第一章汽车的动力性.ppt

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1、第一章 汽车的动力性第一章 汽车的动力性汽车的动力性良好的路面直线行驶平均行驶速度运输效率等最基本的性能纵向受力行驶方程式动力性评价指标第一节 汽车的动力性指标汽车动力性指标的要素汽车能爬上的最大坡度汽车的最高车速汽车的加速时间最高车速最高车速最高车速，是指汽车在平直的、良好最高车速，是指汽车在平直的、良好道路（混凝土或沥青）上所能达到的道路（混凝土或沥青）上所能达到的最高行驶车速最高行驶车速。加速时间评价方法加速时间评价方法原地起步加速时间原地起步加速时间 由由I或或II档起步，以最大加速档起步，以最大加速强度强度，并考虑换档时间，一般用并考虑换档时间，一般用0400m或者或者0100km/

2、h的时的时间表示原地起步的加速时间。间表示原地起步的加速时间。超车加速时间超车加速时间 以最高档或次高档，以最大加速以最高档或次高档，以最大加速强度加速至某一高速所用的时间。强度加速至某一高速所用的时间。爬坡能力的评价爬坡能力的评价 以满载、良好路面上的以满载、良好路面上的imax来表示。来表示。商用车商用车30或或16.7；越野汽车越野汽车60或或31；轿车最高车速较大，轿车最高车速较大，且通常在良好且通常在良好的市区道路行驶，可爬坡度很大。的市区道路行驶，可爬坡度很大。有的国家要求汽车在常遇坡道上汽有的国家要求汽车在常遇坡道上汽车必须保持的速度表明其加速能力。车必须保持的速度表明其加速能力

3、。第二节 汽车的驱动力与行驶阻力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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车动力传动过程第二节 汽车的驱动力与行驶阻力发动机变速器 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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力一、汽车的驱动力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力输入功率机械效率输出功率第二节 汽车的驱动力与行驶阻力发动机的转速特性发动机的外特性曲线：节气门(油门)全开时，转矩或功率等与转速的关系发动机的使用外特性曲线：即带有附件时的负荷特 性，通常汽油机小15，而柴油机小10发动机的部分特性曲线：节气门部分开启时

4、，转矩 或功率等与转速的关系图1-3 汽油发动机外特性第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力kwNmr/min第二节 汽车的驱动力与行驶阻力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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力“发动机性能曲线发动机性能曲线”图中能看出什么图中能看出什么？发动机性能曲线发动机性能曲线 通过发动机性能曲线，可以明白相应发动机的转速、输出功率和扭矩。发动机的转速是指发动机在单位时间（分钟）内的旋转圈数，一般用rpm表示单位。右图为发动机性能曲线图，图中的横轴上标有转速值，右边的纵轴上标有扭矩值，左侧纵轴上标有输出功率值。图中的红色曲线，表示发动机在特

5、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发动机的输出功率和扭矩，在产品说明书中一般以KW和Nm来表示。最大功率是指发动机所能够产生的最大动力输出，把它与转速结合起来表示。比如：68kW/6000rpm。功率是指发动机工作的效率，用其产生的扭矩乘以相应的转速而计算出来。转速越高意味着输出功率越大，但转速过高时通常会出现回落。扭矩是表示发动机所输出的旋转力量，它的表现方式与功率相同，用具体数字与转速一起表示。比如：Nm/3200rpm。扭矩影响着汽车起动、加速的性能以及牵引能力、爬坡性能和经济性。第二

6、节 汽车的驱动力与行驶阻力传动系的机械效率等速行驶工况功率输入Pin功率损耗PT传动系变速器、减速器等第二节 汽车的驱动力与行驶阻力传动系的功率损失机械损失液力损失摩擦润滑油齿轮传动副之间 轴承摩擦。润滑油的搅动润滑油与零件之间的表面摩擦。第二节 汽车的驱动力与行驶阻力传动系效率的检测0.90.92 轿车0.820.85 货车与客车第二节 汽车的驱动力与行驶阻力车轮的半径rrsrrWW自由半径静力半径滚动半径第二节 汽车的驱动力与行驶阻力u滚动半径的理论计算u滚动半径的近似计算u一般近似欧洲轮胎与轮辋技术协会（ETRTO）德国橡胶企业协会第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力图发动机外特性

