《汽车理论汽车动力性学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车理论汽车动力性学习教案.pptx（99页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、会计学1汽车汽车(qch)理论汽车理论汽车(qch)动力性动力性第一页，共99页。理论上讲可以用汽车行驶方程采用(ciyng)解析方式求解最高车速、加速能力和爬坡能力。但非常复杂.利用图解法可直观表达汽车结构与使利用图解法可直观表达汽车结构与使用参数对性能指标的影响，这在课程用参数对性能指标的影响，这在课程学习中是最经常采用学习中是最经常采用(ciyng)(ciyng)的一种的一种方法方法.第1页/共99页第二页，共99页。驱动力与行驶阻力平衡图定义驱动力与行驶阻力平衡图定义驱动力与行驶阻力平衡图定义驱动力与行驶阻力平衡图定义 为了清晰地描述汽车行驶时受力情况及为了清晰地描述汽车行驶时受力情况
2、及为了清晰地描述汽车行驶时受力情况及为了清晰地描述汽车行驶时受力情况及其平衡关系，通常其平衡关系，通常其平衡关系，通常其平衡关系，通常(tngchng)(tngchng)将平衡方程将平衡方程将平衡方程将平衡方程式用图解方式进行描述，即将驱动力式用图解方式进行描述，即将驱动力式用图解方式进行描述，即将驱动力式用图解方式进行描述，即将驱动力FtFt和和和和常见行驶阻力常见行驶阻力常见行驶阻力常见行驶阻力FwFw和和和和Ff Ff 绘在同一张图上。绘在同一张图上。绘在同一张图上。绘在同一张图上。第2页/共99页第三页，共99页。驱动力行驶阻力平衡驱动力行驶阻力平衡(pnghng)图图的绘制：的绘制：
3、驱动力行驶阻力平衡图由两部分组成(z chn)：一部分是各档的驱动力曲线Ft-va；另一部分是在平直良好的沥青或水泥路面上，等速行驶的总阻力曲线 （Ff+Fw）-va第3页/共99页第四页，共99页。第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡(pnghng)图与动力特性图 在驱动力图的在驱动力图的基础上，画出基础上，画出Ff+FW=f(ua)就是就是驱动力行驶阻力驱动力行驶阻力(zl)平衡图。平衡图。一、驱动力行驶阻力(zl)平衡图FfFf+FW第4页/共99页第五页，共99页。利用驱动力利用驱动力利用驱动力利用驱动力-行驶阻力行驶阻力行驶阻力行驶阻力(zl)(zl)(zl)(zl)平衡图进行动力性平衡
4、图进行动力性平衡图进行动力性平衡图进行动力性评价：评价：评价：评价：1.1.最大速度最大速度uamax uamax ：2.2.加速加速(ji s)(ji s)能力：能力：t t3.3.最大爬坡度最大爬坡度:i1max:i1max第5页/共99页第六页，共99页。FfFf+FWuamax第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡(pnghng)图与动力特性图最高车速最高车速(ch s)行驶行驶时时Fi=0Fj=0Ft=Ff+Fw发动机以部分发动机以部分(b fen)负荷工负荷工作即可作即可思考思考 当当Ff+FW与与Ft5没有交没有交点时，如何确定最高车速点时，如何确定最高车速？此时对应的发动机工况？此
5、时对应的发动机工况如何？如何？1.确定uamax第6页/共99页第七页，共99页。确定确定确定确定(qudng)(qudng)汽车的最高车速汽车的最高车速汽车的最高车速汽车的最高车速Vamax:Vamax:如图所示，交点处对应(duyng)的车速即为最高车速Vamax。如果油门踏到底，其余点具有剩余驱动力，该车在剩余驱动力作用下加速。第7页/共99页第八页，共99页。uamax=205km/h奥迪奥迪A4 轿车驱动力轿车驱动力行驶阻力行驶阻力(zl)平衡图平衡图第8页/共99页第九页，共99页。图图图图1 125 25 汽车驱动力行驶汽车驱动力行驶汽车驱动力行驶汽车驱动力行驶(xngsh(xn
6、gsh)阻力平衡阻力平衡阻力平衡阻力平衡图图图图驱动力驱动力Ft第9页/共99页第十页，共99页。2.2.加速能力加速能力加速能力加速能力 它用它用它用它用aj,aj,但但但但aj aj不方便不方便不方便不方便(fngbin)(fngbin)评评评评价。通常用加速时间或加速距离来评价。价。通常用加速时间或加速距离来评价。价。通常用加速时间或加速距离来评价。价。通常用加速时间或加速距离来评价。第10页/共99页第十一页，共99页。图图1-25 汽车汽车(qch)加速度速度图加速度速度图加速度加速度aj第11页/共99页第十二页，共99页。第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡(pnghng)图与动力
