《汽车行驶理论》PPT课件.ppt

《《汽车行驶理论》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《汽车行驶理论》PPT课件.ppt（29页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第2章章 汽车行驶理论汽车行驶理论 教学内容：教学内容：u 汽车的驱动力和行驶阻力汽车的驱动力和行驶阻力u 汽车的行驶条件汽车的行驶条件u 汽车的动力因数与特性图汽车的动力因数与特性图（第（第3 3讲）讲）重点解决的问题：重点解决的问题：u汽车的行驶阻力由哪些因素构成？汽车的行驶阻力由哪些因素构成？u如何保证汽车稳定行驶？如何保证汽车稳定行驶？u汽车的动力因数对研究汽车动力性能有何作用？汽车的动力因数对研究汽车动力性能有何作用？第第2章章 汽车行驶理论汽车行驶理论 1 1学习目的：学习目的：道路设计是以满足汽车行驶的要求为前提的。道路设计是以满足汽车行驶的要求为前提的。汽汽车车运运动动基基本

2、本规规律律及及对对公公路路的的要要求求，指指导导公公路路设设计计；保保证证公公路路的使用品质、服务等级。汽车行驶理论是公路线形设计的理论基础。的使用品质、服务等级。汽车行驶理论是公路线形设计的理论基础。2 2研究内容：研究内容：研究汽车的驱动力和行驶阻力；研究汽车的驱动力和行驶阻力；分析汽车运动的基本规律；分析汽车运动的基本规律；研究汽车主要动力性能研究汽车主要动力性能 分析影响汽车主要使用性能的因素。分析影响汽车主要使用性能的因素。3 3汽车行驶对道路的基本要求：汽车行驶对道路的基本要求：l安全：安全：保证汽车的行驶稳定性，避免发生翻车、倒溜、侧滑等；保证汽车的行驶稳定性，避免发生翻车、倒溜

3、、侧滑等；l迅速：迅速：行驶速度行驶速度平均技术速度。平均技术速度。l经济：经济：运输成本：低运输成本：低 l 运输生产率：高运输生产率：高l 评价汽车运输工作效率的指标有：评价汽车运输工作效率的指标有：l 汽车运输生产率汽车运输生产率周转率周转率 l 运输成本运输成本油料及轮胎消耗，保养周期油料及轮胎消耗，保养周期l舒适：舒适：视觉上：线形美观，赏心悦目，自然环境与景观设计视觉上：线形美观，赏心悦目，自然环境与景观设计l 生理上：平稳、不颠簸，离心力生理上：平稳、不颠簸，离心力小小 l 心理上：轻松，有安全感，心情愉快。心理上：轻松，有安全感，心情愉快。安全、迅速、经济、舒适安全、迅速、经济

4、、舒适第第2章章 汽车行驶理论汽车行驶理论 2.12.1汽车的动力、行驶阻力及汽车的行驶条件汽车的动力、行驶阻力及汽车的行驶条件 2.1.1汽车的牵引力汽车的牵引力n汽车的动力来源：汽车的动力来源：n汽车行驶的驱动力来自它的内燃发动机。汽车行驶的驱动力来自它的内燃发动机。n在发动机里热能转化成机械能经过传动系变速和传动，将曲轴的扭矩在发动机里热能转化成机械能经过传动系变速和传动，将曲轴的扭矩传给驱动轮，产生传给驱动轮，产生Mk的扭矩驱动汽车驱动轮旋转，轮胎对路面产生向后的扭矩驱动汽车驱动轮旋转，轮胎对路面产生向后的水平推力，则路面对车辆产生向前的推力，驱使汽车行驶。的水平推力，则路面对车辆产生

5、向前的推力，驱使汽车行驶。rT=Mk/rMk发动机输出的功率发动机输出的功率Ne与产生的扭矩与产生的扭矩Me的关系：的关系：1汽车发动机外特性曲线汽车发动机外特性曲线N-n曲线曲线M-n曲线曲线耗油量耗油量ge-n曲线曲线n发动机转速特性曲线：发动机转速特性曲线：东风东风EQ-140发动机发动机外特性曲线外特性曲线扭矩扭矩Mn扭矩扭矩Me传动比传动比ik汽车传动系统汽车传动系统2牵引力与曲轴扭矩的关系牵引力与曲轴扭矩的关系l（1）发动机扭矩的传递：）发动机扭矩的传递：l传到传动轴上的扭矩为：传到传动轴上的扭矩为：Mn=Meikkl经主传动器的半轴而传到汽车驱动轮上的扭矩值为经主传动器的半轴而传

