汽车的驱动力与行驶阻力
1.3 汽车驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图
1.3 汽车驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图1.3.1 驱动力—行驶阻力平衡图前面得到汽车的行驶方程式为t f i W F F F F F j =+++或 2021.15tq g TD a T i i C Au du Gf Gi m r dtηδ=+++ 此方程表明了汽车行驶时，驱动力和各行驶阻力之间的平衡关系。
当发动机转速特性、变速器传动比、主减速比、机械效率、车轮半径、空气阻力系数、汽车迎风面积及汽车总质量等初步确定后，便可利用此式分析汽车在良好路面（沥青、混凝土路面）上的行驶能力，即确定节流阀全开时，汽车能达到的最高车速、加速能力和爬坡能力。
为了清晰而形象地表明汽车行驶时的受力情况及其平衡关系，一般是采用汽车行驶方程式用图解法来进行分析的。
汽车的驱动力-行驶阻力平衡图就是最基本的一种，将汽车行驶中经常遇到的滚动阻力和空气阻力叠加后画在驱动力图上，并表明该叠加量随车速的变化关系曲线。
图1-9即为一具有五挡变速器汽车的驱动力-行驶阻力平衡图。
1.3.2 利用驱动力—行驶阻力平衡图图解汽车动力性指标1.3.2.1 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、良好的路面上，节流阀全开，变速器置于最高挡所能达到的车速。
根据汽车行驶方程j i W f t F F F F F +++=此时，，，0=i F 0=j F W f t F F F +=，即驱动力-行驶阻力平衡图上曲线（此时为最高挡驱动力曲线）与t F 5t F W f F F +曲线的交点对应的车速，就是最高车速（图中为175km/h ）。
从图中还可以看出，当车速低于最高车速时，驱动力大于行驶阻力，这样，汽车就可以利用剩下来的驱动力加速或爬坡，或牵引挂车。
当需要在119km/h 等速行驶时，驾驶员可以关小节流阀开度(图中虚线)，此时发动机只用部分负荷特性工作，相应地得到虚线所示驱动力曲线，以使汽车达到新的平衡。
1.3.2.2 汽车的加速能力汽车的加速能力可用它在水平良好路面上行驶时，能产生的加速度来评价。
第三节 汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
本节将通过作图法确定汽车动力性指标。 本节将通过作图法确定汽车动力性指标。
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
由动力特性图确定动力性评价指标 δdu δdu = f +i + D =ψ +
gdt
gdt
1）计算最高车速
du =0 dt dt
最高 车速
i =0
D= f
f
uamax
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
2）计算爬坡度 ）
α = arcsin
F −(F + F ) t f w G
i=tanα 可以做出爬坡度图。 可以做出爬坡度图。
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
二、动力特性图
F = F + F + F + Fj t f i w
δdu F −F t w =ψ + G gdt
奥迪A4 轿车驱动力—行驶阻力平衡图 奥迪 轿车驱动力 行驶阻力平衡图
8 00 0 7 00 0
6 00 0 Ft 1 5 00 0 Ft 2 Ft 3 4 00 0 Ft 4 Ft 5 3 00 0 Ft 6 Ff +F w 2 00 0
F /N
1 00 0
汽车理论汽车的驱动力和行驶阻力
Ttqigi0 T
r
可知
➢Ft 与发动机转矩Ttq、变速器传动比 ig、主减 速器传动比 i0、传动系旳机械效率ηT 和车轮半径 r 等原因有关。
思索
能否解释为何汽车低挡旳加速能力好于高挡？
4
第二节 汽车旳驱动力与行驶阻力
➢计算驱动力是为了拟定汽车旳动力性指标，也即要找出 驱动力和车速旳关系。
➢驱动力和车速都与发动机特征有直接关系，能够经过发 动机特征曲线找出驱动力与车速之间旳关系。
4.汽车旳驱动力图
根据下面两式
Ft
Ttqigi 0 T
r
ua
0.377 nr ig i 0
以及发动机外特征曲线
做出旳Ft - ua关系图，即驱动力图。
