2.1汽車的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力ppt課件

1、1.2 汽車的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力汽車的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力tFF驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力:行駛阻力之和行駛阻力之和:0tq gTttT i iTFrrfiwjFFFFF1.2 汽車的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力汽車的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力汽車動(dòng)力傳遞路線：發(fā)動(dòng)機(jī)汽車動(dòng)力傳遞路線：發(fā)動(dòng)機(jī)離合器離合器變速器變速器副變速器副變速器傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸主減速器主減速器差速器差速器半軸半軸輪邊減速器輪邊減速器車輪車輪傳動(dòng)系的主要組成傳動(dòng)系的主要組成手動(dòng)或自動(dòng)變速箱，其內(nèi)部的齒輪系使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與所要求的行駛速度匹配半軸，在后橋半軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)，將動(dòng)力由差速器傳到后輪主減速器和差速器，將動(dòng)力流方向改變90，并允許彎道行駛或兩側(cè)附著條件不同時(shí)一側(cè)車輪比另一

2、側(cè)車輪轉(zhuǎn)的快鐘形殼，其內(nèi)由離合器對于手動(dòng)變速器或液力變矩器對于自動(dòng)變速器）傳動(dòng)軸，將動(dòng)力從變速器傳到主減速器萬向節(jié)，并使傳動(dòng)軸可隨后橋跳動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過傳動(dòng)系提供車輛驅(qū)動(dòng)所需的功率轉(zhuǎn)矩速度）1.2 汽車的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力汽車的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力車輪對地面的作用力地面對車輪的作用力n圖1-2 汽車驅(qū)動(dòng)力外特性曲線：節(jié)氣門外特性曲線：節(jié)氣門(油門油門)全開時(shí)，全開時(shí)，轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系q部分負(fù)荷特性：節(jié)氣門部分開啟時(shí)，部分負(fù)荷特性：節(jié)氣門部分開啟時(shí)，轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系q使用特性曲線：即帶有附件水泵、使用特性曲線：即帶有附件水泵、發(fā)電機(jī)等時(shí)的負(fù)荷

3、特性。通常汽油發(fā)電機(jī)等時(shí)的負(fù)荷特性。通常汽油機(jī)減小機(jī)減小15，而柴油機(jī)減小，而柴油機(jī)減小510。( ), Nm, kW9549tqtqeTf nT nPn發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性2r/ minrad/s60n汽油發(fā)動(dòng)機(jī)外特性中的功率與轉(zhuǎn)矩曲線汽油發(fā)動(dòng)機(jī)外特性中的功率與轉(zhuǎn)矩曲線柴油發(fā)動(dòng)機(jī)外特性中的功率與轉(zhuǎn)矩曲線發(fā)動(dòng)機(jī)過渡工況下的負(fù)荷特性n在過渡工況，功率和轉(zhuǎn)矩下降約在過渡工況，功率和轉(zhuǎn)矩下降約5%5%6%6%。tqtqstqsdd0.0007 0.0008TTTTTt發(fā)動(dòng)機(jī)的使用外特性發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線的擬合與插值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，Nm發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，rpm方法一：擬合方法二：插值如果有m個(gè)點(diǎn)，則有

4、m-1個(gè)樣條函數(shù)；常用的樣條函數(shù)是3次多項(xiàng)式；所有給定的點(diǎn)都在樣條曲線上；相鄰兩段對應(yīng)的樣條函數(shù)在公用節(jié)點(diǎn)處的一階和二階導(dǎo)數(shù)值相等。傳動(dòng)系的機(jī)械效率TinTinPPPT11200 r/min21600 r/min31900 r/min42200 r/mineTePPPT等速行駛工況下：造成機(jī)械損失的主要部件造成機(jī)械損失的主要部件 變速器和主減速器變速器和主減速器(含差速器含差速器)主要損失形式主要損失形式 液力損失和機(jī)械摩擦損失。液力損失和機(jī)械摩擦損失。 液力損失液力損失,如攪動(dòng)和磨擦。它與潤滑油品如攪動(dòng)和磨擦。它與潤滑油品種、溫度、轉(zhuǎn)速、油面高度等有關(guān)。種、溫度、轉(zhuǎn)速、油面高度等有關(guān)。傳動(dòng)系

5、的機(jī)械效率Tn汽車傳動(dòng)系總成機(jī)械效率n46檔變速器T =0.96n68檔變速器T =0.95n傳動(dòng)軸T = 0.98n主減速器T = 0.96 (單級) 或0.92(雙級)n不同類別汽車的傳動(dòng)系機(jī)械效率n轎車T=0.900.92n商用車T=0.820.85n越野車T=0.800.85典型的傳動(dòng)系機(jī)械效率值n自由半徑 rn靜力半徑 rsn滾動(dòng)半徑 rr= S/(2nw)n S行駛距離，nw滾動(dòng)圈數(shù)nrr與r、rs輪的近似關(guān)系n rr= (2r+rs)/3車輪半徑 rrsrn歐洲輪胎與輪輞技術(shù)協(xié)會推薦的公式n rr= Fd/(2)n其中:子午線輪胎 F=3.05n 斜交輪胎 F=2.99n動(dòng)力學(xué)分

