制动器 浸水后制动效能的保持程度(抗水衰退性)；制动时汽车的方向稳定性是指汽车在制动中不 发生跑偏、侧滑或丧失转向能力而能按驾驶员给定方向行驶的能力。(2)汽车的操纵稳定性。汽车的操纵性是指汽车按照驾驶人的操作，维持或改变原行驶 方向的能力；汽车的稳定性是指汽车行驶过程中，受地面、大气等外界因素
10、干扰后，能自 行尽快恢复原行驶状态和方向，而不产生失控、倾翻、侧滑等现象的能力。操纵性和稳定 性是两个不同的概念，但又有紧密联系。操纵性的丧失往往使整车侧滑、回转甚至翻车， 而稳定性的破坏又常使车辆无法控制，从而造成灾难性后果。因此，通常把这两者统称为 汽车的操纵稳定性。良好的操纵稳定性是汽车行车安全的保证。操纵稳定性的研究涉及到 “环境一汽车一驾驶人”系统的响应特性，问题很复杂，有些理论也还不成熟，以致对操 纵稳定性的要求、评价指标和试验方法也很不统一。即便同一试验在不同国家、不同制造 厂家做法也不尽相同。在操纵稳定性的众多评价指标中，汽车的稳定转向特性是常见的重 要评价指标。(3)撞车安全
11、性。车辆高速行驶时冲撞障碍物，会对车辆造成很大的减速度，其冲击力 一方面造成车体的破坏变形，另一方面，乘员以撞车前的初速向前方移动，撞击转向盘、 仪表盘，前窗玻璃或前座位的背面，这就是所谓的二次碰撞。侧面碰撞或正面碰撞时，驾 驶员下意识地打转向盘作避让动作又常造成汽车倾翻。撞车和倾翻时，若车门因变形而脱 扣，乘员常会被甩出车外而遭受很大伤害。为了减轻撞车时乘员造成的伤害，要求汽车采 用系列安全措施，其中有些以法规形式强制执行。(4)防火安全性。汽车在使用中有时会发生失火事故，失火原因有电线短路、燃烧系统 起火、吸烟、排气管过热等，因撞车、翻车起火造成重大伤亡的事例也很多。因此，汽车要求具有防火
12、安全性。(5)防盗安全性。汽车作为财产也有财产安全的问题，盗车一直是令车主头痛的事。现 在已有很多防盗报警系统出售，不少汽车在出厂时就装有防盗报警系统。这类系统常通过 车主的遥控器使之起动，可在盗贼作案时用灯光和声音示警，并通过遥控器向车主报警。 遥控器可控制中央门锁系统使盗贼无法进入车内，或通过密码系统使盗贼无法发动汽车。(6)其他行车安全装置。近年来，汽车安全性的研究是个热点，人们开发了许多与行车 安全有关的装置，如防追尾装置、用雷达自动保持车距的装置、防止酒醉驾驶和防瞌睡驾 驶的装置、自动限速装置、在线故障诊断和显示装置、晚间会车时自动远近光切换装置等。 相信这些装置的普遍应用将进一步提
13、高汽车的行车安全性。(7)环境安全性。汽车在给人类带来利益的同时，也造成了对环境的公害，其中最主要 的就是有害物排放和噪声污染。汽车的环境安全性就是汽车控制其有害物排放和噪声，保 证人类和环境安全的能力。115 舒适性舒适性最基本的要求是行驶平顺性，即汽车在一般使用速度范围内行驶时，要保证乘 坐者不致因车身振动而引起不舒适和疲乏的感觉，以及保证所运货物的完整无损。这一特 性实际上反映了汽车对路面不平度的隔振特性。对于汽车平顺性的评价指标，虽然做了很多试验研究工作，但由于不同的人对振动的 敏感程度在频率上和强度上均有很大差异，即涉及到主观评价标准问题，所以目前还没有 非常一致的意见。不过，近年来
14、国际标准化协会在综合大量资料的基础上，提出了人体 承受全身振动的评价指南(IS026311978(E) ，它已被许多国家采用。该标准用加速度的 均方根值给出 了在 l80Hz 振动频率范围内，人体对振动反应的三种不同感觉界限。12 汽车行驶的基本原理121 汽车的驱动力要使汽车以一定速度运动，必须对汽车施加一个推动力以克服阻力。此推动力称为牵引 力。 汽车发动机输出的动力经传动系传至驱动轮的转矩 Mt 使车轮旋转。在 Mt 的作用下， 驱动轮对地面产生一个切向作用力 F，同时，地面对汽车驱动轮产生一个大小相等、方向 相反的作用力 Ft，这就是汽车的驱动力。Fo=Mr 式中：r车轮滚动半径。12
15、2 汽车的行驶阻力(图 3-4)汽车从静止到开始运动(起步)，或在正常行 驶过程中，都不可避地受到外界的各种阻力。在 汽车匀速行驶时，其阻力由滚动阻力、空气阻力、 坡道阻力和加速阻力组成。 （1）滚动阻力 Ff。滚动阻力是由于车轮滚动时，图 3_4 汽车受力 轮胎和地面发生形变造成阻碍运动的力。此外，轮胎与路面间以及车轮轴承内存在摩擦。 车轮滚动时产生的这些变形与摩擦都要消耗发动机一定的动力，其数值与汽车总重力、轮 胎结构和气压以及路面性质有关。(2)空气阻力 Fw。汽车行驶时，空气与汽车表面相互摩擦，同时车身前部受到迎面空 气流的压力，而车身后部因空气涡流而产生真空度，这样就形成了阻碍汽车行
16、驶的空气阻 力，以 Fw 表示。试验表明，空气阻力的数值与汽车的正面投影面积(或称迎风面积)以及汽 车与空气的相对速度的平方成正比；它还与汽车外部轮廓形状和表面质量有关。如将车身 做成流线形，空气阻力将显著减小。(3)坡道阻力 Fi。汽车沿坡道上行驶时，其总重力沿坡道方向的分力。上坡时，汽车 总重力沿路面方向的分力形成的阻力即为上坡阻力，其数值决定于汽车总重力和道路的纵 向坡度。(4)加速阻力 Fj。汽车加速行驶时，需要克服其加速运动时汽车质量的惯性力，称为 加速阻力。123 汽车行驶方程式在任何情况下，欲保证汽车匀速行驶，牵引力 Ft，必须与行驶总阻力 F 相等。Ft=Ff+Fw+Fi+Fj124 汽车的附着条件当总阻力超过牵引力时，汽车将减速以至于停车。这时要想维持车速不变，就应当相应 地增大牵引力。但这一点并不是在任何情况下都能实现的，如汽车在冰雪或泥泞路面上行 驶时，便会出现驱动车轮滑转(打滑)的现象。此时，尽管节气门
