第1章汽车的动力性
汽车理论-名词解释
第一章汽车的动力性1.汽车动力性指标：最高车速、加速时间、最大爬坡度2.加速时间表示加速能力：原地起步加速时间和超车加速时间3.驱动力：地面驱动轮的反作用力F t=T t/r=T tq i g i oηT/r4.驱动轮的转矩: T t= T tq i g i oηT5.发动机转矩特性：节气门全开，发动机外特性曲线；节气门部分开启，部分负荷特性。
6.功率:Pe=T tq n/95507.使用外特性曲线：带上全部设备时的发动机特性曲线8.传动系功率损失：机械和液力损失9.自由半径：车轮处于无载时的半径10.静力半径Rs：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离11.滚动半径rr：车轮几何中心到速度瞬心的距离。
12.驱动力图：根据下列两个公式：Ua=0.377nr/i g i o F t=T t/r=T tq i g i oηT/r以及发动机外特性曲线，做出的F t - u a关系图，即驱动力图13.滚动阻力Ff产生的原因：轮胎（主要）、路面变形产生迟滞损失14.轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。
15.滚动阻力系数f：车轮在一定条件下滚动时所需之推力与车轮负荷之比，即单位车重所需的推力，Ft=Wf16.影响滚动阻力的因素：车速、轮胎结构、气压、路面条件、驱动力、转向17.地面切向反作用力Fx：是真正作用在驱动轮上的驱动汽车行驶的力，它的数值为驱动力减去驱动轮上的滚动阻力。
18.临界车速：超过后产生驻波现象，轮胎温度快速增加，大量发热导致轮胎破损或爆胎。
19.驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复，其残余变形形成了一种波20子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小20%～30％；21.气压：越高，轮胎变形及由其产生的迟滞损失就越小，滚动阻力也越小。
22.驱动力：Ft增大，胎面滑移增加，F f增大。
汽车理论
第一章 汽车的动力性汽车的动力性：指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。
汽车的动力性指标：1.最高车速uamax 2.加速时间t 3.最大爬坡度imax 汽车的加速时间表示汽车的加速能力。
原地起步加速时间只汽车由1档或者2档起步，以最大的加速强度逐步换挡至最高档后到某一预定的距离或者车速所需要的时间。
驱动力Ft ：发动机产生的转矩经传动系传到驱动轮，产生驱动力矩Tt ，驱动轮在Tt 的作用下给地面作用一圆周力F0，地面对驱动轮的反作用力Ft 即为驱动力Tt —驱动力矩 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。
传动系功率损失课分为机械损失和液力损失两大类 车轮的半径自由半径：车轮处于无载时的半径。
静力半径rs ：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。
滚动半径rr ：车轮几何中心到速度瞬心的距离。
传动系的机械效率ηTPin —输入传动系的功率；PT －传动系损失的功率等速行驶时 汽车的驱动力图 依据下面两式以及发动机外特性曲线做出的Ft - ua 关系图，即驱动力图汽车在行驶过程中将会遇到哪些行驶阻力？如何保证汽车可以加速或爬坡？ 滚动阻力Ff 空气阻力Fw 坡度阻力Fi 加速阻力Fj 汽车行驶总阻力 滚动阻力：车轮滚动时，轮胎与路面的接触区域产生法向、切向的相互作用力以及相应的轮胎和支撑面的变形。
轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。
轮胎的两个最重要参数：极限速度和承载量驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复，其残余变形形成了一种波，这就是驻波。
此时轮胎周缘不再是圆形，而呈明显的波浪形。
轮胎刚离开地面时波的振幅最大，它按指数规律沿轮胎圆周衰减。
汽车理论第一章汽车的动力性.ppt
Ff 滾動阻力 Fw 空氣阻力 Fi 坡度阻力 Fj 加速阻力
（一）滚动阻力 由轮胎的迟滞变形和路面变形引起。 迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的一种阻力偶。
由平衡条件得 Fx1r Tf
故
Fx1
Tf r
Fz
a r
令 f a ，且考虑到
r
FZ 与 W 的 大 小 相 等 ， 常 将Fx1写作
a)
b)
2）车尾越细长，空阻越小，当然要与车头的形状配 合好。但车尾过长，车内空间利用差。
曾设想过两种缩短车尾的方法：做成拟流线体（图a） 和在适当长处将流线体截断（图b）。结果表明：后者有 较低的空气阻力系数。
从降低CD的角度出发，轿车总的发展趋势是流线型， 实现的细节可见教材。
车身尺寸与风阻
