1.2 汽车综合性能的评价
1.2.1 汽车类型
汽车可按用途、动力装置、行驶的道路条件及行驶机构的特征分类。按用途不同,汽车可分为轿车、客车、载货车、特种用途汽车和农用汽车等。按使用的燃料不同,可分为汽油汽车、柴油汽车、代用燃料(煤油、乙醇、乙炔、石油气)汽车和蓄电池车等。按行驶道路条件不同,可分为公路行驶汽车和越野车。此外,因汽车结构不同,又可分为单车、半挂车、全挂车。按国际惯例将汽车分为乘用车和商用车两类。
1.乘用车 (1)普通乘用车 车身:封闭式,侧窗中柱可有可无。车顶(顶盖):固定式,车顶为硬顶。有的顶盖一部分可以开启。座位:4个或4个以上座位,至少两排。后座椅可折叠或移动,以形成装载空间。车门:2个或4个侧门,可有一个后开启门。
(2)活顶乘用车 车身:具有固定侧围框架的可开启式车身。车顶(顶盖):车顶为硬顶或软顶,至少有2个位置可封闭、开启或拆除。可开启式车身通过使用一个或数个硬顶部件或合拢软顶将开启的车身关闭。座位:4个或4个以上座位,至少两排。车门:2个或4个侧门。车窗:4个或4个以上侧窗。
(3)高级乘用车 车身:封闭式,前后座之间可以设有隔板。车顶(顶盖):固定式,车顶为硬顶。有的顶盖可以部分开启。座位:4个或4个以上座位,至少两排。后排可安装折叠式座椅。车门:4个或6个侧门,也可有一个后开启门。车窗:6个或6个以上侧窗。
(4)小型乘用车 车身:封闭式,通常后部空间较小。车顶(顶盖):固定式,车顶为硬顶。有的顶盖一部分可以开启。座位:2个或2个以上座位,至少一排。车门:2个侧门,也可有一个后开启门。车窗:2个或2个以上侧窗。
(5)敞篷车 车身:可开启式。车顶(顶盖):车顶可为软顶或硬顶,至少有2个位置,第一个位置遮覆车身;第二个位置车顶卷收或可拆除。座位:2个或2个以上座位,至少一排。车门:2个或4个侧门。车窗:2个或2个以上侧窗。
(6)舱背乘用车 车身:封闭式,侧窗中柱可有可无。车顶(顶盖):固定式,车顶为硬顶。有的顶盖可以部分开启。座位:4个或4个以上座位,至少两排。后座椅可折叠或可移动,以形成一个装载空间。车门:2个或4个侧门,车身后部有一舱门。
(7)旅行车 车身:封闭式。车尾外形可提供较大的内部空间。车顶(顶盖):固定式,车顶为硬顶。有的顶盖可以部分开启。座位:4个或4个以上座位,至少两排。座椅的一排或多排可拆除,或装有向前翻倒的座椅靠背,以提供装载平台。车门:2个或4个侧门,并有一个后开启门。车窗:4个或4个以上侧窗。
(8)多用途乘用车 只有单一车室载运乘客及其行李或货物的乘用车。
(9)短头乘用车 一种乘用车,它一半以上的发动机长度位于车辆前风窗玻璃最前点以后,并且转向盘的中心位于车辆总长的前四分之一部分内。
(10)越野乘用车 在其设计上所有车轮同时驱动(包括一个驱动轴可以脱开的车辆)或其几何特性(接近角、离去角、纵向通过角、最小离地间隙)、技术特性(驱动轴数、差速锁止机构或其他形式机构)和性能(爬坡度)允许其在非道路上行驶的一种乘用车。
(11)专用乘用车 运载乘客或货物并完成特定功能的乘用车,它具备完成特定功能所需的特殊车身或装备。如旅居车、防弹车、救护车、殡仪车等。
1)旅居车:旅居车是一种至少具有下列生活设施结构的乘用车:座椅和桌子、睡具(可由座椅转换而来)、炊事设施及储藏设施。
2)防弹车:用于保护所运送的乘客或货物并符合装甲防弹要求的乘用车。
