汽车驱动力和行驶阻力ppt汽车理论
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ua 100km / h, f const. ua 200km / h, f 产生驻波现象，高温、脱落和爆裂。
be f (n,Ttq ) be y,Ttq x1, n x2 y f (x1, x2)
7/48
Pe Pe
Tt
图1-4 汽油发动机外特性及部分负荷特性
8/48
Tt
n
外特性曲线：通常是在试验台上未带水泵、发电机等条 件下测得。 使用外特性曲线：即带有全部附件时的负荷特性，通常 汽油机较外特性小15％左右，而柴油机小10％左右。
10/48
传动系机械效Βιβλιοθήκη Baidu的确定
通常，传动系机械效率是在专门的试验台上测得的，下图为某 变速器在四档（直接档）、五档（超速档）工作时的传动效率。 问题：为什么四档的效率较五档大？ 同一档位转矩增加时，润滑油损失减小，效率高； 转速低时，搅油损失小，传动效率高。
1-1200r/min, 2-1600r/min 3-1900r/min, 4-2200r/min
12/48
某汽车变速器的机械效率
T f (Ttq , n,TE , ig ) f1(Ttq ) f2 (n) f3(TE ) f4 (ig )
T
6 0.938exp( 0.443) 130 Ttq
n 500
Ttq
2400
0.076 exp(0.0325TE ) f4 (ig )
1.2 汽车驱动力和行驶阻力
问题1、汽车的动力传递路线？
汽车动力传递路线：发动机→离合器→变速器→副变速器→传动轴→主减速器→差速器→半 轴→轮边减速器→车轮
Ft F F Ff Fi Fw Fj
Ft
Tt r
Tt Ttq ig i0 T
1/48
ua
W
Tt
r
Ft
Tt r
Ft
F0
FZ
f4 (ig
)
0.00098ig2
0.0058ig 0,ig 1
0.0236, ig
1
13/48
车轮半径 r
自由半径r 静力半径 rs 滚动半径 rr=S/(2πn)
S—滚动距离，n—滚动圈数 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
动力学分析时，用静力半径 ；运动学分析时， 用滚动半径。常不计它们的差别，而认为：
F Ff Fw Fi Fj
滚动阻力Ff : 轮胎内部摩擦产生的迟 滞损失。这种迟滞损失表现为阻碍车 轮运动的阻力偶。
17/48
F, KN
D
C
FZ
h / mm
图1-9 轮胎径向变形曲线
18/48
从动轮
W1
ua
Fp1
Tf1
图1－11
a
Fx1
FZ1
19/48
滚动阻力系数 f
轮胎内部摩擦产生迟滞损失，这种 损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。
在实际计算时，可不必考虑阻力偶，而用滚 动阻力替代
f W1 Fx1
滚动阻力无法在受力图上画出，它是 一个数值，在受力图上它是切向反力。
22/48
图1－12
Tt rFx2 aFZ 2
ua
驱
动 轮
Fp 2
受
力 图
Tt
W2
Tt / r Fx2 aFZ2 / r
Ft Fx2 Ff 2
Fx2 Ft Ff 2
Ft F0
图1-2 汽车驱动力
Tractive Force 2/48
外特性曲线：节气门(油门)全开时，转矩或功率等与转速的关系
Ttq f (n), Nm
Pe
Ttq n 9549
, kW
n, r / min
n
r / min 2 l / s 60
部分负荷特性：节气门部分开启时，转矩或功率 等与转速的关系
Fz1 W1 T f 1 aFz1 rFx1 rFp1
Fp1
a r
Fz1
令f
a r
则Fp1
fW1
f
Fp1 W1
f 滚动阻力系数
20/48
滚动阻力系数
车轮在一定条件下，滚动所 需要推力Fp1与负荷W1之比， 即单位重力的推力：
f Fp1 W1
且Fp1
Tf 1 r
21/48
阻力偶用滚动阻力描述
9/48 图1-6 发动机外特性和使用外特性
传动系机械效率ηT
T
Pe PT Pe
100% (1
PT Pe
) 100%
主要损失部件
★ 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。
机械损失：齿轮传动副、轴承、油封等处的摩擦损失
5/48
外特性使用或制作方法
表格法（辅助插值）
曲线族方法
Pe Tt
数学模型法
