汽车运用工程第2章.ppt

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1、Vehicle Tractive Performancel主要研究内容：主要研究内容：l 分析受力分析受力;l 建立行驶方程式建立行驶方程式;l 以图、表（或编程）的形式，按汽车动力以图、表（或编程）的形式，按汽车动力性评价指标，确定汽车的动力性。性评价指标，确定汽车的动力性。汽车动力性汽车动力性 定义定义 在良好、平直的路面上行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。1.0 引言引言2.1 2.1 汽车动力性评价指标汽车动力性评价指标l最大车速umaxl加速时间tl最大爬坡度imaxEvaluation Criteria of Vehicle Performance Maxi

2、mum SpeedAcceleration TimeMaximum Grad ability加速时间评价方法加速时间评价方法l超车加速时间超车加速时间l 以最高挡或次高挡，以以最高挡或次高挡，以amax加速至某一高速所用的时间。加速至某一高速所用的时间。原地起步加速时间原地起步加速时间 由由I或或II挡起步，以挡起步，以amax，并并考虑换挡时间，一般用考虑换挡时间，一般用0400m或者或者0100km/h的时间表示原的时间表示原地起步的加速时间。地起步的加速时间。Acceleration time最高车速最最高高车车速速，是是指指汽汽车车在在平平直直的的、良良好好道道路路（混混凝凝土土或或柏

3、柏油油）上上所所能能达达到到的的平平均最高行驶车速。均最高行驶车速。Max.Speed汽汽车车加加速速过过程程曲曲线线轿车的原地起步加速过程曲线轿车的原地起步加速过程曲线爬坡能力的评价l l 以满载、良好路面上的以满载、良好路面上的imax来表示。来表示。l 商用车商用车3030或或16.516.5；l 越野汽车越野汽车6060或或3131；l 轿车最高车速较大，轿车最高车速较大，且通常在良好的市且通常在良好的市区道路行驶，可爬坡度很大。区道路行驶，可爬坡度很大。l 有的国家要求汽车在常遇坡道上汽车必有的国家要求汽车在常遇坡道上汽车必须保持的速度表明其加速能力。须保持的速度表明其加速能力。Ma

4、ximum Grad ability轻型客车动力性指标限值轻型客车动力性指标限值项目项目车长车长3.55m车长车长57m最高车速最高车速/kmh-1直接挡从直接挡从20km/h20km/h加速通加速通过过400m400m的时间的时间/s/s起步连续换挡加速通起步连续换挡加速通过过400m400m的时间的时间/s/s1003028903632最大爬坡度角最大爬坡度角/(/(）13.32.2 汽车驱动力和行驶阻力汽车驱动力和行驶阻力汽车动力传递路线：发动机汽车动力传递路线：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Tr

5、active Forcel定义：定义：l 用用Ft-ua曲线图来全面地描曲线图来全面地描述汽车的驱动力。若已知外特性述汽车的驱动力。若已知外特性曲线、传动系速比、传动系机械曲线、传动系速比、传动系机械效率就可求计算驱动力。效率就可求计算驱动力。二、汽车行驶阻力二、汽车行驶阻力l（一）滚动阻力（一）滚动阻力Ff :轮胎内部摩擦产生轮胎内部摩擦产生的迟滞损失。这种迟滞损失表现为阻碍的迟滞损失。这种迟滞损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。车轮运动的阻力偶。轮胎径向变形曲线轮胎径向变形曲线滚动阻力系数滚动阻力系数l 轮胎内部摩擦产生迟滞损失，这种损失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

6、力偶。表现为阻碍车轮运动的阻力偶。l滚动阻力系数滚动阻力系数l 车轮在一定条件下，滚动车轮在一定条件下，滚动所需要推力所需要推力Fp1与负荷与负荷W1之比，之比，即单位重力的推力即单位重力的推力：阻力偶用滚动阻力描述阻力偶用滚动阻力描述 滚动阻力无法在受力图上画出，它是滚动阻力无法在受力图上画出，它是一个数值，在受力图上它是切向反力。一个数值，在受力图上它是切向反力。在实际计算时，可不必考虑阻在实际计算时，可不必考虑阻力偶，而用滚动阻力替代力偶，而用滚动阻力替代滚动阻力系数的试验确定法牵引法、滑行法和转鼓法l1.速度速度ua对对 f 的影响的影响对对 f 的影响因素的影响因素 2.轮胎的结构、

7、材料、帘线对轮胎的结构、材料、帘线对f 的的影响也很大。子午线轮胎影响也很大。子午线轮胎 f 小，天小，天然橡胶然橡胶 f 低。低。f 的经验公式驱驱动动轮轮受受力力图图l真正驱动车轮前进的力是地面切真正驱动车轮前进的力是地面切向反力向反力Fx2。其其在数值上等于汽车在数值上等于汽车驱动力驱动力Ft与滚动阻力与滚动阻力Ff之差。之差。l其中压力阻力分为：其中压力阻力分为：l 形状阻力形状阻力：主要与汽车的形状有关，约占：主要与汽车的形状有关，约占5858。l 干扰阻力干扰阻力：汽车突出部件，如后视镜、门：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，约把手、导水槽、驱动轴、悬架

