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1、关于汽车动力性计算关于汽车动力性计算现在学习的是第1页，共31页汽车行驶时所需要的功率取决于行驶阻力：当 匀速 加速2-1汽车行驶需要的功率和能量一、汽车的行驶阻力 1车辆阻力 2空气阻力 3上坡（度）阻力 4加速阻力1车轮阻力车轮阻力 组成：1）滚动阻力 2）路面阻力 3）轮胎侧偏阻力 1）滚动阻力a.变形阻力 b.摩擦力现在学习的是第2页，共31页1）滚动阻力 a.变形阻力 b.摩擦力 a.变形阻力 轮胎在滚动时，有两种变形：径向变形 周向变形轮胎滚动时的滞后损失。弹性轮胎在硬路面上的滚动实质，如下图现在学习的是第3页，共31页滚动阻力 ：令 ，即滚动阻力系数.现在学习的是第4页，共31页
2、 b.摩擦力 a)胎面与路面的摩擦 b)轮胎变形使外胎与内胎，内胎与 垫之间 c)汽车振动时，钢板间及各活动悬架之间2）路面阻力 a.柔软路面 b.积水路面3)轮胎侧偏阻力 当Va=40km/h时 变形阻力：9095%摩擦阻力：210%影响滚动阻力的因素：1）车重：转动 轮胎变形 f 2）路面：路面塑性变形大 f3）轮胎结构：子干胎比普通胎f刚度好变形小4）轮胎气压：气压变形f但坏路f5）车速：当Va50km/hfc当Va100fVa150200当Va，振动Hz，轮胎周向，侧向扭曲变形现在学习的是第5页，共31页2空气阻力空气阻力 定义定义：汽车在直线行驶时，空气作用力在行驶方向上的分力。1）
3、组成组成：空气阻力由表面阻力和压力阻力组成。表面阻力：空气有粘度 压力阻力：车外形状 诱导阻力：空气升力在水平方向投影 内部阻力：流经散热器，发动机，车箱的阻力 干扰阻力：表面突起物，车门把手，后视镜底盘 其中，压差和诱导阻力：5090%（干扰在内）内部阻力：211%表面阻力：330%2）计算方法：计算方法：空气对物体的阻力与下列因素有关。流速U：对汽车来说，相对速度V=VaVf密度：空气密度，在一定条件下是常数迎风面积A：与车形有关式中为无因次的空气阻力系数。现在学习的是第6页，共31页在一般动力计算中，认为空气阻力作用在风帆中心，式中：CD空气阻力系数，实验得出；A迎面面积，汽车在行驶方向
4、的投影，m2；V相对速度，km/h。例：A 典型轿车1.42.60.40.6 货车370.81.0 大客车470.60.73）影响空气阻力因素（1）车速：与V2成正比关系，而功率则与V3成正比关系（2）A：车型，H为好（3）表面：突出物及光洁程度（4）：车身形状（流线型好）现在学习的是第7页，共31页 式中：坡道角度对公路来说：i很小9%故由于坡道阻力及滚动阻力与道路有关，所以通常以道路阻力代表两者之和。4加速阻力定义：汽车加速时，需要克服其质量加速时的惯性力。汽车质量：平移质量旋转质量3坡度阻力：汽车重力沿坡道的分力。现在学习的是第8页，共31页为了便于计算：把旋转质量惯性力转化为平移质量惯
5、性力，以系数 作为计入旋转质量后的“汽车质量换算系数”。即 （N）其中：汽车旋转质量换算系数（1）；G汽车质量，Kg；行驶加速度，m/s2。主要与飞轮的转动惯量 车轮的转动惯量 传动系转动惯量有关现在学习的是第9页，共31页 忽略传动系：当进行动力性初步计算时，若不知道准确 ，可按下列经验公式估算：现在学习的是第10页，共31页二、汽车行驶方程式 根据上述分析，可得出汽车行驶方程式 或1.式中表明了各物理量之间的数量关系，可方便地进行动力分析。2.式中某量并不表示汽车外力：质心的（总效应）3.结论是正确的。所需要的功率：现在学习的是第11页，共31页三、循环行驶三、循环行驶1几种典型的行驶循环
6、 例1：日本1975年排气规定:10人以下的轿车，25人以下的轻型车,按10工况热循环试验：模拟起步、停车多的市中心行驶条件，=17.7km/h。n工况冷循环试验：发动机起动后还未走热，汽车已起程，例如从郊区向市内行驶，km/h。2循环行驶的能量 平路无风条件下：其中，滚动阻力部分消耗:风阻部分消耗：加速阻力部分消耗：以上就是循环行驶中功率和能量的关系。现在学习的是第12页，共31页2-2 汽车的驱动系统汽车的驱动系统 一、汽车动力装置的评价与选择一、汽车动力装置的评价与选择1使用性能：特性曲线、操纵性、起动性2经济性：燃料消耗、泵位功率的成本3对环境的影响：排气、噪声、振动二、活塞式内燃机特
7、性二、活塞式内燃机特性 发动机特性曲线：发动机功率、转矩、油耗与发动机转速之间的函数关系曲线。当节流阀全开：发动机外特性曲线 当节流阀部分开：发动机负荷特性曲线转矩、功率和转速之间的关系式：kw式中：发动机转矩，N.m；发动机转速，r/min。现在学习的是第13页，共31页注意：1发动机制造厂提供的特性曲线：在试验台上无空滤、水泵、风扇、消声、发电机等件，若全带上则称为“使用特性曲线”。2台架试验是在稳定转速下测定P、M。实际上，发动机热工况，混合气浓度与台架不同。例如加速时，M比稳定工况下降58%。但是1变工况的研究不多见2数值相差不大所以，动力性估算中，仍用台架使用外特性。所以，动力性估算