3)救护车:用于运送病人或伤员并为此目的配有专用设备的乘用车。
4)殡仪车:用于运送死者并为此目的而配有专用设备的乘用车。
注:以上定义中的车窗指一个玻璃窗口,它可由一块或几块玻璃组成(例如通风窗为车窗的一个组成部分)。
2.商用车
在设计和技术特性上用于运送乘客和货物的汽车,并且可以牵引挂车。
(1)客车 在设计和技术特性上用于载运乘客及其随身行李的商用车,包括驾驶人座位在内座位数超过9座。客车有单层的或双层的,也可牵引一挂车。
1)小型客车:用于载运乘客,除驾驶人座位外,座位数不超过16座的客车。
2)城市客车:一种为城市内运输而设计和装备的客车。这种车辆设有座椅及站立乘客的位置,并有足够的空间供频繁停站时乘客上下车走动用。
3)长途客车:一种为城市间运输而设计和装备的客车。这种车辆没有专供乘客站立的位置,但在其通道内可载运短途站立的乘客。
4)旅游客车:一种为旅游而设计和装备的客车。这种车辆的布置要确保乘客的舒适性,不载运站立的乘客。
5)铰接客车:一种由两节刚性车厢铰接组成的客车。在这种车辆上,两节车厢是相通的,乘客可通过铰接部分在两节车厢之间自由走动。两节刚性车厢永久连接,只有在工厂车间使用专用的设施才能将其拆开。
6)无轨电车:一种经架线由电力驱动的客车。
7)越野客车:在其设计上所有车轮同时驱动(包括一个驱动轴可以脱开的车辆)或其几何特性(接近角、离去角、纵向通过角、最小离地间隙)、技术特性(驱动轴数、差速锁止机构或其他形式机构)和性能(爬坡度)允许其在非道路上行驶的一种客车。
8)专用客车:在其设计和技术特性上只适用于需经特殊布置安排后才能载运乘客的车辆。
(2)挂车
1)牵引杆挂车:具有一轴可转向;通过角向移动的牵引杆与牵引车连接;牵引杆可垂直移动,连接到底盘上,因此不能承受任何垂直力。具有隐藏支地架的半挂车也作为牵引杆挂车。
①客车挂车:在其设计和技术特性上用于载运乘客及其随身行李的牵引挂车。
②牵引载货车挂车:在其设计和技术特性上用于载运货物的牵引挂车。
③通用牵引挂车:一种在敞开(平板式)或封闭(厢式)载货空间内载运货物的牵引挂车。
④专用牵引挂车:一种牵引挂车,按其设计和技术特性用于需经特殊布置后才能载运乘客或货物,只执行某种规定的运输任务。
2)半挂车:车轴置于车辆重心(当车辆均匀受载时)后面,并且装有可将水平或垂直力传递到牵引挂车的连接装置上。
①客车半挂车:在其设计和技术特性上用于载运乘客及其随身行李的半挂车。
②通用载货车半挂车:一种在敞开(平板式)或封闭(厢式)载货空间内载运货物的半挂车。
③专用半挂车:一种半挂车,按其设计和技术特性用于需经特殊布置后才能载运乘客和(或)货物,只执行某种规定的运输任务。
④旅居半挂车:能够提供活动睡具的半挂车。
3)中置轴挂车:牵引装置不能垂直移动(相对于挂车),车轴位于紧靠挂车重心(当均匀载荷时)的挂车。这种车辆只有较小的垂直静载荷作用于牵引车,不超过相当于挂车最大质量的10%或1000N的载荷(两者取较小者)。其中一轴或多轴可由牵引车来驱动。旅居挂车就是能够提供活动睡具的中置轴挂车。
(3)载货车 一种主要为载运货物而设计和装备的商用车,它能牵引一个挂车。
1)普通载货车:一种在敞开(平板式)或封闭(厢式)载货空间内载运货物的载货车。