8、导向杆等，约占占1414。l 内循环阻力内循环阻力：发动机冷却系、车身通风等：发动机冷却系、车身通风等气流流过汽车内部，占气流流过汽车内部，占1212。l 诱导阻力诱导阻力：空气升力在水平方向的分力，：空气升力在水平方向的分力，占占7 7。l 摩擦阻力摩擦阻力：9 9。影响影响 Fw 的因素：的因素：CD 和和 A由于乘坐空间的制约由于乘坐空间的制约A变化不大变化不大但但CD变化较大变化较大，195070年年 CD=0.40.6 1990年年CD=0.250.40 概念车概念车CD=0.2CD大小对轿车（高速）汽车的性能影响极大大小对轿车（高速）汽车的性能影响极大如：上海大众帕萨特如：上海大众

9、帕萨特(Passat )CD=0.28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，向后应逐底部导流，平整化，向后应逐步升高，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。CD汽汽车车降降低低空空气气阻阻力力的的基基本本思思路路（三）坡道阻力（三）坡道阻力（四）加速阻力（四）加速阻力lF Fj j汽车加速行驶时，需要克服其质量加速汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时的惯性力，即为加速阻力。运动时的惯性力，即为加速阻力。从动轮受力分析从

10、动轮受力分析从动轮受力分析从动轮受力分析（续续）驱动轮受力分析驱动轮受力分析（驱动轮受力分析（续续）车体受力分析车体受力分析车体受力分析（续）车体受力分析（续）转动质量换算系数转动质量换算系数l2.3 2.3 汽车驱动力汽车驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图行驶阻力平衡图与动力特性图 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

11、：阻力之间的普遍情况。当已知条件：l一、驱动力与行驶阻力平衡图一、驱动力与行驶阻力平衡图l1.1.定义定义：为了清晰地描述汽车行驶时受力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图情况及其平衡关系，通常将平衡方程式用图解方式进行描述，即将驱动力解方式进行描述，即将驱动力Ft和常见行驶和常见行驶阻力阻力Fw和和Ff 绘在同一张图上。绘在同一张图上。l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Ft从上图可得：从上图可得：1)1)最大速度和部分负荷时的力平衡最大速度和部分负荷时的力平衡以及以及 uamax 和部分负荷时的等速速度和部分负荷时的等速速度2)2)加

12、速能力加速能力3)3)最大爬坡度最大爬坡度l2.加速能力加速能力 通常通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。l汽车的行驶加速度曲线汽车的行驶加速度曲线加速度加速度ajl图图125 加速度倒数曲线加速度倒数曲线由驱动力、滚动阻力和空气阻力，就可按行驶方程式计算加速度及其倒数，从而求得加速时间或者加速距离。l 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 后的全部力都用于克服坡道阻力，即后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二、动力特性图二、动力特性图动力因数动力因数汽车动

13、力特性图和利用汽车动力特性图和利用动力特性来确定汽车的动力性动力特性来确定汽车的动力性1.4 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率汽车行驶的附着条件与汽车的附着率l一、一、汽车行驶的驱动附着条件汽车行驶的驱动附着条件Adhesive force后驱动汽车后驱动汽车二、二、汽车的附着力与地面法向反作用力汽车的附着力与地面法向反作用力l路面路面 混凝土（干）混凝土（干）混凝土（湿）混凝土（湿）l附着系数附着系数 0.7 0.8 0.5 0.6l路面路面 碎石碎石 土路（干）土路（干）土路（湿）土路（湿）l附着系数附着系数 0.6 0.7 0.5 0.6 0.2 0.4前前轮轮驱驱动动和和后后轮轮驱驱动

14、动时时地地面面反反力力前轮驱动和后轮驱动时地面法向反力前轮驱动和后轮驱动时地面法向反力对对后后轮轮取取矩矩，得得到到对对 前前 轮轮 取取 矩矩，得得 到到1.5 1.5 汽车的功率平衡汽车的功率平衡l功率平衡图功率平衡图l 用纵坐标表示功率，横坐标表示车速，用纵坐标表示功率，横坐标表示车速，将发动机功率与经常遇到的阻力功率对车将发动机功率与经常遇到的阻力功率对车速的关系绘制在直角坐标图上，就得到功速的关系绘制在直角坐标图上，就得到功率平衡图。率平衡图。汽车在行驶时驱动力与行驶阻力平衡汽车在行驶时驱动力与行驶阻力平衡 发动机输出功率也与行驶阻力功率平衡发动机输出功率也与行驶阻力功率平衡l挡位不

15、同时车速的范围不同挡位不同时车速的范围不同，但是，但是功功率的大小不变率的大小不变，只是各挡的功率曲线对应，只是各挡的功率曲线对应的车速位置不同。低挡时车速低，速度变的车速位置不同。低挡时车速低，速度变化区域窄；高挡时车速高，所占速度变化化区域窄；高挡时车速高，所占速度变化区域大。区域大。l滚动阻力滚动阻力功率在功率在低速低速时近似为时近似为直线直线，而在而在高速高速时是时是二次曲线二次曲线（低速、货车！）（低速、货车！）l空气阻力空气阻力功率曲线为三次函数功率曲线为三次函数l在在低速低速时以时以滚动阻力滚动阻力功率为主，而在功率为主，而在高速高速时以时以空气阻力功率空气阻力功率为主。为主。l 汽车后备功率越大，汽车的动力性越好。汽车后备功率越大，汽车的动力性越好。l 利用后备功率也可确定汽车的利用后备功率也可确定汽车的爬坡度爬坡度和和加速加速度度。l 功率平衡也可描述汽车行驶时的发动机负荷功率平衡也可描述汽车行驶时的发动机负荷率，有利于分析汽车燃油经济性率，有利于分析汽车燃油经济性。后备功率后备功率