第一章 汽车的动力性
汽车理论-名词解释
第一章汽车的动力性1.汽车动力性指标：最高车速、加速时间、最大爬坡度2.加速时间表示加速能力：原地起步加速时间和超车加速时间3.驱动力：地面驱动轮的反作用力F t=T t/r=T tq i g i oηT/r4.驱动轮的转矩: T t= T tq i g i oηT5.发动机转矩特性：节气门全开，发动机外特性曲线；节气门部分开启，部分负荷特性。
6.功率:Pe=T tq n/95507.使用外特性曲线：带上全部设备时的发动机特性曲线8.传动系功率损失：机械和液力损失9.自由半径：车轮处于无载时的半径10.静力半径Rs：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离11.滚动半径rr：车轮几何中心到速度瞬心的距离。
12.驱动力图：根据下列两个公式：Ua=0.377nr/i g i o F t=T t/r=T tq i g i oηT/r以及发动机外特性曲线，做出的F t - u a关系图，即驱动力图13.滚动阻力Ff产生的原因：轮胎（主要）、路面变形产生迟滞损失14.轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。
15.滚动阻力系数f：车轮在一定条件下滚动时所需之推力与车轮负荷之比，即单位车重所需的推力，Ft=Wf16.影响滚动阻力的因素：车速、轮胎结构、气压、路面条件、驱动力、转向17.地面切向反作用力Fx：是真正作用在驱动轮上的驱动汽车行驶的力，它的数值为驱动力减去驱动轮上的滚动阻力。
18.临界车速：超过后产生驻波现象，轮胎温度快速增加，大量发热导致轮胎破损或爆胎。
19.驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复，其残余变形形成了一种波20子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小20%～30％；21.气压：越高，轮胎变形及由其产生的迟滞损失就越小，滚动阻力也越小。
22.驱动力：Ft增大，胎面滑移增加，F f增大。
汽车理论
第一章 汽车的动力性汽车的动力性：指汽车在良好路面上直线行驶时，由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
汽车的动力性指标：1.最高车速uamax 2.加速时间t 3.最大爬坡度imax 汽车的加速时间表示汽车的加速能力。
原地起步加速时间只汽车由1档或者2档起步，以最大的加速强度逐步换挡至最高档后到某一预定的距离或者车速所需要的时间。
驱动力Ft ：发动机产生的转矩经传动系传到驱动轮，产生驱动力矩Tt ，驱动轮在Tt 的作用下给地面作用一圆周力F0，地面对驱动轮的反作用力Ft 即为驱动力Tt —驱动力矩 Ft 与发动机转矩Ttq 、变速器传动比ig 、主减速器传动比 i0、传动系的机械效率ηT 和车轮半径 r 等因素有关。
传动系功率损失课分为机械损失和液力损失两大类 车轮的半径自由半径：车轮处于无载时的半径。
静力半径rs ：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。
滚动半径rr ：车轮几何中心到速度瞬心的距离。
传动系的机械效率ηTPin —输入传动系的功率；PT －传动系损失的功率等速行驶时 汽车的驱动力图 依据下面两式以及发动机外特性曲线做出的Ft - ua 关系图，即驱动力图汽车在行驶过程中将会遇到哪些行驶阻力？如何保证汽车可以加速或爬坡？ 滚动阻力Ff 空气阻力Fw 坡度阻力Fi 加速阻力Fj 汽车行驶总阻力 滚动阻力：车轮滚动时，轮胎与路面的接触区域产生法向、切向的相互作用力以及相应的轮胎和支撑面的变形。
轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。
轮胎的两个最重要参数：极限速度和承载量驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复，其残余变形形成了一种波，这就是驻波。
此时轮胎周缘不再是圆形，而呈明显的波浪形。
轮胎刚离开地面时波的振幅最大，它按指数规律沿轮胎圆周衰减。
汽车理论第一章汽车的动力性.ppt
Ff 滾動阻力 Fw 空氣阻力 Fi 坡度阻力 Fj 加速阻力
（一）滚动阻力 由轮胎的迟滞变形和路面变形引起。 迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的一种阻力偶。
由平衡条件得 Fx1r Tf
故
Fx1
Tf r
Fz
a r
令 f a ，且考虑到
r
FZ 与 W 的 大 小 相 等 ， 常 将Fx1写作
a)
b)
2）车尾越细长，空阻越小，当然要与车头的形状配 合好。但车尾过长，车内空间利用差。
曾设想过两种缩短车尾的方法：做成拟流线体（图a） 和在适当长处将流线体截断（图b）。结果表明：后者有 较低的空气阻力系数。
从降低CD的角度出发，轿车总的发展趋势是流线型， 实现的细节可见教材。
车身尺寸与风阻
除车身形状外，人们发现汽车基本设计尺寸与空气 阻力之间存在着一定的关系。当然，轿车的基本尺寸是 考虑人体尺寸模型及功能两方面因素而定的，不可能按 风阻－汽车尺寸来确定。但了解两者的关系可以使设计 者适当兼顾到这两方面的要求。
空气阻力的测量——风洞试验
S
rr 2 nw
对汽车作动力学分析时，应该用静力半径rs ；而作 运动学分析时，应该用滚动半径rr 。但一般情况下不计 它们之间的差别，统称车轮半径，即
rs rr r
（四）汽车的驱动力图
发动机外特性确定的驱动力与车速之间的函数关系 曲线Ft－ua称为汽车的驱动力图。发动机转速与来自车行驶速度之间的关系为ua
2 rn
igi0
60 1000
0.377