除车身形状外，人们发现汽车基本设计尺寸与空气 阻力之间存在着一定的关系。当然，轿车的基本尺寸是 考虑人体尺寸模型及功能两方面因素而定的，不可能按 风阻－汽车尺寸来确定。但了解两者的关系可以使设计 者适当兼顾到这两方面的要求。
空气阻力的测量——风洞试验
S
rr 2 nw
对汽车作动力学分析时，应该用静力半径rs ；而作 运动学分析时，应该用滚动半径rr 。但一般情况下不计 它们之间的差别，统称车轮半径，即
rs rr r
（四）汽车的驱动力图
发动机外特性确定的驱动力与车速之间的函数关系 曲线Ft－ua称为汽车的驱动力图。发动机转速与来自车行驶速度之间的关系为ua
2 rn
igi0
60 1000
0.377
rn igi0
Ft
Te
n i0igt
r
n, i0 , ig
驱动力图中的驱动力是根据发动机外特性求得的， 它是使用各挡位时在一定车速下的汽车能发出的驱动力 的极值。实际行驶中，发动机常在节气门部分开启的情 况下工作，相应的驱动力要比它小些。
汽车动力学
气阻力也算出并画上，作出汽车驱动力-行驶阻力平衡图，
并以此来确定汽车的动力性。
超速演示
汽车驱动力-行驶 阻力平衡图
表征不同车 速时驱动力和行驶 阻力之间的关系。
特征点：最高车速， 仅有滚动阻力和空 气阻力。
小于最高车 速时，汽车可用剩 余驱动力加速或爬 坡。
需等速行驶 时，发动机可工作 在部分负荷特性。
一、汽车行驶方程式
根据上面逐项分析的汽车行驶阻力，可以得到汽车
的行驶方程式为：Ft=Ff+Fw+Fi+Fj
或：
T i i tq g 0 T
Gf
CA D
u2 Gi m du
r
21.15 a
dt
为清晰而形象地表明汽车行驶时的受力情况及其平衡
关系，一般是将汽车行驶方程式用图解法来进行分析。即
在汽车驱动力图上把汽车行驶中经常遇到的滚动阻力和空
汽车的质量分为平移的质量和旋转的质量两部
分。把旋转质量的惯性力偶矩转化为平移质量的惯性
力，并以系数δ作为计入旋转质量惯性力偶矩后的汽
车质量换算系数， 因而汽车加速时的阻力:
Fj
m
du dt
δ ——汽车旋转质量换算系数，（δ>1）；
m ——汽车质量，单位为kg； du ——行驶加速度。 dt
δ主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动
轮胎在硬路面上滚动 时，主要是轮胎变形。
轮胎在硬支承路面上受 径向力时的加载和减载曲线 不重合。其面积之差为能量 损失，由轮胎内摩擦产生弹 性迟滞损失。
迟滞损失表现为阻碍车 轮滚动的阻力偶。
2. 滚动阻力偶分析
▪ 车轮不滚动：地面对车轮的法向反作用力对称。
▪ 车轮滚动：处于前部d点的地面法向反力（CF）大于处 于恢复的后部d’点地面反力（DF），合力Fz前移距离a， 与法向载荷W不重合。
汽车理论第一章汽车的动力性-PPT精选文档
S rr 2 n w
一般可不计差别： rs ≈ rr ≈ r
武汉科技大学车辆工程系
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。
F t
T t tqigio r
Ttq
rn ua 0.377 igio
单位 ua: km/h
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部分国产汽车动力性指标
新东风标致307 最高车速 179 km/h 0-100km/h加速时间 10.7s 新赛欧SRV 1.6 SL
最高车速 180 km/h 0-100km/h加速时间 12.7s
蒙迪欧新装版 2.0自动挡 最高车速 190 km/h 0-100km/h加速时间 13.8s
第一章 汽车的动力性 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
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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
汽车各部件的传动效率
机械变速器的轿车： η T =0.9~0.92 货车、客车： η T =0.82~0.85
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3）车轮半径
三个半径 自由半径r0 车轮处于无载荷时的半径。 静力半径 rs 汽车静止时，车轮中心至轮胎与地面接触面间的距离。 用作动力学分析。 滚作运动学分析。
根据驱动轮转矩Tt与发动机转矩Ttq的关系
F t
T t tqigio r
汽车是匀速？加速运动？
第一章 汽车的动力性
（1）发动机外特性曲线
P= e
Ttqn 9550
（2）发动机部分特性曲线
§2 汽车的驱动力与行驶阻力
§2 汽车的驱动力与行驶阻力
（3）使用外特性曲线
一般汽油发动机使用外特性曲线的最 大功率比外特性的最大功率约小15%， 货车柴油机的使用外特性最大功率约 小5%轿车与轻型汽车柴油机约小10% （4）不稳定工况与稳定工况 计算时沿用稳定工况
