汽车理论A实验实验指导书

　交通与汽车工程学院 《汽车理论 A 实验》 实验指导书 适用专业：

　 车辆 工程

　 课程代码:

　学时:

　 16

　学分：

　 1 1

　 编写单位：

　 汽车工程系

　编 写 人:

　 徐延海 、李跃平

　 审 核 人:

　 唐

　岚

　 审 批 人：

　 孙仁云

　目

　录

　实验一

　汽车动力性实验 …………………………………………………………………… ２

　 1、最高车速实验

　………………………………………………………………… 2

　 ２ 、 最 低 稳 定 车 速 实验

　…………………………………………………………… 2

　 3、加速能力实验

　………………………………………………………………… 3

　 ４、滑行实验

　………………………………………………………………………

　5 实验二

　汽车燃油经济性实验 ……………………………………………………………… 6 实验三

　汽车制动性实验 …………………………………………………………………… 8 实验四

　汽车操纵稳定性实验…………………………………………………………………9 １ 、 稳 态 回 转 实验

　……………………………………………………………………9 2 、 转 向 盘 转 角 阶 跃 输 入 实验 ………………………………………………………10 ３ 、 转 向 轻 便 性 实验 …………………………………………………………………11 ４、蛇形实验 …………………………………………………………………………１３ 实验五

　汽车平顺性实验 ……………………………………………………………………１6 附:汽车性能综合测试系统介绍 ……………………………………………………………１８ 实验报告格式及要求 …………………………………………………………………………19 主要参考文献 …………………………………………………………………………………19 实验一

　汽车动力性试验

　一、实验目得与任务

　 1、学习汽车最高车速、最低稳定车速、加速性能、滑行阻力等动力性能得测定方法. 2、了解试验用仪器得主要结构、工作原理与使用方法。

　二、实验仪器、设备及材料

　汽车性能综合测试系统，车速传感器，试验汽车等

　三、实验原理及步骤 1 、 最高车速 实验 （1）

　试验条件：（现场介绍）

　（2）

　仪器：汽车性能综合测试系统

　（3）

　方法：

　A、路段设置：在规定得道路上,选定中间一段 500 米为测速路段，其两段各设 100 米为准备路段. Ｂ、根据汽车加速性能得优劣选定充足得加速路段，使汽车驶入测定路段前已经具有最高稳定车速,测定汽车以最高车速通过测速路段得时间,接连往返各实验一次。

　C、试验结果按测速距离与各次通过测速路段时间得平均值，算出最高车速，最高车速试验记录按下表填写。

　测速距离(m) 测速时间(ｓ）

　平均行驶距离 s （m) 平均时间 t（ｓ) Uａｍax=３、6s/t （Ｋｍ/ｈ）

　1 往

　返

　 2 往

　返

　 2 、 最低稳定车速 实验 （1)试验目得 测定汽车得最小稳定车速，为加速试验进行准备。

　（2)试验方法 A、路段设置 在规定道路上,选定两段长 100 米得测量路段，两段之间相隔 200~300 米. Ｂ、载重汽车用直接挡及超速挡、越野汽车用直接挡及传动系最低挡。

　 在测量路段前，保持可以稳定行使得最小车速驶入测量路段，测量通过第一个测量路段得时间，驶离第一个测量路段后，急速踩下油门踏板,以发动机不应熄火，传动系不应颤动加速至２0～2５公里/小时，并在第二测量路段前稳定最小车速，测量通过第二个测量路段得时间，根据试验情况适当提高或者降低驶入测量路段前得稳定车速，重复进行试验. C、试验往返进行一次，按 4 次通过路段时间,取平均值,算出汽车某一挡得最小稳定车速。