rn igi0
Ft
Te
n i0igt
r
n, i0 , ig
驱动力图中的驱动力是根据发动机外特性求得的， 它是使用各挡位时在一定车速下的汽车能发出的驱动力 的极值。实际行驶中，发动机常在节气门部分开启的情 况下工作，相应的驱动力要比它小些。
汽车动力学
气阻力也算出并画上，作出汽车驱动力-行驶阻力平衡图，
并以此来确定汽车的动力性。
超速演示
汽车驱动力-行驶 阻力平衡图
表征不同车 速时驱动力和行驶 阻力之间的关系。
特征点：最高车速， 仅有滚动阻力和空 气阻力。
小于最高车 速时，汽车可用剩 余驱动力加速或爬 坡。
需等速行驶 时，发动机可工作 在部分负荷特性。
一、汽车行驶方程式
根据上面逐项分析的汽车行驶阻力，可以得到汽车
的行驶方程式为：Ft=Ff+Fw+Fi+Fj
或：
T i i tq g 0 T
Gf
CA D
u2 Gi m du
r
21.15 a
dt
为清晰而形象地表明汽车行驶时的受力情况及其平衡
关系，一般是将汽车行驶方程式用图解法来进行分析。即
在汽车驱动力图上把汽车行驶中经常遇到的滚动阻力和空
汽车的质量分为平移的质量和旋转的质量两部
分。把旋转质量的惯性力偶矩转化为平移质量的惯性
力，并以系数δ作为计入旋转质量惯性力偶矩后的汽
车质量换算系数， 因而汽车加速时的阻力:
Fj
m
du dt
δ ——汽车旋转质量换算系数，（δ>1）；
m ——汽车质量，单位为kg； du ——行驶加速度。 dt
δ主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动
轮胎在硬路面上滚动 时，主要是轮胎变形。
轮胎在硬支承路面上受 径向力时的加载和减载曲线 不重合。其面积之差为能量 损失，由轮胎内摩擦产生弹 性迟滞损失。
迟滞损失表现为阻碍车 轮滚动的阻力偶。
2. 滚动阻力偶分析
▪ 车轮不滚动：地面对车轮的法向反作用力对称。
▪ 车轮滚动：处于前部d点的地面法向反力（CF）大于处 于恢复的后部d’点地面反力（DF），合力Fz前移距离a， 与法向载荷W不重合。
第一章 汽车的动力性
（1）发动机外特性曲线
P= e
Ttqn 9550
（2）发动机部分特性曲线
§2 汽车的驱动力与行驶阻力
§2 汽车的驱动力与行驶阻力
（3）使用外特性曲线
一般汽油发动机使用外特性曲线的最 大功率比外特性的最大功率约小15%， 货车柴油机的使用外特性最大功率约 小5%轿车与轻型汽车柴油机约小10% （4）不稳定工况与稳定工况 计算时沿用稳定工况
(4)爬坡能力：
F = F − ( Ff + Fw ) i t
Ff = Gf cosα ≈ Gf 2 CD Aua Ff + Fw = Gf + 21.15
Gsinα = F − ( Ff + Fw ) t
α = arcsin
F − ( Ff + Fw ) t G
§3 汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与 动力特性图
Tt Tf FX 2 = − = F − Ff t r r
Tt F= t r
§2 汽车的驱动力与行驶阻力
④ 对于整车
Ff=G*f
有关滚动阻力系数f的几点说明：
⑴ f可以通过实验测得 ⑵ 影响滚动阻力的有关因素： ①路面（P9 表1-2） ②车速↑——滚动阻力↑——驻波现象 ③轮胎的结构、气压 ④车辆行驶状态——转弯行驶， f增加。
通常看成是常数：
§2 汽车的驱动力与行驶阻力
轿车 ηT = 0.9 0.92 单级主减速器货车 ηT = 0.9 双级主减速器货车 ηT =0.85 4X4货车：ηT = 0.85 6X6货车：ηT = 0.8
§2 汽车的驱动力与行驶阻力
3）车轮半径
自由半径（ro）： 车轮按标定气压充好气处于无载 时的半径 静力半径（rs）：汽车静止时，充好气在车重作用 下轮心至地面之间的距离 动力半径（rg）：滚动时轮心到地面的距离 滚动半径（rr）：根据行驶中车轮转过的圈数与实际 滚过的距离
汽车理论
第一章 汽车的动力性1、 汽车的动力性系指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
2、汽车的动力性主要可由三方面的指标来评定，即：汽车的最高车速、汽车的加速时间、汽车能爬上的最大坡度。
最高车速是指在水平良好的路面上汽车能达到的最高行驶车速。
汽车的加速时间表示汽车的加速能力，常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力。
汽车的上坡能力是用满载（或某一载质量）时汽车在良好路面上的最大坡度表示的。
显然，最大爬坡度是指一档最大爬坡度。
3、汽车的驱动力：汽车发动机产生的转矩，经传动系传至驱动轮上。
此时作用于驱动轮上的转矩t T 产生一对地面的圆周力0F ,地面对驱动轮的反作用力t F 即是驱动汽车的外力，此外力称为汽车的驱动力。
4、发动机的功率、转矩以及燃油消耗率与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示，则此曲线为发动机特性曲线。
5、输入传动系的功率in P 经传动系传至驱动轮的过程中，为了克服传动系各部件中的摩擦，消耗了一部分功率T P ，传动系的机械效率为inT in T P P P -=η。
传动系功率损失可分为机械损失和液力损失两大类。
机械损失是指齿轮传动副、轴承、油封等处的摩擦损失，液力损失指消耗于润滑油的搅动、润滑油与旋转零件之间的表面摩擦等功率损失。
液力损失与润滑油的品种、温度、箱体内的油面高度以及齿轮等旋转零件的转速有关。
6、自由半径：车轮处于无载时的半径。
静力半径：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。
