1.2 汽车的驱动力和行驶阻力.ppt

1.2 汽车的驱动力和行驶阻力汽车的驱动力和行驶阻力驱动力驱动力:行驶阻力之和行驶阻力之和:1.2 汽车的驱动力和行驶阻力汽车的驱动力和行驶阻力汽车动力传递路线汽车动力传递路线：发动机：发动机离合器离合器变速器变速器副变速器副变速器传动轴传动轴主减速器主减速器差速器差速器半轴半轴轮边减速器轮边减速器车轮车轮传动系的主要组成传动系的主要组成手动或自动变速箱，其内部的齿轮系使发动机转速与所要求的行驶速度匹配半轴，在后桥半轴套内旋转，将动力由差速器传到后轮主减速器和差速器，将动力流方向改变90，并允许弯道行驶或两侧附着条件不同时一侧车轮比另一侧车轮转的快钟形壳，其内由离合器（对于手动变速器）或液力变矩器（对于自动变速器）传动轴，将动力从变速器传到主减速器万向节，并使传动轴可随后桥跳动发动机经过传动系提供车辆驱动所需的功率（转矩速度）1.2 汽车的驱动力和行驶阻力汽车的驱动力和行驶阻力车轮对地面的作用力地面对车轮的作用力n图1-2 汽车驱动力外特性曲线外特性曲线：节气门：节气门(油门油门)全开全开时，转矩或功率等与转速的关系时，转矩或功率等与转速的关系q部分负荷特性部分负荷特性：节气门部分开启时，：节气门部分开启时，转矩或功率等与转速的关系转矩或功率等与转速的关系q使用特性曲线使用特性曲线：即带有附件（水泵、：即带有附件（水泵、发电机发电机等）时的负荷特性。通常汽油等）时的负荷特性。通常汽油机减小机减小15，而柴油机减小，而柴油机减小510。汽油发动机外特性中的功率与转矩曲线汽油发动机外特性中的功率与转矩曲线柴油发动机外特性中的功率与转矩曲线发动机过渡工况下的负荷特性发动机过渡工况下的负荷特性nn在过渡工况，功率和转矩下降约在过渡工况，功率和转矩下降约在过渡工况，功率和转矩下降约在过渡工况，功率和转矩下降约5%5%5%5%6%6%6%6%。发动机的使用外特性发动机的使用外特性发动机外特性曲线的拟合与插值发动机外特性曲线的拟合与插值010002000300040005000020406080100120140160180TtqPoly.(Ttq)发动机转矩，Nm发动机转速，rpm方法一：拟合方法二：插值如果有m个点，则有（m-1）个样条函数；常用的样条函数是3次多项式；所有给定的点都在样条曲线上；相邻两段对应的样条函数在公用节点处的一阶和二阶导数值相等。传动系的机械效率T11200 r/min21600 r/min31900 r/min42200 r/min等速行驶工况下：造成机械损失的主要部件造成机械损失的主要部件 变速器和主减速器变速器和主减速器(含差速器含差速器)主要损失形式主要损失形式 液力损失和机械摩擦损失。液力损失和机械摩擦损失。液力损失液力损失,如搅动和磨擦。它与润滑油品如搅动和磨擦。它与润滑油品种、温度、转速、油面高度等有关种、温度、转速、油面高度等有关。传动系的机械效率Tn汽车传动系总成机械效率v46档变速器T=0.96v68档变速器T=0.95v传动轴T=0.98v主减速器T=0.96(单级)或0.92(双级)n不同类别汽车的传动系机械效率v轿车T=0.900.92v商用车T=0.820.85v越野车T=0.800.85典型的传动系机械效率值n自由半径 rn静力半径 rsn滚动半径 rr=S/(2nw)S行驶距离，nw滚动圈数nrr与r、rs轮的近似关系 rr=(2r+rs)/3车轮半径 rrsrn欧洲轮胎与轮辋技术协会推荐的公式 rr=Fd/(2)其中:子午线轮胎 F=3.05 斜交轮胎 F=2.99n动力学分析用静力半径 rs，运动学分析用滚动半径 rr。n一般分析常不计它们的差别，统称为车轮半径r，即认为rs rr r车轮半径 r汽车的驱动力图轮胎材料的弹性迟滞特性汽车的行驶阻力滚动阻力自由状态Wh受力状态汽车的行驶阻力滚动阻力弹性车轮在硬路面上的滚动滚动过程中，对称点的径向变形相同，但法向力不同从动轮在硬路面上滚动时的受力汽车的行驶阻力滚动阻力q 轮胎内部摩擦产生迟滞损失，这种轮胎内部摩擦产生迟滞损失，这种损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。