7、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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力货车的驱动力图第二节 汽车的驱动力与行驶阻力二、汽车的行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力滚动阻力轮胎/路面接触轮胎变形载荷迟滞损失阻力偶滚动阻力滚动阻力 :轮胎内部摩擦产生的迟滞损失。这种轮胎内部摩擦产生的迟滞损失。这种迟滞损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。迟滞损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。第二节 汽车的驱动力与行驶阻力WddnnWhOCADEF加载卸载WCWD拖距 a滚动阻力偶矩a迟滞现象分析第二节 汽车的驱动力与行驶阻力u从动轮滚动时的受力情况WnnaWnn

8、第二节 汽车的驱动力与行驶阻力u驱动轮滚动时的受力情况WnnaWnn第二节 汽车的驱动力与行驶阻力等速行驶滚动阻力系数滚动阻力系数 车轮在一定条件下，滚动所需要推力车轮在一定条件下，滚动所需要推力Fp1与与负荷负荷W之比，即单位重力的推力。之比，即单位重力的推力。滚动阻力系数1.速度速度ua对对 f 的影响的影响滚动阻力系数的试验确定法滚动阻力系数的试验确定法牵引法、滑行法和转鼓法牵引法、滑行法和转鼓法对对对对f f的的的的影影影影响响响响因因因因素素素素滚动阻力系数对对对对f f的的的的影影影影响响响响因因因因素素素素2.轮胎的结构、材料、帘线对轮胎的结构、材料、帘线对f 的影响也的影响也很

9、大。子午线轮胎很大。子午线轮胎 f 小，天然橡胶小，天然橡胶 f 低。低。图1-14图1-15图1-16试验表明：由于转弯行驶增加的滚动阻力，已接近直线行驶的50%100%。在一般动力性分析中，常不考虑由转弯增加的阻力。f 的经验公式的经验公式第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力空气阻力汽车行驶空气作用空气阻力压力阻力（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%第二节 汽车的驱动力与行驶阻力空气阻力的计算空 气 阻 力影响影响 Fw 的因素：的因素：CD 和和 A由于乘坐空间的制约由于

10、乘坐空间的制约A变化不大变化不大但但CD变化较大变化较大，195070年年 CD=0.40.6 1990年年CD=0.250.40 概念车概念车CD=0.2CD大小对轿车（高速）汽车的性能影响极大大小对轿车（高速）汽车的性能影响极大帕萨特帕萨特(Passat)CD=0.28降低CD的方法前部低，前部低，过渡平滑，过渡平滑，后部加扰流板，后部加扰流板，掠背式，掠背式，底部导流，平整化，向后应逐步升高，底部导流，平整化，向后应逐步升高，整车俯视形状为腰鼓式，整车俯视形状为腰鼓式，改进通风进口、出口位置，改进通风进口、出口位置，商用车顶部安装导流罩系统。商用车顶部安装导流罩系统。第二节 汽车的驱动力

11、与行驶阻力坡度阻力汽车上坡行驶汽车重力沿坡道的分力坡度阻力shhgFiG第二节 汽车的驱动力与行驶阻力道路阻力坡度阻力滚动阻力道路阻力系数第二节 汽车的驱动力与行驶阻力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 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车旋转质量换算系数功率方程汽车动能汽车旋转质量换算系数第二节 汽车的驱动力与行驶阻力发动机功率外力的功率摩擦阻力的功率第二节 汽车的驱动力与行驶阻力发动机转速车轮转速传动系第二节 汽车的驱动力与行驶阻力加速时飞轮的转矩传动系输入转矩第二节 汽车的驱动力与行驶阻力半轴施加于驱