滚动半径：以车轮转动圈数与实际车轮滚动距离之间的关系换算，则可求得车轮的滚动半径为：wr n S r π2=。
对汽车作动力学时，用静力半径，作运动学分析时，用滚动半径。
7、一般根据发动机外特性确定的驱动力与车速之间的函数关系曲线a t u F -来全面表示汽车的驱动力，称为汽车的驱动力图。
8、汽车在水平道路上等速行驶时，必须克服来自地面的滚动阻力和来自空气的空气阻力。
汽车理论各章知识点
第一章汽车的动力性1汽车动力性：指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
2汽车动力性主要由三方面指标来评定：1）汽车的最高车速µamax：是指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上汽车能达到的最高行驶车速2）汽车的加速时间t：表示汽车的加速能力。
常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力原地起步加速时间指汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步，并以最大的加速强度（包括选择恰当的换挡时机）逐步换至最高挡后到某一预定的距离或车速所需的时间。
超车加速时间指用最高档或次高挡由某一较低车速权利加速至某一高速所需的时间3）汽车的最大爬坡度ⅰmax：是指Ⅰ挡最大爬坡度。
汽车的上坡能力实用满载（或某一载质量）时汽车在良好路面上的最大爬坡度ⅰmax表示的。
3汽车的驱动力：地面对驱动轮的反作用力Ft（方向与Fo相反）即是驱动汽车的外力，此外力称为汽车的驱动力。
4汽车驱动力公式Ft=5汽车驱动力图6汽车的行驶阻力的分类1）滚动阻力Ff2）空气阻力Fw（汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力）空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分压力阻力又分为四部分：形状阻力、干扰阻力、内循环阻力、诱导阻力3）坡度阻力Fi（汽车重力沿坡道的分力表现为汽车的坡度阻力）道路阻力：由于坡度阻力和滚动阻力均属于与道路有关的阻力，而且均与汽车重力成正比，故可以把这两种阻力合在一起称作道路阻力4）加速阻力Fj（汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时的惯性力）7汽车行驶方程式Ft=Ff+Fw+Fi+Fj (N)Ff=Wf f-滚动阻力系数 W-车轮负荷Fw=C D Au a²/21.15 C D-空气阻力系数A-迎风面积m²u a-汽车行驶速度km/hFi=Gsinα G-汽车重力Fj=δm d u/d t δ-汽车旋转质量换算系数 m-汽车质量kg d u/d t 行驶加速度m/s²第二章汽车的燃油经济性1汽车的燃油经济性：在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的油消耗量经济行驶的能力2汽车燃油经济性的评价指标：汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。
汽车理论重点
汽车理论第一章汽车的动力性汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
1.1 汽车的动力性指标汽车动力性主要由汽车的最高车速、加速时间和最大的爬坡度三个指标来评定.一．最高车速汽车的最高车速是指汽车在无风的条件下，在水平、良好的路面（混凝土或沥青）上所能达到的最高行驶速度.以符号uamax表示，单位为km/h。
二．汽车的加速时间汽车的加速时间t反映汽车的加速能力。
常用汽车原地起步加速时间与超车加速时间来表明。
原地起步加速时间:在无风的条件下，由停车状态起步后以最大加速强度连续换到最高档后，到某一预定的距离或车速所需的时间。
预定距离常用400m 或1000m,预定车速常用100km/h或80km/h。
超车加速时间：在无风的条件下，用最高档或次高档，由一预定车速全力加速到某一高速所需的时间。
没有一致的规定,多用由30km/h或40km/h加速到某一高速。
三．最大爬坡度汽车的最大爬坡度imax反映汽车的爬坡能力.是指汽车在满载（或某一载质量)无风的条件下，在良好的路面上以最低前进档所能爬的最大坡度。
一般越野车imax可达60％即31°左右.一些国家还规定汽车在常遇的坡道上能以一定的速度行驶来表明汽车的爬坡能力。
如要求单车在3％的坡度上能以60km/h的车速行驶.汽车的驱动力与行驶阻力确定汽车的动力性,首先要分析沿行驶方向作用于汽车的各种外力，即驱动力与行驶阻力.根据这些力的关系，建立汽车行使方程式,就可以估算汽车的最高车速,加速度和最大爬坡度.汽车的行驶方程式为:汽车的驱动力如图1－2。
作用在驱动轮上的转矩Tt，对地面作用一圆周力F0,此时地面对驱动轮的反作用力Ft,即是驱动汽车行驶的外力，定义为汽车的驱动力.Ft = Tt / r驱动力公式若以Ttq表示发动机的输出扭矩，ig表示变速器的传动比，i0表示主减速器的传动比，ηT表示传动系的机械效率，则作用在驱动轮上的转矩Tt为Tt＝Ttqigi0ηT （Nm)Ft＝Ttqigi0ηT /r （N)由上式可知，汽车的驱动力Ft与发动机转矩、传动系机械效率和传动比及车轮半径有关。
汽车理论-名词解释
第一章汽车的动力性1.汽车动力性指标：最高车速、加速时间、最大爬坡度2.加速时间表示加速能力：原地起步加速时间和超车加速时间3.驱动力：地面驱动轮的反作用力F t=T t/r=T tq i g i oηT/r4.驱动轮的转矩: T t= T tq i g i oηT5.发动机转矩特性：节气门全开，发动机外特性曲线；节气门部分开启，部分负荷特性。