(4)爬坡能力：
F = F − ( Ff + Fw ) i t
Ff = Gf cosα ≈ Gf 2 CD Aua Ff + Fw = Gf + 21.15
Gsinα = F − ( Ff + Fw ) t
α = arcsin
F − ( Ff + Fw ) t G
§3 汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与 动力特性图
Tt Tf FX 2 = − = F − Ff t r r
Tt F= t r
§2 汽车的驱动力与行驶阻力
④ 对于整车
Ff=G*f
有关滚动阻力系数f的几点说明：
⑴ f可以通过实验测得 ⑵ 影响滚动阻力的有关因素： ①路面（P9 表1-2） ②车速↑——滚动阻力↑——驻波现象 ③轮胎的结构、气压 ④车辆行驶状态——转弯行驶， f增加。
通常看成是常数：
§2 汽车的驱动力与行驶阻力
轿车 ηT = 0.9 0.92 单级主减速器货车 ηT = 0.9 双级主减速器货车 ηT =0.85 4X4货车：ηT = 0.85 6X6货车：ηT = 0.8
§2 汽车的驱动力与行驶阻力
3）车轮半径
自由半径（ro）： 车轮按标定气压充好气处于无载 时的半径 静力半径（rs）：汽车静止时，充好气在车重作用 下轮心至地面之间的距离 动力半径（rg）：滚动时轮心到地面的距离 滚动半径（rr）：根据行驶中车轮转过的圈数与实际 滚过的距离
汽车理论各章知识点
第一章汽车的动力性1汽车动力性：指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。
2汽车动力性主要由三方面指标来评定：1）汽车的最高车速µamax：是指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上汽车能达到的最高行驶车速2）汽车的加速时间t：表示汽车的加速能力。
常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力原地起步加速时间指汽车由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距离或车速所需的时间。
超车加速时间指用最高档或次高挡由某一较低车速权利加速至某一高速所需的时间3）汽车的最大爬坡度ⅰmax：是指Ⅰ挡最大爬坡度。
汽车的上坡能力实用满载（或某一载质量）时汽车在良好路面上的最大爬坡度ⅰmax表示的。
3汽车的驱动力：地面对驱动轮的反作用力Ft（方向与Fo相反）即是驱动汽车的外力，此外力称为汽车的驱动力。
4汽车驱动力公式Ft=5汽车驱动力图6汽车的行驶阻力的分类1）滚动阻力Ff2）空气阻力Fw（汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力）空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分压力阻力又分为四部分：形状阻力、干扰阻力、内循环阻力、诱导阻力3）坡度阻力Fi（汽车重力沿坡道的分力表现为汽车的坡度阻力）道路阻力：由于坡度阻力和滚动阻力均属于与道路有关的阻力，而且均与汽车重力成正比，故可以把这两种阻力合在一起称作道路阻力4）加速阻力Fj（汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时的惯性力）7汽车行驶方程式Ft=Ff+Fw+Fi+Fj (N)Ff=Wf f-滚动阻力系数 W-车轮负荷Fw=C D Au a²/21.15 C D-空气阻力系数A-迎风面积m²u a-汽车行驶速度km/hFi=Gsinα G-汽车重力Fj=δm d u/d t δ-汽车旋转质量换算系数 m-汽车质量kg d u/d t 行驶加速度m/s²第二章汽车的燃油经济性1汽车的燃油经济性：在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的油消耗量经济行驶的能力2汽车燃油经济性的评价指标：汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。
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
汽车理论
2）由比功率确定发动机功率
汽车比功率
1000Pe CD A fg ua m a u3 x m 3.6ηT 76.14mηT
a max
4、最小传动比的选择：原则：兼顾动力性和经济性 考虑方面：最高车速和汽车后备功率
uamax / u P =1，动力性和燃油经济性都比较好；
< 1，动力性差，燃油经济性好； >1，动力性好，燃油经济性差。 5、驾驶性能：指加速性、动力装置的转矩响应、噪声和振动。 最小传动比过小，汽车在重负荷下工作，加速性不好，出现噪声和振动。 最小传动比过大，燃油经济性差，发动机高速运转的噪声大。 6、最大传动比的选择：1）满足汽车的最大爬坡度：