滚动阻力系数（从动轮）n车轮在一定条件下，滚动所需要车轮在一定条件下，滚动所需要推力推力Fp1与负荷与负荷W1之比，即单位重之比，即单位重力的推力力的推力。滚动阻力系数v在实际在实际计算计算车轮纵向力车轮纵向力时时，可不必考虑阻力偶，而用可不必考虑阻力偶，而用滚滚动阻力替代动阻力替代。且有且有驱动轮在硬路面上滚动时的受力汽车的行驶阻力滚动阻力n作用于驱动车轮的纵向力是地面切向作用于驱动车轮的纵向力是地面切向反力反力Fx2，在数值上在数值上它它等于汽车驱动力等于汽车驱动力Ft与滚动阻力与滚动阻力Ff之差。之差。驱动力与地面切向反力滚动阻力系数的测定方法n牵引法牵引法n滑行法滑行法n转鼓法转鼓法1.速度速度ua对对 f 的影响的影响滚动阻力系数的影响因素2.轮胎的结构、材料、帘线对轮胎的结构、材料、帘线对f 的影响也很的影响也很大。子午线轮胎大。子午线轮胎 f 小，天然橡胶小，天然橡胶 f 低。低。滚动阻力系数的影响因素轮胎轮胎充气压力充气压力轮胎轮胎径向变形径向变形 f f 轮胎轮胎充气压力充气压力车轮动载和道路应力车轮动载和道路应力 道路寿命道路寿命 轮胎轮胎载荷载荷 f f(稍微稍微)车速和充气压力的影响滚动阻力系数的经验公式转弯时的滚动阻力驱动力的影响一些轮胎的滚动阻力系数SRSR级级允许最高速度允许最高速度180180 km/hSR-M+S用于泥浆和积雪覆盖路面用于泥浆和积雪覆盖路面H HR R级级允许允许最高速度最高速度210 210 km/hV VR R级级允许最高速度大于允许最高速度大于210 210 km/hn定义定义v汽车直线行驶时受到的空气力在汽车行驶方汽车直线行驶时受到的空气力在汽车行驶方向的分力向的分力n分类分类v压力阻力压力阻力形状阻力主要与汽车的形状有关，约占形状阻力主要与汽车的形状有关，约占58干扰阻力：汽车突出部件，如后视镜、门把手、导水干扰阻力：汽车突出部件，如后视镜、门把手、导水槽、驱动轴、悬架导向杆等，约占槽、驱动轴、悬架导向杆等，约占14内循环阻力：发动机冷却系、车身通风等气流流过汽内循环阻力：发动机冷却系、车身通风等气流流过汽车内部，占车内部，占12诱导阻力：空气升力在水平方向的分力，占诱导阻力：空气升力在水平方向的分力，占7v摩擦阻力：摩擦阻力：9汽车的行驶阻力空气阻力空气阻力空气阻力Fw正比于气流正比于气流相对运动的相对运动的动压力动压力：空气阻力a)b)c)低CD值车身的一些特点降低CD值的要点前部低前部低过渡平滑过渡平滑后部加扰流板后部加扰流板掠背式掠背式底部导流，平整化，向后应逐步升高底部导流，平整化，向后应逐步升高整车俯视形状为腰鼓式，整车俯视形状为腰鼓式，改进通风进口、出口位置，改进通风进口、出口位置，商用车顶部安装导流罩系统。商用车顶部安装导流罩系统。a)b)c)降低CD值的要点坡度阻力坡度阻力坡度阻力坡度阻力我国公路路线设计规范中规定的最大纵坡高速公路一级汽车专用公路四级公路平原微丘区345山岭重丘区569较小，则若 较小，则道路阻力道路阻力道路阻力系数加速阻力其中加速阻力称为汽车旋转质量换算系数。汽车旋转质量换算系数轿车货车汽车行驶方程式d的推导1 加速过程中驱动轮上的有效力矩驱动轮加速消耗的力矩：c)d的推导2 不考虑从动轮加速时的有效驱动力注意：驱动轮的滚动阻力和有效驱动力只具有数值上的意义d的推导3 考虑从动轮加速时的纵向力平衡方程(从动轮惯性阻力)注意：驱动轮的滚动阻力和有效驱动力只具有数值上的意义d的推导4 d的推导d的推导4 d的推导1.2小结n汽车行驶方程仅表示各个物理量之间的数量关汽车行驶方程仅表示各个物理量之间的数量关系，并非都是实际存在的力系，并非都是实际存在的力nFt 不是作用于车轮的地面不是作用于车轮的地面（切向）（切向）反作用力，反作用力，也不是有效驱动力，也不是有效驱动力，仅为了计算方便才将其定仅为了计算方便才将其定义为驱动力义为驱动力n作用作用于于汽车汽车的加速阻力的加速阻力Fj不是不是汽车的汽车的惯性力惯性力m du/dt，它在数值上与惯性力和惯性力和旋转质量旋转质量惯性力惯性力矩的矩的总效应总效应等效，其大小等效，其大小为为m du/dtn飞轮飞轮和驱动轮和驱动轮的惯性力矩的惯性力矩使有效驱动力矩减少使有效驱动力矩减少n从动轮的加速导致其上产生惯性阻力从动轮的加速导致其上产生惯性阻力