汽车的驱动力—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 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。
汽车动力学ppt课件
rr
S
2nw
一般可不计差别： rs≈ rr ≈ r
4）汽车的驱动力图
发动机外特性确定的是发动机输出转矩和转速关系。 经传动系到达车轮后，可表示为驱动力与车速间的关系。
由式（1）得各档位的 Ft值。
发动机转速n与汽车行
驶速度ua间的关系
ua
0.377
rn ig io
单位 ua: km/h n: r/min r: m
之间的函数关系。用试验曲线或拟合多项式表达。
▪发动机外特性曲线：发动机 节气门置于全开位置
▪发动机部分负荷特性曲线： 发动机节气门置于部分开启位 置
台架试验特性曲线：发动 机台架试验时所获得的曲线。
使用外特性曲线：带上全 部附件时的外特性。与台架试 验特性相差5~15%。
2）传动系机械效率
传动系各部件（变速器、万向节、主减速器）的摩擦导 致的功率损失。由试验测得。
Ft≤ FZ ·φ 对后轮驱动汽车：
FX2/ FZ2 = Cφ2 φ， 式中， Cφ2——后轮驱动汽车驱动轮的附着率
对前轮驱动汽车，前轮驱动的附着率也不能大于 地面附着系数。
将驱动条件和附着条件连起来，有：
Ff+Fw+Fi≤Ft≤FZ·φ
此即汽车行驶的必要与充分条件，称为汽车行驶 的驱动-附着条件。
一、驱动力
1.定义
发动机产生的转矩，经传动系至驱动轮，转矩Tt对地面 产生圆周力Fo，地面对驱动轮的反作用力Ft即为驱动力。
2.表达式
Ft =Tt /r r—车轮半径
驱动轮转矩Tt与发动机转矩 Ttq的关系为：
故：
Ft
Ttq ig iot
r
3.表达式涉及的几项具体内容
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
汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图.ppt
驱动力Ft, N
Ft1
Ft 2 Ft3
Ft 4
Ff Fw
Ff
车速ua，km/h 汽车驱动力－行驶阻力平衡图
3. 最大爬坡度
驱动力Ft, N
Ft1
最高挡的最大爬坡度：减少通常坡度 下频繁换挡，避免汽车行驶速度下降
Ft 2 Ft 3
Ft4 Ff Fw
Ff
车速ua，km/h 汽车驱动力－行驶阻力平衡图
☆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均值 =0.2~0.4s)。
☆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。
3. 最大爬坡度
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，即
du dt aj 0 Ft Ff Fw Fi Fi Ft (Ff Fw )
m g sin Ft (Ff Fw )
3. 最大爬坡度
Ff m g f cos m g f (假设cos 1)
Fw
CD Aua2 21.15
3. 最大爬坡度
g
(D
f)
§1.3 汽车的驱动力－行驶阻力平 衡图与动力特性图
行驶方程式反映了汽 车行驶时，驱动力和
外界“阻力”之间的
普遍关系。
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。
§1.3 汽车的驱动力－行驶阻力平 衡图与动力特性图
驱动力与行驶阻力平衡图定义
2. 加速能力
第一章 汽车动力性(汽车理论课件)
第一章 汽车的动力性
重点内容
驱动力-行驶阻力平衡图
分析汽车动力性的方法 动力特性图 （图解法） 功率平衡图
本章的学习方法
分析汽车行驶时的受力，建立行驶方程式，并通过计算 或以图表的形式按动力性评价指标的要求确定动力性。
汽车运行环境
汽车的动力 性可以通过 那些参数来
描述？
第一章 汽车的动力性
由阻力偶引起 的能量损失， 我们称为滚动
阻力偶
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
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
橡胶材料的 弹性迟滞损失
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
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
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
思考:胎面与
的关系？
➢光面胎和带花纹的轮胎在 干燥硬路面上的附着系数有何 不同？
➢轮胎花纹起什么作用？
轮胎的抓地力分为干地抓地力和湿地抓地力。 如果轮胎没有花纹（俗称光头胎）那干地抓地力最好，但湿地抓地 力几乎为0 .轮胎上的花纹是为了排水，沟槽越多越宽大，则轮胎的 排水性越好，轮胎的湿地抓地力好，但干地抓地力下降，合理的花 纹沟槽比率既能保证干地抓地力，又能保证湿地抓地力。
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