6.功率:Pe=T tq n/95507.使用外特性曲线：带上全部设备时的发动机特性曲线8.传动系功率损失：机械和液力损失9.自由半径：车轮处于无载时的半径10.静力半径Rs：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离11.滚动半径rr：车轮几何中心到速度瞬心的距离。
12.驱动力图：根据下列两个公式：Ua=0.377nr/i g i o F t=T t/r=T tq i g i oηT/r以及发动机外特性曲线，做出的F t - u a关系图，即驱动力图13.滚动阻力Ff产生的原因：轮胎（主要）、路面变形产生迟滞损失14.轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。
15.滚动阻力系数f：车轮在一定条件下滚动时所需之推力与车轮负荷之比，即单位车重所需的推力，Ft=Wf16.影响滚动阻力的因素：车速、轮胎结构、气压、路面条件、驱动力、转向17.地面切向反作用力Fx：是真正作用在驱动轮上的驱动汽车行驶的力，它的数值为驱动力减去驱动轮上的滚动阻力。
18.临界车速：超过后产生驻波现象，轮胎温度快速增加，大量发热导致轮胎破损或爆胎。
19.驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复，其残余变形形成了一种波20子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小20%～30％；21.气压：越高，轮胎变形及由其产生的迟滞损失就越小，滚动阻力也越小。
22.驱动力：Ft增大，胎面滑移增加，F f增大。
汽车理论
第一章汽车的动力性第一节汽车的动力性指标从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发，汽车的动力性主要可由三方面的指标来评定:1)汽车的最高车速uamax2)汽车加速时间t3)汽车能爬上的最大坡度imax最高车速是指在水平良好的路面(混凝土或沥青)上汽车能达到的最高行驶车速。
要进一步说明的是：imax代表了汽车的极限爬坡能力，它应比实际行驶中遇到的道路最大坡度超出很多，这是因为应考虑到在实际坡道行驶时，在坡道上停车后顺利起步加速、克服松软坡道路面的大阻力、克服坡道上崎岖不平路面的局部大阻力等要求的缘故。
越野汽车要在坏路或无路条件下行驶，因而爬坡能力是一个很重要的指标，它的最大爬坡度可达60％即31‘左右。
应指出，上述三方面指标均应在无风或微风条件下测定。
有时也以汽车在一定坡道上必须达到的车速来表明汽车的爬坡能力。
第二节汽车的驱动力与行驶阻力确定汽车的动力性，就是确定汽车沿行驶方向的运动状况。
为此，需要掌握沿汽车行驶方向作用于汽车的各种外力，即驱动力与行驶阻力。
根据这些力的平衡关系建立汽车行驶方程式，就可以估算汽车的最高车速、加速度和最大爬坡度。
汽车的行驶方程式为Ft=ΣF式中，Ft为驱动力；ΣF为行驶阻力之和。
驱动力是由发动机的转矩经传动系传至驱动轮上得到的。
行驶阻力有滚动阻力、空气阻力、加速阻力和坡度阻力。
现在分别研究驱动力和这些行驶阻力，并最后把Ft=ΣF 这一行驶方程式加以具体化，以便研究汽车的动力性。
一、汽车的驱动力汽车发动机产生的转矩，经传动系传至驱动轮上。
此时作用于驱动轮上的转矩rt产生一对地面的圆周力Fo，地面对驱动轮的反作用力Ft(方向与F。
相反)即是驱动汽车的外力(图1—2)()，此外力称为汽车的驱动力。
其数值为Ft=Tt/r式中，rl为作田于驱动轮上的转矩；r为车轮半径。
作用于驱动轮上的转矩TL是由发动机产生的转矩经传动系传至车轮上的。
若令Ttq表示发动机转矩，ig表示变速器的传动比，i0表示主减速器的传动比，VT表示传动系的机械效率，则有Tt=Ttqigi0ηt对于装有分动器、轮边减速器、液力传动等装置的汽车，上式应计人相应的传动比和机械效率。
汽车理论
汽车理论Editor by D_san第一章汽车动力性一名词解释：1、发动机的使用外特性曲线: 带上全部附件设备，将发动机节气门全开（或高压油泵在最大供油位置），测试发动机转矩，油耗率b和转速n之间的关系。
2、滚动阻力系数：是车轮在一定条件下滚动时所需推力与车轮负荷之比。
3、附着率：驱动轮所受的地面切向力Fx与地面法向反作用力Fz的比值Cφ，它是指汽车直线行驶工况下，充分发挥驱动力所需求的最低的附着系数。
4、动力因数：D=Ft-Fw/G5、汽车的功率平衡图：若以纵坐标表示功率，横坐标表示车速，将发动机功率Pe，汽车经常遇到的阻力功率对车速的关系曲线绘在坐标图上。
二填空题：1、地面对轮胎切向反作用力的极限值，称为附着力。
2、驱动力系数为驱动力与径向载荷之比。
3、汽车的加速时间表示汽车的加速能力，它对平均行驶车速有着很大影响。
常用原地起步加速时间和超车加速时间来表明汽车的加速能力。
4、汽车的驱动力是驱动汽车的外力，即地面对驱动轮的纵向反作用力。
5、车速达到某一临界车速时，滚动阻力迅速增长，此时轮胎发生驻波现象。
6、汽车直线行驶时受到的空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分。
压力阻力分为：形状阻力，干扰阻力，内循环阻力和诱导阻力四部分。
形状阻力占压力阻力的大部分。
7、汽车的动力性能不只受驱动力的制约，它还受到轮胎与地面间附着条件的限制。
三问答题：1.如何用弹性轮胎的弹性迟滞现象，分析弹性轮胎在硬路上滚动时，滚动阻力偶矩产生的机理？P8，一二段，图1-9,1-10.2.影响汽车动力性的因素有哪些？发动机发出的扭矩Ftq ，变速器的传动比ig，主减速器传动比i，传动系的传动效率ηT，空气阻力系数CD，迎风面积A，活动阻力系数f，汽车总质量G等。
四计算题：1、后轴驱动的双轴汽车在滚动阻力系数f=0.03的道路上能克服道路的上升坡度角为20度。