7、特性图思考：从图中看，在什么思考：从图中看，在什么时候换挡可以使加速时候换挡可以使加速(ji s)时间最短？时间最短？由加速由加速(ji s)度度曲线做加速曲线做加速(ji s)度度倒数曲线，再积分，即倒数曲线，再积分，即可求出加速可求出加速(ji s)时时间。间。第12页/共99页第十三页，共99页。第三节 汽车的驱动力(dngl)行驶阻力平衡图与动力(dngl)特性图 由加速度曲线由加速度曲线做加速度倒数做加速度倒数(do sh)曲线，再积分，曲线，再积分，即可求出加速时间。即可求出加速时间。思考思考(sko)：从图中看，：从图中看，在什么时候换挡可以使在什么时候换挡可以使加速时间最短？加
8、速时间最短？第13页/共99页第十四页，共99页。第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡(pnghng)图与动力特性图 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(q jin)，采用，采用图解积分的方法图解积分的方法求面积和。求面积和。第14页/共99页第十五页，共99页。第三节 汽车的驱动力(dngl)行驶阻力平衡图与动力(dngl)特性图直接直接(zhji)挡挡加速加速挡原地起步换挡加速挡原地起步换挡加速计算计算(j sun)得到的加速度得到的加速度曲线曲线所用时间较短所用时间较短第15页/共99页第十六页，共99页。手工计算时手工计算时手工计算时手工计算时,一
9、般忽略原地起步过程一般忽略原地起步过程一般忽略原地起步过程一般忽略原地起步过程的离合器打滑过程的离合器打滑过程的离合器打滑过程的离合器打滑过程.即假设在最初时刻，即假设在最初时刻，即假设在最初时刻，即假设在最初时刻，汽车已具备起步换档所需的最低车速。汽车已具备起步换档所需的最低车速。汽车已具备起步换档所需的最低车速。汽车已具备起步换档所需的最低车速。换档时刻的确定：若换档时刻的确定：若换档时刻的确定：若换档时刻的确定：若I-III-III-III-II加速度曲线加速度曲线加速度曲线加速度曲线相交相交相交相交(xingjio)(xingjio)(xingjio)(xingjio)，则规定在交点处
10、换，则规定在交点处换，则规定在交点处换，则规定在交点处换档；若档；若档；若档；若I-III-III-III-II的加速度曲线不相交的加速度曲线不相交的加速度曲线不相交的加速度曲线不相交(xingjio)(xingjio)(xingjio)(xingjio)，则规定在发动机最高转，则规定在发动机最高转，则规定在发动机最高转，则规定在发动机最高转速处换档；换档时间一般忽略不计（正速处换档；换档时间一般忽略不计（正速处换档；换档时间一般忽略不计（正速处换档；换档时间一般忽略不计（正态分布态分布态分布态分布t=0.20.4s)t=0.20.4s)t=0.20.4s)t=0.20.4s)。计算加速时间的
11、用途：确定汽车加速计算加速时间的用途：确定汽车加速计算加速时间的用途：确定汽车加速计算加速时间的用途：确定汽车加速能力；传动系最佳匹配；合理选择发动能力；传动系最佳匹配；合理选择发动能力；传动系最佳匹配；合理选择发动能力；传动系最佳匹配；合理选择发动机的排量。机的排量。机的排量。机的排量。第16页/共99页第十七页，共99页。其前提条件是路面良好其前提条件是路面良好(lingho)，克服，克服 Fw+Ff 后后的全部力都用于克服坡道阻力，的全部力都用于克服坡道阻力，即即3.利用利用(lyng)驱动力驱动力-行驶阻力平衡行驶阻力平衡图图 确定汽车的爬坡能力确定汽车的爬坡能力第17页/共99页第十
12、八页，共99页。第18页/共99页第十九页，共99页。第19页/共99页第二十页，共99页。由驱动力由驱动力行驶行驶(xngsh)阻力平衡图和阻力平衡图和 i=tan可以做出爬坡度图。可以做出爬坡度图。第20页/共99页第二十一页，共99页。第21页/共99页第二十二页，共99页。第22页/共99页第二十三页，共99页。i0max表示汽车不必换入低档的通过能力，轿车为0.070.20，货车为0.040.10。i0max大，表示在一般(ybn)坡道上，不必换入低档即可通过，这有利于提高汽车的平均车速并可以减轻驾驶员疲劳程度。i1max 代表整车的通过能力(nngl)，轿车为0.300.50，货车
