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汽车使用性能

汽车使用性能
operating performance characteristics of motor vehicle

    汽车在一定条件下正常行驶所具有的工作能力，主要包括动力性、燃料经济性、制动性、操纵稳定性、通过性等。此外还包括可靠性、舒适性、保养修理简便性和行驶平顺性等。汽车的使用范围日益扩大，汽车使用性能必须不断改善，以适应在各种道路、天气条件下运行。
    动力性　汽车在一定道路条件下以尽可能高的平均车速运送旅客、货物的能力。高动力性可以节约运送时间，提高运输生产率。汽车动力性通常用在良好路面上的最高行驶车速、加速时间和能克服的最大坡度来评价。一般轿车的最高行驶车速为150～200公里/小时,原地起步至车速80公里/小时的加速时间为7～20秒；载货汽车的最高行驶车速一般为85～120公里/小时，最大爬坡度为25％～30％。
    汽车动力性是由汽车的驱动功率和行驶阻力决定的。发动机的输出功率通过传动系推动汽车前进，扣除传动损失，即为驱动功率。汽车的行驶阻力有滚动阻力、空气阻力、坡道阻力与加速行驶时的惯性阻力。阻力与车速的乘积为阻力功率。汽车在行驶中，其驱动功率等于阻力功率。汽车的阻力功率随汽车总重和车速增加而增大，所以汽车的动力性基本上取决于单位汽车总重具有的发动机功率──比功率（千瓦／吨）。汽车的比功率大，行驶阻力小，汽车动力性就好。此外，因为发动机的功率是经传动系传递到驱动轮的，所以传动系的档数和传动比都与动力性有密切的关系。
    燃料经济性　汽车以最少的燃料消耗量完成运输工作的能力。燃料费用在汽车运输总成本中所占比例很大，提高燃料经济性是提高汽车运输经济效益的主要措施之一。中国常用每百车公里消耗燃油的升数或每百万吨公里消耗燃油升数作为燃料经济性的评价指标。
    汽车发动机在一定工况(一定转速和发出一定功率)下每千瓦小时作功所消耗的燃油克数为发动机的有效油耗率。图1[ 汽油机的有效油耗率曲线]所示是汽油机的有效油耗率曲线，它表示出有效油耗率值与汽油机的负荷率(％)之间的关系。值随着值增加而下降,[kg2]并在值增到某一数值时降到最小。因此,为了节油应尽可能使发动机经常在较大负荷率的经济工况区运转。为了使发动机少在不经济的低负荷工况下工作，汽车变速器常增设经济行驶档位，如轿车和轻型载货汽车多采用带有超速档的五档变速器。此外，改进车身形状以减小空气阻力，采用子午线轮胎(见汽车轮胎)以减小滚动阻力和减轻汽车自重，以及重视汽车保养，提高驾驶技术等，都有利于改善燃料经济性。
    制动性　包括制动效能和制动的方向稳定性两个方面。制动效能是指汽车行驶时可靠而迅速地减速直至停车的能力，常用制动距离或制动减速度来评价。一些国家对汽车的制动效能用法律形式作出规定，如中国规定总重4.5吨以下的汽车，在车速为30公里/小时的条件下，制动距离应小于6.2米；瑞典规定总重在3.5吨以下的汽车，在车速为80公里/小时的条件下制动,减速度应大于5.8米/秒。制动的方向稳定性是制动时不发生跑偏侧滑而维持直线行驶或按预定弯道行驶的能力，常用汽车通过给定通道的制动试验来评定。
    汽车制动距离和制动减速度是由汽车的制动力决定的。制动力的数值取决于两个摩擦副建立的摩擦力，即制动器中制动蹄摩擦片与制动鼓间的摩擦力和轮胎与地面之间的摩擦力──附着力。附着力等于附着系数与作用于车轮上的垂直载荷的乘积。附着系数值由轮胎的胎面花纹和路面结构等因素决定，并与车轮的运动状况有关。制动时，车轮抱死不转动之前，存在一个由滚动逐渐变到完全滑动的过程，一般用滑动率表示滑动所占的成分,完全滑动率为100％。附着系数的数值就是随着滑动率而变化的实验证明,滑动率在15％～20％时附着系数最大，侧向附着系数也很大。缩短制动距离的主要途径是：保证制动器有足够大而且恒定的摩擦力矩和提高地面附着系数，并充分利用其最大值。
    制动跑偏是汽车制动时自行向左或向右偏驶的危险现象。左、右两侧车轮(特别是前轴)摩擦力矩不均等是发生跑偏的主要原因。侧滑是汽车制动时某一车轴或两根车轴的车轮发生横向滑动的现象。最危险的情况是高车速制动时后轴发生侧滑，这时汽车常出现不规则的急剧回转运动，造成部分或完全地失去操纵。前、后轴车轮在制动过程中抱死的次序是影响后轴侧滑的主要因素。若后轮比前轮先抱死就可能发生后轴侧滑。若能使前、后车轮同时抱死或前轮先抱死或后轮始终不抱死，则能防止后轴侧滑。现代汽车多采用双管路制动系统和制动压力调节装置，以提高制动可靠性和防止侧滑。有的装备电子防抱装置以充分利用峰位附着系数，从而提高制动效果。
    操纵稳定性　汽车按照驾驶员通过操纵机构给定的方向行驶和在行驶中抵抗外界干扰保持稳定行驶的能力。良好的操纵稳定性是汽车安全行驶的重要保证。这一性能常用汽车的稳定转向特性（横摆响应）作为重要的评价指标。
    稳定转向特性有三种状况：不足转向、过度转向和中性转向。有不足转向特性的汽车在固定方向盘转角的情况下绕圆周加速行驶时，转弯半径会增大；有过度转向特性的汽车在这种条件下转弯半径则会逐渐减小；有中性转向特性的汽车则转弯半径不变。汽车一般都有适当的不足转向量，以防止汽车出现突然甩尾现象和保持良好的驾驶性能。过度转向的汽车，因转弯半径逐渐减小会使汽车的离心力迅猛增大，直至出现甩尾现象。
   

