第一章 汽车的动力性
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• • • • • 1.动力特性的引入 2.动力特性曲线的分析 ⑴汽车最高车速 D=f ⑵加速能力 ⑶最大爬坡度
1-4汽车行驶的附着条件与附着力
• • • • 一.附着条件 必要条件 附着条件 附着力;地面对轮胎切向反作用力的极限 值 • 汽车行驶的第二个条件既附着力不能大 于地面的附着系数,既附着条件
• 一般轿车形状阻力55-65%,干扰阻力 12-18%,内循环阻力5-12%,诱导阻力 6-8%,摩擦阻力5-10% • 空气阻力的计算; • Fw=CDAUa2/21.15 N, 空气阻力系数 CD, • A-迎风面积 m2 货车; A=BH, • 轿车 A=0.78B1H, B轮距,B1车宽,H车 高
Ttq a0 a1n a2 n 2 a3n3 an n k
发动机类型 汽油机
柴油机直喷式 柴油机预燃式
A 1
0.5 0.6
B 1
1.5 1.4
• 已知;Pemax,np,Ttqxma及ntq
Pe max
Ttqp n p 9550
2
Ttq Ttq max ntq n
(四) 加速阻力
• 平移—车身,底盘Fj1 • 旋转-车轮,发动机的飞轮Tj
Fj Fj1 Fj2
2 2 I e i g i0 T Iw m j F j 1 2 2 mr mr du m dt 2 2 1 I e i g i0 T Iw 1 2 m r mr2
货车ｉmax=30%,即16.5°,越野车60%即 31° ｉ＝Ｈ／Ｓ＝ｔｇα 现代轿车的最高车速及加速能力 车型 Ｕamax 加速能力 夏利2000 ＞170 ≤15s Audi A4-3.0 245 6.9s 宝莱1.8L 206 11.1
1-2 汽车行驶的驱动力与阻力
• • • • • • • • 汽车的运动状况及汽车所受的外力 1.路面传给轮胎的力；等速行驶，滚动阻力 汽车起步，加速，加速阻力，滚动阻力 上坡，坡道阻力，地面不平引起的振动力 2.车身承受空气阻力，侧向力 一，驱动力 发动机功率---离合器----变速器----传动轴 ------主减速器—半轴---车轮汽车受力
Ttq a0 a1n a2 n a3n an n
2 3
k
已知；Pemax及np可求；
2 3 n n n Pe Pe max A B n n np p p
d rs 0.0254 b1 m 2 d 轮辋直径in b 轮胎断面宽度in
变形系数 轿车 0.12 0.14货车，客车 0.1 0.12
• • • • • • • • •
滚动半径;欧洲轮胎与轮辋技术学会 CR=Fd d-轮胎自由半径 F-计算常数,子午线—3.05,斜交胎—2.99 r=Fd/2∏ 条件最大负荷,规定气压,车速60km/h WDK准则,可计算不同车速CR’ CR’=CR(1+△ua/10000), △ua=ua-60km/h
• • • • • • • •
3，传动系的挡数 4，变速器传动比 三，空气阻力系数的影响 四，汽车质量的影响 五，轮胎的尺寸，形式的影响 1，轮胎半径 2，轮胎花纹，形式 六，使用条件的影响
1-7，装有液力变速器汽车的动力性 • 一，无级变速器与汽车动力性的关 系图1-38 • 二，液力变矩器的性能 • 1，变矩器的外特性 • 2，无因次特性 • 三，装有液力变矩器汽车的驱动力 图，图1-51
Ttq max Ttqp
n
p
ntq
2
ntp-发动机最大转矩时的转速 np-发动机最大功率时的转速 Ttqp-发动机最大功率时的转矩
（二）传动系的机械效率
Pp
Pe P P T t t 1 Pe Pe
Pt—功率损耗
（三）车轮半径
• 1，自由半径 2，静力半径 3，动力半径 4，滚动半径 • 静力半径；
部分国厂车的车轮半径
车型 BJ1040 CA1091 气压 411.9kpa 392.3kpa 自由半径 375mm 470mm 滚动半径 365mm 440mm
JN1150
686.5kpa
549mm
525mm
（四）汽车的驱动力图
