汽车的动力性分析方法资料学习教案.pptx

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1、汽车汽车(qch)的动力性分析方法资料的动力性分析方法资料第一页，共47页。做出的做出的Ft-ua关系关系(gun x)图，即驱图，即驱动力图。动力图。依据依据(yj)下面两下面两式式以及发动机外特性以及发动机外特性(txng)曲曲线线汽车的驱动力图2 2第1页/共47页第二页，共47页。3 3第2页/共47页第三页，共47页。三、汽车(qch)行驶方程式4 4第3页/共47页第四页，共47页。第二章第二章 汽车汽车(qch)(qch)动力性动力性 本节将通过作图法确定本节将通过作图法确定(qudng)汽车动力性指标。汽车动力性指标。第三节 汽车的驱动力(dngl)行驶阻力平衡图与动力(dng

2、l)特性图返回目录返回目录5 5第4页/共47页第五页，共47页。第三节 汽车的驱动力(dngl)行驶阻力平衡图与动力(dngl)特性图 在驱动力图的基础在驱动力图的基础上，画出上，画出Ff+FW=f(ua)就是驱动力行驶就是驱动力行驶(xngsh)阻力平衡图。阻力平衡图。一、驱动力行驶阻力(zl)平衡图FfFf+FW6 6第5页/共47页第六页，共47页。FfFf+FWuamax第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡(pnghng)图与动力特性图最高车速最高车速(ch s)行驶行驶时时Fi=0Fj=0Ft=Ff+Fw发动机以部分负发动机以部分负荷荷(fh)工作即工作即可可思考思考 当当Ff+FW与

3、与Ft5没有交没有交点时，如何确定最高车速点时，如何确定最高车速？此时对应的发动机工况？此时对应的发动机工况如何？如何？1.确定uamax7 7第6页/共47页第七页，共47页。uamax=205km/h奥迪奥迪A4 轿车驱动力轿车驱动力行驶行驶(xngsh)阻力平衡图阻力平衡图8第7页/共47页第八页，共47页。由驱动力由驱动力行驶行驶阻力平衡图可以阻力平衡图可以(ky)做出加速度曲做出加速度曲线。线。第三节 汽车的驱动力(dngl)行驶阻力平衡图与动力(dngl)特性图Fi=02.确定(qudng)加速时间t9 9第8页/共47页第九页，共47页。第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡(pngh

4、ng)图与动力特性图思考：从图中看，在什么思考：从图中看，在什么(shn me)时候换挡可以时候换挡可以使加速时间最短？使加速时间最短？由加速由加速(ji s)度度曲线做加速曲线做加速(ji s)度度倒数曲线，再积分，倒数曲线，再积分，即可求出加速即可求出加速(ji s)时间。时间。1010第9页/共47页第十页，共47页。第三节 汽车(qch)的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图 由加速度曲线做加由加速度曲线做加速度倒数曲线，再积分速度倒数曲线，再积分(jfn)，即可求出加速，即可求出加速时间。时间。思考：从图中看，在思考：从图中看，在什么时候什么时候(sh hou)换换挡可以使加速时间最挡可

5、以使加速时间最短？短？1111第10页/共47页第十一页，共47页。第三节 汽车的驱动力(dngl)行驶阻力平衡图与动力(dngl)特性图 积分积分(jfn)时可以时可以将积分将积分(jfn)区域划分成若区域划分成若干个小区间，干个小区间，采用图解积分采用图解积分(jfn)的方法的方法求面积和。求面积和。1212第11页/共47页第十二页，共47页。第三节 汽车(qch)的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图直接直接(zhji)挡挡加速加速挡原地起步换挡加速挡原地起步换挡加速计算计算(j sun)得到的加速得到的加速度曲线度曲线所用时间较短所用时间较短1313第12页/共47页第十三页，共47页。

6、第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡(pnghng)图与动力特性图3.确定(qudng)最大爬坡度imax1414第13页/共47页第十四页，共47页。第三节 汽车的驱动力行驶阻力(zl)平衡图与动力特性图 由驱动力由驱动力行驶行驶(xngsh)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。15第14页/共47页第十五页，共47页。利用汽车的驱动力行驶阻力平衡图，可以确定(qudng)汽车的最高车速、加速能力和爬坡能力。但是，不能直接用来评价不同类型汽车的动力性。总质量不同的两辆汽车的牵引(qinyn)平衡图。实线表示总质量为7t的汽车，虚线表示总质量为3.9t的汽车。第