13、为0.300.40。第23页/共99页第二十四页，共99页。第24页/共99页第二十五页，共99页。第25页/共99页第二十六页，共99页。新款别克新款别克新款别克新款别克GLGL主要性能参数一览表主要性能参数一览表主要性能参数一览表主要性能参数一览表最高车速最高车速最高车速最高车速(km/h)(km/h)173km/h173km/h 油耗油耗油耗油耗(L/100km)(L/100km)6.9L6.9L 发动机型式发动机型式发动机型式发动机型式2.982.98升升升升V V型型型型4 4冲程冲程冲程冲程(chngchng)6(chngchng)6缸发缸发缸发缸发动机，动机，动机，动机，SFI
14、SFI 电子顺序多点燃油喷射系统电子顺序多点燃油喷射系统电子顺序多点燃油喷射系统电子顺序多点燃油喷射系统气缸数气缸数气缸数气缸数6 6排量排量排量排量(mL)(mL)29802980压缩比压缩比压缩比压缩比9.5:19.5:1点火方式电子点火点火方式电子点火点火方式电子点火点火方式电子点火最大功率最大功率最大功率最大功率(kw)(kw)126kW/5200126kW/5200最大扭矩最大扭矩最大扭矩最大扭矩(N.m)(N.m)256Nm/4400256Nm/4400 0-100Km/h 0-100Km/h加速时间加速时间加速时间加速时间(s)(s)10.8s10.8s 风阻系数风阻系数风阻系数
15、风阻系数=0.32=0.32 第26页/共99页第二十七页，共99页。雪佛兰新一代景程主要雪佛兰新一代景程主要(zhyo)性能参数和配置性能参数和配置7203 SE MT7203 SE AT7203 SX MT7203 SX AT性能发动机D-Tec直列4缸，双顶置凸轮轴（DOHC），SFI顺序多点燃油喷射，ECM电子控制块排量1998变速箱D20五挡手动控制齿轮变速箱AF20四挡自动控制齿轮变速箱D20五挡手动控制齿轮变速箱AF20四挡自动控制齿轮变速箱最大功率（Kw/RPM）95/5400最大扭矩（Nm/RPM）185/4000压缩比9.6:1最高车速(Km/h)195185195185加
16、速性能0100km/h(s)10.613.210.613.290km/h等速油耗(L/100km)6.66.76.66.7第27页/共99页第二十八页，共99页。驱动力行驶阻力平衡图可以驱动力行驶阻力平衡图可以(ky(ky)求出衡量求出衡量动力性的具体指标。但是驱动力及驱动力图动力性的具体指标。但是驱动力及驱动力图不能直观地比较不同汽车动力性的优劣。驱不能直观地比较不同汽车动力性的优劣。驱动力大，动力性不一定好。动力大，动力性不一定好。因此有必要确定一个能直接比较不同车型因此有必要确定一个能直接比较不同车型动力性能的参数；它应包含动力性能的参数；它应包含(bohn)总重、总重、空气阻力及驱动力
17、诸因素。空气阻力及驱动力诸因素。第28页/共99页第二十九页，共99页。第29页/共99页第三十页，共99页。定义定义(dngy)式：式：动力因数的物理意义动力因数的物理意义:是单位汽车总重力所具有的剩余是单位汽车总重力所具有的剩余(shngy)(shngy)驱动力，可以用它来克服相应的道路阻力和驱动力，可以用它来克服相应的道路阻力和加速阻力。加速阻力。常将动力因数作为表征汽车动力性的指标。显然，动力因数常将动力因数作为表征汽车动力性的指标。显然，动力因数越大，汽车的动力性好。越大，汽车的动力性好。第30页/共99页第三十一页，共99页。动力动力(dngl)平平衡方程：衡方程：第31页/共99
18、页第三十二页，共99页。汽车汽车(qch)动力特性动力特性图图根据动力因数的定义，可作出汽车在各档下的动根据动力因数的定义，可作出汽车在各档下的动力因数与行驶力因数与行驶(xngsh(xngsh)车速的关系曲线图，称车速的关系曲线图，称为汽车动力特性图。为汽车动力特性图。在动力特性图上，以相同的比例尺作出滚动阻力在动力特性图上，以相同的比例尺作出滚动阻力系数随车速变化关系曲线，便可方便地求出汽车系数随车速变化关系曲线，便可方便地求出汽车动力性评价指标。动力性评价指标。第32页/共99页第三十三页，共99页。第33页/共99页第三十四页，共99页。fuamax1 1）计算）计算(j sun)(j
19、 sun)最高车速最高车速由动力由动力(dngl)特性图确定动力特性图确定动力(dngl)性评价指标性评价指标第34页/共99页第三十五页，共99页。由动力特性由动力特性(txng)曲线，即可做出各挡的爬坡曲线，即可做出各挡的爬坡度图。度图。2）计算(jsun)爬坡度 挡工作挡工作(gngzu)时，爬坡度较大，此时以时，爬坡度较大，此时以 imaxD1maxf 计算的误差也较大，可以用下式计算计算的误差也较大，可以用下式计算第35页/共99页第三十六页，共99页。计算计算(j sun)加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图解积分即可计算解积分即可计算(j
