第2章-汽车的动力性ppt课件.ppt

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1、汽车运用工程南京农业大学工学院1第二章第二章 汽车的动力性汽车的动力性n2-1 汽车动力性指标n2-2 汽车的驱动力和行驶阻力n2-3 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力n2-4 汽车驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图2-5 汽车的功率平衡汽车运用工程南京农业大学工学院2第二章 汽车的动力性n预备知识预备知识 汽车传动系的功能、汽车传动系的功能、组成、构造及工作原理。组成、构造及工作原理。 发动机的转速特性。发动机的转速特性。 n中心思想中心思想 介绍动力性的基础介绍动力性的基础知识（知识（评价指标、受力评价指标、受力、行驶条件）。行驶条件）。 根据力的平衡、功根据力的平衡、功率的平衡来分

2、析和评价率的平衡来分析和评价汽车的动力性好坏。汽车的动力性好坏。 汽车运用工程南京农业大学工学院3引 言 n定义：定义：汽车在良好路面上直线行驶时，由纵向外力决定的所能达到的平均行驶速度。n关于定义的讨论：关于定义的讨论：q道路良好路面：水平或坡路q运动直线行驶q外力纵向外力决定的运动q能力所能达到的q有效性运输效率最基本、最重要的性能。汽车运用工程南京农业大学工学院4引 言 n本章的内容与目的本章的内容与目的 分析汽车行驶时的受力，建立行驶方程式，并通过计算或以图表的形式按动力性评价指标的要求确定动力性。汽车运用工程南京农业大学工学院5第一节第一节 汽车的动力性指标汽车的动力性指标 三个指标

3、三个指标：n 最高车速最高车速水平良好路面n 加速时间加速时间原地起步加速时间、超车加速时间 （1）原地起步时间t由一档或二档起步，逐渐换至最高档，行驶到预定距离或车速所需时间。 （2）超车加速时间t在最高或次高档由某一较低车速30、40km/h全力加速至某一高速所需的时间。 （3）用车速时间曲线全面反应加速能力。汽车运用工程南京农业大学工学院6第一节第一节 汽车的动力性指标汽车的动力性指标 汽车运用工程南京农业大学工学院7第一节第一节 汽车的动力性指标汽车的动力性指标 n上坡能力上坡能力最大坡度，良好路面，满载行驶。 （1）显然，是指一档最大爬坡度。 （2）轿车的最大坡度基本满足使用要求，货

4、车、越野车的爬坡能力是个很重要的指标。 （3）军用车辆的战术技术要求中，常规定在一定坡道上车辆应达到一定的速度。 汽车运用工程南京农业大学工学院8第一节结束！第一节结束！汽车运用工程南京农业大学工学院9第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 行驶方程式运动状况力驱动力 Ft行驶阻力F平衡关系FFitautmaxmax)(汽车运用工程南京农业大学工学院10第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 n讨论 驱动力发动机转矩经传动系至驱动轮。 行驶阻力滚动、空气、加速、坡度。 汽车运用工程南京农业大学工学院11第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行

5、驶阻力 一、汽车的驱动力一、汽车的驱动力 rTFttTgtqtiiTT*0riiTFTgtqt*0汽车运用工程南京农业大学工学院12第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 n由发动机的转速特性来确定转矩由发动机的转速特性来确定转矩（1）转速特性曲线 （外特性曲线， 和部分特性曲线 ） tqT9550nTPtqe汽车运用工程南京农业大学工学院13第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力汽车运用工程南京农业大学工学院14第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 （2）发动机制造厂提供的发动机特性曲线是在试验台上未带空气滤清器、水泵、风扇、消声

6、器、发电机等条件下测得的。 带上全部附件设备时的发动机特性曲线称为使用特性曲线。 汽车运用工程南京农业大学工学院15第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 （3）台架试验发动机工况相对稳定 实际使用发动机工况相对不稳定 由于对变工况下发动机特性研究的还不够，所以仍是用稳定工况下发动机台架试验结果。 汽车运用工程南京农业大学工学院16第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 n传动系的机械效率传动系的机械效率 （1）Pe发动机发出的功率PT传动系中损失的功率（2）PT的讨论它由传动系中的部件变速器、传动轴、万向节、主减速器等的功率损失组成。分类：机械损失摩擦

