2005 汽车理论A实验教学大纲

《汽车理论A 》(022074)实验教学大纲

学科部(系): 车辆工程 执笔人: 李旭 审核人:张为春

一、课程基本情况: 1开课基本情况

《汽车理论A 》课程教学计划总学时为48学时、教学计划实验学时为4学时、实际可开出实验学时为8学时；不是独立设课。 2所属类型及服务专业

《汽车理论》是车辆工程本科专业的一门专业课。 3本大纲修订时间：2005年5月11日 二、实验教学目的和要求： 1 目的

随着《汽车理论A 》课程的进程，结合教学内容环节，安排相应的实验内容，帮助学生更好的理解《汽车理论A 》教学内容和掌握《汽车理论A 》的测试原理和方法，了解《汽车理论A 》的测试内容及汽车的使用内容。 2 要求

通过实验教学，要求学生能够了解汽车测试仪器的工作原理，掌握仪器的操作规程，培养学生的动手能力；还要根据实验获得的数据，能够进行性能分析。 三、学时分配及实验项目表

四、实验课的考核：

按实验内容的完成情况，分为动手能力和实验报告考核，以优秀、良好、中等、合格、不合格记。

五、实验指导（参考）书和实验报告

汽车转向轻便性试验指导书和实验报告

一、实验内容

测试汽车在低速转向时的轻便性。 二、实验目的要求

1）掌握汽车转向轻便性的主要测试内容和试验方法。

2）根据实验记录处理和分析实验结果，评价汽车的转向轻便性。 三、 测量变量和仪器设备 3．1 测量变量

a ． 转向盘作用力矩； b ． 转向盘转角； c ． 汽车前进速度； d ． 转向盘直径。 3．2 试验仪器设备

3．2．1 试验仪器设备按GB/T 12534中3.2条规定，其试验仪器设备测量范围及误差应满足表1要求。

表

1

3．2．2 各种传感器按各自使用说明书进行安装。 3．2．3 标明试验路径的标桩16个。

四、试验条件 4．1 试验汽车

4．1．1 试验汽车是按厂方规定装备齐全的汽车。试验前测定车轮定位参数，对转向系、悬架系进行检查，按规定进行调整紧固和润滑。只有认定试验汽车已符合厂方规定的技术条件，方可进行试验。测定及检查的有关参数的数值，记入文后数据表中。

4．1．2 试验汽车若用新轮胎，试验前至少应经过200km 正常行驶的磨合；若用旧轮胎，试验终了残留花纹高度不小于1.5mm 。轮胎气压应符合GB/T 12534中3.2条的规定。

4．1．3 试验汽车的转向盘中间位置的自由行程，应符合各类型汽车的通用技术条件的规定，如该类型汽车的通用技术条件无明确限值规定，则其自由行程应不大于±10°。

4．1．4 试验汽车为厂定最大总质量状态，乘员和装载（推荐用砂袋）的分布应符合GB/T 12534中3.1.3表1规定。

4．1．5 其余条件按GB/T 12534 汽车道路试验方法通则 4．2 试验场地与环境

4．2．1 试验场地应是干燥、平坦清洁的水泥混凝土或沥青铺装路面，任意方向上的坡度不大于2%。在试验场地上，画出颜色鲜明的双纽线路径（见图1），双纽线轨迹的极坐标方程为：

l =

（1）

轨迹上任一点的曲率半径R 按下式计算：

R =

（2）

ψ=0时，双曲线顶点曲率半径的最小值为：

R min =

d 3

（3）

双纽线的最小曲率半径（单位：m ）应按试验汽车前外轮的最小转弯半径（单位：m ）乘以1.1倍，并据此画出双纽线。在双纽线最宽处，顶点和中点（即结点）的路径两侧各放置两个标桩，共计放置16个标桩（见图1）。标桩与试验路径中心线的距离，为车宽一半加50cm ，或按转弯通道圆宽二分之一加50cm 。

