縱向動(dòng)力學(xué)性能分析PPT課件

1、1第一節(jié) 動(dòng)力的需求與供應(yīng) n 車輛對(duì)動(dòng)力的需求n車輛行駛阻力車輛行駛阻力包括車輪滾動(dòng)阻力、空氣阻力、坡度阻力、加速阻力（平動(dòng)分量和轉(zhuǎn)動(dòng)分量）。加速阻力轉(zhuǎn)動(dòng)分量汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛dtwdar , arrMF 第1頁(yè)/共37頁(yè)2n 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量必須考慮所有傳動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，包括所有車輪。等效的原則是保持動(dòng)能一致。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛)(Tice2g20dr20wiiii車輛對(duì)動(dòng)力的需求第2頁(yè)/共37頁(yè)3n 旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)定義由車輛參數(shù)描述的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)mv是整車整備質(zhì)量車輛的總加速阻力mc是

2、裝載質(zhì)量若i大于2，表明用來加速旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的動(dòng)力需求高于平動(dòng)加速。（表5-1）戴姆勒-奔馳1632K：1檔10.12；2檔3.18； 8檔1.08汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛12dviirm車輛對(duì)動(dòng)力的需求xcvia)(ammF第3頁(yè)/共37頁(yè)4n 車輛行駛阻力曲線車輛總行駛阻力反映了不同驅(qū)動(dòng)工況下車輛所需的驅(qū)動(dòng)力矩，也稱動(dòng)力需求特性曲線。對(duì)于高速行駛的乘用車，空氣阻力起主導(dǎo)作用。除空氣阻力外，其它阻力分量均與車重成正比。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛車輛對(duì)動(dòng)力的需求2aDcvRGxcviDem2)()(uACgmmfiammF第

3、4頁(yè)/共37頁(yè)5n 車輛的動(dòng)力供應(yīng)驅(qū)動(dòng)力定義為地面作用于驅(qū)動(dòng)輪胎接地印跡內(nèi)縱向作用力的的合力。車輛沿前進(jìn)方向的動(dòng)力供求平衡方程汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛dt0gedHx/riiMrMF2aDcvRGxcvid0gte2)()(uACgmmfiammriiM第5頁(yè)/共37頁(yè)6第二節(jié) 動(dòng)力性 n 概述車輛動(dòng)力性由加速能力、爬坡能力和最高車速來衡量。n驅(qū)動(dòng)力平衡圖根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線計(jì)算 得到。表示某工況的動(dòng)力供求關(guān)系。PNmax為汽車能產(chǎn)生的最大功率 特性曲線。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛第6頁(yè)/共37頁(yè)7n 驅(qū)動(dòng)功率平衡圖將某

4、車速下的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力值與車速相乘得到的傳遞至輪轂的功率PH行駛時(shí)需克服的功率PDem即功率供應(yīng)和功率需求汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛概述第7頁(yè)/共37頁(yè)8n后備驅(qū)動(dòng)力Fx,ex車輛行駛時(shí)實(shí)際需要的驅(qū)動(dòng)力FDem與車輛所能提供的最大驅(qū)動(dòng)力Fx的差值。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛n 爬坡能力第8頁(yè)/共37頁(yè)9n 爬坡能力假設(shè)車輛勻速行駛，全部后備驅(qū)動(dòng)力都用于克服坡度阻力，可以得到特定檔位車速下的最大爬坡角汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛gmmF)(sincvexx,max,G第9頁(yè)/共37頁(yè)10n

5、 加速能力車輛加速能力用可達(dá)到的最大加速度來表示。車輛要想達(dá)到最大加速度，后備驅(qū)動(dòng)力需全部用來克服加速阻力若不考慮旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的影響， i=1，加速能力曲線與后備 驅(qū)動(dòng)力曲線一致。重型貨車低速檔i較大，對(duì) 加速能力的影響也很大。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛maxcviexx,)(ammF第10頁(yè)/共37頁(yè)11n 后備功率汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛uammuFPmaxcviexx,ex)(第11頁(yè)/共37頁(yè)12n 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的影響在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，必須校核每個(gè)檔位的加速能力和爬坡能力。不同坡度下的驅(qū)動(dòng)力（功率）平衡圖一檔能爬

6、上40%的坡度汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛第12頁(yè)/共37頁(yè)13n 換檔策略為實(shí)現(xiàn)車輛的最大加速能力，換檔的最佳時(shí)機(jī)應(yīng)為發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最高轉(zhuǎn)速；相鄰高檔能夠提供比當(dāng)前檔位更高的加速度。各檔后備驅(qū)動(dòng)力曲線的交點(diǎn)即代表了相鄰兩檔間的最佳換檔時(shí)機(jī)。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的影響第13頁(yè)/共37頁(yè)14n 下長(zhǎng)坡時(shí)的行駛穩(wěn)定性分析由于坡度阻力與汽車行駛方向相同，導(dǎo)致阻力曲線處于橫軸以下；為增大阻力，需采用緩速裝置電渦流緩速器能維持更高的穩(wěn)定車速；在低速范圍內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的效果更好。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)