7、损失、液力损失消耗于润滑油受多种因素的影响，但对汽车进行初步的动力分析时可把它看作一个常数。可查表。 eTeTeTPPPPP1T汽车运用工程南京农业大学工学院17汽车运用工程南京农业大学工学院18第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力n车轮的半径1.自由半径无载2.静力半径静载3.滚动半径动载s转动n圈，实际车轮滚动距离。车轮滚动圈数。一般不计差别，统称为车轮半径r，即srrrnsrr2rsrrr汽车运用工程南京农业大学工学院19汽车运用工程南京农业大学工学院20第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 n汽车的驱动力图 驱动力车速关系曲线 atuF ri

8、iTFtgtqt00377. 0iirnuga汽车运用工程南京农业大学工学院21第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力二、汽车的行驶阻力二、汽车的行驶阻力 （）前两项在任何行驶条件下均存在，后两项在一定行驶条件下才存在。n滚动阻力滚动阻力产生产生：轮胎内部摩擦产生弹性迟滞损失，损失的能量消失在轮胎各组成部分相互间的摩擦及橡胶、帘线等物质分子间摩擦，即弹性物质的迟滞损失。 jifFFFFF汽车运用工程南京农业大学工学院22汽车运用工程南京农业大学工学院23第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力由力平衡： raFrTFTrFzfpfp11汽车运用工程南京农业

9、大学工学院24第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力令 滚动阻力系数则 只要知道f，就可求出滚动阻力，即无法在真正的受力图上表示出来，它只是一个数值。 raf rTWfFWFfWfFffpp11或WfFffF汽车运用工程南京农业大学工学院25第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力rTFttftXTTFr2ftftXFFrTrTF2tFfF汽车运用工程南京农业大学工学院26第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力n滚动阻力系数f=f(路面、车速、轮胎)，由实验测定或由经验公式估算。n在动力性分析中常不考虑由于转弯增加的阻力。汽车运用工程南

10、京农业大学工学院27第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力汽车运用工程南京农业大学工学院28第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力汽车运用工程南京农业大学工学院29第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力汽车运用工程南京农业大学工学院30第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力汽车运用工程南京农业大学工学院31第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力n空气阻力空气阻力 直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力。1.压力阻力压力阻力：形状、干扰、内循环、诱导阻力，是指法向压力合力在行驶方向上的分力。

11、2.摩擦阻力摩擦阻力：由于空气粘性在车身表面产生的切向力合力在行驶方向上的分力。 一般轿车：形阻（58%），干扰（14%），内（12%），诱导（7%），摩擦（9%）。 n在汽车行驶范围内，与气流相对速度的动压力成正比，即 F汽车运用工程南京农业大学工学院32第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力n空气阻力系数，与雷诺系数有关n空气密度，一般为1.2258n相对速度，无风时为n迎风面积，方向投影面积 （）速度增大，对应给予足够的重视。 （）可以通过查表或测量得到。 221rDwuACFDCru42mNssmua/auA汽车运用工程南京农业大学工学院33汽车运用工程南京农业大学

12、工学院34汽车运用工程南京农业大学工学院35第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力n坡度阻力坡度阻力 n坡度坡度 ：因为较小，所以故sinGFitgshiitgsinGiGtgGFisin汽车运用工程南京农业大学工学院36第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力n道路阻力与道路阻力系数道路阻力与道路阻力系数 当不大时， 道路阻力系数 道路阻力 sincosGfGFFFifitgsin1cos， )(ifGGiGfFifGF 汽车运用工程南京农业大学工学院37第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力n加速阻力加速阻力 （1）克服其质量加速运

13、行时的惯性力，。（2）平移质量惯性力与旋转质量惯性力偶矩，以计入。汽车质量换算系数 ，主要与飞轮转动惯量、车轮转动惯量及传动系的传动比有关。 jFdtdumFj220221mriiImrITgf汽车运用工程南京农业大学工学院38第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力n经验公式估算经验公式估算 式中： 2211gi05. 003. 021汽车运用工程南京农业大学工学院39汽车运用工程南京农业大学工学院40第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力三、汽车行驶方程式三、汽车行驶方程式 n上式可以通过对汽车各部分取隔离体进行受力分析推导得到，同时推出的表达式。n只

