汽车理论课件完整版

学习思路
评价指标 评价指标的确定
学习过程中要注 重理论联系实际
分析影响因素
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（美）Thomas D.Gillespie 著.车辆动力学基础.
赵六奇，金达锋，译.清华大学出版社
吴光强 主编.汽车理论.人民交通出版社 傅立敏 著.汽车空气动力学. 机械工业出版社
第一节 汽车的动力性指标
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。
第一节 汽车的动力性指标
本节内容结束
下一节
第一章 汽车动力性
第二节
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³行程 81mm³86.4mm 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？
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。 本章将介绍汽车动力性的评价指标，汽车的驱动力、
行驶阻力、动力因数、附着力等；介绍动力性指标的确
定方法；功率平衡等。
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第一章 汽车动力性
第节
汽车的动力性指标
思考
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？
思 考
汽车的最高车速这么
高，在高速公路上可
以得到充分发挥吗？
帕杰罗速跑(3.0L) 175km/h
中国高速公路允许的最高车速 120km/h 德国高速公路不限速
第一节 汽车的动力性指标
思 考
通过以上数据的对比分析，能得到一些什么结论？
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；
凯迪拉克赛威 2.8
201km/h
奥迪A6L 2.8 宝马530i 奔驰E 280
235km/h 250km/h 250km/h
本田雅阁 2.0
本田雅阁 2.4 奥迪A4 1.8T
197km/h
219km/h 220km/h
奥迪A4 2.0
230km/h
高级轿车 红旗CA7460 奔驰S600(5.8L) 宝马760 宾利雅致(6.8L ) 迈巴赫(5.5L ) 劳斯莱斯幻影(6.7L )
汽车理论
第5版
教学课件
教材主编 教材副主编 课件编制 责任编辑 余志生 夏群生 张 红 夏群生 赵爱宁
机械工业出版社
汽车理论研究的主要内容
汽车理论主要研究汽车的各项性能。
动力性 汽 车 的 性 能 主 要 包 括 燃油经济性 制动性 操纵稳定性 平顺性 通过性
汽车动力装置 参数的确定
汽车设计追求 的是最高性价比
由
Ft
Ttqig i 0 T r
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εT 和车轮半径 r
等因素有关。
思考
能否解释为什么汽车低挡的加速能力好于高挡？
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
计算驱动力是为了确定汽车的动力性指标，也即要找出 驱动力和车速的关系。 驱动力和车速都与发动机特性有直接关系，可以通过发 动机特性曲线找出驱动力与车速之间的关系。
第一节 汽车的动力性指标
2）静止到400m或静止到1km的冲刺时间 奥迪A6 1.8T
静止到400m冲刺时间7.9s
静止到1km冲刺时间33.4s
在一般的技术参数中往往不给此项数据 （2）超车加速时间 宝马520i 60～100km/h （4挡/5挡） 10.8s / 13.7s 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。
Ttq大 损失大 损失的比重小
εT高
机械损失
齿轮对数
齿轮对数少 损失小 εT高 直接挡εT最高
PT
润滑油品质 温度 液力损失 油面高度
过低，热容量小 过高，搅油损失大
转速
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
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
表1-1 传动系各部件的传动效率 部件名称 4～6 挡变速器 εT 95%
辅助变速器（副变速器或分动器）
8 挡以上变速器 单级减速主减速器
95%
90% 96%
双级减速主减速器
传动轴的万向节
92%
98%
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
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
第一节 汽车的动力性指标
普及（紧凑）型轿车 微型（经济型）轿车 （发动排量/L≤1.0 ） 奥拓 0.8 吉利 1.0 夏利 1.0 奇瑞QQ 0.8 120km/h 120km/h 137km/h 130km/h
从这组数据能获 取什么信息？
（1.0＜发动排量/L ≤ 1.6） 吉利 1.3 155km/h 夏利 1.3 165km/h 羚羊 1.3 168km/h 西耶那 1.5 168km/h 赛欧 1.6 165km/h 波罗 1.4 172km/h 富康 1.6 180km/h 捷达 1.6 170km/h 飞度 1.3手动 165km/h 飞度 1.3CVT 160km/h 飞度 1.5手动 180km/h 飞度 1.5CVT 175km/h
第一节 汽车的动力性指标
中级轿车
（1.6＜发动机排量/L≤2.5）
中高级轿车
2.5＜发动机排量/L≤4.0
普桑 1.8 桑塔纳3000 1.8 宝来 1.8手动 宝来 1.8T手动 宝马318i 蒙迪欧 2.0
150km/h 185km/h 206km/h 221km/h 214km/h 205km/h
ig1=2.13，i0=6.333，r=0.317m，εT=0.90，由
Ft Ttqigi 0 T r
nr 和 ua 0.377 可以对应计算出 1 挡的Ft1和ua1。 igi0
nmin
n/(r· min-1) Ttq/(N· m) ig1=2.13 Ft1/N 800 142 5438
r