8、中，仍用台架使用外特性。现在学习的是第14页，共31页三、离合器和液力偶合器特性三、离合器和液力偶合器特性特点：，效率：滑转率：功率损失：现在学习的是第15页，共31页1机械式离合器机械式离合器 主动片：外特性一点 、从动片：，当 时，（接合完毕）2液力偶合器液力偶合器 （主动）泵轮：其中：是随涡轮与泵轮转速比变化的系数。当一个工作点 当接合完毕 当 为减少损失尽量接近 ，一般现在学习的是第16页，共31页四、变速器和液力变扭器特性变速器和液力变扭器特性 驱动轮上理想的扭矩、功率特性。在整个转速范围内都能使用最大功率。特点：1）功率曲线平行于 轴 2）扭矩曲线是双曲线效率：功率损失：现在学习的
9、是第17页，共31页1机械式变速器机械式变速器 固定速比：（）例如：4档变速器与理想扭矩特性有空隙 a合理选速比b多设档位最高档速比最高车速最低档速比最大驱动扭矩，汽车最低稳定车速中间速比发动机工作稳定性现在学习的是第18页，共31页 即在扭矩曲线 点右边工作 发动机稳定工况条件换档时：相邻两档中，高档在 立即换入低档：低档应在 设计时，高档略高于低档略低于现在学习的是第19页，共31页实际换档，不考虑车速下降 即令如上所述速比分配方法：速比分配方法：1等比级数分配等比级数分配 车速与档位关系：速比等比级数分配图如右：现在学习的是第20页，共31页例题例题已知：CA10B一档 四档求：按等比级
10、数分配的 、解：故2）渐近式速比分配渐近式速比分配现代轿车使用车速范围大，多采用渐进式速比分配。以4档变速为例：；高速间速比值小于低挡间速比比值。现在学习的是第21页，共31页 从下图中可看出 在高档 特性场中空隙低档比高档大 2液力变矩器液力变矩器 “自学”现在学习的是第22页，共31页2-3 动力性分析动力性分析一、驱动力一、驱动力行驶阻力平衡图、动力特性图、功率平衡图行驶阻力平衡图、动力特性图、功率平衡图*汽车行驶方程式：a）车速km/h式中：车轮滚动半径，m；发动机转速，r/min。b）半径自由半径轮胎自由状态下的半径。滚动半径=滚动圆周/动态半径：受扭矩时的m式中：轮辋直径，in；轮
11、胎宽度，in；径向变形系数：0.10.16。现在学习的是第23页，共31页c）传动效率功率损失：机械损失液力损失由实验得到1驱动力车速图：各档驱动力与车速的关系。驱动力行驶阻力图：在上图上再画上行驶阻力曲线。2动力特性图：动力因数车速关系曲线物理意义物理意义：单位车重所具有的后备驱动力，标志着汽车克服、能力，可用于比较不同重量、不同空气阻力的汽车。现在学习的是第24页，共31页3功率平衡图：驱动功率、行驶阻力功率与车速的关系。kw二、分析驱动平衡图可方便、形象地确定汽车最高车速、二、分析驱动平衡图可方便、形象地确定汽车最高车速、加速性能和爬坡能力加速性能和爬坡能力1最高车速最高车速驱动力曲线与
12、总阻力曲线的交点现在学习的是第25页，共31页2汽车的爬坡能力汽车的爬坡能力汽车爬坡能力指在良好路面上，克服之后，剩余驱动力全部用来爬坡所能爬上的坡度。3汽车的加速能力汽车的加速能力当可知，可求出，作出图。由于需用仪器测定，一般常用加速时间评价汽车加速性能。例如：最高档加速性能15km/h0.8当从但与的关系式不易确定，所以一般用图解法.现在学习的是第26页，共31页一、汽车行驶的驱动一、汽车行驶的驱动附着条件附着条件才能加速行驶1、驱动条件第一条件2、附着条件第二条件附着力地面对轮胎切向反作用力极限值。在硬路面上其中为附着系数。对于后轮驱动的汽车：又（附着条件）综合上述，汽车驱动附着条件：2
13、-4 行驶附着条件行驶附着条件现在学习的是第27页，共31页二、车轮法向反作用力二、车轮法向反作用力汽车的附着力取决于法向反作用力和附着系数，其中附着系数在第四章介绍这里仅介绍车轮法向反作用力。1.静态法向反力前轴：后轴：2惯性力引起的法向反力前轴：后轴：现在学习的是第28页，共31页3空气阻力引起的法向反力前轴：后轴：4升力引起的法向反力前轴：后轴：其中、为前后轴升力。综合上述，汽车行驶前后轴的反力分别为：现在学习的是第29页，共31页三、附着条件限制的加速能力三、附着条件限制的加速能力条件：低速档加速能力（最大）1及忽略2忽略旋转惯性力矩前驱动其中极限值故同理，后驱动：全驱动：现在学习的是第30页，共31页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第31页，共31页