10汽车动力性10汽车动力性.pptx
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汽车理论
主讲：刘祚时
湖南大学方其让教授的课件
学分：3 学时： 理论教学 44学时
实验 8学时 教材：《汽车理论》第3版
清华大学 余志生 主编 机械工业出版社 2003.1
考核方式：笔试成绩 80% 试验及考勤 20%
本课程研究目的
《汽车理论》是车辆工程专业必修的 主干课程之一，是《汽车设计》、《汽车 实验学》 、《汽车系统动力学》等课程的 前修课程。主要分析汽车的各种使用性能 及影响因素，为汽车设计、试验、使用、 维修提供必备的理论依据。
一般路面上坡度较小，此 时 Fi=Gsinα≈ Gtgα =Gi
由于坡度阻力与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，故可把这两种阻力合在一起称 作道路阻力，以Fψ表示，即Fψ=Ff+Fi=fGcosα+Gsinα，当α 不大时，cosα≈1，sinα≈i，Fψ=Gf+Gi=G(f+i)，令f+i=ψ，ψ
r
（一）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发动机特性曲线。如果发 动机节流阀全开（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；如果节流阀部分开 启（或部分供油），则称为发动机部分负荷特性曲线。
∑F=Ff+Fw+Fi+Fj
（一）滚动阻力
1. 滚动阻力偶矩Tf=Fza
欲使从动轮在硬路面上等速滚动，必须在车轮中心加
一推力Fp1，若令
f
a r
，常将Fp1值写作Fp1=Wf或
f
Fp1 W
f 称为滚动阻力系数。
可见滚动阻力系数是车轮在一定条件下滚动时所需之 推力与车轮负荷之比，即单位汽车重力所需之推力，则 Ff=Wf
2、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 。
（二）空气阻力
1、汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上 的分力称为空气阻力。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、 内循环阻力和诱导阻力。
空气阻力:
称为道路阻力系数Fψ=Gψ。
(四) 加速阻力
加速演示
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
车轮的滚动半径rr，其单位为m：
rr
s
2 n
式中 n-----车轮转动的圈数; s-----在转动n圈时车轮滚动的距离
（四）汽车的驱动力图
三、汽车的行驶阻力
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：
二、汽车的驱动力
汽车的驱动力，单位为N， Ft
Tt r
Tt——作用于驱动轮上的转矩,单位为Nm;
r——车轮半径，单位为m。
（图1-2）
若令Ttq表示发动机转矩，ig表示变速器的传动化，i。
表示主减速器的传动比，ηT表示传动系的机械效率，则
有Tt=TtqigioηT 驱动力（单位为N）为
Ft
Ttq ig ioT
动力特性图 功率平衡图
汽车的动力性系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。
§1-1 汽车的动力性指标
1、从获得尽wenku.baidu.com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：
（1）汽车的最高车速uamax,单位为km/h; （2）汽车的加速时间t，单位为s； （3）汽车能爬上的最大坡度imax, 单位为（°）或（%）。
,若汽车车速用km/h表示，A用m²
表示，且将空气密度ρ=1.2258N·s²·m-4代入，则
FW
CD Aua2 21.15
，降低CD值是降低空气阻力的主要手段。
（三）坡度阻力
爬坡演示
当汽车上坡行驶时，参看图1-19，汽车重力沿坡道的 分力表现为汽车坡度阻力Fi，Fi=Gsinα
G——作用于汽车上的重力，单位为N，G=mg，m为汽车 质量，g为重力加速度。
δ主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动 系的传动比有关。
2、最高车速是指汽车在良好的水平路面上 能达到的最大行驶速度。
加速时间分为原地起步加速时间和超车 加速时间。①原地起步加速时间指汽车由第I 档或第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。②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。
如转矩的单位以N·m表示，功率的单位以kW表示，转速 以r/min表示，则功率与转矩有如下关系
Pe
Ttqn 9549
（二）传动系的机械效率 如以PT表示传动系中损失的功率，则传动系的机械效率 为
（三）车轮的半径 车轮处于无载时的半径称为自由半径。 汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离称 为静力半径rs。由于径向载荷的作用，轮胎发生显著变 形，所以静力半径小于自由半径。
本课程研究内容
理论教学
汽 车 理 论
实验教学
汽车动力性 汽车燃油经济性 汽车动力装置参数的确定 汽车制动性 汽车操纵稳定性 汽车行驶平顺性 汽车通过性
汽车道路试验
第一章 汽车动力性
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
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）
3、汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好路 面 即上 16的.5。最左大右爬。坡度imax表示的。一般imax在30%
§1-2 汽车的驱动力与行驶阻力
一、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=∑F=Ff+Fi+Fw+Fj Ft——驱动力； ∑F——行驶阻力之和。