　式中，S 为测试路段得长度(取平均值)，t i 为每次试验通过路段得时间（s)。

　3 、 加速能力 实验 （1)试验条件（现场介绍）

　（2)试验仪器:汽车性能综合测试系统（仪器工作原理、使用方法现场介绍）

　（3）试验方法: A、汽车直接挡得加速性能测定 1）在规定得道路上，选定中间一段１５0０米作为加速试验路段,两端定 100 米，为测定速度路段. ２）汽车经过充分得预热行驶后,以稍微高于直接挡得最稳定得车速为初速度（选 5 得整数倍,如 10,15,20，25 公里／小时），均匀通过 100 米路段，到加速度试验路段起点处，急速将油门踩到底加速到该挡最高车速得８0%左右,用第 5 轮仪记录加速过程(在加速段前接通仪器）,试验往返各进行一次. ３）整理试验结果，绘制加速性能曲线：车速—加速时间曲线

　最高挡加速试验记录表 挡位 行驶方向 加速时间／距离（米/秒）

　达到得速度（公里／小时)

　 １

　70 80 ９0

　往

　 返

　B、汽车起步换档得加速度性能得测定 1)路段得设置（与前同) ２）选择最佳换档车速 为了确定换档时刻，进行此项预试：令换档时得发动机转速分别为发动机预定转速得90％,95％,100％（选三点）,汽车从起步开始,油门全开，按上述一种发动机转速换档，测定汽车通过一段 5０0 米路段得加速时间，每种换档车速往返预试一次，取加速时间得平均值，加速时间短者,其换档速为最佳换档速。

　通过传动比计算车速，以车速确定发动机转速。

　3）测定汽车起步换档得加速性能

　汽车停于加速试验路段起点(保险杠与标杆线重合），从起步开始，油门全开，以最佳换档时刻进行换档,力求迅速无声得换档(一般换档时间为 1～1、5 秒）,直至加速到最高车速得 80％左右.

　。次一行进各续连返往验试ﻩ

　 将实验结果制成连续换档得加速性能曲线。

　:间时得段路量测 mk1 过通出求ﻩ起步换档加速试验记录之一 试验 序号 行驶 方向 加速时间(秒）

　２00 米 400 米 600 米 １000 米

　起步换档加速试验记录之二 试验 序号 行驶 方向 加速时间/距离(秒/米）

　达到得速度（公里/小时)

　 1

　70 80 90

　 4、 、 滑行 实验 (1)目得 了解测试汽车滑行距离或滑行阻力得方法. （2）试验方法(试验介绍）

　(3）滑行试验方法：试验初速度为 3０或 5０km/h、 要求汽车驶入滑行区段前应稳定在要求得初速度附近，并以空档滑行。试验要求往返４次，取其滑行距离平均值. 四、实验注意事项 五、思考题 1、在各项实验中具体得传感器得作用以及基本原理如何？

　实验二

　汽车 燃油经济性试验

　一、实验目得与任务

　 了解试验仪器得使用方法及确定汽车等速行驶得燃油经济性试验曲线得方法。

　二、实验仪器、设备及材料

　汽车性能综合测试系统，车速传感器，油耗仪、试验汽车等

　三、实验原理及步骤 1、路段得设置 选定１０0０米长得道理作为试验路段，两端应有足够得助跑路段,并可方便汽车调头。

　2、试验 (1)使用汽车直接档行驶,从车速 20ｋｍ/h 开始，以间隔为 10km/h 整数倍得不同车速,分别等速行驶通过５０0m 得测量路段，直到该档最高车速得 80%为止.测试软件自动记录测试过程得时间、行驶距离与燃油消耗量,每种车速往返试验各一次.两次试验间隔得时间应尽可能短,以保持汽车稳定得热状况。取两次试验所得燃油消耗量得平均值作为该车速下得燃油消耗量. (2）将试验结果整理成百公里等速行驶燃油消耗量（L/1０0ｋｍ)与车速(kｍ/h）得关系曲线。

　 注:根据需要,可在燃油消耗量最低得两个点对应车速之间可补做一次试验，以确定经济车速与最低燃油消耗量。

　百公里等速行驶燃油消耗量：

　式中,Q-在测试路段内得燃油消耗量(ml)；

　 L-测试过程汽车行驶得距离（m)

