汽车性能与使用2-汽车的动力性(1)

汽车行驶阻力复习题
复习题 1.汽车的行驶阻力有几种？各在什么情 况下存在？ 2.什么轮胎的变形阻力？如何形成滚动 阻力？ 3.滚动阻力系数与哪些因素有关？什么 是振动变形波（驻波）？ 4.空气阻力是怎样产生的？
复习题
5.在结构和使用上如何降低汽车的空气 阻力？ 6.什么是坡度阻力？与什么有关？ 7.什么是加速阻力？与什么有关？
（5）汽车速度
rn v = 0.377 i g i0
2.2.2 汽车的驱动力图
由发动机使用外特性,在各个档位上汽车在 不同速度下可能产生的驱动力连成曲线。 驱动力
Ft =
车速
9549 Pe i g i 0 η T nr
rn v = 0.377 i g i0
驱动力图
2.2.3汽车的行驶阻力
滚动阻力 空气阻力 坡度阻力 加速阻力
汽车性能与使用
学习情境2 汽车的动力性
学习情境2 汽车动力性
汽车动力性是指汽车通行于良好路面上 所能达到的平均速度的高低。 动力性的主观感受
2.1 动力性指标
（1）最高车速 （2）加速能力：加速时间或加速行程 原地起步加速时间（什么档位？） 超车加速时间（什么档位？） （3）爬坡能力：等速行驶的最大坡度或 坡度角（头档和最高挡的爬坡能力）
2）空气阻力Fw
降低CD的途径
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。
面；柔性路面；积水路面
1）滚动阻力Ff
三、轮胎 侧偏引起 的阻力： 曲线行驶 的附加阻 力 FQ=Ysinα 在车轮运 动反向， 不在车轮 平面内。
1）滚动阻力Ff
四、滚动阻力系数
Ff1 = Z1a1/r=Z1fg 滚动阻力系数
滚动阻力和车轮地面之间的压力成正比
f
F f = Gf
1）滚动阻力Ff
2）空气阻力Fw
（1） 压力阻 力（形状阻 力）汽车前 部迎风面压 力大，后部 压力小。流 线型的压差 小。55％～ 65%
2）空气阻力Fw
（2）诱 ） 导阻力： 导阻力： 空气升力 在水平方 向的分力， 向的分力， 占7％。横 ％
向气流和 升力产生
2）空气阻力Fw
（4） 内循环阻力：发动机冷却系、 ） 内循环阻力：发动机冷却系、 车身通风等气流流过汽车内部， 车身通风等气流流过汽车内部，占12 ％。
（1）驱动力的产生
发动机的转矩经传动系传到驱动轮并对地面产 生一个圆周力，此时路面对驱动轮产生一个反 作用力，使汽车前进。
ua
W
Tt
Ft
FZ
F0
Ft ≈ F0
2.2.1汽车行驶的驱动力
汽车动力传递路线：发动机→离合器→ 汽车动力传递路线：发动机→离合器→变速 副变速器→传动轴→主减速器→ 器→副变速器→传动轴→主减速器→差速器 半轴→轮边减速器→ →半轴→轮边减速器→车轮
从动轮的滚动阻力
从动轮的滚动阻力矩：Tf1=Z1a1 力矩平衡： Tf1 =Ff1r
驱动轮的受力分析
驱动轮的力矩平衡：
Xr=Tt-Z2a2 X=Tt/r-Z2a2 /r= Ft-Ff2 真正作用在驱动轮上使汽车行驶的地面切向反 作用力是X。 作用力是 。
1）滚动阻力Ff
二、土壤塑性变形的能量损失 土壤变形时微粒之间的机械摩擦：不平路
汽车行驶阻力
2.2.3汽车的行驶阻力
1）滚动阻力Ff
一、轮胎的迟滞损失 轮胎内 轮胎的迟滞损失: 迟滞损失 部摩擦产生的迟滞损失。 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。 力偶。轮胎变形阻力；路面和轮胎之间的摩
擦力；轮胎空气阻力
F, KN
D
C
FZ
h / mm
轮胎径向变形曲线
商用车ηT=0.82~0.85
（4）车轮半径 r ） 自由半径 r 静力半径 rs 滚动半径 rr= s/(2πn)
S行驶距离，n转动圈数
欧洲车轮委员会 rr= F×d/(2π)
其中:子午线轮胎 F=3.05 斜交轮胎 F=2.99
2.2.1汽车行驶的驱动力
1）滚动阻力Ff
硬路面 上胎压 低， 轮荷大， 滚动阻 力系数 越大
1）滚动阻力Ff
柔性路面 的附加滚 动阻力与 地面压强 有关：胎 压大、压 强大，阻 力越大。
2）空气阻力Fw