汽车数据：轴距L=4.2m，重心至前轴距离a=3.2m，重心高度hg=1.1m，车轮滚动半径r=0.46m。
汽车动力学
1
加速时间由积分计算或图解积分求出。 用图解积分法时，将a-ua曲线转为1/a-ua曲线，曲线 下两个速度区间的面积表示通过此速度区间的加速时间； 常将速度区间分为若干间隔，通过确定面积△1、△2…来 计算总加速时间。
BJ1040轻型载货汽车加速 时间曲线
2. 汽车爬坡能力的确定 在良好路面上克服Ff+Fw后用来克服坡度阻力时所能爬 上的坡度。此时，du/dt=0，即 Fi = Ft - ( Ff + Fw ) 紧凑型轿车的爬坡度曲线 以Gsinα作为坡度阻力， 代入表达式，得：
汽车驱动力-行驶 阻力平衡图 表征不同车 速时驱动力和行驶 阻力之间的关系。 特征点：最高车速 最高车速， 最高车速 仅有滚动阻力和空 气阻力。 小于最高车 速时，汽车可用剩 余驱动力加速或爬 坡。 需等速行驶 时，发动机可工作 在部分负荷特性。
1. 汽车加速能力的评价 在水平良好路面上行驶时能产生的加速度：不易测量。 加速时间：用直接档行驶时，由最低稳定速度加速到一 定距离或80% umax所需时间。 汽车加速度：
第1节 汽车动力性指标
从获取尽可能高的平均速度考虑，动力性指标有： 最高车速 加速பைடு நூலகம்间 最大爬坡度
1.最高车速uamax
在水平良好的路面上汽车能达到的最高行驶速度（km/h）。
2.加速时间t
表示汽车的加速能力。常用： 原地起步加速时间：汽车以1档或2档起步，并以最大加速强度 换至最高档后达到某一距离（0 402.5m或0 400m）或车速 （0 96.6km/h或0 100km/h）所需要的时间（s）。
二、汽车的行驶阻力
汽车行驶时的各种阻力： 滚动阻力——以符号Ff表示； 空气阻力——以符号Fw表示； 坡度阻力——以符号Fi表示； 加速阻力——以符号Fj表示； 因此汽车行驶的总阻力为： ∑F=Ff+Fw+Fi+Fj
汽车理论课件第一章汽车的动力性
汽车的行驶阻力
01
定义
汽车行驶阻力是指在汽车行驶过程中，阻碍汽车运动的外力，包括滚动
阻力、空气阻力和坡道阻力等。
02 03
产生原理
滚动阻力是由于轮胎与地面之间的摩擦产生的；空气阻力是由于汽车表 面与空气之间的摩擦和压差产生的；坡道阻力是由于汽车重力沿坡道的 分力产生的。
影响因素
行驶阻力的大小与汽车的质量、速度、行驶路况、车体形状和空气动力 学特性等因素有关。
汽车动力性的评价指标
01
02
03
最高车速
指在良好路面上，汽车能 达到的最高行驶速度。
加速时间
指在一定行驶距离内，汽 车从某一较低车速加速到 某一高速所需的时间。
最大爬坡度
指汽车满载时在良好路面 上以最低前进挡所能爬越 的最大坡度。
汽车动力性的影响因素
发动机特性
发动机的最大功率、最 大转矩以及相应的转速 等参数对汽车动力性有
汽车的加速时间分析
加速时间定义
01
指汽车从某一较低的车速加速到某一较高的车速所需的时间。
加速时间的影响因素
02
主要包括发动机扭矩、变速器挡位、汽车总质量、轮胎滚动半
径等。
加速时间的测试方法
03
通常在专业的汽车试验场进行，通过使用专业的测时仪器来测
量。
汽车的爬坡能力分析
爬坡能力定义
指汽车在良好的路面上所能克服的最大坡度。
04
汽车的动力性分析
汽车的最高车速分析
最高车速定义
指在无风条件下，在水平、良好的沥青或水泥路面上，汽车所能 达到的最大行驶速度。
最高车速的影响因素
主要包括发动机功率、变速器挡位、汽车总质量、空气阻力系数、 轮胎滚动半径等。
(整理)汽车理论总结吐血推荐
第一章：汽车的动力性1.汽车的动力性的定义和评价指标。
（1）定义：汽车在良好的路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
（2）评价指标：最高车速、加速时间和最大爬坡度。
○1最高车速µamax ：是指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上汽车能达到的最高行驶车速。
○2汽车的加速时间t ：表示汽车的加速能力。
常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力原地起步加速时间指汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步，并以最大的加速强度逐步换至最高挡后到某一预定的距离或车速所需的时间。
超车加速时间指用最高档或次高挡由某一较低车速全力加速至某一高速所需的时间。
○3汽车的最大爬坡度ⅰmax ：是指Ⅰ挡最大爬坡度。
汽车的上坡能力实用满载（或某一载质量）时汽车在良好路面上的最大爬坡度ⅰmax 表示的。
2.写出汽车的行驶平衡方程式（两种方式）。
解释每个力的含义和计算公式。
（1）F t =F f +F w +F i +F jF t :驱动力；ri i T t T 0g tq F η⋅⋅⋅=F f :滚动阻力； αcos fG F f ⋅= F w :空气阻力；15.212aD u A C F w ⋅⋅=F i :坡度阻力 ；F i =G ·sin α F j :加速阻力dtdu mδ=j F （2）3.利用汽车驱动力----行驶阻力平衡图评价汽车的动力性。
dt du m G u A C f G r i i T δααη++⋅⋅+⋅=⋅⋅⋅sin 15.21cos 2aD T 0g tq (1)最大车速时，即曲线交点对应的速度值。
Ft= Ff+Fw ，Fi=0 ，Fj=0(2)加速能力 Fj= Ft- Ff -Fw ，Fi=0，即剩余驱动力。
(3)爬坡能力：是指汽车在良好路面上克服滚动阻力和空气阻力后的余力全部用来克服坡度阻力时所能爬上的坡度。
一般情况下，直接挡（最高挡）的最大爬坡度略大一些好。
汽车理论-名词解释概要
