《汽车理论》课程教学大纲 Theory of Automobile

汽车理论课程教学大纲Theory of Automobile一、课程基本情况课程编号：07110790课程总学时：48，其中：讲课：46，实验：2，上机：0，实习：0，课外：0。课程学分：3课程分类：必修开课学期：春开课单位：工学院车辆与交通工程系适用专业：车辆工程所需先修课：理论力学、发动机构造、发动机原理、汽车底盘构造课程负责人：张红二、课程内容简介汽车理论是汽车设计制造专业的主干专业课程。本课程的主要任务是通过分析作用于汽车的外力特性，掌握与汽车动力学有关的汽车主要使用性能，为学生进行汽车设计、试验及使用提供所必需的专业基础知识，也为深入研究汽车、从事汽车相关工作奠定理论基础。本课程的主要内容有：汽车的动力性、汽车燃油经济性、汽车动力装置参数的选择、汽车制动性、汽车操纵稳定性、汽车平顺性等。重点讲授各使用性能的评价指标与评价方法，建立有关的动力学方程，分析汽车及其部件的结构形式与结构参数对各使用性能的影响，通过计算进行性能预测。三、各部分教学纲要1、课堂讲授部分教学内容要点、基本要求及学时数等。第一章汽车动力性 （(10学时)本章的主要内容有：汽车动力性评价指标；汽车的驱动力与行驶阻力；汽车的附着力与汽车行驶的驱动——附着条件；汽车的驱动力一—行驶阻力平衡图及动力特性图；汽车的功率平衡。本章的基本要求是：掌握评价汽车动力性的三个指标；学会利用发动机外特性图确定汽车驱动力与车速及传动比间的关系，并能正确地绘制汽车驱动力图；掌握汽车行驶中受到的各项阻力及计算方法；掌握汽车的附着力及行驶中的驱动一一附着条件；掌握动力因素的概念；学会用驱动力一行驶阻力平衡图及动力特性图确定汽车的动力性指标；学会分析汽车动力性的影响因素。第二章汽车的燃油经济性（5学时)本章的主要内容有：汽车燃油经济性的评价指标；汽车燃油经济性的计算；影响燃油经济性的因素；电动汽车的研究；汽车动力性、燃油经济性试验。本章的基本要求是：掌握汽车燃油经济性的评价指标；能利用发动机万有特性图和功率平衡图估算汽车燃油经济性；学会从使用方面和汽车结构方面分析影响汽车燃油经济的因素；掌握汽车无级变速的调节特性；初步了解电动汽车和混合动力电动汽车的基本设计思想及发展前景；了解混合

汽车理论 课程教学大纲 Theory of Automobile 一、课程基本情况 课程编号：07110790 课程总学时： 48 ，其中：讲课： 46 ，实验： 2 ，上机：0 ，实习： 0 ，课外： 0 。 课程学分：3 课程分类：必修 开课学期：春 开课单位：工学院 车辆与交通工程系 适用专业：车辆工程 所需先修课：理论力学、发动机构造、发动机原理、汽车底盘构造 课程负责人：张红 二、课程内容简介 汽车理论是汽车设计制造专业的主干专业课程。本课程的主要任务是通过分析作用于汽车的外 力特性，掌握与汽车动力学有关的汽车主要使用性能，为学生进行汽车设计、试验及使用提供所必 需的专业基础知识，也为深入研究汽车、从事汽车相关工作奠定理论基础。本课程的主要内容有： 汽车的动力性、汽车燃油经济性、汽车动力装置参数的选择、汽车制动性、汽车操纵稳定性、汽车 平顺性等。重点讲授各使用性能的评价指标与评价方法，建立有关的动力学方程，分析汽车及其部 件的结构形式与结构参数对各使用性能的影响，通过计算进行性能预测。 三、各部分教学纲要 1、课堂讲授部分教学内容要点、基本要求及学时数等。 