汽车的驱动力-行驶阻力平衡图
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
汽车驱动力和行驶阻力
发动机
传动系
驱动轮
驱动力
离合器、变速器、 分动器、传动轴、 主减速器、半轴、 轮边减速器
动力传动系统
滚动阻力 空气阻力 加速阻力 坡度阻力
Ft F 平衡
行驶阻力
2/120
1.2 汽车驱动力和行驶阻力
Ft21 ua21
Ft22 ua22
Ft23 … Ft2m ua23 … ua2m
Sp II
II 档
Ft ua
Ft31 ua31
Ft32 ua32
Ft33 … Ft3m ua33 … ua3m
Sp III
III 档
Hale Waihona Puke FtTtqigi0 r
t
ua
rn 0.377
igi0
25/120
驱动力
Traction
图1-4 汽油发动机外特性及负荷特性
Fig.1-4 Characteristic of engine speed at full and part load14/120
Approximation for Full- & part-load characteristic
利用Pmax/nP/Tmax/nT求解发动机功率外负荷特性
Traction Effort Driving Force
3/120
Ft
F0
Tt r
Ft
Tt r
Torque Radius
FZ W mg Ft Tt max Ft FZ
max Ft FZ 1
ua Speed
Gravity
W
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。
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
1.1汽车的驱动力--行驶阻力平衡图1.1.1计算说明:汽车的速度与转速之间的关系:0377.0i i rn U g a=汽车发动机的使用外特性n T tq ~曲线的拟合公式为: 432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.295313.19n n n n T tq -+-+-=汽车的驱动力:ri i T F tg tq t η0=汽车的行驶阻力:a D w f U A C Gf F F 15.21+=+1.1.2作图说明:在excel 表格中,按照不同档位的g i 值,可以依次建立每一个档位对应的a U ,tqT ,t F 和w f F F +,即如下图表1-1所示:图表1-1由于要求汽车的驱动力和行驶阻力平衡图,则在excel 表格中插入图表,分别以各个档位对应的速度值a U 作为其横坐标,t F 和w f F F +作为其纵坐标建立图表.横坐标的单位为km/h,纵坐标的单位为N,如下图1-2所示:图1-2注释:从图1-2上可以清楚地看出不同车速时驱动力和行驶阻力只见到的关系.汽车以最高档行驶时的最高车速可以直接在图1-2上找到.显然,5t F 曲线与w f F F +曲线的交点便是maxa U .因为此时驱动力和行驶阻力相等,汽车处于稳定的平衡状态.1.2绘制动力特性图1.2.1计算说明:汽车的速度与转速之间的关系:0377.0i i rn U g a =汽车的空气阻力和车速的关系:215.21a D w U A C F =动力因数:GF F D wt -=1.2.2作图说明:在excel 表格中,按照不同档位的g i 值,可以依次建立每一个档位对应的U,w F和D,即如下图1-3所示:a图1-3由于要求汽车的动力特性图,所以分别以汽车的速度U为横坐标,以动力因a数D为纵坐标建立汽车的动力特性图.其横坐标的单位为km/h,纵坐标为动力因数,无单位.所以该动力特性图如下图1-4所示:图1-4注释:f 为滚动阻力系数.1.3绘制功率平衡图1.3.1计算说明:汽车的速度与转速之间的关系:0377.0i i rn U g a=汽车发动机的使用外特性n T tq ~曲线的拟合公式为:432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.295313.19n n n n T tq -+-+-=汽车的功率为:9550n T P tq e =汽车遇到的阻力功率为:taD tatwf AUC GfUP P ηηη7614036003+=+1.3.2作图说明:根据转速分别算出汽车的转矩tq T ,功率e P ,以及对应各个档位下的车速4321,,,a a a a U U U U .