汽車(chē)性能與安全(共36張課件)

汽車(chē)性能與安全本章內(nèi)容

汽車(chē)運(yùn)動(dòng)力學(xué)基本性能概述

汽車(chē)制動(dòng)安全性

汽車(chē)操縱穩(wěn)定安全性第一節(jié)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)力學(xué)基本性能概述汽車(chē)行駛性能的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)（1）經(jīng)濟(jì)性。包括燃料消耗量、機(jī)油消耗量、維修費(fèi)用、養(yǎng)路費(fèi)用。（2）安全性。包括駕駛員視野的好壞、制動(dòng)可靠性、燈光及排氣凈化、安全裝置、安全通道、車(chē)身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。（3）運(yùn)動(dòng)性。包括最高車(chē)速、加速性和制動(dòng)性等基本性能以及操縱性、穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向手感等。（4）耐久性。包括強(qiáng)度、防銹、防塵、耐熱、耐寒性能以及各總成與汽車(chē)整體的可靠性。(5)實(shí)用性。包括決定于油箱容積的行駛里程、轉(zhuǎn)彎通道半徑、最小離地間隙、接近、離去角等通過(guò)性指標(biāo)，各種操縱力的大小。(6)舒適性。包括懸架及座位系統(tǒng)的振動(dòng)特性、座椅的坐姿舒適性、隔聲、隔振等。(7)居住性。車(chē)廂內(nèi)的寬廣度(包括頭、肩、腿部空間)，長(zhǎng)途客車(chē)的功能性。(8)美觀性。外觀造型、配色及內(nèi)部裝飾等。一面做與駕駛操作無(wú)關(guān)的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，反應(yīng)速度或反應(yīng)時(shí)間tf(2)制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。在此界限之內(nèi)，人體對(duì)所暴露的振動(dòng)環(huán)境主觀感覺(jué)良好，能順利地完成吃、讀、寫(xiě)等動(dòng)作。表2-3某轎車(chē)在干燥路面上的制動(dòng)數(shù)據(jù)廢勞降低工作效率界限：縱向通過(guò)半徑ρ1(m)影響汽車(chē)行駛操穩(wěn)性的因素當(dāng)彎道制動(dòng)或制動(dòng)時(shí)有較大橫向風(fēng)以及有地面橫坡時(shí)，輪胎與地面之間還產(chǎn)生一個(gè)側(cè)滑摩擦力稱為橫向力(2)汽車(chē)只要有相等的動(dòng)力因數(shù)，則不論汽車(chē)的重量等其它結(jié)構(gòu)參數(shù)有何不同，都能克服同樣的坡度或產(chǎn)生同樣的加速度。包括燃料消耗量、機(jī)油消耗量、維修費(fèi)用、養(yǎng)路費(fèi)用。最小離地間隙c(mm)汽車(chē)操縱穩(wěn)定安全性v為汽車(chē)車(chē)體速度，r為車(chē)輪滾動(dòng)半徑，ω為車(chē)輪角速度?？傊苿?dòng)距離增加，t2期間行駛距離s2也增加產(chǎn)生一個(gè)不由駕駛員控制的附加轉(zhuǎn)向輸入一、汽車(chē)的動(dòng)力性汽車(chē)動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)最高車(chē)速是指汽車(chē)在平直的、良好道路上所能達(dá)到的平均最高行駛車(chē)速。加速時(shí)間包括原地起步加速時(shí)間和超車(chē)加速時(shí)間。最大爬坡度是用滿載（或某一載質(zhì)量）時(shí)汽車(chē)在良好路面上的最大爬坡度表征汽車(chē)動(dòng)力特性的動(dòng)力因數(shù)D

Ft為汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力，

Fw為汽車(chē)空氣阻力，

G為汽車(chē)重量，

ψ為道路阻力系數(shù)，

g為自由落體加速度，

δ為汽車(chē)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，為行駛加速度。結(jié)論：

(1)汽車(chē)的動(dòng)力因數(shù)僅取決于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出并傳到驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力、汽車(chē)的空氣阻力及汽車(chē)總重。

