汽车理论
汽车理论是研究汽车主要使用性能的科学，是在分析汽车运动基本规律的基础上研究汽车主要使用性能与其结构之间的内在联系，分析汽车主要使用性能的各种影响因素，从而指出正确设计汽车和合理使用汽车的基本途径。
对汽车提出的使用性能的要求是多方面的，汽车理论主要研究汽车的动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、平顺性和通过性等。
汽车的动力性
学习目标
通过本章的学习，应重点掌握汽车的动力性指标，熟练分析汽车的受力情况，深入理解汽车的行驶方程式，并熟练运用汽车的力平衡图和功率平衡图分析汽车的动力性指标。
汽车的动力性是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。汽车是一种高效率的运输工具，运输效率之高低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基本最重要的性能。
1.1节  汽车动力性指标
从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发，汽车的动力性主要有以下三个评价指标。
max.book118.com 汽车的最高车速
   最高车速是指在水平良好的路面(混凝土或沥青)上，汽车能达到的最高行驶车速。
max.book118.com 汽车的加速时间
    汽车的加速时间表示汽车的加速能力，它对平均行驶车速有很大影响。常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力。原地起步加速时间，指汽车由Ⅰ档或Ⅱ档起步，并以最大的加速强度(包括选择恰当的换档时机)逐步换至最高档后，到某一预定的距离或车速所需的时间。超车加速时间，指用最高档或次高档由某一较低车速全力加速至某一高速所需的时间。由于超车时两车辆并行，容易发生安全事故，所以超车加速能力强，并行行程短，行驶就安全。一般常用0→400m或0→100km/h所需的时间来表明汽车的原地起步加速能力。对超车加速能力还没有一致的规定，采用较多的是用最高档或次高档，由某一中等车速全力加速行驶至某一高速所需的时间。轿车对加速时间尤为重视。
max.book118.com 汽车的最大爬坡度
    汽车满载时，在良好路面上的最大爬坡度，表示汽车的上坡能力。显然，汽车的最大爬坡度指Ⅰ档最大爬坡度。轿车最高车速大，加速时间短，经常在较好的道路上行驶，一般不强调它的爬坡能力；而且它的Ⅰ档加速能力大，故爬坡能力也强。货车在各种地区的各种道路上行驶，所以必须具有足够的爬坡能力。实际上，代表了汽车的极限爬坡能力，它应比实际行驶中遇到的道路最大爬坡度超出很多。这是因为应考虑到在坡道上停车后，顺利起步加速、克服松软坡道路面的大阻力等要求的缘故。一般货车在30%即16.7°左右，越野汽车要在坏路或无路条件下行驶，因而爬坡能力是一个很重要的指标，它的最大爬坡度可达60%即31°左右。
    三个指标的测定，均应在无风的条件下进行。
确定汽车的动力性，就是确定汽车沿行驶方向的运动状态。因此，需要掌握沿汽车行驶方向作用于汽车上的各种外力，即驱动力与行驶阻力。根据这些力的平衡关系，建立汽车行驶方程式，就可以估算汽车的最高车速、加速时间和最大爬坡度。
汽车的驱动力与行驶阻力
确定汽车的动力性，就是确定汽车沿行驶方向的运动状况。为此需要掌握沿汽车行驶方向作用于汽车的各种外力，即驱动力与行驶阻力。根据这些力的平衡关系，建立汽车行驶方程式，就可以估算汽车的各项动力性能指标。
汽车的行驶方程式为
                 ∑
式中  ——汽车驱动力；
      ∑——行驶阻力之和。
max.book118.com 汽车的驱动力
    在汽车行驶中，发动机发出的有效转矩，经变速器、传动轴、主减速器等后，由半轴传给驱动车轮。如果变速器传动比为、主减速比为、传动系的机械效率为，则传到驱动轮上的转矩，即驱动力矩为
    如图1.1所示，此时作用于驱动轮上的转矩，产生对地面的圆周力，则地面对驱动轮的反作用力，即为汽车驱动力。如果驱动车轮的滚动半径为，就有，因而，汽车驱动力为
    图1.1汽车的驱动力                               (1.1)
    下面将对式(1.1)中发动机转矩丁、传动系机械效率及车轮半径等作进一步讨论，并作出汽车的驱动力图。
max.book118.com.1 发动机的外特性
发动机的功率、转矩及燃油消耗率与发动机曲轴转速的变化关系，即为发动机的速度特性。当发动机节气门全开，或高压油泵处于最大供油量位置时，此特性称为发动机的外特性，对应的关系曲线称为外特性曲线；如果节气门部分开启，则称为发动机部分负荷特性曲线。
图1.2为某发动机的外特性曲线。为发动         
图1.2  某发动机外特性曲线    机最低稳定工作转速，随着发动机转速的增加，发动机发出的有效功率和有效转矩都在增加，发动机转矩达到最大值时，相应的发动机转速为，再增大发动机转速时，有效转矩有所下降，但功率继续增加，一直达到最大功率，此时发动机转速为，继续提高发动机转速，其功率反而下降。一般取=(1.1～ 。
    如转矩单位用N·m表示，功率单位用kW表示，转速用r/min表示,它们之间有如下关系：
                                    (1.2)
    发动机制造厂提供的发动机外特性曲线，一般是在试验台架上不带空气滤清器、水泵、风扇、消声器、发电机等附属设备条件下测试得到的。如果带上上述附属设备，测得的发动机外特性的最大功率约小15%；转速为时，功率约小2%～                     (1.3)
式中、——发动机类型系数，汽油机==1，直接喷射式柴油机=0.5，=1.5，有预燃室式柴油机=0.6，=1.4。
如果在已知和之外，还已知了及，则可用式(1.4)估算发动机的外
特性-曲线：
                        (1.4)
式中——最大功率时对应的转矩。
max.book118.com.2 传动系的机械效率
发动机发出的功率，经传动系传到驱动车轮的过程中，要克服传动系各部件的摩擦而有一定的损失。若损失的功率为，则传到驱动轮的功率为-，传动系的机械效率为
                                (1.5)
    传动系的功率损失由传动系中各部件——变速器、万向节、主减速器等的功率损失所组成。其中变速器和主减速器的功率损失所占比重最大，其余部件功率损失较小。
    损耗的功率含机械损失功率和液力损失功率。机械损失功率是指齿轮传动副、轴承、油封等处的摩擦损失的功率，其大小决定于啮合齿轮的对数，传递的转矩等因素。液力损失功率是指消耗于润滑油的搅动、润滑油与旋转零件之间的表面摩擦功率。其大小决定于润滑油的品质、温度、箱体内的油面高度，以及齿轮等旋转零件的转速。液力损失随传动零件转速提高、润滑油面高度及粘度增加而增大。 
    传动系的机械效率是在专门的实验装置上测试得到的。在动力性计算时，-机械效率取为常数。采用有级机械变速传动系的轿车取0.9～0.92，单级主传动货车取0.9，4×4汽车取0.85。 
max.book118.com.3 车轮半径 
    轮胎的尺寸及结构直接影响汽车的动力性。车轮按规定气压充好气后，处于无载时的半径，称为自由半径。
    在汽车
第1章 汽车的动力性.doc