2)多用途载货车:在其设计和结构上主要用于载运货物,并在驾驶人座椅后带有固定或折叠式座椅,可载运3个以上乘客的载货车。
3)全挂牵引车:一种牵引挂车的载货车,它本身可在附属的载运平台上载运货物。
4)越野载货车:在其设计上所有车轮同时驱动(包括一个驱动轴可以脱开的车辆)或其几何特性(接近角、离去角、纵向通过角、最小离地间隙)、技术特性(驱动轴数、差速锁止机构或其他形式的机构)和性能(爬坡度)允许其在坏路上行驶的一种载货车。
5)专用作业车:在其设计和技术特性上用于特殊工作的载货车,如消防车、救险车、垃圾车、应急车、街道清洗车、扫雪车、清洁车等。
6)专用载货车:在其设计和技术特性上用于运输特殊货物的载货车,如罐式车、乘用车运输车、集装箱运输车等。
(4)汽车列车
1)乘用车列车:乘用车和中置轴挂车的组合。
2)客车列车:一辆客车与一辆或多辆挂车的组合,各节乘客车厢不相通,有时可设服务走廊。
3)载货车列车:一辆载货车与一辆或多辆挂车的组合。
4)牵引杆挂车列车:一辆全挂牵引车与一辆或多辆挂车的组合。
5)铰接列车:一辆半挂牵引车与具有角向移动连接的半挂车的组合。
6)双挂列车:一辆铰接列车与一辆牵引杆挂车的组合。
7)双半挂列车:一辆铰接列车与一辆半挂车的组合。两辆车的连接是通过第二个半挂车的连接装置来实现的。
8)平板列车:一辆载货车和一辆牵引载货车挂车的组合;在可角向移动的货物承载平板的整个长度上,载荷都是不可分地置于牵引载货车挂车和载货车上。为了支撑这个载荷可以使用辅助装置。这个载荷和它的支撑装置构成了这两个车辆的连接装置,因此不允许载货车再有转向连接。
1.2.2 汽车综合使用性能及其评价指标
汽车综合使用性能是指汽车在一定的使用条件下,以最高效率工作的能力。汽车常用的综合使用性能有动力性、燃料经济性、制动性、操作稳定性、废气排放、行驶平顺性和通过性等。汽车技术状况就是汽车的综合使用性能,是指汽车在适应各种使用条件时发挥最大工作效率的能力。它主要有下面几项:
1.汽车的动力性
这是汽车首要的综合使用性能。汽车必须有足够的牵引力才能克服各种行驶阻力正常行驶,这取决于动力性的好坏。汽车动力性可从下面三方面指标进行评价。
(1)汽车的最高车速 指汽车满载在良好水平路面上能达到的最高行驶速度。
(2)汽车的加速能力 指汽车在各种使用条件下迅速增加汽车行驶速度的能力。加速过程中加速用的时间越短、加速度越大和加速距离越短的汽车,加速性能就越好。
(3)汽车的上坡能力 上坡能力用汽车满载时以最低档位在坚硬路面上等速行驶所能克服的最大坡度来表示,称为最大爬坡度。它表示汽车最大牵引力的大小。
不同类型的汽车对上述三项指标的要求各有不同。轿车与客车偏重于最高车速和加速能力,载重汽车和越野汽车对最大爬坡度要求较严。但不论何种汽车,为了能在公路上正常行驶,必须具备一定的平均速度和加速能力。
2.汽车的燃料经济性
为降低汽车运输成本,要求汽车以最少的燃料消耗,完成尽量多的运输量。汽车以最少的燃料消耗量完成单位运输工作量的能力,称为燃料经济性,评价指标为每行驶100km消耗掉的燃料(L)。
3.汽车的制动性
具有良好的制动性是汽车安全行驶的保证,也是汽车动力性能得以很好发挥的前提。汽车制动性有下述三方面的内容。
(1)制动效能 汽车迅速减速直至停车的能力。常用制动过程中的制动时间、制动减速度和制动距离来评价。汽车的制动效能除和汽车技术状况有关外,还与汽车制动时的速度以及轮胎和路面的情况有关。
