《汽车理论》课程教学大纲 Theory of Vehicle A

《汽车理论A》教学大纲课程名称：汽车理论A/TheoryofVehicle(A)学时/学分：56/3.5先修课程：《汽车构造》、《汽车振动基础》、《发动机原理B》适用专业：车辆工程（含卓越工程师）开课学院（部）、系（教研室)：汽车工程学院汽车工程系一、课程的性质与任务本课程为车辆工程专业的专业必修课。本课程以力学为基础，根据作用于汽车上外力的特性，分析了汽车动力学有关的汽车各主要使用性能一一动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性以及通过性。介绍了各使用性能的评价指标和评价方法，建立了有关的汽车动力学方程式，分析了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，说明了对各种性能进行了预测的计算方法，并在满足这些整车性能要求的基础上提出选择汽车设计参数的一些原则。本课程提供了进行了汽车设计、试验及使用所必须的专业知识，是学习车辆工程专业后续专业课程的基础。二、课程的教学内容、基本要求及学时分配（一）教学内容1.汽车的动力性汽车动力性的评价指标。汽车的驱动力：发动机的外特性，传动系的机械效率，车轮半径，汽车的驱动力图。汽车的行驶阻力：滚动阻力及滚动阻力系数，空气阻力及空气阻力系数，坡度阻力，加速阻力汽车的行驶方程式。汽车的驱动力一行驶阻力平衡图，利用驱动力一行驶阻力平衡图分析汽车的动力性。汽车的动力因数与动力特性图，利用动力特性图分析汽车的动力性。汽车行驶的驱动与附着条件，附看力与附着率。汽车的功率平衡，后备功率。2.汽车的燃油经济性汽车燃油经济性的评价指标。汽车的燃油经济性计算：汽车发动机的负荷特性与万有特性，汽车等速行驶工况燃油消耗量的计算，汽车等加速，等减速，停车怠速时及整个循环工况的燃油消耗量的计算。影响汽车燃油经济性的因素：影响汽车燃油经济性的使用因素，影响汽车燃油经济性的结构因素，提高汽车燃油经济性的途径。汽车动力性、燃油经济性试验：路上试验，室内试验3.汽车动力装置参数的选定汽车发动机功率的选择，比功率。传动系最小传动比的选择。传动系最大传动比的选择。传动系挡数与各挡传动比的选择。4.汽车的制动性

《汽车理论 A》教学大纲 课程名称 ：汽车理论 A／Theory of Vehicle(A) 学时/学分：56/3.5 先修课程 ：《汽车构造》、《汽车振动基础》、《发动机原理 B》 适用专业 ：车辆工程（含卓越工程师） 开课学院（部）、系(教研室)：汽车工程学院汽车工程系 一、课程的性质与任务 本课程为车辆工程专业的专业必修课。 本课程以力学为基础，根据作用于汽车上外力的特性，分析了汽车动力学有关的汽车各 主要使用性能——动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性以及通过性。介 绍了各使用性能的评价指标和评价方法，建立了有关的汽车动力学方程式，分析了汽车及其 部件的结构形式与结构参数对各使用性能的影响，说明了对各种性能进行了预测的计算方 法，并在满足这些整车性能要求的基础上提出选择汽车设计参数的一些原则。 本课程提供了进行了汽车设计、试验及使用所必须的专业知识，是学习车辆工程专业后 续专业课程的基础。 二、课程的教学内容、基本要求及学时分配 （一）教学内容 1．汽车的动力性 汽车动力性的评价指标。 汽车的驱动力：发动机的外特性，传动系的机械效率，车轮半径，汽车的驱动力图。汽 车的行驶阻力：滚动阻力及滚动阻力系数，空气阻力及空气阻力系数，坡度阻力，加速阻力， 汽车的行驶方程式。 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图，利用驱动力－行驶阻力平衡图分析汽车的动力性。汽 车的动力因数与动力特性图，利用动力特性图分析汽车的动力性。 汽车行驶的驱动与附着条件，附着力与附着率。 汽车的功率平衡，后备功率。 2．汽车的燃油经济性 汽车燃油经济性的评价指标。 汽车的燃油经济性计算：汽车发动机的负荷特性与万有特性，汽车等速行驶工况燃油消 耗量的计算，汽车等加速，等减速，停车怠速时及整个循环工况的燃油消耗量的计算。 影响汽车燃油经济性的因素：影响汽车燃油经济性的使用因素，影响汽车燃油经济性的 结构因素，提高汽车燃油经济性的途径。 汽车动力性、燃油经济性试验：路上试验，室内试验 3．汽车动力装置参数的选定 汽车发动机功率的选择，比功率。 传动系最小传动比的选择。 传动系最大传动比的选择。 传动系挡数与各挡传动比的选择。 4．汽车的制动性

