7-影响汽车动力性的因素+复习第二章

it max / it min 大，挡数较多。 复杂，
二、汽车结构因素的影响
（一）汽车外形和尺寸 （二）汽车整备质量 （三）轮胎尺寸与结构 （四）四轮驱动系统
三、底盘技术状况和道路状况的影响
一、底盘技术状况 1.汽车齿轮油的选用 2.汽车用润滑脂的选用 3.传动系的技术状况 4.行驶系的技术状况 5.制动系的技术状况 二、道路状况
δdu Ft − Fw =ψ + G gdt
两边除以汽车重力并整理：
令
Ft − Fw D= G
D =ψ +
D—动力因数
则
δdu
gdt
Ft − Fw D= G
二、动力特性图
Fw
汽车行驶过程中，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。
汽车功率平衡方程式 功率单位kw
Pe =
CD A 2 du = Gf + ua + Gi + δ m 21.15 dt
三大平衡图
一、驱动力—行驶阻力平衡图
驱动力-行驶阻力平衡图
• 组成： ①驱动力图 ②汽车在水平良好路 面上等速行驶时的总阻 力曲线 • 确定汽车的动力性： ①最高车速 uamax ②加速时间 t ③最大爬坡度 imax
2.空气阻力F
W
2.空气阻力F
W
• 定义：汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力。 • 分类：
（主要由车辆外形引起） 形状阻力（占58%） 内循环阻力（占12%） 诱导阻力（占7%） 作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力。
压力阻力（占91％） 干扰阻力（占14%）
摩擦阻力（占9％）（空气和车身的摩擦引起）
i = tan α
二、动力特性图
思考
是否驱动力越大，动力性越好？
•实线为总重6.5t汽车的各挡驱动力曲线 •虚线为总重3.5t汽车的各挡驱动力曲线
二、动力特性图
表征动力性的指标应该是一种既考虑驱动力和车重，又包含 空气阻力的综合性参数。 将汽车行驶方程
Ft = Ff + Fi + Fw + Fj
（二）主减速器传动比的影响
1）最高车速 uamax1 > uP1 uamax2= uP2 uamax3 < uP3 uamax2> uamax1> uamax3
1 3
当 uamax = u P 时，汽 车的最高车速最高。
up1 up2
up3
u P —发动机最大功率对应的车速； uamax —汽车的最高车速。
Ft =
Ttqigi 0 ηT r
以及发动机外特性曲线
nr ua = 0.377 ig i 0
做出的Ft - ua关系图，即驱动力图。
Ft1
百度文库
• 每个档位都有一条驱动 力曲线； • 档位低，igi0大，相应的 车速低而驱动力大；
Ft 2
Ft 3
Ft 4
Ft 5
• 驱动力是根据发动机外 特性求得的，因此，表示 在各个档位上，以不同车 速等速行驶时，汽车能发 出的驱动力的极值； • 当油门部分开度时，驱 动力会有所减少，所以驱 动力下面广泛范围的点都 是实际工作点。
du Fj = δm dt
三、汽车行驶方程式
Ft = Ff + Fw + Fi + Fj
Ttq ig i 0ηT r CD A 2 du = Gf cos α + ua + G sin α + δ m 21.15 dt
考虑到实际道路坡度角不大
cos α ≈ 1
Ttq ig i 0ηT r
sin α ≈ tan α = i
比功率定义：单位汽车总质量具有的发动机功率(kW/t)
1000 Pe 比功率 = m
mgf CD A 3 ( Pe = ua max + ua max ) 76140 ηT 3600
1
CD A fg 3 = u a max + ua max 3.6η t 76.14mη t
（2） （1） 我国限制汽车的比功率为：高级大型客车不小于14.5kw/t； 其它车辆不低于4.8kw/t，农用车不低于4kw/t 其中（1）克服滚动阻力功率的约占40％，对各类货车，数 值大体一样； （2）为克服空气阻力功率部分，随总质量的增加而减少。 由上述两项可知，货车比功率随总质量增加而减小。
