第一章 汽车的动力性

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1、第一章第一章 汽车的动力性汽车的动力性第一节第一节 汽车的动力性指标汽车的动力性指标1.1动力性定义：良好路面、直线行驶、纵向外力决定的平均行驶速度；1.2动力性指标：汽车能爬上的最大坡度maxi汽车的最高车速maxau汽车的加速时间t水平良好路面条件下的起步加速超车加速一定载荷良好路面条件下的或一定坡度的通过速度第一章第一章 汽车的动力性汽车的动力性第二节第二节 汽车的驱动力和行驶阻力汽车的驱动力和行驶阻力行驶方程：jiwftFFFFFF滚动阻力坡度阻力加速阻力空气阻力行驶阻力驱动力2.12.1驱动力驱动力rTFttrtF0FtTTgtqtiiTT02.1.12.1.1驱动力矩驱动力矩决定因

2、素：发动机外特性转矩：传动系传动比：传动效率：tqT0iigT发动机性能曲线发动机性能曲线 红色曲线：表示发动机在特定转速下的相应输出功率，它基本呈直线延伸的状态；蓝色曲线：表示发动机在特定转速下的相应扭矩值，它的变化比较平缓。输出功率和扭矩输出功率和扭矩最大功率是指发动机所能够产生的最大动力输出，比如：68kW/6000rpm。扭矩是表示发动机所输出的旋转力矩，比如：128Nm/3200rpm。kktqnananaaT2210近似的发动机转矩多项式描述第一章第一章 汽车的动力性汽车的动力性第二节第二节 汽车的驱动力和行驶阻力汽车的驱动力和行驶阻力第一章第一章 汽车的动力性汽车的动力性第二节第

3、二节 汽车的驱动力和行驶阻力汽车的驱动力和行驶阻力分类：机械损失+液力损失；影响因素：前者与传动副、轴承、油封的数量及结构形式，有关，后者与搅油阻力、油品特性、油温有关；基本数据： P6表1-1给出。一般情况下轿车=0.90.92，货车与客车=0.820.852.1.32.1.3车轮半径车轮半径eTeTeinTinTPPPPPPPP12.1.22.1.2传动效率传动效率（等速行驶工况）自由半径静力半径滚动半径rsWWrrr分三种情况，滚动半径有推荐的计算公式一般情况下三个半径可混为一谈。rrrrs第一章第一章 汽车的动力性汽车的动力性第二节第二节 汽车的驱动力和行驶阻力汽车的驱动力和行驶阻力2

4、.1.42.1.4汽车的驱动力图汽车的驱动力图atuF 各档位驱动力与车速关系的图解riiTFTgtqt000377.010001360060122iirniinrnrruggwa发动机外特性曲线 Pe，Ttq n传动系的传动 ig，i0传动效率T车轮半径 r汽车行驶速度 ua发动机转速 n绘制依据第一章第一章 汽车的动力性汽车的动力性第二节第二节 汽车的驱动力和行驶阻力汽车的驱动力和行驶阻力2.2行驶阻力2.2.1滚动阻力(硬路面)轮胎/路面接触轮胎变形载荷迟滞损失阻力偶产生原因aFTZfRLFFWhOFA加载CWCE卸载DWD拖距 a滚动阻力偶矩迟滞现象分析nnFLFR WddnnaFZ从

5、动轮滚动时的受力情况auWnnaZF1pF1XFrWnn1pF1XFaufTZFrfpTrF1raFrTFzfp1aFTzfWFrafz ,WfFp1提示：提示：滚动阻力滚动阻力Ff 是一个虚拟的力，由滚动阻力矩转化而来。是一个虚拟的力，由滚动阻力矩转化而来。1pFfF等速行驶WfFFpf1第一章第一章 汽车的动力性汽车的动力性第二节第二节 汽车的驱动力和行驶阻力汽车的驱动力和行驶阻力轮轴中心推力FP1与地面切向反作用力FX1形成的力偶与滚动阻力偶Tf平衡，等速行驶。计算公式如下：驱动轮滚动时的受力情况WnnaZF2pF2XFaurtTWnn2pF2XFfTZFrautTftXTTrF2ftf