(2)制动效能的恒定性 在短时间内连续制动后,制动器温度升高导致制动效能下降,称为制动器的热衰退,连续制动后制动效能的稳定程度为制动效能的恒定性。
(3)制动时方向的稳定性 是指汽车在制动过程中不发生跑偏、侧滑和失去转向的能力。当左右侧制动力不一样时,容易发生跑偏;当车轮“抱死”时,易发生侧滑或者失去转向能力。为防止上述现象发生,现代汽车设有电子防抱死装置,防止紧急制动时车轮抱死而发生危险。
4.汽车的操纵性和稳定性
汽车的操纵性是指汽车对驾驶人转向指令的响应能力,直接影响到行车安全。轮胎的气压和弹性、悬架装置的刚度以及汽车重心的位置都对该性能有重要影响。
汽车的稳定性是指汽车在受到外界扰动后恢复原来运动状态的能力,以及抵御发生倾覆和侧滑的能力。对于汽车来说,侧向稳定性尤为重要。当汽车在横向坡道上行驶、转弯以及受到其他侧向力时,容易发生侧滑或者侧翻。汽车重心的高度越低,稳定性越好。合适的前轮定位角度使汽车转向具有自动回正和保持直线行驶的能力,可以提高汽车直线行驶的稳定性。如果装载超高、超载、转弯时车速过快、横向坡道角过大以及偏载等,容易造成汽车侧滑及侧翻。
5.汽车的行驶平顺性
汽车在行驶过程中由于路面不平的冲击,会造成汽车的振动,使乘客感到疲劳和不舒适,货物损坏。为防止上述现象的发生,不得不降低车速。同时振动还会影响汽车的使用寿命。汽车在行驶中对路面不平的减振程度,称为汽车的行驶平顺性。
汽车行驶平顺性的物理量评价指标,客车和轿车采用“舒适降低界限”车速特性。当汽车速度超过此界限时,就会降低乘坐舒适性,使乘客感到疲劳不舒服。该界限值越高,说明平顺性越好。载货车采用“疲劳-降低工效界限”车速特性。汽车车身的固有频率也可作为平顺性的评价指标。从舒适性出发,车身的固有频率在600~850Hz的范围内较好。
高速汽车尤其是轿车要求具有优良的行驶平顺性。轮胎的弹性、性能优越的悬架装置、座椅的减振性能以及尽量小的非悬架质量,都可以提高汽车的行驶平顺性。
6.汽车的通过性
汽车在一定的装载质量下能以较高的平均速度通过各种坏路及无路地带和克服各种障碍物的能力,称为汽车的通过性。各种汽车的通过能力是不一样的,轿车和客车由于经常在市内行驶,通过能力就差,而越野汽车、军用车辆、自卸汽车和载货车,就必须有较强的通过能力。
采用宽断面胎、多胎可以减小滚动阻力;较深的轮胎花纹可以增加附着系数而不容易打滑;全轮驱动的方式可使汽车的动力性得以充分的发挥;结构参数的合理选择,可以使汽车具有优良的克服障碍的能力,如较大的最小离地间隙、接近角、离去角、车轮半径和较小的转弯半径、横向和纵向通过半径等,都可提高汽车的通过能力。
7.其他使用性能
(1)操纵轻便性 驾驶汽车时需要根据操作的次数、操作时所需要的力、操作时的方便情况以及视野、照明、信号等来评价。汽车具有良好的操纵轻便性,不但可以减轻驾驶人劳动强度和紧张程度,也是安全行驶的保证。采用动力转向、制动助力装置、自动变速器以及膜片离合器等,使操纵轻便性得以明显改善。
(2)机动性 市区内行驶的汽车,经常行驶于狭窄多弯的道路,机动性显得尤为重要。机动性主要用最小转弯半径来评价。转弯半径越小,机动性越好。
(3)装卸方便性 与车厢的高度、可翻倒的栏板数目以及车门的数目和尺寸有关。
8.汽车的容载量
