汽车使用性能课件
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汽车的驱动力图 Ft ~ V
发动机外特性曲线 Pe，Te ~ n
传动系的传动 ig，i0 传动效率ηT 车轮半径 r 汽车行驶速度 V
发动机转速 n
Ft
Teig i0T
r
V r r 2nw
r 2 n 1 3600 1
igi0 60
1000
0.377 rn ig i0
(km/h)
汽车动力性
汽车动力性：是指汽车以最大可能的平均行驶速度运送货物或乘客的 能力。
汽车的动力性
良好的路面 直线行驶 平均行驶速度
运输效率等
动力性评价指标
行驶方程式
最基本的性能 纵向受力
一、 汽车动力性评价指标
汽车动力性指标的要素
汽车的最高车速 Vmax
汽车的加速时间 t
汽车的最大坡度 imax
驱动轮输出功率
V——相对速度，km/h。
例：
A
CD
典型轿车 1.7～2.1 0.3～0.41
货 车 3～7 0.8～1.0
大 客 车 4～7 0.5～0.8
坡度阻力定义
坡度阻力
FiBaidu Nhomakorabea
h
汽车上坡行驶
G
α
s
汽车重力沿坡道的分力
i h s tan sin
坡度阻力
Fi G sin
Fi Gi
道路阻力
坡度阻力 滚动阻力
V在150～200 km/h时，V↑，振动Hz↑，轮胎周向、侧向扭曲变形 ↑， f↑↑，产生驻波现象。 前后轴平行性及前轮定位失准， f↑。
滚动阻力
推荐使用的滚动阻力系数 滚动阻力系数一般通过试验确定，也可通过查表或由经验 公式确定。
货车滚动阻力系数
f 0.0076 0.000056V
轿车滚动阻力系数
f 0.0116 0.000142V
空气阻力
空气阻力
定义：空气作用在汽车行驶方向上的分力。
空气阻力
空气阻力组成
空气作用
汽车行驶
空气阻力
压力阻力 （法向力）
形状阻力 干挠阻力 内循环阻力 诱导阻力
摩擦阻力 （切向力）
形状阻力
摩擦阻力
诱导阻力
9% 7%
58%
12%
14% 内循环阻力
干挠阻力
空气阻力
坡度阻力
道路阻力
F Ff Fi
G cos f G sin
F G( f i)
道路阻力系数 f i
F G
加速阻力
加速阻力定义：汽车加速时，需要克服其质量加速运动时的 惯性力。
汽车加速行驶
克服加速运动的惯性力
加速阻力
平移质量 汽车质量
旋转质量
平移惯性力
汽
车
加
汽车旋转质量
速
换算系数
V
Tt
r
Ft
F0
Ft
Tt r
汽车的驱动力
输入功率×机械效率＝输出功率
PeT Pt
TeT Ttw Tt Teigi0T
Ft
Teig i0T
r
w
ig i0
Ft
Tt r
汽车驱动力影响因素 Te -发动机外特性的转矩
发动机的外特性曲线 发动机的部分特性曲线 发动机的使用外特性曲线
发动机使用外特性曲线
传动系传动效率
汽车驱动力影响因素
功率输入Pin
传动系
功率输出
变速器、 减速器等
T
Pin PT Pin
T
Pin PT Pin
Pe PT Pe
1 PT Pe
等速行驶工况
汽车驱动力影响因素
车轮半径
自由半径 r
静力半径 动力半径 滚动半径
W
rs
W
Tt rd
车轮旋转
与平移运动 折算半径
rr
滚动半径的计算
第一章 汽车使用性能
学习目标：
熟悉汽车主要使用性能及其评价指标 掌握汽车主要使用性能的影响因素 了解汽车主要使用性能的检测或试验方法 学会分析、评价汽车主要使用性能 知道如何提高汽车使用性能，合理使用汽车
§1-1 汽车动力性
汽车的动力性评价指标 汽车行驶原理 汽车动力性分析 影响汽车动力性的主要因素
行
驶
惯性力偶矩
加速阻力
加速阻力计算 为便于计算，把旋转质量惯性力转化为平移质量惯性力，以系数δ作为计
入旋转质量后的汽车旋转质量换算系数。即：
Fj
dv dt
G g
.m dv
dt
（N）
其中：δ ——汽车旋转质量换算系数（ δ ＞1）；
m ——汽车质量，Kg；
dv ——行驶加速度，m/s2 。 dt δ的物理意义：将旋转质量的惯性力偶矩等效地叠加到平移质量惯性力
滚动阻力 能量损失产生滚动阻力机理
载荷
迟滞损失
轮胎/路面接触
轮胎变形
阻力偶