制动性的评价指标。制动时车轮的受力分析：地面制动力、制动器制动力与附着力的关系，滑动率与附着系数的关系。汽车的制动效能：汽车的制动减速度，制动距离：汽车制动效能的恒定性。制动时汽车的方向稳定性：制动跑偏，制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失，前后制动器制动力的比例关系：地面对前、后车轮的法向反作用力，前、后制动器制动力的理想分配曲线，具有固定比值的前后制动器制动力分配线，同步附着系数及其选择，f线组与r线组，在不同附着系数的道路上的制动过程分析，利用附着系数与附着效率，对前、后制动器制动力分配的要求：限压阀、比例阀等各种调节阀，防抱制动装置。汽车制动性的试验。5.汽车的操纵稳定性操纵稳定性概述：操纵稳定性概念，车辆坐标系与转向角角阶跃输入下的时域响应，人一车闭路系统，汽车试验的两种评价方法。轮胎的侧偏特性：轮胎坐标系，轮胎侧偏现象和侧偏力-侧偏角曲线，影响侧偏特性的因素，回正力矩，有外倾角时轮胎的滚动。线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应：线性二自由度汽车模型的运动微分方程，汽车的稳态响应，稳定性因数，汽车的瞬态响应汽车操纵稳定性与悬架的关系：汽车的侧倾（悬架的侧倾特性），车厢侧倾轴线，悬架的侧倾角刚度，车相的侧倾角：侧倾时垂直载荷在左、右侧车轮上的重新分配及其对稳态响应的影响；侧倾外倾及其对稳态响应的影响，侧倾转向及其对稳态响应的影响。汽车操纵稳定性与转向系的关系。汽车操纵稳定性与传动系的关系。提高操纵稳定性的电子控制系统。汽车的侧翻。汽车操纵稳定性的路上试验。6.汽车的行驶平顺性人体对振动的反应和汽车行驶平顺性的评价：人体对振动的反应，汽车行驶平顺性的评价方法。路面不平度的统计特性：路面不平度的功率谱密度，空间频率功率谱密度化为时间频率功率谱密度，路面对四轮汽车的输入功率谱密度汽车振动系统的简化与单质量系统的振动：汽车振动系统的简化，单质量系统的振动：单质量系统的自由振动，单质量系统的频率响应特性，单质量系统对路面随机输入的响应，振动响应均方根值谱的计算与分析。车身与车轮双质量系统的振动：系统参数对振动响应均方根值的影响，主动与半主动悬架。汽车平顺性试验。7.汽车的通过性汽车通过性概述：汽车间隙失效，汽车通过性几何参数。汽车越过台阶、壕沟的能力。（二）基本要求本课程以汽车基本性能分析为核心进行教学。应熟练掌握汽车行驶时的力学知识，性能分析和计算方法，掌握正确设计汽车和合理使用汽车的途径。具有分析实际问题和解决实际问题的能力。（三）学时分配

制动性的评价指标。 制动时车轮的受力分析：地面制动力、制动器制动力与附着力的关系，滑动率与附着系 数的关系。 汽车的制动效能：汽车的制动减速度，制动距离；汽车制动效能的恒定性。 制动时汽车的方向稳定性：制动跑偏，制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失。 前后制动器制动力的比例关系：地面对前、后车轮的法向反作用力，前、后制动器制动 力的理想分配曲线，具有固定比值的前后制动器制动力分配线，同步附着系数及其选择，f 线组与 r 线组，在不同附着系数的道路上的制动过程分析，利用附着系数与附着效率，对前、 后制动器制动力分配的要求：限压阀、比例阀等各种调节阀，防抱制动装置。 汽车制动性的试验。 5．汽车的操纵稳定性 操纵稳定性概述：操纵稳定性概念，车辆坐标系与转向角角阶跃输入下的时域响应，人 —车闭路系统，汽车试验的两种评价方法。 轮胎的侧偏特性：轮胎坐标系，轮胎侧偏现象和侧偏力-侧偏角曲线，影响侧偏特性的 因素，回正力矩，有外倾角时轮胎的滚动。 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应：线性二自由度汽车模型的运动微分方程， 汽车的稳态响应，稳定性因数，汽车的瞬态响应。 汽车操纵稳定性与悬架的关系：汽车的侧倾（悬架的侧倾特性），车厢侧倾轴线，悬架 的侧倾角刚度，车厢的侧倾角；侧倾时垂直载荷在左、右侧车轮上的重新分配及其对稳态响 应的影响；侧倾外倾及其对稳态响应的影响，侧倾转向及其对稳态响应的影响。 汽车操纵稳定性与转向系的关系。 汽车操纵稳定性与传动系的关系。 提高操纵稳定性的电子控制系统。 汽车的侧翻。 汽车操纵稳定性的路上试验。 6．汽车的行驶平顺性 人体对振动的反应和汽车行驶平顺性的评价：人体对振动的反应，汽车行驶平顺性的评 价方法。 路面不平度的统计特性：路面不平度的功率谱密度，空间频率功率谱密度化为时间频率 功率谱密度，路面对四轮汽车的输入功率谱密度。 汽车振动系统的简化与单质量系统的振动：汽车振动系统的简化，单质量系统的振动： 单质量系统的自由振动，单质量系统的频率响应特性，单质量系统对路面随机输入的响应， 振动响应均方根值谱的计算与分析。 车身与车轮双质量系统的振动：系统参数对振动响应均方根值的影响，主动与半主动悬 架。 汽车平顺性试验。 7．汽车的通过性 汽车通过性概述：汽车间隙失效，汽车通过性几何参数。 汽车越过台阶、壕沟的能力。 （二）基本要求 本课程以汽车基本性能分析为核心进行教学。应熟练掌握汽车行驶时的力学知识，性能 分析和计算方法，掌握正确设计汽车和合理使用汽车的途径。具有分析实际问题和解决实际 问题的能力。 （三）学时分配

本课程的理论教学时数为56学时，课内学时分配如下表：教学环节讲课小计课程内容学时99汽车的动力性5汽车的燃油经济性汽车发动机功率与传动系传动2.52.5比的选择习题课（动力性、燃油经济1.51.5性，含布置项目设计）1010汽车的制动性11习题课（制动性）1313汽车的操纵稳定性11习题课（操纵稳定性性）88汽车的行驶平顺性习题课（行驶平顺性）111.51.5汽车的通过性0.50.5习题课（通过性）22机动（复习、答疑）5656合计（四）课程内容的重点、难点1.汽车的动力性重点：汽车动力性的评价指标，汽车的驱动力图，滚动阻力，空气阻力，加速阻力，驱动力一行驶阻力平衡图及利用驱动力一行驶阻力平衡图分析汽车的动力性，汽车的动力因数，动力特性图及利用动力特性图分析汽车的动力性，驱动与附着条件，附着力与附着率，汽车的功率平衡图，后备功率。难点：滚动阻力及滚动阻力系数，附着力与附着率。2.汽车的燃油经济性重点：汽车燃油经济性的评价指标，汽车等速行驶工况燃油消耗量的计算，汽车等加速，等减速，停车怠速时燃油消耗量的计算，影响汽车燃油经济性的使用因素，影响汽车燃油经济性的结构因素。难点：汽车等加速时燃油消耗量的计算。3.汽车动力装置参数的选定重点：汽车发动机功率的选择，传动系最小传动比的选择，传动系最大传动比的选择，传动系挡数与各挡传动比的选择。难点：传动系最小传动比的选择，传动系挡数与各挡传动比的选择。4.汽车的制动性重点：制动性的评价指标，地面制动力、制动器制动力与附着力的关系，滑动率与附着系数的关系，汽车的制动减速度，制动距离，制动跑偏，制动时后轴侧滑，前、后制动器制动力的理想分配曲线，具有固定比值的前后制动器制动力分配线，同步附着系数及其选择，在不同附着系数的道路上的制动过程分析，利用附着系数与附着效率，比例阀，防抱制动装置。难点：在不同附着系数的道路上的制动过程分析，利用附着系数与附着效率。5.汽车的操纵稳定性

本课程的理论教学时数为 56 学时，课内学时分配如下表： 教学环节 课程内容 学时 讲 课 小 计 汽车的动力性 9 9 汽车的燃油经济性 5 5 汽车发动机功率与传动系传动 比的选择 2.5 2.5 习题课（动力性、燃油经济 性，含布置项目设计） 1.5 1.5 汽车的制动性 10 10 习题课（制动性） 1 1 汽车的操纵稳定性 13 13 习题课（操纵稳定性性） 1 1 汽车的行驶平顺性 8 8 习题课（行驶平顺性） 1 1 汽车的通过性 1.5 1.5 习题课（通过性） 0.5 0.5 机动（复习、答疑） 2 2 合 计 56 56 （四）课程内容的重点、难点 1．汽车的动力性 重点：汽车动力性的评价指标，汽车的驱动力图，滚动阻力，空气阻力，加速阻力，驱 动力－行驶阻力平衡图及利用驱动力－行驶阻力平衡图分析汽车的动力性，汽车的动力因 数，动力特性图及利用动力特性图分析汽车的动力性，驱动与附着条件，附着力与附着率， 汽车的功率平衡图，后备功率。 难点：滚动阻力及滚动阻力系数，附着力与附着率。 2．汽车的燃油经济性 重点：汽车燃油经济性的评价指标，汽车等速行驶工况燃油消耗量的计算，汽车等加速， 等减速，停车怠速时燃油消耗量的计算，影响汽车燃油经济性的使用因素，影响汽车燃油经 济性的结构因素。 难点：汽车等加速时燃油消耗量的计算。 3．汽车动力装置参数的选定 重点：汽车发动机功率的选择，传动系最小传动比的选择，传动系最大传动比的选择， 传动系挡数与各挡传动比的选择。 难点：传动系最小传动比的选择，传动系挡数与各挡传动比的选择。 4．汽车的制动性 重点：制动性的评价指标，地面制动力、制动器制动力与附着力的关系，滑动率与附着 系数的关系，汽车的制动减速度，制动距离，制动跑偏，制动时后轴侧滑，前、后制动器制 动力的理想分配曲线，具有固定比值的前后制动器制动力分配线，同步附着系数及其选择， 在不同附着系数的道路上的制动过程分析，利用附着系数与附着效率，比例阀，防抱制动装 置。 难点：在不同附着系数的道路上的制动过程分析，利用附着系数与附着效率。 5．汽车的操纵稳定性

重点：车辆坐标系，轮胎坐标系，轮胎侧偏现象，影响侧偏特性的因素，有外倾角时轮胎的滚动，线性二自由度汽车模型的运动微分方程，汽车的稳态响应，悬架的侧倾特性，侧倾时左右车轮垂直载荷变化对汽车转向性能的影响，侧倾时车轮外倾角的变化对汽车转向性能的影响，运动侧偏对汽车转向性能的影响。难点：轮胎侧偏现象，汽车的稳态响应，悬架的侧倾特性。6.汽车的行驶平顺性重点：人体对振动的反应，汽车行驶平顺性的评价方法，路面不平度的功率谱密度，空间频率功率谱密度化为时间频率功率谱密度，汽车振动系统的简化，单质量系统的自由振动，单质量系统的频率响应特性，单质量系统对路面随机输入的响应，振动响应均方根值谱的计算与分析。难点：汽车行驶平顺性的评价方法，路面不平度的功率谱密度，单质量系统的频率响应特性，振动响应均方根值谱的计算与分析。7.汽车的通过性重点：汽车间隙失效，通过性的几何参数，汽车越过台阶的能力。三、课程改革与特色1.本门课程使用多媒体教学，双语教学以及网络教学平台教学（含网络现场答疑）。2.本门课程结合CDIO工程教育模式，实行探究式教学。主要包括加强与学生互动加大案例教学力度，增加课堂讨论时间，进行项目设计，大作业Matlab编程等。3.本门课程采用平时成绩、笔试和面试相结合的考核方式。4.本门课程同步开设了相应的独立实验课程《汽车性能试验》，后续开设了内容深化的专业选修课程《汽车动力学》。四、推荐教材及参考书推荐教材：《汽车理论》，主编：余志生，出版社：机械工业出版社，出版或修订时间：2009年3月第5版《汽车理论》，主编：杨万福，出版社：华南理工大学出版社，出版或修订时间：2010年8月第1版《ElementaryVehicleDynamics》英文讲义，编著：余晨光、邓亚东、杨波，出版社：武汉理工大学出版社，出版或修订时间：2015年10月第1版参考书：《Theory of ground vehicles》，主编：Jo.Yung.Wong，出版社：JohnWiley&Sons，出版或修订时间：2001年《车辆动力学基础》，著：ThomasD.Gillespie，译：赵六奇、金达锋，出版社：清华大学出版社，出版或修订时间：2006年12月第1版《汽车动力性》第4版，著：ManfredMitschke，HenningWallentowitz，译：陈荫三、余强，出版社：清华大学出版社，出版或修订时间：2009年12月《汽车工程学IIIIⅢI》，著：enningWallentowitz，编注：王宵锋，出版社：机械工业出版社，出版或修订时间：2008年8月第1版《德国汽车理论》，编著：耿彤，出版社：机械工业出版社，出版或修订时间：2012年3月第1版《汽车动力系统计算匹配及评价》，编著：彭莫、刁增祥，出版社：北京理工大学出版社