16、汽车的功率平衡：汽车行驶的每一瞬间，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。
Pe
T
ua
F F
f
w
Fi Fj
Pe
3 Giua mua du 1 Gfua CD Au a T 3600 76140 3600 3600 dt
rr0w
rr0w
rr0w 完全拖滑时w 0
8、滑动率：车轮接地处的滑动速度与车轮中心运动速度的比 值。滑动率的数值说明了车轮运动中滑动成分所占的比例。
s
uw rr0w 100% uw
FZ
9、 制动力系数 FX b ： 地面制动力与作用在车轮上的垂直载 b 荷的比值。 10、峰值附着系数 p ：制动力系数的最大值，一般出现在 s =15%～20% 11、滑动附着系数 s ：s =100%时的制动力系数 12、侧向力系数 FY ：地面作用于车轮的侧向力与车轮垂直 l
FZ
汽车动力学
1
加速时间由积分计算或图解积分求出。 用图解积分法时，将a-ua曲线转为1/a-ua曲线，曲线 下两个速度区间的面积表示通过此速度区间的加速时间； 常将速度区间分为若干间隔，通过确定面积△1、△2…来 计算总加速时间。
BJ1040轻型载货汽车加速 时间曲线
2. 汽车爬坡能力的确定 在良好路面上克服Ff+Fw后用来克服坡度阻力时所能爬 上的坡度。此时，du/dt=0，即 Fi = Ft - ( Ff + Fw ) 紧凑型轿车的爬坡度曲线 以Gsinα作为坡度阻力， 代入表达式，得：
汽车驱动力-行驶 阻力平衡图 表征不同车 速时驱动力和行驶 阻力之间的关系。 特征点：最高车速 最高车速， 最高车速 仅有滚动阻力和空 气阻力。 小于最高车 速时，汽车可用剩 余驱动力加速或爬 坡。 需等速行驶 时，发动机可工作 在部分负荷特性。
1. 汽车加速能力的评价 在水平良好路面上行驶时能产生的加速度：不易测量。 加速时间：用直接档行驶时，由最低稳定速度加速到一 定距离或80% umax所需时间。 汽车加速度：
第1节 汽车动力性指标
从获取尽可能高的平均速度考虑，动力性指标有： 最高车速 加速பைடு நூலகம்间 最大爬坡度
1.最高车速uamax
在水平良好的路面上汽车能达到的最高行驶速度（km/h）。
2.加速时间t
表示汽车的加速能力。常用： 原地起步加速时间：汽车以1档或2档起步，并以最大加速强度 换至最高档后达到某一距离（0 402.5m或0 400m）或车速 （0 96.6km/h或0 100km/h）所需要的时间（s）。
二、汽车的行驶阻力
汽车行驶时的各种阻力： 滚动阻力——以符号Ff表示； 空气阻力——以符号Fw表示； 坡度阻力——以符号Fi表示； 加速阻力——以符号Fj表示； 因此汽车行驶的总阻力为： ∑F=Ff+Fw+Fi+Fj
(整理)汽车理论总结吐血推荐
第一章：汽车的动力性1.汽车的动力性的定义和评价指标。
（1）定义：汽车在良好的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。
（2）评价指标：最高车速、加速时间和最大爬坡度。
○1最高车速µamax ：是指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上汽车能达到的最高行驶车速。
○2汽车的加速时间t ：表示汽车的加速能力。
常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力原地起步加速时间指汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步，并以最大的加速强度逐步换至最高挡后到某一预定的距离或车速所需的时间。
超车加速时间指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。
○3汽车的最大爬坡度ⅰmax ：是指Ⅰ挡最大爬坡度。
汽车的上坡能力实用满载（或某一载质量）时汽车在良好路面上的最大爬坡度ⅰmax 表示的。
2.写出汽车的行驶平衡方程式（两种方式）。
解释每个力的含义和计算公式。
（1）F t =F f +F w +F i +F jF t :驱动力；ri i T t T 0g tq F η⋅⋅⋅=F f :滚动阻力； αcos fG F f ⋅= F w :空气阻力；15.212aD u A C F w ⋅⋅=F i :坡度阻力 ；F i =G ·sin α F j :加速阻力dtdu mδ=j F （2）3.利用汽车驱动力----行驶阻力平衡图评价汽车的动力性。
dt du m G u A C f G r i i T δααη++⋅⋅+⋅=⋅⋅⋅sin 15.21cos 2aD T 0g tq (1)最大车速时，即曲线交点对应的速度值。
Ft= Ff+Fw ，Fi=0 ，Fj=0(2)加速能力 Fj= Ft- Ff -Fw ，Fi=0，即剩余驱动力。
(3)爬坡能力：是指汽车在良好路面上克服滚动阻力和空气阻力后的余力全部用来克服坡度阻力时所能爬上的坡度。
一般情况下，直接挡（最高挡）的最大爬坡度略大一些好。