汽车容载量就是汽车能够装载货物的数量或乘客的人数。汽车容载量与汽车的装载质量、车厢尺寸、货物密度、座位数和站立乘客的地板面积等有关。
汽车的容载量决定了某车型装载何种货物能够装满车厢,或充分地利用汽车的全部装载能力。普通载货车装载密度低的货物时,就不能充分利用汽车的装载质量。
1.2.3 整车尺寸和利用的评价
每个国家对公路运输车辆的外廓尺寸均有法规限制。这是为了使汽车的外廓尺寸适合本国的公路桥梁、涵洞和铁路运输的标准及保证行驶的安全性。我国对公路车辆的外廓尺寸规定如下:汽车总高≤4m;总宽(不含后视镜)≤2.5m;总长:载货车(含越野车)≤12m,一般客车≤12m,铰接大客车≤18m,半挂牵引车(含挂车)≤16m,汽车拖挂后总长≤20m。
(1)汽车的外廓尺寸(总长、总宽、总高) 汽车的外廓尺寸是根据汽车的用途、道路条件、吨位(或载客数)、外形设计、公路限制和结构布置等因素来确定的。在总体设计时要力求减少汽车的外廓尺寸,以减轻汽车的自重,提高汽车的动力性、经济性和机动性。如图1-2所示。
(2)轴距(A) 轴距是描述汽车轴与轴之间距离的参数,通常可通过汽车前后车轮中心来测量。轴距的长短直接影响到汽车的长度、重量和许多使用性能。轴距短一些,汽车长度就短一些,自重就轻,最小转弯直径和纵向通过角就小。但若轴距过短,则会带来一系列缺点,如车厢长度不足或后悬过长,汽车行驶时纵摆和横摆较大,在制动或上坡时重量转移较大,使汽车的操纵性和稳定性变坏。
(3)轮距(E和F) 轮距是指同一轴上车轮接地点中心之间的距离,对双胎汽车,则是指两双胎接地点连线中点之间的距离。轮距对汽车的总宽、总重、横向稳定性和机动性影响较大。轮距越大,则横向稳定性越好,对增加轿车车厢内宽也有利。但轮距宽了,汽车的总宽和总重一般也加大,而且容易产生向车身侧面甩泥的缺点。此外,轮距过宽也会影响汽车的安全性,因此,轮距应与车身宽度相适应。
(4)前悬(C) 前悬是指汽车最前端(除灯罩、后视镜等非刚性固定部分外)至前轴中心之间的水平距离。前悬的长度应足以固定和安装驾驶室前支点、发动机、散热器、转向机、弹簧前托架和保险杠等零件和部件。前悬不宜过长,否则汽车的接近角过小。
图1-2 汽车的基本尺寸
A—轴距 B—总长 C—前悬 D—后悬 E—后轮距 F—前轮距 G—总宽 H—总高
(5)后悬(D) 后悬是指汽车最后端(除灯罩等非刚性固定部分外)至后轴中心之间的水平距离,后悬的长度主要决定于货厢长度、轴距和轴荷分配情况,同时要保证适当的离去角。
(6)最小离地间隙 汽车满载静止时,支承平面(地面)与汽车上的中间区域最低点的距离为最小离地间隙。它反映的是汽车无碰撞通过有障碍物或凹凸不平的地面的能力。
(7)最小转弯直径 当转向盘转到极限位置,汽车以最低稳定车速转向行驶时,外侧转向轮的中心平面在支承平面上滚过的轨迹圆直径为最小转弯直径。它在很大程度上表征了汽车能够通过狭窄弯曲地带或绕过不可越过的障碍物的能力。最小转弯直径越小,汽车的机动性越好。
(8)主减速比 它对汽车的动力性能和燃料经济性有较大的影响。一般来说,主减速比越大,加速性能和爬坡能力越强,而燃料经济性越差。如果过大,则不能发挥发动机的全部功率而达到应有的车速。主减速比越小,最高车速越高,燃料经济性越好,但加速性和爬坡能力越差。
(9)整备质量 整备质量即整车装备质量,是汽车完全装备好的质量,包括润滑油、燃料、随车工具、备胎等所有装置的质量。