4．2．2 试验时风速应不大于5m/s。

4．2．3 试验时大气温度在0－40℃范围内。

五、实验方法

5．1 按4.2.1条的规定，画好双纽线路径并放置好标桩。 5．2 接通仪器电源，使之预热到正常工作温度。

5．3 试验前驾驶员可操纵汽车沿双纽线路径行驶若干周，熟悉路径和相应操作。随后，使汽车沿双纽线中点“0”处的切线方向作直线滑行，并停车于“0”点处，停车后注意观察车轮是否处于直行位置，否则应转动转向盘进行调整。然后双手松开转向盘，记录转向盘中间位置和作用力矩的零线。

5．4 试验时，驾驶员操纵转向盘，使汽车以10±2km/h的车速沿双纽线路径行驶，待车速稳定后，开始记录转向盘转角和作用力矩，并记录行驶车速作为监督参数。汽车沿双纽线绕行一周至记录起始位置，即完成一次试验，全部试验应进行三次。在测量记录过程中，驾驶员应保持车速稳定和平稳地转动转向盘，不应同时松开双手，并且在行驶中不准撞到标桩。对每一测量速度，取左右轮的平均值，记录测量结果在实验报告中。 六、试验数据处理与结果表达 6．1 试验结果处理

根据记录的转向盘转角和作用力矩，按双纽线路径每周整理成图2所示的一条M-θ曲线，或者直接采用计算机采样所得的上述参数，确定出汽车转向轻便性的各项参数。

图2

6．1．1 转向盘最大作用力矩均值，用下式确定：

6．1．2 转向盘最大作用力均值，用下式确定：

F max =

2M max

D

（5）

式中: F max —转向盘级大作用力均值，N ；

D－试验汽车原有转向盆直径，m. 6.1.3．转向盘的作用功

6.1.3．1 绕双纽线路径每一周的作用功，用下式确定:

1+θmax i

W i =∆M i (θ) θ

57.3⎰-θmax i

（6）

式中：W i －绕双纽线第i 周（i ＝1-3）的转向盘作用功，J

∆W i －绕双纽线第i 周（i ＝1-3）的转向盘往返作用力矩之差随转向盘转角变化曲线作用

功，J ；

±θmax i －绕双纽线第i 周（i ＝1-3）的转向盘向左、向右最大转角，°。

6.1.3．2 转向盘的作用功均值用下式确定：

W =

∑W

i =1

3

i

3

（7）

式中：W －的转向盘作用功均值，J

6.1.4．转向盘平均摩擦力矩和平均摩擦力

6.1.4．1 绕双纽线路径每一周转向盘平均摩擦力矩，用下式确定.

s wi =

(+θmax i

W i

+-θmax i )2

（8）

式中：s wi －绕双纽线第i 周（i ＝1-3）转向盘平均摩擦力矩，N.m 。 6.1.4．2转向盘平均摩擦力，用下式确定.

s wi =

2s iwi

D

（9）

式中：s wi －绕双纽线第i 周（i ＝1-3）转向盘平均摩擦作用力，N 。 6.1.5．转向盘平均摩擦力矩均值和平均摩擦力的作用功均值 6.1.5．1 转向盘平均摩擦力矩均值，用下式确定.

s w =

∑i =1

3

s wi

3

（10）

6.1.5．2 转向盘平均摩擦力均值，用下式确定.