7、一辆汽车的各挡的驱动力均较第二辆汽车要大。实际上第一辆汽车的总质量大，其相应的道路阻力与加速阻力也较大，所以第一辆汽车的驱动力虽大，但其动力性却不一定就好。第15页/共47页第十六页，共47页。需要考虑(kol)一个既考虑(kol)驱动力又包括汽车策略和空气阻力的综合参数。由汽车驱动力平衡(pnghng)方程有：上式左端是汽车本身所具有的参数，而右端各项不受汽车重力和空气阻力的影响，只和汽车行驶时的道路阻力、加速度及/g有关(yugun)，即只和行驶条件及状况有关(yugun)。第16页/共47页第十七页，共47页。动力因数的物理意义：单位汽车总重力所具有的剩余动力因数的物理意义：单位汽车总重

8、力所具有的剩余(shngy)驱动力，可以用它来克服相应的道路阻力和加驱动力，可以用它来克服相应的道路阻力和加速阻力。所以常将动力因数作为表征汽车动力性的指标。速阻力。所以常将动力因数作为表征汽车动力性的指标。汽车的动力因数以符号汽车的动力因数以符号 表示：表示：当较小时(xiosh)，式2-1和式2-2称为平衡(pnghng)方程第17页/共47页第十八页，共47页。根据动力因数的定义，可作出汽车在各挡下的动力因数与行驶车速的关系曲线图。只要动力因数相等(xingdng)，则不论Ft、G、CD、A等参数有何不同，汽车都能克服同样的坡度。若汽车的值也相同，则汽车也能产生同样的加速度。若D较大，说

9、明一定汽车重力下（Ft-Fw）值较大，则汽车的加速能力和上坡能力较强。动力因数随汽车行驶速度变化的关系，即D=f（va）称为汽车的动力特性。表示(biosh)动力特性的曲线称为汽车的动力特性图。第18页/共47页第十九页，共47页。D动力动力(dngl)因数。因数。第三节 汽车的驱动力(dngl)行驶阻力平衡图与动力(dngl)特性图二、动力(dngl)特性图思考：动力因数能否反映汽车思考：动力因数能否反映汽车动力性的好坏？已知哪些参数动力性的好坏？已知哪些参数可做出动力特性图？可做出动力特性图？2020第19页/共47页第二十页，共47页。f第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡(pnghng)图

10、与动力特性图uamax1 1）计算）计算(j sun)(j sun)最高车速最高车速由动力由动力(dngl)特性图确定动力特性图确定动力(dngl)性评价指标性评价指标2121第20页/共47页第二十一页，共47页。由动力由动力(dngl)特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。第三节 汽车的驱动力行驶阻力(zl)平衡图与动力特性图2）计算(j sun)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 计算的误计算的误差也较大，可以用下式计算差也较大，可以用下式计算2222第21页/共47页第二十二页，共47页。计算加速度的倒数

11、计算加速度的倒数(do sh)，并做出加速度倒数，并做出加速度倒数(do sh)曲曲线，图解积分即可计算加速时间。线，图解积分即可计算加速时间。第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡(pnghng)图与动力特性图做出加速度曲线做出加速度曲线(qxin)3）计算加速时间2323第22页/共47页第二十三页，共47页。第三节 汽车(qch)的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图本节内容本节内容(nirng)结束结束2424返回返回(fnhu)目录目录第23页/共47页第二十四页，共47页。第一章 汽车(qch)动力性第四节 汽车行驶的附着(fzhu)条件与汽车的附着(fzhu)率 本节将介绍附着力、附着条件

12、、附着率等基本概念，分析本节将介绍附着力、附着条件、附着率等基本概念，分析汽车在纵向坡道上加速汽车在纵向坡道上加速(ji s)上坡时的受力上坡时的受力，确定汽车在不，确定汽车在不同行驶条件下的附着率。同行驶条件下的附着率。返回目录返回目录25第24页/共47页第二十五页，共47页。路面条件路面条件附着系数附着系数干沥青路面干沥青路面0.70.8湿沥青路面湿沥青路面0.50.6干燥的碎石路干燥的碎石路0.60.7干土路干土路0.50.6湿土路湿土路0.20.4滚压后的雪路滚压后的雪路0.20.31.附着力附着附着(fzhu)系数，系数，与路面和轮胎都有关。与路面和轮胎都有关。地面地面(dmin)

13、对轮胎切对轮胎切向反作用力的极限值（最向反作用力的极限值（最大值）即为附着力。大值）即为附着力。FZ地面地面(dmin)作用在作用在车轮上的法向反力；车轮上的法向反力；第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率一、汽车行驶的附着条件常见路面的常见路面的平均平均附着系数附着系数思考：为什么汽车在湿土路上容易出现打思考：为什么汽车在湿土路上容易出现打滑现象？滑现象？2626第25页/共47页第二十六页，共47页。思考思考 光面胎和带花纹的轮胎在干光面胎和带花纹的轮胎在干燥硬路面上的附着系数燥硬路面上的附着系数(xsh)有有何不同？何不同？轮胎花纹起什么作用？轮胎花纹起什么作用？第四节 汽车(qch)

