縱向動力學性能分析PPT課件

1、1第一節(jié) 動力的需求與供應(yīng) n 車輛對動力的需求n車輛行駛阻力車輛行駛阻力包括車輪滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力、加速阻力（平動分量和轉(zhuǎn)動分量）。加速阻力轉(zhuǎn)動分量汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛dtwdar , arrMF 第1頁/共37頁2n 等效轉(zhuǎn)動慣量等效轉(zhuǎn)動慣量必須考慮所有傳動部件的轉(zhuǎn)動慣量，包括所有車輪。等效的原則是保持動能一致。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛)(Tice2g20dr20wiiii車輛對動力的需求第2頁/共37頁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)量的動力需求高于平動加速。（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)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛12dviirm車輛對動力的需求xcvia)(ammF第3頁/共37頁4n 車輛行駛阻力曲線車輛總行駛阻力反映了不同驅(qū)動工況下車輛所需的驅(qū)動力矩，也稱動力需求特性曲線。對于高速行駛的乘用車，空氣阻力起主導作用。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)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛車輛對動力的需求2aDcvRGxcviDem2)()(uACgmmfiammF第

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

4、車速下的驅(qū)動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)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛概述第7頁/共37頁8n后備驅(qū)動力Fx,ex車輛行駛時實際需要的驅(qū)動力FDem與車輛所能提供的最大驅(qū)動力Fx的差值。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛n 爬坡能力第8頁/共37頁9n 爬坡能力假設(shè)車輛勻速行駛，全部后備驅(qū)動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)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛gmmF)(sincvexx,max,G第9頁/共37頁10n

5、 加速能力車輛加速能力用可達到的最大加速度來表示。車輛要想達到最大加速度，后備驅(qū)動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)動力曲線一致。重型貨車低速檔i較大，對 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)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛maxcviexx,)(ammF第10頁/共37頁11n 后備功率汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛uammuFPmaxcviexx,ex)(第11頁/共37頁12n 傳動系統(tǒng)設(shè)計方案的影響在設(shè)計傳動系統(tǒng)時，必須校核每個檔位的加速能力和爬坡能力。不同坡度下的驅(qū)動力（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)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛第12頁/共37頁13n 換檔策略為實現(xiàn)車輛的最大加速能力，換檔的最佳時機應(yīng)為發(fā)動機達到最高轉(zhuǎn)速；相鄰高檔能夠提供比當前檔位更高的加速度。各檔后備驅(qū)動力曲線的交點即代表了相鄰兩檔間的最佳換檔時機。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛傳動系統(tǒng)設(shè)計方案的影響第13頁/共37頁14n 下長坡時的行駛穩(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)動機制動的效果更好。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動動動力力力學學

7、學 馬馬馬天天天飛飛飛第14頁/共37頁15第三節(jié) 燃油經(jīng)濟性 n 燃油消耗量的計算單位里程燃油消耗量Btr和單位時間燃油消耗量Btp根據(jù)發(fā)動機萬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)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛第15頁/共37頁16n 該工況燃油消耗率的確定車輛行駛所需發(fā)動機轉(zhuǎn)矩ML為轉(zhuǎn)矩損失。所需發(fā)動機缸內(nèi)平均有效壓力Vs為發(fā)動機排量，i為每缸每轉(zhuǎn)點火次數(shù)。發(fā)動機轉(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)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛燃油消耗量的計算L0gdDemDemMiirFMiVMpsDemme2)/(

8、2d0geriuin第16頁/共37頁17n 計算燃油消耗量單位時間的燃油消耗量單位里程的燃油消耗量對于循環(huán)行駛工況，須將過程劃分成若干段穩(wěn)定工況，分別計算燃油消耗量，再求和。若發(fā)動機處于不穩(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)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛燃油消耗量的計算feetp/PbBatptr/uBB 第17頁/共37頁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)動機的工作狀況傳動系統(tǒng)效率車輛行駛阻力MT車輛變速器傳動比和主減速比的設(shè)計及換檔時機的選擇，AT車輛的換檔控制策略對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)動動動力力力學學學 馬馬馬天

