汽车驱动力和行驶阻力ppt汽车理论
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汽车理论课件 第一章 汽车的动力性 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
这里的“行驶阻力”指的就是Ff+FW。
Ff
3
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
最高车速行驶时 Fi=0 Fj=0
Ft=Ff+Fw
一般情况下，并不需要以最高车速行驶。此时，
1.确定uamax 驾驶者可以减小节气门开度，使发动机工作在部 分负荷状态下，驱动力与行驶阻力仍然平衡。
发动机以部分 负荷工作即可
1 f 2
f2
17
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。
18
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指标总结
已知动力因数
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
D1max fcosmax sinmax cosmax 1 sin 2 max
max
arcsin
D1max
f
1
D2 1max
6
第一节 汽车的动力性指标
2.加速时间t
汽车的加速时间有两个含义，单位均为s。
（1）原地起步加速时间：汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步，并 以最大的加速强度（包括选择恰当的换挡时机）逐步换 至最高挡后到某一预定的车速或距离所需的时间。
（2）超车加速时间：用最高档或次高挡由某一较低车 速全力加速至某一高速所需的时间。
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？
Ff
3
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
最高车速行驶时 Fi=0 Fj=0
Ft=Ff+Fw
一般情况下，并不需要以最高车速行驶。此时，
1.确定uamax 驾驶者可以减小节气门开度，使发动机工作在部 分负荷状态下，驱动力与行驶阻力仍然平衡。
发动机以部分 负荷工作即可
1 f 2
f2
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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。
18
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指标总结
已知动力因数
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
D1max fcosmax sinmax cosmax 1 sin 2 max
max
arcsin
D1max
f
1
D2 1max
6
第一节 汽车的动力性指标
2.加速时间t
汽车的加速时间有两个含义，单位均为s。
（1）原地起步加速时间：汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步，并 以最大的加速强度（包括选择恰当的换挡时机）逐步换 至最高挡后到某一预定的车速或距离所需的时间。
（2）超车加速时间：用最高档或次高挡由某一较低车 速全力加速至某一高速所需的时间。
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？
汽车理论 (2)
Ft
Ttqigi 0 T
r
和
ua
0.377
nr igi0
可以对应计算出 1 挡的Ft1和ua1。
n/(r·min-1)
nmin
ntq
800 3300
np
5700
nmax
6200
Ttq/(N·m )
ig1=2.13
Ft1/N
ua1/(km·h-1 )
142 5438 7.1
195 7468 29.2
24
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
n
ua
O
加载变形区 n' 卸载变形区
图1-9是对轮胎静态加载/卸载时， 轮胎所受载荷W和轮胎接地点中心的径向变 形关系。
轮胎滚动时的加载变形区和 卸载变形区
思
由轮胎的迟滞损失图看，在轮胎径向变形相同的情况下，
考
地面作用在加载变形区与卸载变形区的法向反力是否相等？
25
（4）驱动力
37
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
思考
为什么驱动力系数很大时，气压越低 f 越小？
Ft 胎面滑移Ff
传动系损失的功率PT主要与哪些因素有关？
机械损失
转矩
Ttq大 损失大 损失的比重小
ηT高
齿轮对数
齿轮对数少
损失小 ηT高
直接挡ηT最高
PT
润滑油品种
液力损失
温度
箱体内油面
过高，搅油损失大
高度
过低，热容量小
旋转零件的转速
15
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
传动系效率曲线
挡 挡
1—1200r/min 2—1600r/min 3—1900r/min 4—2000r/min
汽车理论课堂PPT
➢汽油机的最大功率约小 15%；
➢货车柴油机的最大功率 约小5%；
➢轿车与轻型货车柴油机 的最大功率约小10%。
9
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