第一章 汽车动力性（10学时） 本章的主要内容有：汽车动力性评价指标；汽车的驱动力与行驶阻力；汽车的附着力与汽车行 驶的驱动——附着条件；汽车的驱动力——行驶阻力平衡图及动力特性图；汽车的功率平衡。 本章的基本要求是：掌握评价汽车动力性的三个指标；学会利用发动机外特性图确定汽车驱动 力与车速及传动比间的关系，并能正确地绘制汽车驱动力图；掌握汽车行驶中受到的各项阻力及计 算方法；掌握汽车的附着力及行驶中的驱动——附着条件；掌握动力因素的概念；学会用驱动力 ——行驶阻力平衡图及动力特性图确定汽车的动力性指标；学会分析汽车动力性的影响因素。 第二章 汽车的燃油经济性（5学时） 本章的主要内容有：汽车燃油经济性的评价指标；汽车燃油经济性的计算；影响燃油经济性的 因素；电动汽车的研究；汽车动力性、燃油经济性试验。 本章的基本要求是：掌握汽车燃油经济性的评价指标；能利用发动机万有特性图和功率平衡图 估算汽车燃油经济性；学会从使用方面和汽车结构方面分析影响汽车燃油经济的因素；掌握汽车无 级变速的调节特性；初步了解电动汽车和混合动力电动汽车的基本设计思想及发展前景；了解混合

动力电动汽车的特点、结构、节油原理、能量管理策略；初步掌握电动汽车动力性的计算方法；了解汽车动力性及燃油经济性试验所需的基本仪器设备及试验方法。第三章汽车动力装置参数的确定(3学时)本章的主要内容有：发动机功率的选择；传动系最小传动比的选择；传动系最大传动比的选择；传动系传动比选择；利用燃油经济性一加速时间曲线确定动力装置参数本章的基本要求是：能根据汽车动力性及燃油经济性的基本要求确定发动机功率、主减速器传动比、变速器档位数及各挡传动比等参数。第四章汽车制动性 （8学时)本章的主要内容有：汽车制动性的评价指标；制动时车轮的受力；汽车的制动效能及恒定性；制动时汽车的方向稳定性；前后制动器制动力比例关系。本章的基本要求是：掌握制动性的三个评价指标；掌握地面制动力、制动器制动力及附着力三者间的关系；掌握纵向附着系数和侧向附着系数与滑动率间的关系，掌握滑动率对汽车制动过程方向稳定性的影响；初步了解ABC的概念；能根据具体要求计算制动距离；理解制动过程中汽车的方向稳定性与道路条件、车速及前后轮抱死拖滑顺序的关系；能正确分析汽车制动时的受力，从而确定前后轮上的垂直载荷；掌握理想的制动器制动力分配曲线的确定方法及含义；掌握同步附着系数的概念；能利用线、线、β线、曲线分析前后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种附着系数路面上的制动过程；理解制动强度、利用附着系数及附着效率的概念；能正确计算车轮不抱死条件下的最大制动强度；初步掌握法规对前后制动器制动力分配的要求；了解ABS制动防抱死系统的优点及工作原理。第五章汽车的操纵稳定性（10学分）本章的主要内容有：汽车操纵稳定性研究的基本内容及评价指标；轮胎的侧偏特性；线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应；汽车的操纵稳定性与悬架及转向系的关系；汽车的操纵稳定性传动系的关系；提高汽车操纵稳定性的电子控制系统。