16
第二节 汽车旳驱动力与行驶阻力
例：已知奥迪A4轿车发动机旳数据（如下表所示），
ig1=2.13，i0=6.333，r=0.317m，ηT=0.90，由
第一章 汽车动力性
第二节 汽车旳驱动力与行驶阻力
➢本节要点计算并分析汽车行驶过程中旳 驱动力和行驶阻力。
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第二节 汽车旳驱动力与行驶阻力
一、驱动力Ft
ua
驱动力Ft：发动机产 生旳转矩经传动系传到
驱动轮，产生驱动力矩
Tt
Tt，驱动轮在Tt旳作用
下给地面作用一圆周力
r
F0，地面对驱动轮旳反
（4）驱动力
32
第二节 汽车旳驱动力与行驶阻力
思索
为何驱动力系数很大时，气压越低 f 越小？
Ft胎面滑移Ff
pa接地面积胎面滑移滑移引起旳Ff
33
第二节 汽车旳驱动力与行驶阻力
思索 上高速公路前要检验胎压，在给定旳胎压范围内，胎
汽车驱动力和行驶阻力
发动机
传动系
驱动轮
驱动力
离合器、变速器、 分动器、传动轴、 主减速器、半轴、 轮边减速器
动力传动系统
滚动阻力 空气阻力 加速阻力 坡度阻力
Ft F 平衡
行驶阻力
2/120
1.2 汽车驱动力和行驶阻力
Ft21 ua21
Ft22 ua22
Ft23 … Ft2m ua23 … ua2m
Sp II
II 档
Ft ua
Ft31 ua31
Ft32 ua32
Ft33 … Ft3m ua33 … ua3m
Sp III
III 档
Hale Waihona Puke FtTtqigi0 r
t
ua
rn 0.377
igi0
25/120
驱动力
Traction
图1-4 汽油发动机外特性及负荷特性
Fig.1-4 Characteristic of engine speed at full and part load14/120
Approximation for Full- & part-load characteristic
利用Pmax/nP/Tmax/nT求解发动机功率外负荷特性
Traction Effort Driving Force
3/120
Ft
F0
Tt r
Ft
Tt r
Torque Radius
FZ W mg Ft Tt max Ft FZ
max Ft FZ 1
ua Speed
Gravity
W
汽车驱动力和行驶阻力
车辆载重越大，轮胎变形越严 重，滚动阻力越大。
坡度阻力和加速阻力分析
坡度阻力
当汽车上坡行驶时，重力沿坡道的分力会形成坡度阻力，使汽车上坡时所需驱 动力增加。坡度越大，坡度阻力越大。
加速阻力
汽车加速行驶时，需要克服自身质量加速运动产生的惯性力，即加速阻力。加 速度越大，加速阻力越大。
04
提高驱动力和降低行驶阻 力方法
节能政策
政府鼓励节能汽车的发展，对低能耗、高效率的汽车给予政策优惠， 推动汽车企业降低行驶阻力。
安全法规
安全法规对汽车驱动力和行驶稳定性提出更高要求，促使汽车企业提 升驱动力并加强车辆稳定性设计。
THANKS
感谢观看
经验教训
在汽车设计和生产过程中，应充分考虑驱动 力和行驶阻力的平衡与优化。同时，针对不 同车型和使用场景，需要制定个性化的优化 方案。
06
未来发展趋势预测与挑战 应对
新能源汽车对驱动力和行驶阻力影响
电机驱动系统
新能源汽车采用电机驱动， 具有高扭矩、高效率等特 点，对驱动力提升有显著 作用。
电池能量密度
量和坡度大小有关。
加速阻力
汽车加速时克服自身质 量惯性所需的力，与汽 车质量和加速度有关。
驱动力与行驶阻力关系
01
02
03
平衡关系
在汽车匀速行驶时，驱动 力与行驶阻力相等，达到 平衡状态。
不平衡关系
当驱动力大于行驶阻力时， 汽车加速；反之，汽车减 速。
动态变化
随着汽车行驶条件的变化， 如路况、风速、载重等， 驱动力和行驶阻力也会相 应变化。
优化变速器和传动轴设计
01
改进变速器和传动轴的设计，可以减少传动损失，提高传动效
12 汽车的驱动力与行驶力
1.2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，就可以估算汽车的各项动力性能指标。
汽车的行驶方程式为 =t F ∑F 式中 ——汽车驱动力； t F ∑F ——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∑=t F F 这一行驶方程式加以具体化，以便研究汽车的动力性。