Ft F0
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一、驱动力Ft
Tt Ft r
Tt—驱动力矩；
Tt Ttq ig i 0T
ua
Ttq —发动机转矩； ig—变速器传动比； i0—主减速器传动比；
Tt
r
Ft F0
εT—传动系的机械效率。
Ft Ttq ig i 0T r
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
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。
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
4.汽车的驱动力图
依据下面两式
Ft
Ttqigi 0 T r
以及发动机外特性曲线
nr ua 0.377 ig i 0
做出的Ft - ua关系图，即驱动力图。
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
例：已知奥迪A4轿车发动机的数据（如下表所示），
185km/h 250km/h 250km/h 270km/h 250km/h 240km/h
第一节 汽车的动力性指标
跑车的最高车速
第一节 汽车的动力性指标
跑车的最高车速
第一节 汽车的动力性指标
跑车的最高车速
第一节 汽车的动力性指标
SUV的最高车速
宝马X5(4.4L) 陆虎览胜(4.0L) 宝马X5(3.0L) 大众途锐(3.0L) 捍马H2(6.0L) 230km/h 210km/h 202km/h 197km/h 180km/h
发动机转速特性曲线
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
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%。
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 ：
发动机
Ft
ua
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
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。 外特性曲线 节气门开启程度的不同 部分负荷特性曲线
思 考
计算汽车动力性指标时，需要用什么特性曲线？
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
Pe
Ttq n 9550
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
发动机排量相同的前提下，车身越小，最高车速越高； SUV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。 查阅资料：F1方程式赛车的最高车速可以达到多少？
第一节 汽车的动力性指标
现今内燃机汽车的最高车速记录为660km/h，由塞默 兄弟在1965年11月创造。 世界上车速的最高记录是英国飞行员安迪²格林 （Andy Green）在美国内华达州西北的盐湖上，于1997年
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第一节 汽车的动力性指标
1.最高车速uamax
重型货车（总质量>14t） 90km/h 中型货车（总质量6～14t） 100km/h
微型和轻型货车（总质量<6t） 80 ～ 130km/h
城市铰接客车 60 ～ 90km/h 客车 125km/h
商用车的速度相对较低，其主要 技术参数是载质量或载客量。
（英）Julian Happian-Smith 主编.现代汽车设计概论.
张金柱 译.化学工业出版社 喻凡 ，林逸 编著.汽车系统动力学. 机械工业出版社
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第一章
ntq
3300 195 7468
np
5700 159 6089
nmax
6200 143 5477
ua1/(km· h-1 )
7.1
29.2
50.5
54.9
奥迪 A4 轿车驱动力图
8000
7000
6000
Ft1 Ft2
5000 Ft3
F t/N
4000
Ft4 Ft5
3000
Ft6
2000
1000
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320
第一节 汽车的动力性指标
3.最大爬坡度imax
坡度的概念 一些SUV车型的最大爬坡度

h
车型 切诺基 通用开拓者 长丰猎豹
最大爬坡度imax 30％ 50％ 70％ 70％ 100％ 100％
s
i tan h S
帕杰罗 陆虎 陆地巡洋舰
货车满载 imax=30％ 越野车 imax=60％
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
2.传动系的机械效率εT
Pin PT T Pin
Pin—输入传动系的功率； PT－传动系损失的功率。
等速行驶时
Pin Pe
Pe PT PT T 1 Pe Pe
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
思考
传动系损失的功率PT主要与哪些因素有关？ 转矩
汽车的驱动力与行驶阻力
本节重点计算并分析汽车行驶过程中的 驱动力和行驶阻力。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一、驱动力Ft
ua
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
10月驾驶一辆喷气式发动机驱动的“冲刺”号汽车创造的，
车速第一次超过了声速，达到1227.73km/h。
第一节 汽车的动力性指标
2.加速时间t
（1）原地起步加速时间
1） 0～100km/h的加速时间
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 手动挡汽车的加速时间更短 法拉利 575M Maranello 4.2s 宝时捷911 3.9s 兰博基尼 Gallardo 4.2s