(1.3)--c1_3汽车理论汽车理论.ppt
1/411.1.3 3 汽车驱动力汽车驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图 便可分析汽车在附着条件良好路面上的行驶能便可分析汽车在附着条件良好路面上的行驶能力。即在油门全开时，汽车可能达到最高车速、加力。即在油门全开时，汽车可能达到最高车速、加速能力和爬坡能力。速能力和爬坡能力。行驶方程式反映了汽车行驶时，驱动力和外界行驶方程式反映了汽车行驶时，驱动力和外界阻力之间的普遍情况。当已知条件：阻力之间的普遍情况。当已知条件：2/41 理论上讲可以用汽车行驶方程采用理论上讲可以用汽车行驶方程采用解析方式求解最高车速、加速能力解析方式求解最高车速、加速能力和爬坡能力。但非常复杂和爬坡能力。但非常复杂.利用图解法可直观表达汽车结构与使利用图解法可直观表达汽车结构与使用参数对性能指标的影响，这在课程用参数对性能指标的影响，这在课程学习中是最经常采用的一种方法学习中是最经常采用的一种方法.3/41驱动力与行驶阻力平衡图驱动力与行驶阻力平衡图定义定义 为了清晰地描述汽车行驶时受力情为了清晰地描述汽车行驶时受力情况及其平衡关系，通常将平衡方程式用况及其平衡关系，通常将平衡方程式用图解方式进行描述，即将驱动力图解方式进行描述，即将驱动力Ft和常和常见行驶阻力见行驶阻力Fw和和Ff 绘在同一张图上。绘在同一张图上。4/41驱动力行驶阻力平衡图的绘制：驱动力行驶阻力平衡图由两部分组成：一部分是各档的驱动力曲线Ft-va；另一部分是在平直良好的沥青或水泥路面上，等速行驶的总阻力曲线 （Ff+Fw）-va5/41第三节汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图 在驱动力图的在驱动力图的基础上，画出基础上，画出Ff+FW=f(ua)就是驱就是驱动力行驶阻力平衡动力行驶阻力平衡图。图。一、驱动力行驶阻力平衡图FfFf+FW6/41利用驱动力利用驱动力-行驶阻力平衡图进行动力性评价：行驶阻力平衡图进行动力性评价：1.1.最大速度最大速度uamax ：2.2.加速能力：加速能力：t t3.3.最大爬坡度最大爬坡度:i:i1max1max7/41FfFf+FWuamax第三节汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图最高车速行驶时最高车速行驶时Fi=0Fj=0Ft=Ff+Fw发动机以部分发动机以部分负荷工作即可负荷工作即可思考思考 当当Ff+FW与与Ft5没有没有交点时，如何确定最高交点时，如何确定最高车速？此时对应的发动车速？此时对应的发动机工况如何？机工况如何？1.确定uamax8/41确定汽车的确定汽车的最高车速最高车速Vamax:如图所示，交点处对应的车速即为最高车速Vamax。如果油门踏到底，其余点具有剩余驱动力，该车在剩余驱动力作用下加速。9/41uamax=205km/h奥迪奥迪A4 轿车驱动力轿车驱动力行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图10/41图图125 汽车驱动力行驶阻力平衡图汽车驱动力行驶阻力平衡图驱动力驱动力Ft11/412.加速能力加速能力 它用它用a aj j,但但a aj j不方便评价不方便评价。通通常常用用加速时间或加速距离加速时间或加速距离来评价来评价。12/41图图1-251-25 汽车加速度速度图汽车加速度速度图加速度加速度aj13/41第三节汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图思考：从图中看，在什思考：从图中看，在什么时候换挡可以使加速么时候换挡可以使加速时间最短？时间最短？由加速度曲线由加速度曲线做加速度倒数曲线，做加速度倒数曲线，再积分，即可求出再积分，即可求出加速时间。加速时间。14/41第三节汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图 由加速度曲线由加速度曲线做加速度倒数曲线，做加速度倒数曲线，再积分，即可求出再积分，即可求出加速时间。加速时间。思考：从图中看，在什思考：从图中看，在什么时候换挡可以使加速么时候换挡可以使加速时间最短？时间最短？15/41第三节汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图 积分时可积分时可以将积分区域以将积分区域划分成若干个划分成若干个小区间，采用小区间，采用图解积分的方图解积分的方法求面积和。法求面积和。16/41第三节汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图直接挡加速直接挡加速挡原地起步换挡加速挡原地起步换挡加速计算得到的加速度曲线计算得到的加速度曲线所用时间较短所用时间较短17/41手工计算手工计算时时,一般忽略原地起步过程一般忽略原地起步过程的离合器打滑过程的离合器打滑过程.即假设在最初时刻，即假设在最初时刻，汽车已具备起步换档所需的最低车速。汽车已具备起步换档所需的最低车速。换档时刻的确定：换档时刻的确定：若若I-III-II加速度曲线加速度曲线相交相交，则规定在，则规定在交点处换档交点处换档；若；若I-III-II的的加速度曲线加速度曲线不相交不相交，则规定在发动机，则规定在发动机最最高转速处换档高转速处换档；换档时间一般忽略不计；换档时间一般忽略不计（正态分布（正态分布t=0.20.4s)。计算加速时间的用途计算加速时间的用途：确定汽车加速：确定汽车加速能力；传动系最佳匹配；合理选择发动能力；传动系最佳匹配；合理选择发动机的排量。机的排量。18/41 其前提条件是路面良好，克服其前提条件是路面良好，克服 Fw+Ff 后后的全部力都用于克服坡道阻力，即的全部力都用于克服坡道阻力，即3.