14、表示各物理量之间的数量关系。式中有些项，并不表示作用于汽车的外力，例如，。jiwftFFFFFdtdumGiACGfriiTDtgtq2a0u15.21ftFF ,汽车运用工程南京农业大学工学院41第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力n作用于汽车质心上的惯性力为 ，而不是，飞轮的惯性力矩作用在汽车横截面上，所以 只是进行动力性分析时代表惯性力和力矩总效应的一个数值而已。 dtdumdtdumdtdumFj汽车运用工程南京农业大学工学院42第二节结束！第二节结束！汽车运用工程南京农业大学工学院43第三节第三节 汽车行驶的驱动汽车行驶的驱动- -附着条件、汽附着条件、汽车的附

15、着力车的附着力 一、汽车行驶的驱动一、汽车行驶的驱动-附着条件附着条件1由行驶方程式知： 驱动条件： （必要条件），否则（1）无法开动，（2）减速直至停车。2轮胎与地面的附着条件 iwftFFFFdtdumiwftFFFFzxFFFmax汽车运用工程南京农业大学工学院44第三节第三节 汽车行驶的驱动汽车行驶的驱动- -附着条件、汽附着条件、汽车的附着力车的附着力 式中 附着系数 不足够大，将引起驱动轮在路面滑转。 的增大，只会使驱动轮加速旋转，地面切向反作用力并不会增加。 所以，地面切向反作用力不能大于附着力。 对于后轮驱动的汽车maxxFtF222zftxFrTTFfFFzt2汽车运用工程南

16、京农业大学工学院45第三节第三节 汽车行驶的驱动汽车行驶的驱动- -附着条件、汽附着条件、汽车的附着力车的附着力 因为多数情况下 ，所以 附着条件（必要条件）式中 作用于所有驱动轮上地面法向作用力3汽车的驱动汽车的驱动附着条件附着条件 （必要与充分条件） f2ztFF ztFF zFztiwfFFFFF汽车运用工程南京农业大学工学院46第三节第三节 汽车行驶的驱动汽车行驶的驱动- -附着条件、汽附着条件、汽车的附着力车的附着力 二、汽车的附着力二、汽车的附着力 1式中 取决于路面、车速、车轮的运动状况 与汽车总体布置、行驶状况、坡度i有关2汽车加速上坡时的受力及 与 在坡度不大，路面良好，作用

17、于前后轮上的惯性阻力矩很小，风压中心与整车质心大致重合时，有下面近似关系 zxxFFF,zF1zF2zF汽车运用工程南京农业大学工学院47汽车运用工程南京农业大学工学院48汽车运用工程南京农业大学工学院49第三节第三节 汽车行驶的驱动汽车行驶的驱动- -附着条件、汽附着条件、汽车的附着力车的附着力3当 ， ， ，增大到一定程度，达到max，此时，汽车的附着力与各阻力有如下近似关系式wgzwgzFdtdumGLhLaGFFdtdumGLhLbGFsinsin21dtduFwdtdumGLhgsinfwFFdtdumGFsin汽车运用工程南京农业大学工学院50第三节第三节 汽车行驶的驱动汽车行驶的

18、驱动- -附着条件、汽附着条件、汽车的附着力车的附着力故后轮驱动汽车前轮驱动汽车四轮驱动汽车 fgzfgzFFLhLaGFFFLhLbGF2122zggFhLfhaGF11zggFhLfhbGFGGFFFzzcos214汽车运用工程南京农业大学工学院51第三节第三节 汽车行驶的驱动汽车行驶的驱动- -附着条件、汽附着条件、汽车的附着力车的附着力4附着利用率 或 100% 只有当汽车前后驱动力的分配比值等于其前后法向反作用力的分配比值时，四轮驱动汽车才能真正利用此附着力。42FF41FF100% 四轮驱动后轮50%前轮0% 1汽车运用工程南京农业大学工学院52第三节结束！汽车运用工程南京农业大学

