理论教育 底盘如何影响汽车性能?

底盘如何影响汽车性能?

时间:2023-06-07 理论教育 版权反馈
【摘要】:此外,近年来,一些高档汽车还使用了性能优越的DSG双离合器变速器。图3.27变速器操纵手柄R挡用于倒车。挂入D挡后,行驶中的汽车会随着车速及发动机负荷的变化而自动换挡。2挡一般用于汽车上下坡或在冰雪和泥泞路面行驶时选用。

底盘如何影响汽车性能?

(1)传动系总传动比

传动系总传动比等于传动系各个转动总成传动比的乘积。一般来说,如果汽车上没有配备分动器和副变速器,传动系总传动比就等于变速器的传动比乘以主减速器的传动比。

变速器的传动比根据变速器挡位的不同而不同,通常用ig来表示。一挡的传动比最大,二挡次之,最高挡的传动比最小。直接挡是指变速器中传动比等于1的那个挡位。大部分汽车的倒挡传动比与一挡传动比基本相等。

变速器一挡的传动比最大,因此一挡的车速最低,爬坡能力最强;最高挡的传动比最小,因此最高挡的车速最高,爬坡能力最差;直接挡则由于其参与啮合的齿轮数目最少,传动效率最高,行车时最节省燃油。

一辆汽车的主减速器通常只有一个挡位,因此,主减速器的传动比也就只是一个固定的数值,主减速器的传动比常用i0表示。

当变速器处于直接挡时,传动系总传动比就等于主减速器的传动比i0。主减速器的传动比i0不同,汽车的后备功率也不同。如前图3.12所示,随着i0增大,发动机功率曲线左移,汽车的后备功率增大,动力性加强,但燃油经济性较差。i0减小,发动机功率曲线右移,汽车的后备功率较小,但发动机功率利用率高,燃油经济性较好。

主减速器的传动比i0不同,汽车功率平衡图上发动机功率曲线的位置就不同,与水平路面行驶阻力功率曲线的交点所确定的最高车速也就不同。当阻力功率曲线正好与发动机功率曲线相交在其最大功率点上时,所得到的汽车最高车速数值最大,vmax=vp,vp为发动机最大功率时的车速。当阻力功率曲线相交在其最大功率点的右方时,所得到的汽车最高车速数值小于vmax,但能得到一定的后备功率用于汽车爬坡与加速。

传动系的传动比包括变速器各挡速比和主减速器比,在良好的道路上行驶选用小速比的主减速器,可提高汽车的燃油经济性。但是,主减速器传动比过小,就会使最高挡的动力性过低,反而会使汽车的燃油经济性变差,因此,一般设计主减速器传动比都有一个范围,使得挂直接挡时仍能有较大的后备功率用于加速或上小坡。

(2)传动系挡位个数

当主减速器的传动比一定并且无副变速器和分动器时,传动系挡数即为变速器前进挡的挡位个数。各种不同类型的汽车,变速器挡位数的多少设置各有不同。挡位数的多少影响相邻两挡之间的传动比的比值。相邻两挡之间的传动比比值过大时会造成换挡困难,一般认为该比值不宜大于1.7~1.8,要求高挡区相邻挡位之间的传动比比值要比低挡区相邻挡位之间的传动比比值小。因此,一挡传动比越大的变速器,挡数量也应该越多。

变速器挡位数增加时,发动机在接近最大功率工况下工作的机会增加,因此,发动机的功率利用率高,后备功率也会增大。这有利于汽车加速和上坡,提高了汽车中速行驶时的动力性和经济性。但挡位数多于五挡,会使变速器的结构和操纵变得相对复杂。

(3)变速器

1)变速器类型

众所周知,变速器有手动变速器和自动变速器。自动变速器由于具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者劳动强度的优点,已成为现代轿车配置的一种发展方向。装有自动变速器的汽车能根据路面状况自动变速变矩,驾驶者可以全神贯注地注视路面交通而不会被频繁换挡所累。

