汽车动力性能基础知识入门讲座
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9
3.传动系统构成
3.2传动系统构成 3.2.1传动系统布置
将发动机扭矩传递到轮胎的装置： 变速器，传动轴，差速器，驱动轴
变速器
传动轴
驱动轴
差速器
10
3.传动系统构成
3.2.2 变速器（)
11
3.传动系统构成
3.2.3 变速器动力传递路线
主驱动
滑套
主轴
中间轴
1速
2速
3速
4速
後退
12
3.传动系统构成
15
4.行驶阻力R
4.2.2滚动阻力图
滚动阻力系数 ｒ
Rr rW
r0.0(1V/16 )近0 似式
r
0.08 0.06 0.04 0.02
0
内压 0.17
驻波现象
轮胎：6.15-13 4 P 载重: 2 795 N
内压0.25
• 0～140 区间内r随速度的增 加而缓慢增加
• （与速度近似线性关系）
3
2.动力性指标， 基本理论
2动力性指标，基本理论
2.1动力性指标
动力性：是指车辆依靠发动机动力克服行驶阻力而行驶的性能
指标：最高车速
参数：行驶阻力
加速性能
所需马力・扭矩
爬坡性能
4
2.动力性指标， 基本理论
2.2 基本理论 2.2.1 运动方程式（一般式）
dv
(m m )d tF (R lR rR s)
Rl 12CDAv2 Rl l AV2
考虑空气密度（风洞试验） 不考虑空气阻力（道路试验）
:阻力系数 l：空气阻力系数(()2) ： 空气密度（1.225 3) A ：前投影面积(m2) v :车速 () V :车速 ()
承用车 卡车 摩托车
阻力系数 0.3～0.45 0.5～0.6 0.6～1.0
输出(单位时间所作功）
PT12N 610T22N 620
T1N1T2N2
减速比（变速比）
i N1 T2 N2 T1
8
3.传动系统构成
3.1.3 转动惯量的换算（在输入轴上的当量惯量）
齿轮1的扭矩（从输入轴上看）
入力軸
T1 I11
T1 I11
齿轮2的扭矩（从输出轴上看）
r：滚动阻力系数 W：加在轮胎上的载重 (N)
• 与轮胎载重成正比 • 由于轮胎和地面变形而产生变
化 • rは随路面状况，轮胎内压，
轮胎载重，轮胎构造而变化
W
V
Rr
路面状况 平滑油漆铺装路 平滑水泥铺装路 粗糙水泥铺装路 沙石路 粘土路
滚动摩擦 系数 0.010 0.011 0.014 0.12 0.2～0.3
3.2.4 主减速器()
齿数比 3.364, 3.545, 3.700, 3.889, 3.900, 4.111, 4.375, 4.625, 4.875など
问题：车拉起手刹车，处于P档状态，顶起前轮，此时将右前轮向前转了一定角度， 问：前左轮会如何？
13
4.行驶阻力R
4.1 行驶阻力基本公式
mgsin
mg
22
4.行驶阻力R
4.5 加速阻力公式
F2
r1
r2
z1
z2
N1
N2
速比 i
F1 F2
（输出轴每转1次的输入轴
转数）
z1
z2
F1
T2F2r2r2z2N1i T1 F 1r1 r1 z1 N2
N: 转速，z: 齿数，r: 分度圆半径
7
3.传动系统构成
3.1.2速比计算方法2
输入轴
减速 增扭
T2 N2
T1 N 1
输出轴
驱动力
r
FT2 /r
伯努利方程式
Pstatic 12V2con. st
18
4.行驶阻力R
4.3.4 空气阻力构成
压力阻力 形状阻力：车身形状 干扰阻力：表面凹凸 通风阻力：内循环阻力 诱导阻力：空气升力 摩擦阻力
摩擦阻力 9% 诱导阻力 7%
通风阻力 12%
干扰阻力 14%
形状阻力 58%
19
4.行驶阻力R
4.3.5 空气阻力基本公式
• 140 ～区间内因发生驻波现 象阻力以与速度的二次方的关 系增加
40 80 120 160 200 240
速 度 ()
16
4.行驶阻力R
4.3 空气阻力 4.3.1车辆承受的空气作用力
: 空气阻力 : 横向力 : 空气升力 : 侧倾力矩 : 俯仰力矩 : 横摆力矩
17
4.行驶阻力R
