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第一章 汽车的动力性1.1试说明轮胎滚动阻力的定义，产生机理和作用形式。
答：车轮滚动时,由于车轮的弹性变形、路面变形和车辙摩擦等原因所产生的阻碍汽车行驶的力称为轮胎滚动阻力。
产生机理和作用形式：(1)弹性轮胎在硬路面上滚动时，轮胎的变形是主要的，由于轮胎有内部摩擦，产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时对它做的功不能全部回收。
由于弹性迟滞，地面对车轮的法向作用力并不是前后对称的，这样形成的合力z F 并不沿车轮中心（向车轮前进方向偏移a ）。
如果将法向反作用力平移至与通过车轮中心的垂线重合，则有一附加的滚动阻力偶矩f z T F a =⋅。
为克服该滚动阻力偶矩，需要在车轮中心加一推力P F 与地面切向反作用力构成一力偶矩。
（2）轮胎在松软路面上滚动时，由于车轮使地面变形下陷，在车轮前方实际形成了具有一定坡度的斜面，对车轮前进产生阻力。
（3）轮胎在松软地面滚动时，轮辙摩擦会引起附加阻力。
（4）车轮行驶在不平路面上时，引起车身振荡、减振器压缩和伸长时做功，也是滚动阻力的作用形式。
1.2滚动阻力系数与哪些因素有关？答：滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料和气压有关。
这些因素对滚动阻力系数的具体影响参考课本P9。
1.3 确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4挡或5挡变速器，任选其中的一种进行整车性能计算）：1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。
2）求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。
3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用2档起步加速行驶至70km/h 的车速－时间曲线，或者用计算机求汽车用2档起步加速行驶至70km/h 的加速时间。
轻型货车的有关数据：汽油发动机使用外特性的Tq-n 曲线的拟合公式为23419.313295.27()165.44()40.874() 3.8445()1000100010001000q n n n n T =-+-+-式中，Tq 为发动机转矩（N •m ）;n 为发动机转速（r/min ）。
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第二章汽车的燃油经济性......................... 错误!未定义书签。
第三章汽车动力装置参数的选定................... 错误!未定义书签。
第四章汽车的制动性............................. 错误!未定义书签。
第五章汽车的操纵稳定性......................... 错误!未定义书签。
第六章汽车的平顺性............................. 错误!未定义书签。
第一章 汽车的动力性试说明轮胎滚动阻力的定义，产生机理和作用形式。
答：车轮滚动时,由于车轮的弹性变形、路面变形和车辙摩擦等原因所产生的阻碍汽车行驶的力称为轮胎滚动阻力。
产生机理和作用形式：(1) 弹性轮胎在硬路面上滚动时，轮胎的变形是主要的，由于轮胎有内部摩擦，产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时对它做的功不能全部回收。
由于弹性迟滞，地面对车轮的法向作用力并不是前后对称的，这样形成的合力z F 并不沿车轮中心（向车轮前进方向偏移a ）。
如果将法向反作用力平移至与通过车轮中心的垂线重合，则有一附加的滚动阻力偶矩f z T F a =⋅。
为克服该滚动阻力偶矩，需要在车轮中心加一推力P F 与地面切向反作用力构成一力偶矩。
（2）轮胎在松软路面上滚动时，由于车轮使地面变形下陷，在车轮前方实际形成了具有一定坡度的斜面，对车轮前进产生阻力。
（3）轮胎在松软地面滚动时，轮辙摩擦会引起附加阻力。
（4）车轮行驶在不平路面上时，引起车身振荡、减振器压缩和伸长时做功，也是滚动阻力的作用形式。
滚动阻力系数与哪些因素有关答：滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料和气压有关。
这些因素对滚动阻力系数的具体影响参考课本P9。
确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4挡或5挡变速器，任选其中的一种进行整车性能计算）：1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。
二、判断题（只判断正确与错误，在正确的小题后括号内画“√”，在错误的小题后括号内画“×”）1、汽车行驶时滚动阻力和坡度阻力在任何行驶条件下均存在。
（×）2、汽车行驶时空气阻力和加速阻力在任何行驶条件下均存在。
（×）3、在硬路面上滚动阻力产生的根本原因是轮胎与路面的摩擦。
（×）4、当汽车的所有车轮都飞离地面后，其滚动阻力仍然存在。
（×）5、汽车最高挡的最高车速一定大于次高挡的最高车速。
（×）6、汽车的动力特性图可以用来比较不同车重和空气阻力的车辆的动力性能。