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汽车行驶中出现的前、后轮(轴)的偏离角（图2[ 汽车前、后轮（轴）的偏离角→实际行驶方向无侧向力]无侧向力" class=image>[时的行驶方向(极低车速时)]）是产生各种转向特性的根本原因。按一定方向行驶的车轮(轴)在受到侧向力后，会偏离原来的方向。无侧向力时的行驶方向和偏离方向之间的夹角，就是该车轮(轴)的偏离角。转弯行驶的汽车由于受到侧向惯性力，前、后轮（轴）均会产生偏离角。若汽车的前轮（轴）偏离角大于后轮（轴）偏离角，则汽车具有不足转向特性，反之则具有过度转向特性。在侧向加速度为0.4时，一般汽车前、后轮(轴)的偏离角之差(－)为 1.5～2.5。汽车的稳态转向特性，即前、后轮（轴）偏离角的大小，主要取决于前、后轴重量分配、轮胎侧偏刚度、悬挂装置与转向装置的结构形式和参数。
    通过性　汽车在一定的载重下以足够高的平均车速通过各种坏路和无路地带（松软地面、沙漠、雪地、沼泽等）以及克服各种障碍(陡坡、侧坡、台阶、壕沟等)的能力。在农林区、矿区、建设工地用的车辆和军用汽车一般都要具备良好的通过性。汽车通过性常用单位车重的挂钩牵引力来评价。在松软地面上，土壤对驱动轮的推力和车轮遇到的土壤阻力之差称为挂钩牵引力。挂钩牵引力是汽车越野行驶的一种贮备，可用以克服坡道、不平路面的阻力。
    汽车驱动轮的数目决定附着重量和驱动轮胎与松软地面的接触面积。为了提高土壤推力，越野汽车的车轮都是驱动轮，并采用低压、越野花纹和较大尺寸的轮胎。为了充分利用地面提供的挂钩牵引力，越野汽车应有较大的驱动力。这可通过提高发动机性能和增加副变速器等来达到。采用液力变扭器、高摩擦差速器、独立悬挂等，都能提高汽车的通过性。汽车还应具有一定的最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过半径、横向通过半径等通过性几何参数(图3[ 汽车通过性的几何参数])，以防越野行驶时出现汽车被托住而无法前进。

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