(2)汽車(chē)只要有相等的動(dòng)力因數(shù)，則不論汽車(chē)的重量等其它結(jié)構(gòu)參數(shù)有何不同，都能克服同樣的坡度或產(chǎn)生同樣的加速度。汽車(chē)的最高車(chē)速和最大爬坡度影響汽車(chē)的持續(xù)車(chē)速，在高速路上行駛的汽車(chē)應(yīng)具有古河規(guī)定的持續(xù)車(chē)速，否則將干擾正常車(chē)流，極易誘發(fā)交通事故加速能力加速能力直接關(guān)系到汽車(chē)超車(chē)時(shí)的并行時(shí)間，并行時(shí)間太長(zhǎng)也易誘發(fā)惡性交通事故。二、汽車(chē)的行駛平順性定義：

汽車(chē)行駛的平順性是指汽車(chē)在正常行駛中能保證乘坐者不致因車(chē)身振動(dòng)而引起明顯不舒服和疲勞的感覺(jué)，主要根據(jù)汽車(chē)乘員的舒適程度來(lái)評(píng)價(jià)，又稱為乘坐舒適性。產(chǎn)生原因

振動(dòng)傳到人體，再由人的生理、心理和器官機(jī)械響應(yīng)等復(fù)雜因素的綜合，產(chǎn)生人對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)．使乘員(駕駛員和乘客)感到不舒適和疲勞，從而影響行車(chē)安全。人體對(duì)振動(dòng)反應(yīng)的三種不同的感覺(jué)界限暴露極限

：

當(dāng)人體承受的振動(dòng)強(qiáng)度在此界限內(nèi)，將保持人的健康或安全。它作為人體可承受振動(dòng)量的上限。廢勞降低工作效率界限

：

當(dāng)人承受的振動(dòng)強(qiáng)度在此界限內(nèi)時(shí)，能準(zhǔn)確靈敏地反應(yīng)，正常地進(jìn)行駕駛。它與保持人的工作效能有關(guān)。舒適降低界限：

在此界限之內(nèi)，人體對(duì)所暴露的振動(dòng)環(huán)境主觀感覺(jué)良好，能順利地完成吃、讀、寫(xiě)等動(dòng)作。它與保持人的舒適有關(guān)。三、汽車(chē)通過(guò)性定義：

汽車(chē)通過(guò)性是指汽車(chē)在一定裝載質(zhì)量下，能以足夠高的平均車(chē)速通過(guò)各種道路及無(wú)路地帶和克服各種障礙的能力。間隙失效：

汽車(chē)越野行駛時(shí)可能出現(xiàn)汽車(chē)與地面間的間隙不足而被托住、無(wú)法通行的情況，稱之為間隙失效。通過(guò)性的幾何參數(shù)

最小離地間隙c、接近角γ1

、離去角γ2

、縱向通過(guò)半徑ρ1

、橫向通過(guò)半徑ρ2

汽車(chē)類型轎車(chē)15~3020~3025~3025~45貨車(chē)5~9大客車(chē)最小離地間隙c(mm)接近角γ1(°)離去角γ2(°)縱向通過(guò)半徑ρ1(m)輕型、微型中級(jí)、高級(jí)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(chē)260~37036~6030~481.9~3.6第二節(jié)汽車(chē)制動(dòng)安全性制動(dòng)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)：

(1)制動(dòng)效能。指在良好路面上，汽車(chē)以一定初速度制動(dòng)到停車(chē)的制動(dòng)距離或制動(dòng)時(shí)的減速度。

(2)制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。指在制動(dòng)時(shí)，汽車(chē)不發(fā)生跑偏、側(cè)滑以及失去轉(zhuǎn)向能力的性能。常用制動(dòng)時(shí)汽車(chē)按給定軌跡行駛的能力來(lái)評(píng)價(jià)。

(3)制動(dòng)效能的恒定性。主要是指在高速時(shí)或下長(zhǎng)坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能保持的程度。一、汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程概述V0

X0發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)信號(hào)