(完整版)汽车理论复习重点
第一章汽车的动力性1.什么是汽车的动力性，其评价指标是什么？各指标的含义是什么？汽车动力性是指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。
评价指标汽车的最高车速、汽车的加速时间、汽车能爬上的最大坡度。
最高车速是指在水平良好的路面上汽车能达到的最高行驶速度。
汽车的加速时间表示汽车的加速能力，包括原地起步加速时间和超车加速时间。
汽车爬坡能力是用满载或者一部分负载的汽车在良好路面上的最大爬上坡度表示的。
2.什么是汽车的驱动力，它与汽车的结构参数及发动机的性能有何关系？汽车的驱动力汽车发动机产生的转矩，经传动系统传至驱动轮上，地面对车轮的反作用力与发动机转矩、变速器传动比、主减速器传动比、传动系的机械效率成正比，与车轮半径成反比。
3.汽车的车速如何计算，他与发动机转速及传动系参数的关系？4.何为发动机外特性？何为发动机使用外特性？它与外特性的差别，计算汽车动力性应使用何种发动机特性？传动系的功率损失分为机械损失和液力损失，分别说明两种损失的具体表现形式。
外特性：发动机节气门全开的速度特性。
使用外特性：带上全部附件设备时的发动机特性。
差别：外特性的最大功率大于使用外特性。
计算动力性用：使用外特性。
机械损失：齿轮传动副、轴承、油封等处的摩擦损失。
液力损失：消耗于润滑油的搅动、润滑油与旋转零件之间的表面摩擦等功率损失。
5.车轮自由半径、滚动半径、静力半径的含义？自由半径：车轮处于无载时的半径。
滚动半径：车轮滚动距离与车轮滚动圈数的比值。
静力半径：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。
6.何为汽车的驱动力图？当已知发动机使用外特性能及汽车相应结构参数，如何作汽车的驱动力图？驱动力图：一般用根据发动机外特性确定的驱动力与车速之间的函数关系曲线来全面表示汽车的驱动力。
用发动机外特性曲线、传动系传动比、传动效率、车轮半径等参数求出各个档位的驱动力值t F ，再根据发动机转速求出汽车行驶速度a u ，即可求得t F —a u 曲线。
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
(完整版)汽车理论知识点.docx
第一章 汽车的动力性 1.1 汽车的动力性指标１）汽车的动力性指：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。
2）汽车动力性的三个指标：最高车速、加速时间、最大爬坡度。
3）常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力。
4）汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度 imax 表示的。
货车的imax=30% ≈ 16.7 °,越野车的 imax= 60%≈ 31 °。
1.2 汽车的驱动力与行驶阻力 1）汽车的行驶方程式F tF fF wF iF jT tq i g i0 TC A2duGf cosDu aG sinmr21.15dtT tq i g i0 TC D A 2durGf21.15u aGimdt2）驱动力 F t ：发动机产生的转矩经传动系传到驱动轮，产生 驱动力矩 T t ，驱动轮在 T t 的作用下给地面作用一圆周力 F 0 ，地面对驱动轮的反作用力F t 即为驱动力。
3）传动系功率 P T 损失分为机械损失和液力损失。
4）自由半径 r ：车轮处于无载时的半径。
静力半径 r s ：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。
滚动半径 r r ：车轮几何中心到速度瞬心的距离。
5)汽车行驶阻力 : F F f F w F i F j6)滚动阻力 Ff：在硬路面上，由轮胎变形产生；在软路面上，由轮胎变形和路面变形产生。
7）轮胎的迟滞损失指：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。
8）滚动阻力系数 f 指：车轮在一定条件下滚动时所需的推力与车轮负荷之比。
故Ff=W*f 。
9）驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复，其残余变形形成了一种波，这就是驻波。
此时轮胎周缘不再是圆形，而呈明显的波浪形。
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）
汽车理论知识点
②δ—汽车旋转质量换算系数
1。3汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图
动力因素D指：驱动力和空气阻力的差值与汽车重力之比。
1.4汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
1）附着力Fφ指：地面对轮胎切向反作用力的最大值.