一、空气阻力Fw组成 组成
（1）压力阻力（形状阻力） ） （2） 诱导阻力 ） （3）干扰阻力：汽车突出部件，如 ）干扰阻力：汽车突出部件， 后视镜、门把手、导水槽、驱动轴、 后视镜、门把手、导水槽、驱动轴、 悬架导向杆等，约占14％ 悬架导向杆等，约占 ％。
3）坡度阻力Fi
坡度角α 坡度i=tanα
=sinα
坡度阻力Fi＝Gi
道路阻力
坡度阻力和滚动阻力合称道路阻力 当坡度较小时
Fψ = G ( f + i ) = Gψ
道路阻力系数
ψ = f +i
4）加速阻力阻力Fj
汽车加速行驶时，有惯性力，即为加速 阻力
平移质量和旋转质量
Fj＝ Fj1＋ Fj2 ＝ ＋ Fj＝ δ m j ＝
2.2 汽车动力性分析
汽车作为一个运动体，克服外界阻力行 驶，当动力等于阻力时，汽车匀速直线 运动，当驱动力大于阻力时，加速或爬 坡运动。所以，汽车动力性的好坏，取 决于汽车的驱动力和行驶阻力。
2.2 汽车动力性分析
2.2.1汽车驱动力
驱动力是发动机对驱动轮的作用，对吗？ 驱动力是路面作用在车轮上的力。
CD 和 A 货车A=BH;轿车 轿车A=0.78BH. 货车 轿车 大客车的C 大客车的 D＝0.5～0.9；货车的CD＝0.6～0.85 ～ ； ～ CD大小对轿车（高速）汽车的性能影响极大 大小对轿车（高速） CD变化较大，1950~70年 CD =0.4~0.6 年 1990年CD =0.25~0.40 概念车C 概念车 D =0.2 帕萨特的CD＝0.28
在过渡工况，功率和转矩下降 在过渡工况， 5%～6%。 约5%～6%。
2.2.1汽车行驶的驱动力
（3）
传动系机械效率ηT
传动系机械效率ηT
主要损失部件 ★ 变速器和主 减速器(含差速器) 减速器(含差速器) 主要损失形式 ★ 液力损失和 机械摩擦损失。 机械摩擦损失。 液力损失,如搅 液力损失 如搅 动和磨擦。 动和磨擦。它与润 滑油品种、温度、 滑油品种、温度、 转速、 转速、油面高度等 有关。 4～6档变速器ηT =0.96 6～8档变速器ηT =0.95 传动轴ηT = 0.98 主减速器ηT = 0.96 (单级) ηT = 0.92(双级) 汽车传动系机械效率 轿车ηT=0.90~0.92
1）滚动阻力Ff
（2） 轮胎的结构、材料、帘线、气 ） 轮胎的结构、材料、帘线、 压对f 的影响也很大。 压对 的影响也很大。子午线轮胎 f 小， 天然橡胶 f 低。 胎体薄，阻力小； 胎体薄，阻力小； 气压低， 气压低，阻力大 （3）路面松软，阻力大，路面积水， ）路面松软，阻力大，路面积水， 阻力大
滚动阻力系数f
的影响因素 的影响因素
（1） 速度 a对 f 的影响 ） 速度u
u a < 100km / h, f ≈ const. u a > 200km / h, f ↑↑ 产生驻波现象，高温、 脱落和爆裂。
1）滚动阻力Ff
一般轿车的滚动阻力系数f ＝0.0165，
当车速较高（50km/h以上）时， f ＝0.0165(1+0.01(v-50)) 商用车f ＝0.0076＋0.000056 为什么商用车的阻力小？
2）空气阻力Fw
（5） 摩 ） 擦阻力 （表面阻 力）：9 ％。
2）空气阻力Fw
二、空气阻力影响因素 流速 空气密度 物体的迎流面积 物体的形状：空气阻力系数
2）空气阻力Fw
空气阻力： 其中空气阻力系数
1 2 Fw = C D Aρv r 2
2 C D Aur
Fw =
21.15
2）空气阻力Fw
传到驱动轮上的转矩 Tt = Te i g i0η T
Te
－使用状态的发动机转矩 －档位传动比
i0 ηT
－主减速器传动比 －传动系的机械效率
2.2.1汽车行驶的驱动力
驱动力
Ft =
9549 Pe i g i 0 η T nr
2.2.1汽车行驶的驱动力
（2）发动机的功率和转矩 使用特性曲线：即带有附件时的速度特性， 使用特性曲线：即带有附件时的速度特性， 通常汽油机使用外特性小1%~ 15％， ％，而 通常汽油机使用外特性小1%~ 15％，而 柴油机小1% 10％； ％；最高转速时相差 柴油机小1% ～10％；最高转速时相差 最多。 最多。