汽车理论课件完整版

学习思路
评价指标 评价指标的确定
学习过程中要注 重理论联系实际
分析影响因素
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（美）Thomas D.Gillespie 著.车辆动力学基础.
赵六奇，金达锋，译.清华大学出版社
吴光强 主编.汽车理论.人民交通出版社 傅立敏 著.汽车空气动力学. 机械工业出版社
第一节 汽车的动力性指标
3.最大爬坡度imax
坡度的概念 一些SUV车型的最大爬坡度

h
车型 切诺基 通用开拓者 长丰猎豹
最大爬坡度imax 30％ 50％ 70％ 70％ 100％ 100％
s
i tan h S
帕杰罗 陆虎 陆地巡洋舰
货车满载 imax=30％ 越野车 imax=60％
10月驾驶一辆喷气式发动机驱动的“冲刺”号汽车创造的，
车速第一次超过了声速，达到1227.73km/h。
第一节 汽车的动力性指标
2.加速时间t
（1）原地起步加速时间
1） 0～100km/h的加速时间
飞度1.5L 12.0s 红旗CA7460 10.5s 捍马H2 10.0s 宝马523Li 9.6s 奥迪A8 7.0s 宝马750 6.6s 奔驰S600 6.5s 宝来1.8 M（手动挡）/A（自动挡） 11.1s/12.7s 宝来1.8T M （手动挡）/A（自动挡） 9.0s/10.5s 手动挡汽车的加速时间更短 法拉利 575M Maranello 4.2s 宝时捷911 3.9s 兰博基尼 Gallardo 4.2s
ntq
3300 195 7468
np
5700 159 6089
nmax
6200 143 5477
ua1/(km· h-1 )
7.1
29.2
50.5
54.9
奥迪 A4 轿车驱动力图
8000
7000
6000
Ft1 Ft2
5000 Ft3
F t/N
4000
Ft4 Ft5
3000
Ft6
2000
1000
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320
汽车理论
第5版
教学课件
教材主编 教材副主编 课件编制 责任编辑 余志生 夏群生 张 红 夏群生 赵爱宁
机械工业出版社
汽车理论研究的主要内容
汽车理论主要研究汽车的各项性能。
动力性
汽车动力装置 参数的确定
汽 车 的 性 能 主 要 包 括
燃油经济性 制动性 操纵稳定性 平顺性 通过性
汽车设计追求 的是最高性价比
发动机转速特性曲线
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
带上全部附件设备时的
发动机特性曲线，称为使用 外特性曲线。一般，使用外 特性与外特性相比： 汽油机的最大功率约小 15%； 货车柴油机的最大功率 约小5%； 轿车与轻型货车柴油机 的最大功率约小10%。
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
宝来轿车发动机的基本参数如下 ：
第一节 汽车的动力性指标
美国对轿车的爬坡能力有如下规定： 能以104km/h（65mile/h）通过6％的坡道； 满载时不低于80km/h； 在6％的坡道上，0～96km/h（60mile/h）的 加速时间不应大于20s。
第一节
汽车的动力性指标
本节内容结束
下一节
第一章 汽车动力性
第二节
第一节 汽车的动力性指标
普及（紧凑）型轿车 微型（经济型）轿车 （发动排量/L≤1.0 ） 奥拓 0.8 吉利 1.0 夏利 1.0 奇瑞QQ 0.8 120km/h 120km/h 137km/h 130km/h
从这组数据能获 取什么信息？
（1.0＜发动排量/L ≤ 1.6） 吉利 1.3 155km/h 夏利 1.3 165km/h 羚羊 1.3 168km/h 西耶那 1.5 168km/h 赛欧 1.6 165km/h 波罗 1.4 172km/h 富康 1.6 180km/h 捷达 1.6 170km/h 飞度 1.3手动 165km/h 飞度 1.3CVT 160km/h 飞度 1.5手动 180km/h 飞度 1.5CVT 175km/h
思 考
汽车的最高车速这么
高，在高速公路上可
以得到充分发挥吗？
帕杰罗速跑(3.0L) 175km/h
中国高速公路允许的最高车速 120km/h 德国高速公路不限速
第一节 汽车的动力性指标
思 考
通过以上数据的对比分析，能得到一些什么结论？
对最高车速的总结
发动机排量越大，汽车最高车速越高；
配置相同发动机的前提下，手动挡比自动挡车速更高；
凯迪拉克赛威 2.8
201km/h
奥迪A6L 2.8 宝马530i 奔驰E 280
235km/h 250km/h 250km/h
本田雅阁 2.0
本田雅阁 2.4 奥迪A4 1.8T
197km/h
219km/h 220km/h
奥迪A4 2.0
230km/h
高级轿车 红旗CA7460 奔驰S600(5.8L) 宝马760 宾利雅致(6.8L ) 迈巴赫(5.5L ) 劳斯莱斯幻影(6.7L )
r
Ft F0
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一、驱动力Ft
Tt Ft r
Tt—驱动力矩；
Tt Ttq ig i 0T
ua
Ttq —发动机转矩； ig—变速器传动比； i0—主减速器传动比；
Tt
r
Ft F0
εT—传动系的机械效率。
Ft Ttq ig i 0T r
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
ig1=2.13，i0=6.333，r=0.317m，εT=0.90，由
Ft Ttqigi 0 T r
nr 和 ua 0.377 可以对应计算出 1 挡的Ft1和ua1。 igi0
nmin
n/(r· min-1) Ttq/(N· m) ig1=2.13 Ft1/N 800 142 5438
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
2.传动系的机械效率εT
Pin PT T Pin
Pin—输入传动系的功率； PT－传动系损失的功率。
等速行驶时
Pin Pe
Pe PT PT T 1 Pe Pe
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
思考
传动系损失的功率PT主要与哪些因素有关？ 转矩
汽车的驱动力与行驶阻力
本节重点计算并分析汽车行驶过程中的 驱动力和行驶阻力。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一、驱动力Ft
ua