2）附着条件:①后轮驱动时，附着条件是
6）等效坡度q：后驱动轮：前驱动轮：
1。5汽车的功率平衡
1）汽车的功率平衡指：汽车行驶的每一瞬间，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.
2）后备功率：发动机功率与滚动阻力和空气阻力消耗的发动机功率的差值是后备功率。
汽车的后备功率越大,汽车的动力性越好，但经济性越差.Ⅰ挡后备功率最大，Ⅴ挡经济性最好。
1）档位数越多，动力性与经济性越好.
2)传动系各挡的传动比大体按等比级数分配.
3)等比级数分配的优点：①换挡过程中，发动机工作范围都相同,加速时便于操纵；②充分利用发动机提供的功率，提高汽车的动力性；③便于和副变速器结合构成更多挡位的变速器。
3.5利用燃油经济性－加速时间曲线确定动力装置参数
C曲线：燃油经济性加速时间曲线。
2）滑动率s指：车轮接地处的滑动速度与车轮中心运动速度的比值。
-车轮中心的速度—无地面制动力时的车轮滚动半径
—车轮的角速度
一般S=15％-20%时制动效果最好
1纯滚动时,s=0；纯拖滑时，=0，s=100％；边滚边滑时，0<s〈100%。
2峰值附着系数φp：制动力系数的最大值。
3滑动附着系数φs:s=100％时的制动力系数。
2)I曲线:在各种附着系数的路面上制动时，要使前、后车轮同时抱死,前、后轮制动器制动力应满足的关系曲线.
第一章-汽车的动力性(PPT85页)
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。
汽车理论第一章
汽车理论第⼀章汽车的动⼒性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。
汽车的动⼒性指标按照对汽车动⼒性的基本定义，如何评价汽车的动⼒性？从哪⼏⽅⾯评价会⽐较全⾯？不同车型对动⼒性的要求是否相同？对最⾼车速的总结发动机排量越⼤，汽车最⾼车速越⾼；配置相同发动机的前提下，⼿动挡⽐⾃动挡车速更⾼；发动机排量相同的前提下，车⾝越⼩，最⾼车速越⾼；配备的发动机排量普遍较⼤，但与配备相同发动机排量的轿车相⽐，最⾼车速要低。
⼀、驱动⼒Ft驱动⼒Ft：发动机产⽣的转矩经传动系传到驱动轮，产⽣驱动⼒矩Tt，驱动轮在Tt的作⽤下给地⾯作⽤⼀圆周⼒F0，地⾯对驱动轮的反作⽤⼒Ft即为驱动⼒。
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。
1.发动机的转速特性发动机的转速特性，即Pe、Ttq、b=f（n）关系曲线带上全部附件设备时的发动机特性曲线，称为使⽤外特性曲线。
⼀般，使⽤外特性与外特性相⽐：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%。
3.车轮半径⾃由半径：车轮处于⽆载时的半径。
静⼒半径rs：汽车静⽌时，车轮中⼼⾄轮胎与道路接触⾯间的距离。
滚动半径rr：车轮⼏何中⼼到速度瞬⼼的距离。
⼆、汽车的⾏驶阻⼒滚动阻⼒Ff 空⽓阻⼒Fw坡度阻⼒Fi 加速阻⼒Fj轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，⼀部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产⽣热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。
临界车速（最⾼车速）当汽车车速超过临界车速时，轮胎会出现驻波现象，其周缘呈明显的波浪状，且轮胎温度快速增加。
后果是⼤量发热导致轮胎破损或爆胎。
轮胎的两个最重要参数：极限速度和承载量。
驻波现象：在⾼速⾏驶时，轮胎离开地⾯后因变形所产⽣的扭曲并不⽴即恢复，其残余变形形成了⼀种波，这就是驻波。
汽车理论课后题答案
第一章 汽车的动力性答：车轮滚动时,由于车轮的弹性变形、路面变形和车辙摩擦等原因所产生的阻碍汽车行驶的力称为轮胎滚动阻力。
产生机理和作用形式：(1)弹性轮胎在硬路面上滚动时，轮胎的变形是主要的，由于轮胎有内部摩擦，产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时对它做的功不能全部回收。
由于弹性迟滞，地面对车轮的法向作用力并不是前后对称的，这样形成的合力z F 并不沿车轮中心（向车轮前进方向偏移a ）。
如果将法向反作用力平移至与通过车轮中心的垂线重合，则有一附加的滚动阻力偶矩f z T F a =⋅。