20、sun)加速时间。加速时间。第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡(pnghng)图与动力特性图做出加速度曲线做出加速度曲线(qxin)3）计算加速时间第36页/共99页第三十七页，共99页。1.4 汽车行驶的附着汽车行驶的附着(fzhu)条件与汽车条件与汽车附着附着(fzhu)率率n n引言引言引言引言(y(y nyn)nyn)：汽车行驶的驱动条：汽车行驶的驱动条：汽车行驶的驱动条：汽车行驶的驱动条件件件件第37页/共99页第三十八页，共99页。Adhensive force第38页/共99页第三十九页，共99页。后驱动后驱动(q dn)汽汽车车第39页/共99页第四十页，共99页。路面条件路面
21、条件附着系数附着系数干沥青路面干沥青路面0.70.8湿沥青路面湿沥青路面0.50.6干燥的碎石路干燥的碎石路0.60.7干土路干土路0.50.6湿土路湿土路0.20.4滚压后的雪路滚压后的雪路0.20.31.附着力附着系数，与路面附着系数，与路面和轮胎和轮胎(lnti)都有关。都有关。地面地面(dmin)对轮胎切对轮胎切向反作用力的极限值（最向反作用力的极限值（最大值）即为附着力。大值）即为附着力。FZ地面作用地面作用(zuyng)在车在车轮上的法向反力；轮上的法向反力；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常见路面的常见路面的平均平均附着系数附着系数思考：为什么汽车在
22、湿土路上容易出现打思考：为什么汽车在湿土路上容易出现打滑现象？滑现象？第40页/共99页第四十一页，共99页。思考思考 光面胎和带花纹的轮胎光面胎和带花纹的轮胎(lnti)在干燥硬路面上的附着在干燥硬路面上的附着系数有何不同？系数有何不同？轮胎轮胎(lnti)花纹起什么作花纹起什么作用？用？第四节 汽车行驶(xngsh)的附着条件与汽车的附着率胎面与胎面与 的关系的关系(gun x)(gun x)？第41页/共99页第四十二页，共99页。第四节 汽车行驶的附着(fzhu)条件与汽车的附着(fzhu)率第42页/共99页第四十三页，共99页。F1方程式赛车在不同方程式赛车在不同(b tn)天气条
23、件下天气条件下使用的不同使用的不同(b tn)胎面花纹的轮胎胎面花纹的轮胎第四节 汽车行驶(xngsh)的附着条件与汽车的附着率第43页/共99页第四十四页，共99页。胎面的四道沟槽减小了车轮和地面间的有效接地面积，使车轮的附胎面的四道沟槽减小了车轮和地面间的有效接地面积，使车轮的附胎面的四道沟槽减小了车轮和地面间的有效接地面积，使车轮的附胎面的四道沟槽减小了车轮和地面间的有效接地面积，使车轮的附着力下降，汽车的车速着力下降，汽车的车速着力下降，汽车的车速着力下降，汽车的车速(ch s)(ch s)得以控制。得以控制。得以控制。得以控制。第四节 汽车行驶(xngsh)的附着条件与汽车的附着率第
24、44页/共99页第四十五页，共99页。后轮驱动后轮驱动(q dn)时，附着条件是时，附着条件是附着条件附着条件(tiojin)：地面作用在驱动轮上的切向反力小于驱动：地面作用在驱动轮上的切向反力小于驱动轮的附着力。轮的附着力。驱动轮上的切向反力主要与哪些因素有关？其大小驱动轮上的切向反力主要与哪些因素有关？其大小可否可否(k fu)通过驾驶员合理控制？通过驾驶员合理控制？第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率2.附着条件思考思考第45页/共99页第四十六页，共99页。前轮驱动时，前轮驱动时，如果如果FX1小、小、FZ1大、大、小，附着条件容易小，附着条件容易(rngy)得到满足。得到满足。F
25、X1小小第四节 汽车行驶(xngsh)的附着条件与汽车的附着率 路面条件好，车速低，路面条件好，车速低，Ff 小；行驶车速低，小；行驶车速低，Fw 小；路面平坦小；路面平坦(pngtn)，Fi 小；不急加速，小；不急加速，Fj 小。小。什么什么路面路面条件下条件下，附着条件附着条件不易满足？不易满足？湿滑路面、冰雪湿滑路面、冰雪路面、沙地等。路面、沙地等。当路面有积雪时当路面有积雪时，起步用高起步用高挡好还是用低挡好？挡好还是用低挡好？用高挡轻踩加速用高挡轻踩加速踏板起步较好。踏板起步较好。汽车在什么汽车在什么工况工况下工作下工作，附着条件会不易满足？附着条件会不易满足？起步急加速。起步急加速