滚动阻力
滚动阻力系数
Fp1
Ff
等速行驶
Ff Fp1 Wf
f Fp1 W
式中f称为滚动阻力系数。 f的物理意义是：单位汽车重力所需之推力。
汽车的滚动阻力Ff= Ff1＋ Ff2=Gfcosα
滚动阻力
影响滚动阻力系数的主要因素 道路影响：见下表，路面塑性变形大，f↑。 轮胎结构：子午胎比普通胎 f↓，刚度好变形小。 轮胎气压：气压↓，变形↑，f↑，但坏路f↓。 车重：车重↑，轮胎变形↑， f↑。 车速：当V＜50km/h时，f≈c ；当V＞100km/h时， V↑， f↑；
汽车驱动力影响因素
即：滚动半径=滚动圆周/2π
子午 : 0.97 自由半径 rr 普通 : 0.95自由半径
动力半径的计算
rd
0.0254
d 2
b.(1 )
，m
式中：d——轮辋直径，in；
b——轮胎宽度，in；
λ——径向变形系数：0.1～0.16。
一般近似 rs rr rd r
汽车驱动力图
kW
驱动轮输出功率
驱动轮输出功率是汽车发动机和传动系工作过程的输出参 数，它完全取决于发动机发出的功率和传动系的机械效率。
常用发动机在额定转矩和额定功率时的驱动轮输出功率来 评价在用汽车的动力性。
二、 汽车行驶原理
汽车动力传动过程
发动机
变速器 减速器等
驱动轮
驱动力
1. 汽车的驱动力 汽车驱动力
货车的驱动力图 货车的驱动力图
2. 汽车行驶阻力 汽车的行驶阻力
Ft F
F Ff Fw Fi F j
滚动阻力
滚动阻力产生的原因 车轮滚动时的能量损失是产生滚动阻力的根本原因 车轮变形； 路面变形； 汽车振动； 悬架减振。
摩擦阻力 轮胎与地面存在纵向、横向局部滑移； 轮胎变形使外胎与内胎，内胎与胎垫之间摩擦； 汽车振动时，钢板间及各活动悬架之间摩擦。
空气阻力计算
Fw
1 2
CD AVr2
1.2258 N s2 m4
Vr V
Fw
1 2
CD A1.2258 (V
1000 )2 3600
CD AV 2 21.15
空气阻力
在一般动力计算中，认为空气阻力作用在风帆中心
FW
CD AV 2 21.15
,N
式中：CD——空气阻力系数，实验得出；
A——迎面面积，汽车在行驶方向的投影，m2 ；
发动机外特性曲线 Pe，Te ~ n
传动系的传动 ig，i0 传动效率ηT 车轮半径 r 汽车行驶速度 V
发动机转速 n
Ft
Teig i0T
r
V r r 2nw
r 2 n 1 3600 1
igi0 60
1000
0.377 rn ig i0
(km/h)
汽车动力性
汽车动力性：是指汽车以最大可能的平均行驶速度运送货物或乘客的 能力。
汽车的动力性
良好的路面 直线行驶 平均行驶速度
运输效率等
动力性评价指标
行驶方程式
最基本的性能 纵向受力
一、 汽车动力性评价指标
汽车动力性指标的要素
汽车的最高车速 Vmax
汽车的加速时间 t
汽车的最大坡度 imax
驱动轮输出功率
V——相对速度，km/h。
例：
A
CD
典型轿车 1.7～2.1 0.3～0.41
货 车 3～7 0.8～1.0
大 客 车 4～7 0.5～0.8
坡度阻力定义
坡度阻力
FiBaidu Nhomakorabea
h
汽车上坡行驶
G
α
s
汽车重力沿坡道的分力
i h s tan sin
坡度阻力
Fi G sin
Fi Gi
道路阻力
坡度阻力 滚动阻力
V在150～200 km/h时，V↑，振动Hz↑，轮胎周向、侧向扭曲变形 ↑， f↑↑，产生驻波现象。 前后轴平行性及前轮定位失准， f↑。
滚动阻力
推荐使用的滚动阻力系数 滚动阻力系数一般通过试验确定，也可通过查表或由经验 公式确定。
货车滚动阻力系数
f 0.0076 0.000056V
轿车滚动阻力系数
f 0.0116 0.000142V
空气阻力
空气阻力
定义：空气作用在汽车行驶方向上的分力。
空气阻力
空气阻力组成
空气作用
汽车行驶
空气阻力
压力阻力 （法向力）
形状阻力 干挠阻力 内循环阻力 诱导阻力
摩擦阻力 （切向力）
形状阻力
摩擦阻力
诱导阻力
9% 7%
58%
12%
14% 内循环阻力
干挠阻力
空气阻力
坡度阻力
道路阻力
F Ff Fi
G cos f G sin