由于空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。
空气阻力FW的计算
CD Aua2 Fw = 21.15
一些常见车型的空气阻力系数
车型 帕萨特 奥迪A4 现代 奔驰C级 奔驰S级 保时捷 陆虎览胜 空气阻力系数CD 0.28 0.28 0.29 0.26 0.27 0.31 0.38
3.坡度阻力Fi
第八节 影响汽车动力性的因素
• 一、发动机与传动系参数的影响 • 二、汽车结构因素的影响 • 三、底盘技术状况和道路状况的影响
发动机 发动机的功率 主减速器传动比 与传动 传动比 变速器各档传动比 系参数 传动系参数 档位数
一、发动机与传动系参数的影响
（一）发动机功率的影响
常从保证汽车预期的最高车速来初步选择发动机 应有的功率。 讨论： 1. 动力性指标：uamax、 t 、 i ； 2. uamax Pe Pe－（Pf+Pw）/ηT 加速和爬坡能力必然就好。
ua ∑ F
ηT
= Pe
ηT
ua
(F + F
f
w
+ Fi + Fj )
ig2 = qig3
ig3 = qig4
设5挡变速器的ig5=1
ig4 = q ig3 = q
ig4 = 4 ig1
ig2 = q 3
4
ig1 = q 4
2 g1
q = 4 ig1
ig2 = 4 ig1
3
ig3 = i
等比级数分配传动比的优点
1）发动机工作范围都相同，加速时便于操纵； 2）各挡工作所对应的发动机功率都较大，有利于汽 车动力性； 3）便于和副变速器结合，构成更多挡位的变速器。
若给出期望的最高车速，选择的发动机功率应不小于 以最高车速行驶时行驶阻力功率之和，即：
Pe ≥
1
ηt
(P
f
+ Pw )
mgf CD A 3 Pe = ua max + ua max ) ( 76140 ηT 3600 1
发动机功率的大小直接影响到汽车的动力性。
选择的发动机功率越大，越容易满足最高车速 思考 的要求，发动机功率是否越大越好？
汽车行驶的驱动力和行驶阻力
运动状况
力
驱动力 Ft 平衡关系
行驶阻力ΣF
u max a (t ) ← Ft = ∑ F ——行驶方程式 imax
一、驱动力Ft
Tt Ft = r
ua
Ft =
Ttq ig i 0ηT r
r Ft
Tt
F0
汽车的驱动力图
一般用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Ft-ua来全面表示汽车的驱动力，称为汽车的驱动 力图。 依据下面两式
Ff
1.确定uamax
•最高车速行驶时 Fi=0 Fj=0 Ft=Ff+Fw Ft5与Ff+Fw的交点 即为uamax •当ua<uamax时 Ft5>Ff+Fw，可利用 发动机的部分特性。
' ua
发动机以部分 负荷工作即可
Ff
uamax
2.确定加速时间t
行驶方程式 设 得到
Ft = Ff + Fw + Fi + Fj Fi=0
it max
nmin r = 0.377 ua min
最大传动比确定后，还应检查附着条件是否满足上坡 或加速的要求。
X max ≤ Fϕ
Cϕ1 (Cϕ 2 ) ≤ ϕ
或
变速器其余各档传动比
变速器各挡传动比基本按等比级数分配，即
ig1 ig2 = = = q ig2 ig3
ig1 = qig2
2
令f+i= ψ ， ψ为道路阻力系数
Fψ = Gψ
4.加速阻力
汽车加速行驶时，克服其质量加速运动时的惯性力，就是 加速阻力。 平移质量的惯性力 旋转质量的惯性力偶矩 为了便于计算，一般将旋转质量的惯性力偶矩转化为平 移质量的惯性力，对于固定传动比的汽车，常以常数δ作为 计入旋转质量惯性力偶矩后的汽车旋转质量换算系数。 因而汽车的加速阻力可写为
Ff = Wf Tf Ff = r
• 这样，在分析滚动阻力时，就不必具体考虑车轮滚动时所 受到的滚动阻力偶矩，而只要知道滚动阻力系数，即可求 出滚动阻力。这有利于动力性分析的简化。 • 注意：Ff无法在真正的受力图上表示出来，它只是一个数 值。
影响Ff的因素
（1）车速 ua （车速越高，滚动阻力越大） （2）轮胎结构 （子午线轮胎比斜交胎的滚动阻力小20%～30％） （3）轮胎气压 硬路面：轮胎气压越高，滚动阻力也越小。 塑性路面：轮胎气压越高，滚动阻力也越大。 （4）驱动力 硬路面：驱动力越大，滚动阻力系数越大； 气压越高，滚动阻力系数越大 （5）路面条件 （6）转向（侧向载荷）