（×）7、质量不同但动力特性图完全相同的两辆汽车，其最高车速和最大驱动力相同。
（×）8、空车和满载时汽车的动力性能没有变化。
（×）9、变速器在不同挡位时，发动机的最大功率相同。
（√）10、变速器在不同挡位时，汽车的最大驱动力不同。
（√）11、汽车超车时应该使用超速挡。
（×）12、设置超速挡的目的是为了改善汽车的动力性。
（×）13、轮胎的充气压力对滚动阻力系数值有很大的影响。
（√）14、随着轮胎胎面花纹深度的减小，其附着系数将有显著下降。
（√）15、增大轮胎与地面的接触面会提高附着能力。
（√）16、汽车的后备功率越大，则其加速能力、上坡能力和最高车速也越大。
（）17、发动机的后备功率越大，汽车的最高车速越大。
（×）18、发动机的负荷率越低，汽车的燃油经济性越好。
（×）19、增加挡位数会改善汽车的动力性和燃油经济性。
（√）20、最大传动比与最小传动比之比值越大，挡位数应越多。
（√）21、汽车的等速百公里燃油消耗量是全面反映汽车实际运行情况的燃油经济性指标。
（×）22、汽车的等速百公里燃油消耗量正比于行驶阻力和燃油消耗率，反比于传动效率成。
（√）23、车开得慢，油门踩得小，就一定省油。
（×）24、只要发动机省油，汽车就一定省油。
）求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率得驱动力与行驶阻力平衡图，汽车的最高车速出现在5档时汽车的驱动力曲线与行驶阻力曲线的交点处，②汽车的爬坡能力，指汽车在良好路面上克服w f F F +后的余力全部用来（等速）克服坡度阻力时能爬上的坡度，()F F+=itan忽略原地起步时的离合器打滑过程，假设在初时刻时，汽车已具有Ⅱ档的最低车速。
由于各档加速度曲线不相交（如图三所示），即各低档位加速行驶至发动机转速达到最到转速时换入高档位；并且忽略换档过程所经历的时间。
MATLAB画出汽车加速时间曲线如图五所示。
如图所示，汽车用Ⅱ档起步加速行驶至70km/h的加速时间约为z1F =1928.6 N ϕ令加速度和坡度均为零，则由书中式（z1F ϕcos aGf Lα z1F ϕ＝1928.6N01max mi i η＝6597.4 N 22i i η0.0169dug dt=）求直接档最大动力因数max 04ti i ηmax 01rti i Gf η=G）最高档和次高档的等速百公里油耗曲线先确定最高档和次高档的发动机转速的范围，然后利用00.377a grnu ii =，求出对应档位的车速。
由于汽车是等速行驶，因此发动机发出的功率应该与汽车受到的阻力功率折合到曲轴上的功率相等，即eP从图上可以明显看出，第三档的油耗比在同一车速下，四档的油耗高得多。
这是因为在同一车速等速行驶下，汽车所受到的阻力基本相等，因此e P 基本相等，但是在同一车速下，三档的负荷率要比四档小。
这就导致了四档的油耗但是上图存在一个问题，就是在两头百公里油耗的变化比较奇怪。
这是由于插值点的范围比节点的范围要来得大，转速超出了数据给出的范围的部分，插值的结果是不可信的。
但是这对处在中部的插值结果影响不大。
而且在完成后面部分的时候发现，其实只需使用到中间的部分即可。
规定的六工况循环行驶的百公里油耗。
从功率平衡图上面可以发现，III 档与IV 档可以满足六工况测试的速度范围要求。
项目二汽车动力性试验一、教学目标对汽车底盘测功机结构认知的基础上，对汽车动力性进行检测，主要运用双滚筒式底盘测功机检测汽车最高车速检测、加速性能检测、滑行性能检测、爬坡性能检测、发动机输出功率检测、底盘输出功率检测。
并对测量的结果进行记录、分析。
二、课时分配本项目共1个任务，安排2课时。
三、教学重点能正确的利用台架检测汽车最高车速。
能正确的利用台架检测汽车加速性能。
能正确的利用台架检测汽车滑行性能。
能正确的利用台架检测汽车爬坡性能。
能正确的利用台架检测汽车输出功率。
能正确的利用台架检测汽车底盘输出功率。
四、教学难点能正确的利用台架检测汽车最高车速。
能正确的利用台架检测汽车加速性能。
能正确的利用台架检测汽车滑行性能。
能正确的利用台架检测汽车爬坡性能。
能正确的利用台架检测汽车输出功率。
能正确的利用台架检测汽车底盘输出功率。
五、教学内容一、汽车动力性评价指标1、汽车加速性汽车加速性表示汽车的加速能力，通常用汽车加速时间或加速距离表述。
它对汽车平均行驶速度影响很大。
（1）加速时间加速时间分为原地起步加速时间和超车加速时间。
（2）加速距离加速距离也分为原地起步加速距离和超车加速距离。
2、最高车速最高车速，是指汽车在平直的良好道路（混凝土或柏油）上所能达到的平均最高行驶车速。
3、汽车上坡能力二、汽车行驶原理1、汽车驱动力汽车驱动力Ft是发动机曲轴输出转矩经离合器、变速器（包括分动器）、传动轴、主减速器、差速器、半轴（及轮边减速器）传递至车轮作用于路面的力（图）。
2、汽车行驶阻力汽车行驶阻力=滚动阻力Ff+空气阻力Fw+坡道阻力Fi+加速阻力Fj（1）滚动阻力Ff滚动阻力是当车轮在路面上滚动时，两者之间相互作用力以及相应的轮胎和支承面变形所产生的能量损失的总称。
影响滚动阻力的因素：①轮胎的结构、帘线、花纹及橡胶品种。
胎面花纹越粗滚动阻力越大，F1比赛为了减少滚动阻力通常采用无花纹或花纹很少的轮胎,下雨天才采用有花纹的轮胎，如图。
功率平衡法测试汽车的滚动阻力系数*
周锋尹权许爱民姚凡周小舒
摘要分析了用滑行试验等方法测试汽车滚动阻力系数存在的问题；论述了功率平衡法测试汽车滚动阻力系数的原理，并提供了用功率平衡法测试汽车行驶工况滚动阻力系数f值的实例.