• 已知;发动机的外特性曲线 • Pe=f（n），Ttq= f（n） ，b= f（n）及 ig, i0,ηt,，r确定Ft=Ttq. Ig.I0.ηt / r画出Ft-Ua关系图 • 步骤;1)按图1-3发动机的特性曲线图，将 n转化为Ua • 2)横坐标Ua,纵坐标Ft
三，作用在驱动轮上的地面切向反作 用力
• • • • • 汽车发动机前置前驱动，图1-32 1，作用在从动轮上与地面平行的力 2，车身受力 3，驱动论受力平衡 汽车发动机前置后驱动
四，附着力
• 定义；汽车直线行驶状况下,要求充分发 挥驱动力的作用的最小地面附着系数 • 要求附着力比较大的情况; • 1，汽车上坡，加速时 • 1）后轴驱动的汽车 • 2）前轴驱动的汽车 • 3）四轮驱动的汽车 • 2，高速行驶时的附着力
2 a max
2.汽车加速能力的评价
• • • • 原地起步的加速能力 超车的加速能力 图1-23可求汽车的加速时间 按汽车的行驶方程式
F j Ft F f Fi Fw 当；Fi 0 du Fj m Ft Fw F f dt du 1 Ft F f Fw dt m a f u a
Tt Ttg ig i0 t Tt Ft Ttg ig i0 t / r r
（一）发动机转速特性
• 图1-3，发动机外特性曲线， Pe=f（n），Ttq= f（n） ，b= f （n） • 发动机外特性曲线，节气门部分 开启的特性曲线为部分特性曲线 • 图1-4，使用外特性曲线
• 评价实验条件；德国半载，我国满 载 • 我国标准； • ⑴汽车最高车速;指满载，水平良好 路面所能达到的最高车速。 • ⑵加速能力;原地起步加速能力，超 车加速能力 • ⑶汽车上坡能力
• 1，原地起步加速能力, 汽车在起步挡Ⅰ 或Ⅱ挡逐步换挡，至最高挡到达某一规 定距离所需要的时间或到达某一车速所 需要的时间，例；0-400m，0-402.5m， 0-100km/h，0-96.6km/h • 2，超车的加速能力 • 汽车上坡能力 • 汽车在最低档，满载时在良好路面的上 坡能力。货车30%，越野车60%Leabharlann 3.分析汽车的爬坡能力
• 按图1-23驱动力—行驶阻力平衡图,可确 定汽车的爬坡能力. • 定义;满载汽车在水平良好路面等速行驶 最大的爬坡度
du 0 dt Fi Ft F f Fw
arcsin
i u a
Ft F f Fw G
二.动力特性图
• • • •
Fp1r=Tf=Fz.a ,f=a/r, Ff=wf 货车 f=0.0076+0.000056ua 轿车 f=f0+f1(ua/100)+f4(ua/100)4 汽车转弯时f 增加50-100%
（二）空气阻力
• 压力阻力,摩擦阻力 • 压力阻力; • 形状阻力-与汽车外型有关，干扰阻 力-车身的突出物，内循环-车内通风, 发动机冷却，诱导阻力--空气升力引 起的阻力 • 摩擦阻力
三.汽车行驶方程式 • • • • • Ft=Fw+Fi+Fj+Ff, Ft=Gfcosa+Gsina+CDAUa2/21.15+ бmdu/dt 汽车行驶的必要条件 Ft≥ Fw+Fi+Ff
1-3汽车驱动力行驶阻力平衡图
• • • • 一.汽车驱动力-行驶阻力平衡图 Ft=Ff+Fw+Fi+Fj Ff+Fw=f(ua)行驶阻力曲线 已知发动机特性曲线，变速器，主减速 器，传动系统效率，车轮半径，空气阻 力系数，汽车质量，迎风面积确定时， 即可分析在良好路面汽车的动力性
汽车的CD值与A值
典型轿车 货车 奥迪100 LS400 奔驰300sE 0.30-0.41 0.6-1.0 0.3 0.32 0.34 1.7-2.1 3-7 2.05 2.06 2.10
宝马735i 桑塔拉X15
0.33 0.425
2.11 1.89
（二）坡度阻力
• 汽车上坡时,重力在坡道上的分力 • 图1-19, • G=mg， i=h/s=tga • Fi=Gsina=Gi • 坡度与坡度角的转换关系 • Ff+Fi=Gfcosa+Gsina=G(sina+fcosa)
1-5，汽车的功率平衡 • • • • • • 汽车的功率平衡定义 1，阻力功率平衡 2，功率平衡方程式 3，功率平衡图 绘画功率平衡图 功率平衡图的分析
