汽车运用工程 第6讲 汽车动力性-汽车动力性分析

因为动力因数 D Ft FW f i du
G
g dt
所以由各档对应的后备动力因数(D-f)，即可
求出加速度(i=0)
du D f g
dt
各档加速度 du 的最大值总是对应于相应档位
dt
的后备驱动力或后备动力因数的最大值。
在功率平衡图上则不相同，因为后备功率
Pt
2)高速设计
优 点 ---- 有 较 大 的 后备功率。
缺 点 ---- 达 不 到 理 论最高车速；而且 当以行驶时，发动 机转速过高，因而 噪声、磨损和油耗 都过高。
3)低速设计—— 最高车速时对应 的发动机转速低 于n(Pemax)。 一般用于带5档变 速器的轿车。其5 档是超速档(又称 节能档，也称高 速公路档)。
效率η(%) 95 90 96 92 98
汽车速度与转速及传动系参数的关系式
ua

3.6rr
2n
60

0.377
rr n，km/h igi0
rr—车轮滚动半径，m n—发动机转速，r/min
车轮滚动半径＝滚动圆周/2π
子午线轮胎 rr ＝0.97×自由半径 斜交轮胎 rr ＝0.95×自由半径
车轮动态半径是指车轮承受铅垂载荷和转矩时 的半径，在硬路面上近似与单纯承受铅垂载荷 的静力半径相等，其经验计算式为
1) uamax设计—最 高车速(即阻力功 率曲线与驱动功
率曲线的交点)对 应于发动机的最
大功率点的转速
n(Pemax ) 。
1)uamax设计 优点----可利用发 动机发出Fra Baidu bibliotek最大 功率，达到理论 最高车速。
缺点----在接近的 最高车速范围内， 后备功率较小， 加速和抗逆风的 能力不足。
2)高速设计—最高车 速对应的发动机转 速高于n(Pemax)。 这种设计方案常用 于带4挡变速器的轿 车。
(Pf
PW )
[Ft
(Ff
FW )]ua
m
du dt ua
所以各档后 备功率的最 大值与加速 度最大值互 不对应。
最佳换档点I和Ⅱ都对应于发动机的最高转速，这 和相邻档加速度曲线交点相对应。
当相邻档位的驱动功率曲线有交点时，就把该点作为 换档点。如果不考虑旋转质量的影响，这和加速度曲 线交点是相对应的。
rd 0.0254d / 2 b1 ，m
d —轮辋直径，m b —轮胎宽度 ，m λ —轮胎径向变形系数，额定胎
荷时可取为0.1~0.16
由发动机使用外特性 曲线，按不同档位， 可绘制各档的驱动 力—车速曲线图。
在图上画出常见行驶 阻力曲线，这样就构 成了驱动力—行驶阻 力平衡图。
由于不同档位对应的车 速范围不同，各档的驱 动功率与车速的关系曲 线亦不同。在图上再画 出行驶阻力功率曲线， 就构成了功率平衡图。
二、汽车加速能力
从驱动力—行驶阻力平衡图可求得各档的后备驱动力
Ft-(Ff+Fw) 如用于加速(即令i=0)，即可求出对应的加速度
du Ft (Ff FW )
4档和5档的最高车 速可能相等，甚至 5档的最高车速还 可能略低于4档。
采用这种方案，车辆在以速度行驶时，既经济，噪 声和磨损又低，且又有一定的后备功率。
在装用柴油机的 车辆上，最高车 速由发动机转速 限制器决定。
END
在阻力曲线与驱动力 曲线的交点,即有
Ft=Ff+Fw 车辆可在该车速下匀 速行驶 。
动力特性图----动力因 数—车速关系曲线 。 动力因数定义为
D Ft FW G
利用动力特性图可比较 不同车重和空气阻力的 车辆动力性能。
动力特性图
驱动功率 Pt T Ps
Ps—发动机使用状态下的功率
dt
m
δ—汽车旋转质量系数
如果忽略旋转质量的 影响，即令δ=1，得 到的加速度曲线如右 图中实线。
由于δ＞1而且档位越低，ig值越大，δ值也越大， 所以实际加速度曲线为图中的虚线。
在某些载货汽车上， 由于旋转质量的影响， 1档的加速度常常低 于2档加速度，换句 话说，从加速度角度 来看，这时用2档起 步可能更理想。
PW
)
传动系最小速比是由最高车速要求所 决定的。
当驱动功率和克服行驶阻力所需功率 相等时，该点车速即为最高车速。
一般最高车速在平直、良好道路上测 得，所以达到最高车速时，功率平衡
方程式为 Pt (PW Pf ) 0
对于轿车，最高车速经常设计在发动机的 最大功率点附近，有三种设计方案。
3)低速设计 优点----车辆以行驶 时，发动机转速较 低；同时由于发动 机负荷率较高，油 耗下降。
缺点----达不到理论 最高车速；同时后 备功率比前两种设 计都小。
一般4档变速器中， 4档的速比等于1(此 时，传动系速比等 于主减速比)，作为 直接档。
如果把该档按高速设计或uamax设计；而再增加5档 (变速器速比小于1)，按低速设计，作为超速档，就 可充分利用把这些设计的优点。
《汽车运用工程》
第6讲 汽车动力性
汽车动力性分析
驱动轮上的驱动力为
Ft

TsT igi0
rd
Ts—使用状态的发动机转矩
T—传动系效率
ig , i0 —变速器和主减速器速比
rd—车轮动态半径
主要转动部件机械效率
4~6档变速器；副变速器或分动器 8档以上变速器 单级主减速器 双级主减速器 传动轴万向节
但实际δ＞1，结果加速度曲线交点，即最后换档点， 要比上述驱动功率曲线交点向低速方向偏移。
但实际δ＞1，结果加 速度曲线交点，即最 后换档点，要比上述 驱动功率曲线交点向 低速方向偏移。
旋转质量系数对换挡点的影响
三、汽车上坡能力
如果保持车速一定，利用后备 驱动力上坡，可求得所能克服 的最大坡度角的正弦值
sin max

Ft
(Ff G

FW
)
对于高速挡，式
中Ff=Gfcosαmax 可近似表示为
Ff=Gf ，直接解 出αmax值。
对于低速档，由于αmax较大，需用
三角方程来解出αmax值。由上式可
得出
sinmax D f cosmax
或
sin max

Pt
(Pf Gva