本章的基本要求是：了解操纵稳定性包含的基本内容及评价指标；通过车辆坐标系掌握与操纵稳定性有关的主要运动参量；掌握轮胎坐标系，掌握侧偏刚度的概念，掌握轮胎侧偏特性及影响因素；掌握线性二自由度汽车模型的简化及数学模型的推导方法；能利用该模型分析前轮角阶跃输入下的稳态响应特性及瞬态响应特性；掌握稳态响应的三种类型及表征稳态响应特性的参数；通过分析汽车操纵稳定性与悬架及转向系的关系，掌握悬架设计中应兼顾的相关问题及转向传动机构布置的基本原则；了解操纵稳定性与传动系的关系；了解提高操纵稳定性的电子控制系统。第六章汽车平顺性（10学时)本章的主要内容有：人体对振动的反应和平顺性的评价方法与评价指标；路面不平度的统计特性；汽车振动系统的简化和单质量系统的振动；双质量振动系统的振动；“人体—座椅"系统的振动。本章的基本要求：掌握人体对振动的反应特性和平顺性的评价指标；了解功率谱密度的基本概念；掌握时间频率下路面的位移功率谱、速度功率谱、加速度功率谱的概念及三者间的相互关系；

动力电动汽车的特点、结构、节油原理、能量管理策略；初步掌握电动汽车动力性的计算方法；了 解汽车动力性及燃油经济性试验所需的基本仪器设备及试验方法。 第三章 汽车动力装置参数的确定（3学时） 本章的主要内容有：发动机功率的选择；传动系最小传动比的选择；传动系最大传动比的选 择；传动系传动比选择；利用燃油经济性——加速时间曲线确定动力装置参数。 本章的基本要求是：能根据汽车动力性及燃油经济性的基本要求确定发动机功率、主减速器传 动比、变速器档位数及各挡传动比等参数。 第四章 汽车制动性（8学时） 本章的主要内容有：汽车制动性的评价指标；制动时车轮的受力；汽车的制动效能及恒定性； 制动时汽车的方向稳定性；前后制动器制动力比例关系。 本章的基本要求是：掌握制动性的三个评价指标；掌握地面制动力、制动器制动力及附着力三 者间的关系；掌握纵向附着系数和侧向附着系数与滑动率间的关系，掌握滑动率对汽车制动过程方 向稳定性的影响；初步了解ABC的概念；能根据具体要求计算制动距离；理解制动过程中汽车的方 向稳定性与道路条件、车速及前后轮抱死拖滑顺序的关系；能正确分析汽车制动时的受力，从而确 定前后轮上的垂直载荷；掌握理想的制动器制动力分配曲线的确定方法及含义；掌握同步附着系数 的概念；能利用f线、r线、β线、I曲线分析前后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种附着系数路 面上的制动过程；理解制动强度、利用附着系数及附着效率的概念；能正确计算车轮不抱死条件下 的最大制动强度；初步掌握法规对前后制动器制动力分配的要求；了解ABS制动防抱死系统的优点 及工作原理。 第五章 汽车的操纵稳定性（10学分） 本章的主要内容有：汽车操纵稳定性研究的基本内容及评价指标；轮胎的侧偏特性；线性二自 由度汽车模型对前轮角输入的响应；汽车的操纵稳定性与悬架及转向系的关系；汽车的操纵稳定性 传动系的关系；提高汽车操纵稳定性的电子控制系统。 本章的基本要求是：了解操纵稳定性包含的基本内容及评价指标；通过车辆坐标系掌握与操纵 稳定性有关的主要运动参量；掌握轮胎坐标系，掌握侧偏刚度的概念，掌握轮胎侧偏特性及影响因 素；掌握线性二自由度汽车模型的简化及数学模型的推导方法；能利用该模型分析前轮角阶跃输入 下的稳态响应特性及瞬态响应特性；掌握稳态响应的三种类型及表征稳态响应特性的参数；通过分 析汽车操纵稳定性与悬架及转向系的关系，掌握悬架设计中应兼顾的相关问题及转向传动机构布置 的基本原则；了解操纵稳定性与传动系的关系；了解提高操纵稳定性的电子控制系统。 第六章 汽车平顺性（10学时） 本章的主要内容有：人体对振动的反应和平顺性的评价方法与评价指标；路面不平度的统计特 性；汽车振动系统的简化和单质量系统的振动；双质量振动系统的振动；"人体——座椅"系统的振 动。 本章的基本要求：掌握人体对振动的反应特性和平顺性的评价指标；了解功率谱密度的基本概 念；掌握时间频率下路面的位移功率谱、速度功率谱、加速度功率谱的概念及三者间的相互关系；