12、动轮的转矩第二节 汽车的驱动力与行驶阻力摩擦阻力转矩摩擦阻力转矩换算到车轮周缘的摩擦阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的动能功率方程第二节 汽车的驱动力与行驶阻力整理上式得加速阻力为第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车旋转质量换算系数固定传动比变速器的加速阻力为第二节 汽车的驱动力与行驶阻力三、汽车的行驶方程式第三节 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三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图行驶方程式汽车的基本参数汽车的动力性能最高车速加速能力爬坡能力第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图最高车速的确定驱动力行驶阻力加速时

13、间的确定最低稳定车速一定的距离（0400m）一定的速度（80umax）加速时间第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图汽车的加速度曲线（a ua）第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图汽车的加速度曲线（a ua）第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图加速时间的积分方法1/a ua 曲线加速时间矩形积分第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图BJ130汽车的加速时间曲线第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图爬坡能力的确定驱动力Ft空气阻力Fw滚动阻力Ff爬坡能力等速第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图第三

14、节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图典型的汽车爬坡度车速曲线（i ua）第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图二、汽车的动力特性图动力因数第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图汽车的动力特性图（D ua）Ft uaD ua第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图典型的汽车的动力特性图（D ua）第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图汽车的动力特性图（D ua）最高车速的确定最大爬坡度的确定阻力曲线加速时间的确定精确第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率一、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（

15、切向力）动力性强满足轮胎与地面的附着条件第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率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第四节 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四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率二、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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率汽车加速上坡时的受力图hgabLuadu/dtFZ1FZ2Tf1Tf2Tjw2FZw1FZw2GsinaGcosaTjeFX1FX2mdu/dtT

16、jw1第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率整理后得对后轮与路面的接触中心取矩静态分量动态分量空气升力滚动阻力偶第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率对前轮与路面的接触中心取矩整理后得静态分量动态分量空气升力滚动阻力偶第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率前、后轮法向反力的构成静态分量空气升力动态分量滚动阻力偶法向反作用力第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率 典型轿车前、后升力系数的比较第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率简化的前、后轮的法向反力第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力作用在驱动轮上的切向作用力汽车行驶工况的受力图第四节 汽车行

17、驶的附着条件与汽车的附着率Tf1Tf2Tjw2WBsinaWBcosaFX1mBdu/dtFWWBcosab/L-Tt/LaLbWBcosaa/L+Tt/LTtFp2Fp1Fp1WBcosab/L-Tt/LWBcosaa/L+Tt/LFp2Tjw1TtFZ1FZ2GW1sinaGW2sinam1du/dtm2du/dtTf1Tf2FX2FZ1FZ2前轮驱动汽车加速上坡时的受力图GW2cosaGW1cosaFX2FX1第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率从动轮受力分析在X方向对中心取矩忽略第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率车身受力分析在X方向第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率驱动

18、轮受力分析在X方向与Fj区别第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率后轮驱动汽车作用在驱动轮上的切向作用力第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率四、附着率附着率直线行驶充分发挥驱动力最低的附着系数汽车的行驶工况第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率附着率附着率的计算地面切向反作用力地面法向反作用力第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率加速上坡行驶时的附着率（后轮驱动）后驱动轮的附着率忽略滚动阻力和空气阻力第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率等效坡度第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率前驱动轮的附着率加速上坡行驶时的附着率（前轮驱动）忽略滚动阻力和空气阻力第四节 汽车行驶的附着条件

19、与汽车的附着率等效坡度四轮驱动汽车第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率如果前、后驱动力的分配可以根据运动状况自动调节，而使前、后驱动力同时达到附着力的限值，则全部附着力均可转化为驱动力第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率不同驱动形式汽车的等效坡度与地面附着系数曲线（q ）第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率附着系数与汽车速度曲线（C2 ua）第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率高速行驶时的附着率后驱动轮的附着率忽略坡度阻力和加速阻力第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率地面反力与车速的关系曲线（FX2,FZ2 ua）附着系数与车速的关系曲线（C2 ua）第五节 汽车的功率平衡