第一章汽车的动力性1.汽车动力性指标:最高车速、加速时间、最大爬坡度2.加速时间表示加速能力:原地起步加速时间和超车加速时间3.驱动力:地面驱动轮的反作用力F t=T t/r=T tq i g i oηT/r4.驱动轮的转矩: T t= T tq i g i oηT5.发动机转矩特性:节气门全开,发动机外特性曲线;节气门部分开启,部分负荷特性。
6.功率:Pe=T tq n/95507.使用外特性曲线:带上全部设备时的发动机特性曲线8.传动系功率损失:机械和液力损失9.自由半径:车轮处于无载时的半径10.静力半径Rs:汽车静止时,车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离11.滚动半径rr:车轮几何中心到速度瞬心的距离。
12.驱动力图:根据下列两个公式:Ua=0.377nr/i g i o F t=T t/r=T tq i g i oηT/r以及发动机外特性曲线,做出的F t - u a关系图,即驱动力图13.滚动阻力Ff产生的原因:轮胎(主要、路面变形产生迟滞损失14.轮胎的迟滞损失:轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回,一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上,产生热量,这种损失称为轮胎的迟滞损失。
15.滚动阻力系数f:车轮在一定条件下滚动时所需之推力与车轮负荷之比,即单位车重所需的推力,Ft=Wf16.影响滚动阻力的因素:车速、轮胎结构、气压、路面条件、驱动力、转向17.地面切向反作用力Fx:是真正作用在驱动轮上的驱动汽车行驶的力,它的数值为驱动力减去驱动轮上的滚动阻力。
18.临界车速:超过后产生驻波现象,轮胎温度快速增加,大量发热导致轮胎破损或爆胎。
19.驻波现象:在高速行驶时,轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复,其残余变形形成了一种波20子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小20%~30%;21.气压:越高,轮胎变形及由其产生的迟滞损失就越小,滚动阻力也越小。
22.驱动力:Ft增大,胎面滑移增加,F f增大。
汽车理论(第一章)
Ft
Ttqig i0T r
u a r r 2nw n 1 1 r 2 3600 ig i0 60 1000 0.377 rn ig i0
第一章
汽车的动力性
第二节
载荷
汽车的驱动力和行驶阻力
迟滞损失
2.2行驶阻力
2.2.1滚动阻力(硬路面)
产生原因
平移惯性力
旋转质 量换算 系数
惯性力偶矩
mr
2 2 g 0 2
T
影响因素：与加速度、变 速器类型、结构尺寸及档位 有关。
参考数据：P16图1-21
第一章
汽车的动力性
第二节
汽车的驱动力和行驶阻力
2.3汽车的行驶方程式
Ft F
Ttqig i0T r
Ft Ff Fw Fi Fj
8000 7000
6000 Ft1 5000 Ft2 Ft3 4000 Ft4 Ft5 3000 Ft6 Ff+Fw 2000
F /N
1000
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310
第二节
汽车的驱动力和行驶阻力
滚动阻力系数
a Fp 物理意义：单位车重之推力； f , 影响因素：路面、轮胎结构,材料,气压,行驶车速； r W
确定方法：试验或经验公式。
常见路面的滚动阻力系数的值
路面类型 良好的沥青或混凝土路面 一般的沥青或混凝土路面 碎石路面 良好的卵石路面 坑洼的卵石路面 压紧土路：干燥的 雨后的 滚动阻力系数 0.010~0.018 0.018~0.020 0.020~0.025 0.025~0.030 0.035~0.050 0.025~0.035 0.050~0.150 路面类型 泥泞土路（雨季或解冻期）
汽车理论知识点
②δ—汽车旋转质量换算系数
1。3汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图
动力因素D指：驱动力和空气阻力的差值与汽车重力之比。
1.4汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
1）附着力Fφ指：地面对轮胎切向反作用力的最大值.
2）附着条件:①后轮驱动时，附着条件是
6）等效坡度q：后驱动轮：前驱动轮：
1。5汽车的功率平衡
1）汽车的功率平衡指：汽车行驶的每一瞬间，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.
2）后备功率：发动机功率与滚动阻力和空气阻力消耗的发动机功率的差值是后备功率。
汽车的后备功率越大,汽车的动力性越好，但经济性越差.Ⅰ挡后备功率最大，Ⅴ挡经济性最好。
1）档位数越多，动力性与经济性越好.
2)传动系各挡的传动比大体按等比级数分配.
3)等比级数分配的优点：①换挡过程中，发动机工作范围都相同,加速时便于操纵；②充分利用发动机提供的功率，提高汽车的动力性；③便于和副变速器结合构成更多挡位的变速器。
3.5利用燃油经济性－加速时间曲线确定动力装置参数
C曲线：燃油经济性加速时间曲线。
2）滑动率s指：车轮接地处的滑动速度与车轮中心运动速度的比值。
-车轮中心的速度—无地面制动力时的车轮滚动半径
—车轮的角速度
一般S=15％-20%时制动效果最好
1纯滚动时,s=0；纯拖滑时，=0，s=100％；边滚边滑时，0<s〈100%。
2峰值附着系数φp：制动力系数的最大值。
3滑动附着系数φs:s=100％时的制动力系数。
2)I曲线:在各种附着系数的路面上制动时，要使前、后车轮同时抱死,前、后轮制动器制动力应满足的关系曲线.