4.3.2 车体周围气流状态（空气压力分布）
空气阻力系数 ｌ 0.0142 ～0.0213 0.0237～0.0284 0.0284～0.0474
20
4.行驶阻力R
4.3.5阻力系数
表1.1 简单形状物体的
1.15
2:1的长方形
0.47
球
0.34
30°圆锥
0.1
翼形
21
4.行驶阻力R
4.4 爬坡阻力
RS mgsin
道路坡度
itan10(0%)
汽车动力性基础知识入门讲座
动力总成科 2011.5.24
1
目录
1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题
2
1.讲座目的
1讲座目的 理解车辆行驶过程发生的阻力以及为克服该阻力而需要的驱 动力 理解为弥补发动机扭矩特性与必需的驱动力特性差异而产生 的按装变速器的必要性 理解根据发动机扭矩特性与行驶阻力而求得的行驶性能曲线 理解根据行驶性能曲线而得到的剩余驱动力与最高车速，最 高加速度，爬坡性能间的关系
R R lR rR sR a
: 滚动阻力（轮胎滚动时的阻力） : 空气阻力（车辆推开空气而前进时的阻力） : 爬坡阻力（爬坡时重力在斜面方向的分力） ：加速阻力（车辆加速时的阻力）
空气阻力
加速阻力
爬坡阻力
滚动阻力
驱动力 F
14
4.行驶阻力R
4.2 滚动阻力 4.2.1滚动阻力定义
Rr rW
ma
空气阻力
滚动阻力
爬坡阻力 驱动力 F
5
2.动力性指标， 基本理论
2.2.2 运动方程式（等速行驶）
F R R l R r R s R a
F: 驱动力 R: 行驶阻力
空气阻力
加速阻力
爬坡阻力
滚动阻力
驱动力 F
6
3.传动系统构成
3.传动系统
3.1 速比计算
3.1.1方法1 2r1 2r2
T2 I22
齿轮2的扭矩（从输入轴看）
TΒιβλιοθήκη Baidu2
I2 2
i
从输入轴卡的齿轮1，2的扭矩
T2 I22
出力軸
T1 N2 1 T2 N1 i
T T 1 T 1 2 I 1 1 I2 i 2 I 1 1 I2 i2 1 I 1 i I 2 2 1
3.传动系统构成
3.2传动系统构成 3.2.1传动系统布置
将发动机扭矩传递到轮胎的装置： 变速器，传动轴，差速器，驱动轴
变速器
传动轴
驱动轴
差速器
10
3.传动系统构成
3.2.2 变速器（)
11
3.传动系统构成
3.2.3 变速器动力传递路线
主驱动
滑套
主轴
中间轴
1速
2速
3速
4速
後退
12
3.传动系统构成
15
4.行驶阻力R
4.2.2滚动阻力图
滚动阻力系数 ｒ
Rr rW
r0.0(1V/16 )近0 似式
r
0.08 0.06 0.04 0.02
0
内压 0.17
驻波现象
轮胎：6.15-13 4 P 载重: 2 795 N
内压0.25
• 0～140 区间内r随速度的增 加而缓慢增加
• （与速度近似线性关系）
3
2.动力性指标， 基本理论
2动力性指标，基本理论
2.1动力性指标
动力性：是指车辆依靠发动机动力克服行驶阻力而行驶的性能
指标：最高车速
参数：行驶阻力
加速性能
所需马力・扭矩
爬坡性能
4
2.动力性指标， 基本理论
2.2 基本理论 2.2.1 运动方程式（一般式）
dv
(m m )d tF (R lR rR s)
Rl 12CDAv2 Rl l AV2
考虑空气密度（风洞试验） 不考虑空气阻力（道路试验）
:阻力系数 l：空气阻力系数(()2) ： 空气密度（1.225 3) A ：前投影面积(m2) v :车速 () V :车速 ()
承用车 卡车 摩托车
阻力系数 0.3～0.45 0.5～0.6 0.6～1.0
输出(单位时间所作功）
PT12N 610T22N 620
T1N1T2N2
减速比（变速比）
i N1 T2 N2 T1
8
3.传动系统构成
3.1.3 转动惯量的换算（在输入轴上的当量惯量）
齿轮1的扭矩（从输入轴上看）
入力軸
T1 I11
T1 I11
齿轮2的扭矩（从输出轴上看）
r：滚动阻力系数 W：加在轮胎上的载重 (N)