　 K－流量计校正系数,取Ｋ＝1 燃油消耗量测量记录表（至少做 5 个车速下得燃油消耗量试验) 序号 行驶速度（Kｍ/h) 行驶方向 燃油消耗量（ｍL) 行驶距离(m) 实际速度V(Ｋm/h) 百公里燃油 消耗量(L/１0０Km) 平均百公里燃油消耗量（L/100Km) １ 2０ 往

　返

　 2 3０ 往

　返

　 ３ 40 往

　返

　 4 50 往

　返

　 5 6０ 往

　返

　 四、实验注意事项 五、思考题 1、如何测量燃油消耗量？ ﻬ 实验三

　汽车制动性 试验

　一、实验目得与任务

　 了解汽车制动性能得试验方法与仪器得使用. 二、实验仪器、设备及材料

　汽车性能综合测试系统，车速传感器,试验汽车等

　三、实验原理及步骤 1、路段得设置 选定 1０0０米长得道理作为试验路段,两端应有足够得助跑路段,并可方便汽车调头。

　2、试验 离合器分离,以规定速度为制动初速开始紧急制动，直到汽车停止，往返各一次。

　制动距离按下式修正:

　制动性能试验记录表 规定初速度（Km／h) 行驶方向 初速度测定值（Kｍ／h）

　制动减速度（m/s 2 ) 制动距离(m) 平均制动距离(m）

　 往

　 返

　四、实验注意事项 五、思考题 1、如何测量制动距离? 实验四

　汽车操纵稳定性试验

　一、实验目得与任务 1、学习汽车稳态回转试验、转向盘转角阶跃输入试验、转向轻便性试验及蛇形试验得测定方法。

　2、了解试验用仪器得主要结构、工作原理与使用方法,学会用它们去衡量汽车操纵稳定性得好坏。

　二、实验仪器、设备及材料

　汽车性能综合测试系统，陀螺仪，AM-2012 转向力角测量仪，GPS,试验汽车等 三、实验原理及步骤 1、 稳态回转 实验 （1）试验目得

　 主要用于评价汽车稳态转向特性. (２)试验条件 A、试验场地应为干燥、平坦且清洁得水泥或沥青路面，任意方向得坡度不大于２％;

　B、试验时风速应不大于 5ｍ/s； Ｃ、大气温度在 0～40℃之间. （３)试验方法 对于汽车稳态转向特性，采用固定转向盘转角法.根据国标ＧB/T 6323、6—94《稳态回转试验》规定,选择初始半径为１5 或 20m.具体步骤如下: A、在试验场地上,用明显颜色画出半径为 15m 或 2０m 得圆周。

　B、接通仪器电源，使之预热到正常工作温度。试验开始之前，汽车应以侧向加速度为 3m/s２ 得相应车速沿画定得圆周行驶 500ｍ以使轮胎升温。

　Ｃ、驾驶员操纵汽车以最低稳定速度沿所画圆周行驶，待安装于汽车纵向对称面上得车速传感器在半圈内都能对准地面所画圆周时，固定转向盘不动，停车并开始记录,记下各变

　量得零线.然后汽车起步，缓缓连续而均匀地加速（纵向加速度不超过 0。25ｍ/s 2 )，直至汽车得侧向加速度达到 6．5ｍ/ｓ 2 （或受发动机功率限制而所能达到得最大侧向加速度、或汽车出现不稳定状态）为止。记录整个过程。

　D、试验按向左转与向右转两个方向进行，每个方向试验三次。每次试验开始时车身应处于正中位置。

　（4)数据记录 根据试验中得横摆角速度及汽车前进车速测量值，利用计算机按下述公式计算各点得转弯半径及侧向加速度并绘制（）—,(）—,—曲线

　其中,i ＝1，2，3……由采样时间确定。

　稳态回转试验记录表

　 载荷状态：

　 初始半径:

　 左转 右转 第一次 第二次 第三次 均值 第一次 第二次 第三次 均值

　m/ｓ 2

　(°)／m/s 2

　 （°）/m／s 2

　其中:中性转向点得侧向加速度值,定义为前、后桥侧偏角差与侧向加速度关系曲线上，斜率为零处得侧向加速度值；不足转向度，按前、后桥侧偏角差值与侧向加速度关系曲线上侧向加速度值为 2m/s 2 处得平均斜率（纵坐标值除以横坐标值）计算;车厢侧倾度，按前、后桥侧偏角差值与侧向加速度关系曲线上侧向加速度值为 2m／s 2 处得平均斜率（纵坐标值除以横坐标值）计算。

　2 2 、 转向 盘 转角阶跃输入 实验

　（１）试验目得

　 主要用于评价汽车在阶跃输入下从瞬态进入稳态过程得响应。

　(２）试验条件 A、本试验应在专门得实验场地上进行,若无此场地，也可以在宽度不小于 70m 得飞机场跑道上进行; B、试验时风速应不大于５ｍ/s； Ｃ、大气温度在 0～４０℃之间. （3)试验方法 根据国标 GB/T 6323、６—94《转向盘转角阶跃输入方法》得规定，具体步骤如下: Ａ、接通仪器电源，使之预热到正常工作温度.试验开始之前，应按指定路线进行练习。

　Ｂ、试验时,汽车在加速路段以车速 V 等速行驶,进入试验区段后，继续以稳定车速 V 按场地要求路线行驶。同时，打开仪器设备进行记录，当车辆行至指定地点，驾驶员应以最快得速度转动转向盘(＞=5００°/s)至预先确定得转角,并保持转向盘不动,同时保持节气门开度不变。

　Ｃ、从驾驶员转动转向盘开始，至本次试验结束,记录时间应为 6ｓ左右。

　D、分别从左右两个方向转向作为输入,反复做几次。

　(4）数据记录 根据试验中得横摆角速度及转向角测量值，绘制出,曲线。

　转角阶跃输入试验记录表

　 左转 右转 第一次 第二次 第三次 均值 第一次 第二次 第三次 均值 转向盘转角稳定值(°）

　 横摆角速度稳定值（°）

　 响应时间（ｓ）

　 峰值响应时间(ｓ)

　 横摆角速度最大值（°)

　 超调量（°)

　 3 3 、 转向轻便性 实验

　(1)试验目得

　主要用于评价驾驶员操纵汽车转向盘轻重程度。

　（２）试验条件 A、试验场地应为干燥、平坦且清洁得水泥或沥青路面，任意方向得坡度不大于 2%； B、试验时风速应不大于 5m/s;大气温度在 0～4０℃之间。

　(３)试验方法 A、首先，用鲜明得颜色按双纽线极坐标方程在场地上画出轨迹，方程如下：L＝d。轨迹上任意点得曲率半径 R 为：R=ｄ／3;双纽线得最小曲率半径应就是被试汽车前外轮得最小转弯半径乘以 1、1。标桩至实验路径中心线得距离为车宽一半加上５0ｃm，或按转弯通道圆宽度得 1／2 加上５0cｍ。据此画出双纽线后，在双纽线最宽处,顶点与中点得路径两侧共放置 16 个标桩。

　转向轻便性实验双纽线 B、被试汽车一低速进入场地上绘制得双纽线后,驾驶员应先绕双纽线轨迹行驶若干周，熟悉路径与相应得操作。

　C、仪器得零线应在被试汽车直线滑行停放在双纽线中点Ｏ得切线方向上,并确保前轮位于中间位置。

　D、沿双纽线路径行驶得车速为 1０2ｋｍ/ｈ ，待车速稳定后，开始记录转向盘转角及力矩,并记录车速作为监督参数。

　E、记录时间内,应保持车速稳定，并不准撞倒标桩,汽车绕双纽线行驶满三周后，停止记录。

　(4）数据记录：根据记录得转向盘转角及转向盘力，按双纽线路经每周整理出及曲线。

　转向轻便性试验记录表一

　 (汽车绕双纽线路径行驶三周)

　第一周 第二周 第三周

　转向盘最大力矩

　转向盘摩擦功

　转向盘平均摩擦力矩

　其中 ， =;