第一章-汽车的动力性(PPT85页)
即D曲线与f曲线间的距离就表示汽车的上 坡能力。I档时，可上坡度较大，此时
误差较大。应按下式计算
根据
折算成最大爬坡度。
（3）t ： 加速时
已知加速度值，求加速时间的方法 与用驱动力-行驶阻力平衡图的方法 相同。
0～100km/h 加速时间
飞度1.5L 12.0s
红旗CA7460 10.5s
捍马H2
10.0s
宝马523Li 9.6s
奥迪A8
7.0s
宝马750
6.6s
奔驰S600 6.5s
宝来1.8 M（手动挡）/A（自动挡） 11.1s/12.7s 宝来1.8T M （手动挡）/A（自动挡） 9.0s/10.5s
。 ▪ 车轮滚动：
a Fz
从动轮滚动时的受力情况
n
n
W
W
n’ a
滚动阻
n’
力偶矩
滚动阻力
滚动阻力系数
驱动轮滚动时的受力情况
n
n
W
W
n’
n’
a
什么是推动汽车行驶的力？
滚动阻力系数由试验确定。滚动阻 力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎 的构造、材料、气压等有关 。
经验公式：
（二）空气阻力
汽车直线行驶时受到的空气作用力在
陆虎 陆地巡洋舰
100％ 100％
➢美国对轿车的爬坡能力有如下规定： ➢能以104km/h（65mile/h）通过6％的坡道； ➢满载时不低于80km/h； ➢在6％的坡道上，0～96km/h（60mile/h）的 加速时间不应大于20s。
汽车理论第一章
汽车理论第⼀章汽车的动⼒性汽车在良好路⾯上直线⾏驶时，由汽车受到的纵向外⼒决定的、所能达到的平均⾏驶速度。
汽车的动⼒性指标按照对汽车动⼒性的基本定义，如何评价汽车的动⼒性？从哪⼏⽅⾯评价会⽐较全⾯？不同车型对动⼒性的要求是否相同？对最⾼车速的总结发动机排量越⼤，汽车最⾼车速越⾼；配置相同发动机的前提下，⼿动挡⽐⾃动挡车速更⾼；发动机排量相同的前提下，车⾝越⼩，最⾼车速越⾼；配备的发动机排量普遍较⼤，但与配备相同发动机排量的轿车相⽐，最⾼车速要低。
⼀、驱动⼒Ft驱动⼒Ft：发动机产⽣的转矩经传动系传到驱动轮，产⽣驱动⼒矩Tt，驱动轮在Tt的作⽤下给地⾯作⽤⼀圆周⼒F0，地⾯对驱动轮的反作⽤⼒Ft即为驱动⼒。
与发动机转矩Ttq、变速器传动⽐ig、主减速器传动⽐i0、传动系的机械效率ηT 和车轮半径r 等因素有关。
1.发动机的转速特性发动机的转速特性，即Pe、Ttq、b=f（n）关系曲线带上全部附件设备时的发动机特性曲线，称为使⽤外特性曲线。
⼀般，使⽤外特性与外特性相⽐：汽油机的最⼤功率约⼩15%；货车柴油机的最⼤功率约⼩5%；轿车与轻型货车柴油机的最⼤功率约⼩10%。
3.车轮半径⾃由半径：车轮处于⽆载时的半径。
静⼒半径rs：汽车静⽌时，车轮中⼼⾄轮胎与道路接触⾯间的距离。
滚动半径rr：车轮⼏何中⼼到速度瞬⼼的距离。
⼆、汽车的⾏驶阻⼒滚动阻⼒Ff 空⽓阻⼒Fw坡度阻⼒Fi 加速阻⼒Fj轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，⼀部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产⽣热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。
临界车速（最⾼车速）当汽车车速超过临界车速时，轮胎会出现驻波现象，其周缘呈明显的波浪状，且轮胎温度快速增加。
后果是⼤量发热导致轮胎破损或爆胎。
轮胎的两个最重要参数：极限速度和承载量。
驻波现象：在⾼速⾏驶时，轮胎离开地⾯后因变形所产⽣的扭曲并不⽴即恢复，其残余变形形成了⼀种波，这就是驻波。
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汽车理论
wangjx@
13
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
可由发动机的转速特性来确定转矩 外特性曲线：
Pe
Ttq n 9550
汽油发动机外特性中的功率与转矩曲线
2012/5/31
汽车理论
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14
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
2012/5/31
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直接挡
2012/5/31汽车理论
汽车理论
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
传动系各部件的传动效率 部件名称 4～ 6 挡变速器 ηT 95%
辅助变速器（副变速器或分动器） 8 挡以上变速器 单级减速主减速器
双级减速主减速器 传动轴的万向节 此表可用于估算整车的传动效率
它由传动系中的部件—液力变矩器、变速器、传动轴、 万向节、主减速器等的功率损失组成。 分类：机械损失—摩擦损失、液力损失—消耗于润滑油 受多种因素的影响，但对汽车进行初步的动力分析时可 把它看作一个常数。可查表。 思考
2012/5/31
1挡和直接挡哪个机械效率高？为什么？
汽车理论 wangjx@
r
Ft Ff
即路面作用于驱动轮的切向力FX2比驱动力Ft要小。
2012/5/31 汽车理论 wangjx@
27
3）滚阻系数的影响因素
滚动阻力系数 f 与路面、车速、轮胎、驱动 力大小、轮胎侧偏角有关，由实验测定或由 经验公式估算。 在动力性分析中常不考虑由于转弯（轮胎侧 偏角）增加的阻力
2012/5/31 汽车理论 wangjx@
30
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
空气阻力的表达式
1 2 Fw C D Au r 2
1
C D ——空气阻力系数，与雷诺系数有关 2 -4 ——空气密度，一般为1.2258 (N s m ) ur ——相对速度，无风时为 ua (m s )
2012/5/31
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ua
Tt
F0
12
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
1、发动机的转速特性
外特性：节气门全开（ WOT Wide Open Throttle）时，转矩或功率等与转速的关系 部分负荷特性：节气门部分开启时，转矩 或功率等与转速的关系
2012/5/31
2012/5/31 汽车理论 wangjx@
23
ua
n
ω
加载变形区
思考
n'
卸载变形区
由轮胎的迟滞损失图看，在轮胎径向变形相同的 情况下，地面作用在加载变形区与卸载变形区的法 向反力是否相等？
2012/5/31
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24
ua
d
n
W
1）从动轮受力分析
2012/5/31
汽车理论 wangjx@
95% 90% 96%
92% 98%
19
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
3、车轮半径
自由半径—无载
静力半径 滚动半径
rr —动载
rs
—静载
rr
s 2 n