26、。解解释释为为什什么么？第46页/共99页第四十七页，共99页。解决方案解决方案 装用装用TCS（ASR）驱动力控制系统）驱动力控制系统(kn zh x tn)，通过对驱动轮作用制动力矩控制起步过程的通过对驱动轮作用制动力矩控制起步过程的FX2。进而进而(jn r)减少燃油减少燃油喷射量喷射量第四节 汽车(qch)行驶的附着条件与汽车(qch)的附着率 起步过程中，驱动轮的严重滑转会加剧轮胎的磨损。起步过程中，驱动轮的严重滑转会加剧轮胎的磨损。第47页/共99页第四十八页，共99页。，越野车如何，越野车如何(rh)爬上爬上100的坡道的坡道？越野汽车越野汽车(qch)爬坡时爬坡时即只有即只有(
27、zhyu)附着系数大于附着系数大于1时，才有可能爬上时，才有可能爬上100%的坡道。的坡道。思考思考第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率第48页/共99页第四十九页，共99页。此时必须依靠越野轮胎花纹的抓地性，并与良好此时必须依靠越野轮胎花纹的抓地性，并与良好(lingho)的路面相配合，才能提高附着系数。的路面相配合，才能提高附着系数。第四节 汽车(qch)行驶的附着条件与汽车(qch)的附着率第49页/共99页第五十页，共99页。n n 轮胎气压对附着系数中有较大的影响轮胎气压对附着系数中有较大的影响(y(y ngxingxi ng)ng)：n n 在干燥的硬路面上，降低轮胎的气压，使
28、附着在干燥的硬路面上，降低轮胎的气压，使附着系数加大。系数加大。n n 在潮湿的硬路面上，适当提高轮胎气压，附着在潮湿的硬路面上，适当提高轮胎气压，附着系数提高。系数提高。行驶速度对附着系数也有影响：行驶速度对附着系数也有影响：在硬路面上，车速在硬路面上，车速(ch s)增加时，附着系数下降。增加时，附着系数下降。雨天在硬路面上高速行驶，附着系数严重下降。雨天在硬路面上高速行驶，附着系数严重下降。第50页/共99页第五十一页，共99页。二、汽车(qch)的附着力与地面法向反作用力 汽车在加速上坡时，附着条件汽车在加速上坡时，附着条件(tiojin)不易满足。不易满足。以下将在此工况下，分析路面
29、作用在车轮上的法向力以下将在此工况下，分析路面作用在车轮上的法向力FZ和切向力和切向力FX。第四节 汽车行驶(xngsh)的附着条件与汽车的附着率第51页/共99页第五十二页，共99页。第四节 汽车行驶(xngsh)的附着条件与汽车的附着率第52页/共99页第五十三页，共99页。主要与质心位置主要与质心位置(wi zhi)及坡度角有关。及坡度角有关。（1）静态(jngti)轴荷的法向反作用力（2）动态(dngti)分量 思考：汽车加速前进思考：汽车加速前进时时，前后轮的垂直载荷发前后轮的垂直载荷发生什么变化？生什么变化？第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率第53页/共99页第五十四页，共9
30、9页。F FZ Zd1d1 F FZ Zd2d2 加速加速(ji s)时时后驱车后驱车(qch)容容易满足附着条件易满足附着条件跑车跑车(po ch)大多采用后轮驱动大多采用后轮驱动思考：加速时思考：加速时，前驱车还是后驱车容易满足附着条件？前驱车还是后驱车容易满足附着条件？保时捷保时捷911双座跑车采用后双座跑车采用后置式发动机后轮置式发动机后轮驱动。驱动。第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率第54页/共99页第五十五页，共99页。绝大多数双座跑车采用绝大多数双座跑车采用(ciyng)中置发动机中置发动机后轮驱动。后轮驱动。第四节 汽车行驶(xngsh)的附着条件与汽车的附着率思考：要想
31、使发动机转矩得到充分发挥，又满足附着思考：要想使发动机转矩得到充分发挥，又满足附着(fzhu)条件，最理想的驱动方式是什么？条件，最理想的驱动方式是什么？四轮驱动四轮驱动第55页/共99页第五十六页，共99页。高级轿车高级轿车自重大自重大(zhngd)，Ff大；车速高，车体大，大；车速高，车体大，FW大；大；发动机排量大，发动机排量大，Ft大。大。思考：什么思考：什么(shn me)车型适合用四轮驱车型适合用四轮驱动？动？超级跑车超级跑车(po ch)车速高，车速高，FW大；发动机排量大，大；发动机排量大，Ft大。大。越野车越野车道路条件差，附着系数小。道路条件差，附着系数小。重型货车重型货车