6、析用靜力半徑 rs，運(yùn)動(dòng)學(xué)分析用滾動(dòng)半徑 rr 。n一般分析常不計(jì)它們的差別，統(tǒng)稱為車輪半徑r，即認(rèn)為nrs rr r車輪半徑 rriiTFgtqtT00377. 0iinruga汽車的驅(qū)動(dòng)力圖輪胎材料的彈性遲滯特性汽車的行駛阻力滾動(dòng)阻力自由狀態(tài)Wh受力狀態(tài)汽車的行駛阻力滾動(dòng)阻力彈性車輪在硬路面上的滾動(dòng)滾動(dòng)過程中，對稱點(diǎn)的徑向變形相同，但法向力不同從動(dòng)輪在硬路面上滾動(dòng)時(shí)的受力汽車的行駛阻力滾動(dòng)阻力q 輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生遲滯損失，這種輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生遲滯損失，這種損失表現(xiàn)為阻礙車輪運(yùn)動(dòng)的阻力偶。損失表現(xiàn)為阻礙車輪運(yùn)動(dòng)的阻力偶。111111111111則令WFffWFrafFraFrFrFaFTWF

7、ppzppxzfz滾動(dòng)阻力系數(shù)ff滾動(dòng)阻力系數(shù)（從動(dòng)輪）n車輪在一定條件下，滾動(dòng)所需要車輪在一定條件下，滾動(dòng)所需要推力推力Fp1Fp1與負(fù)荷與負(fù)荷W1W1之比，即單位重之比，即單位重力的推力。力的推力。滾動(dòng)阻力系數(shù)v在實(shí)際計(jì)算車輪縱向力時(shí)，在實(shí)際計(jì)算車輪縱向力時(shí)，可不必考慮阻力偶，而用可不必考慮阻力偶，而用滾動(dòng)阻力替代。滾動(dòng)阻力替代。p11FfWf1p1TFr且有且有222WfFraFzf22222222/ftxfxtZxtZxtFFFFFFraFFrTaFrFT驅(qū)動(dòng)輪在硬路面上滾動(dòng)時(shí)的受力汽車的行駛阻力滾動(dòng)阻力n作用于驅(qū)動(dòng)車輪的縱向力是地面切向作用于驅(qū)動(dòng)車輪的縱向力是地面切向反力反力Fx2，

8、在數(shù)值上它等于汽車驅(qū)動(dòng)，在數(shù)值上它等于汽車驅(qū)動(dòng)力力Ft與滾動(dòng)阻力與滾動(dòng)阻力Ff之差。之差。22222ftftxftxFFrTrTFTTT驅(qū)動(dòng)力與地面切向反力滾動(dòng)阻力系數(shù)的測定方法n牽引法牽引法n滑行法滑行法n轉(zhuǎn)鼓法轉(zhuǎn)鼓法1. 速度速度ua對對 f 的影響的影響脫落和爆裂。產(chǎn)生駐波現(xiàn)象，高溫、km/h,200.constkm/h,100fufuaa滾動(dòng)阻力系數(shù)的影響因素2. 輪胎的結(jié)構(gòu)、資料、簾線對輪胎的結(jié)構(gòu)、資料、簾線對f 的影響也很的影響也很大。子午線輪胎大。子午線輪胎 f 小，天然橡膠小，天然橡膠 f 低。低。 滾動(dòng)阻力系數(shù)的影響因素輪胎充氣壓力輪胎充氣壓力輪胎徑向變形輪胎徑向變形 f f

9、輪胎充氣壓力輪胎充氣壓力車輪動(dòng)載和道路應(yīng)力車輪動(dòng)載和道路應(yīng)力道路壽命道路壽命輪胎載荷輪胎載荷 f f( (略微略微) )車速和充氣壓力的影響aaaaufufufuff商用車,轎車000056. 00076. 0:商用車)19440/1 (轎車：220甚至增加幾十倍。側(cè)滑時(shí)。通常不考慮轉(zhuǎn)彎的影響轉(zhuǎn)彎時(shí)f%,f10050滾動(dòng)阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式轉(zhuǎn)彎時(shí)的滾動(dòng)阻力驅(qū)動(dòng)力的影響一些輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)SRSR級級允許最高速度允許最高速度180 km/h180 km/hSR-M+SSR-M+S用于泥漿和積雪覆蓋路面用于泥漿和積雪覆蓋路面HRHR級級允許最高速度允許最高速度210 km/h210 km/hVRV