s ——转动n圈，实际车轮滚动距离。 n——车轮滚动圈数。 一般不计差别，统称为车轮半径r，即
汽车理论
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5
本章的内容与目的 分析汽车行驶时的受力，建立行驶 方程式，并通过计算或以图表的形式 按动力性评价指标的要求确定动力性。
2012/5/31
汽车理论
wangjx@
6
第一节 汽车的动力性指标
加速时间——原地起步加速时间、超车加速 时间
汽车理论 Automotive theory
王金湘 wangjx@
东南大学机械工程学院
汽车的性能
动力性 燃油经济性 （节能、环保） 制动性 操纵稳定性 平顺性 通过性
2012/5/31
动力装置 参数确定
《汽车理论》 主要内容
汽车设计追求的
是最高性价比！
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汽车理论
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 使用外特性： 即带有附件时的负荷特 性。 一般，使用外特性与外 特性相比：
汽油机的最大功率约小15%； 货车柴油机的最大功率约小5%； 轿车与轻型货车柴油机的最大 功率约小10%。
使用外特性中的附件包括空气滤清器、 水泵、风扇、消声器、发电机等
A
——迎风面积， u a 方向汽车的投影面积
2012/5/31
汽车理论
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31
减小空气阻力的措施有哪些？
2012/5/31
汽车理论
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32
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
3、坡度阻力（gradient resistance Fi）
Fi G sin
7
0-100km/h 加速时间
飞度1.5L 红旗 CA7460 捍马 H2 宝马 523Li 奥迪 A8 宝马 750 奔驰 S600 法拉利 575M Maranello 宝时捷 911 兰博基尼 Gallardo
2012/5/31汽车理论
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12.0s 10.5s 10.0s 9.6s 7.0s 6.6s 6.5s
考核方式：平时成绩 +作业+期末考试
2012/5/31
汽车理论
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3
第一章 汽车的动力性
1-1 1-2 1-3 1-4 1-5
汽车动力性指标 汽车的驱动力和行驶阻力
汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
汽车的功率平衡
2
汽车理论
参考书： 1. （美） Thomas D.Gillespie 著.车辆动力学基础. 赵六 奇，金达锋，译.清华大学出版社 2. 余志生主编， 汽车理论（第五版）， 机械工业出版社 3. 吴光强 主编.汽车理论.人民交通出版社 4. 喻凡，林逸 编著. 汽车系统动力学. 机械工业出版社
第一章学习目标：
掌握动力性的基础知识（评价指标、受力、行驶条件）； 学会根据力的平衡来分析和评价汽车的动力性好坏。
2012/5/31
汽车理论 wangjx@
4
第一章 汽车的动力性
汽车动力性的定义 汽车在良好路面上直线行驶时，由纵向 外力决定的所能达到的平均行驶速度。
2012/5/31
汽车理论
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10
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
直线行驶的汽车受到哪些力？
Drive force
Rolling resistance Wind drag force Gradient resistance Accelerating resistance
Ft F
2012/5/31汽车理论
汽车理论 wangjx@
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
2、传动系的机械效率
P P P e T （ 1） T 1 T Pe Pe
Pe—发动机发出的功率
PT—传动系中损失的功率
（ 2 ）PT ( Power of Transmission lost ) 的讨论
Ft 5
21
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
二、汽车的行驶阻力（有哪些？）
滚动阻力、空气阻力、坡度阻力、加速阻力
总行驶阻力：
F F
f
Fｗ Fi Fj
前两项在任何行驶条件下均存在，后两项在一定行驶 条件下才存在
2012/5/31
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
umax , a(t ), imax
2012/5/31
汽车理论 wangjx@
11
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一、汽车的驱动力
汽车动力传输的路径？
发动机→离合器→变速器 →副变速器→传动轴→主 减速器→差速器→半轴→ 轮边减速器→车轮 Tt Ttq * ig * i0 *T r Tt Ft r Ft Ttq * ig * i0 *T Ft f (Ttq ) Traction r force
2012/5/31
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不同路面条件下的滚阻系数数值
路面类型 良好的沥青或混凝土路面 一般的沥青或混凝土路面 碎石路面 良好的卵石路面 坑洼的卵石路面 压紧土路 干燥的 雨后的 泥泞土路（雨季或解冻期） 干沙 湿沙 结冰路面 滚动阻力系数 0.010~0.018 0.018~0.020 0.020~0.025 0.025~0.030 0.035~0.050 0.025~0.035 0.050~0.150 0.100~0.250 0.100~0.300 0.060~0.150 0.015~0.030
r rs rr
汽车理论
2012/5/31
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20
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
4、汽车的驱
动力图
驱动力—车速关系 曲线
Ft1
Ft ua曲线
Ft 2
Ft
Ttq ig i0t r
Ft 3
Ft 4
rn ua 0.377 ig i0
2012/5/31
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Tf a Fp1 FZ FZ f r r f—滚动阻力系数
汽车理论 wangjx@
Fp1 Ff Wf f Fp1 W
Байду номын сангаас26
2）驱动轮受力分析
FX 2 r Tt FZ a
ua
Tt
Tt Tf
FX 2 Tt Tf r r