汽车理论笔记

1汽车六大性能及指标

动力性：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

经济性：在保证动力性的前提下，汽车以尽量少的燃油消耗量经济行驶的能力制动性：汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力

操纵稳定性：在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的情况下，汽车能遵循驾驶者通过转向系统及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力

平顺性：保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动环境具有一定舒适程度和保持货物完好的性能

通过性：汽车可以以足够高的平均车速，通过坏路、无路地带、障碍的能力动力性：最高速度、加速时间、爬坡度

经济性：百公里燃油消耗或一定燃油消耗下的行驶里程

制动性：制动效能、制动效能的恒定性、制动时的方向稳定性（跑偏、侧滑）操稳：转向盘角阶跃输入下的稳态响应---稳定性因数、静态储备系数、转向半径之比；

转向盘角阶跃输入下的瞬态响应---固有频率、阻尼比、反应时间、首峰值时间平顺：车身加速度、相对动载、动挠度均方根值

通过：支撑通过性（通过坏路或无路）---牵引系数、牵引效率、燃油利用指数几何通过性（通过障碍）---最小离地间隙、纵向通过角、接近角、离去角、最小转弯半径、转弯通道圆

2驱动-制动对比

2.1法向载荷

驱动：

ma L

h F F F ma L h F F F 2ZW 2ZS 21ZW 1ZS 1g g Z Z +-=--=

加速度越大，轴荷向后转移（由于驱动考虑了空气升力和坡度，所以形式比制动的复杂）

制动：

制动强度越大，轴荷向前转移

2.2附着利用

（驱动强度、结构、分配）

附着率：汽车直线行驶状况下，充分发挥动力作用要求的最低附着系数。

即对于一定驱动强度，不发生滑转所要求的的路面最低附着系数。

利用附着系数：对于一定制动强度z，不发生车轮抱死所要求的最小路面附着系数。

1类问题：已知路面和制动强度（等效坡度）下，判断是否有车轮抱死滑移（滑转）（直接FX/Fz求Cφ，与φ比较即可）

2类问题：已知汽车性能即制动强度（等效坡度），设计路面即最低附着系数

3类问题：已知路面即附着系数，得知汽车可发挥性能即最大制动强度（等效坡度）

对两驱车，会研究1类问题；

对四驱车，会研究2、3类问题；

对制动，会研究2、3类问题；此时附着率和利用附着系数对比更好；

由于汽车理论计算题的驱动更多研究2驱，因此比制动简单，也不需要研究附着最大利用效率（因为最大一定是1）

当Cφ1=Cφ2=φ时，地面附着被充分利用，此时q=φ（驱动）

当φ=φ0时，同时抱死且地面附着被充分利用，此时z=φ（制动）

四驱：q/Cφ和1的比较可以判断不滑转状态下（或某轮临界滑转下）地面附着利用程度；

Ei=z/φi=zmax/φ和1的比较可以判断不抱死状态下（或某轮临界抱死下）地面附着最大利用程度

在不考虑有ASR、ABS等驾驶辅助系统情况下，

对四驱，某一驱动轮滑转后，另一个驱动轮地面切向力不会继续增加，即不会滑转。

但某一轮胎制动抱死后，继续制动另一个车轮也会抱死。

2.3系数

动力因数D

等效坡度（驱动强度）q、附着率Cφ

制动强度z、利用附着系数φi

附着系数φ

等效坡度（即驱动强度）、加速强度a/g（为方便记忆公式自定义的，书上并没有）、制动强度

3操稳

3.1车辆操稳动力学模型

线性二自由度模型（忽略悬架、转向系统，假设前进速度不变）→加悬架模型（考虑侧倾→外倾→侧偏、侧倾转向、变形转向）→加转向系模型→加切向力影响模型

线性二自由度模型（研究侧向、横摆参数与车辆操稳性的关系）

加悬架模型

↓

↓↓

3.2操稳处相似术语

车轮侧偏刚度、车轮外倾刚度、悬架的线刚度、悬架侧倾角刚度、转向系刚度中性转向点、质心、侧倾中心

稳定性因数K、静态储备系数S.M.