10、R級級允許最高速度大于允許最高速度大于210 km/h210 km/hn定義定義n汽車直線行駛時(shí)受到的空氣力在汽車行駛汽車直線行駛時(shí)受到的空氣力在汽車行駛方向的分力方向的分力n分類分類n壓力阻力壓力阻力n形狀阻力主要與汽車的形狀有關(guān)，約占形狀阻力主要與汽車的形狀有關(guān)，約占58n干擾阻力：汽車突出部件，如后視鏡、門干擾阻力：汽車突出部件，如后視鏡、門把手、導(dǎo)水槽、驅(qū)動(dòng)軸、懸架導(dǎo)向桿等，把手、導(dǎo)水槽、驅(qū)動(dòng)軸、懸架導(dǎo)向桿等，約占約占14n內(nèi)循環(huán)阻力：發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系、車身通風(fēng)等內(nèi)循環(huán)阻力：發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系、車身通風(fēng)等氣流流過汽車內(nèi)部，占?xì)饬髁鬟^汽車內(nèi)部，占12n誘導(dǎo)阻力：空氣升力在水平方向的分力，誘導(dǎo)阻力：

11、空氣升力在水平方向的分力，占占7n摩擦阻力：摩擦阻力：9汽車的行駛阻力空氣阻力15.212WaDAuCF空氣阻力空氣阻力Fw正比于正比于氣流相對運(yùn)氣流相對運(yùn)動(dòng)的動(dòng)壓力：動(dòng)的動(dòng)壓力：空氣阻力a)b)c)低CD值車身的一些特點(diǎn)降低CD值的要點(diǎn)前部低前部低過渡平滑過渡平滑后部加擾流板后部加擾流板掠背式掠背式底部導(dǎo)流，平整化，向后應(yīng)逐步升高底部導(dǎo)流，平整化，向后應(yīng)逐步升高整車俯視形狀為腰鼓式，整車俯視形狀為腰鼓式，改進(jìn)通風(fēng)進(jìn)口、出口位置，改進(jìn)通風(fēng)進(jìn)口、出口位置，商用車頂部安裝導(dǎo)流罩系統(tǒng)。商用車頂部安裝導(dǎo)流罩系統(tǒng)。a)b)c)降低CD值的要點(diǎn)坡度阻力hsghsinGFicosGisinFG坡度阻力坡度阻

12、力坡度阻力我國公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的最大縱坡高速公路一級汽車專用公路四級公路平原微丘區(qū)345山嶺重丘區(qū)569iGGGFitansin較小，那么GfGfFcosf假設(shè) 較小，那么道路阻力sincosifGGfFFF道路阻力)(ifGGiGfF道路阻力系數(shù))(if 加速阻力其中tumFddj加速阻力2T202gf2w111riiImrIm稱為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)轎車貨車汽車行駛方程式tummAuCfmri iTFFFFFaTgtqjiwftddsing15.21cosg2D0的推導(dǎo)tT1 加速過程中驅(qū)動(dòng)輪上的有效力矩tIiitITTdd)dd(w2wT0geftttIddw

13、2w驅(qū)動(dòng)輪加速消耗的力矩：c)的推導(dǎo)2fF1fFwFtumddrTFt/t2 不考慮從動(dòng)輪加速時(shí)的有效驅(qū)動(dòng)力tumFFFFtddw2f1f注意：驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)阻力和有效驅(qū)動(dòng)力只具有數(shù)值上的意義tFtT的推導(dǎo)1fF3 考慮從動(dòng)輪加速時(shí)的縱向力平衡方程1aw2f1ftddFtumFFFFrtIF/ddw1w1atddw1a1f1pFFF(從動(dòng)輪慣性阻力)注意：驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)阻力和有效驅(qū)動(dòng)力只具有數(shù)值上的意義的推導(dǎo)4 d的推導(dǎo)1aw2f1ftddFtumFFFFtIiitITTdd)dd(w2wT0gefttrTFtt/rtIF/ddw1w1artItumFFFrtIiitITgeft/dddd/dd)

14、dd(w1ww2f1fw2wT0riitIrtIItumFFFriiTgg/dd/dd)(dd/T0efw2w1ww2f1fT0t的推導(dǎo)4 d的推導(dǎo)2T202f2wwft/dd/ddddrtuiiIrtuItumFFFgtumrImriiImFFFgdd)1 (2w2T202fwftriitIrtIItumFFFriiTgg/dd/dd)(dd/T0efw2w1ww2f1fT0t0weiigruw2w2T202f1mrImriiIg1.2小結(jié)n汽車行駛方程僅表示各個(gè)物理量之間的數(shù)量關(guān)汽車行駛方程僅表示各個(gè)物理量之間的數(shù)量關(guān)系，并非都是實(shí)際存在的力系，并非都是實(shí)際存在的力nFt Ft 不是作用于車輪的地面切向反作用力，不是作用于車輪的地面切向反作用力，也不是有效驅(qū)動(dòng)力，僅為了計(jì)算方便才將其定也不是有效驅(qū)動(dòng)力，僅