汽车自动变速器常见的主要有三种类型:液力自动变速器(AT)、机械无级自动变速器(CVT)和电控机械自动变速器(AMT)。其中,电控机械自动变速器又称手自一体式变速器。此外,近年来,一些高档汽车还使用了性能优越的DSG双离合器变速器。目前,装备自动变速器的轿车普遍使用的是液力自动变速器(AT)。AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成,通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其中液力变扭器是AT最重要的部件,它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成,兼有传递扭矩和离合的作用。AT自动变速器相比于MT驾驶轻松,但燃油经济性略差,缺少操控乐趣。

2)自动变速器挡位

一般来说,自动变速器的挡位分为P、R、N、D、2、1或L等,如图3.27所示。其中,P挡用于停车,它的工作原理是利用机械装置锁紧汽车的转动部分,使汽车停车后不易被推动。在使用时应注意:车辆一定要在完全停止后,才可使用P挡,要不然自动变速器的机械部分会受到损坏。另外,自动变速轿车上装置空挡启动开关,使得汽车只能在P挡或N挡才能启动发动机,以避免在其他挡位上误启动时出现使汽车突然前窜等启动冲击现象。

图3.27 变速器操纵手柄

R挡用于倒车。要使用倒挡时,通常要按下变速杆上的保险按钮才可将变速杆移至R挡。在使用时应注意:当车辆尚未完全停稳时,绝对不可以强行挂入R挡,否则,变速器会受到严重损坏。

N挡为空挡。当将变速杆置于N挡时,发动机与变速器之间的动力就被切断。车辆行驶时如需短暂停留,可将变速杆置于此挡,并拉紧驻车制动杆,右脚可移离制动踏板稍作休息。

D挡为前进挡,用于在一般道路上行驶时选用。D挡内一般包含了从1挡至最高挡或者从2挡至最高档的全部前进挡位。挂入D挡后,行驶中的汽车会随着车速及发动机负荷的变化而自动换挡。当将变速杆放置在D挡上时,只要控制好节气门踏板的开度,就可以控制车速的快慢。

2挡为前进挡,但挂入该挡位的变速器只能在1挡、2挡之间自动换挡,没有3挡、4挡、5挡等其他挡位。将变速杆拨放在该挡位时,汽车会由1挡起步,当速度增加到符合换挡条件时,会自动换入2挡。2挡一般用于汽车上下坡或在冰雪和泥泞路面行驶时选用。

1挡也是前进挡,但挂入该挡位的变速器只能在1挡内工作,不能变换到其他挡位。一般在交通严重堵塞的道路条件下,或者坡度较大的斜坡道路和条件极为艰难的冰雪和泥泞的路面上使用该挡位。

3)手自一体变速器(AMT)

手自一体式变速器是通过电控系统,模拟出手动变速器的操作动作,让驾驶者可以通过换挡杆选取加挡或减挡操作的装置。它的出现,使驾驶者可以自由选择合适的换挡挡位和换挡时机,大大提高了驾驶乐趣,如图3.28(a)所示。

目前市场上常见的手自一体式变速器主要有以下两种大类型:

第一种类型的手自一体式变速器,是以自动变速器(AT)为基础,在自动变速器(AT)的基础上,加装了专门用于监控手动模式下驾驶员换挡动作的电子和液压控制装置。这样,即便是处于手动模式工作时,自动变速系统仍然处于自动控制状态,如保时捷奥迪所选装的Tiptronic变速系统、宝马Steptronic变速系统及阿尔法·罗密欧选用的Q变速系统都属于这一类。

使用这类手自一体式变速器,当处于手动模式时,如果驾驶员忘记加、减挡操作,系统会自动执行加、减挡操作;如果驾驶员不小心实施了误操作,系统会拒绝执行(比如,在车速很高时驾驶员挂入较低的挡位时);起步时,系统会自动地将挡位挂入1挡或2挡;当车辆打滑时,系统会自动转到“恶劣性天气模式”,以防止车轮打滑。

第二种类型的手自一体式变速器,是以手动变速器为基础,采用了普通“H”形换挡方式的手动变速器和自动离合器相结合的变速系统。它与普通手动变速器的区别是,拥有电子和液压控制的离合器,而换挡机构仍与传统的普通手动变速器是一样的。如雷诺的Easy System、萨博的Sensonic、菲亚特的Seicento城市自动系统以及奔驰A级车都采用了这种变速系统。