6、到汽车驱动轮上的扭矩值为lMk=Mni00。=Mei00ikkl令令m=0k，m称为传动系的机械效率称为传动系的机械效率l Mk=Me i0ikml（2）牵引力牵引力Ft与曲轴扭矩与曲轴扭矩Me的关系：的关系：rk车轮工作半径，即计入轮胎弹性变形后的车轮半径（车轮工作半径，即计入轮胎弹性变形后的车轮半径（m）。它与内）。它与内胎气压，外胎构造、路面的刚性与平衡性以及车轮上的荷载有关。其值一胎气压，外胎构造、路面的刚性与平衡性以及车轮上的荷载有关。其值一般为般为0.93r00.96r0，r0为未变形前轮胎的自由半径。为未变形前轮胎的自由半径。2牵引力与曲轴扭矩的关系牵引力与曲轴扭矩的关系车速车速

7、V V与发电机转速关系：与发电机转速关系：n驱动轮上的转速为：驱动轮上的转速为：车速车速V与发电机转速关系：与发电机转速关系：驱动力驱动力Ft与行车速度之间的关系式：与行车速度之间的关系式：u汽车行驶阻力种类：汽车行驶阻力种类：l滚动阻力滚动阻力Rfl坡度阻力坡度阻力Ril空气阻力空气阻力Rwl惯性阻力惯性阻力Rj2.1.2 2.1.2 汽车的行驶阻力汽车的行驶阻力 1.滚动阻力滚动阻力Rfn法法向向反反作作用用力力Z的的作作用用点点较较车车轮轮法法线线前前移移了了一一个个距距离离a，因因而而产产生生一一个个滚滚动阻力距动阻力距Mf，其值为其值为nMf=Gkan由平衡条件得：由平衡条件得：Mf

8、=T1rk（水平推力水平推力T1）nT1=Mf/rk=Gka/rkn令令f=a/rk，称为滚动阻力系数称为滚动阻力系数，则则T1=Gkf1.滚动阻力滚动阻力Rfl对整个车辆，为克服滚动阻力矩所必须的推力为对整个车辆，为克服滚动阻力矩所必须的推力为l T=T1=Ga f l滚动阻力滚动阻力Rf为：为：Rf=Gafl当汽车在坡度角当汽车在坡度角的公路上行驶时，其车轮负荷变为的公路上行驶时，其车轮负荷变为Gacos，l则其滚动阻力为则其滚动阻力为Rf =G acosfl汽汽车车在在坡坡道道上上行行驶驶时时，汽汽车车重重力力在在平平行行路路面面方方向向上上的的分分力力，称称为为坡坡度度阻阻力力。l坡度

9、阻力计算公式：坡度阻力计算公式：Ri=Gasinl因坡道倾角一般较小，认为因坡道倾角一般较小，认为sintgi，则则lRi=Gatan=Gai（N）l式中：式中：Ri坡度阻力坡度阻力（N）；）；lGa车辆总重力（车辆总重力（N）；）；l i 道路纵坡度，上坡为正；下坡为负。道路纵坡度，上坡为正；下坡为负。2.坡度阻力坡度阻力Riu汽汽车车在在行行驶驶中中，由由于于迎迎面面空空气气质质点点的的压压力力，车车后后的的真真空空吸吸力力及及空空气气质质点与车身表面的摩擦力阻碍汽车前进，总称为空气阻力。点与车身表面的摩擦力阻碍汽车前进，总称为空气阻力。u 压力阻力：压差阻力、干扰阻力、冷却系阻力压力阻力