　= 转向轻便性试验记录表二 转向盘最大力矩均值

　 =

　转向盘最大力

　=

　转向盘平均摩擦功

　＝

　转向盘平均力矩

　 =

　转向盘平均摩擦力

　 *

　４、 蛇行 实验

　(1）试验目得

　 蛇行实验属于驾驶员—汽车－外界环境组合而成得闭路系统性能实验方法之一。这种实验可反映出此闭路系统进行急剧得转向能力，同时也可反映出在此种急剧转向情况下乘员得舒适性与安全性。

　(2)试验条件 A、试验场地应为干燥、平坦且清洁得水泥或沥青路面，任意方向得坡度不大于 2％；

　 Ｂ、试验时风速应不大于 5m／ｓ；大气温度在０~４0℃之间。

　(３）试验方法 A、在试验场地上按国标规定,布置标桩 1０根.中小型汽车桩距为 3０m，总质量大于 6t得汽车为 50m。

　 蛇行实验轨迹 B、接通仪器电源,使之预热到正常工作温度。

　Ｃ、试验时驾驶被试车辆以基准车速通过标桩区，小型汽车得基准车速；最大质量大于得汽车,；若大于 1５t，,汽车进入入口前，即应打开仪器设备进行记录,直至驶出出口。

　D、提高车速（车速间隔自行选择）,重复３得过程几次(撞倒标桩得次数不计在内)，最高车速不超过８0ｋm/h。

　(4）数据记录 Ａ、第ｉ次蛇行试验得车速按下式计算

　其中，— 第 i 次试验得车速；km/h;L-标桩距离，m;有效标桩起始至终了得标桩数,Ｎ=6；-第 i 次试验通过标桩区得时间； 蛇行试验数据记录表 试验次数 通过时间 s 蛇行车速 kｍ／h 参数 试验数据 1 2 3 4 平均 n t ｖ (°）

　(°)/s

　(°)

　（ｍ/s 2 ）

　其中: B、第 n 次试验平均最大转向盘转角(°）

　C、第 n 次试验平均最大横摆角速度(°)/s

　D、第 n 次试验平均最大侧身侧倾角(°)

　四、实验注意事项 １、转向盘角转角阶跃输入试验时：A）为了激起横摆角速度得振动现象,故要求试验车速比较高，一般为该车最高车速得 70％；B)进行本项试验前，被试汽车必须经过稳态回转实验，并确认侧向加速度小于 5m/不出现过多转向现象，否则容易发生事故；C）试验前应按指定路线进行练习,进入转角输入前,应轻轻转动转向盘，向一侧消除间隙，然后再以最大起跃速度转动转向盘,达到预先确定得位置。

　2、进行转向轻便性试验时：A)汽车转向盘中间位置得自由行程应不超过各类汽车通用技术条件得规定。如该类型汽车无明确得限制规定，自由行程应不大于°。B）汽车轮胎得残留花纹高度应不小于 0、１5m，轮胎气压得允许测量误差为额定值得。C）试验时，汽车为最大总质量状态，最大轴质量应符合设计任务书得规定。, 3、在进行蛇行试验时：A）本项试验具有一定得危险性，且需要较高得技巧,试验驾驶员应具有较丰富得驾驶经验。B)不要进行通过有效标杆区最高车速得测定。C）具有过多转向特性得车辆，不要进行本项试验. 五、思考题 １、在各项实验中各种仪器得具体作用以及基本原理如何?

　实验五

　汽车平顺性实验

　一、实验目得与任务 了解汽车平顺性实验方法，与相关仪器得使用。衡量汽车平顺性得好坏。

　二、实验仪器、设备及材料

　 。备设理处据数接直或器录记带磁、器大放、器感传度速加ﻩ三、实验原理及步骤 1、路段得设置 试验道路应平直，纵坡不大于 l％，路面干燥，不平度应均匀无突变,长度不小于 3km，两端应有 30~50m 得稳速段，风速不大于 5m/ｓ。试验道路包括两种：A)沥青路,其路面等级应符合 GＢ 7０31 规定得 B 级路面;B）砂石路，其路面等级应符合 GB 7０31 规定得 C级路面;砂石路为越野车、矿用自卸车优选路面，沥青路为其余类型汽车优选路面。