宝来轿车发动机的基本参数如下 ： 水冷，直列四缸，每缸五气门 最大功率 110kW/5700 r/min 最大转矩 210N·m/1750～4600 r/min 缸径×行程 81mm×86.4mm 压缩比 9.3:1
作用力Ft即为驱动力。
Ft
F0
2
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一、驱动力Ft
ua
Tt—驱动力矩；
Ttq —发动机转矩；
Tt
ig—变速器传动比；
i0—主减速器传动比；
r
ηT—传动系的机械效率。
Ft
F0
3
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
由
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、传动系的机械效率ηT 和车轮半径 r 等因素有关。
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
2）整车
➢整个车身应向前倾1°～2°。
59
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
➢水平投影应为腰鼓形。
60
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
➢后端稍稍收缩，前端呈半圆形。
61
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
3）汽车后部
➢最好采用舱背式或直背式。
62
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
➢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。
37
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
38
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
1）形状阻力
➢取决于车身主体形状。
39
➢货车柴油机的最大功率 约小5%；
➢轿车与轻型货车柴油机 的最大功率约小10%。
9
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
宝来轿车发动机的基本参数如下 ： 水冷，直列四缸，每缸五气门 最大功率 110kW/5700 r/min 最大转矩 210N·m/1750～4600 r/min 缸径×行程 81mm×86.4mm 压缩比 9.3:1
作用力Ft即为驱动力。
Ft
F0
2
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一、驱动力Ft
ua
Tt—驱动力矩；
Ttq —发动机转矩；
Tt
ig—变速器传动比；
i0—主减速器传动比；
r
ηT—传动系的机械效率。
Ft
F0
3
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
由
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、传动系的机械效率ηT 和车轮半径 r 等因素有关。
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
2）整车
➢整个车身应向前倾1°～2°。
59
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
➢水平投影应为腰鼓形。
60
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
➢后端稍稍收缩，前端呈半圆形。
61
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
3）汽车后部
➢最好采用舱背式或直背式。
62
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
➢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。
37
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
38
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
1）形状阻力
➢取决于车身主体形状。
39
1.2汽车理论-汽车的驱动力与行驶阻力
f
Fp1 W
Fp1
FX 1
Tf Ff r
n'
24
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
2）驱动轮受力分析
FX 2 r Tt FZ a
ua
Tt
Tt Tf
FX 2 Tt Tf r r
FX 2
W
Fp2
FZ
a
r
Ft Ff
即路面作用于驱动轮的切向力FX2比Ft要小。
25
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
坑洼的卵石路面 压紧土路
泥泞土路（雨季或解冻期）
干沙
湿沙 结冰路面 压紧的雪道
0.100~0.300
0.060~0.150 0.015~0.030 0.030~0.050
35
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
（6）转向
离心力前、后轮产生侧偏力 侧偏力沿行驶方向产生分力滚动阻力增加
36
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
3）内循环阻力
满足冷却、通风等需要，使空气流经车体内部时构成的阻力。
பைடு நூலகம்
