汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图

uau/a(k/(mk/mh) h1)
uamax=205km/h
Ft1 Ft2 Ft3 Ft4 Ft5 Ft6 Ff+Fw
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第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
2.确定加速时间t
汽车的加速能力可以用它在水平良好路面上行驶时产 生的加速度来评价，但由于加速度的数值不易测量，实际 中常用加速时间 t 来表明汽车的加速能力。
二、动力特性图
思考
是否驱动力越大，动力性越好？
•实线为总重6.5t汽车的各挡驱动力曲线 •虚线为总重3.5t汽车的各挡驱动力曲线
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第三节 汽车的驱动力—行
驶阻力平衡图与动力特性图 二、动力特性图
表征动力性的指标应该是一种既考虑驱动力和车重，又包含 空气阻力的综合性参数。
将汽车行驶方程 Ft Ff Fi Fw Fj
D1max fcosmax sinmax
cosmax 1 sin 2 max
f
max
arcsin
D1max
f
1
D2 1max
1 f 2
f
2
25
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
3）计算加速时间
D du f i du
gdt
gdt
加速时 i 0 得 du g (D f )
arcsin Ft (Ff Fw )
G
Ttqigi 0T
r
Gf
cos
CD A 21.15
ua2
G sin
m du
dt
15
arcsin Ft (Ff Fw )
G
arcsin Ft (Ff Fw )
G
i tan
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简要总结
汽车行驶方程式 Ft Ff Fw Fi Fj
第一章 汽车动力性
第三节 汽车的驱动力—行驶阻力平
衡图与动力特性图
本节将通过图解法确定汽车动力性指标。
1
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
汽车的驱动力平衡方程式为：
Ft Ff Fw Fi Fj
或
Teigi0T
r
G cos
f
CD A 21.15
ua2
G
sin
m
du dt
反映了汽车的结构参数和使用参数的内在联系。在Te、 ig、i0….等一系列参数确定后，即可利用此式分析在附着性 能良好的路面上的行驶能力，即确定汽车在节气门全开时可
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
例题
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第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
例题
29
第三节 汽车的驱动力—行驶阻力平衡 图与动力特性图 本节内容结束 下一节
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f
即 D f idu或diu D f
gdt gdt
因此，D曲线与 f 曲线间的距离就表示汽车的上坡能力； 由动力特性曲线，也可做出各挡的爬坡度图。
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第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
2）计算爬坡度
Ⅰ挡工作时，爬坡度较大，此时以 imax＝D1max－f 计算 的误差较大，可以用下式计算：
思考
① 汽车以某一车速等速行 驶时的剩余驱动力如何 表示？
② 如何使汽车以车速 u1 等 速行驶？
③ 如何求汽车的最高车速？
FfБайду номын сангаас
u1
4
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
动力性分析：
一档的剩余驱动力最 大，可以用来加速、爬 坡或牵引挂车。
1.确定uamax
最高车速行驶时
Fi=0，Fj=0，Ft=Ff+Fw
两边除以汽车重力并整理：
Ft Fw du
G
gdt
令 D Ft Fw D—动力因数 G
则 D du
gdt
思考：动力因数能否反 映汽车动力性的好坏？
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二、动力特性图
D du
gdt
D Ft Fw G
说明： D表示单位车重的驱动力和空气阻力之差。 动力特性表达式中左侧是汽车本身所具有的参数，右侧是和 汽车行驶状况相关的道路阻力和加速度。 D实质表示汽车单位重力所具有的可以用以克服道路阻力或 加速阻力的能力，因此，不论汽车本身的参数是否相同，两辆 车（旋转质量换算系数相同），只要D相等，便能够达到同样 的车速，克服同样的坡度，产生相同的加速度。—D作为表征 汽车动力特性的指标。
能达到的最高车速、加速时间和爬坡能力。
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第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
将汽车行驶方程式用图解法来分析
组成：
① 驱动力图 ② 汽车在水平良好
路面上等速行驶 时的总阻力曲线。
这里的“总阻力”指的就是
Ff+FW。
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第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
将汽车行驶方程式用图解法来分析
D du f i du
gdt
gdt
1）计算最高车速
du 0 dt
i0
D f
f
uamax