7、學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛第14頁(yè)/共37頁(yè)15第三節(jié) 燃油經(jīng)濟(jì)性 n 燃油消耗量的計(jì)算單位里程燃油消耗量Btr和單位時(shí)間燃油消耗量Btp根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性圖可得到燃油消耗率曲線汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛第15頁(yè)/共37頁(yè)16n 該工況燃油消耗率的確定車輛行駛所需發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩ML為轉(zhuǎn)矩?fù)p失。所需發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)平均有效壓力Vs為發(fā)動(dòng)機(jī)排量，i為每缸每轉(zhuǎn)點(diǎn)火次數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速根據(jù)pme和ne確定該工況的燃油消耗率be （g/(kw.h)）汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛燃油消耗量的計(jì)算L0gdDemDemMiirFMiVMpsDemme2)/(

8、2d0geriuin第16頁(yè)/共37頁(yè)17n 計(jì)算燃油消耗量單位時(shí)間的燃油消耗量單位里程的燃油消耗量對(duì)于循環(huán)行駛工況，須將過程劃分成若干段穩(wěn)定工況，分別計(jì)算燃油消耗量，再求和。若發(fā)動(dòng)機(jī)處于不穩(wěn)定工況，則只能求近似解。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛燃油消耗量的計(jì)算feetp/PbBatptr/uBB 第17頁(yè)/共37頁(yè)18n 減少油耗的途徑車輛燃油消耗量減少燃油消耗量的途徑發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況傳動(dòng)系統(tǒng)效率車輛行駛阻力MT車輛變速器傳動(dòng)比和主減速比的設(shè)計(jì)及換檔時(shí)機(jī)的選擇，AT車輛的換檔控制策略對(duì)燃油消耗率有很大的影響。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天

9、天天飛飛飛)/(tfDemetrFbB 第18頁(yè)/共37頁(yè)19n 水平路面勻速行駛的燃油消耗曲線汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛減少油耗的途徑考慮變速器的增矩作用和傳動(dòng)系的功率損失，將隨車速變化的滾動(dòng)阻力曲線轉(zhuǎn)換到發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性圖上。第19頁(yè)/共37頁(yè)20n 有級(jí)變速器車輛的油耗狀況相同車速下，高速檔的燃油消耗量少；常用檔位的燃油消耗量曲線應(yīng)當(dāng)盡量靠近最省油的工作點(diǎn)。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛減少油耗的途徑第20頁(yè)/共37頁(yè)21n 不同動(dòng)力總成匹配方案的工作特性汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛減少油

10、耗的途徑CVT系統(tǒng)可以根據(jù)所需功率控制傳動(dòng)比，在發(fā)動(dòng)機(jī)特性圖上任意選擇工作點(diǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)總是工作在最省油的工況。第21頁(yè)/共37頁(yè)22n 車輛燃油消耗量的影響因素轎車車輛參數(shù)變化對(duì)燃油消耗量的影響對(duì)于貨車，整車質(zhì)量對(duì)滾動(dòng)阻力和耗油量起決定作用。常以最高車速行駛，調(diào)整空氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)更為重要。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛減少油耗的途徑第22頁(yè)/共37頁(yè)23第四節(jié) 驅(qū)動(dòng)與附著極限和驅(qū)動(dòng)效率 一、車輛所受的垂向力車輛所受的垂向載荷Fz由靜載Fzs、動(dòng)載Fzd、坡道分量Fzg和空氣動(dòng)力學(xué)分量FL組成。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛第23頁(yè)/

11、共37頁(yè)24二、車輛所受的縱向驅(qū)動(dòng)力前輪驅(qū)動(dòng)車輛所需的驅(qū)動(dòng)力換算到驅(qū)動(dòng)輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，應(yīng)包括車輪、制動(dòng)盤等所有相關(guān)旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛)sincos(sin )(2GGRx2drxG2waDRrra,ta,GDxfLhLbmgfarmamguuACFFFFFF第24頁(yè)/共37頁(yè)25三、前后軸的附著率驅(qū)動(dòng)附著率f定義為縱向驅(qū)動(dòng)力與法向力的比值。p附著率與附著系數(shù)不同，是車輛所需驅(qū)動(dòng)力與法向載荷的比值，是附著系數(shù)中已經(jīng)利用了的部分。p附著系數(shù)是車輛能得到的最大驅(qū)動(dòng)力與法向載荷的比值。不同行駛工況，附著率是不同的；驅(qū)動(dòng)輪才有附著率，教