32、自重大，自重大，Ff大，道路条件差，附着系数小。大，道路条件差，附着系数小。第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率第56页/共99页第五十七页，共99页。CLf前空气升力前空气升力(shn l)系数；系数；CLr后空气升力后空气升力(shn l)系数。系数。第四节 汽车行驶的附着(fzhu)条件与汽车的附着(fzhu)率（3）空气(kngq)升力第57页/共99页第五十八页，共99页。第四节 汽车行驶(xngsh)的附着条件与汽车的附着率第58页/共99页第五十九页，共99页。第四节 汽车(qch)行驶的附着条件与汽车(qch)的附着率第59页/共99页第六十页，共99页。第四节 汽车(qc
33、h)行驶的附着条件与汽车(qch)的附着率第60页/共99页第六十一页，共99页。（4）滚动(gndng)阻力偶矩产生的部分此项较小，可以此项较小，可以(ky)忽略不计忽略不计忽略旋转质量惯性忽略旋转质量惯性(gunxng)阻力偶矩和滚动阻力偶矩之后阻力偶矩和滚动阻力偶矩之后第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率第61页/共99页第六十二页，共99页。三、作用(zuyng)在驱动轮上的地面切向反作用(zuyng)力 切向反作用力最大值出现(chxin)在汽车加速爬坡的工况，以下将在此工况下进行分析。第四节 汽车行驶(xngsh)的附着条件与汽车的附着率第62页/共99页第六十三页，共99页。
34、将整车分解为车身、驱动轮（前轮）、从动轮（后轮）三部分将整车分解为车身、驱动轮（前轮）、从动轮（后轮）三部分(b fen)，分别分析其受力。，分别分析其受力。第四节 汽车行驶的附着(fzhu)条件与汽车的附着(fzhu)率第63页/共99页第六十四页，共99页。第四节 汽车行驶(xngsh)的附着条件与汽车的附着率Tjw2很小，忽略不计很小，忽略不计第64页/共99页第六十五页，共99页。代入得代入得第四节 汽车行驶的附着(fzhu)条件与汽车的附着(fzhu)率将将第65页/共99页第六十六页，共99页。将将 代入得代入得注意注意(zh y)与与Fj的的区别区别第四节 汽车行驶(xngsh)
35、的附着条件与汽车的附着率当汽车当汽车(qch)由前轮驱动时由前轮驱动时同理可得：同理可得：当汽车由后轮驱动时当汽车由后轮驱动时第66页/共99页第六十七页，共99页。四、附着(fzhu)率汽车直线行驶状况下，充分发挥驱动力作用时要求的最低附着汽车直线行驶状况下，充分发挥驱动力作用时要求的最低附着(fzhu)系数。系数。1.加速(jis)、上坡行驶时的附着率1）后轮驱动汽车第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率第67页/共99页第六十八页，共99页。令令忽略空气阻力和滚动忽略空气阻力和滚动(gndng)阻力阻力q包含加速阻力包含加速阻力(zl)在内的等效坡度。在内的等效坡度。第四节 汽车行驶(
36、xngsh)的附着条件与汽车的附着率 为加速上坡行驶时要求的地面附着系数。为加速上坡行驶时要求的地面附着系数。当在一定附着系数的路面上行驶时，汽车能通过的当在一定附着系数的路面上行驶时，汽车能通过的最大等效坡度为最大等效坡度为q。将将代入代入第68页/共99页第六十九页，共99页。2）前轮驱动汽车(qch)当汽车当汽车(qch)由后轮驱动时由后轮驱动时同理可得，当汽车同理可得，当汽车(qch)由前轮驱动时由前轮驱动时第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率思考：如果思考：如果a=b，哪种驱动方式的哪种驱动方式的等效坡度更大？等效坡度更大？第69页/共99页第七十页，共99页。驱动方式或驱动方式
37、或车型车型前轮驱动前轮驱动0后轮驱动后轮驱动1Audi0.5BMW325i0.63M.B.4Matic0.653）四轮驱动汽车(qch)令后轴的转矩分配令后轴的转矩分配(fnpi)系数为系数为第四节 汽车行驶的附着(fzhu)条件与汽车的附着(fzhu)率第70页/共99页第七十一页，共99页。通常前、后驱动轮的附着率不相等，汽车的等效通常前、后驱动轮的附着率不相等，汽车的等效(dn xio)坡度受附着坡度受附着率较大驱动轮的限制。率较大驱动轮的限制。第四节 汽车(qch)行驶的附着条件与汽车(qch)的附着率 等效坡度一定时，如果等效坡度一定时，如果(rgu)前轮附着率较大，前驱动轮的驱动力