• 与轮胎载重成正比 • 由于轮胎和地面变形而产生变
化 • rは随路面状况，轮胎内压，
轮胎载重，轮胎构造而变化
W
V
Rr
路面状况 平滑油漆铺装路 平滑水泥铺装路 粗糙水泥铺装路 沙石路 粘土路
滚动摩擦 系数 0.010 0.011 0.014 0.12 0.2～0.3
3.2.4 主减速器()
齿数比 3.364, 3.545, 3.700, 3.889, 3.900, 4.111, 4.375, 4.625, 4.875など
问题：车拉起手刹车，处于P档状态，顶起前轮，此时将右前轮向前转了一定角度， 问：前左轮会如何？
13
4.行驶阻力R
4.1 行驶阻力基本公式
mgsin
mg
22
4.行驶阻力R
4.5 加速阻力公式
F2
r1
r2
z1
z2
N1
N2
速比 i
F1 F2
（输出轴每转1次的输入轴
转数）
z1
z2
F1
T2F2r2r2z2N1i T1 F 1r1 r1 z1 N2
N: 转速，z: 齿数，r: 分度圆半径
7
3.传动系统构成
3.1.2速比计算方法2
输入轴
减速 增扭
T2 N2
T1 N 1
输出轴
驱动力
r
FT2 /r
伯努利方程式
Pstatic 12V2con. st
18
4.行驶阻力R
4.3.4 空气阻力构成
压力阻力 形状阻力：车身形状 干扰阻力：表面凹凸 通风阻力：内循环阻力 诱导阻力：空气升力 摩擦阻力
摩擦阻力 9% 诱导阻力 7%
通风阻力 12%
干扰阻力 14%
形状阻力 58%
19
4.行驶阻力R
4.3.5 空气阻力基本公式
• 140 ～区间内因发生驻波现 象阻力以与速度的二次方的关 系增加
40 80 120 160 200 240
速 度 ()
16
4.行驶阻力R
4.3 空气阻力 4.3.1车辆承受的空气作用力
: 空气阻力 : 横向力 : 空气升力 : 侧倾力矩 : 俯仰力矩 : 横摆力矩
17
4.行驶阻力R
4.3.2 车体周围气流状态（空气压力分布）
空气阻力系数 ｌ 0.0142 ～0.0213 0.0237～0.0284 0.0284～0.0474
20
4.行驶阻力R
4.3.5阻力系数
表1.1 简单形状物体的
1.15
2:1的长方形
0.47
球
0.34
30°圆锥
0.1
翼形
21
4.行驶阻力R
4.4 爬坡阻力
RS mgsin
道路坡度
itan10(0%)
汽车动力性基础知识入门讲座
动力总成科 2011.5.24
1
目录
1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题
2
1.讲座目的
1讲座目的 理解车辆行驶过程发生的阻力以及为克服该阻力而需要的驱 动力 理解为弥补发动机扭矩特性与必需的驱动力特性差异而产生 的按装变速器的必要性 理解根据发动机扭矩特性与行驶阻力而求得的行驶性能曲线 理解根据行驶性能曲线而得到的剩余驱动力与最高车速，最 高加速度，爬坡性能间的关系
R R lR rR sR a
: 滚动阻力（轮胎滚动时的阻力） : 空气阻力（车辆推开空气而前进时的阻力） : 爬坡阻力（爬坡时重力在斜面方向的分力） ：加速阻力（车辆加速时的阻力）
空气阻力
加速阻力
爬坡阻力
滚动阻力
驱动力 F
14
4.行驶阻力R
4.2 滚动阻力 4.2.1滚动阻力定义
Rr rW
ma
空气阻力
滚动阻力
爬坡阻力 驱动力 F
5
2.动力性指标， 基本理论
2.2.2 运动方程式（等速行驶）
F R R l R r R s R a
F: 驱动力 R: 行驶阻力
空气阻力
加速阻力
爬坡阻力
滚动阻力
驱动力 F
6
3.传动系统构成
3.传动系统
3.1 速比计算
3.1.1方法1 2r1 2r2
T2 I22
齿轮2的扭矩（从输入轴看）
TΒιβλιοθήκη Baidu2
I2 2
i
从输入轴卡的齿轮1，2的扭矩
T2 I22
出力軸
T1 N2 1 T2 N1 i
T T 1 T 1 2 I 1 1 I2 i 2 I 1 1 I2 i2 1 I 1 i I 2 2 1