20、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五节 汽车的功率平衡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Pj第五节 汽车的功率平衡f随车速ua的增大，Pf 的增加更快Pw是车速ua的三次函数第五节 汽车的功率平衡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/igi0第五节 汽车的功率平衡汽车的功率平衡图第五节 汽车的功率平衡汽车的后备功率一定的速度等速行驶阻力功率(Pf+Pw)/T发动机功率Pe节气门某一开度后备功率节气门全开第五节 汽车的功率平衡汽车的后备功率图（P ua）第六

21、节 装有液力变矩器汽车的动力性变速器ig有级式变速器无级式变速器液力变矩器第六节 装有液力变矩器汽车的动力性发动机的外特性比较活塞式内燃机等功率发动机活塞式蒸气机第六节 装有液力变矩器汽车的动力性功率平衡与驱动力行驶阻力平衡图第六节 装有液力变矩器汽车的动力性活塞式内燃机优点缺点改进措施分级式变速器无级式变速器体积小重量轻价格便宜燃料供应方便后备功率小等功率发动机的性能ig=0.377npr/i0ua传动效率非常高第六节 装有液力变矩器汽车的动力性活塞式内燃机变速器的汽车与等功率汽车性能比较第六节 装有液力变矩器汽车的动力性无级式变速器液力变矩器动液传动三挡或四挡AMT转矩变化范围小改善汽车的

22、性能第六节 装有液力变矩器汽车的动力性液力变矩器简图第六节 装有液力变矩器汽车的动力性第六节 装有液力变矩器汽车的动力性第六节 装有液力变矩器汽车的动力性液力变矩器的特性无因次特性无因次特性变矩比K效率p i 特性泵轮转矩系数涡轮输出转矩泵轮输入转矩速比第六节 装有液力变矩器汽车的动力性液力变矩器的特性无因次特性第六节 装有液力变矩器汽车的动力性变矩比K效率泵轮转矩系数p变矩器台架试验TpTTnpnT第六节 装有液力变矩器汽车的动力性液力变矩器的透过性泵轮转矩系数p速比ip不随i变化p随i变化非透过性透过性泵轮载荷变化情况与涡轮载荷的关系第六节 装有液力变矩器汽车的动力性液力变矩器的非透过性曲

23、线第六节 装有液力变矩器汽车的动力性非透过性变矩器发动机的转速曲线的交点阻力变化汽车的运动状态变化发动机的转速不变汽车的运动状态变化涡轮转矩变化涡轮轴的转速改变负载泵轮转速非透过性第六节 装有液力变矩器汽车的动力性液力变矩器的透过性曲线透过性液力变矩器扩展了发动机运转的转速范围和相应的转矩范围第六节 装有液力变矩器汽车的动力性透过度p涡轮不动时，泵轮的转矩和转矩系数K=1时，泵轮的转矩和转矩系数非透过性透过性p=1 1.2p 1.2第六节 装有液力变矩器汽车的动力性液力变矩器的输出特性发动机外特性曲线Ttq n涡轮输出功率TT涡轮输出转速nT液力变矩器的输出特性汽车的动力性第六节 装有液力变矩

24、器汽车的动力性非透过性液力变矩器的输出特性透过性液力变矩器的输出特性第六节 装有液力变矩器汽车的动力性非透过性液力变矩器与透过性液力变矩器的比较P33 主要从其效率方面入手第六节 装有液力变矩器汽车的动力性液力耦合器nT的转速增加Tt逐渐减小TtTp时，处于不利的工况液力耦合器工况（Tt=Tp）第六节 装有液力变矩器汽车的动力性汽车动力性计算（装有液力变矩器）涡轮上的转矩涡轮上的转速车速公式TTnTUa=0.377rnT/i液力变矩器后面传动装置的传动比驱动力公式Ft=TTiT/r汽车的驱动力图第六节 装有液力变矩器汽车的动力性汽车的驱动力图第六节 装有液力变矩器汽车的动力性装有液力变矩器汽车的特点