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1、第7章 汽车的牵引动力学第1页，共60页，编辑于2022年，星期二汽车的动力性汽车行驶方向的运动状态汽车的纵向外力驱动力与行驶阻力汽车的行驶方程式7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第2页，共60页，编辑于2022年，星期二7-1 汽车的驱动力与行驶阻力汽车动力传动过程第3页，共60页，编辑于2022年，星期二发动机变速器 减速器等传动系驱动轮驱动力行驶阻力滚动阻力坡度阻力加速阻力空气阻力7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第4页，共60页，编辑于2022年，星期二一、汽车的驱动力7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第5页，共60页，编辑于2022年，星期二输入功率机械效率输出功率7-1 汽车的驱动力与行驶阻力
2、第6页，共60页，编辑于2022年，星期二发动机的转速特性发动机的外特性曲线发动机的部分特性曲线发动机的使用外特性曲线7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第7页，共60页，编辑于2022年，星期二kwNmr/min7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第8页，共60页，编辑于2022年，星期二典型汽车发动机外特性曲线近似的发动机转矩多项式描述7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第9页，共60页，编辑于2022年，星期二传动系的机械效率等速行驶工况功率输入Pin功率输出PT传动系变速器、减速器等7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第10页，共60页，编辑于2022年，星期二传动系的功率损失机械损失液力损失摩擦润滑油齿轮传
3、动副之间轴承摩擦。润滑油的搅动润滑油与零件之间的表面摩擦。7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第11页，共60页，编辑于2022年，星期二传动系效率的检测0.90.92 轿车0.820.85 货车与客车7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第12页，共60页，编辑于2022年，星期二车轮的半径rrsrrWW自由半径静力半径滚动半径用于静力学分析用于运动学分析7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第13页，共60页，编辑于2022年，星期二滚动半径的理论计算滚动半径的近似计算一般近似欧洲轮与轮辋技术协会（ETRTO）德国橡胶企业协会最大载荷、规定气压、车速60km/h 下F是计算常数：子午胎F=3.05，斜交胎F=2
4、.99.d为车轮的自由直径。7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第14页，共60页，编辑于2022年，星期二汽车的驱动力图发动机外特性曲线 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 n7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第15页，共60页，编辑于2022年，星期二货车的驱动力图7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第16页，共60页，编辑于2022年，星期二二、汽车的行驶阻力7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第17页，共60页，编辑于2022年，星期二滚动阻力轮胎/路面接触轮胎变形载荷迟滞损失阻力偶7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第18页，共60页，编辑于2022年，星
5、期二WddnnWhOCADEF加载卸载WCWD拖距 a滚动阻力偶矩a迟滞现象分析7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第19页，共60页，编辑于2022年，星期二从动轮滚动时的受力情况WnnaWnn7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第20页，共60页，编辑于2022年，星期二等速行驶7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第21页，共60页，编辑于2022年，星期二推荐使用的滚动摩擦系数7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第22页，共60页，编辑于2022年，星期二路面类型路面类型滚动阻力系数滚动阻力系数良好的沥青或混凝土路面一般沥青或混凝土路面碎石路面良好的卵石路面坑洼卵石路面干燥压紧土路潮湿压紧土路泥泞土路干砂湿砂结
6、冰路面压紧雪道0.01-0.0180.018-0.0200.020-0.0250.025-0.0300.035-0.0500.025-0.0350.050-0.1500.100-0.2500.100-0.3000.060-0.1500.015-0.0300.030-0.050滚动阻力系数f取值7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第23页，共60页，编辑于2022年，星期二驱动轮滚动时的受力情况WnnaWnn7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第24页，共60页，编辑于2022年，星期二空气阻力空气阻力压力阻力（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汽车行驶空气作用形状阻力58%干挠阻
7、力14%内循环阻力12%诱导阻力7%摩擦阻力9%7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第25页，共60页，编辑于2022年，星期二空气阻力的计算7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第26页，共60页，编辑于2022年，星期二坡度阻力汽车上坡行驶汽车重力沿坡道的分力坡度阻力shhgFiG7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第27页，共60页，编辑于2022年，星期二坡度与坡度角的关系7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第28页，共60页，编辑于2022年，星期二道路阻力坡度阻力滚动阻力道路阻力系数7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第29页，共60页，编辑于2022年，星期二加速阻力汽车加速行驶克服加速运动的惯性力加速阻力汽车
8、质量平移质量旋转质量平移惯性力惯性力偶矩汽车加速行驶汽车旋转质量换算系数 7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第30页，共60页，编辑于2022年，星期二31平移质量的惯性力平移质量的惯性力 旋转质量的惯性力偶矩旋转质量的惯性力偶矩汽车加速行驶时，克服其质量加速运动时的惯性力。汽车加速行驶时，克服其质量加速运动时的惯性力。旋转质量换算系数旋转质量换算系数IW 车轮转动惯量；车轮转动惯量；If飞轮转动惯量。飞轮转动惯量。7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第31页，共60页，编辑于2022年，星期二32挡位不同，挡位不同，值不同值不同7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第32页，共60页，编辑于2022年，星期二