在动力特性图上作滚 动阻力系数曲线f-ua，与直 接档曲线的交点即为uamax
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第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
2）计算爬坡度
du 0 dt
公式 D duD du
gdt
gdt
Ft5与Ff+Fw的交点 即为uamax 。
发动机以部分 负荷工作即可
uamax
5
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
1.确定uamax
最高车速行驶时
Fi=0 Fj=0 Ft=Ff+Fw
思考
当Ff+FW与Ft5没有 交点时，如何确定最高 车速？此时对应的发动 机工况如何？
一般情况下，并不需要以最高车速行 驶。此时，驾驶者可以减小节气门开 度，使发动机工作在部分负荷状态下， 驱动力与行驶阻力仍然平衡。
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第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
二、动力特性图
D du
gdt 其中 D Ft Fw
G
汽车在各档下的动力因 数与车速的关系曲线称为动 力特性图。
思考：已知哪些参数可做出 动力特性图？
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D Ft Fw G
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
Fw
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由动力特性图确定动力性评价指标
发动机以部分 负荷工作即可
Ff
u
' a
uamax
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F /N
奥迪A4 轿车驱动力—行驶阻力平衡图
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310
dt
做出加速度曲线
计算加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图解 积分即可计算加速时间。
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由动力特性图确定动力性指标总结
已知动力因数
D
Ft
Fw ，且 G
Ft
Ff
Fi
Fw
Fj
可见 D Ff Fi Fj ，即 D f i du
G
gdt
和“驱动力-行驶阻力平衡图”的思想一样：
以最高车速行驶时，没有坡度和加速度，D与f平衡； 全力加速时，没有坡度， D与f之差反应加速度； 全力爬坡时，没有加速度， D与f之差反应爬坡度。
加速度曲线。
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第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
由运动学可知
dt 1 du a
t
t
dt
u2 1du
1
ua2 1du A
0
a u1
3.6 a ua1
即加速时间可由加速度的倒数进行积分运算或用 图解积分法求出。
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由加速度曲线做加速度倒数曲线，再积分，即可求出 加速时间。
只要车辆运动，就会有驱动力Ft、滚动阻力Ff和空气阻 力Fw。驱动力-行驶阻力平衡图表达的就是这个关系。
以最高车速行驶时，没有Fi和Fj，Ft与（Ff+Fw）平衡； 全力加速时，没有Fi， Ft与（Ff+Fw）之差反应加速度； 全力爬坡时，没有Fj， Ft与（Ff+Fw）之差反应爬坡度。
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
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积分时可以将积分
t
t
dt
0
u2 1du 1 a u1 3.6
ua2 1du A a ua1
区域划分成若干个小区 间，采用图解积分的方
法求面积和。
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第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
思考：从图中看，在什么 时候换挡可以使加速时间 最短？ 相邻两档1/a曲线交点对应 的车速。
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第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
计算得到的加速度曲线
直接挡加速 所用时间较短 Ⅱ挡原地起步换挡加速
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第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
3.确定最大爬坡度imax
du 0 dt
Fi Ft (Ff Fw )
G sin
Ttqigi 0 T
r
Gf
cos
CD Aua2 21.15
譬如用直接档行驶时，由最低稳定速度加速到一定距离 或80%uamax所需的时间来表明汽车的加速能力。
行驶方程式 Ft Ff Fw Fi Fj
设 Fi=0
得到
du dt
1
m
Ft
(Ff
Fw )
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第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
du dt
1
m
Ft
(Ff
Fw )
Ff
由驱动力—行驶阻力平衡图可以做出各档节气门全开时的