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
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 发动机功率、转矩与转速的关系
Ttq f (n), Nm
Pe
Ttq n , kW 9549
n, r / min
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
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
汽车理论思考题及其部分答案
汽车理论考虑题 20211. 汽车动力性的评价指标及定义【定义：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，所能到达的平均行驶速度。
评价指标：最高车速 加速时间 最大爬坡度】2. 应用汽车的行驶方程求取动力性指标的方法。
3. 比较三种不同形式的汽车行驶方程的异同。
4. 汽车的驱动力图，驱动力—行驶阻力平衡图，动力特性图及功率平衡图的绘制方法。
5. 发动机特性曲线有哪几种？[部分负荷特性曲线 速度特性曲线]6. 汽车的驱动附着条件。
[作用在驱动轮上的转矩产生的地面切向反作用不能大于附着力]7. 滚动阻力产生的原因。
【轮胎与路面接触区域产生的法向、切向互相作用力】8. 空气阻力由哪几部分组成？【压力阻力：形状阻力、干扰阻力、内循环阻力、诱导阻力 摩擦阻力】9. 不同驱动形式汽车由地面决定的最大等效坡度。
[后驱L h L a q g -=ϕ 前驱 L h L b q g +=ϕ ]10. 在加速上坡时，四轮驱动汽车前、后轮的转矩如何分配，才能充分利用地面附着条件？【后轴转矩分配系数t2 t1t2T T T +=ψ】11. 画出驱动轮在匀速和加速运开工况下的受力图，并推导地面切向力的表达式。
12. 汽车燃油经济性的评价指标。
【汽车行驶百公里的燃油消耗量、一定燃油量能使汽车行驶的里程。
】13. 汽车等速百公里油耗的计算方法。
【Qs= P e U a ρg 】14. 发动机负荷率与汽车燃油经济性的关系。
【负荷率越高，燃油经济性越高】15. 我国规定商用车、城市客车以及轻型汽车测定燃油经济性分别采用哪种循环行驶工况？16. 要节省燃油消耗，应如何选择行驶车速和挡位，为什么？【接近低俗的中等车速 高档位】17. 什么是发动机的负荷特性曲线？万有特性曲线？【发动机的转速不变时，其性能指标随负荷的变化关系18. 利用发动机最小燃油消耗特性分析无级变速器省油的原因。
【〔1〕把各功率下最经济工况运转的转速与负荷率标明在外特性曲线图上便得到最小燃油消耗特性 〔2〕无级变速器应有的传动比i 与发动机转速n 及汽车行驶车速关系如下其中A 为常数，根据Pe=〔Pf+Pw 〕/T 由最小燃油消耗曲线可以求出发动机经济的工作转速ne ，将ua 、ne 带入上式，就得到无级变速器应有的传动比i 在同一值的路面上，不同车速时无级变速器应有的i 连成曲线就得到无级变速器的调节特性】19.混合动力电动汽车节油的主要原因?【①为了满足急加速、以很高车速行驶行驶与快速上坡对驱动功率的要求，传统的内燃机汽车所装备的发动机功率往往相当很大②在汽车停车等候或低速滑行的等工况下关闭内燃机，几月燃油③利用发电机回收部分制动能量】20.确定传动系最大传动比主要考虑哪些因素?【最大爬坡度，附着率及汽车最低稳定车速】21.确定货车的功率与轿车的功率的方法有什么不同？22.为什么减小最小传动比可以进步汽车的燃油经济性？23.传动系各挡传动比理论上应怎样分配？实际上又是按什么原那么分配的，为什么？【按等比级数分配传动比1〕保证换挡平顺，无冲击2〕充分发挥发动机功率，功率利用区域大3〕有利于进步汽车的动力性。
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
DEC_03_驱动与牵引性能_06驱动及牵引性能分析
图3-11 车辆的加速度曲线
§3.6 驱动及牵引性能分析
2.驱动力-行驶阻力平衡图
dt 1 du a
t
t
dt
u2 1du
1
ua2 1du A
0
a u1
3.6 a ua1
➢由加速度曲线做加速 度倒数曲线，再积分，即 可求出加速时间。
思考：从图中看，在什 么时候换挡可以使加速 时间最短？
Pe
1
T
Gfua 3600
CD Aua3 76140
Giua 3600
mua
3600
du dt
§3.6 驱动及牵引性能分析 4.车辆的功率平衡图
图3-16 车辆的功率平衡图
§3.6 驱动及牵引性能分析
本节内容结束
发动机以部分负 荷工作即可
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'
uamax
图3-10 驱动力-行驶阻力平衡图
§3.6 驱动及牵引性能分析
2.驱动力-行驶阻力平衡图
（2）确定加速时间t
Fi=0
du dt
1
m
Ft
(Ff
Fw )
➢由驱动力—行驶阻 力平衡图可以做出加速 度曲线。
§3.6 驱动及牵引性能分析
2.驱动力-行驶阻力平衡图
（3）确定最大爬坡度imax
du 0 dt
Fi Ft (Ff Fw )
G sin
Ttqigi0 T
r
Gf
cos
CD Aua2 21.15
arcsin Ft (Ff Fw )
G
§3.6 驱动及牵引性能分析 2.驱动力-行驶阻力平衡图
