汽车的动力特性图
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汽车的动力性(三)分析解析
第一节 汽车的动力性评价指标
一、最高车速
最高车速是汽车以厂定最大总质量状态在风速≦3m/s 条件下， 在干燥、清洁、平坦的混凝土或沥青路面上， 能够达到的最高稳定行 驶速度。
第一节 汽车的动力性评价指标
二、加速能力
加速能力是汽车在各种使用条件下迅速增加行驶速度 的能力。 加速能力在理论分析中用加速度 j 来评定， 而在实际试验中常采 用起步连续换挡加速性能和最高 挡加速性能来评定。 起步连续换挡加速性能，也称原 地起步加速性能，它是用汽车以 起步挡起步，并以最 大的加速度且选择恰当时刻逐步换至最高挡后，加速 到某一高速（80% v a max 以上）所需时间或距离来 评定。 最高或次高挡加速性能，也称超车加速性能， 它是用汽车以最高 或次高挡由某一预定的中速全力加 速至另一预定的高速时所经过的 时间或距离来评定。
行车速度对滚动阻力系数影响很大。
第三节 汽车的行驶阻力
滚动阻力、空气阻力、 上坡阻力和加速阻力。
二、空气阻力
汽车是在空气介质中行驶的。 空气作用力在行驶方向上的分力称 为空气作用力， 用符号Fw 表示。空气阻力可分为摩擦阻力和压力阻 力两部分。
摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面产生的切向力的合力在 行驶方向上的分力。 摩擦阻力与车身表面粗糙度及表面积有关，约占 空气阻力的8％～10％。
小结作业
小结 动力性评价指标 汽车驱动力和行驶阻力以及二者之间的关系
由公式可知，汽车的驱动力与发动机的转矩、传动系 各挡的传动比及传动系机械系效率成正比，与车轮半径成反 比。
第二节 汽车的驱动力
二、传动系的机械效率
发动机输出的功率P e经传动系传至驱动轮的过程中，部分 功率 将用于克服传动系各部件中的摩擦，因而消耗了一部分功 率。
第三节 汽车的驱动力—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 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
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图
Ttqig i 0 T r
arcsin
Ft ( Ff Fw ) G
5
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。
6
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
ua/(km/h) h 1 ) u /( k m
a
uamax=205km/h
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
3.确定最大爬坡度imax
du dt
G sin
0
Fi Ft ( Ff Fw )
2 CD Aua Gf cos 21.15
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
图。
Ff
2
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
1.确定uamax
发动机以部分 负荷工作即可
最高车速行驶时 Fi=0 Fj=0
Ft=Ff+Fw
思考
当Ff+FW与Ft5没有 交点时，如何确定最高 车速？此时对应的发动 机工况如何？
ua
'
Ff
汽车行驶理论4
2. 汽车的制动力来源： 汽车的制动力是由汽车制动器内的摩擦阻力矩及路面对车轮的切向 摩擦阻力构成。在极限状态下，汽车的最大制动力取决于轮胎与路 面间的摩擦力，即FTmax = G · 。
评价汽车的制动性能的主要指标： 评价汽车制动性的指标有制动效能（制动距离）、制动效能的热稳 定性及制动时汽车的方向稳定性等三项指标。
2.5.2 影响汽车燃料经济性的因素
1．汽车使用方面 主要与汽车的行驶速度、挡位选择、挂车的应用、正确调整保养等因素
有关。这些属于汽车运用与维修研究课题。 2．汽车结构方面 主要从改进汽车发动机、提高燃油质量、改进润滑油质量、改进传动系
统、改进底盘及车身设计等方面着手。这些属于汽车设计研究的课题。 3．道路设计方面 从道路线形和结构上设计着手，提高道路路面质量和线形标准，对节省
倒溜：汽车整体向后滑动，（前后轮刹车均不起作用）。
i
taαn
G
G
结论：当坡道倾角α≥α或道路纵坡度i≥时，汽车可能产生倒溜。
3．保证纵向稳定性的条件
道路纵坡度 i <
2.3.2 汽车行驶的横向稳定性
1．汽车在平曲线上行驶受到的横向作用力：
汽车在平曲线上行驶时会产生离心力，其作用点在汽车的重心，方向水 平背离圆心。
作业： 《教材》P.44 2-1，2-2，2-3
2. 汽车的动力上坡
假定汽车用一个排挡动力上坡，以速度驶入坡段，并以速度V2驶出坡段， 则可能克服的坡度i1和相应的坡长S1，