1.2.1 汽车的驱动力 在汽车行驶中，发动机发出的有效转矩，经变速器、传动轴、主减速器等后，由半轴传给驱动车轮。
如果变速器传动比为、主减速比为、传动系的机械效率为tq T g i 0i T η，则传到驱动轮上的转矩，即驱动力矩为 tT T g tq t i i T T η0= 如图1-1所示，此时作用于驱动轮上的转矩，产生对地面的圆周力，则地面对驱动轮的反作用力，即为汽车驱动力。
如果驱动车轮的滚动半径为t T 0F t F r ，就有r T F t t /=，因而，汽车驱动力为r F T g tq t i i T η0= (1-1)下面将对式(1-1)中发动机转矩T 、传动系机械效率tq T η及车轮半径r 等作进一步讨论，并作出汽车的驱动力图。
1.2.1.1 发动机的外特性 发动机的功率、转矩及燃油消耗率与发动机曲轴转速的变化关系，即为发动机的速度特性。
当发动机节气门全开（或高压油泵处于最大供油量位置），此特性称为发动机的外特性，对应的关系曲线称为外特性曲线；如果节气门部分开启，则称为发动机部分负荷特性曲线。
图1-2为某发动机的外特性曲线。
为发动机最低稳定工作转速，随着发动机转速的增加，发动机发出的功率和转矩都在增加，最大转矩时的发动机转速为，再增大发动机转速时， 有所下降，但功率继续增加，一直达到最大功率，此时发动机转速为；继续提高发动机转速，其功率反而下降。
1.3汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图
2）计算爬坡度
du 0 dt
i D f
由动力特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。 Ⅰ挡工作时，爬坡度较大，此时以 imax＝D1max－f 计算的误差也较大，可以用下式计算
D1max fcosmax sinmax
cos max 1 sin 2 max
D1max f 1 D12max f 2 max arcsin 1 f 2
ua/(km/h)
ua /(km h1 )
uamax=205km/h
4
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
2.确定加速时间t Fi=0
du 1 Ft ( Ff Fw ) dt m
由驱动力—行 驶阻力平衡图可以 做出加速度曲线。
回顾：两个加速时间，都是 从低速提升到高速 … …
第一章
汽车动力性
第三节
汽车的驱动力—行驶阻力平 衡图与动力特性图
本节将通过作图法确定汽车动力性指标。
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1
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
一、驱动力—行驶阻力平衡图
Ft Ff Fw Fi Fj
在驱动力图的
基础上，画出
Ff+F =f (ua) 就是驱
W
动力行驶阻力平衡
Ttq ig i 0T r CD A 2 du Gf cos ua G sin m 21.15 dt
11
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
由驱动力—行驶
阻力平衡图和
arcsin
Ft ( Ff Fw ) G
i=tanα
可以做出爬坡度图。
思考：从图中看，在什
汽车驱动力与行驶阻力
3.动力半径rd
在车重和转矩作用下，车轮中心至轮胎与道 路接触面间的距离。
4.滚动半径rr
满载行驶中，以驶过的距离与车轮转过的圈 数按下式计算得出的半径： S
（rr为假想半径）
rr
2n
( m)
一般认为：
rs rd rr r (r称为车轮半径）
湖北汽车工业学院汽车工程系
2）驱动力图的作法
HBQY
若已知ig、i0、T、r，即可按以下步骤作驱动力图：
（1）计算驱动力
从使用外特性的Ttq-n 曲线上取至少6个点 的n、Ttq值（包括 nmin，nmax），计算各 档位下对应于n的Ft。
Ft
Ttq i g ioT r
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
（3）描点连线
建立Ft-ua坐 标系，将计算出 的每个档位的 （Ft，ua)描点并 连成曲线即得到 驱动力图。
ig1
T Ft ua Ft ua Ft ig3 Ua Ft ig4 ua
ig2