38、将先达到地前轮附着率较大，前驱动轮的驱动力将先达到地面附着力而滑转，后驱动轮驱动力也保持在前轮刚开始滑转时的数值不再增加。面附着力而滑转，后驱动轮驱动力也保持在前轮刚开始滑转时的数值不再增加。第71页/共99页第七十二页，共99页。如果前、后轮驱动力可以通过自动调节如果前、后轮驱动力可以通过自动调节(tioji)同时达到附着同时达到附着力极限力极限第四节 汽车行驶的附着(fzhu)条件与汽车的附着(fzhu)率即即第72页/共99页第七十三页，共99页。第四节 汽车(qch)行驶的附着条件与汽车(qch)的附着率思考：如果路面附着系数思考：如果路面附着系数 ，两种轿车，两种轿车1 1挡的动力性
39、可挡的动力性可否否(k fu)(k fu)得到充分发挥？得到充分发挥？第73页/共99页第七十四页，共99页。2.高速行驶时的附着(fzhu)率第四节 汽车行驶(xngsh)的附着条件与汽车的附着率第74页/共99页第七十五页，共99页。随着车速的增加，后轮的法向反作用力下降，而切向反作用力则按车速的平方关随着车速的增加，后轮的法向反作用力下降，而切向反作用力则按车速的平方关系增大。因此，附着率系增大。因此，附着率 随车速的提高而急剧增大，附着条件不易随车速的提高而急剧增大，附着条件不易(b y)满足。满足。第四节 汽车行驶的附着(fzhu)条件与汽车的附着(fzhu)率思考：高速轿车该如何解
40、决附着思考：高速轿车该如何解决附着(fzhu)率过大的问题？率过大的问题？第75页/共99页第七十六页，共99页。1.5 汽车汽车(qch)的功率平的功率平衡及影响动力性的因素衡及影响动力性的因素n n功率平衡图功率平衡图n n 用纵坐标表示功率，横坐标用纵坐标表示功率，横坐标表示车速表示车速(ch s)，将发动机功，将发动机功率与经常遇到的阻力功率对车速率与经常遇到的阻力功率对车速(ch s)的关系绘制在直角坐标的关系绘制在直角坐标图上，就得到功率平衡图。图上，就得到功率平衡图。汽车汽车(qch)在行驶时驱动力与行驶阻力在行驶时驱动力与行驶阻力平衡平衡 发动机输出功率也与行驶阻力功率平衡发动
41、机输出功率也与行驶阻力功率平衡第76页/共99页第七十七页，共99页。第五节 汽车(qch)的功率平衡 汽车行驶过程汽车行驶过程(guchng)中，发动机发出的功率始终等于机中，发动机发出的功率始终等于机械传动损失功率与全部运动阻力所消耗的功率。械传动损失功率与全部运动阻力所消耗的功率。第77页/共99页第七十八页，共99页。第78页/共99页第七十九页，共99页。第79页/共99页第八十页，共99页。80033005700620062709690ig1=2.13ua17295055ig2=1.46ua210437380ig3=1.02ua31561105115ig4=0.73ua421851
42、47160ig5=0.57ua52699188205ig6=0.39ua639159276300例：已知奥迪例：已知奥迪A4轿车发动机及轿车发动机及6个挡传动比的数据（如下表所示），个挡传动比的数据（如下表所示），i0=6.333，r=0.317m，由，由 可以可以(ky)对应计算出对应计算出 各各 挡的挡的ua，即可画出，即可画出 曲线。曲线。第五节 汽车的功率(gngl)平衡一、功率(gngl)平衡图 及及 间的关系图。间的关系图。第80页/共99页第八十一页，共99页。第81页/共99页第八十二页，共99页。第82页/共99页第八十三页，共99页。n n档位不同时车速的范围不同，但是功率
43、档位不同时车速的范围不同，但是功率档位不同时车速的范围不同，但是功率档位不同时车速的范围不同，但是功率的大小不变，只是各档的功率曲线对应的的大小不变，只是各档的功率曲线对应的的大小不变，只是各档的功率曲线对应的的大小不变，只是各档的功率曲线对应的车速位置不同。低档时车速低，速度变化车速位置不同。低档时车速低，速度变化车速位置不同。低档时车速低，速度变化车速位置不同。低档时车速低，速度变化区域窄；高档时车速高，所占速度变化区区域窄；高档时车速高，所占速度变化区区域窄；高档时车速高，所占速度变化区区域窄；高档时车速高，所占速度变化区域大。域大。域大。域大。n n滚动阻力功率在低速时近似为直线，而滚