由速度Vt和V2在动力特性图上，可求得相应的动力因数值D1和D2，则由
公式可得相应的加速度
j1
g
D1
j2
g
D2
d dv tjVj1 2j2gD 1 2D 2
评价汽车的制动性能的主要指标： 评价汽车制动性的指标有制动效能（制动距离）、制动效能的热稳 定性及制动时汽车的方向稳定性等三项指标。
2.5.2 影响汽车燃料经济性的因素
1．汽车使用方面 主要与汽车的行驶速度、挡位选择、挂车的应用、正确调整保养等因素
有关。这些属于汽车运用与维修研究课题。 2．汽车结构方面 主要从改进汽车发动机、提高燃油质量、改进润滑油质量、改进传动系
统、改进底盘及车身设计等方面着手。这些属于汽车设计研究的课题。 3．道路设计方面 从道路线形和结构上设计着手，提高道路路面质量和线形标准，对节省
倒溜：汽车整体向后滑动，（前后轮刹车均不起作用）。
i
taαn
G
G
结论：当坡道倾角α≥α或道路纵坡度i≥时，汽车可能产生倒溜。
3．保证纵向稳定性的条件
道路纵坡度 i <
2.3.2 汽车行驶的横向稳定性
1．汽车在平曲线上行驶受到的横向作用力：
汽车在平曲线上行驶时会产生离心力，其作用点在汽车的重心，方向水 平背离圆心。
作业： 《教材》P.44 2-1，2-2，2-3
2. 汽车的动力上坡
假定汽车用一个排挡动力上坡，以速度驶入坡段，并以速度V2驶出坡段， 则可能克服的坡度i1和相应的坡长S1，
由速度Vt和V2在动力特性图上，可求得相应的动力因数值D1和D2，则由
公式可得相应的加速度
j1
g
D1
j2
g
D2
d dv tjVj1 2j2gD 1 2D 2
23汽车的动力特性图
动力因数的物理意义：单位汽车总重力所具有的剩余驱动 力，可以用它来克服相应的道路阻力和加速阻力。所以常 将动力因数作为表征汽车动力性的指标。
汽车的动力因数以符号Ｄ 表示：
D Ft Fw
G
D fco ssin d v
（ 2 1 ）
g d t
当α较小时，
Dfiδdv
（ 22）
动力因数随汽车行驶速度 变化的关系，即D=f（va）称为 汽车的动力特性。
表示动力特性的曲线称为 汽车的动力特性图。
由动力特性图确定动力性评价指标 Dfcoα ssiα nδdvfiδdv gdt gdt
1）计算最高车速
最高车速是指在良好水平路面 上汽车所能达到的最大速度。
dv 0 i 0
确定汽车满载、节气门全开时在水平良好路面上可能
产生的加速度。 此时i=0Leabharlann D f dvg dt
dv g(D f) dt δ
D曲线与f曲线间距离的g/δ倍就是汽车各挡的加速度。 对于一定的挡位，δ为常数。例如，当求直接挡的加速 度时，可取δ≈1，g≈10m/s2，因此，加速度值就是D直 曲线与f曲线间距离的10倍。
第三节 汽车的动力特性图
利用汽车的驱动力—行驶阻力平衡图，可以确定汽车 的最高车速、加速能力和爬坡能力。但是，不能直接用来 评价不同类型汽车的动力性。
总质量不同的两辆汽车的牵引 平衡图。
实线表示总质量为7t的汽车， 虚线表示总质量为3.9t的汽车。
第一辆汽车的各挡的驱动力均 较第二辆汽车要大。
实际上第一辆汽车的总质量大 ，其相应的道路阻力与加速阻力也 较大，所以第一辆汽车的驱动力虽 大，但其动力性却不一定就好。
➢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
第一章-汽车的动力性(PPT85页)
（1）uamax ：动力特性图（ D-ua）直接档与滚动阻力系 数曲线（f－ua）的交点， 即为uamax。 （2）imax ：
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。
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。
汽车工程学-图文-2-4 汽车行驶受力分析
gdt
gdt
1）计算最高车速
du 0 dt
i0
D f
f
uamax
13
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
du 0 dt
iD 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
19
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
20
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
F1方程式赛车在不同天气条件下 使用的不同胎面花纹的轮胎
21
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
胎面的四道沟槽减小了车轮和地面间的有效接地面积， 使车轮的附着力下降，汽车的车速得以控制。
22
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
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。