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
（1）转速特性的含义
HBQY
将Ttq 、Pe 、b与n之间的关 系用曲线表示，称发动 机转速特性曲线。
节气门全开（最大供油量） 时，称外特性。 节气门部分开启（部分供 油量）时，称部分负荷 特性。
汽车的驱动力-行驶阻力平衡图
1
加速时间曲线 1
aj4
1
a j3
1
aj2
a j1
加速度倒数曲线
ua
BJ130汽车的加速时间曲线
☆手工计算时,一般忽略原地起步过程的
离合器打滑过程.即假设在最初时刻，汽 车已具备起步换档所需的最低车速。
☆换档时刻的确定：若I-II加速度曲线 相交，则规定在交点处换档；若I-II的加 速度曲线不相交，则规定在发动机最高转 速处换档；换档时间一般忽略不计（正态 分布t=0.2~0.4s)。
节气门全开
后备功率
☆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，所占速度变化区域大。
☆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！）
☆空气阻力功率曲线为三次函数
☆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。
1
T
( Gfua 3600
CD A 76140
ua3
Giua 3600
mua
3600
du ) dt
f随车速ua的增大，Pf 的增加更快
Pw是车速ua的三次函 数
f
f0
f1
( ua 100
)
f
4
( ua 100
)4
发动机功率 Pe 阻力功率 (Pf+Pw)/ηT
车速ua
发动机外特性曲线 （Pe ~ n）
G
i
u
轿车爬坡度图
二、汽车的动力特性图
Ft Ff Fw Fi Fj
Ft Fw du
G
gdt
动力因
1-3 汽车的驱动力与行驶阻力平衡图
湖北汽车工业学院汽车工程系HBQY1-3 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图一、驱动力—行驶阻力图二、驱动力—行驶阻力图的应用三、动力特性图HBQY湖北汽车工业学院汽车工程系HBQY驱动力-行驶阻力平衡图将汽车行驶方程式用图解法来进行分析，从而确定汽车的动力性。
HBQY湖北汽车工业学院汽车工程系HBQY二.驱动力-行驶阻力图的应用1、确定汽车的最高车速2、确定汽车的剩余驱动力3、确定汽车的加速能力4、确定汽车的爬坡能力湖北汽车工业学院汽车工程系HBQYa) 若汽车最高挡驱动力F t5 与F f +F w 曲线有交点，则交点处的车速即为汽车最高车速u amax 。
HBQY湖北汽车工业学院汽车工程系HBQY各F t 曲线与(F f +F w )曲线之间所夹的垂直线段，表示剩余驱动力，可作为加速、爬坡或拖挂的牵引力。
2、确定剩余驱动力HBQY湖北汽车工业学院汽车工程系HBQY汽车的加速度曲线3、确定汽车的加速能力HBQYb.加速时间的计算du aj = dtunt=u0∫1 du aj图解法近似计算步骤： （1）由aj-ua → 1/aj-ua（加速度倒数曲线）湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile加速时间的计算HBQY（2） 分段求面积，即 速度区间的加速时间 ∆1 、∆2 、∆3 、… ，然 后计算∆1、∆1+∆2 、 ∆ 1+∆2+∆3 、 … ，即得从 u0→u1、u0→u2、…的加 速时间。
注意：若选择横坐标amm=1km/h，纵坐标bmm=1s2/m作为比例尺， 则 ∆t＝∆/(3.6ab)湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile加速时间的计算HBQY（3）作出t-ua曲线。
注意：1).换档时车速不变。
汽车的驱动力和行驶阻力
9％
较小，则 Fi G sin G tan G i
Ff f G cos f G
道路阻力
道路阻力
F Ff Fi Gf cos G sin
若 较小，则
F Gf Gi G( f i)
道路阻力系数
( f i)
加速阻力
Tf 2 r
Ft
Ff 2
滚动阻力系数的测定方法
牵引法 滑行法 转鼓法
滚动阻力系数的影响因素
1. 速度ua对 f 的影响
ua 100 km/h, f const . ua 200 km/h, f 产生驻波现象，高温、脱落和爆裂。