10、：压差阻力、干扰阻力、冷却系阻力u空气阻力：空气阻力：诱导阻力诱导阻力u 摩擦阻力摩擦阻力n式中：式中：C流线型系数；流线型系数；n空气密度，空气密度，kg/m3，一般一般=1.2258Ns2/m4；nA汽车迎风面面积，汽车迎风面面积，m2；nvH汽车与空气相对速度，汽车与空气相对速度，m/s；nn随车速变化的指数，当随车速变化的指数，当vH1m/s，n=1；n1vH330m/s，n=2；vH330m/s，n=3。空气阻力空气阻力RW计算公式计算公式：3.空气阻力空气阻力Rwn式中：式中：K空气阻力系数，空气阻力系数，kg/m3；K=C。n其值可由道路试验，风洞试验等方法测得；其值可由道路试验

11、，风洞试验等方法测得；nV车速，车速，km/hn 对对汽汽车车列列车车的的空空气气阻阻力力，一一般般可可按按每每节节挂挂车车的的空空气气阻阻力力为为其其牵牵引引车车的的20%20%折算。折算。n则对则对n n节挂车的汽车列车，其空气阻力为节挂车的汽车列车，其空气阻力为nRW=（1+0.2n）KAV2/13 n汽汽车车的的迎迎风风面面积积A A即即汽汽车车在在纵纵轴轴的的垂垂直直面面上上的的投投影影面面积积，可可用用投投影影法法测得，也可用下列公式计算测得，也可用下列公式计算n 载重汽车和公共汽车载重汽车和公共汽车A=BHn小客车小客车A=0.78B1H3.空气阻力空气阻力Rw简化公式：简化公式

12、：乘积乘积KFKF称为汽车流线性因数称为汽车流线性因数 u汽汽车车变变速速行行驶驶时时，需需要要克克服服其其质质量量变变通通运运动动时时产产生生的的惯惯性性力力和和惯惯性性力力矩称为惯性阻力，用矩称为惯性阻力，用R Rj j表示。表示。u汽车的质量：平移质量汽车的质量：平移质量u旋转质量旋转质量4惯性阻力惯性阻力Rj汽车平移质量的惯性阻力汽车平移质量的惯性阻力Rj1为：为：旋转质量的惯性力矩旋转质量的惯性力矩Rj2u汽车上各回转部件：飞轮、离合器、变速器、齿轮、传动轴、主传动器汽车上各回转部件：飞轮、离合器、变速器、齿轮、传动轴、主传动器u 车轮等车轮等u飞轮的惯性力矩飞轮的惯性力矩Mje为：

13、为：Mje=Jede/dtu车轮的惯性力矩车轮的惯性力矩Mjk为：为：Mjk=Jkdk/dtu回转部件的惯性阻力回转部件的惯性阻力Rj2为为：惯性阻力计算：惯性阻力计算：nRj2与与Rj1之和即汽车的惯性阻力之和即汽车的惯性阻力Rj（N）。引入一个系数。引入一个系数，得，得n式中式中:称为汽车回转质量换算系数。称为汽车回转质量换算系数。主主要要与与飞飞轮轮的的转转动动惯惯量量、车车轮轮的的转转动动惯惯量量以以及及传传动动系系的的传传动动比比有有关关，其值可用下式计算：其值可用下式计算：n式式中中1与与2为为分分别别考考虑虑汽汽车车车车轮轮和和发发动动机机飞飞轮轮的的惯惯性性影影响响而而引引用用

14、的的两两个个系数。对一般汽车而言其数值变化不大；系数。对一般汽车而言其数值变化不大；1在在0.030.05之间；之间；n2对于小客车在对于小客车在0.050.07之间，对于载重汽车在之间，对于载重汽车在0.040.05之间。之间。1汽车行驶的必要条件汽车行驶的必要条件n为为使使汽汽车车运运动动，汽汽车车的的牵牵引引力力必必须须与与汽汽车车运运动动时时所所遇遇到到各各项项阻阻力力之之和和平平衡，即衡，即nFt=RfRi+RWRj （牵引平衡方程）牵引平衡方程）n代代入表达式，汽车的运动方程式为：入表达式，汽车的运动方程式为：2.1.3汽车的行驶条件汽车的行驶条件n汽车行驶的必要条件：（亦称驱动条