主讲：刘祚时
湖南大学方其让教授的课件
学分：3 学时： 理论教学 44学时
实验 8学时 教材：《汽车理论》第3版
清华大学 余志生 主编 机械工业出版社 2003.1
考核方式：笔试成绩 80% 试验及考勤 20%
本课程研究目的
《汽车理论》是车辆工程专业必修的 主干课程之一，是《汽车设计》、《汽车 实验学》 、《汽车系统动力学》等课程的 前修课程。主要分析汽车的各种使用性能 及影响因素，为汽车设计、试验、使用、 维修提供必备的理论依据。
一般路面上坡度较小，此 时 Fi=Gsinα≈ Gtgα =Gi
由于坡度阻力与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，故可把这两种阻力合在一起称 作道路阻力，以Fψ表示，即Fψ=Ff+Fi=fGcosα+Gsinα，当α 不大时，cosα≈1，sinα≈i，Fψ=Gf+Gi=G(f+i)，令f+i=ψ，ψ
r
（一）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发动机特性曲线。如果发 动机节流阀全开（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；如果节流阀部分开 启（或部分供油），则称为发动机部分负荷特性曲线。
∑F=Ff+Fw+Fi+Fj
（一）滚动阻力
1. 滚动阻力偶矩Tf=Fza
欲使从动轮在硬路面上等速滚动，必须在车轮中心加
一推力Fp1，若令
f
a r
，常将Fp1值写作Fp1=Wf或
f
Fp1 W
f 称为滚动阻力系数。
可见滚动阻力系数是车轮在一定条件下滚动时所需之 推力与车轮负荷之比，即单位汽车重力所需之推力，则 Ff=Wf
2、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 。
（二）空气阻力
1、汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上 的分力称为空气阻力。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、 内循环阻力和诱导阻力。
空气阻力:
称为道路阻力系数Fψ=Gψ。
(四) 加速阻力
加速演示
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
车轮的滚动半径rr，其单位为m：
rr
s
2 n
式中 n-----车轮转动的圈数; s-----在转动n圈时车轮滚动的距离
（四）汽车的驱动力图
三、汽车的行驶阻力
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：
二、汽车的驱动力
汽车的驱动力，单位为N， Ft
Tt r
Tt——作用于驱动轮上的转矩,单位为Nm;
r——车轮半径，单位为m。
（图1-2）
若令Ttq表示发动机转矩，ig表示变速器的传动化，i。
表示主减速器的传动比，ηT表示传动系的机械效率，则
有Tt=TtqigioηT 驱动力（单位为N）为
Ft
Ttq ig ioT
动力特性图 功率平衡图
汽车的动力性系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。
§1-1 汽车的动力性指标
1、从获得尽wenku.baidu.com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：
（1）汽车的最高车速uamax,单位为km/h; （2）汽车的加速时间t，单位为s； （3）汽车能爬上的最大坡度imax, 单位为（°）或（%）。
,若汽车车速用km/h表示，A用m²
表示，且将空气密度ρ=1.2258N·s²·m-4代入，则
FW
CD Aua2 21.15
，降低CD值是降低空气阻力的主要手段。
（三）坡度阻力
爬坡演示
当汽车上坡行驶时，参看图1-19，汽车重力沿坡道的 分力表现为汽车坡度阻力Fi，Fi=Gsinα
G——作用于汽车上的重力，单位为N，G=mg，m为汽车 质量，g为重力加速度。
δ主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动 系的传动比有关。
2、最高车速是指汽车在良好的水平路面上 能达到的最大行驶速度。
加速时间分为原地起步加速时间和超车 加速时间。①原地起步加速时间指汽车由第I 档或第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。②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。
如转矩的单位以N·m表示，功率的单位以kW表示，转速 以r/min表示，则功率与转矩有如下关系
Pe
Ttqn 9549
（二）传动系的机械效率 如以PT表示传动系中损失的功率，则传动系的机械效率 为
（三）车轮的半径 车轮处于无载时的半径称为自由半径。 汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离称 为静力半径rs。由于径向载荷的作用，轮胎发生显著变 形，所以静力半径小于自由半径。
本课程研究内容
理论教学
汽 车 理 论
实验教学
汽车动力性 汽车燃油经济性 汽车动力装置参数的确定 汽车制动性 汽车操纵稳定性 汽车行驶平顺性 汽车通过性
汽车道路试验
第一章 汽车动力性
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
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）
3、汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好路 面 即上 16的.5。最左大右爬。坡度imax表示的。一般imax在30%
§1-2 汽车的驱动力与行驶阻力
一、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=∑F=Ff+Fi+Fw+Fj Ft——驱动力； ∑F——行驶阻力之和。