4）诱导阻力
空气升力在水平方向的投影。
由于流经车顶的气流速 度大于流经车底的气流速度， 使得车底的空气压力大于车
顶，从而空气作用在车身上
的垂直方向的压力形成压差， 这就是空气升力。
46
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
ua/(km/h) ua /(km h1 )
18
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
F t1
Ft 2
Ft 3
Ft 4
Ft 5
19
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
【精品】汽车行驶特性汽车的驱动力及行驶阻力幻灯片
Ri G•sin
由于公路纵坡α较小(α<5°) 所以
sin tg i
Ri G•i
内蒙古工业大学
二．汽车的行驶阻力
滚动阻力
坡度阻力
空气阻力
惯性阻力
3． 空气阻力
⑴．空气阻力的产生原因 ①．汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力。 ②．车后的真空吸力 ③．空气质点与车身表面的摩擦力。
当行驶速度在100KM/h,以上，有时一半的功率用来克服空气阻力。
内蒙古工业大学
第三节 汽车的行驶稳定性
汽车的行驶稳定性
纵向稳定性 横向稳定性
一、 汽车行驶的纵向稳定性
纵向滑移 纵向倾覆 横向滑移 横向倾覆
纵坡、重心、先后 横坡、速度、弯道半径、先后
i i 2.纵向滑移
条件，⑴，⑵汽驱车．动可对当轮能后道不产轮路产生驱纵生纵动坡滑向的度移滑汽的移车临。，界根状据态附时是着：
η载重汽车为0.8-0.85，小汽车为0.85-0.95
例如：解放牌CA-10B
i0=7.63, η=0.80-0.85. r=0.482m(0.459) ik=6.24,3.32,1.9,1.0,0.81,6.7(分别为：一、二、三、四、五、倒档
内蒙古工业大学
4．牵引力的产生和计算
把驱动轮上的扭矩Mk用一对力 偶Ta和T表示。 T克服R，即为牵引 力。
汽车的旋总转行质驶量阻的力惯为性力矩 RR RfI2 R iI ddR t wR I
I -- 旋转部分的转动惯量；
旋转部分转动的角加速度。 d
dt
旋转质量组成部分较多，且各部分的转动惯量和角加速度不同，计算比较复杂，为
方便计算，一般给平质量惯性力乘以大于1的系数，来代替旋转质量惯性力矩的影响。
由于公路纵坡α较小(α<5°) 所以
sin tg i
Ri G•i
内蒙古工业大学
二．汽车的行驶阻力
滚动阻力
坡度阻力
空气阻力
惯性阻力
3． 空气阻力
⑴．空气阻力的产生原因 ①．汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力。 ②．车后的真空吸力 ③．空气质点与车身表面的摩擦力。
当行驶速度在100KM/h,以上，有时一半的功率用来克服空气阻力。
内蒙古工业大学
第三节 汽车的行驶稳定性
汽车的行驶稳定性
纵向稳定性 横向稳定性
一、 汽车行驶的纵向稳定性
纵向滑移 纵向倾覆 横向滑移 横向倾覆
纵坡、重心、先后 横坡、速度、弯道半径、先后
i i 2.纵向滑移
条件，⑴，⑵汽驱车．动可对当轮能后道不产轮路产生驱纵生纵动坡滑向的度移滑汽的移车临。，界根状据态附时是着：
η载重汽车为0.8-0.85，小汽车为0.85-0.95
例如：解放牌CA-10B
i0=7.63, η=0.80-0.85. r=0.482m(0.459) ik=6.24,3.32,1.9,1.0,0.81,6.7(分别为：一、二、三、四、五、倒档
内蒙古工业大学
4．牵引力的产生和计算
把驱动轮上的扭矩Mk用一对力 偶Ta和T表示。 T克服R，即为牵引 力。
汽车的旋总转行质驶量阻的力惯为性力矩 RR RfI2 R iI ddR t wR I
I -- 旋转部分的转动惯量；
旋转部分转动的角加速度。 d
dt
旋转质量组成部分较多，且各部分的转动惯量和角加速度不同，计算比较复杂，为
方便计算，一般给平质量惯性力乘以大于1的系数，来代替旋转质量惯性力矩的影响。
1.2 汽车驱动力和行驶阻力
d I w1 dt
W1
ua
du dt
Tf 1
Fp1
Fx1
FZ 1
36/48
从动轮受力分析
W1 FZ 1 W1 du Fp1 Fx1 g dt
d dt
I w1
d F I w1 Fx1 r T f 1 T dt F d du F T f 1 fm1 gr且 dt r dt du I w1 Fx1 r f m1 g r r dt
43/48
车体受力分析（续）
du Fp 2 Fp1 m3 F dt I w1 du du ( m1 2 ) F f 1 m3 Fw dt r dt
44/48
I w1 du Ft (m1 2 ) Ff 1 Ff 2 r dt I w 2 du du ( m2 2 ) Fw m3 r dt dt du 1 du m 2 ( I w1 I w 2 ) F f Fw dt r dt I f i0 ig du i0 ig T ' 且Ft (Ttq ) r dt r
'
转动质量换算系数
45/48
转动质量换算系数(续)
46/48
47/48
小结
★ 汽车行驶方程仅表示各个物理量之间的数量关系 ★ 汽车行驶方程有些项并不是外力 ★ Ft不是作用于车轮的地面（切向）反作用力，仅 为了计算方便才将其定义为驱动力 ★ 滚动阻力也不是作用于汽车上的阻力，而是以滚 动阻力偶矩的形式作用于车轮上 ★ 作用在汽车上的惯性力是mdu/dt而不是mδdu/dt ★ 飞轮的惯性力矩作用在汽车的横截面上，而不作 用于车轮上 ★ Fj只是代表惯性力和惯性力矩的总效应
《汽车理论》总复习PPT课件
带挂车运输 质量利用系数 整装 车载 整质 备量 质较量大
.
