夏群生汽车理论课件.ppt
汽车理论汽车理论讲员:夏群生李克强(助教马春生)参考书目教材：汽车理论（第三版）余志生主编1。汽车行驶性能阿达姆措莫托著2。汽车动力学M米奇克著3。汽车的性能与试验景山克三主编4。FundamentalsofVehicleDynamicsThomasD.GIllespie学习方法及考试1、理论联系实践（大作业，试验）2、抓主要矛盾（抽象）3、加强自学（参考书，文献阅读）考试方法：1、参加期末考试,平时成绩20%.2、平时写论文不参加期末考试平时论文题目举例1、国产轿车动力性分析10万元左右轿车动力性分析2、汽车变速箱速比选择3、提高汽车经济性的对策4、富康轿车制动性浅析5、汽车结构对操纵稳定性的影响（1、随动悬架机理初探；2、车轮定位角对汽车操纵稳定性的影响；3、横向稳定杆的设计与计算）6、汽车角振动的分析作业将在北京生产的奏鸣曲Sonata汽车性能的简单分析与价格预估（要有汽车的基本参数，动力性、经济性分析与对比；）问题？1、什么样的车是好车？让小车做主.ppt2、如果你有钱，你会买哪一种车？3、如何评价一辆车？4、如何确定一新车型的性能参数？第一章 汽车的动力性汽车的动力性指良好路面上直线行驶由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度平均行驶速度。1-1 汽车的动力性指标1。最高车速uamax,单位：KM/H水平良好路面上能够达到的最大速度。V=200m/(t2-t1)2。加速时间 t,单位：s原地起步加速时间：0-400m,0-100km/h最高档或次高档加时间：30km/h(40km/h)-80%uamax,(100km/h)o汽车加速过程曲线曲线2曲线3。最大爬坡度 imax坡度的定义I=a/bab汽车动力性能表1-2驱动力和行驶阻力一.驱动力1.Ttq发动机扭矩2.ht(Transmissionefficiency)3.半径r4.驱动力图二.行驶阻力三.汽车行驶方程式汽车的驱动力F0是车轮对地面的力Ft是地面对车轮的力一.驱动力汽车的驱动力Ft=Tt/rTt:作用于驱动轮的扭矩N/mr:车轮半径mTt=Ttqi0ighTi0:主传动比ig：变速箱速比 hT：传动系的机械效率Ttq发动机扭矩1.Ttq发动机扭矩汽油发动机外特性汽油汽油发动机外特性及部分负荷特性中的功率与转矩曲线红岩牌CQ3029018t货车柴油发动机(康明斯NTC-290)的外特性BJ212汽油发动机外特性和使用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汽油发动机外特性及部分负荷特性中的功率与转矩曲线红岩牌CQ3029018t货车柴油发动机(康明斯NTC-290)的外特性BJ212汽油发动机外特性和使用外特性中的功率与转矩曲线发动机转速发动机转速n/(rmin1)10001500200025003000350038004000发动机转矩发动机转矩Ttq(Nm)135.33147.10152.98156.9147.10138.27133.4125.5可由如下的五次多项式来表示：Ttq160.390.110913n1.3648510-4n26.19128610-8n31.2089810-11n48.8560710-16n5式中，Ttq为发动机转矩（Nm）；n为发动机转速（r/min）。例如，北京内燃机总厂生产的492Q发动机，由试验测得的转矩特性为：2.h ht(Transmissionefficency)输输入入传传动动系系的的功功率率Pin经经传传动动系系传传至至驱驱动动轮轮的的过过程程中中，为为了了克克服服传传动动系系各各部部件件中中的的摩摩擦擦，消消耗耗了了一一部部分分功功率率。如如以以PT表表示示传传动动系系中中损损耗耗的的功功率率传传动动系系的的机机械械效效率率为CA10B变速箱4,5档的传动效率2.2.h ht(Transmissionefficency)传动系各部件的传动效率传动系各部件的传动效率部件名称部件名称46档变速器档变速器95辅助变速器（副变速器或分辅助变速器（副变速器或分动器）动器）958档以上变速器档以上变速器90单级减速主减速器单级减速主减速器96双级减速主减速器双级减速主减速器92传动轴的万向节传动轴的万向节982.h ht(Transmissionefficency)单一档位的效率:档位档位NissanDatsun195%95%295%396%98%498%倒倒88%88%主减速器主减速器95%95%总效率一般推荐数：轿车：轿车：0.900.92货车：货车：0.820.85越野车：越野车：0.800.853.半径半径r汽车车速度汽车车速度ua:证明：证明：ua=0.377rn/i i0 0/i ig gr:半径半径mn:发动机转数发动机转数c/minua:车速车速km/h 4.驱动力图驱动力图问题？1、对于一定速度，是否有一个最大的驱动力？2、汽车在什么使用工况下不可能驱动？3、驱动力图表示的驱动力是否都是现实的？4、汽车为什么要变速箱？二行驶阻力二行驶阻力汽车行驶有哪些阻力？汽车行驶有哪些阻力？Ff:滚动阻力滚动阻力Fw:空气阻力空气阻力Fi:坡度阻力坡度阻力Fj:加速阻力加速阻力1）滚动阻力）滚动阻力RollingresistanceA）滚动阻力是如何形成的？滚动阻力是如何形成的？B）构成：构成：C）滚动阻力的影响因素：滚动阻力的影响因素：A）滚动阻力是如何形成的？滚动阻力是如何形成的？