6、tXFFrTrTF2rTFtt提示：提示：驱动力驱动力Ft 也是一个虚拟的力，实际存在的是也是一个虚拟的力，实际存在的是Fx2 。提问：提问：1）在滚动受力分析时在滚动受力分析时， Fx2 、FP2 、FP1 、Fx1是什么关是什么关系？系？ 2）Fx2 与驱动轮的滚动阻力与驱动轮的滚动阻力Ff是否相等？是否相等？第一章第一章 汽车的动力性汽车的动力性第二节第二节 汽车的驱动力和行驶阻力汽车的驱动力和行驶阻力轮轴力矩Tt减去滚动阻力偶Tf，剩余部分产生地面切向反作用力FX2（与车架传来推力FP2平衡）推动车辆等速行驶。计算公式如下：第一章第一章 汽车的动力性汽车的动力性路面类型滚动阻力系数路面

7、类型滚动阻力系数良好的沥青或混凝土路面0.0100.018泥泞土路（雨季或解冻期）0.1000.250一般的沥青或混凝土路面0.0180.020干沙0.1000.300碎石路面0.0200.025湿沙0.0600.150良好的卵石路面0.0250.030结冰路面0.0150.030坑洼的卵石路面0.0350.050压紧的雪道0.0300.050压紧土路：干燥的0.0250.035 雨后的0.0500.150常见路面的滚动阻力系数的值常见路面的滚动阻力系数的值auf000056. 00076. 04410)100()100(aaufufff推荐使用的滚动阻力系数推荐使用的滚动阻力系数货车：货车：

8、轿车：轿车：第二节第二节 汽车的驱动力和行驶阻力汽车的驱动力和行驶阻力滚动阻力系数滚动阻力系数 ,WFrafpl物理意义：单位车重之推力；l影响因素：路面、轮胎结构,材料,气压、行驶车速；l确定方法：试验或经验公式。2.2.2.空气阻力第一章第一章 汽车的动力性汽车的动力性第二节第二节 汽车的驱动力和行驶阻力汽车的驱动力和行驶阻力u定义：空气作用力在行驶方向上的合力u构成：两部分；u计算公式：u影响因素：压力阻力（法向力）摩擦阻力（切向力）形状阻力内循环阻力诱导阻力干挠阻力形状阻力58%干挠阻力14%内循环阻力12%诱导阻力7%摩擦阻力9%221rDwuACF15.212aDwAuCF 代入空

9、气密度，并经量纲变换由阻力系数和迎风面积决定，后者由结构和用途限制；因此主要从降低阻力系数入手。现代汽车的CD已经可以达到0.3以下。具体数据参考P14表1-3。sintanshi2.2.3坡度阻力shhgFiGsinGFiGiFi第一章第一章 汽车的动力性汽车的动力性第二节第二节 汽车的驱动力和行驶阻力汽车的驱动力和行驶阻力u定义：汽车重力沿坡道的分力u计算公式：u道路阻力：因滚动阻力和坡度阻力与道路有关，引入道路阻力概念。sincosGfGFFFif)(ifGFif GF道路阻力系数平移质量旋转质量平移惯性力惯性力偶矩加速行驶旋转质量换算系数 2.2.3加速阻力第一章第一章 汽车的动力性汽

10、车的动力性TgfwmriiImrI220221第二节第二节 汽车的驱动力和行驶阻力汽车的驱动力和行驶阻力u定义：汽车质量加速时的惯性力u分类：平动+旋转u计算公式：旋转惯性力偶用修正系数折算成平动惯性力。dtdumFj/u影响因素：与加速度、变速器类型、结构尺寸及档位有关。u参考数据：P16图1-212.3汽车的行驶方程式jiwftFFFFFFFtdtdumGuACfGriiTaDTgtqsin15.21cos20第一章第一章 汽车的动力性汽车的动力性第二节第二节 汽车的驱动力和行驶阻力汽车的驱动力和行驶阻力利用功能原理对旋转质量转换系数的详细推导可参看教材。3.1驱动力行驶阻力平衡图（以有固

11、定传动比的汽车为例）jiwftFFFFFdtdumGuACfGriiTaDTgtqsin15.21cos20第一章第一章 汽车的动力性汽车的动力性awftuFFF、0377. 0iirnuga第三节第三节 汽车的驱动力汽车的驱动力- -行驶阻力平衡图与动力特性图行驶阻力平衡图与动力特性图u定义：表示汽车行驶时受力情况及平衡关系的曲线，u绘制依据：u典型曲线：奥迪A4轿车驱动力与行驶阻力平衡图FfFf+FWuamaxau最高车速行驶时最高车速行驶时Fi=0Fj=0Ft=Ff+Fw发动机以部分发动机以部分负荷工作即可负荷工作即可思考思考 当当Ff+FW与与Ft5没有没有交点时，如何确定最高交点时，