二、汽车的行驶阻力
思考 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 坡度阻力Fi 汽车行驶总阻力 空气阻力Fw 加速阻力Fj
∑F
= Ff + 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。
1.滚动阻力F
f
• 滚动阻力Ff等于滚动阻力系数与车轮负荷之乘积， 即 且
du 1 [Ft − ( Ff + Fw )] = dt δm
Ff
思考：从图中看，在什 么时候换挡可以使加速 时间最短？
= t
dt ∫ ∫=
0
t
u2
u1
1 1 ua 2 1 du du A = = ∫ 3.6 ua1 a a
3.确定最大爬坡度imax
一般所谓汽车的爬坡能力，是指汽车在良好路面上克服 Ff+Fw后的余力全部用来克服坡度阻力时能爬上的坡度（等 速），所以 du Fi = Ft − ( Ff + Fw ) =0 dt 一般汽车的最大爬坡度达30°作用
差，燃油经济性好。
不同uamax / u P 的取值在轿车中所占的比例
uamax / u P
0.5～0.7 0.7～0.9 0.9～1.10 1.10～1.39
轿车所占比例 3％ 17.5％ 74％ 5.5％
（三）变速器各档传动比的影响
变速器1档传动比 当汽车低速爬坡时 FW= 0， Fj = 0 最大驱动力 或
Ft max = Ff + Fi max
= Gfcosα max + Gsin α max
Ttq max ig1i0η T r
G ( fcosα max + sin α max )r ig1 ≥ Ttq max i0η T
变速器1档传动比 在设计越野汽车传动系时，为了避免在松软路面上行 驶时，土壤受冲击剪切破坏而损害地面附着力，imax应能保 证汽车在极低车速下稳定行驶。
2）后备功率
i01的后备功率最大； i01的燃油经济性最差； i03的后备功率最小； i03的燃油经济性最好。

uamax / u P >1，动力性
1 3
好，燃油经济性差 ；
uamax / u P =1，动力性和
燃油经济性都比较好；
up1 up2
up3
uamax / u P < 1，动力性
当汽车上坡行驶时，汽车重力沿坡道的分力表现为 坡度阻力。
即：
Fi = G sin α
道路阻力
滚动阻力和坡度阻力之和。
F= F i + F = Gf cos α + G sin α ψf
α 较小， 一般道路 cos α ≈1， sin α ≈i
Fψ = Gf + Gi = G ( f + i )
G sin α = Ttqig i 0 η T r CD Aua2 − Gf cos α + 21.15
即
Ft − ( Ff + Fw ) α = arcsin G
Ft − ( Ff + Fw ) α = arcsin G
Ft − ( Ff + Fw ) α = arcsin G
（四）变速器档数的影响
挡位数多，对汽车动力性和燃油经济性都有利。 动力性：挡位数多，增加了发动机发挥最大功率 附近高功率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能力。 燃油经济性：挡位数多，增加了发动机在低燃油 消耗率转速区工作的可能性，降低了油耗。 轿车比功率大→ 挡位数少（阻力靠后备功率克服）。 轻型货车和中型货车比功率小→ 挡位数多（阻力靠变换 挡位克服）。 重型货车和越野汽车使用中，载质量变化大，路面条件
第二章 汽车的动力性
汽 车 的 动 力 性 动力性的含义和评价指标 汽车行驶的驱动力和行驶阻力 三大平衡图 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
汽车的动力性定义、评价指标
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。 评价指标：
• 1）最高车速 uamax • 2）加速时间 t • 3）最大爬坡度 imax