s w =

2s w

D

（11）

6．2 试验结果表达

将测定和计算结果记入表2、表3中。

表

2

表

3

数据表

七 试验报告

1、试验报告的内容：

a ． 试验方法；

b ． 试验数据处理以及结果； 填写表2和表3

选绕双纽线一周，绘出图2 c ． 数据表全部内容；

d ． 报告日期。2、实验结果分析：

汽车制动性实验指导书和实验报告

一、实验内容

1） 冷制动器的制动实验。 2） 车轮滚动半径的测定。 二、实验目的要求

1）掌握汽车冷制动器脚制动性能的道路实验方法，根据实验记录处理和分析实验结果，评

价实验车制动性能的优劣。

2）掌握印迹法测定车轮滚动半径的方法。 三、仪器设备

汽车综合测试仪、五轮仪、皮尺、油漆、实验车等。 四、准备工作

1）登记实验车的生产厂名、牌号、型号、发动机号、底盘号和出厂日期等； 2）检查车辆外部紧固件的紧固程度，各总成润滑油及润滑状态和密封状况； 3）检查油、电路，并按技术条件进行调整，使其达到最佳工作状态； 4）检查各系统工作状况，使其保持良好技术状态； 5）对测试仪器进行校验。 6）实验路段设置：实验路段应为纵坡不大于1%的混凝土或沥青路面的直线跑道，路面干燥、平坦、清洁，选定实验区段50米，两端各50米为测初速区段。 五、实验步骤

1、冷制动器的制动实验：

1）测试路段：50m 。 2）实验方法：

汽车以30km/h的初速度等速通过预备段，在测试路段的起点开始，按实验员的口令，以最大的制动减速度制动直至停车。踏板力不大于700N 。制动时，离合器分离或变速器置于空挡。

特别要注意的是，每次制动实验前，制动衬片的初始温度不高于95℃ 3） 测定值的确定：

实验往返各进行一次，记录制动的初速度，制动减速度和制动距离，并将测量和计算结果记入实验报告中 2、车轮滚动半径的测定：

1）实验方法：

印迹法：汽车分别以20、40、60的车速匀速行驶，在路面垂直于道路的方向，涂一条白色油漆线，宽度约10mm ，汽车驶过时，轮胎压出印迹，测定各驱动轮3个周长的总长度S r （按印迹中心测量）。 2）测定值的确定：

车轮滚动半径按下式计算：

r k =

S r

6π

对每一测量速度，取左右轮的平均值，记录测量结果在实验报告中。 六、注意事项

1．学生应严格遵守实验规则，服从指导教师的指导，实验前应认真预习实验教材及有关教

材的内容，熟悉本实验的目的、原理、方法及操作规程。

2．学生应按实验要求分组，明确分工，注意互相配合，并坚守岗位。在实验中，要集中精

力，注意观察实验现象，根据规定认真记录实验数据。

3．实验中应注意安全，遵守安全操作规程。要爱护实验仪器及设备，不得随意驾驶实验车

和乱动其它与本实验无关的仪器和设备。实验中出现异常情况，应冷静对待并及时报告指导教师。

4．实验完毕后，认真、准确的填写实验报告。要求文字清晰、文理通顺、图表清洁整齐，

格式统一。

七、实验结果整理与分析

分析实验车的制动初速度，制动减速度和制动距离的关系，综合评价该车的制动性能。 八、汽车燃料经济性实验报告

实验日期：实验地点：

实验车型号： 制造厂名： 底 盘 号： 发动机号： 变速器型号： 出厂日期： 装载质量： kg 乘车人数： 总 质 量： kg 轮胎型号： 轮胎气压：前轮 kPa 路面状况： 后轮 kPa 使用燃料： 里程表读数： km 天气： 气温： ℃ 气压： kPa 相对湿度： % 风向： 风速： m/s 测试仪器和设备： 实验指导： 驾 驶 员： 1、数据处理及结果分析

表6-1 冷制动实验数据记录：

2、实验结果分析：

汽车平顺性脉冲输入行驶实验教学大纲

一、实验内容

测试汽车通过单凸块时的振动加速度，评价其平顺性 二、实验目的要求

从汽车驶过单凸块时的冲击对乘员及货物影响的角度，评价汽车的平顺性。 三、试验条件

3.1试验的道路应为平直的水泥路面鼓沥青路面，纵坡不大于1%，路面平整干燥。 3.2试验风速不大于5m/s。

3.3试验车技术状况，要求各总成、部件、附件及附属装置（包括随车工具与备胎）必修安装规定装备齐全，并装在规定的位置上。调整状况应符合该车技术条件的规定。轮胎气压应符合汽车技术条件的规定，误差不超过±10kPa 。 3.4汽车载荷应均匀分布，在满载下试验