n1 n2 n3 …… …… nn Pe1 Pe2 Pe3 …… …… Pen Tt1 Tt2 Tt3 …… …… Ttn be1 be2 be3 …… …… ben
6/48
Pe
Tt
n
Ttq a0 a1n1 a2n 2 a3n 3 ,......,amn m Ttq y nx y f (x)
3/48
Pe max
Ttq max
Braking Torque Braking Horsepower
nmin
ntq
np nmax
图1-3 汽油发动机外特性
4/48
发动机过渡工况的速度特性
在过渡工况，功率和转矩下降约5%～6%。
Ttq Ttqs T
T
d
dt
Ttqs
0.0007 ~ 0.0008
11/48
汽车传动系总成机械效率 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
商用车ηT=0.82~0.85 越野车ηT=0.80~0.85
rr= rs = r
14/48
Ttq f (n) f (ua)
Ttq
ua
r
Ft
定义：
用Ft-ua曲线图来全面地描述汽车的驱动力。 若已知外特性曲线、传动系传动比、传动系机 械效率就可以计算驱动力。
15/48
Ft
Tt r
Ft 驱动力
Ft1
Ft 2
Ft 3
Ft 4
汽车驱动力图 车速，ua
汽车行驶阻力
Fx 2
a FZ 2
Ff 2
a r
Fz 2
f
W2
23/48
真正驱动车轮前进的力是地面切向反
力Fx2。数值上等于汽车驱动力Ft与滚 动阻力Ff之差。
Tx2 Tt Tf 2
Fx 2
Tt r
Tf 2 r
Ft
Ff 2
24/48
滚动阻力系数的试验确定法 牵引法、滑行法和转鼓法
对 f 的影响因素
1. 速度ua对 f 的影响
be f (n,Ttq ) be y,Ttq x1, n x2 y f (x1, x2)
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Pe Pe
Tt
图1-4 汽油发动机外特性及部分负荷特性
8/48
Tt
n
外特性曲线：通常是在试验台上未带水泵、发电机等条 件下测得。 使用外特性曲线：即带有全部附件时的负荷特性，通常 汽油机较外特性小15％左右，而柴油机小10％左右。
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传动系机械效Βιβλιοθήκη Baidu的确定
通常，传动系机械效率是在专门的试验台上测得的，下图为某 变速器在四档（直接档）、五档（超速档）工作时的传动效率。 问题：为什么四档的效率较五档大？ 同一档位转矩增加时，润滑油损失减小，效率高； 转速低时，搅油损失小，传动效率高。
1-1200r/min, 2-1600r/min 3-1900r/min, 4-2200r/min
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某汽车变速器的机械效率
T f (Ttq , n,TE , ig ) f1(Ttq ) f2 (n) f3(TE ) f4 (ig )
T
6 0.938exp( 0.443) 130 Ttq
n 500
Ttq
2400
0.076 exp(0.0325TE ) f4 (ig )
1.2 汽车驱动力和行驶阻力
问题1、汽车的动力传递路线？
汽车动力传递路线：发动机→离合器→变速器→副变速器→传动轴→主减速器→差速器→半 轴→轮边减速器→车轮
Ft F F Ff Fi Fw Fj
Ft
Tt r
Tt Ttq ig i0 T
1/48
ua
W
Tt
r
Ft
Tt r
Ft
F0
FZ
f4 (ig
)
0.00098ig2
0.0058ig 0,ig 1
0.0236, ig
1
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车轮半径 r
自由半径r 静力半径 rs 滚动半径 rr=S/(2πn)
S—滚动距离，n—滚动圈数 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
动力学分析时，用静力半径 ；运动学分析时， 用滚动半径。常不计它们的差别，而认为：
F Ff Fw Fi Fj
滚动阻力Ff : 轮胎内部摩擦产生的迟 滞损失。这种迟滞损失表现为阻碍车 轮运动的阻力偶。
