第一章 汽车的动力性(全)解析

3. 车轮半径
自由半径r：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地面的距离 滚动半径rr：以车轮转动圈数与滚动距离之间的
关系计算出来的半径
自由半径 静力半径 滚动半径
r W
rs W
rr
滚动半径的理论计算
rr
S
2nw
式中， nw-----车轮转动的圈数； s -----在转动nw圈时车轮滚动的距离
5700
nmax
6200
Ttq/(N·m )
点绘图
Ⅰ
Ⅱ Ⅲ Ⅳ
ua
例题
例：已知奥迪A4轿车发动机的数据（如下表所示），
ig1=2.13，i0=6.333，r=0.317m，ηT=0.90，由
Ft
Ttqigi 0 T
r
和
ua
0.377
nr igi0
可以对应计算出 1 挡的Ft1和ua1。
n/(r·min-1)
nmin
ntq
800 3300
np
则由发动机转矩的传递过程知：
Tt= Ttq*ig*i0*ηT
式中，
ig — 变速器传动比
i0 — 主减速器传动比
ηT — 传动系传动效率
于是，
Ft
Ttqig i0T
r
以下，针对上式中的Ttq、ηT、r做一些讨论
1. 发动机的转速特性 （1）发动机特性曲线
发动机转矩或功率等与转速的关系曲线
发动机特性曲线
速阻力、坡度阻力
umax
wk.baidu.com
行驶方程式
估算 t
imax
汽车的行驶方程式即
Ft F
其中： Ft ——驱动力； ∑F——行驶阻力之和。
以下，分别讨论驱动力与行驶阻力
一、汽车的驱动力
Tractive Force
ua
W
Tt
r
Ft
F0
FZ
汽车驱动力
Ft F0
• Tt的计算式
设发动机转矩为Ttq, Tt为作用于驱动轮上的转矩，
2. 传动系的机械效率
功率输入Pin
传动系
变速器、 减速器等
功率输出Pout
若用PT表示传动系中损耗的功率，ηT表示机械效率， 则：
T
Pin PT Pin
Pe PT Pe
1 PT Pe
传动系的功率损失
机械损失 摩擦
液力损失 润滑油
齿轮传动 副之间
轴承 其他
润滑油 的搅动
与零件之间 其他 的表面摩擦
Ft
Ttqig i0T
r
Ft ua
ua r r 2nw
r 2 n 1 3600 1
igi0 60
1000
0.377 rn ig i0
作图方法：
取某一档位
Ft
取某一转速n(nmin~nmax)
n~Ttq(发动机 外特性)
Ft
Ttqig i0T
r
ua
0.377
rn ig i0
描点
最高车速umax Max. Speed
在水平良好的路面（混凝土或沥青）上汽车 能达到的最高行驶车速，单位km/h
加速时间t Acceleration time
表征汽车的加速能力 影响汽车的平均速度
原地起步加速时间 超车加速时间
原地起步加速时间
由I或II档起步，以amax，并考虑换挡时间，逐步 换至最高挡后到某一预定的距离或车速（0～400m 或车速由0～100km/h）所需的时间，单位s。
第一章 汽车的动力性
第一章 汽车的动力性
引言 汽车的动力性评价指标 汽车的驱动力和行驶阻力 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性
图 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率 汽车功率平衡 装有液力变矩器汽车的动力性
引言
汽车动力性的定义 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。
超车加速时间
安全性
以最高挡或次高挡，由某一较低车速全力加速至
某一高速所用的时间，单位s。
汽 车速
车 加 速 过 程 曲 线
时间
常用加速过程曲线（车速-时间关系曲线）来全面反映加速能力
i 最大爬坡度 max Maximum Gradeability
表征汽车的爬坡能力，以满载、良好路面上 的imax来表示。
为了便于计算，一般近似的认为：
rs = rr=r
4. 汽车的驱动力图
定义： 用Ft-ua曲线图来全面地描述汽车的驱
动力。若已知外特性曲线、传动系速比、 传动系机械效率就可求计算驱动力。
发动机外特性曲线
Pe，Ttq~ 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 ua
发动机转速 n
主要研究内容： 分析受力; 建立行驶方程式; 以图、表（或编程）的形式，按汽车动力
性评价指标，确定汽车的动力性。
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§1.1 汽车的动力性评价指标
Evaluation Criteria of Vehicle Performance
• 最高车速umax • 加速时间t • 最大爬坡度imax
Maximum Speed Acceleration Time Maximum Gradability
传动系的功率损失
• 汽车传动系总成机械效率
• 4～6档变速器ηT =0.96 • 6～8档变速器ηT =0.95 • 传动轴ηT = 0.98 • 主减速器ηT = 0.96 (单级)
ηT = 0.92(双级) • 汽车传动系机械效率
– 轿车ηT =0.90~0.92
– 商用车ηT =0.82~0.85 – 越野车ηT =0.80~0.85
Pe
Ttq
Pe
Ttq
Tt
n
汽油发动机外特性及部分负荷特性
（2）功率与转矩的关系
Pe
Fv
T
Ttq
2n 1
60 1000
Ttq n 9550
kw
式中，
Ttq — N·m n — r/min
（3）Ttq的确定 常用多项式来描述试验测得的转矩曲线
式中， 由最小二乘法确定
最小二乘法的思想即：
已知(x1,y1)、(x2,y2)、……(xn,yn)，求f(x)(其中 f(xi)=yi)，使∑[yi-f(xi)]2为最小
发动机外特性曲线 发动机部分特性曲线
外特性曲线：节气门全开时，转矩或功率等 与转速的关系曲线
部分负荷特性曲线：节气门部分开启时，转 矩或功率等与转速的关系曲线
Pem ax
Ttq m ax
nmin ntq
n p nmax
汽油发动机外特性功率与转矩曲线
Ttq : N·m Pe : KW n : r/min
－－货车30％或16.7º； －－越野汽车60％或31º； －－轿车最高车速较大， 且通常在良好 的市区道路上行驶，一般不强调爬坡能力。
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§1.2 汽车的驱动力与行驶阻力
确定汽车 的动力性
确定汽车行驶 方向的运动状态
汽车的 纵向外力
驱动力 纵向外力
发动机→传动系→驱动轮
平 衡 关
行驶阻力 滚动阻力、空气阻力、加 系