汽车驱动力和行驶阻力

传动系机械效率ηT
主要损失部件 ★ 变速器和主减速器(含差速器)
主要损失形式 ★ 液力损失和机械摩擦损失。 液力损失：如搅动和磨擦。它与润滑油品种、温度、 转速、油面高度等有关。 机械损失：齿轮传动副、轴承、油封等处的摩擦损失
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传动系机械效率的确定
通常，传动系机械效率是在专门的试验台上测得的，下图为某 变速器在四档（直接档）、五档（超速档）工作时的传动效率。 问题：为什么四档的效率较五档大？ 同一档位转矩增加时，润滑油损失减小，效率高； 转速低时，搅油损失小，传动效率高。
Tt Ttqigi0T
F t1
Ft2
Ft3
Ft4
ua
0.377 rn igi0
汽车驱动力图
车速，ua
汽车行驶阻力
滚动阻力Ff : 轮胎内部摩擦产生的迟 滞损失。这种迟滞损失表现为阻碍车 轮运动的阻力偶。
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F, KN
D
C
FZ
h/ mm
图1-9 轮胎径向变形曲线
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一、车轮滚动阻力FR
轮 胎 滚 动 阻 力 在 144km/h （ 40m/s ） 以 上 时 增加较 快 ， 162km/h(45m/s)以 上增 加 更快， 180km/h(50m/s)达 到某一 临 界车速时急剧增加，轮胎发生驻波现 象，轮胎周缘不再是圆形而呈现明显 的波浪形。
在实际计算时，可不必考虑阻力偶，而用滚 动阻力替代
滚动阻力无法在受力图上画出，它是 一个数值，在受力图上它是切向反力。
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图1－12
ua
驱
动 轮
F p2
受
力 图
Tt
W2
Fx2
a F Z 2 编辑ppt
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真正驱动车轮前进的力是地面切向反
力Fx2。数值上等于汽车驱动力Ft与滚 动阻力Ff之差。
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Pe
Tt n
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Pe Pe
Tt
Tt
n
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图1-4 汽油发动机外特性及部分负荷特性
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外特性曲线：通常是在试验台上未带水泵、发电机等条 件下测得。
使用外特性曲线：即带有全部附件时的负荷特性，通常 汽油机较外特性小15％左右，而柴油机小10％左右。
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9/48 图1-6 发动机外特性和使用外特性
动力学分析时，用静力半径 ；运动学分析时， 用滚动半径。常不计它们的差别，而认为：
r = r = r r 编辑ppt
s
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Ttq
ua
r
Ft
定义： 用Ft-ua曲线图来全面地描述汽车的驱动力。
若已知外特性曲线、传动系传动比、传动系机 械效率就可以计算驱动力。
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F t 驱动力
1.2 汽车驱动力和行驶阻力
问题1、汽车的动力传递路线？
汽车动力传递路线：发动机→离合器→变速器→副变速器→传动轴→主减速器→差速器→半 轴→轮边减速器→车轮
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ua
W
Tt
r
Ft
F0
FZ
Ft F0
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图1-2 汽车驱动力
Tractive Force 2/48
外特性曲线：节气门(油门)全开时，转矩或功率等与转速的关系
Tx2 Tt Tf 2
Fx2
Tt r
Tf 2 r
Ft
Ff 2
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滚动阻力系数的试验确定法 牵引法、滑行法和转鼓法
对 f 的影响因素
1. 速度ua对 f 的影响
ua 100km/ h, f cons.t ua 200km/ h, f 产编辑ppt 生驻波现象，高脱温落、和爆裂。
Leabharlann Baidu
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一、车轮滚动阻力FR
(a) 弹性车轮在硬编路辑面ppt上的滚动
弹性物质的迟滞损失
(b) 迟滞损失造成的反力合力中心前移
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一、车轮滚动阻力FR 2）轮胎滚动阻力各成分构成比例随车速的变化关系
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变形阻力占90~95%，摩擦阻力占2~10%，轮胎空气阻力所占比例很小。
1-1200r/min, 2-1600r/min 3-1900r/min, 4-2200r/min
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汽车传动系总成机械效率 4～6档变速器ηT =0.96 6～8档变速器ηT =0.95 传动轴ηT = 0.98 主减速器ηT = 0.96 (单级)
ηT = 0.92(双级) 汽车传动系机械效率
T tq f ( n ), Nm
Pe
T tq n 9549
, kW
n , r / min
n
r/min2l/s 60
部分负荷特性：节气门部分开启时，转矩或功率 等与转速的关系
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Pe max
Ttq max
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Braking Torque
Braking Horsepower
nmin
从动轮
W1
ua
F p1
T f1
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图1－11
a
F x1
FZ1
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滚动阻力系数
轮胎内部摩擦产生迟滞损失，这种 损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。
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滚动阻力系数
车轮在一定条件下，滚动所 需要推力Fp1与负荷W1之比， 即单位重力的推力：
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阻力偶用滚动阻力描述
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2. 轮胎的结构、材料、帘线对f 的影响也很大。 子午线轮胎 f 小，天然橡胶 f 低。
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f 的经验公式
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一、车轮滚动阻力FR
FRFgFsFQ
Fg—轮胎滚动阻力；Fs—路面阻力；FQ—轮胎侧偏引起的阻力。
1. 轮胎滚动阻力Fg
1)弹簧轮模型——通常以弹簧轮模型解释轮胎变形产 生阻力（变形、与地面摩擦）的原因。在硬 路面上，变形阻力是轮胎滚动阻力的主要组 成。
n tq
n p nmax
图1-3 汽油发动机外特性
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发动机过渡工况的速度特性 在过渡工况，功率和转矩下降约5%～6%。
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外特性使用或制作方法
表格法（辅助插值）
曲线族方法
Pe T t
数学模型法
n1 n2 n3 …… …… nn Pe1 Pe2 Pe3 …… …… Pen Tt1 Tt2 Tt3 …… …… Ttn be1 be2 be3编辑ppt …… …… ben
轿车ηT=0.90~0.92
商用车ηT=0.82~0.85 越野车ηT=0.80~0.85
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某汽车变速器的机械效率
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车轮半径 r
自由半径r
静力半径 rs 滚动半径 rr=S/(2πn)
S—滚动距离，n—滚动圈数
欧洲车轮委员会 rr= F×d/(2π)
其中:子午线轮胎 F=3.05 斜交轮胎 F=2.99