这种变速系统的离合器踏板被微处理器ECU所控制的执行电动机驱动,根据传感器感应所得到的汽车实时的挡位、车速、节气门位置,执行电动机会根据微处理器的命令,使离合器分离或接合。

4)无极变速器(CVT)

CVT无级系统主要包括主动轮组、从动轮组、金属传动带和液压泵等基本部件,CVT的内部并没有传统变速器所具有的齿轮传动装置,如图3.28(b)所示。其基本结构和原理是:将金属传动带的一端绕在主动轮组的锥形带轮上,另一端则绕在从动轮组的锥形带轮上,通过液压油缸和活塞的推力,可以使主、从动锥形带轮的轴向位置发生变化,从而改变主、从动锥形带轮外径大小。电控系统控制系统油压,以最大直径的主动锥形带轮,带动最小直径的被动锥形带轮,就可得到最高的传动比;反之,则得到最低的传动比。行车时,根据工况变化,计算机控制系统通过来自各个传感器信号的变化,随时判断控制主、从动锥形带轮的液压油缸的油压,锥形带轮传动的传动比可以连续变化,从而达到无级变速的目的。

图3.28 变速器类型

从理论上来说,CVT可以在相当宽的范围内实现无级变速,可获得传动系与发动机工况的最佳匹配,依靠变速器无级调速来适应汽车的各种速度,使发动机长时间工作在最佳工况,因此,可以提高发动机燃烧效率,从而能极大地提高汽车的燃油经济性。在动力性方面,CVT能与发动机实现闭环控制,充分调动发动机的最大转矩,其减速增扭的性能明显优于MT和AT。在需要强调扭力的SUV车型,装备CVT汽车的加速性能(0~100 km/h)比装备AT汽车提高7.5%~11.5%,高速状态加速性能也明显优于MT汽车。

5)双离合变速器(DSG)

手动变速器在换挡时都需要经过空挡,因而常常出现动力传动暂时中断的现象。自动变速器换挡时,需要经过液压传递,会存在响应迟缓的缺点。DSG双离合器变速器则综合了手动变速器和自动变速器各自的优点,能获得很好的变速效果。

如图3.28(c)所示,DSG双离合器变速器的工作过程:湿式双离合器中的一个离合器控制单数挡位齿轮的动力输入,另一个离合器控制双数挡位齿轮的动力输入,这样,在变速器挂入一挡工作时,二挡齿轮组就已经啮合完毕,一到升换挡时机,双数挡位离合器就与发动机输出轴接合而换入二挡,与此同时,由单数挡位离合器所控制的三挡齿轮组随即完成啮合,等待换挡指令出现即挂入三挡。

在DSG双离合器变速器换挡过程中,微小的液压功耗损失和极短的换挡时间使得整个换挡过程达到了极高的效率,从而降低了动力损耗,提高了汽车的加速性和燃油经济性。目前,除了大众集团一些车型使用DSG双离合器变速器外,像日产超级跑车GT-R、三菱新一代EVO和宝马M系列运动轿车上都使用了双离合器变速器,可以预计,在强调高性能的高档轿车和跑车上,将会有越来越多双离合器变速器的身影出现。

(4)汽车驱动方式

汽车驱动方式的分类标准是按照驱动轮的数量分为两大类:两轮驱动和四轮驱动。四轮驱动汽车是以提高汽车的劣质道路行驶能力为主要性能特征,四轮驱动的结构复杂性降低了动力传动的效率,因此,其经济性比两轮驱动汽车要差。在动力性方面,四轮驱动的汽车比两轮驱动汽车的爬坡能力较大,加速能力较好。

1)两轮驱动

在两轮驱动形式中,可根据发动机在车辆的位置以及驱动轮的位置进而细分为前置后驱(FR)、前置前驱(FF)、后置后驱(RR)、中置后驱(MR)等形式。目前,两驱SUV和中高级轿车最常用的是前置后驱形式。