X1踩下制動(dòng)踏板

X2制動(dòng)壓力起作用X3停車(chē)減速度制動(dòng)壓力時(shí)間

t1駕駛員反應(yīng)時(shí)間t2制動(dòng)傳動(dòng)系作用時(shí)間

t3持續(xù)制動(dòng)時(shí)間制動(dòng)空駛距離制動(dòng)總距離制動(dòng)距離S可由下式估算

j為制動(dòng)減速度值Vt為制動(dòng)過(guò)程中的車(chē)速

車(chē)內(nèi)環(huán)境交通環(huán)境情報(bào)受容器知覺(jué)記憶思考判斷決定效果器反應(yīng)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)器官興趣與欲望中樞神經(jīng)感覺(jué)器官信號(hào)環(huán)境二、駕駛員制動(dòng)反應(yīng)階段大多數(shù)駕駛員的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間，最遲鈍的駕駛員制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間為2s以100km/h高速行駛的汽車(chē)，其制動(dòng)空駛距離一般達(dá)到。若是遲鈍型駕駛員，則制動(dòng)空駛距離可高達(dá)。三、制動(dòng)傳動(dòng)系作用階段定義：

從制動(dòng)操縱裝置(制動(dòng)踏板)開(kāi)始動(dòng)作，到制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生一定大小的制動(dòng)力所需要的時(shí)間。液壓制動(dòng)系左右氣壓制動(dòng)系左右制動(dòng)初速度（km/h）t2(s)總制動(dòng)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?jǐn)?shù)（%）43.5200表2-3某轎車(chē)在干燥路面上的制動(dòng)數(shù)據(jù)總制動(dòng)距離增加，t2期間行駛距離s2也增加總制動(dòng)距離增加10％-15％。制動(dòng)系作用時(shí)間t2增加四、持續(xù)制動(dòng)階段描述1．制動(dòng)車(chē)輪受力分析汽車(chē)具有足夠的制動(dòng)器制動(dòng)力，同時(shí)地面又能提供高的附著系數(shù)時(shí)，才能獲得足夠的地面制動(dòng)力，提高行車(chē)制動(dòng)效能

2.持續(xù)制動(dòng)階段制動(dòng)車(chē)輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述

滑移率s

v為汽車(chē)車(chē)體速度，r為車(chē)輪滾動(dòng)半徑，ω為車(chē)輪角速度。s＝0，縱面附著系數(shù)μs＝0，而側(cè)向附著系數(shù)取最大值s＝l00%時(shí)，側(cè)向附著系數(shù)接近于零

0<S<l00%時(shí)，，縱向附著系數(shù)先增大后減小側(cè)向附著系數(shù)一直減小

3.車(chē)體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析

車(chē)輪沒(méi)有抱死時(shí)

當(dāng)車(chē)輛左右側(cè)地面制動(dòng)力相等時(shí)，汽車(chē)能夠沿著行進(jìn)方向停車(chē)

左右地面制動(dòng)力不相等時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)繞汽車(chē)質(zhì)心的旋轉(zhuǎn)力矩，使制動(dòng)車(chē)輛跑偏

橫向力當(dāng)彎道制動(dòng)或制動(dòng)時(shí)有較大橫向風(fēng)以及有地面橫坡時(shí)，輪胎與地面之間還產(chǎn)生一個(gè)側(cè)滑摩擦力稱為橫向力作用保持汽車(chē)的預(yù)定行進(jìn)方向以及根據(jù)駕駛員的操作而改變行進(jìn)方向橫向力與車(chē)輪—地面間的側(cè)向附著系數(shù)成正比

滑移率與車(chē)輪—地面間的側(cè)向附著系數(shù)

S=1車(chē)輪四輪完全抱死車(chē)輪橫向力也接近于零汽車(chē)就會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而陷入危險(xiǎn)狀態(tài)將制動(dòng)釋放汽車(chē)就會(huì)沿著瞬時(shí)行駛方向急速駛出汽車(chē)在彎道緊急制動(dòng)只有前輪抱死時(shí)前輪的橫向力基本為零汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)路線與駕駛員操作無(wú)關(guān)而沿彎道切線方向滑行