关键词汽车；滚动阻力系数；测试；功率平衡法
中图资料分类号U 461.1
DETERMINATION OF ROLLING RESISTANCE COEFFICIENT
OF AUTOMOBILES BY POWER BALANCE METHOD
Zhou Feng Yin Xiquan Xu Aimin Yao Xifan Zhou Xiaoxu
(College of Traffic and Communication,
South China Univ. of Tech., Guangzhou510640)
Abstract This paper deals with the trouble and principle to determine, by power balancing method, the rolling resistance coefficients of running automobiles in sliding test, together with an illustrative determination of rolling resistance coefficient of running automobiles.
Key words automobile; rolling resistance coefficient; test; power balance method 汽车滚动阻力系数f值的大小，标志着汽车行驶中滚动阻力的大小.汽车行驶中的滚动阻力，对汽车燃油消耗和轮胎使用寿命关系极大，甚至对汽车其他使用性能也有较大影响.
汽车装用充气轮胎，其滚动阻力系数f值的大小受诸多因素影响.影响较大的因素有：轮胎结构与类型、胎内充气压力、车轮工况(从动工况或驱动工况)、汽车转向系统、汽车行走系统以及路面材质、路面粗糙度和汽车行驶速度等.
本文介绍一种测试汽车按要求车速(可任意设定汽车能达到的某一车速)行驶在给定路面上的滚动阻力系数f值的方法，即功率平衡法.此法可按研究要求路况和车速来测试车辆不同技术状况时的滚动阻力系数f值.其测试在行驶工况下进行，影响因素可排除，测试结果真实，测试精度高，而且操作方便，测试费用少.一般汽车行业的工程技术人员均能采用功率平衡法对各地区选择测试路段进行汽车滚动阻力系数f值的测定(该方法已向中华人民共和国专利局申报发明专利，申请号：98118255.0).
1传统方法测试汽车滚动阻力系数存在的问题
对汽车滚动阻力系数的研究受到测试方法的制约.至今，使用的传统汽车滚动阻力系数测试方法有牵引法和滑行法.这两种方法均是在未能测试汽车真实行驶工况的滚动阻力系数时而采用的不准确的近似方法.
(1)滑行法测试
滑行法测试汽车的滚动阻力系数时，被测试车辆靠惯性从某一初速度开始滑行直至停止状态，滑行时所有车轮均处于从动工况，这与车辆自行驱动行驶工况有着根本的区别.同时，车辆滑行过程中影响因素较多，且车速是从被认定的某一初速度至车速为零这一区间变化的.对于较高车速时的滚动阻力系数，用滑行法根本无法测定.显然，滑行法测试汽车的滚动阻力系数是一种极不准确的方法.
(2)牵引法测试
牵引法测试汽车的滚动阻力系数时，因被测车辆处于被牵引工况，此时驱动车轮也处于从动工况，这与车辆自行驱动行驶的工况也有着根本的区别.同时，空气阻力的影响无法消除，且不可能以任一要求的车速进行牵引测试.牵引法测汽车滚动阻力系数也是一种极不准确的方法.