3.5人－座椅系统的载荷，测试部位的载荷应为1.70±0.05m 、体重65±5kg 的自然人。非测试部位的载荷应符合GB/T12534中表1的有关规定。

3.6人的乘坐姿势：测试部位的乘员应全身放松，两手自然地放在大腿上，其中驾驶员地两手自然地置于方向盘上，在试验过程中应保持坐姿不变。一般情况下，乘员自然地靠在靠背上，否则应注明。

3.7试验车速为:10, 20, 30, 40, 50, 60km/h，偏差为试验车速的±4％。

四、试验仪器设备及装置

测试系统是由加速度传感器、放大器、记录仪器构成的。它应适宜于冲击测量，其性能应稳定、可靠、频响范围为0.3---1000Hz ，也可选用GB/T4970－1996随机输入试验中使用的仪器。加速度传感器的量程不得小于10g 。

试验前准备好两块单凸块，三角形和长坡形，推荐采用木质材料，外包铁皮。

三角形凸块形状见下图1，高度尺寸h 的选择与车型有关。轿车、旅行客车及总质量小于或等于4t 的货车h ＝60mm; 客车(除旅行车) 、越野车及总质量大于4t 但小于或等于20t 的货车h ＝80mm ；总质量大于20t 的货车h ＝120mm 。宽度按需要而定，但必须大于车轮宽度。长度尺寸为400mm 。

图1 三角形试验凸块 图2 长坡形凸块

长坡形凸块见图二，宽度尺寸的选择与三角形凸块相同。高度尺寸q 可按下式计算或按下表1选取。

q =

100X

(1-cos2π) 0≤X ≤5000 25000

表1 X与q 数值表

长坡形凸块适用于各种汽车。

五、试验方法

角速度传感器安装在下列位置：

在与驾驶员同侧的前、后轴正上方座椅及这些座椅底部的地板上，司机座椅和最后排座椅上及这些座椅底部的地板上；

安装在座椅上的传感器应与人体紧密接触，并在人体与座椅间放一安装传感器用的垫盘，其结构型式见图3。

图3 人－座椅安装传感器用垫盘结构图

将凸块放置于试验道路中间，并按汽车轮距调整好两凸块间距离。为保证汽车左右轮同时驶过凸块，应将两凸块放在与汽车行驶方向垂直的一条直线上。

以上的准备工作结束后就可进行试验。试验时，汽车以规定的车速匀速驶过凸块。在汽车距离凸块50m 时，应稳住车速并开始记录，要用测速装置测量车速。

试验时常用三角形凸块作为脉冲输入，根据需要可作长坡形试验。每一种车速的试验次数不得少于8次。

六、试验数据处理及指标限值

6.1在进行数据处理时，推荐采样时间问隔∆t ＝0.005s 。

6.2汽车驶过单凸块的平顺性，用最大的(绝对值) 加速度响应Z max 与车速V 的关系曲线，即车速特性Z max 一V 评价，可按下式计算:

=1∑Z Z max max j

8j =1

8

一最大的(绝对值) 加速度响应，m/s 式中：Z max

一第j 次试验结果的最大的(绝对值) 加速度响应，m/s将试验结果列入试验结果记录Z max j

表

6.3做出Z max 一V 曲线图。

(m/s Z max

10 20 30 40 50 60

6.4实验结果分析：

汽车最小转弯直径测定试验

一、实验内容

汽车最小转弯直径的测定 二、实验目的要求

掌握汽车最小转弯直径的测定方法，根据实验记录处理和分析实验结果。 三、试验条件

3.1试验场地为平坦、硬实、干燥、清洁的混凝土或沥青地面，其大小应能允许汽车作全圆周行驶。

3.2 汽车的前轮最大转角应符合该车的技术条件规定。 3.3 汽车应装载均匀且为满载情况，同时要保证全轮着地。 四、仪器设备

行驶轨迹显示装置、钢卷尺。 五、试验方法

5.1 在前外轮和后内轮胎面中心的上方，在车体离转向中心最远点和最近点垂直地面方向，分别装行驶轨迹显示装置。

5.2 汽车以低速行驶，方向盘转到极限位置，保持不动，待车速稳定后起动显示装置，使用各测点分别在地面上显示出封闭的运动轨迹之后，将车开出轨迹外。

5.3 用钢卷尺测量各测点在地面上形成的轨迹圆直径，应在互相垂直的两个方向测量，取算术平均值作为试验结果。

汽车向左转和向右转各测定1次 六、试验结果

试验结果列于下表。

汽车最小转弯直径测定记录表

汽车型号 制造

厂 装载质量 kg 车辆长 mm 车辆宽 mm 轮胎气压 kPa

前轮距 mm 后轮距 mm 轴 距 mm 前轮最大转角:(度)

左转:左轮 右轮 右转:左轮 右轮 试验地点 路面状况

试验日期 试 验

表中，各个参数的定义入下，见图1：

前外轮最小转弯直径d 1：汽车前轮处于最大转角状态行驶时，汽车前轴离转向中心最远车轮胎面中心在地面上形成的轨迹圆直径。

后内轮最小转弯直径d 2：汽车前轮处于最大转角状态行驶时，汽车后轴离转向中心最近车轮胎面中心在地面上形成的轨迹圆直径。

最远点最小转弯直径d 3：汽车前轮处于最大转角状态行驶时，车体离转向中心最远点形成的轨迹圆直径。

最近点最小转弯直径d 4：汽车前轮处于最大转角状态行驶时，车体离转向中心最近点形成的轨迹圆直径。

最大通道宽度B ：汽车最远点最小转弯直径与最近点最小转弯直径之差的1/2；

图1 汽车最小转弯直径示意图

实验结果分析：对于前轴转向的两轴汽车，前外轮最小转弯直径d 1与外转向轮的最大转角αmax 以及轴距L 有如下近似关系：

d 1=

2L

sin αmax

对比此式计算结果和试验结果，分析其产生差别的原因。

实验项目信息卡

实验项目名称：汽车动力性经济性实验 实验项目代码：02207401

填表人：李旭、苗立东 审核人：张为春 注：本表是实验教学大纲的内容之一，实验室应有单独的项目卡片

实验项目信息卡

实验项目名称：汽车转向轻便性试验 实验项目代码：02207402

填表人：苗立东 审核人：张为春 注：本表是实验教学大纲的内容之一，实验室应有单独的项目卡片

实验项目信息卡

实验项目名称：汽车制动性实验 实验项目代码：02207403

填表人：李旭 审核人：张为春 注：本表是实验教学大纲的内容之一，实验室应有单独的项目卡片

实验项目信息卡

填表人：苗立东 审核人：张为春 注：本表是实验教学大纲的内容之一，实验室应有单独的项目卡片

实验项目信息卡

填表人：苗立东 审核人：张为春 注：本表是实验教学大纲的内容之一，实验室应有单独的项目卡片

综合性、设计性实验项目认定表

学院名称：交通与车辆工程学院 填表日期：2006年12月15日

汽车动力性经济性测试分析实验教学大纲

课程性质：非独立设课 课程属性：专业课

学分：3 总学时 48 实验学时 3 实验学分 开出时间： 年级 学期 适用专业：车辆工程专业

实验项目名称：汽车动力性经济性试验

综合性、设计性实验项目数： 1个 3学时 一、 课程简介

本实验课是《汽车理论A 》课程的组成部分，在学生学完汽车理论有关内容后安排进行，使学生掌握汽车动力性经济性试验的基本内容以及测试方法，并训练学生综合应用理论力学、发动机原理以及本课程等知识分析问题和解决问题。