　２、试验车速得确定 A、沥青路 轿车：４0，５０,6０，70,80，９０，100 km/ｈ，常用车速为 7０ ｋm／h; 其它类型汽车:４0,50,60，７０，８0 km ／h,常用车速为 60 ｋm／h。

　B、砂石路 轿车:40，50，60，70 km／h，常用车速为 60 kｍ/h ; 其它类型汽车：30,４0,50,6０ km/h，常用车速为 5０ km/h。

　３、试验步骤 1）加速度传感器安装在下述测试位置 A、轿车：左侧前排与后排座椅上; B、客车：驾驶员座椅、左侧后轴上方座椅与最后排座椅上; C、其它类型汽车:驾驶员座椅上,车厢底板中心及距车厢边板、车厢后板各 300 mm 处。

　 安装在座椅上得加速度传感器应能测三个方向得振动，以测量垂直振动（即 Z 轴向得直线振动）、横向振动(即左右方向Ｙ轴向与前后方向 X 轴向得直线振动）得加速度时间历程。

　2）试验时,汽车在稳速段内要稳住车速,然后以规定得车速匀速驶过试验路段。在进入试验路段时启动测试仪器以测量各测试部位得加速度时间历程，同时测量通过试验路段得时间以计算平均车速。

　3)样本记录长度不短于３ｍiｎ。

　四、数据处理 １）单轴向加权加速度均方根值

　 其中：

　—加速度功率谱密度;—频率加权函数：

　Z 轴向 X、Y 轴向 2)总加权加速度均方根值：

　式中：

　-前后方向（即Ｘ轴向）加权加速度均方根值，m/ｓ２ —左右方向（即 Y 轴向）加权加速度均方根值,m/s 2 —垂直方向（即 Z 轴向)加权加速度均方根值,m／ｓ 2

　3)等效均值与加速度均方根值得换算：

　= 式中：-一定时间内得加权加速度均方根对数值，dB； ﻩﻩ —参考加速度均方根值,

　五、实验注意事项 六、思考题 １、车辆得平顺性如何来评价?应该如何测量？

　附 : 汽车性能综合测试系统介绍

　本系统包括软件部分与硬件部分.硬件部分由光电传感器、油耗计、制动踏板开关、笔记本电脑与数据采集仪组成.其基本工作原理就是：数据采集仪接收来自光电传感器与油耗计得脉冲信号，并经过处理后将信号传给笔记本电脑,最后经过软件得一系列后处理，获得所需要得试验数据与试验曲线。工作原理图如下所示。

　汽车性能综合测试系统 基于ＧPS 得汽车性能测试系统 移动站子系统 空间卫星子系统 基准站子系统 数据链路子系统 GPS 接收机 GPS 接收机 GPS 天线 GPS 天线 数传电台 数传电台 电池 电池 电池 电池 接收 天线 发射 天线 实时 显示系统

　试验报告 格式 及要求

　1、 试验内容、日期； 2、 试验目得、试验仪器; 3、 将记录得试验原始数据填入相应得表格； 4、 作出汽车加速性能（起步换档加速、直接档加速)曲线（速度－时间曲线)，并加以简要分析;(实验一) 5、 作出汽车得等速百公里燃油消耗曲线（油耗量－速度曲线),并加以简要分析; （实验二）

　6、 作出汽车转弯半径与侧向加速度关系曲线，并加以简要分析；(实验四）

　7、 作出汽车横摆角速度与时间得关系曲线，并加以简要分析;(实验四）

　8、 作出转向盘力矩与转角得关系曲线，并加以简要分析;（实验四）

　9、 要求独立完成，并要求使用试验报告专用纸编写试验报告。

　10、 每个实验都要列出对应得参考文献 主要参考文献

　1、 国家相关得汽车试验标准 2、 余志生,汽车理论，机械工业出版社

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