9、34三、汽车行驶方程式7-1 汽车的驱动力与行驶阻力第34页，共60页，编辑于2022年，星期二7-2 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图一、驱动力行驶阻力平衡图有固定传动比的汽车行驶方程式第35页，共60页，编辑于2022年，星期二 在驱动力图的基在驱动力图的基础上，画出础上，画出Ff+FW=f(ua)就是驱动力行驶就是驱动力行驶阻力平衡图。阻力平衡图。一、驱动力行驶阻力平衡图FfFf+FW7-2 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图第36页，共60页，编辑于2022年，星期二FfFf+FWuamax最高车速行驶时最高车速行驶时Fi=0Fj=0Ft=Ff+Fw发动机以部分负发动机以部分
10、负荷工作即可荷工作即可思考思考 当当Ff+FW与与Ft5没有交点没有交点时，如何确定最高车速？时，如何确定最高车速？此时对应的发动机工况如此时对应的发动机工况如何？何？1.确定uamax7-2 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图第37页，共60页，编辑于2022年，星期二uamax=205km/h奥迪奥迪A4 轿车驱动力轿车驱动力行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图7-2 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图第38页，共60页，编辑于2022年，星期二 由驱动力由驱动力行行驶阻力平衡图可以驶阻力平衡图可以做出加速度曲线。做出加速度曲线。Fi=02.确定加速时间t7-2 汽车的驱动力行驶阻力平衡图
11、与动力特性图第39页，共60页，编辑于2022年，星期二思考：从图中看，在什思考：从图中看，在什么时候换挡可以使加速么时候换挡可以使加速时间最短？时间最短？由加速度曲线做由加速度曲线做加速度倒数曲线，再加速度倒数曲线，再积分，即可求出加速积分，即可求出加速时间。时间。7-2 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图第40页，共60页，编辑于2022年，星期二 由加速度曲线做由加速度曲线做加速度倒数曲线，再加速度倒数曲线，再积分，即可求出加速积分，即可求出加速时间。时间。思考：从图中看，在什思考：从图中看，在什么时候换挡可以使加速么时候换挡可以使加速时间最短？时间最短？7-2 汽车的驱动力行驶阻力
12、平衡图与动力特性图第41页，共60页，编辑于2022年，星期二 积分时可以积分时可以将积分区域划分将积分区域划分成若干个小区间，成若干个小区间，采用图解积分的采用图解积分的方法求面积和。方法求面积和。7-2 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图第42页，共60页，编辑于2022年，星期二直接挡加速直接挡加速挡原地起步换挡加速挡原地起步换挡加速计算得到的加速度曲线计算得到的加速度曲线所用时间较短所用时间较短7-2 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图第43页，共60页，编辑于2022年，星期二3.确定最大爬坡度imax7-2 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图第44页，共60页，编辑于2
13、022年，星期二 由驱动力由驱动力行驶阻力行驶阻力平衡图和平衡图和 i=tan可以做出爬坡度图。可以做出爬坡度图。7-2 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图第45页，共60页，编辑于2022年，星期二D动力因数。动力因数。二、动力特性图思考：动力因数能否反映汽车动思考：动力因数能否反映汽车动力性的好坏？已知哪些参数可做力性的好坏？已知哪些参数可做出动力特性图？出动力特性图？7-2 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图第46页，共60页，编辑于2022年，星期二fuamax1 1）计算最高车速由动力特性图确定动力性评价指标由动力特性图确定动力性评价指标7-2 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动
14、力特性图第47页，共60页，编辑于2022年，星期二 由动力特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。由动力特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。2）计算爬坡度 挡工作时，爬坡度较大，此时以挡工作时，爬坡度较大，此时以 imaxD1maxf 计算的计算的误差也较大，可以用下式计算误差也较大，可以用下式计算7-2 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图第48页，共60页，编辑于2022年，星期二 计算加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图解积分即计算加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图解积分即可计算加速时间。可计算加速时间。做出加速度曲线做出加速度曲线3）计算加速时间7-2 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动
15、力特性图第49页，共60页，编辑于2022年，星期二一、汽车行驶的附着条件驱动力大动力性强驱动力大足够的附着力（切向力）动力性强满足轮胎与地面的附着条件7-3 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率第50页，共60页，编辑于2022年，星期二地面对轮胎的作用力切向的作用力极限值附着力附着力大小的计算7-3 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率第51页，共60页，编辑于2022年，星期二7-3 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率汽车行驶的附着条件对于驱动轮驱动力附着力附着率第52页，共60页，编辑于2022年，星期二二、汽车的附着力与地面的反作用力汽车的附着力地面附着系数法向反作用力路面的种类和状况行驶车速
16、车轮的运动状况汽车的总体布置行驶的状况车身的形状道路的坡度 7-3 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率第53页，共60页，编辑于2022年，星期二7-4 汽车的功率平衡汽车行驶状态驱动力行驶阻力行驶阻力功率发动机功率第54页，共60页，编辑于2022年，星期二发动机功率行驶阻力功率滚动阻力功率Pf空气阻力功率Pw坡度阻力功率Pi加速阻力功率Pj7-4 汽车的功率平衡第55页，共60页，编辑于2022年，星期二f随车速ua的增大，Pf 的增加更快Pw是车速ua的三次函数7-4 汽车的功率平衡第56页，共60页，编辑于2022年，星期二汽车功率平衡图发动机功率 Pe阻力功率(Pf+Pw)/T车速ua发动机外特性曲线（Pe n）ua=0.377nr/igi07-4 汽车的功率平衡第57页，共60页，编辑于2022年，星期二汽车的功率平衡图7-4 汽车的功率平衡第58页，共60页，编辑于2022年，星期二行驶中消耗的发动机功率行驶中消耗的发动机功率发动机能提供的功率发动机能提供的功率后备功率后备功率思考：后备功率与所使用的思考：后备功率与所使用的挡位是否有关？挡位是否有关？7-4 汽车的功率平衡第59页，共60页，编辑于2022年，星期二汽车的后备功率曲线汽车的后备功率曲线7-4 汽车的功率平衡第60页，共60页，编辑于2022年，星期二