汽車(chē)在彎道緊急制動(dòng)只有后輪抱死時(shí)后輪的橫向力基本為零汽車(chē)將一面旋轉(zhuǎn)一面沿曲線行駛

汽車(chē)在彎道緊急制動(dòng)前后輪都抱死時(shí)前后輪的橫向力基本為零一面做與駕駛操作無(wú)關(guān)的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，一面沿彎道曲線的切線方向滑行。操縱穩(wěn)定性不好的汽車(chē)的表現(xiàn)

(1)“發(fā)飄”，汽車(chē)在以較高車(chē)速行駛時(shí)，自己不斷改變運(yùn)動(dòng)方向，使駕駛員感到飄浮不定。(2)“遲鈍”，駕駛員施以轉(zhuǎn)向操作后，汽車(chē)沒(méi)有相應(yīng)及時(shí)的反應(yīng)，或轉(zhuǎn)向響應(yīng)過(guò)慢。(3)“喪失路感”，正常汽車(chē)的轉(zhuǎn)彎程度，會(huì)通過(guò)轉(zhuǎn)向盤(pán)以及車(chē)身的側(cè)傾使駕駛員產(chǎn)生相應(yīng)的感覺(jué)。但操縱性能不好的汽車(chē)，在車(chē)速較高或急劇轉(zhuǎn)向時(shí)會(huì)使駕駛員喪失這種感覺(jué)，影響其做出正確的判斷。(4)“失去控制”，操穩(wěn)性差的汽車(chē)在車(chē)速超過(guò)某一臨界值之后，可能會(huì)出現(xiàn)駕駛員完全不能控制汽車(chē)行駛方向的情況。影響汽車(chē)行駛操穩(wěn)性的因素

(1)輪胎側(cè)偏。(2)轉(zhuǎn)向懸架系統(tǒng)的彈性(3)側(cè)傾轉(zhuǎn)向效應(yīng)(4)車(chē)輪傾斜效應(yīng)(5)空氣動(dòng)力影響產(chǎn)生一個(gè)不由駕駛員控制的附加轉(zhuǎn)向輸入

構(gòu)成相應(yīng)車(chē)輪附加轉(zhuǎn)向角

車(chē)輪或整個(gè)車(chē)軸在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)

造成輪胎側(cè)偏角的變化

影響相應(yīng)的側(cè)偏角操縱穩(wěn)定性常見(jiàn)的試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法

一、階躍試驗(yàn)評(píng)價(jià)汽車(chē)以某一恒定車(chē)速直線行駛時(shí)，突然將轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度。使汽車(chē)進(jìn)入轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，記錄并評(píng)價(jià)其橫擺角速度(繞垂直軸擺動(dòng)角速度)的反應(yīng)。評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.反應(yīng)速度或反應(yīng)時(shí)間tf

反應(yīng)速度是指反應(yīng)開(kāi)始點(diǎn)的響應(yīng)曲線斜率，它說(shuō)明汽車(chē)轉(zhuǎn)向反應(yīng)的快慢。反應(yīng)時(shí)間tf是指到達(dá)90%的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間2.超調(diào)量

響應(yīng)峰值與穩(wěn)態(tài)數(shù)值的相對(duì)比值。3.過(guò)渡過(guò)程時(shí)間ty過(guò)程進(jìn)行到誤差小于穩(wěn)態(tài)值的±5%所經(jīng)歷的時(shí)間。4.自然頻率

一般響應(yīng)是一個(gè)振動(dòng)過(guò)程，當(dāng)振動(dòng)的自然頻率足夠高時(shí)，可以減少發(fā)生諧振的傾向。5.穩(wěn)態(tài)增益的速度特性

橫擺角速度的穩(wěn)態(tài)值與階躍響應(yīng)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角穩(wěn)態(tài)值之比即為這一對(duì)輸入輸出的“穩(wěn)態(tài)增益”

二、回正性試驗(yàn)評(píng)價(jià)

汽車(chē)作等速圓周行駛，穩(wěn)定后突然撤開(kāi)轉(zhuǎn)向盤(pán)，測(cè)定其橫擺角速度與方位角的變化過(guò)程。特點(diǎn)：撒手以前汽車(chē)作穩(wěn)態(tài)等速圓周運(yùn)動(dòng)．轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力以及汽車(chē)側(cè)向加速度為定值，突然