利用驱动力利用驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图 确定汽车的爬坡能力确定汽车的爬坡能力19/4120/4121/41 由驱动力由驱动力行驶行驶阻力平衡图和阻力平衡图和 i=tan可以做出爬坡度图。可以做出爬坡度图。22/4123/4124/41i0max表示汽车不必换入低档的通过能力，轿车为0.070.20，货车为0.040.10。i0max大，表示在一般坡道上，不必换入低档即可通过，这有利于提高汽车的平均车速并可以减轻驾驶员疲劳程度。i1max 代表整车的通过能力，轿车为0.300.50，货车为0.300.40。25/4126/4127/41新款别克新款别克GL主要性能参数一览表主要性能参数一览表最高车速(km/h)173km/h 油耗(L/100km)6.9L 发动机型式2.98升V型4冲程6缸发动机，SFI 电子顺序多点燃油喷射系统气缸数6排量(mL)2980压缩比9.5:1点火方式电子点火最大功率(kw)126kW/5200最大扭矩(N.m)256Nm/4400 0-100Km/h加速时间(s)10.8s 风阻系数=0.3228/41雪佛兰新一代景程主要性能参数和配置雪佛兰新一代景程主要性能参数和配置7203SEMT7203SEAT7203SXMT7203SXAT性能发动机D-Tec直列4缸，双顶置凸轮轴（DOHC），SFI顺序多点燃油喷射，ECM电子控制块排量1998变速箱D20五挡手动控制齿轮变速箱AF20四挡自动控制齿轮变速箱D20五挡手动控制齿轮变速箱AF20四挡自动控制齿轮变速箱最大功率（Kw/RPM）95/5400最大扭矩（Nm/RPM）185/4000压缩比9.6:1最高车速(Km/h)195185195185加速性能0100km/h(s)10.613.210.613.290km/h等速油耗(L/100km)6.66.76.66.729/41驱动力行驶阻力平衡图可以求出衡量动力性的具体指标。但是驱动力及驱动力图不能直观地比较不同汽车动力性的优劣。驱动力大，动力性不一定好。因此有必要确定一个能直接比较不同车因此有必要确定一个能直接比较不同车型动力性能的参数；它应包含总重、空型动力性能的参数；它应包含总重、空气阻力及驱动力诸因素。气阻力及驱动力诸因素。30/4131/41定义式：定义式：动力因数的动力因数的物理意义:是单位汽车总重力所具有的剩余驱动力，可以用它来克服相应的道路阻力和加速阻力。常将动力因数作为表征汽车动力性的指标。显然，动力因常将动力因数作为表征汽车动力性的指标。显然，动力因数越大，汽车的动力性好。数越大，汽车的动力性好。32/41动力平衡方程：动力平衡方程：33/41根据动力因数的定义，可作出汽车在各档下的动力因数与行驶车速的关系曲线图，称为汽车动力特性图。在动力特性图上，以相同的比例尺作出滚动阻力系数随车速变化关系曲线，便可方便地求出汽车动力性评价指标。34/4135/41fuamax1 1）计算最高车速由动力特性图确定动力性评价指标由动力特性图确定动力性评价指标36/41 由动力特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。由动力特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。2）计算爬坡度 挡工作时，爬坡度较大，此时以挡工作时，爬坡度较大，此时以 imaxD1maxf 计计算的误差也较大，可以用下式计算算的误差也较大，可以用下式计算37/41 计算加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图解积计算加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图解积分即可计算加速时间。分即可计算加速时间。第三节汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图做出加速度曲线做出加速度曲线3）计算加速时间38/41不同车型的动力性分析选一款轿车和货车其主要参数如下：货车参数轿车参数发动机最低转速600r/min最高转速4000r/min整车整备质量1800kg最大总质量3880kg车轮半径0.367m传动系机械效率0.85滚动阻力系数0.013Cd*A2.77m2主减速器传动比5.83飞轮转动惯量0.218kg*m2二前轮转动惯量1.798kg*m2四后轮转动惯量3.598kg*m2一挡传动比5.56二挡传动比2.769三挡传动比1.644四挡传动比1.00五挡传动比0.793轴距3.2m发动机最低转速800r/min最高转速5700r/min整车整备质量400kg最大总质量1270kg车轮半径0.272m传动系机械效率0.90滚动阻力系数0.012Cd*A0.924m2主减速器传动比4.388飞轮转动惯量0.200kg*m2二前轮转动惯量1.5kg*m2四后轮转动惯量3.42kg*m2一挡传动比3.416二挡传动比1.894三挡传动比1.280四挡传动比0.914五挡传动比0.757轴距2.3m39/41两车驱动力的比较：低速档时，货车的牵引力大于轿车的牵引力。在高速档时，两者的牵引力差不多，而货车的行驶阻力大，驱动力克服行驶阻力后，剩余的驱动力小于轿车图中货车的最高车速约为100km/h,轿车的约为140km/h。40/41加速能力的比较：直接档加速时间比较原地起步加速时间比较加速时间比较：直接档加速行驶时，轿车的加速时间短，其加速能力要比货车的要好。41/41原地起步加速到最高档的最高车速的80%时两种车型的比较：低速档起步加速时，加速时间近似，刚起步时，加速度都大，加速时间较短。当车大约到三档加速时，加速到同一速度，轿车的加速时间要短，货车的加速时间长些。