滚动阻力系数的影响因素
2. 轮胎的结构、材料、帘线对f 的影响也很 大。子午线轮胎 f 小，天然橡胶 f 低。
汽车的行驶阻力
——空气阻力
定义
❖ 汽车直线行驶时受到的空气力在汽车行驶方 向的分力
分类
❖ 压力阻力
➢ 形状阻力主要与汽车的形状有关，约占58％
➢ 干扰阻力：汽车突出部件，如后视镜、门把手、导水 槽、驱动轴、悬架导向杆等，约占14％
➢ 内循环阻力：发动机冷却系、车身通风等气流流过汽 车内部，占12％
等速行驶工况下：
T
Pe PT Pe
1—1200 r/min 3—1900 r/min
2—1600 r/min 4—2200 r/min
传动系的机械效率ηT
造成机械损失的主要部件 ★ 变速器和主减速器(含差速器)
主要损失形式 ★ 液力损失和机械摩擦损失。 ★ 液力损失,如搅动和磨擦。它与润滑油品 种、温度、转速、油面高度等有关。
轮胎充气压力轮胎径向变形 f
汽车驱动力行驶阻力平衡图
加速度：a j
du dt
1
m
(Ft
Ff
Fw )
则加速度倒数曲线为
dt du t du
aj
aj
aj
du dt
Fj m
离散化处理后t t u aj
5/18
或者a j
du dt
ds ds
du dt
udu 1
ds m (Ft Ff Fw )
ds u du s udu
aj
a j1
1
aj4
u 1 m / s
3.6
图1－27 加速度倒数曲线
ua
8/18
由驱动力、滚动阻力和空气阻力，就可按 行驶方程式计算加速度及其倒数，从而求 得加速时间或者加速距离。
Ttq Ttq1 Ttq2 Ttq3 … … Ttqm
n
n1 n2 n3 … … n1m
Ft
Ft1 Ft2 Ft3 … … Ftm I 档
动力因数 D Ft Fw du
G
g dt
16/18
动力因数D
D1max
imax或i
g
du dt
D f i du
g dt
i0 max
D0 max
f
图1 30
汽车动力特性图及用途
17/18
umax
在求imax时，ddut 0 D f i imax DImax f DImax f cosmax sin max
mg 通常用坡度i表示
i tg tg[arcsin Ft (Ff Fw ) ]
mg
13/18
Ft mg
坡度i
100%
imax tg
tg (arcsin
汽车驱动力和行驶阻力(教案)
四、汽车行驶力学基础汽车的动力性是由汽车纵向受力条件所决定的。
在汽车行驶纵向作用有各种外力，包括驱动力和其它行驶阻力。
建立汽车行驶平衡方程式，就可利用受力关系，确定汽车的加速度、最高车速和最大爬坡度。
汽车行驶方程式为jw i f t F F F F F +++=（1-1）式中：t F 为汽车的驱动力；f F 为汽车滚动阻力；i F 为汽车的坡道阻力；w F 为空气阻力；j F 为汽车的加速阻力。
汽车在水平道路上等速行驶时，需要克服地面滚动阻力f F 和空气阻力w F 。
当汽车上坡行驶时，需要克服重力沿着坡道的分力，即坡道阻力i F 。
汽车加速行驶时，需要克服加速惯性阻力，即加速阻力j F 。
图1-2 汽车驱动力只要汽车运动，滚动阻力和空气阻力就存在；而坡道阻力和加速阻力仅在一定的行驶条件下才存在。
等速行驶时，就没有加速阻力j F ；在平直道路上行驶时，坡道阻力i F 就不存在。
减速行驶时，j F 与汽车行驶方向相同，成为驱动汽车前进的力；下坡行驶时，i F 也与汽车行驶方向相同，成为驱动汽车前进的力之一。
1、汽车驱动力汽车驱动力t F 是发动机曲轴输出转矩经离合器、变速器（包括分动器）、传动轴、主减速器、差速器、半轴（及轮边减速器）传递至车轮作用于路面的力0F ，而由路面产生作用于车轮圆周上切向反作用力t F ，见图1-2。
习惯将t F 称为汽车驱动力。
如果忽略轮胎和地面的变形，则⎪⎩⎪⎨⎧==T g tq t t ti i T T r T F η0（1-2）式中：t T 为传输至驱动轮圆周的转矩；r 为车轮半径；tq T 为汽车发动机输出转矩；g i 为变速器传动比；0i 主减速器传动比；T η为汽车传动系机械效率。
(一) 发动机转速特性发动机速度特性，是指发动机功率e P 、转矩tq T 、燃料消耗率e b （也称为比油耗）与发动机曲轴转速e n 的函数关系曲线，通常称为发动机速度特性曲线，或简称为发动机速度特性。
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图
