人们常说,控制一辆高速汽车的主要作用力,产生于四块只有手掌般大小的区域——车轮与地面的接触区域。这种说法恰如其分。对于轮胎在路面上所产生的力和力矩的认识,是了解汽车性能的关键。
汽车性能,指的是汽车的力学性能,是指施加在汽车上的力的响应,即根据作用于汽车上的外力特性,分析汽车在(与汽车动力学有关的性能)加速、制动、转向和行驶过程中所表现的各主要使用性能,包括汽车的动力性、经济性、制动性、操控稳定性、平顺性与通过性。值得指出的是,由于汽车种类的繁多,汽车性能的内涵会有所不同。比如,对于动力性而言,不管货车、公共汽车或者越野车,都能通过动力性的指标(最高车速、加速时间和最大爬坡度)来衡量,因此,本书在讨论和示例时,不加以区分。如果某类汽车的功能设计和性能指标与其他汽车有区别,将单独讨论,如电动汽车的经济性。
研究汽车的性能必须涉及两个问题:
问题1:怎样以及为什么会产生这些力?
问题2:这些力产生的性能如何进行客观并且有效的评价。
影响汽车性能的这些作用力是地面对轮胎的反作用力。因此,轮胎的特性十分重要,这些特性由轮胎在各种不同的工作状态下产生的力和力矩所表征。
汽车性能的研究涉及两个层面:经验和分析。经验的掌握可以通过研究影响汽车性能的因素、方式和条件,反复实践得到。如,一般而言,后驱汽车比前驱汽车的动力性要好,工程师们可以通过观察大量的实车测试而得到。然而,经验方法经常导致失败,如果不了解汽车的力学特性(设计特性)与汽车使用性能的关系,仅仅靠经验来推断新的状况,产生的结果可能有所偏离。因此,汽车性能的研究,是要通过描述基于已知的物理定律的力学要点,建立分析模型(代数方程或者微分方程),并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,从而对汽车性能做出评价。