二、 实验教学目的和要求

目的：使学生掌握汽车动力性和经济性试验的基本内容以及试验方法，增强学生理论联系实际的意识。通过本试验的学习，使学生能够结合专业知识对所学理论知识进一步巩固。 要求：掌握有关汽车动力性和经济性测试的基本内容并会分析影响因素。

三、 实验方式和要求

主要在以道路试验为主。 要求：

1、 掌握汽车动力性和经济性试验的基本内容以及试验方法； 2、 对汽车动力性和经济性进行预测；

3、 根据预测值和试验值的差异，分析影响动力性和经济性的因素； 四、考核方法

考核方式：指导老师根据学生的实验态度、操作技能和实验结果的完成情况综合评定成绩。

评分标准：根据学生试验报告的情况，用百分制进行评定。一次严重错误扣5－10分，一次一般错误扣2－3分，一次小错误扣1分。如果学生的分析有新的见解，可以额外增加10—50分

五、主要仪器设备

非接触式光电速度传感器、综合气象观测仪、五轮仪、汽车综合测试仪、综合气象观测仪及实验车等

六、配套教材和指导书

[1] GB/T12534 汽车道路试验方法通则 [2] GB/T12536 汽车滑行试验方法 [3] GB/T12543 汽车加速性能试验方法 [4] GB/T12544 汽车最高车速试验方法 [5] GB/T12547 汽车最低稳定车速试验方法 [6] GB/T12545 汽车燃油消耗量试验方法

[7] 余志生. 汽车理论. 第3版. 北京：机械工业出版社，2000

八、综合性、设计性实验简介 项目一：汽车动力性测试与预测 1、指导思想

学习汽车理论主要目的之一就是能对汽车的动力性进行评价，并在设计阶段进行预测，让学生通过道路试验获得实际数据，即贴近工程实际，又能应用汽车理论中所涉及到的理论知识。通过该实验，能让学生掌汽车动力性指标测试的主要内容和方法。 2、实验目的及要求

目的：要求学生掌握汽车动力性测试的主要内容，熟悉汽车动力性测试的方法，并加深对汽车动力性的理解。

要求：对动力性预测值和试验值的差异进行符合逻辑、符合实际的分析，找出出现差异的主要因素，并从理论上提出解决方案。 3、涉及的内容或知识点

汽车动力性指标、汽车结构使用参数、汽车发动机特性、理论力学。 4、采用的教学方法和手段

教师先行现场讲解，阐明试验的主要目的以及测试仪器的工作原理和的主要试验数据，然后进行动力性指标的测试，随后让学生对试验数据进行处理，并对动力性指标进行理论预测；对动力性指标预测值和试验值的差异进行符合逻辑、符合实际的分析，找出影响的主要因素。

项目二：汽车经济性测试与预测 1、指导思想

学习汽车理论主要目的之一就是能对汽车的经济性进行评价，并在设计阶段进行预测，让学生通过道路试验获得实际数据，即贴近工程实际，又能应用汽车理论中所涉及到的理论知识。通过该实验，能让学生掌汽车经济性指标测试的主要内容和方法。 2、实验目的及要求

目的：要求学生掌握汽车经济性测试的主要内容，熟悉汽车经济性测试的方法，并加深对汽车经济性的理解。

要求：对经济性预测值和试验值的差异进行符合逻辑、符合实际的分析，找出出现差异的主

要因素，并从理论上提出解决方案。 3、涉及的内容或知识点

汽车经济性指标、汽车结构使用参数、汽车发动机特性、理论力学。 4、采用的教学方法和手段

教师先行现场讲解，阐明试验的主要目的以及测试仪器的工作原理和的主要试验数据，然后进行经济性指标的测试，随后让学生对试验数据进行处理，并对经济性指标进行理论预测；对经济性指标预测值和试验值的差异进行符合逻辑、符合实际的分析，找出影响的主要因素。