uau/a(k/(mk/mh) h1)
uamax=205km/h
Ft1 Ft2 Ft3 Ft4 Ft5 Ft6 Ff+Fw
7
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
2.确定加速时间t
汽车的加速能力可以用它在水平良好路面上行驶时产 生的加速度来评价，但由于加速度的数值不易测量，实际 中常用加速时间 t 来表明汽车的加速能力。
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
18
第三节 汽车的驱动力—行
驶阻力平衡图与动力特性图 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
D1max fcosmax sinmax
cosmax 1 sin 2 max
f
max
arcsin
D1max
f
1
D2 1max
1 f 2
f
2
25
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
3）计算加速时间
D du f i du
gdt
gdt
加速时 i 0 得 du g (D f )
arcsin Ft (Ff Fw )
G
Ttqigi 0T
r
Gf
cos
CD A 21.15
ua2
G sin
m du
dt
15
arcsin Ft (Ff Fw )
G
arcsin Ft (Ff Fw )
G
i tan
1.4 汽车驱动力行驶阻力平衡图
力之间的普遍情况；若已知汽车结构和使用参数：
i0 , ig ,ηT , r, ρ , CD , A
便可分析汽车在附着良好的典型路面上的行驶能力。 即汽车在油门(加速踏板)全开时可能达到最高速度、 加速能力和爬坡能力。
2011-11-26
1/20
1.4 balance Between MV Traction & resistances
Speed, km/h
i0 max
u max
16/20
imax
=
tanα
=
tan⎢⎣⎡arcsin⎜⎜⎝⎛
Ft
−
Ff − mg
Fw
⎟⎟⎠⎞⎥⎦⎤
imax ⇒ I档
imax is max sloping gradient for 1st gear.
i0max ⇒ 最高档的最大爬坡度， i0max is max
i0,ig ,ηT , r, ρ , C D , A
are known, can analyze then the driveability of MV on the good road, namely at full acceleration pedal, the MV may attain the max. speed, acceleration ability and grade ability.
2011-11-26
7/20
dt = du aj
u a单位不同于 u
Ft
δm
a j1 ua is different from u in unit
aj2 aj3
Ff + Fw
aj4
δm
Acceleration aj ,m/s2
汽车驱动力-行驶阻力平衡图
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 况及其平衡关系， 况及其平衡关系，通常将平衡方程式用 图解方式进行描述，即将驱动力F 图解方式进行描述，即将驱动力 t和常 见行驶阻力F 绘在同一张图上。 见行驶阻力 w和Ff 绘在同一张图上。
Ttqi0igηT r
1.3 1.3
汽车驱动力汽车驱动力-行驶阻力平衡图
行驶方程式反映了汽车行驶时，驱动力和外界阻 行驶方程式反映了汽车行驶时， 力之间的普遍情况。当已知条件： 力之间的普遍情况。当已知条件：
便可以分析汽车在附着条件良好路面上的行驶能 即在油门全开时，汽车可能达到最高车速、 力。即在油门全开时，汽车可能达到最高车速、加速 能力和爬坡能力。 能力和爬坡能力。
∫
离 化 理 t≈ 散 处 后
∑∆t = ∑
5/18
∆u aj
du ds du 或 aj = 者 = dt ds dt 1 udu (F − Ff − Fw) = = t δm ds u udu ds = du ⇒ s = ⇒ aj aj
∫
s≈
∑
∆s =
∑
u∆u aj
6/18
加速度a 加速度 j
12/18
2 a
13/18
坡度i × 100%
Ft mg