前置后驱(FR)又称为“前置发动机后轮驱动”,是一种比较传统的驱动形式。其中前排车轮负责转向,后排车轮承担车辆的驱动工作。在这种驱动形式中,发动机输出的动力全部输送到后驱动桥上,驱动后轮使汽车前进。

与两轮驱动的其他驱动形式相比,前置后驱有比较大的优越性。当车辆在良好的路面上启动、加速或爬坡时,由于后轮轴重增加,使驱动轮的附着压力增大,牵引性明显优于前驱形式。同时,采用前置后驱的车辆还具有良好的操纵稳定性和行驶平顺性,并有利于延长轮胎的使用寿命。除此之外,前置后驱的安排使车辆的发动机、离合器和变速器等总成临近驾驶室,简化了操纵机构的布置和转向机构的结构,这样更加便于车辆的保养和维修。

前置后驱基于以上的诸多优点,国产宝马325i、530i以及档次更高的进口宝马、宾利、奔驰、捷豹等豪华轿车多采用这种形式。

前置前驱(FF)方式是发动机、变速器和驱动桥装置在驾驶室前驱动前轮的方式。FF方式不需要向发动机前置后轮驱动方式那样在底板下穿一根很长的传动轴,可以减小质量,使驾驶室内宽敞。这种布置方式广泛应用于普通轿车。很多FF方式驱动的汽车采用的都是横置发动机,即发动机曲轴与车身纵向呈垂直设置,这样可以有效地利用发动机室内的空间,且无须在动力传递的中途旋转90°,传动系的传动效率较高。FF方式也有其弱点,在需要靠驱动力进行加速时前轮负载变小,在需要加速时的前轮附着力有所下降。同时,汽车的前轮既是转向轮又是驱动轮,因此,前轮承受的载荷较大,轮胎寿命短,复杂路况的通过能力略差。

中置后驱(MR)方式可以细分为前中置和后中置,前中置是指发动机布置在前轮与驾驶员中间,而后中置指发动机布置在驾驶员与后轮中间,目前更多的是后中置布局。中置发动机布局最大的好处是它提供车身前后质量50∶50的比例,也就是说车身的重心几乎在轴线中间的位置,因此,中置方式布置的汽车具有良好的操控性,但发动机布置在驾乘员的身后,占去了座舱的空间,降低了空间利用率和实用,而且噪声控制较差。

后置后驱(RR)方式布置的汽车,发动机装于车身的后部,采用后轮驱动。与FF方式不同,它的质量集中于汽车后部,发动机距驱动轮很近,可在最短距离内驱动车轮,车身质量较小,室内宽敞,驱动轮加速时后轮承受垂直载荷较大,因此后轮附着力较大,启动加速时的驱动力良好;但是,采用这种布置方式的汽车转弯时如果超过转弯极限,就会出现转弯过小的倾向。这种布置形式便于车身内部的布置,减小室内因发动机运行产生的噪声,一般用于大型客车

2)四轮驱动(www.daowen.com)

所谓四轮驱动,是指汽车可将发动机输出转矩按不同比例分布在前后所有的车轮上,以提高汽车行驶能力的动力布置方式。人们一般称其为4×4或4WD汽车。

四驱系统主要分成三大类:分时四驱(Part Time 4WD)、全时四驱(Full Time 4WD)和适时四驱(Real time 4WD)。

①分时四驱。分时四驱是一种驾驶者在行车时靠手动操作分动器来实现两驱和四驱切换的四轮驱动系统,也是一般越野车或四驱SUV最常见的驱动模式。这种驱动方式最显著的优点是,可根据实际道路情况来选取驱动模式,用车比较经济。通常,在良好公路上行驶时使用两轮驱动模式,当遇到雨雪路况时,选择四轮驱动模式,以增强车辆的附着力和操控性。这种驱动方式动力输出的转矩基本是以50∶50同样的比例传递给前后轴。由于分时四驱汽车的前后轴之间没有轴间差速器,这就无法在转弯时让前后轮以不同速度旋转,使得汽车不能平稳地转向。因此,分时四驱只可以在车轮打滑时才挂上四驱,一回到摩擦力大的硬地面应马上改回两驱模式,否则,轮胎、差速器、分动器都会损坏。配置分时驱动的常见车型有:陆地巡洋舰70系列、吉普牧马人、吉普切诺基sport,三菱帕杰罗V32,铃木Jimny、尼桑途乐4800等。