汽车理论(第一章)
Ft
Ttqig i0T r
u a r r 2nw n 1 1 r 2 3600 ig i0 60 1000 0.377 rn ig i0
第一章
汽车的动力性
第二节
载荷
汽车的驱动力和行驶阻力
迟滞损失
2.2行驶阻力
2.2.1滚动阻力(硬路面)
产生原因
平移惯性力
旋转质 量换算 系数
惯性力偶矩
mr
2 2 g 0 2
T
影响因素：与加速度、变 速器类型、结构尺寸及档位 有关。
参考数据：P16图1-21
第一章
汽车的动力性
第二节
汽车的驱动力和行驶阻力
2.3汽车的行驶方程式
Ft F
Ttqig i0T r
Ft Ff Fw Fi Fj
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
第二节
汽车的驱动力和行驶阻力
滚动阻力系数
a Fp 物理意义：单位车重之推力； f , 影响因素：路面、轮胎结构,材料,气压,行驶车速； r W
确定方法：试验或经验公式。
常见路面的滚动阻力系数的值
路面类型 良好的沥青或混凝土路面 一般的沥青或混凝土路面 碎石路面 良好的卵石路面 坑洼的卵石路面 压紧土路：干燥的 雨后的 滚动阻力系数 0.010~0.018 0.018~0.020 0.020~0.025 0.025~0.030 0.035~0.050 0.025~0.035 0.050~0.150 路面类型 泥泞土路（雨季或解冻期）
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
汽车动力性_汽车动力性分析
发动机能提供的功率
Pe ac
后备功率
Pe 1 ( Pf Pw )
T
ac bc ab
思考：后备功率与所使用 的挡位是否有关？
38
汽车的后备功率曲线
39
9
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
思考
宝来轿车发动机的转矩输出特性是否理想？为什么？
汽车起步加速时，过早换入高挡（即发动机转速较低时即换入 高挡) 是否有利于其加速性？ 发动机最大转矩对应的转速较低好还是较高好？
1）计算最高车速
du 0 dt
i0
D f
f
uamax
31
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
32
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。
33
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。
依据下面两式
Ft
Ttqigi 0 T r
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
15/18
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）。
汽车理论期末复习资料
汽车理论复习题第一章1.✯影响汽车动力性的因素有哪些？答：通过汽车行驶方程式可以看出，发动机的有效扭矩、传动效率、整车自重、滚动阻力系数、空气阻力系数、和迎风面积都会影响汽车的动力性。
2.可以用来分析评价汽车动力性的方法（曲线图）有哪些？说明三种汽车动力性评价方法的适用范围? 答：驱动力-行驶阻力平衡图、动力特性图、功率平衡图1、驱动力-行驶阻力平衡图适于分析同吨位、同型车的动力性；2、动力特性图适于分析不同车型和吨位的汽车动力性；3、功率平衡图适于分析影响汽车动力性和燃油经济性的因素。
3.传动效率的影响因素。
转矩：传递Ttq大，虽然损失大，但损失所占的比重小，则ηT高啮合齿轮对数齿轮对数少，则损失小，直接挡ηT最高润滑油品质、温度、油面高度（过高，搅油损失大，过低，热容量小）、传动件的转速，低，则搅油损失小4.✯减小空气阻力的措施。
答：主要是降低C D值、减小汽车正迎风面积A。
降低C D值的要点：前部低，过渡平滑、后部：加扰流板，掠背式、底部：平整化，有盖板，向后应逐步升高，整车：俯视形状为腰鼓式、改进通风进口、出口位置、商用车顶部安装导流罩系统。
5.✯影响滚动阻力系数的因素。
影响滚动阻力系数的主要因素为：路面硬度、行驶车速、轮胎构造、材料、轮胎气压（滚阻系数 f 由实验确定，硬路面，气压高，子午胎，则 f 低；软路面，气压低，斜交胎，则 f 高。
车速低影响小，车速高则大。
）6.✯汽车空车和满载时的动力性有无变化，为什么？两种不同用途汽车的动力因数有可能相等吗，为什么？答：有变化。
汽车的动力性指汽车在良好路面上直线行驶时，由纵向外力决定的所能达到的平均行驶速度。
那只能是下坡的时候，12.6829度的坡，坡度是22.5%9.统计数字表明，装有0.5～2L 排量发动机的轿车，若是前置前驱，其平均的前轴负荷为汽车总重的61.5％；若是前置后驱，其平均的前轴负荷为汽车总重的55.7％。
设一汽车的轴距L=2.687m ，质心高度hg=0.57m 。
汽车的驱动力行驶阻力平衡图和动力特性图资料
t
dt
u2 1du
1
ua2 1du A
0
a u1
3.6 ua1 a
➢由加速度曲线 做加速度倒数曲线， 再积分，即可求出 加速时间。
思考：从图中看，在什 么时候换挡可以使加速 时间最短？
7
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
