02第二章 汽车纵向动力学解析

du Fj m dt
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。 I i 2i 2 根据推导
1 I w 1 1＋ 2 m r m
f g 0
T
r2
若不知道准确的If、∑Iw值，也可按下述经验公式估算 δ值：
δ=1+δ1+δ2i2g
式中δ1≈δ2=0.03~0.05。 故，汽车的行驶方程式为： Ft=Ff+Fw+Fi+Fj
2 3 e e max
np
np np
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%。
二、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 加速时间 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）。
坡度阻力与坡度角度的换算
二、 加速阻力 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: 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
汽油机和柴油机的外特性曲线
2.2.3 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。
Pe PT PT T 1 Pe Pe
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
变速器传动效率与传递转矩、润滑 油温度关系
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
一、坡度阻力 当汽车上坡行驶时，汽车重力沿坡道的分力表现为 汽车坡度阻力Fi，Fi=Gsinα
其中，G—作用于汽车上的重力（N），G=mg，m为汽 车质量（kg），g为重力加速度。
由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，否则会发生驱动轮滑转，即： F t≤ F Z · 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。
2.3 汽车行驶的驱动-附着条件与汽车的附着力 2.3.1 汽车行驶的驱动条件
一、驱动条件 Ft≥Ff+Fw+Fi 上式为汽车的驱动条件，可以采用增加发动机转矩、加 大传动比等措施来增大汽车驱动力。汽车行驶除受驱动条件 制约外，还受轮胎与地面附着条件的限制。 二、汽车行驶的附着条件 地面对轮胎切向反作用力的极限值称为附着力Fφ，在硬 路面上与驱动轮法向反作用力FZ成正比，常写成 FXmax= Fφ = FZ· φ 其中， FZ—作用于所有驱动轮上的地面法向反作用力； φ—附着系数，由路面和轮胎决定。
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
Ttqig iot r
2.2.2发动机的速度特性
发动机的功率Pe、转矩Tqt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。 n n 功率曲线为： P P A n B
第二章 汽车纵向动力学
2.1 汽车动力性及评价指标
一、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。 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） 动力特性图 功率平衡图


2.2 汽车行驶驱动力与行驶阻力
根据沿行驶方向作用于汽车的各种外力， 可以计算汽车的最高车速、加速度、最大爬坡 度。由力平衡关系得： Ft=Σ F Ft—驱动力； Σ F—行驶阻力之和 汽车行驶方程
2.2.1、汽车的驱动力
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。

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）。 如：部分轿 车的原地起步加 速过程曲线
3.最大爬坡度imax 汽车的上坡能力。以1档满载时汽车在良好路 面上的最大爬坡度表示。是极限爬坡能力。 轿车：一般不强调 货车： imax =30%（约16.5°） 越野汽车：imax =60% 有时也以汽车在一定坡道上必须达到的车速 来表示爬坡能力。如：美国对轿车爬坡要求，能 以104 km/h车速通过6%的坡道。
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， 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称为道路阻力系数Fψ=Gψ。
2.2.4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
rn ua 0.377 ig io
单位 ua: km/h n: r/min
r: m
2.2.5 汽车的行驶阻力