并根据公式计算出汽车的行驶阻力taD tatwf AUC GfUP P ηηη7614036003+=+,所列图表如下图1-5所示:图1-5根据上图所得数据,以车速a U 为横坐标,以e P 和twf P P η+为纵坐标,将发动机功率e P 和汽车经常遇到的阻力功率twf P P η+对车速的关系绘制在坐标图上,即得汽车功率平衡图,如图1-6所示:图1-6注释:由图可见在不同档位时,功率的大小不变,只是各档发动机功率曲线所对应的车速位置不同,且低速时车速低,所占速度变化区域窄;高档时车速高,所占变化区域宽.f P 在低速范围内是一条斜直线,在高速时由于滚动阻力系数f 随车速a U 而增大,所以fP 随a U 以更快的速率加大;w P 则是车速a U 的三次函数.二者叠加后,阻力功率曲线twf P P η+-a U 是一条斜率越来越大的曲线.高速行驶时,汽车主要是克服空气阻力功率.2.1汽车的最高车速2.1.1 理论说明:汽车的功率完全是靠发动机曲轴的功率所提供,消耗在行驶中的各个环节.其中有滚动阻力功率f P ,空气阻力功率w P ,坡度阻力功率i P 和加速阻力功率j P .在还未达到最大的行驶速度max a U 时,发动机的功率在克服各种行驶阻力的同时还有剩余用来加速和爬坡.当发动机输出的功率和行驶阻力相等时,汽车处于稳定的平衡状态,车速也不再增加.此时的车速即为最大的车速max a U .2.1.2求最高车速max a U由上述的理论依据,我们直接可以在汽车的功率平衡图上读出汽车的最高车速max a U =98km/h.2.1.3求最大爬坡度:根据如下的公式432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.295313.19n n n n T tq -+-+-=ri i T F tg tq t η0=377.0i i rn Ug a=a D w f U A C Gf F F 15.21+=+))(arcsin(max GF F F w f t +-=αmaxmax tan α=i可知一档的最大爬坡度max i =0.374注释:一般所谓汽车的爬坡能力,是指汽车在良好路面上克服w f F F +后的余力全部用来(即等速)克服坡度阻力时能爬上的坡度,所以0=dtdu .因此,)(w f t i F F F F +-=.汽车的最大爬坡度max i 为1档时的最大爬坡度.2.1.4求最大爬坡的所对应的附着率:在加速及上坡过程中,主要的行驶阻力为加速阻力和坡度阻力,由上一问中是求最大爬坡度时的附着系数.所以空气阻力,滚动阻力和加速阻力均可以忽略不计.由上一问可知道汽车的最大爬坡度max i =0.374,即为汽车的等效下的坡度q.所以用公式qL h L a q C g +=2ϕ可求得最大爬坡度时所对应的附着率=2ϕC 0.5243.1绘制汽车加速度倒数曲线3.1.1计算说明: 汽车的驱动力:ri i T F tg tq t η0=汽车的滚动阻力:Gf F f = 汽车的空气阻力:215.21a D w U A C F =汽车旋转质量换算系数:22022111ri i I mrI mt g f w ηδ+∑+=(注释:δ为汽车旋转质量换算系数,且δ>1.w I 为车轮的转动惯量,f I 为飞轮的转动惯量.其中,有两前轮的转动惯量1w I ,在计算的时候要乘以2,四后轮的转动惯量为2w I ,计算的过程中要乘以4.)汽车加速度倒数:)(1w f t F F F m a +-=δ根据该公式算出相应的参数值,并按照各自的档位在excel 中创建表格,如图3-1所示图3-1分别以速度a U 和加速度倒数a 1为横纵坐标建立图表,如图3-2所示图3-2注释:由于加速度的数值不易测量,实际中常用加速时间来表明汽车的加速能力.由图3-2可以看出,高档位时的加速度值要小一些,低档位时的加速度值要大一些.4.1绘制最高档与次高档的等速百公里油耗曲线4.1.1计算说明:汽车的速度与转速之间的关系:0377.0i i rn U g a=汽车的功率为:9550n T P tq e =汽车的燃油消耗率:44332210e e e e P B P B P B P B B b ++++=汽车的滚动及空气阻力功率:twf P P η+=taU Gf η215.2177.2+(注释:在万有特性图上有等燃油消耗率曲线,同时根据题中所给的拟合公式可以确定出发动机在一定转速n,发出一定的功率e P 时的燃油消耗率b.题中,计算汽车的燃油消耗率时所用的功率为发动机的净功率e P .此外,计算时还需要汽车在水平路面上等速行驶时,为克服滚动阻力与空气阻力,发动机应提供的功率twf P P η+)汽车百公里燃油消耗量:gU b P Q a e s ρ02.1=(注释:b 为燃油消耗率[g/(kw/h)];ρ为燃油密度(kg/L);汽油的ρg 可以取6.96-7.15N/L,本题中取为7.00N/L)根据以上公式可以算出所要求的数据并列出图4-1图4-14.1.2作图说明:以车速a U 为横坐标,以twf P P η+为纵坐标建立坐标系,所得即为最高档与次高档的等速百公里燃油消耗曲线,如图4-2所示汽车理论期中考核图4-2注释:在较低速度和较高车速时,不管是在最高档还是在最高档,其燃油消耗量都比较大;在超过20km/h,3档的燃油消耗量开始急剧增加,四档的燃油消耗两却增加的不是很明显,所以在较高车速正常行驶时应尽量选用最高档以减少燃油的消耗.11。