重点：车辆坐标系，轮胎坐标系，轮胎侧偏现象，影响侧偏特性的因素，有外倾角时轮 胎的滚动，线性二自由度汽车模型的运动微分方程，汽车的稳态响应，悬架的侧倾特性，侧 倾时左右车轮垂直载荷变化对汽车转向性能的影响，侧倾时车轮外倾角的变化对汽车转向性 能的影响，运动侧偏对汽车转向性能的影响。 难点：轮胎侧偏现象，汽车的稳态响应，悬架的侧倾特性。 6．汽车的行驶平顺性 重点：人体对振动的反应，汽车行驶平顺性的评价方法，路面不平度的功率谱密度，空 间频率功率谱密度化为时间频率功率谱密度，汽车振动系统的简化，单质量系统的自由振动， 单质量系统的频率响应特性，单质量系统对路面随机输入的响应，振动响应均方根值谱的计 算与分析。 难点：汽车行驶平顺性的评价方法，路面不平度的功率谱密度，单质量系统的频率响应 特性，振动响应均方根值谱的计算与分析。 7．汽车的通过性 重点：汽车间隙失效，通过性的几何参数，汽车越过台阶的能力。 三、课程改革与特色 1．本门课程使用多媒体教学，双语教学以及网络教学平台教学（含网络现场答疑）。 2．本门课程结合 CDIO 工程教育模式，实行探究式教学。主要包括加强与学生互动， 加大案例教学力度，增加课堂讨论时间，进行项目设计，大作业 Matlab 编程等。 3．本门课程采用平时成绩、笔试和面试相结合的考核方式。 4．本门课程同步开设了相应的独立实验课程《汽车性能试验》，后续开设了内容深化的 专业选修课程《汽车动力学》。 四、推荐教材及参考书 推荐教材： 《汽车理论》，主编：余志生，出版社：机械工业出版社，出版或修订时间：2009 年 3 月 第 5 版 《汽车理论》，主编：杨万福，出版社：华南理工大学出版社，出版或修订时间：2010 年 8 月第 1 版 《Elementary Vehicle Dynamics》英文讲义，编著：余晨光、邓亚东、杨波，出版社：武 汉理工大学出版社，出版或修订时间：2015 年 10 月第 1 版 参考书： 《Theory of ground vehicles》，主编：Jo.Yung.Wong，出版社：John Wiley & Sons， 出版或修订时间：2001 年 《车辆动力学基础》，著：Thomas D.Gillespie，译：赵六奇、金达锋，出版社：清华大学 出版社，出版或修订时间：2006 年 12 月第 1 版 《汽车动力性》第 4 版，著：Manfred Mitschke，Henning Wallentowitz，译：陈荫三、余 强，出版社：清华大学出版社，出版或修订时间：2009 年 12 月 《汽车工程学ⅠⅡⅢ》，著：enning Wallentowitz，编注：王霄锋，出版社：机械工业出 版社，出版或修订时间：2008 年 8 月第 1 版 《德国汽车理论》，编著：耿彤，出版社：机械工业出版社，出版或修订时间：2012 年 3 月第 1 版 《汽车动力系统计算匹配及评价》，编著：彭莫、刁增祥，出版社：北京理工大学出版社

出版或修订时间：2009年11月第1版执笔：余晨光审阅：过学迅日期：2014年11月审定：杨波日期：2014年11月

出版或修订时间：2009 年 11 月第 1 版 执笔：余晨光 审阅：过学迅 日期：2014 年 11 月 审定：杨 波 日期：2014 年 11 月