汽車性能與安全本章內容

汽車運動力學基本性能概述

汽車制動安全性

汽車操縱穩定安全性第一節汽車運動力學基本性能概述汽車行駛性能的綜合評價指標（1）經濟性。包括燃料消耗量、機油消耗量、維修費用、養路費用。（2）安全性。包括駕駛員視野的好壞、制動可靠性、燈光及排氣凈化、安全裝置、安全通道、車身結構強度。（3）運動性。包括最高車速、加速性和制動性等基本性能以及操縱性、穩定性、轉向手感等。（4）耐久性。包括強度、防銹、防塵、耐熱、耐寒性能以及各總成與汽車整體的可靠性。(5)實用性。包括決定于油箱容積的行駛里程、轉彎通道半徑、最小離地間隙、接近、離去角等通過性指標，各種操縱力的大小。(6)舒適性。包括懸架及座位系統的振動特性、座椅的坐姿舒適性、隔聲、隔振等。(7)居住性。車廂內的寬廣度(包括頭、肩、腿部空間)，長途客車的功能性。(8)美觀性。外觀造型、配色及內部裝飾等。一面做與駕駛操作無關的不規則運動，反應速度或反應時間tf(2)制動時的方向穩定性。在此界限之內，人體對所暴露的振動環境主觀感覺良好，能順利地完成吃、讀、寫等動作。表2-3某轎車在干燥路面上的制動數據廢勞降低工作效率界限：縱向通過半徑ρ1(m)影響汽車行駛操穩性的因素當彎道制動或制動時有較大橫向風以及有地面橫坡時，輪胎與地面之間還產生一個側滑摩擦力稱為橫向力(2)汽車只要有相等的動力因數，則不論汽車的重量等其它結構參數有何不同，都能克服同樣的坡度或產生同樣的加速度。包括燃料消耗量、機油消耗量、維修費用、養路費用。最小離地間隙c(mm)汽車操縱穩定安全性v為汽車車體速度，r為車輪滾動半徑，ω為車輪角速度。總制動距離增加，t2期間行駛距離s2也增加產生一個不由駕駛員控制的附加轉向輸入一、汽車的動力性汽車動力性評價指標最高車速是指汽車在平直的、良好道路上所能達到的平均最高行駛車速。加速時間包括原地起步加速時間和超車加速時間。最大爬坡度是用滿載（或某一載質量）時汽車在良好路面上的最大爬坡度表征汽車動力特性的動力因數D

Ft為汽車驅動力，

Fw為汽車空氣阻力，

G為汽車重量，

ψ為道路阻力系數，

g為自由落體加速度，

δ為汽車旋轉質量換算系數，為行駛加速度。結論：

(1)汽車的動力因數僅取決于汽車發動機發出并傳到驅動輪的驅動力、汽車的空氣阻力及汽車總重。

(2)汽車只要有相等的動力因數，則不論汽車的重量等其它結構參數有何不同，都能克服同樣的坡度或產生同樣的加速度。汽車的最高車速和最大爬坡度影響汽車的持續車速，在高速路上行駛的汽車應具有古河規定的持續車速，否則將干擾正常車流，極易誘發交通事故加速能力加速能力直接關系到汽車超車時的并行時間，并行時間太長也易誘發惡性交通事故。二、汽車的行駛平順性定義：

汽車行駛的平順性是指汽車在正常行駛中能保證乘坐者不致因車身振動而引起明顯不舒服和疲勞的感覺，主要根據汽車乘員的舒適程度來評價，又稱為乘坐舒適性。產生原因

振動傳到人體，再由人的生理、心理和器官機械響應等復雜因素的綜合，產生人對振動的反應．使乘員(駕駛員和乘客)感到不舒適和疲勞，從而影響行車安全。人體對振動反應的三種不同的感覺界限暴露極限

：

當人體承受的振動強度在此界限內，將保持人的健康或安全。它作為人體可承受振動量的上限。廢勞降低工作效率界限

：

當人承受的振動強度在此界限內時，能準確靈敏地反應，正常地進行駕駛。它與保持人的工作效能有關。舒適降低界限：

在此界限之內，人體對所暴露的振動環境主觀感覺良好，能順利地完成吃、讀、寫等動作。它與保持人的舒適有關。三、汽車通過性定義：

汽車通過性是指汽車在一定裝載質量下，能以足夠高的平均車速通過各種道路及無路地帶和克服各種障礙的能力。間隙失效：

汽車越野行駛時可能出現汽車與地面間的間隙不足而被托住、無法通行的情況，稱之為間隙失效。通過性的幾何參數

最小離地間隙c、接近角γ1

、離去角γ2

、縱向通過半徑ρ1

、橫向通過半徑ρ2

汽車類型轎車15~3020~3025~3025~45貨車5~9大客車最小離地間隙c(mm)接近角γ1(°)離去角γ2(°)縱向通過半徑ρ1(m)輕型、微型中級、高級120~180130~2003~55~8輕型中型、重型180~220220~3002~44~7小型中型、大型180~220240~2908~308~128~207~15越野車260~37036~6030~481.9~3.6第二節汽車制動安全性制動性能的評價指標：