12、材表5-4。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛zrxrrzfxff,FFfFFf第25頁(yè)/共37頁(yè)26四、由路面附著限制的加速或爬坡能力若潛在的附著力全部用于克服加速或上坡阻力，則可列出平衡方程。計(jì)算出車輛在不同驅(qū)動(dòng)形式和行駛工況下的各項(xiàng)性能表達(dá)式。（表5-5）前輪驅(qū)動(dòng)汽車在水平路面的起步加速能力汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛g)hf(LfabaR,f ,max第26頁(yè)/共37頁(yè)27五、驅(qū)動(dòng)效率1、定義：驅(qū)動(dòng)軸靜載與整車重量的比值2、驅(qū)動(dòng)效率決定著車輛的驅(qū)動(dòng)能力和附著極限3、驅(qū)動(dòng)效率與車輛質(zhì)心位置相關(guān)汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力

13、力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛WF /zs主要取決于發(fā)動(dòng)機(jī)位置和裝載情況；與動(dòng)態(tài)載荷的轉(zhuǎn)移和上坡時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移有關(guān)。第27頁(yè)/共37頁(yè)28第五節(jié) 制動(dòng)性 一、制動(dòng)性的評(píng)價(jià)1、車輛制動(dòng)性能的評(píng)價(jià)制動(dòng)效能制動(dòng)距離和制動(dòng)減速度制動(dòng)效能的穩(wěn)定性連續(xù)制動(dòng)時(shí)保持一定制動(dòng)效能的能力制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性不跑偏、不側(cè)滑、不失去轉(zhuǎn)向能力汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛第28頁(yè)/共37頁(yè)292、制動(dòng)強(qiáng)度與制動(dòng)效率制動(dòng)強(qiáng)度定義為車輛制動(dòng)減速度與重力加速度的比值，是制動(dòng)效能的評(píng)價(jià)指標(biāo)。制動(dòng)時(shí)，前、后軸的制動(dòng)附著率分別定義為其制動(dòng)力與相應(yīng)軸荷的比值。將車輪將要抱死時(shí)的制動(dòng)強(qiáng)度與附著率之比定義為制動(dòng)效

14、率。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛制動(dòng)性的評(píng)價(jià)ga/zxbzrbrrzfbff/,/FFfFFfbrzrrrbfzfff/,/FzFfzEFzFfzE第29頁(yè)/共37頁(yè)30二、直線制動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析忽略坡度和空氣對(duì)軸荷的影響，有車輛制動(dòng)時(shí)能得到的最大制動(dòng)強(qiáng)度等于路面附著系數(shù)。為了在不同附著系數(shù)的路面上得到最好的制動(dòng)效果，需合理的分配前后軸制動(dòng)力。理想制動(dòng)強(qiáng)度與前軸制動(dòng)力的關(guān)系汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛zFmaFzsxbbgaz/maxxb,maxhLFFhbhbzzbf222第30頁(yè)/共37頁(yè)31n 理想的前后制動(dòng)力分配關(guān)系曲線形

15、狀取決于車輛質(zhì)心位置和車輛裝載情況。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛直線制動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析zbfzbf2zbr22FFhLFFhbhbFF第31頁(yè)/共37頁(yè)32三、制動(dòng)穩(wěn)定性分析后輪抱死時(shí)，在側(cè)向干擾力的作用下，前輪側(cè)向力將產(chǎn)生不穩(wěn)定力矩，使車輛側(cè)偏角增加。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛第32頁(yè)/共37頁(yè)33四、轉(zhuǎn)彎制動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析車輛在轉(zhuǎn)彎制動(dòng)時(shí)，輪胎必須提供足夠的縱向力和側(cè)向力。直線制動(dòng)時(shí)的最佳制動(dòng)效能，轉(zhuǎn)彎時(shí)不一定能達(dá)到。當(dāng)轉(zhuǎn)彎加劇時(shí)，制動(dòng)減速度（制動(dòng)效率）將減小。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛第33頁(yè)/共37頁(yè)34n 車輛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)時(shí)的受力狀況轉(zhuǎn)彎制動(dòng)時(shí)，車輛的縱向減速度、側(cè)向加速度和車身側(cè)傾都會(huì)使各個(gè)輪胎的垂向載荷發(fā)生變化。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力學(xué)學(xué)學(xué) 馬馬馬天天天飛飛飛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析第34頁(yè)/共37頁(yè)35n 轉(zhuǎn)彎制動(dòng)工況下各輪制動(dòng)效率的計(jì)算根據(jù)車輛制動(dòng)力分配特性求出制動(dòng)管路壓力，計(jì)算每個(gè)車輪的制動(dòng)力，進(jìn)而求出總制動(dòng)力Fb；求出車輛制動(dòng)減速度ax= Fb/m；