②全时四驱。全时四驱是指四个车轮一直保持有驱动力的四轮驱动系统,全时四驱系统内有三个差速器,除了前后轴各有一个轮间差速器外,在前后驱动轴之间还有一个中央差速器。这使全时四驱汽车避免了分时四驱汽车的固有问题(即在硬路面不能使用四驱的问题)。全时四驱汽车在转向时,前后轮的转速差会被中央差速器吸收,使汽车转向更平稳。全时四驱系统可分成两大类:固定转矩分配(前后动力分配比例一定)和变转矩分配(前后动力分配比例可变)。装备固定转矩分配的全时四驱系统的汽车有陆地巡洋舰100系列、奔驰G系列、三菱帕杰罗V3000、帕杰罗io、吉普切诺基Limited和吉普自由人等;装备变转矩分配的全时四驱系统的汽车则以奥迪的quattro、Acura SH-AWD和斯巴鲁的multi-modo DCCD系统为代表。全时驱动系统具有良好的驾驶操控性和行驶循迹性,有了全时四驱系统,就可以在铺覆路面上顺利驾驶。但其缺点也很明显,那就是燃油经济性不够好,结构复杂,价格昂贵,维修成本高。

③适时四驱。适时驱动的汽车在正常的路面一般会采用后轮(或前轮)驱动的方式,而一旦遇到路面不良或驱动轮打滑的情况,汽车会自动将发动机输出转矩分配给前轴(或后轴)的两个车轮,自然切换到四轮驱动状态。

适时驱动的汽车的转矩分配方式有两种:一是根据前后轮的转速差分配转矩,又称为被动转矩分配方式;二是利用电子控制分配转矩,又称为主动转矩分配方式。被动转矩分配方式的汽车结构,通常是在普通前置前驱布置方式的基础上,追加一个分动器和一个黏性耦合器。在汽车正常行驶时,前后轮转速相同,黏性耦合器空转不工作,汽车后轮无驱动力,仍为前置前驱汽车。一旦前轮出现打滑空转,前后轮转速差变得很大,黏性耦合器开始工作,将驱动转矩分配给后轮,从而使两驱汽车变成四驱汽车,主要的代表车型如本田CRV和HRV、雷克萨斯RX300、车田RAV4等。主动转矩分配方式的汽车是利用计算机和各种传感器不断地判断轮胎对地面的动态附着力和驾驶员的驾驶意图,积极地控制汽车差速器的差速状态,以平衡各车轮的驱动力,优化汽车的各项性能指标。主动转矩分配方式的汽车在结构上使用了多盘离合器,这种离合器与轴间差速器配合使用。它通过传感器监视前后驱动桥的速度、发动机速度以及发动机和动力传动系统上的负荷。当前后驱动桥之间产生速度差时,电子控制装置接收来自传感器的信号,并根据此转速差,控制多盘离合器的接合力,从而控制前后轮的转矩分配。它可使动力从95%前轮驱动和5%后轮驱动分流至50%前轮驱动和50%后轮驱动。

(5)悬架形式

悬架系统是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称,其功能是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并衰减由此引起的振动,以保证汽车平顺行驶,主要由弹性元件、减振器、导向机构和横向稳定杆组成,如图3.29所示。悬架系统应有的功能是支持车身、改善乘坐的感觉,不同的悬架设置会带来不同的驾乘感受。外表看似简单的悬架系统综合多种作用力,决定着汽车的稳定性、舒适性和安全性,是现代汽车十分关键的部件之一。

图3.29 悬架结构示意图

图3.30 独立悬架与非独立悬架

汽车的悬架系统分为非独立悬架和独立悬架两种,如图3.30所示。非独立悬架的车轮装在一根整体车轴的两端,当一侧车轮跳动时,另一侧车轮也相应跳动,使整个车身振动或倾斜。非独立悬架系统具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点,但由于其舒适性及操纵稳定性都较差,在现代轿车中基本上已不再使用,多用在货车和大客车上,少量轿车后悬架使用非独立悬架。