14、行驶的附着条件与汽车(qch)的附着率胎面与胎面与 的关系的关系(gun x)(gun x)？2727第26页/共47页第二十七页，共47页。第四节 汽车(qch)行驶的附着条件与汽车(qch)的附着率2828第27页/共47页第二十八页，共47页。F1方程式赛车在不同天气条件下方程式赛车在不同天气条件下使用使用(shyng)的不同胎面花纹的轮胎的不同胎面花纹的轮胎第四节 汽车行驶(xngsh)的附着条件与汽车的附着率2929第28页/共47页第二十九页，共47页。胎面的四道沟槽减小了车轮和地面间的有效接地面积，使车轮的附胎面的四道沟槽减小了车轮和地面间的有效接地面积，使车轮的附胎面的四道沟槽

15、减小了车轮和地面间的有效接地面积，使车轮的附胎面的四道沟槽减小了车轮和地面间的有效接地面积，使车轮的附着力下降，汽车的车速得以着力下降，汽车的车速得以着力下降，汽车的车速得以着力下降，汽车的车速得以(dy)(dy)控制。控制。控制。控制。第四节 汽车(qch)行驶的附着条件与汽车(qch)的附着率3030第29页/共47页第三十页，共47页。后轮驱动时，附着后轮驱动时，附着(fzhu)条件是条件是附着附着(fzhu)条件：地面作用在驱动轮上的切向反力小于驱条件：地面作用在驱动轮上的切向反力小于驱动轮的附着动轮的附着(fzhu)力。力。驱动轮上的切向反力主要与哪些因素有关？其驱动轮上的切向反力主

16、要与哪些因素有关？其大小大小(dxio)可否通过驾驶员合理控制？可否通过驾驶员合理控制？第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率2.附着条件思考思考3131第30页/共47页第三十一页，共47页。令令后轮驱动汽车后轮驱动汽车(qch)的附的附着条件也可以表达为着条件也可以表达为C 2后轮驱动后轮驱动(q dn)汽车汽车驱动驱动(q dn)轮的附着率；轮的附着率；3.附着(fzhu)率第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率由附着条件可得由附着条件可得前轮驱动时，附着条件是前轮驱动时，附着条件是令令C 1前轮驱动汽车驱动前轮驱动汽车驱动轮的轮的附着率；附着率；前轮驱动汽车的附着条件前轮驱动汽车的

17、附着条件也可以表达为也可以表达为附着率越小或路面附着系数越大附着率越小或路面附着系数越大，附着条件越容易满足。，附着条件越容易满足。3232第31页/共47页第三十二页，共47页。前轮驱动时，前轮驱动时，如果如果FX1小、小、FZ1大、大、小，附着条件小，附着条件(tiojin)容易得到满足。容易得到满足。FX1小小第四节 汽车(qch)行驶的附着条件与汽车(qch)的附着率 路面条件路面条件(tiojin)好，车速低，好，车速低，Ff 小；行小；行驶车速低，驶车速低，Fw 小；路面平坦，小；路面平坦，Fi 小；不急加小；不急加速，速，Fj 小。小。什么什么路面路面条件下条件下，附着条件附着条

18、件不易满足？不易满足？湿滑路面、冰雪湿滑路面、冰雪路面、沙地等。路面、沙地等。当路面有积雪时当路面有积雪时，起步用高起步用高挡好还是用低挡好？挡好还是用低挡好？用高挡轻踩加速踏用高挡轻踩加速踏板起步较好。板起步较好。汽车在什么汽车在什么工况工况下工作下工作，附附着条件会不易满足？着条件会不易满足？起步急加速。起步急加速。解解释释为为什什么么？3333第32页/共47页第三十三页，共47页。解决方案解决方案 装用装用TCS（ASR）驱动力控制系统，通过对驱动轮作）驱动力控制系统，通过对驱动轮作用制动力矩用制动力矩(l j)控制起步过程的控制起步过程的FX2。进而进而(jn r)减少燃油减少燃油喷

19、射量喷射量第四节 汽车行驶的附着(fzhu)条件与汽车的附着(fzhu)率 起步过程中，驱动轮的严重滑转会加剧轮胎的磨损。起步过程中，驱动轮的严重滑转会加剧轮胎的磨损。3434第33页/共47页第三十四页，共47页。，越野车如何，越野车如何(rh)爬上爬上100的坡道？的坡道？越野汽车越野汽车(qch)爬坡时爬坡时即只有即只有(zhyu)附着系数大于附着系数大于1时，才有可能爬上时，才有可能爬上100%的坡道。的坡道。思考思考第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率3535第34页/共47页第三十五页，共47页。此时必须依靠越野轮胎花纹的抓地性，并与良好的此时必须依靠越野轮胎花纹的抓地性，并与