为克服该滚动阻力偶矩，需要在车轮中心加一推力P F 与地面切向反作用力构成一力偶矩。
（2）轮胎在松软路面上滚动时，由于车轮使地面变形下陷，在车轮前方实际形成了具有一定坡度的斜面，对车轮前进产生阻力。
（3）轮胎在松软地面滚动时，轮辙摩擦会引起附加阻力。
（4）车轮行驶在不平路面上时，引起车身振荡、减振器压缩和伸长时做功，也是滚动阻力的作用形式。
答：滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料和气压有关。
这些因素对滚动阻力系数的具体影响参考课本P9。
确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4挡或5挡变速器，任选其中的一种进行整车性能计算）：1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。
2）求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。
3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用2档起步加速行驶至70km/h 的车速－时间曲线，或者用计算机求汽车用2档起步加速行驶至70km/h 的加速时间。
轻型货车的有关数据：汽油发动机使用外特性的Tq-n 曲线的拟合公式为式中，Tq 为发动机转矩（N ?m ）;n 为发动机转速（r/min ）。
发动机的最低转速n min =600r/min,最高转速n max =4000r/min 。
装载质量 2000kg 整车整备质量 1800kg 总质量 3880kg 车轮半径 传动系机械效率 ηt 滚动阻力系数 f 空气阻力系数×迎风面积 C D A =2 主减速器传动比 i 0 飞轮转动惯量 I f =?m 2 二前轮转动惯量 I w1=?m 2 四后轮转动惯量 I w2=?m 2变速器传动比 ig(数据如下表)轴距 L=质心至前轴距离（满载） a= 质心高（满载） hg=分析：本题主要考察知识点为汽车驱动力－行使阻力平衡图的应用和附着率的计算、等效坡度的概念。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
作用于驱动轮上的转矩Tt 是由发动机产生的转矩经传动系传至车轮上的。 若令Ttq 表示发动机转矩, ig 表示变速器的传动比, i0 表示主减速器的传动比(也 可称为主传动比), ηT 表示传动系的机械效率, 则有
Tt = Ttqigi0ηT 对于装有分动器、轮边减速器、液力传动等装置的汽车, 上式应计入相应 的传动比和机械效率。 因此驱动力为
图1-3 汽油发动机外特性中的功率与转矩曲线
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
图1-3 所示为一台汽油发动机外特性中的功率与转矩曲线。nmin 为发动 机的最小稳定工作转速, 随着发动机转速增加, 发动机发出的功率和转矩都在 增加, 最大转矩Ttqmax 时的发动机转速为ntq; 再增加发动机转速时, Ttq有所下降, 但功率继续增加, 一直到最大功率Pemax, 此时发动机转速为nP ; 继续增加转速 时, 功率下降, 允许的发动机最高转速为nmax。
第一节 汽车的动力性指标
汽车的上坡能力是用满载( 或某一载质量) 时汽车在良好路面上的最大爬坡 度imax 表示的。显然, 最大爬坡度是指Ⅰ档最大爬坡度。轿车最高车速大, 加速 时间短, 经常在较好的道路上行驶, 一般不强调它的爬坡能力; 然而,它的Ⅰ档加 速能力大, 故爬坡能力也强。货车在各种地区的各种道路上行驶, 所以必须具有 足够的爬坡能力, 一般imax 为30% 即16. 7°左右。要进一步说明的是: imax 代表 了汽车的极限爬坡能力, 它应比实际行驶中遇到的道路最大坡度超出很多, 这是 因为应考虑到在实际坡道行驶时, 在坡道上停车后顺利起步加速、克服松软坡道 路面的大阻力、克服坡道上崎岖不平路面的局部大阻力等要求的缘故。
1) 汽车的最高车速Uamax 。 2) 汽车的加速时间t。 3) 汽车的最大爬坡度imax 。
最高车速是指在水平良好的直线 道路(混凝土或沥青) 上汽车能达到的 最高行驶稳定车速
图1-1 轿车的原地起步加速过程曲线
第一节 汽车的动力性指标