独立悬架的车轴分成两段,每一侧车轮通过悬架单独与车架(或车身)相连,当一边车轮发生跳动时,另一边车轮不受影响,两边的车轮可以独立运动,提高了汽车的平稳性和舒适性。独立悬架的优点:质量小,减小了车身受到的冲击,并提高了车轮的地面附着力;可用刚度小的较软弹簧,改善汽车的舒适性;可以使发动机位置降低,汽车重心也得到降低,从而提高汽车的行驶稳定性;左右车轮单独跳动,互不相干,能减小车身的倾斜和振动。不过,独立悬架系统存在着结构复杂、成本高、维修不便的缺点。独立悬架系统又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式悬架系统等。

麦弗逊式悬架系统是美国汽车工程师麦弗逊20世纪40年代后期开发的,并于1953年申请了专利,这种悬架的主销是可以摆动的,如图3.31所示。麦弗逊式悬架系统结构简单紧凑、占用空间小,车轮跳动时前轮定位参数变化小,有良好的操纵稳定性,多应用在中小型轿车的前悬架系统上,保时捷911、国产奥迪、桑塔纳等轿车的前悬架系统均为麦弗逊式独立悬架系统,虽然麦弗逊式悬架系统并不是技术含量最高的悬架系统结构,但它却是一种经久耐用的独立悬架系统,具有很强的道路适应能力

图3.31 麦弗逊式独立悬架

图3.32 多连杆式独立悬架

多连杆式悬架系统是由不少于三根杆件组合起来控制车轮的位置变化的悬架系统。多连杆式悬架能使车轮绕着与汽车纵轴线成一定角度的轴线内摆动,能满足不同的使用性能要求,如图3.32所示。多连杆式悬架可以对车轮多个方向的作用力进行控制,增强了车桥的刚度,提高了车辆的稳定性,同时允许车轮定位参数独立调整,无论汽车是在驱动还是制动状态,都可以按驾驶者的意图进行平稳地转向,其不足之处是汽车高速时有轴摆动现象。

由于机械式悬架系统弹簧的刚度和减振器的阻尼都是固定的,所以无法消除车辆行驶中悬架高度变化带来的影响。而电控悬架相比普通悬架,其能根据道路情况和负荷状况的变化对减振器的阻尼作出相应的调整。悬架系统分为两大类:被动悬架和主动悬架。刚度和阻尼系数均为固定的悬架,称为被动悬架(如机械式悬架);刚度和阻尼系数均能调节的悬架,称为主动悬架(如电控悬架)。主动悬架又分为半主动悬架和全主动悬架,不改变悬架刚度而只改变悬架阻尼的为半主动悬架,它的结构简单,工作时几乎不消耗车辆动力,而且还能获得与全主动悬架相近的性能。全主动悬架可以根据汽车的运动状态和路面状况,适时地调节悬架的刚度和阻尼,使车身处于最佳稳定状态。

主动悬架系统的中枢是一个微计算机,悬架系统上的五种传感器分别向微计算机传送车速、前轮制动压力、踏动油门踏板的速度、车身垂直方向的振幅及频率、转向盘角度及转向速度等数据。计算机不断接收这些数据并与预先设定的临界值进行比较,选择相应的悬架系统状态。同时,微计算机独立控制每一只车轮上的执行元件,通过控制减振器内油压的变化产生动作,从而能在任何时候、任何车轮上产生符合要求的悬架系统运动。因此,主动悬架系统可以备有多种驾驶模式选择,以求最好的舒适性能。主动悬架系统具有控制车身运动的功能,当汽车制动或拐弯时的惯性引起弹簧变形时,主动悬架系统会产生一个与惯力相对抗的力,减少车身位置的变化。图3.33所示为MRC主动电磁感应悬架系统。