19、工学院53第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力- -行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图 一、驱动力一、驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图 1由行驶方程式或 在Ftua（驱动力图）的基础上，加上Ff和Fw曲线，即可作出汽车驱动力行驶阻力平衡图，并以它确定汽车的动力性。 例子：图1-23为具有五档变速器汽车的驱动力行驶阻力平衡图。 jiwftFFFFFdtdumGiACGfriiTDtgtq2a0u15.21汽车运用工程南京农业大学工学院54第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力- -行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图nFt5Ff+Fw交点的对应点为uama

20、x 。n当uaFf+Fw，可利用发动机的部分特性。 汽车运用工程南京农业大学工学院55第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力- -行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图2加速度曲线、加速度倒数曲线 （1）利用图1-23可计算各档油门全开时的加速度曲线 （设Fi=0 ）注：有些汽车II档可能比I档加速度大，因为I档的 比较大。wftFFFmdtdu1汽车运用工程南京农业大学工学院56第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力- -行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图（2）由加速度图（u1u2：t） duadtj1Aduadttuujt2110汽车运用工程南京农业大学工学

21、院57第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力- -行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图（3）加速时间曲线注：由汽车的加速时间，确定汽车的加速能力，在选择传动系最佳方案或选择合适的发动机排量时是十分有用的。 汽车运用工程南京农业大学工学院58第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力- -行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图3爬坡能力 一挡：0wftiFFFFGfGfFfcos15.212aDwfAuCGfFFwftFFFGsinGFFFwft arcsintgi 汽车运用工程南京农业大学工学院59第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力- -行驶阻力平衡图行驶阻力平衡

22、图与动力特性图与动力特性图二、动力特性图二、动力特性图 n 用途：用于分析汽车的动力性 令 为汽车的动力因数，以D表示。即 jiwftFFFFFdtdugGdtdumGiGfGFFFGFFjifwtGFFwtdtdugD汽车运用工程南京农业大学工学院60第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力- -行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图n 动力特性图 Dua关系曲线 n 动力特性图的利用 （1）uamax ：动力特性图（D-ua）直接档与滚动阻力系数曲线（fua）的交点，即为uamax。 （2）imax ： ifDdtdu 0汽车运用工程南京农业大学工学院61第四节第四节 汽车的驱

23、动力汽车的驱动力- -行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图即D曲线与f曲线间的距离就表示汽车的上坡能力。I档时，可上坡度较大，此时 误差较大。应按下式计算 根据 折算成最大爬坡度。fDiaxImmaxmaxmaxImsincos fDax222ImImmax11arcsinffDfDaxaxmaxmaxitg汽车运用工程南京农业大学工学院62第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力- -行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图（3）t ：加速时用上述同样方法亦可求得加速度值，然后再折算为t。 0ifDgdtdu汽车运用工程南京农业大学工学院63第四节结束！汽车运用工程

24、南京农业大学工学院64第五节第五节 汽车的功率平衡汽车的功率平衡 一、汽车行驶时的动态平衡一、汽车行驶时的动态平衡 1. 力 2. 功率发动机功率汽车行驶阻力功率之和 机械传动损失全部运动阻力所消耗功率 二、功率的平衡二、功率的平衡 行驶方程式两边乘以ua，并经单位换算整理出汽车功率平衡方程式（kw） jiwftFFFFFaDaTgtqudtdumGiACGfuriiT2a0u15.21汽车运用工程南京农业大学工学院65第五节第五节 汽车的功率平衡汽车的功率平衡 三、汽车功率平衡图三、汽车功率平衡图n 档位 ， 档位 域变宽。 n ua斜率越来越大。n 直接档二曲线的交点为uamax。dtdumuACGiuGfupaDaaTe360076140u3600360013aau,au,wfTpp 1汽车运用工程南京农业大学工学院66第五节第五节 汽车的功率平衡汽车的功率平衡 四、汽车的后备功率四、汽车的后备功率 n 为汽车的后备功率。n 克服滚动阻力、空气阻力后，用于加速和上坡。n 后备功率越大，则汽车的动力性越好。 wfTeppp1汽车运用工程南京农业大学工学院67第五节结束！