➢积分时可 以将积分区域 划分成若干个 小区间，采用 图解积分的方 法求面积和。
i0
D f
f
uamax
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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
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
arcsin Ft (Ff Fw )
G
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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
➢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。
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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
二、动力特性图
Ft Ff Fi Fw Fj
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。
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。
汽车动力性定义与基本概念讲解
汽车的动力性定义：
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。
基本概念：
动力性的评价指标 汽车的驱动力与各种行驶阻力 汽车行驶的驱动—附着条件
第一章 汽车动力性
重点内容：
驱动力—行驶阻力平衡图
分析汽车动力性的方法 （图解法）
动力特性图 功率平衡图
第一节 汽车动力性指标
2.加速时间 t 表示汽车的加速能力。有两种表示方法：
▪ 原地起步加速时间：
距离： 0 400m 或车速 0 100km/h 所需时间（s）
▪ 超车加速时间： 用最高档或次高档 由某一较低车速 （30km/h或 40km/h）全力加 速至某一高速所需 时间（s）。
新君越2.0T原地起步加速曲线图
驱动轮
驱动力
传动系
滚动阻力 空气阻力 加速阻力 坡度阻力
汽车行 驶方程
Ft=ΣF
行驶阻力
一、汽车的驱动力
1.定义
ua
Ft
Tt r
Tt r
F0
2.表达式
Ft
Tt r
根据驱动轮转矩Tt与发动机转矩Ttq的关系
Ft
Ttqigiot
r
汽车是匀速？加速运动？
3.表达式涉及的几项具体内容
1）发动机转速特性 发动机的功率Pe、转矩Ttq及燃油消耗率b与曲轴转速n之 间的函数关系。用试验曲线或拟合多项式表达。
80～120km/h （4挡/5挡） 10.6 s/ 14.1s
思考：从这组数据可得到什么信息？
低挡的超车加速能力更强。
坡度的概念
3.最大爬坡度 imax
一些SUV车型的最大爬坡度
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Ttqig i 0 T r
arcsin
Ft ( Ff Fw ) G
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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
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。
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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
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
uamax
3
奥迪A4 轿车驱动力—行驶阻力平衡图
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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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
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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
作 业
• ①画图并说明，如何通过驱动力—行驶阻 力平衡图确定汽车的最高车速；如何确定 低档位的最高车速？（参考P19页，中间段 落） • ②简述通过汽车驱动力—行驶阻力平衡图， 你是如何确定汽车的最大爬坡度的？（参 考P20—P21）
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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
本节内容结束
下一节
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