空气悬架系统与传统的钢制弹簧悬架相比较,空气悬架具有很多优势,最重要的一点就是弹簧的弹性系数(也就是弹簧的软硬)能根据需要自动调节,如图3.34所示。例如,高速行驶时悬架可以变硬,以提高车身稳定性;而长时间低速行驶时,控制单元会认为正在经过颠簸路面,进而调节悬架变软来提高舒适性。但其缺点是:技术还不是很成熟,密封系统容易破损,从而影响悬架系统性能。

图3.33 主动电磁悬架

图3.34 空气悬架系统

(6)轮胎尺寸与类型

汽车的驱动力与滚动阻力以及附着力都受轮胎的尺寸与类型的影响,故轮胎的选用与汽车的动力性和经济性的关系十分密切。

汽车的驱动力与驱动轮的半径成反比,汽车的行驶速度与驱动轮半径成正比。但一般车轮半径是根据汽车类型选定。轮胎花纹对附着性能有显著影响,因而合理选用轮胎花纹、尺寸和类型对汽车的动力性和经济性有着非常重要的意义。

现代汽车轮胎的结构设计都趋向于无内胎、子午线结构、扁平率小和轻量化的方向发展。

(7)转向系统

用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统分为两大类:机械转向系统和动力转向系统。

机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源,其中所有传力件都是机械的。在机械转向系统的基础上增加一套助力装置,可以使转向操纵更加轻便。在正常情况下,采用动力转向系统的汽车在转向时所需要的力一小部分由驾驶员提供,大部分由助力装置提供,助力装置失效时,仍能确保转向系统的机械部件正常工作。现代汽车使用的动力转向系统主要有液压助力转向系统和电动助力转向系统。液压助力转向系统分为机械液压助力转向和电子液压助力转向。

线控转向系统取消了转向盘与转向轮之间的机械连接,完全由电能实现转向,摆脱了传统转向系统的各种限制,不但可以自由设计汽车转向的力传递特性,而且可以设计汽车转向的角传递特性,给汽车转向特性的设计带来无限的空间,是汽车转向系统的重大革新。

各种转向系统的优缺点见表3.1。

表3.1 各类转向系统的优缺点

(8)汽车质量

汽车在使用中其总质量随载运货物和乘客的多少而变化,尤其是载货汽车拖带挂车时,总质量的变化更大,汽车质量对其动力性和经济性也有很大影响。汽车总质量增加时,而道路阻力和加速阻力随之增大,动力因数将随之下降。因此,汽车的动力性和经济性将随汽车总质量的增加而变差,汽车的最高行驶速度和上坡能力也下降。

汽车的自身质量对汽车动力性和经济性影响也很大,对于具有相同额定载质量的不同车型,其自身质量较小的总质量也较小,因而动力性和经济性也较好。因此,对于额定载质量一定的汽车,在保证刚度与强度足够的前提下,尽量减轻自身质量,可以提高汽车的动力性和经济性。

采用拖挂运输可以提高运输生产率,现在已被世界各国广泛采用。汽车拖带挂车或牵引车拖带半挂车组成的汽车列车,其自身质量相对较小(与同样载质量的汽车相比),因而,其动力性与和经济性也都较好。

(9)汽车运行条件

运行条件对汽车动力性和经济性影响的主要因素有:气候条件、高原山区、道路条件和驾驶员的操作水平。在我国南方行驶的车辆,由于气温高,发动机冷却系散热不良,容易过热和降低发动机功率。试验指出,汽车长时间在高气温环境下工作后,发动机功率只能发挥30%~45%。在高原地区行驶的车辆,由于海拔较高,空气稀薄(气压和空气密度下降),使发动机充气量与汽缸内压缩终点压力降低,因而使发动机功率下降。

汽车在使用过程中,道路条件不断地变化,有时行驶在坏路(雨季泥浆土路、冬季冰雪路和覆盖砂土路)和无路(松软土路、草地和灌木林等地带)的条件下,由于路面的附着系数减小和车轮滚动阻力增加,因而使汽车动力性能和经济性能大大下降。

(10)驾驶员操作水平

在其他条件相同的情况下,驾驶技术水平不同,油耗可相差20%~40%。驾驶员应该在汽车行驶过程中经常保持较高的功率利用率,加强对汽车的维护和检查,选择合适的行车速度。

实训任务实施

续表

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