1010
第四节无级变速器的节油原理
发动机的最经济工况－最小燃油消耗特性
➢发动机负荷特性曲线 的包络线是发动机提供一 定功率时的最低燃油消耗 率曲线。
➢可以利用发动机负荷 特性曲线找到发动机提供
一定功率（ P e ）时最经济
工况下的转速（n3）。
Q1b1pe1/1.02ua1g(u. a1,Q1)u a1... ...uan (uan,Qn)
9
第三节 影响汽车燃油经济性的因素
带挂车运输
1）提高生产率30％～50％； 2）降低油耗20% ～ 30%。
带挂车运输时
F负 荷 b 率
Qs
F b F
➢货车以100t·km计算成本，折算到每吨货物的油耗将降低。
❖
教学难点
❖ 1. 滚动阻力及滚动阻力系数
❖ 2. 附着力与附着率
.
5
第二节 汽车燃油经济性的计算
计算的基本依据
发动机万有特性图 和汽车功率平衡图
等速时发动机应提供的功率为
Pe
1
T
(
P f
Pw
)
由u a 和 P e 在万有特性图上可确定
燃油消耗率b。
.
66
第二节 汽车燃油经济性的计算
汽车以ua等速行驶时，单位时间燃油消耗量为
峰值附着系数
b
FX b FZ
滑动附着系数 s =15%～20%
制动力系数随 滑动率而变化
.
2020
第三节 汽车的制动效能及其恒定性
制动减速度及制动距离
➢本章假设FW=0、Ff=0，即不计空气阻力和滚动阻 力对汽车制动减速的作用。
汽车理论PPT
de Tr Tt Tt Ttq I f igi0 (1 T ) dt
传动系各处摩擦转换到车轮周缘的总摩擦阻力为Fr
Ttqigi0 (1 T ) I f ig2i02 (1 T ) du I f i02igu(1 T ) dig Tr Fr 2 r r r dt r2 dt
用功率方程推导δ和汽车行驶方程式 汽车以车速u行驶时的动能为E
1 1 u 1 igi0u 2 E m u I w If r 2 2 r 2
2
2
汽车受到外力的功率为P 发动机功率为Pe
P ( Ff Fw Fi )u
Pe Ttqe
空气阻力系数CD
0.28 0.28 0.29 0.26
奔驰S级 保时捷
陆虎览胜
0.27 0.31
0.38
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
3.坡度阻力Fi
汽车重力沿坡道的分力。
Fi G sin
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一些常见路面的坡度 路面
高速公路平原微丘区 高速公路山岭重丘区 一级汽车专用公路平原微丘区 一级汽车专用公路平原重丘区 四级公路平原微丘区 四级公路平原重丘区 一般道路的坡度均较小。
Fψ Gf Gi G( f i)
令f+i= ψ ， ψ为道路阻力系数
Fψ G
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
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。 平移质量的惯性力 旋转质量的惯性力偶矩
du Fj m dt
2 2 1 I w 1 I f ig i0T 1 2 m r m r2
22汽车驱动力和行驶阻力ppt-汽车理论
f Fp1 W1
且Fp1
Tf 1 r
21/48
阻力偶用滚动阻力描述
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
46/48
二、空气阻力FW 2）诱导阻力——车辆上下压差形成横向气流，导致车身表面产生涡流分离
现象，产生所谓诱导阻力，即空气升力在水平方向的分力，占7％。 车尾的横向气流还形成两股很大的纵向涡流。
47/48
二、空气阻力FW
3）表面阻力——车身表面气流的层流层、紊流区的摩擦力形成的阻力。车身长的车
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
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
汽车驱动力-行驶阻力平衡图.ppt
du F j aj dt m
u aj
离散化处理后 t
t
5/18
du ds du 或者a j dt ds dt udu 1 ( Ft F f Fw ) ds m u udu ds du s aj aj
s
s
uu aj
1.4
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 界阻力之间的普遍情况。当已知条件：
便可分析汽车在附着条件良好路面上的行驶能 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。
1/18
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，通常将平衡方程式用 图解方式进行描述，即将驱动力Ft和常 见行驶阻力Fw和Ff 绘在同一张图上。
6/18
加速度aj
a j1
a j2
a j3
a j4
F f Fw
图
7/18
ua ua max
1/ a j
速度ua
ui u const
加速时间曲线
1 a j1
图1－27
1 a j2
1 a j3
1 a j4
加速度倒数曲线
8/18
ua
…… …… …… …… …… …… …… ……
9/18
Ttqm n1m Ftm uam Ftm uam Ff Fw
I档 II 档
Fj aj Fj aj t
Fj1 a1 Fj1 a1 t1
Fj2 a2 Fj2 a2 t2