侧倾角、外倾角

切向力、侧偏力

实际前后制动器制动力关系曲线β

理想前后制动器制动力关系曲线I

前轮抱死、后轮未抱死时，前后地面制动力关系曲线f

后轮抱死、前轮未抱死时，前后地面制动力关系曲线r

φ<φ0、z（临界抱死状态下制动强度）<φ0---前轮先抱死

3.3悬架、转向系、切向力对操稳影响

悬架对操稳影响：

侧倾→外倾→侧偏（弹性侧偏角）

侧倾→车轮转动（侧倾转向角）

变形（悬架）→车轮转动（变形转向角）

变形（悬架）→外倾→侧偏（弹性侧偏角+）

转向系对操稳影响：

侧倾→干涉→转向（侧倾干涉不足转向）

转向系变形与车轮不足转向

切向力对操稳影响：

加速→轴荷前移→不足转向

Ft增大→侧偏角增大→不足转向（前置前驱车）

前轮受半轴驱动转矩→不足变形转向→不足转向的趋势（前置前驱车）

Ft增大→回正力矩增大→不足转向的趋势（前置前驱车）

两种转向系与悬架干涉导致的车轮转向：

跑偏：制动→干涉（制动导致前轴转角过大）→转向

侧倾干涉不足转向：侧倾→干涉（侧倾导致外侧车架与车桥之间距离变小）→转向

干涉原因：转向节既是簧上质量（连接直拉杆、转向器）又是簧下质量（连接车轮）

3.4合理利用弹性侧偏、外倾、侧倾

尽管弹性侧偏、外倾无法避免，但利用好可使得前轮侧偏角大于后轮侧偏角，以增加不足转向。

尽管侧倾无法避免，但利用好可使得前轮侧偏角大于后轮侧偏角，以增加不足转向。例如，在前轴安装横向稳定杆。

前悬架侧倾角刚度＞后悬架侧倾角刚度→前悬架侧倾力矩＞后悬架侧倾力矩

→有利于使得前轴垂载变化量更大些→有利于使得前轮侧偏刚度更小些→有利于使得前轮侧偏角更大些。即侧偏刚度大有利于减少侧偏角，侧倾角刚度大有利于增加侧偏角。

希望趋向：前轴侧倾角刚度大些、前轮侧偏刚度小些

3.5侧倾→外倾→侧偏例子：

双横臂、单纵臂悬架：车厢侧倾方向与车轮外倾变化方向一致，外倾角代数值减小，侧偏角绝对值增大。

3.6侧偏影响因素：

轮胎越大、充气越足、子午线，则刚度越大；

垂载越大，则刚度越大。垂载过大，则刚度减小；

侧偏力一定时，驱动力越大，侧偏角越大。

回正力矩不能源影响侧偏角或侧偏刚度

双横臂、单纵臂悬架：车厢侧倾方向与车轮外倾变化方向一致（厢与轮同向、FY 与轮反向），外倾角代数值减小，侧偏角绝对值增大。

4平顺

4.1平顺处相似术语

路面不平度q、路面不平度系数Gq(n0)、路面不平度的功率谱密度Gq(n)

固有圆频率w0

车身偏频w0、车轮偏频wt、车身主频w1、车轮主频w2

4.2平顺车辆动力学模型

7

车轮四个z，车身θx、θy、z

↓假设x(I)=y(I)，且由于轮胎阻尼较小则忽略

4

↓假设悬挂质量分配系数ε=1，得新四自由度模型

4

↓前后轴模型一样，则考虑一个即可

2

↓如果激振频率<5Hz，则轮胎动变形很小，看做刚体，直接传递运动

1

4.3平顺性研究思路

4.3.1

由单质量系统（车身）自由振动得到---系统结构参数与性能参数的关系；

由单质量系统（车身）简谐输入得到---|z2/q|幅频特性关系式，作为大模型的基础；

研究单质量系统（车身）随机输入：研究|z2/q|和、

、对的幅频特性随频率变化关系

4.3.2

由双质量系统无阻尼下自由振动得到---车辆偏频与主频（即共振频率）和振型。由单质量系统（车轮）简谐输入得到---|z1/q|幅频特性关系式，作为大模型的基础；

4.3.3

研究双质量系统随机输入（基于两个单质量幅频特性模型）：研究|z2/q|和

、、对

的幅频特性随频率变化关系

4.4结构参数对平顺性的影响

单质量系统：

双质量系统：

5常见车性能参数大小最高时速：200km/h左右

百公里加速时间：10s左右

最大爬坡度：

百公里油耗：

平顺的频率：

6为提高经济性，汽车使用、结构的途径

7汽车动力装置参数的选择