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
13
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
10
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。
11
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。
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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
数 D du
gdt
汽车的动力特性图（D ~ ua）
D du
gdt
Ft ~ ua
D ~ ua
汽车的动力特性图（D ~ ua）
阻力曲线
imax DImax f
最高车速的确定
Fj
m
du dt
Fi 0
du dt
1 m
[
Ft
(Ff
Fw )]
a ~ ua
加速度aj
a j1 aj2 a j3 aj4
车速ua，km / h 汽车加速度－速度图
a du dt
dt 1 du a
t
t
dt
u2 1du A
0
a u1
1/a ~ ua 曲线
矩形积分
加速时间
1 / a j 速度ua
cosmax 1 sin 2 max
max
arcsin
D1max
f
1
D2 1max
1 f 2
f2
tg max imax
第四节 汽车的功率平衡
☆ 汽车在行驶时驱动力与行驶阻力平衡 ☆ 发动机输出功率也与行驶阻力功率平衡
功率平衡图 用纵坐标表示功率，横坐标表示车 速，将发动机功率与经常遇到的阻力功 率对车速的关系绘制在直角坐标图上， 就得到功率平衡图。
Ff Fw
Ft 4
车速ua，km / h
ua m ax
汽车驱动力－行驶阻力平衡图
1. 最高车速
驱动力Ft
Ft1 Ft 2 Ft3
Ff Fw
Ft 4
车速ua，km / h
ua uamax
例题:教材P271 1.3 1.已知条件 2.计算步骤 3.得出结果（通过编程或手工计算）
计算程序介绍
2. 加速能力
ua=0.377nr/igi0
汽车功率平衡图
功率，kw
Pe
I 后备功率
II III
IV
Pf Pw
t
a
b
部分油门开度
车速ua，km/ h
汽车功率平衡图
C
u' a
ua m ax
汽车的后备功率 一定的速度等速行驶
节气门 某一开
度
阻力功率 (Pf+Pw)/ηT
发动机功率P’e
Pe (Pf Pw ) /T
✓加速时间的确定
最低稳定车速
一定的距离（0～400m） 一定的速度（80％umax）
加速时间
加速能力 它用aj,但aj不方便评价。通常用 加速时间或加速距离来评价。
加速度：a j
du dt
1
m
(
Ft
Ff
Fw )
dt du t du
aj
aj
汽车的加速度曲线（a ~ ua）
Ft Ff Fw Fi Fj
☆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. 爬坡能力
✓爬坡能力的确定
驱动力Ft
滚动阻力Ff
等速
空气阻力Fw
爬坡能力
Fi Ft (Ff Fw )
du / dt 0
G sin
Ttqig i0T
r
(Gf
cos
CD A 21.15
ua2
)
arcsin Ft (Ff Fw )
驱动力
行驶阻力
汽车行驶状态
发动机功率
行驶阻力功率
发动机功率 行驶阻力功率
滚动阻力功率Pf 空气阻力功率Pw 坡度阻力功率Pi 加速阻力功率Pj
Ft F f Fw Fi Fj
Ttqig i0T
r
G cos
f
CD A 21.15
ua2
G
sin
m
du dt
Pe Pt /T
Pt Ftua
Pe
最大爬坡度的确定
加速时间的确定
du g (D f )
dt
max
arcsin DImax
f 1 1 f
D2 Im a x
2
f
2
精确
D1m ax
动力因数D
imax
D0 m ax
汽车动力特性图及用途
i0 max
f
umax
在求imax
时，du dt
0
D
f
i
imax DImax f DImax f cosmax sin max
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图
一、驱动力－行驶阻力平衡图 有固定传动比的汽车行驶方程式
Ft Ff Fw Fi Fj
Ttq ig i0T
r
G cos f
CD A 21.15
ua2
G
sin
m
du dt
行驶方程式
汽车的基本参数
汽车的动力性能
最高车速
加速能力
爬坡能力
驱动力Ft
Ft1 Ft 2 Ft3