F G( f i)
道路阻力系数 f i
F G
加速阻力
加速阻力定义：汽车加速时，需要克服其质量加速运动时的 惯性力。
汽车加速行驶
克服加速运动的惯性力
加速阻力
平移质量 汽车质量
旋转质量
平移惯性力
汽
车
加
汽车旋转质量
速
换算系数
V
Tt
r
Ft
F0
Ft
Tt r
汽车的驱动力
输入功率×机械效率＝输出功率
PeT Pt
TeT Ttw Tt Teigi0T
Ft
Teig i0T
r
w
ig i0
Ft
Tt r
汽车驱动力影响因素 Te -发动机外特性的转矩
发动机的外特性曲线 发动机的部分特性曲线 发动机的使用外特性曲线
发动机使用外特性曲线
传动系传动效率
汽车驱动力影响因素
功率输入Pin
传动系
功率输出
变速器、 减速器等
T
Pin PT Pin
T
Pin PT Pin
Pe PT Pe
1 PT Pe
等速行驶工况
汽车驱动力影响因素
车轮半径
自由半径 r
静力半径 动力半径 滚动半径
W
rs
W
Tt rd
车轮旋转
与平移运动 折算半径
rr
滚动半径的计算
第一章 汽车使用性能
学习目标：
熟悉汽车主要使用性能及其评价指标 掌握汽车主要使用性能的影响因素 了解汽车主要使用性能的检测或试验方法 学会分析、评价汽车主要使用性能 知道如何提高汽车使用性能，合理使用汽车
§1-1 汽车动力性
汽车的动力性评价指标 汽车行驶原理 汽车动力性分析 影响汽车动力性的主要因素
行
驶
惯性力偶矩
加速阻力
加速阻力计算 为便于计算，把旋转质量惯性力转化为平移质量惯性力，以系数δ作为计
入旋转质量后的汽车旋转质量换算系数。即：
Fj
dv dt
G g
.m dv
dt
（N）
其中：δ ——汽车旋转质量换算系数（ δ ＞1）；
m ——汽车质量，Kg；
dv ——行驶加速度，m/s2 。 dt δ的物理意义：将旋转质量的惯性力偶矩等效地叠加到平移质量惯性力
滚动阻力 能量损失产生滚动阻力机理
载荷
迟滞损失
轮胎/路面接触
轮胎变形
阻力偶
滚动阻力
滚动阻力系数
Fp1
Ff
等速行驶
Ff Fp1 Wf
f Fp1 W
式中f称为滚动阻力系数。 f的物理意义是：单位汽车重力所需之推力。
汽车的滚动阻力Ff= Ff1＋ Ff2=Gfcosα
滚动阻力
影响滚动阻力系数的主要因素 道路影响：见下表，路面塑性变形大，f↑。 轮胎结构：子午胎比普通胎 f↓，刚度好变形小。 轮胎气压：气压↓，变形↑，f↑，但坏路f↓。 车重：车重↑，轮胎变形↑， f↑。 车速：当V＜50km/h时，f≈c ；当V＞100km/h时， V↑， f↑；
汽车驱动力影响因素
即：滚动半径=滚动圆周/2π
子午 : 0.97 自由半径 rr 普通 : 0.95自由半径
动力半径的计算
rd
0.0254
d 2
b.(1 )
，m
式中：d——轮辋直径，in；
b——轮胎宽度，in；
λ——径向变形系数：0.1～0.16。
一般近似 rs rr rd r
汽车驱动力图
kW
驱动轮输出功率
驱动轮输出功率是汽车发动机和传动系工作过程的输出参 数，它完全取决于发动机发出的功率和传动系的机械效率。
常用发动机在额定转矩和额定功率时的驱动轮输出功率来 评价在用汽车的动力性。
二、 汽车行驶原理
汽车动力传动过程
发动机
变速器 减速器等
驱动轮
驱动力
1. 汽车的驱动力 汽车驱动力
货车的驱动力图 货车的驱动力图
2. 汽车行驶阻力 汽车的行驶阻力
Ft F
F Ff Fw Fi F j
滚动阻力
滚动阻力产生的原因 车轮滚动时的能量损失是产生滚动阻力的根本原因 车轮变形； 路面变形； 汽车振动； 悬架减振。
摩擦阻力 轮胎与地面存在纵向、横向局部滑移； 轮胎变形使外胎与内胎，内胎与胎垫之间摩擦； 汽车振动时，钢板间及各活动悬架之间摩擦。
空气阻力计算
Fw
1 2
CD AVr2
1.2258 N s2 m4
Vr V
Fw
1 2
CD A1.2258 (V
1000 )2 3600
CD AV 2 21.15
空气阻力
在一般动力计算中，认为空气阻力作用在风帆中心
FW
CD AV 2 21.15
,N
式中：CD——空气阻力系数，实验得出；
A——迎面面积，汽车在行驶方向的投影，m2 ；