1-6，影响汽车动力性的因素
• • • • • • • 一，发动机参数的影响 1，发动机的最大功率的影响 2，发动机的最大转矩的影响 3，发动机的外特性 二，传动系的影响 1，传动系的效率 2，主减速器传动比
• 图1-8 5挡变速器货车的驱动力 图 • 说明；第一挡车速范围比较窄， 最大车速为17km/h，但Ft最大， 第五挡车速范围比较宽， Uamax=100km/h，但Ft最小
二汽车行驶阻力
• 滚动阻力,空气阻力,上坡阻力,加速阻 力 • （一）滚动阻力 • 原因 • 1）松软路面—塑性变形 • 2）硬路面—弹性迟滞损失
第一章 汽车的动力性
• 汽车使用中表现的主要使用性能； 动力性，燃油经济性，操纵稳定性，行驶 平顺性，通过性，良好的居住性能 动力性的定义；； 汽车在水平良好路面直线行驶时所能达到 的最高平均行驶速度是汽车动力性的总指 标
1-1 汽车动力性评价指标
• 汽车动力性；汽车在良好路面直线 行驶时所能达到最高平均行驶速度， 汽车动力性的总指标。 • 评价指标;最高车速Umax，加速能 力 ，最大爬坡度ｉmax
• 二.汽车附着率与地面法向反作用力 • 1.附着系数 • ⑴路面种类,⑵路面状况,⑶汽车速度⑷,轮 胎结构,⑷充气压力
• 滑转率 • 2.地面法向反作用力 • 地面法向反作用力与汽车总体布置，造 型，行驶状态，道路坡度有关。 • 图1-29，前轮驱动汽车的受力图 • ⑴静态负荷引起法向反作用力 • ⑵动态分量 • ⑶空气升力，图1-30 ，图1-31 • ⑷滚动阻力偶矩
• 确定汽车节气门全开时的最大车速，加 速能力，爬坡能力。 • 一般用图解法表示。 • 图1-23 五挡变速器轿汽的驱动力—行驶 阻力平衡图 • 1.最高车速最高挡，Ft=f(ua)与行驶阻力 曲线，Ff+Fw=f(ua)的交点，最高挡 • 最高车速为175km/h，处于平衡状态
Ft f (u a ), F f Fw f u a C D Au Ft fG 21 .15 21 .15( Ft F f ) u a max CD A
1-4汽车行驶的附着条件与附着力
• • • • 一.附着条件 必要条件 附着条件 附着力;地面对轮胎切向反作用力的极限 值 • 汽车行驶的第二个条件既附着力不能大 于地面的附着系数,既附着条件
• 一般轿车形状阻力55-65%,干扰阻力 12-18%,内循环阻力5-12%,诱导阻力 6-8%,摩擦阻力5-10% • 空气阻力的计算; • Fw=CDAUa2/21.15 N, 空气阻力系数 CD, • A-迎风面积 m2 货车; A=BH, • 轿车 A=0.78B1H, B轮距,B1车宽,H车 高
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发动机类型 汽油机
柴油机直喷式 柴油机预燃式
A 1
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• 已知;Pemax,np,Ttqxma及ntq
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(四) 加速阻力
• 平移—车身,底盘Fj1 • 旋转-车轮,发动机的飞轮Tj
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货车ｉmax=30%,即16.5°,越野车60%即 31° ｉ＝Ｈ／Ｓ＝ｔｇα 现代轿车的最高车速及加速能力 车型 Ｕamax 加速能力 夏利2000 ＞170 ≤15s Audi A4-3.0 245 6.9s 宝莱1.8L 206 11.1
1-2 汽车行驶的驱动力与阻力
• • • • • • • • 汽车的运动状况及汽车所受的外力 1.路面传给轮胎的力；等速行驶，滚动阻力 汽车起步，加速，加速阻力，滚动阻力 上坡，坡道阻力，地面不平引起的振动力 2.车身承受空气阻力，侧向力 一，驱动力 发动机功率---离合器----变速器----传动轴 ------主减速器—半轴---车轮汽车受力
Ttq a0 a1n a2 n a3n an n
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已知；Pemax及np可求；
2 3 n n n Pe Pe max A B n n np p p
d rs 0.0254 b1 m 2 d 轮辋直径in b 轮胎断面宽度in
变形系数 轿车 0.12 0.14货车，客车 0.1 0.12
• • • • • • • • •
滚动半径;欧洲轮胎与轮辋技术学会 CR=Fd d-轮胎自由半径 F-计算常数,子午线—3.05,斜交胎—2.99 r=Fd/2∏ 条件最大负荷,规定气压,车速60km/h WDK准则,可计算不同车速CR’ CR’=CR(1+△ua/10000), △ua=ua-60km/h
• • • • • • • •
3，传动系的挡数 4，变速器传动比 三，空气阻力系数的影响 四，汽车质量的影响 五，轮胎的尺寸，形式的影响 1，轮胎半径 2，轮胎花纹，形式 六，使用条件的影响
1-7，装有液力变速器汽车的动力性 • 一，无级变速器与汽车动力性的关 系图1-38 • 二，液力变矩器的性能 • 1，变矩器的外特性 • 2，无因次特性 • 三，装有液力变矩器汽车的驱动力 图，图1-51
Ttq max Ttqp
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2
ntp-发动机最大转矩时的转速 np-发动机最大功率时的转速 Ttqp-发动机最大功率时的转矩
（二）传动系的机械效率
Pp
Pe P P T t t 1 Pe Pe
Pt—功率损耗
（三）车轮半径
• 1，自由半径 2，静力半径 3，动力半径 4，滚动半径 • 静力半径；
部分国厂车的车轮半径
车型 BJ1040 CA1091 气压 411.9kpa 392.3kpa 自由半径 375mm 470mm 滚动半径 365mm 440mm
JN1150
686.5kpa
549mm
525mm
（四）汽车的驱动力图
• 已知;发动机的外特性曲线 • Pe=f（n），Ttq= f（n） ，b= f（n）及 ig, i0,ηt,，r确定Ft=Ttq. Ig.I0.ηt / r画出Ft-Ua关系图 • 步骤;1)按图1-3发动机的特性曲线图，将 n转化为Ua • 2)横坐标Ua,纵坐标Ft
三，作用在驱动轮上的地面切向反作 用力
• • • • • 汽车发动机前置前驱动，图1-32 1，作用在从动轮上与地面平行的力 2，车身受力 3，驱动论受力平衡 汽车发动机前置后驱动
四，附着力
• 定义；汽车直线行驶状况下,要求充分发 挥驱动力的作用的最小地面附着系数 • 要求附着力比较大的情况; • 1，汽车上坡，加速时 • 1）后轴驱动的汽车 • 2）前轴驱动的汽车 • 3）四轮驱动的汽车 • 2，高速行驶时的附着力
2 a max
2.汽车加速能力的评价
• • • • 原地起步的加速能力 超车的加速能力 图1-23可求汽车的加速时间 按汽车的行驶方程式
F j Ft F f Fi Fw 当；Fi 0 du Fj m Ft Fw F f dt du 1 Ft F f Fw dt m a f u a
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（一）发动机转速特性
• 图1-3，发动机外特性曲线， Pe=f（n），Ttq= f（n） ，b= f （n） • 发动机外特性曲线，节气门部分 开启的特性曲线为部分特性曲线 • 图1-4，使用外特性曲线
• 评价实验条件；德国半载，我国满 载 • 我国标准； • ⑴汽车最高车速;指满载，水平良好 路面所能达到的最高车速。 • ⑵加速能力;原地起步加速能力，超 车加速能力 • ⑶汽车上坡能力
• 1，原地起步加速能力, 汽车在起步挡Ⅰ 或Ⅱ挡逐步换挡，至最高挡到达某一规 定距离所需要的时间或到达某一车速所 需要的时间，例；0-400m，0-402.5m， 0-100km/h，0-96.6km/h • 2，超车的加速能力 • 汽车上坡能力 • 汽车在最低档，满载时在良好路面的上 坡能力。货车30%，越野车60%Leabharlann 3.分析汽车的爬坡能力
• 按图1-23驱动力—行驶阻力平衡图,可确 定汽车的爬坡能力. • 定义;满载汽车在水平良好路面等速行驶 最大的爬坡度
du 0 dt Fi Ft F f Fw
arcsin
i u a
Ft F f Fw G
二.动力特性图
• • • •
Fp1r=Tf=Fz.a ,f=a/r, Ff=wf 货车 f=0.0076+0.000056ua 轿车 f=f0+f1(ua/100)+f4(ua/100)4 汽车转弯时f 增加50-100%
（二）空气阻力
• 压力阻力,摩擦阻力 • 压力阻力; • 形状阻力-与汽车外型有关，干扰阻 力-车身的突出物，内循环-车内通风, 发动机冷却，诱导阻力--空气升力引 起的阻力 • 摩擦阻力
三.汽车行驶方程式 • • • • • Ft=Fw+Fi+Fj+Ff, Ft=Gfcosa+Gsina+CDAUa2/21.15+ бmdu/dt 汽车行驶的必要条件 Ft≥ Fw+Fi+Ff
1-3汽车驱动力行驶阻力平衡图
• • • • 一.汽车驱动力-行驶阻力平衡图 Ft=Ff+Fw+Fi+Fj Ff+Fw=f(ua)行驶阻力曲线 已知发动机特性曲线，变速器，主减速 器，传动系统效率，车轮半径，空气阻 力系数，汽车质量，迎风面积确定时， 即可分析在良好路面汽车的动力性
汽车的CD值与A值
典型轿车 货车 奥迪100 LS400 奔驰300sE 0.30-0.41 0.6-1.0 0.3 0.32 0.34 1.7-2.1 3-7 2.05 2.06 2.10
宝马735i 桑塔拉X15
0.33 0.425
2.11 1.89
（二）坡度阻力
• 汽车上坡时,重力在坡道上的分力 • 图1-19, • G=mg， i=h/s=tga • Fi=Gsina=Gi • 坡度与坡度角的转换关系 • Ff+Fi=Gfcosa+Gsina=G(sina+fcosa)
1-5，汽车的功率平衡 • • • • • • 汽车的功率平衡定义 1，阻力功率平衡 2，功率平衡方程式 3，功率平衡图 绘画功率平衡图 功率平衡图的分析
1-6，影响汽车动力性的因素
• • • • • • • 一，发动机参数的影响 1，发动机的最大功率的影响 2，发动机的最大转矩的影响 3，发动机的外特性 二，传动系的影响 1，传动系的效率 2，主减速器传动比
• 图1-8 5挡变速器货车的驱动力 图 • 说明；第一挡车速范围比较窄， 最大车速为17km/h，但Ft最大， 第五挡车速范围比较宽， Uamax=100km/h，但Ft最小
二汽车行驶阻力
• 滚动阻力,空气阻力,上坡阻力,加速阻 力 • （一）滚动阻力 • 原因 • 1）松软路面—塑性变形 • 2）硬路面—弹性迟滞损失
第一章 汽车的动力性
• 汽车使用中表现的主要使用性能； 动力性，燃油经济性，操纵稳定性，行驶 平顺性，通过性，良好的居住性能 动力性的定义；； 汽车在水平良好路面直线行驶时所能达到 的最高平均行驶速度是汽车动力性的总指 标
1-1 汽车动力性评价指标
• 汽车动力性；汽车在良好路面直线 行驶时所能达到最高平均行驶速度， 汽车动力性的总指标。 • 评价指标;最高车速Umax，加速能 力 ，最大爬坡度ｉmax
• 二.汽车附着率与地面法向反作用力 • 1.附着系数 • ⑴路面种类,⑵路面状况,⑶汽车速度⑷,轮 胎结构,⑷充气压力
• 滑转率 • 2.地面法向反作用力 • 地面法向反作用力与汽车总体布置，造 型，行驶状态，道路坡度有关。 • 图1-29，前轮驱动汽车的受力图 • ⑴静态负荷引起法向反作用力 • ⑵动态分量 • ⑶空气升力，图1-30 ，图1-31 • ⑷滚动阻力偶矩
• 确定汽车节气门全开时的最大车速，加 速能力，爬坡能力。 • 一般用图解法表示。 • 图1-23 五挡变速器轿汽的驱动力—行驶 阻力平衡图 • 1.最高车速最高挡，Ft=f(ua)与行驶阻力 曲线，Ff+Fw=f(ua)的交点，最高挡 • 最高车速为175km/h，处于平衡状态
Ft f (u a ), F f Fw f u a C D Au Ft fG 21 .15 21 .15( Ft F f ) u a max CD A