汽车的加速时间表示汽车的加速能力, 它对平均行驶车速有着很大影响, 特 别是轿车,对加速时间更为重视。常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明 汽车的加速能力。原地起步加速时间指汽车由Ⅰ档或Ⅱ档起步, 并以最大的加速 强度(包括选择恰当的换档时机)逐步换至最高档后到某一预定的距离或车速所 需的时间。超车加速时间指用最高档或次高档由某一较低车速全力加速至某一 高速所需的时间。因为超车时汽车与被超车辆并行, 容易发生安全事故, 所以超 车加速能力强, 并行行程短, 行驶就安全。一般常用0→402. 5m (0→1/ 4mile) 或 0→400m 的时间来表明汽车原地起步加速能力; 也有用0→96. 6km / h (0→60mile/ h) 0→100km / h 所需的时间来表明加速能力的。对超车加速能力还 没有一致的规定, 采用较多的是用最高档或次高档由30km / h 或40km / h 全力加 速行驶至某一高速所需的时间; 还有用加速过程曲线即车速-时间关系曲线全面 反映加速能力的。图1-1 所示为一些轿车的原地起步加速过程曲线。
第一节 汽车的动力性指标
越野汽车要在坏路或无路条件下行驶, 因而爬坡能力是一个很重要的指标, 它的最大爬坡度可达60%即31°左右。
应指出, 上述三方面指标均应在无风或微风条件下测定。 有时也以汽车在一定坡道上必须达到的车速来表明汽车的爬坡能力。例如 在TimothyC. Moore[1. 8] 所写的文章中规定美国新一代轿车的爬坡能力为: 在EPA 试验规定的质量下,应能以104km / h 的车速通过6%的坡道, 而在满载时的车速则 不能低于80km / h。 军用车辆的战术技术要求中, 不一定包含车辆的最高车速, 但常规定在一定 坡道上车辆应达到的速度。 也有以一定坡道上汽车的加速时间来表明汽车加速性能的。例如Timothy C. Moore 提出美国新一代轿车满载时, 在6%坡道上0→96km / h 的加速时间不应大 于20s。他认为, 汽车具有这样的加速性能, 便可以安全地从有坡度的匝道进入高 速公路而驶入高速行驶的车流。
Ft =Ttqig i0ηT/r (1-1)
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
1. 发动机的转速特性
如将发动机的功率Pe 、转矩Ttq 以及燃油消耗率b 与发动机曲轴转 速n 之间的函数关系以曲线表示, 则此曲线称为发动机转速特性曲线, 或 简称为发动机特性曲线。如果发动机节气门全开(或高压油泵在最大供油 量位置), 则此特性曲线称为发动机外特性曲线; 如果节气门部分开启(或 部分供油), 则称为发动机部分负荷特性曲线。
第二节 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, 就可以估算汽车的最高车速、加速度和最大爬坡度。
汽车的行驶方程式为 Ft =ΣF
式中, Ft 为驱动力; Σ F 为行驶阻力之和。 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Ft = ΣF 这一行驶方程式加以具体化, 以便研究汽车的动力性。
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一、汽车的驱动力
汽车发动机产生的转矩, 经传动系传至驱动轮上。此时作用于驱动轮上 的转矩Tt 产生一个对地面的圆周力F0 , 地面对驱动轮的反作用力Ft(方向与F0 相反) 即是驱动汽车的外力(图1-2), 此外力称为汽车的驱动力。其数值为 Ft = Tt/r 式中, Tt 为作用于驱动轮上的转矩; r 为车轮半径。
汽车理论
第一节
目录
汽车的动力性指标
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
汽车的驱动力-行驶阻力平
第三节
衡图与动力特性图
汽车行驶的附着条件与Leabharlann 第四节汽车的附着率
第五节
汽车的功率平衡
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
第七节
电动汽车的动力性
第一节 汽车的动力性指标
从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发, 汽车的动力性主要可由三方 面的指标来评定, 即: