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1、第一章 汽车的动力性,第一章 汽车的动力性,汽车的动力性,良好的路面,直线行驶,平均行驶速度,运输效率等,最基本的性能,纵向受力,行驶方程式,动力性评价指标,第一节 汽车的动力性指标,汽车动力性指标的要素,汽车能爬上的最大坡度,汽车的最高车速,汽车的加速时间,最高车速,最高车速，是指汽车在平直的、良好道路（混凝土或沥青）上所能达到的最高行驶车速。,加速时间评价方法,原地起步加速时间 由I或II档起步，以最大加速强度，并考虑换档时间，一般用0400m或者0100km/h的时间表示原地起步的加速时间。,超车加速时间 以最高档或次高档，以最大加速强度加速至某一高速所用的时间。,爬坡能力的评价,以满载
2、、良好路面上的imax来表示。商用车30或16.7；越野汽车60或31；轿车最高车速较大，且通常在良好的市区道路行驶，可爬坡度很大。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。,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,汽车的动力性,汽车行驶方向的运动状态,汽车的纵向外力,驱动力与行驶阻力,汽车的行驶方程式,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,汽车动力传动过程,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,发动机,变速器 减速器等,传动系,驱动轮,驱动力,行驶阻力,滚动阻力,坡度阻力,加速阻力,空气阻力,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,一、汽车的驱动力,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,输入功率机械效率输
3、出功率,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,发动机的转速特性,发动机的外特性曲线：节气门(油门)全开时，转矩或功率等与转速的关系,发动机的使用外特性曲线：即带有附件时的负荷特 性，通常汽油机小15，而柴油机小10,发动机的部分特性曲线：节气门部分开启时，转矩 或功率等与转速的关系,图1-3 汽油发动机外特性,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,kw,Nm,r/min,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,典型汽车发动机外特性曲线,近似的发动机转矩多项式描述,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,“发动机性能曲线”图中能看出什么？,发动机性能曲线 通过发动机性能曲线，可以明白相应发动
4、机的转速、输出功率和扭矩。发动机的转速是指发动机在单位时间（分钟）内的旋转圈数，一般用rpm表示单位。右图为发动机性能曲线图，图中的横轴上标有转速值，右边的纵轴上标有扭矩值，左侧纵轴上标有输出功率值。图中的红色曲线，表示发动机在特定转速下的相应输出功率，它基本呈直线延伸的状态；蓝色曲线表示发动机在特定转速下的相应扭矩值，它的变化比较平缓。输出功率和扭矩发动机的输出功率和扭矩，在产品说明书中一般以KW和Nm来表示。最大功率是指发动机所能够产生的最大动力输出，把它与转速结合起来表示。比如：68kW/6000rpm。功率是指发动机工作的效率，用其产生的扭矩乘以相应的转速而计算出来。转速越高意味着输出
5、功率越大，但转速过高时通常会出现回落。扭矩是表示发动机所输出的旋转力量，它的表现方式与功率相同，用具体数字与转速一起表示。比如：Nm/3200rpm。扭矩影响着汽车起动、加速的性能以及牵引能力、爬坡性能和经济性。,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,传动系的机械效率,等速行驶工况,功率输入Pin,功率损耗PT,传动系,变速器、减速器等,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,传动系的功率损失,机械损失,液力损失,摩擦,润滑油,齿轮传动副之间,轴承摩擦,。,润滑油的搅动,润滑油与零件之间的表面摩擦,。,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,传动系效率的检测,0.90.92 轿车,0.820.85 货车与客车,第二
6、节 汽车的驱动力与行驶阻力,车轮的半径,自由半径,静力半径,滚动半径,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,滚动半径的理论计算,滚动半径的近似计算,一般近似,欧洲轮胎与轮辋技术协会（ETRTO）,德国橡胶企业协会,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,汽车的驱动力图,发动机外特性曲线 Pe，Ttq n,传动系的传动 ig，i0,传动效率T,车轮半径 r,汽车行驶速度 ua,发动机转速 n,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,货车的驱动力图,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,二、汽车的行驶阻力,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,滚动阻力,轮胎/路面接触,轮胎变形,载荷,迟滞损失,阻力偶,滚动阻力:轮胎内部摩擦产生的
7、迟滞损失。这种迟滞损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,C,A,D,E,加载,卸载,WC,WD,拖距 a,滚动阻力偶矩,迟滞现象分析,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,从动轮滚动时的受力情况,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,驱动轮滚动时的受力情况,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,等速行驶,滚动阻力系数 车轮在一定条件下，滚动所需要推力Fp1与负荷W之比，即单位重力的推力。,滚动阻力系数,1.速度ua对 f 的影响,滚动阻力系数的试验确定法牵引法、滑行法和转鼓法,对f的影响因素,滚动阻力系数,对f的影响因素,2.轮胎的结构、材料、帘线对f 的影响也很大。子午线轮胎 f
8、小，天然橡胶 f 低。,图1-14,图1-15,图1-16,试验表明：由于转弯行驶增加的滚动阻力，已接近直线行驶的50%100%。在一般动力性分析中，常不考虑由转弯增加的阻力。,f 的经验公式,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,空气阻力,汽车行驶,空气作用,空气阻力,压力阻力（法向力）,摩擦阻力（切向力）,形状阻力,内循环阻力,诱导阻力,干挠阻力,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,空气阻力的计算,空 气 阻 力,影响 Fw 的因素：CD 和 A由于乘坐空间的制约A变化不大但CD变化较大，195070年 CD=0.40.6 1990年CD=0.250.40 概念车CD
9、=0.2CD大小对轿车（高速）汽车的性能影响极大帕萨特(Passat)CD=0.28,降低CD的方法,前部低，过渡平滑，后部加扰流板，掠背式，底部导流，平整化，向后应逐步升高，整车俯视形状为腰鼓式，改进通风进口、出口位置，商用车顶部安装导流罩系统。,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,坡度阻力,汽车上坡行驶,汽车重力沿坡道的分力,坡度阻力,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,道路阻力,坡度阻力,滚动阻力,道路阻力系数,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,加速阻力,汽车加速行驶,克服加速运动的惯性力,加速阻力,汽车质量,平移质量,旋转质量,平移惯性力,惯性力偶矩,汽车加速行驶,汽车旋转质量换算系数,第二节
10、汽车的驱动力与行驶阻力,汽车旋转质量换算系数,功率方程,汽车动能,汽车旋转质量换算系数,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,发动机功率,外力的功率,摩擦阻力的功率,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,发动机转速,车轮转速,传动系,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,加速时飞轮的转矩,传动系输入转矩,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,半轴施加于驱动轮的转矩,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,摩擦阻力转矩,摩擦阻力转矩换算到车轮周缘的摩擦阻力,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,汽车的动能,功率方程,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,整理上式得,加速阻力为,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,汽车旋转质量换算系数,固定传动
11、比变速器的加速阻力为,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,三、汽车的行驶方程式,第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,一、驱动力行驶阻力平衡图,有固定传动比的汽车行驶方程式,第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,行驶方程式,汽车的基本参数,汽车的动力性能,最高车速,加速能力,爬坡能力,第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,最高车速的确定,驱动力,行驶阻力,加速时间的确定,最低稳定车速,一定的距离（0400m）一定的速度（80umax）,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,汽车的加速度曲线（a ua）,第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图
12、,汽车的加速度曲线（a ua）,第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,加速时间的积分方法,1/a ua 曲线,加速时间,矩形积分,第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,BJ130汽车的加速时间曲线,第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,爬坡能力的确定,驱动力Ft,空气阻力Fw,滚动阻力Ff,爬坡能力,等速,第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,典型的汽车爬坡度车速曲线（i ua）,第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,二、汽车的动力特性图,动力因数,
13、第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,汽车的动力特性图（D ua）,Ft ua,D ua,第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,典型的汽车的动力特性图（D ua）,第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,汽车的动力特性图（D ua）,最高车速的确定,最大爬坡度的确定,阻力曲线,加速时间的确定,精确,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,驱动力大,动力性强,驱动力大,足够的附着力（切向力）,动力性强,满足轮胎与地面的附着条件,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,地面对轮胎的作用力,切向的
14、作用力,极限值,附着力,附着力大小的计算,第四节 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,对于驱动轮,驱动力,附着力,附着率,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,二、汽车的附着力与地面的反作用力,汽车的附着力,地面附着系数,法向反作用力,路面的种类和状况,行驶车速,车轮的运动状况,汽车的总体布置,行驶的状况,车身的形状,道路的坡度,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,汽车加速上坡时的受力图,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,整理后得,对后轮与路面的接触中心取矩,静态分量,动态分量,空气升力,滚动阻力偶,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,对前轮与路面的接
15、触中心取矩,整理后得,静态分量,动态分量,空气升力,滚动阻力偶,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,前、后轮法向反力的构成,静态分量,空气升力,动态分量,滚动阻力偶,法向反作用力,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,典型轿车前、后升力系数的比较,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,简化的前、后轮的法向反力,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力,作用在驱动轮上的切向作用力,汽车行驶工况的受力图,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,前轮驱动汽车加速上坡时的受力图,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,从动轮受力分析,在X方向,对
16、中心取矩,忽略,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,车身受力分析,在X方向,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,驱动轮受力分析,在X方向,与Fj区别,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,后轮驱动汽车,作用在驱动轮上的切向作用力,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,四、附着率,附着率,直线行驶,充分发挥驱动力,最低的附着系数,汽车的行驶工况,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,附着率,附着率的计算,地面切向反作用力,地面法向反作用力,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,加速上坡行驶时的附着率（后轮驱动）,后驱动轮的附着率,忽略滚动阻力和空气阻力,第四节 汽车行
17、驶的附着条件与汽车的附着率,等效坡度,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,前驱动轮的附着率,加速上坡行驶时的附着率（前轮驱动）,忽略滚动阻力和空气阻力,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,等效坡度,四轮驱动汽车,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,如果前、后驱动力的分配可以根据运动状况自动调节，而使前、后驱动力同时达到附着力的限值，则全部附着力均可转化为驱动力,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,不同驱动形式汽车的等效坡度与地面附着系数曲线（q）,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,附着系数与汽车速度曲线（C2 ua）,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,高
18、速行驶时的附着率,后驱动轮的附着率,忽略坡度阻力和加速阻力,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,地面反力与车速的关系曲线（FX2,FZ2 ua）,附着系数与车速的关系曲线（C2 ua）,第五节 汽车的功率平衡,汽车行驶状态,驱动力,行驶阻力,行驶阻力功率,发动机功率,第五节 汽车的功率平衡,发动机功率,行驶阻力功率,滚动阻力功率Pf,空气阻力功率Pw,坡度阻力功率Pi,加速阻力功率Pj,第五节 汽车的功率平衡,f随车速ua的增大，Pf 的增加更快,Pw是车速ua的三次函数,第五节 汽车的功率平衡,汽车功率平衡图,发动机功率 Pe,阻力功率(Pf+Pw)/T,车速ua,发动机外特性曲线（P
19、e n）,ua=0.377nr/igi0,第五节 汽车的功率平衡,汽车的功率平衡图,第五节 汽车的功率平衡,汽车的后备功率,一定的速度等速行驶,阻力功率(Pf+Pw)/T,发动机功率Pe,节气门某一开度,后备功率,节气门全开,第五节 汽车的功率平衡,汽车的后备功率图（P ua）,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,变速器ig,有级式变速器,无级式变速器,液力变矩器,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,发动机的外特性比较,活塞式内燃机,等功率发动机,活塞式蒸气机,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,功率平衡与驱动力行驶阻力平衡图,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,活塞式内燃机,优点,缺点,改进
20、措施,分级式变速器,无级式变速器,体积小,重量轻,价格便宜,燃料供应方便,后备功率小,等功率发动机的性能,ig=0.377npr/i0ua,传动效率非常高,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,活塞式内燃机变速器的汽车与等功率汽车性能比较,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,无级式变速器,液力变矩器,动液传动,三挡或四挡AMT,转矩变化范围小,改善汽车的性能,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,液力变矩器简图,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,液力变矩器的特性无因次特性,无因次特性,变矩比K,效率,p i 特性,泵轮转矩系
21、数,涡轮输出转矩,泵轮输入转矩,速比,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,液力变矩器的特性无因次特性,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,变矩比K,效率,泵轮转矩系数p,变矩器台架试验,Tp,TT,np,nT,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,液力变矩器的透过性,泵轮转矩系数p,速比i,p不随i变化,p随i变化,非透过性,透过性,泵轮载荷变化情况与涡轮载荷的关系,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,液力变矩器的非透过性曲线,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,非透过性变矩器,发动机的转速,曲线的交点,阻力变化,汽车的运动状态变化,发动机的转速不变,汽车的运动状态变化,涡轮转矩变化,涡轮轴的转
22、速改变,负载,泵轮转速,非透过性,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,液力变矩器的透过性曲线,透过性液力变矩器扩展了发动机运转的转速范围和相应的转矩范围,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,透过度p,涡轮不动时，泵轮的转矩和转矩系数,K=1时，泵轮的转矩和转矩系数,非透过性,透过性,p=1 1.2,p 1.2,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,液力变矩器的输出特性,发动机外特性曲线Ttq n,涡轮输出功率TT,涡轮输出转速nT,液力变矩器的输出特性,汽车的动力性,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,非透过性液力变矩器的输出特性,透过性液力变矩器的输出特性,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,非透过性液力变矩器与透过性液力变矩器的比较,P33 主要从其效率方面入手,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,液力耦合器,nT的转速增加,Tt逐渐减小,TtTp时，处于不利的工况,液力耦合器工况（Tt=Tp）,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,汽车动力性计算（装有液力变矩器）,涡轮上的转矩,涡轮上的转速,车速公式,TT,nT,Ua=0.377rnT/i,液力变矩器后面传动装置的传动比,驱动力公式,Ft=TTiT/r,汽车的驱动力图,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,汽车的驱动力图,第六节 装有液力变矩器汽车的动力性,装有液力变矩器汽车的特点,