20、良好的路面路面(lmin)相配合，才能提高附着系数。相配合，才能提高附着系数。第四节 汽车(qch)行驶的附着条件与汽车(qch)的附着率3636第35页/共47页第三十六页，共47页。二、汽车(qch)的附着力与地面法向反作用力 汽车在加速上坡时，附着条件不易满足汽车在加速上坡时，附着条件不易满足(mnz)。以下将在此工况下，分析路面作用在车轮上的法向力以下将在此工况下，分析路面作用在车轮上的法向力FZ和切向力和切向力FX。第四节 汽车行驶的附着(fzhu)条件与汽车的附着(fzhu)率3737第36页/共47页第三十七页，共47页。F FZ Zd1d1减小减小FZd2FZd2增增大大(zn

21、(zn d)d)加速加速(ji s)时时后驱车容易满足后驱车容易满足附着附着(fzhu)条条件件跑车大多采用后轮驱动跑车大多采用后轮驱动思考：加速时思考：加速时，前驱车还是后驱车容易满足附着条件？前驱车还是后驱车容易满足附着条件？保时捷保时捷911双座跑车采用双座跑车采用后置式发动机后置式发动机后轮驱动。后轮驱动。第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率3838第37页/共47页第三十八页，共47页。绝大多数双座跑车采用绝大多数双座跑车采用(ciyng)中置发动机后轮驱中置发动机后轮驱动。动。第四节 汽车(qch)行驶的附着条件与汽车(qch)的附着率思考：要想使发动机转矩得到充分发挥，又满足

22、附着条件，思考：要想使发动机转矩得到充分发挥，又满足附着条件，最理想的驱动最理想的驱动(q dn)方式是什么？方式是什么？四轮驱动四轮驱动3939第38页/共47页第三十九页，共47页。高级轿车高级轿车自重大自重大(zhngd)，Ff大；车速高，车体大，大；车速高，车体大，FW大；大；发动机排量大，发动机排量大，Ft大。大。思考：什么思考：什么(shn me)车型适合用四轮驱动？车型适合用四轮驱动？超级超级(choj)跑车跑车车速高，车速高，FW大；发动机排量大，大；发动机排量大，Ft大。大。越野车越野车道路条件差，附着系数小。道路条件差，附着系数小。重型货车重型货车自重大，自重大，Ff大，道

23、路条件差，附着系数小。大，道路条件差，附着系数小。第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率4040第39页/共47页第四十页，共47页。第二章 汽车(qch)动力性汽车的功率(gngl)平衡 本节主要介绍汽车行驶过程中消耗的发动机功率、本节主要介绍汽车行驶过程中消耗的发动机功率、功功率平衡和后备功率等。率平衡和后备功率等。本节内容本节内容(nirng)对分析汽车的燃油经济性有重要作对分析汽车的燃油经济性有重要作用。用。返回目录返回目录41第40页/共47页第四十一页，共47页。第五节 汽车(qch)的功率平衡 汽车行驶过程汽车行驶过程(guchng)中，发动机发出的功率始终等中，发动机发出的功

24、率始终等于机械传动损失功率与全部运动阻力所消耗的功率。于机械传动损失功率与全部运动阻力所消耗的功率。4242第41页/共47页第四十二页，共47页。80033005700620062709690ig1=2.13ua17295055ig2=1.46ua210437380ig3=1.02ua31561105115ig4=0.73ua42185147160ig5=0.57ua52699188205ig6=0.39ua639159276300例：已知奥迪例：已知奥迪A4轿车发动机及轿车发动机及6个挡传动比的数据（如下表所示），个挡传动比的数据（如下表所示），i0=6.333，r=0.317m，由，由

25、可以可以(ky)对应计算出对应计算出 各各 挡的挡的ua，即可画出，即可画出 曲线。曲线。第五节 汽车(qch)的功率平衡一、功率(gngl)平衡图 及及 间的关系图。间的关系图。4343第42页/共47页第四十三页，共47页。4444第43页/共47页第四十四页，共47页。后备后备(hubi)功率用功率用于加速和爬坡。于加速和爬坡。二、后备(hubi)功率发动机功率与滚动发动机功率与滚动(gndng)阻力和空气阻力阻力和空气阻力消耗的发动机功率的差值是消耗的发动机功率的差值是后备功率。后备功率。第五节 汽车的功率平衡4545第44页/共47页第四十五页，共47页。行驶中消耗行驶中消耗(xioho)的发的发动机功率动机功率发动机能提供发动机能提供(tgng)的功率的功率后备后备(hubi)功率功率第五节 汽车的功率平衡思考：后备功率与所使用的思考：后备功率与所使用的挡位是否有关？挡位是否有关？4646第45页/共47页第四十六页，共47页。第五节 汽车(qch)的功率平衡汽车的后备汽车的后备(hubi)功率曲线功率曲线4747第46页/共47页第四十七页，共47页。