Ft − (Ff + Fw ) imax = tgα = tg(arcsin ) mg i max
Fw + F f mg
i0 max
图1－29 L 汽车爬坡度
14/18
u max
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动力特性图评价汽车动力性
F = Ff + F + F + Fj t w i F + Ff F −F δm du i t w = + G G G dt δ du =( f +i )+ g dt
汽车驱动力行驶阻力平衡图(教案)
第一章 汽车动力性第三节 汽车动力性分析一、驱动力—行驶阻力平衡图、动力特性图和功率平衡图作用于驱动轮上的驱动力t F 为s t g 0t dT i i F r h =（1-14）式中：s T —使用状态的发动机转矩；t h —传动系机械效率，见表1-6；0,g i i —变速器和主减速器的速比；d r—车轮滚动半径。
汽车速度与发动机转速及传动系参数的关系式为a r g 023.60.37760nrnv r i i p =ﾻ，km/h（1-15）式中：a v —汽车速度，km/h ；r r —车轮滚动半径，m ；n —发动机转速，r/min 。
车轮滚动半径＝滚动圆周长/2p 。
对子午线轮胎可取r r ＝0.97×自由半径，对斜交轮胎取r r ＝0.95×自由半径。
车轮滚动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()[]λ-+=12/0254.0d b d r ，m （1-16）式中：d r —车轮滚动半径，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，按不同挡位，可绘制各挡的驱动力—车速曲线图，如图1-47所示。
同时在图上还画出了常见行驶阻力曲线f w F F +，这样就构成了驱动力—行驶阻力平衡图。
图1-47 驱动力－行驶阻力平衡图图1-48 动力特性图在阻力曲线与驱动力曲线的交点即有t f w F F F =+，车辆可在该车速下匀速行驶。
动力特性图是指动力因数—车速关系曲线（图1-48）。
动力因数定义为t w F F D G-= （1-17）利用动力特性图可以比较不同车重和空气阻力的车辆的动力性能。
驱动轮发出的驱动功率：t t sP P h =式中：P s —发动机使用状态下的功率。
图1-49 功率平衡图由于不同挡位对应的车速范围不同，各挡的车轮驱动功率与车速的关系曲线亦不同（图1-49所示）。
1.3 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图
加速度倒数曲线
1/ a j
∆ui = ∆u = const
1 aj3 1 aj 4
1 a j1
1 aj 2
加速度倒数曲线
ua
手工计算时, ☆手工计算时,一般忽略原地起步阶段的离合器 打滑过程.即假设在最初时刻， 打滑过程.即假设在最初时刻，汽车已具备起 步换档所需的最低车速。 步换档所需的最低车速。 换档时刻的确定： II加速度曲线相交 加速度曲线相交， ☆换档时刻的确定：若I-II加速度曲线相交，则 规定在交点处换档； II的加速度曲线不相 规定在交点处换档；若I-II的加速度曲线不相 则规定在发动机最高转速处换档； 交，则规定在发动机最高转速处换档；换档时 间一般忽略不计（正态分布t均值 间一般忽略不计（正态分布 均值 =0.2~0.4s)。 ) 计算加速时间的用途：确定汽车加速能力； ☆计算加速时间的用途：确定汽车加速能力；传 动系最佳匹配；合理选择发动机的排量。 动系最佳匹配；合理选择发动机的排量。
动力因数
用动力特性图评价和分析汽车动力性 动力特性图评价和分析汽车动力性
im 或 + i ax
D = f +i+
δ du
g dt
δ du
g dt
i0max
汽车动力特性图及用途
用动力特性图评价和分析汽车动力性 动力特性图评价和分析汽车动力性
du 在求imax时， = 0 ⇒ D =ψ = f + i dt ⇒ D1max = f cosαmax + sin αmax ⇒αmax = sin tan αmax
3. 最大爬坡度
其前提条件是路面良好， 其前提条件是路面良好，克服 Fw+Ff 后的全部力都用于克服坡道阻力， 后的全部力都用于克服坡道阻力，即
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