2功率平衡法测试汽车滚动阻力系数
2.1功率平衡法的原理
由汽车理论可知，汽车行驶时的功率平衡方程式为
Pd=Pf+Pw+Pi+Pj(1)
式中Pd——汽车行驶时，驱动车轮的输出功率，kW;
Pf——汽车行驶时，滚动阻力的消耗功率，kW；
Pw——汽车行驶时，空气阻力的消耗功率，kW；
Pi——汽车行驶时，路面坡度阻力的消耗功率，kW；
Pj——汽车行驶时，加速阻力的消耗功率，kW.
当汽车在试验路段上稳定匀速行驶时，式(1)中的加速阻力的消耗功率为零，即Pj=0，代入式(1)得匀速稳定工况的功率平衡方程式
Pd=Pf+Pw+Pi(2)
式中
Pf=Gacosα．fva/3600，(kW)(3)
式中：Ga为汽车总重力，N；α为试验路段的路面坡度，(°)；va为汽车测试时的稳定匀速车速值，km/h.
汽车行驶功率平衡法测试汽车滚动阻力系数f值，就是依据式(2)的原理进行的，即汽车匀速稳定行驶工况驱动车轮的输出功率Pd是滚动阻力的消耗功率、空气阻力的消耗功率与行驶路面坡度阻力的消耗功率之和.
2.2功率平衡法测试汽车滚动阻力系数f值时的操作
式(2)中Pd项可由采样工况测得，为已知数.其余3项必须在测试操作过程中利用两次工况测试得方程组后，在解方程组时将相同项从方程中消除而算得.具体做法是两次改变汽车总重力Ga值，在同一试验路面上以同一车速va同向行驶测试.改变Ga值即Ga值不同时，两次测试均在同一试验路段路面上同向行驶，是为了使每次的空气阻力值受自然风的干扰较小，风向风力不变，va值相同，即两次的Pw值相等.为简化计算还应在选取试验路段时，选取路面坡度为零即水平路面为好，此时Pi=0，有方程组
(5)
因为Pw1=Pw2=Pw，Pi1=Pi2=0，解方程组(Ⅰ)有
Pd1-Pd2=Pf1+Pf2(6)
将式(3)代入式(6)得
Pd1-Pd2=Ga1cosα．fva/3600-Ga2cosα．fva/3600
有
f=［3600(Pd1-Pd2)］/［(Ga1-Ga2)cosα．va］(7)
式中Pd1、Pd2——分别为两测试工况驱动车轮的输出功率值，kW；
Ga1、Ga2——分别为两测试工况汽车的总重力，N；
α——测试路段的坡度角，(°)；
va——两测试工况车辆在同一路段同向行驶的稳定车速值，km/h.
注：式(7)中α=0°，cosα=1.
3用功率平衡法测试汽车滚动阻力系数f值的实例
(1)车况.金杯牌SY6480A面包车；前轮装用185SR14子午线胎，后轮装用185R14C轮胎；前轮胎内充气压力p左1=p右1=0.26MPa，后轮胎内充气压力p左1=p右2=0.31MPa；装卸砂袋使两测试工况汽车总重力改变，分别为Ga1=23740N，Ga2=18933N.
(2)试验日期.1998年9月
(3)试验路段.试验路段选在广东省江门市郊027省道，里程碑034～039路段.采样路段
在036～037里程碑1km路段上，该路段为平直良好水泥路面，坡度α=0(°).
(4)试验时天晴，自然风，很微弱.
(5) 测试两工况匀速稳定车速va=81 km/h.
(6) 测得两工况驱动车轮输出功率值分别为：Pd1=13.093 kW，Pd2=11.192 kW.
(7) 将采样试验数据各值代入式(7)，得该试验车况在该试验路面以81 km/h的车速行驶时的滚动阻力系数值为
4结论
对汽车滚动阻力系数的研究是人们一直关注的课题，传统的测试汽车滚动阻力系数的牵引法和滑行法均不能对车辆真实行驶工况进行测试. 功率平衡法可以很方便地根据研究工作的方案，对各种工况下汽车滚动阻力系数f值进行测试. 测试实例表明，功率平衡法测试汽车滚动阻力系数原理有据，操作容易，影响因素易排除，测试精度高，是一种实用、方便的汽车滚动阻力系数测试方法.
*中华人民共和国专利局专利申请号：98118255.0
作者简介：周锋，男，1945年生，副教授；主要研究方向：汽车设计和车辆性能测试. 作者单位：周锋(华南理工大学交通学院广州510640)
尹权许爱民广东省江门市汽运集团有限公司
姚凡华南理工大学机电工程系
周小舒华南理工大学自动化系
参考文献
1余志生. 汽车理论. 北京：机械工业出版社，1981
2郭惠乐，邱毓强. 汽车拖拉机试验学. 北京：机械工业出版社，1981
3俞淇，周锋. 丁剑平. 充气轮胎性能与结构. 广州：华南理工大学出版社，1998 收稿日期：1998-11-10。