15、件）：汽车行驶的必要条件：（亦称驱动条件）：nFt=R=RfRi+RWRjn若若 FtD时：时：减速行驶减速行驶，假设，假设=1，由由n当当D时：时：加速行驶加速行驶n当当=D时时:等速行驶等速行驶u最最高高车车速速就就是是指指在在良良好好的的路路面面条条件件情情况况下下，稳稳定定行行驶驶的的汽汽车车所所能能够够达达到到的最大行驶速度。的最大行驶速度。udv/dt=0，则则D=直直线线与与D=f（V）曲曲线线的的交交点点所所对对应应的的速速度度Vc，即即为为在在道路阻力为道路阻力为时，汽车可能的最大行驶速度。时，汽车可能的最大行驶速度。2.临界速度临界速度1.道路条件一定时的最高车速道路条件一

16、定时的最高车速图图2.2.3某排挡的动力特性图某排挡的动力特性图u最最高高车车速速就就是是指指在在良良好好的的路路面面条条件件情情况况下下，稳稳定定行行驶驶的的汽汽车车所所能能够够达达到到的最大行驶速度。的最大行驶速度。udv/dt=0，则则D=直直线线与与D=f（V）曲曲线线的的交交点点所所对对应应的的速速度度Vc，即即为为在在道路阻力为道路阻力为时，汽车可能的最大行驶速度。时，汽车可能的最大行驶速度。2.临界速度临界速度1.道路条件一定时的最高车速道路条件一定时的最高车速图图2.2.3某排挡的动力特性图某排挡的动力特性图对某一排挡的动力特性曲线，动力因数对某一排挡的动力特性曲线，动力因数D

17、均有一定的使用范围，且存在均有一定的使用范围，且存在一个最大值一个最大值Dmax，其所对应的速度，其所对应的速度Vk称为该档的临界速度。称为该档的临界速度。3.汽车的最高速度汽车的最高速度n汽汽车车的的最最高高速速度度：是是指指节节流流阀阀全全开开、满满载载（不不带带挂挂车车）、在在表表面面平平整整坚坚实水平路段上，以直接档作稳定行驶时的速度。实水平路段上，以直接档作稳定行驶时的速度。n最高速度最高速度Vmax：4.汽车的最小稳定速度汽车的最小稳定速度n汽汽车车的的最最小小稳稳定定速速度度：是是指指满满载载（不不带带挂挂车车）在在路路面面平平整整坚坚实实的的水水平平路路段上，稳定行驶时的最低速

18、度（即临界速度段上，稳定行驶时的最低速度（即临界速度Vk）。）。结结 论论u1.1.汽车的行驶阻力的构成：汽车的行驶阻力的构成：l汽汽车车的的行行驶驶阻阻力力由由滚滚动动阻阻力力、坡坡度度阻阻力力、空空气气阻阻力力及及惯惯性性阻阻力力等等四四种种形形式构成。式构成。u2.2.保证汽车稳定行驶的条件：保证汽车稳定行驶的条件：l汽汽车车稳稳定定行行驶驶是是指指汽汽车车在在其其最最大大动动力力条条件件下下可可以以自自由由地地做做匀匀速速或或加加速速行行驶的状态。驶的状态。l保保证证汽汽车车做做稳稳定定行行驶驶的的条条件件是是汽汽车车的的驱驱动动力力必必须须与与汽汽车车运运动动时时所所遇遇到到各各项项

19、阻阻力力之之和和平平衡衡，即即Ft=RfRi+RWRj （必必要要条条件件），同同时时其其驱驱动动力力小于或等于轮胎与路面之间的附着力，即小于或等于轮胎与路面之间的附着力，即Ft G（充分条件）。（充分条件）。u3.3.汽车的动力因数对研究汽车动力性能的作用：汽车的动力因数对研究汽车动力性能的作用：l通通过过汽汽车车的的动动力力特特性性图图可可以以研研究究汽汽车车在在不不同同行行驶驶条条件件下下的的动动力力因因素素变变化化情况。情况。l利利用用汽汽车车的的动动力力因因素素D-VD-V图图可可以以研研究究汽汽车车所所具具有有的的加加速速性性能能、爬爬坡坡能能力力、最大速度、最小速度等的性能。最大速度、最小速度等的性能。