9、天天飛飛飛)/(tfDemetrFbB 第18頁/共37頁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)動動動力力力學學學 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系的功率損失，將隨車速變化的滾動阻力曲線轉(zhuǎn)換到發(fā)動機萬有特性圖上。第19頁/共37頁20n 有級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)當盡量靠近最省油的工作點。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛減少油耗的途徑第20頁/共37頁21n 不同動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)動動動力力力學學學 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)所需功率控制傳動比，在發(fā)動機特性圖上任意選擇工作點，使發(fā)動機總是工作在最省油的工況。第21頁/共37頁22n 車輛燃油消耗量的影響因素轎車車輛參數(shù)變化對燃油消耗量的影響對于貨車，整車質(zhì)量對滾動阻力和耗油量起決定作用。常以最高車速行駛，調(diào)整空氣動力學參數(shù)更為重要。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛減少油耗的途徑第22頁/共37頁23第四節(jié) 驅(qū)動與附著極限和驅(qū)動效率 一、車輛所受的垂向力車輛所受的垂向載荷Fz由靜載Fzs、動載Fzd、坡道分量Fzg和空氣動力學分量FL組成。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛第23頁/

11、共37頁24二、車輛所受的縱向驅(qū)動力前輪驅(qū)動車輛所需的驅(qū)動力換算到驅(qū)動輪上的當量轉(zhuǎn)動慣量，應(yīng)包括車輪、制動盤等所有相關(guān)旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動慣量。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛)sincos(sin )(2GGRx2drxG2waDRrra,ta,GDxfLhLbmgfarmamguuACFFFFFF第24頁/共37頁25三、前后軸的附著率驅(qū)動附著率f定義為縱向驅(qū)動力與法向力的比值。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)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛zrxrrzfxff,FFfFFf第25頁/共37頁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。計算出車輛在不同驅(qū)動形式和行駛工況下的各項性能表達式。（表5-5）前輪驅(qū)動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)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛g)hf(LfabaR,f ,max第26頁/共37頁27五、驅(qū)動效率1、定義：驅(qū)動軸靜載與整車重量的比值2、驅(qū)動效率決定著車輛的驅(qū)動能力和附著極限3、驅(qū)動效率與車輛質(zhì)心位置相關(guān)汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動動動力力

13、力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛WF /zs主要取決于發(fā)動機位置和裝載情況；與動態(tài)載荷的轉(zhuǎn)移和上坡時軸荷轉(zhuǎn)移有關(guān)。第27頁/共37頁28第五節(jié) 制動性 一、制動性的評價1、車輛制動性能的評價制動效能制動距離和制動減速度制動效能的穩(wěn)定性連續(xù)制動時保持一定制動效能的能力制動時的方向穩(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)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛第28頁/共37頁292、制動強度與制動效率制動強度定義為車輛制動減速度與重力加速度的比值，是制動效能的評價指標。制動時，前、后軸的制動附著率分別定義為其制動力與相應(yīng)軸荷的比值。將車輪將要抱死時的制動強度與附著率之比定義為制動效

14、率。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛制動性的評價ga/zxbzrbrrzfbff/,/FFfFFfbrzrrrbfzfff/,/FzFfzEFzFfzE第29頁/共37頁30二、直線制動動力學分析忽略坡度和空氣對軸荷的影響，有車輛制動時能得到的最大制動強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效果，需合理的分配前后軸制動力。理想制動強度與前軸制動力的關(guān)系汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛zFmaFzsxbbgaz/maxxb,maxhLFFhbhbzzbf222第30頁/共37頁31n 理想的前后制動力分配關(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)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛直線制動動力學分析zbfzbf2zbr22FFhLFFhbhbFF第31頁/共37頁32三、制動穩(wěn)定性分析后輪抱死時，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)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛第32頁/共37頁33四、轉(zhuǎn)彎制動動力學分析車輛在轉(zhuǎn)彎制動時，輪胎必須提供足夠的縱向力和側(cè)向力。直線制動時的最佳制動效能，轉(zhuǎn)彎時不一定能達到。當轉(zhuǎn)彎加劇時，制動減速度（制動效率）將減小。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛第33頁/共37頁34n 車輛轉(zhuǎn)彎制動時的受力狀況轉(zhuǎn)彎制動時，車輛的縱向減速度、側(cè)向加速度和車身側(cè)傾都會使各個輪胎的垂向載荷發(fā)生變化。汽汽汽車車車系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)動動動力力力學學學 馬馬馬天天天飛飛飛轉(zhuǎn)彎制動動力學分析第34頁/共37頁35n 轉(zhuǎn)彎制動工況下各輪制動效率的計算根據(jù)車輛制動力分配特性求出制動管路壓力，計算每個車輪的制動力，進而求出總制動力Fb；求出車輛制動減速度ax= Fb/m；