驱动力Ft：发动机产 生的转矩经传动系传到 驱动轮，产生驱动力矩 Tt，驱动轮在Tt的作用 下给地面作用一圆周力 F0，地面对驱动轮的反 作用力Ft即为驱动力。
Tt
发动机
Ft
ua
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
1.发动机的转速特性
发动机的转速特性，即Pe、Ttq、b=f（n）关系曲线。 外特性曲线 节气门开启程度的不同 部分负荷特性曲线
思 考
计算汽车动力性指标时，需要用什么特性曲线？
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
Pe
Ttq n 9550
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
表1-1 传动系各部件的传动效率 部件名称 4～6 挡变速器 εT 95%
辅助变速器（副变速器或分动器）
8 挡以上变速器 单级减速主减速器
95%
90% 96%
双级减速主减速器
传动轴的万向节
92%
98%
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
3.车轮半径
自由半径：车轮处于无载时的半径。 静力半径rs：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接
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。 本章将介绍汽车动力性的评价指标，汽车的驱动力、
行驶阻力、动力因数、附着力等；介绍动力性指标的确
定方法；功率平衡等。
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第一章 汽车动力性
第一节
汽车的动力性指标
思考
按照对汽车动力性的基本定义，如 何评价汽车的动力性？从哪几方面评价 会比较全面？不同车型对动力性的要求 是否相同？
185km/h 250km/h 250km/h 270km/h 250km/h 240km/h
第一节 汽车的动力性指标
跑车的最高车速
第一节 汽车的动力性指标
跑车的最高车速
第一节 汽车的动力性指标
跑车的最高车速
第一节 汽车的动力性指标
SUV的最高车速
宝马X5(4.4L) 陆虎览胜(4.0L) 宝马X5(3.0L) 大众途锐(3.0L) 捍马H2(6.0L) 230km/h 210km/h 202km/h 197km/h 180km/h
由
Ft
Ttqig i 0 T r
可知
Ft 与发动机转矩Ttq、变速器传动比 ig、主减
速器传动比 i0、传动系的机械效率εT 和车轮半径 r
等因素有关。
思考
能否解释为什么汽车低挡的加速能力好于高挡？
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
计算驱动力是为了确定汽车的动力性指标，也即要找出 驱动力和车速的关系。 驱动力和车速都与发动机特性有直接关系，可以通过发 动机特性曲线找出驱动力与车速之间的关系。
第一节 汽车的动力性指标
中级轿车
（1.6＜发动机排量/L≤2.5）
中高级轿车
2.5＜发动机排量/L≤4.0
普桑 1.8 桑塔纳3000 1.8 宝来 1.8手动 宝来 1.8T手动 宝马318i 蒙迪欧 2.0
150km/h 185km/h 206km/h 221km/h 214km/h 205km/h
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第一节 汽车的动力性指标
1.最高车速uamax
重型货车（总质量>14t） 90km/h 中型货车（总质量6～14t） 100km/h
微型和轻型货车（总质量<6t） 80 ～ 130km/h
城市铰接客车 60 ～ 90km/h 客车 125km/h
商用车的速度相对较低，其主要 技术参数是载质量或载客量。
（英）Julian Happian-Smith 主编.现代汽车设计概论.
张金柱 译.化学工业出版社 喻凡 ，林逸 编著.汽车系统动力学. 机械工业出版社
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பைடு நூலகம்
第一章
触面间的距离。
滚动半径rr：车轮几何中心到速度瞬心的距离。
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
4.汽车的驱动力图
依据下面两式
Ft
Ttqigi 0 T r
以及发动机外特性曲线
nr ua 0.377 ig i 0
做出的Ft - ua关系图，即驱动力图。
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
例：已知奥迪A4轿车发动机的数据（如下表所示），
水冷，直列四缸，每缸五气门
最大功率 110kW/5700 r/min 最大转矩 210N· m/1750～4600 r/min 缸径³行程 81mm³86.4mm 压缩比 9.3:1
思考
宝来轿车发动机的转矩输出特性是否理想？为什么？
汽车起步加速时，过早换入高挡（即发动机转速较低时即换入 高挡) 是否有利于其加速性？ 发动机最大转矩对应的转速较低好还是较高好？
发动机排量相同的前提下，车身越小，最高车速越高； SUV配备的发动机排量普遍较大，但与配备相同发动机排 量的轿车相比，最高车速要低。 查阅资料：F1方程式赛车的最高车速可以达到多少？
第一节 汽车的动力性指标
现今内燃机汽车的最高车速记录为660km/h，由塞默 兄弟在1965年11月创造。 世界上车速的最高记录是英国飞行员安迪²格林 （Andy Green）在美国内华达州西北的盐湖上，于1997年
第一节 汽车的动力性指标
2）静止到400m或静止到1km的冲刺时间 奥迪A6 1.8T
静止到400m冲刺时间7.9s
静止到1km冲刺时间33.4s
在一般的技术参数中往往不给此项数据 （2）超车加速时间 宝马520i 60～100km/h （4挡/5挡） 10.8s / 13.7s 80～120km/h （4挡/5挡） 10.6 s/ 14.1s 思考：从这组数据可得到什么信息？ 低挡的超车加速能力更强。
Ttq大 损失大 损失的比重小
εT高
机械损失
齿轮对数
齿轮对数少 损失小 εT高 直接挡εT最高
PT
润滑油品质 温度 液力损失 油面高度
过低，热容量小 过高，搅油损失大
转速
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
传动系效率曲线
挡 挡
1—1200r/min 2—1600r/min 3—1900r/min 4—2000r/min