弹性车轮在硬路面上的滚动弹性车轮在硬路面上的滚动从动轮在硬路面上滚动时的受力情况从动轮在硬路面上滚动时的受力情况加载前后胎侧形状的变化加载前后胎侧形状的变化轮胎径向压缩模式图轮胎径向压缩模式图由路面变形和轮辙摩擦引起的附加滚动由路面变形和轮辙摩擦引起的附加滚动阻力阻力滚动阻力滚动阻力(波阻波阻)示意图示意图弹性车轮在硬路面上的滚动弹性车轮在硬路面上的滚动从动轮在硬路面上滚动时的受力从动轮在硬路面上滚动时的受力情况情况滚动阻力Fp1=Tf/r=Fz(a/r)令f=(a/r)而Fz=WFp1=Wff称为滚动阻力系数加载前后胎侧形状的变化加载前后胎侧形状的变化轮胎径向压缩模式轮胎径向压缩模式图图由路面变形和轮辙摩擦引起的附加滚动阻力由路面变形和轮辙摩擦引起的附加滚动阻力滚动阻力滚动阻力(波阻波阻)示意图示意图不平路面造成的滚动阻力：车轮在不平路面上行驶时，它和车身也会有相对运动车身阻尼和路面不平度一起，造成了平均值不为零的振荡的Fu和Fz减振器压缩和伸长时做了功，这个功与汽车行驶过的路程之比被看作滚动阻力（波阻），见图B）构成：构成：Thereareatleastsevenmechanismsresponsibleforrollingresistance:1)Energylessduetodeflectionofthetiresidewallnearthecontactarea.2)Energylossduetodeflectionofthetreadselements（外胎面）外胎面）.3)Scrubbinginthecontactpatch.4)Tireslipinthelongitudinalandlateraldirections.5)Deflectionoftheroadsurface.6)Airdragontheinsideandoutsideofthetire.7)Energylossonbumps.C）滚动阻力的影响因素：滚动阻力的影响因素：（1）车速）车速（2）轮胎气压）轮胎气压（3）轮胎结构）轮胎结构（4）路面）路面（5）温度）温度（6）转弯行驶）转弯行驶（7）驱动力系数）驱动力系数Rollingresistanceversusspeed.滚动阻力系数滚动阻力系数f的数值（不同路面）的数值（不同路面）轿车轮胎的滚动阻力系数与车速.压力的关系曲线滚动阻力系数与充气压力、径向载荷的关系滚动阻力系数与充气压力、径向载荷的关系转弯时的滚动阻力与车速的关系转弯时的滚动阻力与车速的关系Relativetiretemperatureandrollingresistanceduringwarmup滚动阻力有人推荐用下式计算良好道路上货车轮胎滚动阻力系数f0.00760.000056ua有人推荐用下面的公式估算轿车轮胎在良好路面上的滚动阻力系数：对转鼓上测得的各试验曲线进行拟合，求得上式中的系数f0、f1、f4的数值如下：SRHRSRMSf00.00720.0120以上以上0.00810.00980.00850.0120f10.000250.002800.00120.00250.00250.0034f40.000650.002以上以上0.00020.00040.00050.0010滚动阻力系数与驱动力系数的关系(驱动力系数：驱动力与徑向载荷之比)车辆坐标系与汽车的主要运动形式车辆坐标系与汽车的主要运动形式2）空气阻力）空气阻力A A）空气阻力的形成与计算空气阻力的形成与计算B B）空气阻力的组成：空气阻力的组成：C C）CDCD值与车身结构值与车身结构Streamtubesflowingoveranaerodynamicbody(PhotocourtesyofAudiDivision.)Vortexsystemsinthewakeofacar.Developmentofboundarylayer.Flowseparationinanadversepressuregradient.Influenceofaspoileronflowovertherear.Effectofseparationpointondirtdepositionattherear.Pressuredistributionalongthecenterlineofacar.A）空气阻力的形成与计算空气阻力的形成与计算BernoullisEquation:Ps+Pd=Pt三个力和三个力矩：三个力和三个力矩：X:X:空气阻力（空气阻力（Drag)Drag)滚动力矩（滚动力矩（Rolling moment)Rolling moment)Y:Y:侧向力（侧向力（sideforcesideforce)俯仰力矩（俯仰力矩（Pitching moment)Pitching moment)Z:Z:升力（升力（Lift)Lift)横摆力矩（横摆力矩（Yawing momentYawing moment)空气阻力（空气阻力（X X方向）：方向）：FwFw=0.5C=0.5CD DA Ar ru ur r2 2A:mA:m2 2 迎风面积迎风面积r r=1.2258N.s=1.2258N.s2 2.m.m-4-4空气密度空气密度 u ur r=m/s=m/s相对速度相对速度C CD D：空气阻力系数空气阻力系数Fw=CDAua2/21.15 牛顿(其中ua 单位为Km/h)A）空气阻力的形成与计算空气阻力的形成与计算Aerodynamicliftanddragforceswithdifferentvehiclestyles.B）空气阻力的组成：形状阻力 58%干扰阻力 14%内循环阻力 12%诱导阻力 7%摩擦阻力 9%汽车上作用的五种气动阻力轿车的各部分气动阻力系数值C）CD值与车身结构CD值的历史变化：年代 CD值1900 0.9-1.01920 0.85-0.951930 0.50-0.601940 0.40-0.601950 0.45-0.601960 0.45-0.551970 0.40-0.451980 0.30-0.401990 0.25-0.40车型发展中风阻系数的变化趋势(引自Hucho,1994)车型发展中风阻系数的变化趋势Dragcoefficientsofvariousbodies.几种汽车的风阻系数大众一升车水滴型塑料车身,风阻系数0.159本驰W211(E级车)风阻系数0.26宝来风阻系数0.3InfluenceoffrontenddesignondragFlowstagnation.Airflowrecalculationinawheelwell.Optimizationofbodydetail.DragcoefficientcomponentandtypicalvalueInfluenceofwindshieldangleondrag.汽车加速过程曲线轿车原地起步加速过程曲线