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F, KN
D
C
FZ
h / mm
图1-9 轮胎径向变形曲线
18/48
从动轮
W1
ua
Fp1
Tf1
图1－11
a
Fx1
FZ1
19/48
滚动阻力系数 f
轮胎内部摩擦产生迟滞损失，这种 损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。
在实际计算时，可不必考虑阻力偶，而用滚 动阻力替代
f W1 Fx1
滚动阻力无法在受力图上画出，它是 一个数值，在受力图上它是切向反力。
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图1－12
Tt rFx2 aFZ 2
ua
驱
动 轮
Fp 2
受
力 图
Tt
W2
Tt / r Fx2 aFZ2 / r
Ft Fx2 Ff 2
Fx2 Ft Ff 2
Ft F0
图1-2 汽车驱动力
Tractive Force 2/48
外特性曲线：节气门(油门)全开时，转矩或功率等与转速的关系
Ttq f (n), Nm
Pe
Ttq n 9549
, kW
n, r / min
n
r / min 2 l / s 60
部分负荷特性：节气门部分开启时，转矩或功率 等与转速的关系
Fz1 W1 T f 1 aFz1 rFx1 rFp1
Fp1
a r
Fz1
令f
a r
则Fp1
fW1
f
Fp1 W1
f 滚动阻力系数
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滚动阻力系数
车轮在一定条件下，滚动所 需要推力Fp1与负荷W1之比， 即单位重力的推力：
f Fp1 W1
且Fp1
Tf 1 r
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阻力偶用滚动阻力描述
9/48 图1-6 发动机外特性和使用外特性
传动系机械效率ηT
T
Pe PT Pe
100% (1
PT Pe
) 100%
主要损失部件
★ 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。
机械损失：齿轮传动副、轴承、油封等处的摩擦损失
5/48
外特性使用或制作方法
表格法（辅助插值）
曲线族方法
Pe Tt
数学模型法
n1 n2 n3 …… …… nn Pe1 Pe2 Pe3 …… …… Pen Tt1 Tt2 Tt3 …… …… Ttn be1 be2 be3 …… …… ben
6/48
Pe
Tt
n
Ttq a0 a1n1 a2n 2 a3n 3 ,......,amn m Ttq y nx y f (x)
3/48
Pe max
Ttq max
Braking Torque Braking Horsepower
nmin
ntq
np nmax
图1-3 汽油发动机外特性
4/48
发动机过渡工况的速度特性
在过渡工况，功率和转矩下降约5%～6%。
Ttq Ttqs T
T
d
dt
Ttqs
0.0007 ~ 0.0008
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汽车传动系总成机械效率 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
商用车ηT=0.82~0.85 越野车ηT=0.80~0.85
rr= rs = r
14/48
Ttq f (n) f (ua)
Ttq
ua
r
Ft
定义：
用Ft-ua曲线图来全面地描述汽车的驱动力。 若已知外特性曲线、传动系传动比、传动系机 械效率就可以计算驱动力。
15/48
Ft
Tt r
Ft 驱动力
Ft1
Ft 2
Ft 3
Ft 4
汽车驱动力图 车速，ua
汽车行驶阻力
Fx 2
a FZ 2
Ff 2
a r
Fz 2
f
W2
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真正驱动车轮前进的力是地面切向反
力Fx2。数值上等于汽车驱动力Ft与滚 动阻力Ff之差。
Tx2 Tt Tf 2
Fx 2
Tt r
Tf 2 r
Ft
Ff 2
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滚动阻力系数的试验确定法 牵引法、滑行法和转鼓法
对 f 的影响因素
1. 速度ua对 f 的影响