(1)制動效能。指在良好路面上，汽車以一定初速度制動到停車的制動距離或制動時的減速度。

(2)制動時的方向穩定性。指在制動時，汽車不發生跑偏、側滑以及失去轉向能力的性能。常用制動時汽車按給定軌跡行駛的能力來評價。

(3)制動效能的恒定性。主要是指在高速時或下長坡連續制動時制動效能保持的程度。一、汽車制動過程概述V0

X0發現危險信號

X1踩下制動踏板

X2制動壓力起作用X3停車減速度制動壓力時間

t1駕駛員反應時間t2制動傳動系作用時間

t3持續制動時間制動空駛距離制動總距離制動距離S可由下式估算

j為制動減速度值Vt為制動過程中的車速

車內環境交通環境情報受容器知覺記憶思考判斷決定效果器反應汽車運動器官興趣與欲望中樞神經感覺器官信號環境二、駕駛員制動反應階段大多數駕駛員的制動反應時間，最遲鈍的駕駛員制動反應時間為2s以100km/h高速行駛的汽車，其制動空駛距離一般達到。若是遲鈍型駕駛員，則制動空駛距離可高達。三、制動傳動系作用階段定義：

從制動操縱裝置(制動踏板)開始動作，到制動系統產生一定大小的制動力所需要的時間。液壓制動系左右氣壓制動系左右制動初速度（km/h）t2(s)總制動距離S(m)t2期間行駛距離S2(m)30300.20.65.78.181.253.75S、S2增加百分數（%）43.5200表2-3某轎車在干燥路面上的制動數據總制動距離增加，t2期間行駛距離s2也增加總制動距離增加10％-15％。制動系作用時間t2增加四、持續制動階段描述1．制動車輪受力分析汽車具有足夠的制動器制動力，同時地面又能提供高的附著系數時，才能獲得足夠的地面制動力，提高行車制動效能

2.持續制動階段制動車輪運動狀態描述

滑移率s

v為汽車車體速度，r為車輪滾動半徑，ω為車輪角速度。s＝0，縱面附著系數μs＝0，而側向附著系數取最大值s＝l00%時，側向附著系數接近于零

0<S<l00%時，，縱向附著系數先增大后減小側向附著系數一直減小

3.車體運動狀態分析

車輪沒有抱死時

當車輛左右側地面制動力相等時，汽車能夠沿著行進方向停車

左右地面制動力不相等時，產生一個繞汽車質心的旋轉力矩，使制動車輛跑偏

橫向力當彎道制動或制動時有較大橫向風以及有地面橫坡時，輪胎與地面之間還產生一個側滑摩擦力稱為橫向力作用保持汽車的預定行進方向以及根據駕駛員的操作而改變行進方向橫向力與車輪—地面間的側向附著系數成正比

滑移率與車輪—地面間的側向附著系數

S=1車輪四輪完全抱死車輪橫向力也接近于零汽車就會產生不規則運動而陷入危險狀態將制動釋放汽車就會沿著瞬時行駛方向急速駛出汽車在彎道緊急制動只有前輪抱死時前輪的橫向力基本為零汽車的運動路線與駕駛員操作無關而沿彎道切線方向滑行

汽車在彎道緊急制動只有后輪抱死時后輪的橫向力基本為零汽車將一面旋轉一面沿曲線行駛

汽車在彎道緊急制動前后輪都抱死時前后輪的橫向力基本為零一面做與駕駛操作無關的不規則運動，一面沿彎道曲線的切線方向滑行。操縱穩定性不好的汽車的表現

(1)“發飄”，汽車在以較高車速行駛時，自己不斷改變運動方向，使駕駛員感到飄浮不定。(2)“遲鈍”，駕駛員施以轉向操作后，汽車沒有相應及時的反應，或轉向響應過慢。(3)“喪失路感”，正常汽車的轉彎程度，會通過轉向盤以及車身的側傾使駕駛員產生相應的感覺。但操縱性能不好的汽車，在車速較高或急劇轉向時會使駕駛員喪失這種感覺，影響其做出正確的判斷。(4)“失去控制”，操穩性差的汽車在車速超過某一臨界值之后，可能會出現駕駛員完全不能控制汽車行駛方向的情況。影響汽車行駛操穩性的因素

(1)輪胎側偏。(2)轉向懸架系統的彈性(3)側傾轉向效應(4)車輪傾斜效應(5)空氣動力影響產生一個不由駕駛員控制的附加轉向輸入

構成相應車輪附加轉向角

車輪或整個車軸在水平面內的轉動

造成輪胎側偏角的變化

影響相應的側偏角操縱穩定性常見的試驗評價方法

一、階躍試驗評價汽車以某一恒定車速直線行駛時，突然將轉向盤轉過一定角度。使汽車進入轉彎運動狀態，記錄并評價其橫擺角速度(繞垂直軸擺動角速度)的反應。評價指標

1.反應速度或反應時間tf

反應速度是指反應開始點的響應曲線斜率，它說明汽車轉向反應的快慢。反應時間tf是指到達90%的穩態值所需的時間2.超調量

響應峰值與穩態數值的相對比值。3.過渡過程時間ty過程進行到誤差小于穩態值的±5%所經歷的時間。4.自然頻率

一般響應是一個振動過程，當振動的自然頻率足夠高時，可以減少發生諧振的傾向。5.穩態增益的速度特性

橫擺角速度的穩態值與階躍響應轉向盤轉角穩態值之比即為這一對輸入輸出的“穩態增益”

二、回正性試驗評價

汽車作等速圓周行駛，穩定后突然撤開轉向盤，測定其橫擺角速度與方位角的變化過程。特點：撒手以前汽車作穩態等速圓周運動．轉向盤上的力以及汽車側向加速度為定值，突然