了解路面不平度的分类标准；了解汽车振动系统简化为单质量系统的基本依据，掌握单质量系统振动模型；通过单质量系统的自由振动掌握振动系统的固有圆频率和阻尼比的概念；了解频率响应函数的概念，掌握幅频特性、相频特性的概念及与频率响应函数的关系，学会利用振动系统的微分方程得到系统的频率响应函数的方法；掌握单质量系统位移输入与位移输出的幅频特性图；掌握车身加速度、悬架动挠度、车轮与路面间的相对动载三个振动响应量的功率谱与均方根值的确定方法；会分析振动系统的固有频率及阻尼比对振动响应量的功率谱的影响；会推导双质量振动系统的动力学方程式，了解偏频的概念；了解双质量振动系统的传递特性；了解三个振动响应量对路面速度的幅频特性曲线；了解固有频率、车身部分阻尼比、车身与车轮部分质量比、悬架与轮胎的刚度比对振动响应均方根值的影响；了解用作图法绘制传至人体的振动加速度对路面速度输入的幅频特性曲线；掌握"人体-座椅"系统固有频率及阻尼比的确定原则。2、实验、实习部分教学内容与要求实验名称：汽车使用性能路上实验(2学时)实验类型：演示内容提要：实测汽车的动力性、燃油经济性、制动性和操纵稳定性，让学生对汽车的路上试验有一个感性的认识，特别是对路上试验的道路条件要求、所用仪器设备等有一个认识。汽车动力性实验，测量汽车的最高车速、起步加速时间、最低稳定车速等；燃油经济性实验，测量汽车不同车速下的等速油耗；汽车制动性实验，测量汽车在不同制动初速度下的制动距离等；操纵稳定性实验，测试汽车稳态转向特性、瞬态相应特性等

了解路面不平度的分类标准；了解汽车振动系统简化为单质量系统的基本依据，掌握单质量系统振 动模型；通过单质量系统的自由振动掌握振动系统的固有圆频率和阻尼比的概念；了解频率响应函 数的概念，掌握幅频特性、相频特性的概念及与频率响应函数的关系，学会利用振动系统的微分方 程得到系统的频率响应函数的方法；掌握单质量系统位移输入与位移输出的幅频特性图；掌握车身 加速度、悬架动挠度、车轮与路面间的相对动载三个振动响应量的功率谱与均方根值的确定方法； 会分析振动系统的固有频率及阻尼比对振动响应量的功率谱的影响；会推导双质量振动系统的动力 学方程式，了解偏频的概念；了解双质量振动系统的传递特性；了解三个振动响应量对路面速度的 幅频特性曲线；了解固有频率、车身部分阻尼比、车身与车轮部分质量比、悬架与轮胎的刚度比对 振动响应均方根值的影响；了解用作图法绘制传至人体的振动加速度对路面速度输入的幅频特性曲 线；掌握"人体——座椅"系统固有频率及阻尼比的确定原则。 2、实验、实习部分教学内容与要求 实验名称：汽车使用性能路上实验（2学时） 实验类型：演示 内容提要：实测汽车的动力性、燃油经济性、制动性和操纵稳定性，让学生对汽车的路上试验 有一个感性的认识，特别是对路上试验的道路条件要求、所用仪器设备等有一个认识。 汽车动力性实验，测量汽车的最高车速、起步加速时间、最低稳定车速等；燃油经济性实验， 测量汽车不同车速下的等速油耗；汽车制动性实验，测量汽车在不同制动初速度下的制动距离等； 操纵稳定性实验，测试汽车稳态转向特性、瞬态相应特性等