44、动阻力功率在低速时近似为直线，而滚动阻力功率在低速时近似为直线，而滚动阻力功率在低速时近似为直线，而在高速时是二次曲线（低速、货车在高速时是二次曲线（低速、货车在高速时是二次曲线（低速、货车在高速时是二次曲线（低速、货车(huch)(huch)！）！）！）！）n n空气阻力功率曲线为三次函数空气阻力功率曲线为三次函数空气阻力功率曲线为三次函数空气阻力功率曲线为三次函数n n在低速时以滚动阻力功率为主，而在高在低速时以滚动阻力功率为主，而在高在低速时以滚动阻力功率为主，而在高在低速时以滚动阻力功率为主，而在高速时以空气阻力功率为主。速时以空气阻力功率为主。速时以空气阻力功率为主。速时以空气阻力功
45、率为主。第83页/共99页第八十四页，共99页。功率平衡功率平衡(pnghng)图分图分析析功率功率(gngl(gngl)平衡图上，汽车在高速档上，油平衡图上，汽车在高速档上，油门全开时，后备功率门全开时，后备功率(gngl(gngl)为零的交点处对为零的交点处对应的车速为最高车速。应的车速为最高车速。用功率平衡也可以求各档爬坡能力及汽车的加速能力，但实际上很少这样做，因为前述的驱动力平衡及动力平衡已方便的解决了这一问题。功率平衡主要是从能量守恒的角度定性的分析发动机的负荷情况，后面研究(ynji)燃油经济性常用到。第84页/共99页第八十五页，共99页。后备后备(hubi)功率用功率用于加速
46、和爬坡。于加速和爬坡。二、后备(hubi)功率发动机功率与滚动发动机功率与滚动(gndng)阻力和空气阻力阻力和空气阻力消耗的发动机功率的差值是消耗的发动机功率的差值是后备功率。后备功率。第五节 汽车的功率平衡第85页/共99页第八十六页，共99页。行驶中消耗行驶中消耗(xioho)的发动的发动机功率机功率发动机能提供发动机能提供(tgng)的功率的功率后备后备(hubi)功率功率第五节 汽车的功率平衡思考：后备功率与所使用思考：后备功率与所使用的挡位是否有关？的挡位是否有关？第86页/共99页第八十七页，共99页。n n 汽车后备功率越大，汽车的动汽车后备功率越大，汽车的动力性越好。力性越好
47、。n n 利用后备功率也可确定汽车的利用后备功率也可确定汽车的爬坡度和加速度。爬坡度和加速度。n n 功率平衡也可描述汽车行驶功率平衡也可描述汽车行驶(xngsh)时的发动机负荷率，有时的发动机负荷率，有利于分析汽车燃油经济性。利于分析汽车燃油经济性。后备后备(hubi)功功率率第87页/共99页第八十八页，共99页。第五节 汽车(qch)的功率平衡汽车的后备汽车的后备(hubi)功率曲线功率曲线第88页/共99页第八十九页，共99页。影响影响(yngxing)汽车动力性的因素汽车动力性的因素n n影响汽车动力性的主要(zhyo)因素有结构因素和使用因素。影响汽车动力性的结构(jigu)因素主
48、要有发动机参数、主减速器速比、变换器的挡数和速比、汽车流线型和轮胎等。影响汽车动力性的使用因素主要有汽车运行环境条件和汽车的维护保养 等。第89页/共99页第九十页，共99页。n n发动机参数发动机参数发动机参数发动机参数(cnsh)(cnsh)n n主要有：发动机最大功率、最大扭矩主要有：发动机最大功率、最大扭矩主要有：发动机最大功率、最大扭矩主要有：发动机最大功率、最大扭矩等。等。等。等。发动机最大功率的选择必须保证汽车预期的最高车速。最高车速越高，要求发动机功率越大，其后备功率也增大发动机最大功率的选择必须保证汽车预期的最高车速。最高车速越高，要求发动机功率越大，其后备功率也增大(zn
49、d)，加速和爬坡能力必然会提高。，加速和爬坡能力必然会提高。发动机最大扭矩越大，则驱动轮获得的驱动力也大，最大动力因数较大，汽车的上坡和加速能力也强。发动机最大扭矩越大，则驱动轮获得的驱动力也大，最大动力因数较大，汽车的上坡和加速能力也强。第90页/共99页第九十一页，共99页。n n 但发动机功率不宜但发动机功率不宜(by)(by)过大，否则在常用条件过大，否则在常用条件下，发动机负荷率太低，使油耗增加。下，发动机负荷率太低，使油耗增加。一般用比功率作为评价(pngji)汽车动力性的指标。单位汽车重力所具有的发动机功率称为比功率或功率利用系数。第91页/共99页第九十二页，共99页。第92页
50、/共99页第九十三页，共99页。n ni0 应使车获得较大的最高车应使车获得较大的最高车速，在低速有一定后备功率速，在低速有一定后备功率(gngl)，使汽车的动力性和，使汽车的动力性和燃料经济性都较好。燃料经济性都较好。主减速器的速比主减速器的速比(s b)i0i0的增大可提高后备的增大可提高后备(hubi)功率，改善功率，改善汽车在高档和粗糙路面变化的适应能力和加汽车在高档和粗糙路面变化的适应能力和加速性能，但最高车速降低。速性能，但最高车速降低。i0过大，会使最高车速下降过多，主减速器外形尺寸加大，离地间隙增大，通过性下降，并且由于后备功率过大，使发动机负荷率下降，油耗增加。第93页/共9