(10)接近角 汽车满载静止时,汽车前端突出点向前轮所引切线与地面的夹角为接近角。
(11)通过角 汽车的通过性是描述汽车通过能力的性能指标,也称越野性能。通过性的几个主要参数:最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过角和横向通过半径等。通过角是汽车满载静止时,通过障碍物的能力。
(12)离去角 汽车满载静止时,汽车后端突出点向后轮所引切线与地面的夹角为离去角。
1.2.4 汽车容载量的评价
1.比装载质量
比装载质量等于汽车装载质量与车厢容积的比值。
2.装载质量利用系数
装载质量利用系数就是货物单位容积质量与车厢容积的积除以额定装载质量。
3.汽车的质量利用系数
汽车的质量利用系数描述了汽车整备质量与装载质量的关系,通常利用整备质量利用系数评价汽车质量利用系数的优劣。整备质量利用系数的提高,是现代载货车制造技术进步的重要标志之一。汽车的质量利用系数等于汽车的装载质量与汽车整备质量的比值。汽车整备质量利用系数随装载质量的增加而提高。轻型载货车约1.1,中型载货车约1.35,重型载货车约1.3~1.7。
4.汽车的整备质量
汽车的整备质量即以前惯称的“空车重量”。所谓汽车的整备质量是指汽车按出厂技术条件装备完整(如备胎、工具等安装齐备),各种油、水添满后的质量,这是汽车的一个重要设计指标。该指标既要先进又要切实可行,它与汽车的设计水平、制造水平以及工业化水平密切相关。同等车型条件下,谁的设计方法优化,生产水平优越,工业化水平高,则整备质量就会下降。
5.汽车的装载质量(载客量)
这是汽车的基本使用参数之一。它关系到汽车的运输效率、运输成本、使用方便性、产品系列化和生产装备等诸多方面。确定汽车的装载质量应考虑下面几个因素:
1)必须与汽车的用途和使用条件相适应。
2)各种车型的装载质量要合理分级,以利于产品的系列化、通用化和标准化。
3)要考虑到对现有生产设备和生产线变动的大小和可利用程度。
6.汽车总质量
汽车总质量是指汽车装备齐全,并按规定载乘客(包括驾驶人)、货物时的质量。
1)对于轿车,汽车总质量=整备质量+驾驶人及乘客质量+行李质量。
2)对于客车,汽车总质量=整备质量+驾驶人及乘客质量+行李质量+附件质量。
3)对于载货车,汽车总质量=整备质量+驾驶人及助手质量+货物质量。
7.汽车自重利用系数
这是一个重要的评价指标(对货车而言)。它是指汽车装载质量与汽车净重之比。所谓汽车净重就是指汽车无冷却液、燃油、机油、备胎、工具和附件时的汽车装备质量。显然,在装载质量相同的情况下,净重越小,则汽车的质量利用系数也越高,其运输效率也越高。EQ1092F的质量利用系数为1.22左右。随着汽车材料技术和制造、设计技术的发展,汽车质量利用系数有不断提高的趋势。
8.汽车轴荷分配
汽车轴荷分配指汽车的质量在前轴、后轴上所占的比例。轴荷分配的原则是依据轮胎均匀磨损和汽车主要性能的需要以及汽车的布置形式来确定的。为了使轮胎均匀磨损,一般希望满载时每个轮胎的轴荷大致相等。例如,对后轴为单胎的4×2汽车,则希望前、后轴的轴荷各为50%,而后轴为双胎的汽车,则希望前、后轴的轴荷按1/3和2/3比例来分配。实际上,这些只能近似满足要求,例如,一般载货车,其前轴轴荷分配在28%~30%左右。