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+FW=f (ua) 就是驱 动力行驶阻力平衡 图。
Ff
cos
CD Aua2 21.15
arcsin Ft (Ff Fw )
G
10
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。
11
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
汽车驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图
D du f i du
gdt
gdt
1）计算最高车速
各挡下的动力因数与车速的关系 曲线就是动力特性图。由上述定
du 0 dt
义可以看出，动力因数中已经扣 除空气阻力，所以图中只需再画 出滚动阻力系数线。
i0
f
D f
uamax
15
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
汽车驱动力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
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+FW=f (ua) 就是驱 动力行驶阻力平衡 图。
这里的“行驶阻力”指的就是Ff+FW。
Ff
2
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
Ft
Ff
Fi
Fw
Fj
可见 D Ff Fi Fj ，即 D f i du
G
gdt
和“驱动力-行驶阻力平衡图”的思想一样：
➢以最高车速行驶时，没有坡度和加速度，D与f平衡； ➢全力加速时，没有坡度， D与f之差反应加速度； ➢全力爬坡时，没有加速度， D与f之差反应爬坡度。
第三节 汽车的驱动力—行驶阻力平衡 图与动力特性图 本节内容结束 下一节
19
谢谢大家！
f
2
16
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
i0
du g (D f )
dt
做出加速度曲线
计算加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图解积 分即可计算加速时间。
17
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
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动力因数的物理意义：单位汽车总重力所具有的剩余驱动 力，可以用它来克服相应的道路阻力和加速阻力。所以常 将动力因数作为表征汽车动力性的指标。
汽车的动力因数以符号Ｄ 表示：
D Ft Fw G
D f cos sin dv
（2 1）
当α较小时，
gdt
D f i δdv
（2 2）
gdt
式2-1和式2-2称为平衡方程
根据动力因数的定义，可作出汽车在各挡下的动力因数 与行驶车速的关系曲线图。
只要动力因数相等，则不论Ft、G、CD、A等参数有何 不同，汽车都能克服同样的坡度。
若汽车的δ值也相同，则汽 车也能产生同样的加速度。若D 较大，说明一定汽车重力下（ Ft-Fw）值较大，则汽车的加速 能力和上坡能力较强。
产生的加速度。 此时i=0
D f dv
g dt
dv g (D f) dt δ
D曲线与f曲线间距离的g/δ倍就是汽车各挡的加速度。 对于一定的挡位，δ为常数。例如，当求直接挡的加速 度时，可取δ≈1，g≈10m/s2，因此，加速度值就是D直 曲线与f曲线间距离的10倍。
dt
D f
在动力特性图上作f-va曲线， 它与直接挡D-va曲线交点对应 的车速，便是汽车的最高车速。
f
uamax
2）计算爬坡度
汽车在各挡位下爬最大坡度时，加速度均为0，此时
du 0 dt
D f cos α sin α
当坡度不大时，cosα≈1，sinα≈0 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 cosmax 1 sin 2 max
max
arcsin
D1max
f
1
D2 1max
1 f 2
f
2
3）确定加速能力
确定汽车满载、节气门全开时在水平良好路面上可能
需要考虑一个既考虑驱动力又包括汽车策略和空气阻 力的综合参数。
由汽车驱动力平衡方程有：
Ft Ff Fi F sin α δdv
G
gdt
上式左端是汽车本身所具有的参 数，而右端各项不受汽车重力和 空气阻力的影响，只和汽车行驶 时的道路阻力、加速度及δ/g有关 ，即只和行驶条件及状况有关。
动力因数随汽车行驶速度 变化的关系，即D=f（va）称为 汽车的动力特性。
表示动力特性的曲线称为 汽车的动力特性图。
由动力特性图确定动力性评价指标
D f cos α sin α δdv f i δdv
gdt
gdt
1）计算最高车速
最高车速是指在良好水平路面 上汽车所能达到的最大速度。
dv 0 i 0