Fj3 a3 Fj3 a3 t3
…… …… …… ……
Fjm a1m Fjm a1m Tm
汽车理论汽车的动力性PPT
Fj
m
du dt
式中δ称为汽车旋转质量换算系数。
推导过程如下：
Fj F平移 F車輪 F飛輪
F平移
m
du dt
F車輪
T車輪 1 rr
I wi
d
dt
1 r2
I wi
du dt
F飛輪
i0igT
r
T飛輪
i0igT
r
If
d f
dt
f
dI f dt
i2i 0
2
gT
r
If
dw
dt
i0igT
r
f
dI f dt
i2i 0
2
gT
r2
If
du dt
i0igT
r2
u dI f dt
du
Fj
m dt
Iwi du r2 dt
i 2i 2 0g r2
T
If
du dt
i0ig r2
T
u
dI f dt
利用功率平衡定性地分析设计、使用中的有关动力性问题比较方便。
直流电动机要旋转，必须存在一个旋转的磁场。
外特性：发动机节气门全 开，发动机扭矩、功率、燃油 消耗率随转速变化的特性。
部分负荷特性： 发动机节气门开度一 定，发动机功率扭矩、 燃油消耗率随转速变 化的特性。
使用外特性：带上 全部附件设备时的发动 机特性。
Ⅰ——外特性 Ⅱ——使用外特性
（二）传动系的机械效率
输入传动系的功率Pin经传动系至驱动轮的过程中，为 克服传动系各部件中的摩擦，消耗了一部分功率。
1 I 1 i i （二）传动系的机械效率
wi
0g t
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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
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
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。
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：
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
ua 100km / h, f const. ua 200km / h, f 产生驻波现象，高温、脱落和爆裂。
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
Fx 2
a FZ 2
Ff 2
3/48
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
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
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)
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
10/48
传动系机械效率的确定
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
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
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。
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
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
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
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。
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：
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
ua 100km / h, f const. ua 200km / h, f 产生驻波现象，高温、脱落和爆裂。
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
Fx 2
a FZ 2
Ff 2
3/48
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
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
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)
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
10/48
传动系机械效率的确定
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
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
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。
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