汽車驅(qū)動力與行駛阻力

1、1/48TgtqtttjwiftiiTTrTFFFFFFFF0汽車動力傳遞路線：發(fā)動機汽車動力傳遞路線：發(fā)動機離合器離合器變速器變速器副變速器副變速器傳動軸傳動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2/48圖1-2 汽車驅(qū)動力autF0FrZFWtTrTFtt0FFtTractive Force3/48部分負荷特性部分負荷特性：節(jié)氣門部分開啟時，轉(zhuǎn)矩：節(jié)氣門部分開啟時，轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系使用特性曲線使用特性曲線：即帶有附件時的負荷特性，：即帶有附件時的負荷特性，通常汽油機小通常汽油機小15，而柴油機小，而柴油機小10min/,9549),(

2、rnkWnTPNmnfTtqetq外特性曲線外特性曲線：節(jié)氣門：節(jié)氣門(油門油門)全開時，轉(zhuǎn)全開時，轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系slr/602min/n4/48maxePmaxtqTtqnpnminnmaxn 圖圖1-3 汽油發(fā)動機外特性汽油發(fā)動機外特性Braking TorqueBraking Horsepower5/48發(fā)動機過渡工況的速度特性發(fā)動機過渡工況的速度特性在過渡工況，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%。0008. 00007. 0tqstqstqTdtdTTTT6/48外特性使用或制作方法表格法（輔助插值）曲線族方法數(shù)學(xué)模型法n1n2

3、n3nnPe1Pe2Pe3PenTt1Tt2Tt3Ttnbe1be2be3bentTePntTeP7/48tTePntTeP8/48)( 1 , 1 1 , 1,.,3213210 xfyxnyTnanananaaTtqmtqm),( 1 , 1, 1 , 1, 1 , 1),(2121xxfyxnxTybTnfbtqetqe9/48圖圖1-4 汽油發(fā)動機外特性及部分負荷特性汽油發(fā)動機外特性及部分負荷特性tTePntTeP10/48mnnnmnmnnnmnnmnmnmnnnmnnnenennKTTKKKKKKKKKKKKKKKKKKnnnnnnPP/,/)11(213)11()21(2)21(

4、)21(2)23)(11()11()11()()()(max333322311/48傳動系機械效率傳動系機械效率T主要損失部件主要損失部件 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 液力損失和機械摩擦損失。液力損失和機械摩擦損失。 液力損失液力損失,如攪動和磨擦。它與潤滑油品如攪動和磨擦。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)。%100)1 (%1002PPPPPTeTeT12/48汽車傳動系總成機械效率46檔變速器T =0.9668檔變速器T =0.95傳動軸T = 0.98主減速器T = 0.96 (單級) T

5、= 0.92(雙級)汽車傳動系機械效率l轎車T=0.900.92l商用車T=0.820.85l越野車T=0.800.8513/48某汽車變速器的機械效率某汽車變速器的機械效率1, 01,0236. 00058. 000098. 0)()()0325. 0exp(076. 02400130)443. 0exp(938. 05006)()()()(),(2444321ggggggEtqtqTgEtqgEtqTiiiiififTTTnifTfnfTfiTnTf14/48車輪半徑車輪半徑 r自由半徑 r靜力半徑 rs滾動半徑 rr= rs = r=s/(2n) S行駛距離，n轉(zhuǎn)動圈數(shù)歐洲車輪委員會 r

6、r= Fd/(2)其中:子午線輪胎 F=3.05 斜交輪胎 F=2.9915/48定義：定義： 用用Ft-ua曲線圖來全面地描述曲線圖來全面地描述汽車的驅(qū)動力。若已知外特性曲汽車的驅(qū)動力。若已知外特性曲線、傳動系速比、傳動系機械效線、傳動系速比、傳動系機械效率就可求計算驅(qū)動力。率就可求計算驅(qū)動力。)()(atqufnfTaurtqT16/481tF2tF3tF4tFtF驅(qū)動力au車速，汽車驅(qū)動力圖17/48汽車行駛阻力汽車行駛阻力滾動阻力滾動阻力Ff : 輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生的遲滯損失的遲滯損失。這種遲滯損失表現(xiàn)這種遲滯損失表現(xiàn)為阻礙車輪運動的阻力偶。為阻礙車輪運動的阻力偶。jiw

7、fFFFFF18/48CDKNF,mmh/ZF圖圖1-9 輪胎徑向變形曲線輪胎徑向變形曲線19/481ZFa1xF1fT1W1pFau圖圖1 1111120/48滾動阻力系數(shù)滾動阻力系數(shù) 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)為阻礙車輪運動的阻力偶。損失表現(xiàn)為阻礙車輪運動的阻力偶。111111111111WFffWFrafFraFrFrFaFTWFppzppxzfz則令滾動阻力系數(shù)ff21/48滾動阻力系數(shù)滾動阻力系數(shù) 車輪在一定條件下，滾動所車輪在一定條件下，滾動所需要推力需要推力Fp1與負荷與負荷W1之比，之比，即單位重力的推力即單位重力的推力：rTFWFff

8、pp1111且22/48阻力偶用滾動阻力描述阻力偶用滾動阻力描述 滾動阻力無法在受力圖上畫出，它是滾動阻力無法在受力圖上畫出，它是一個數(shù)值一個數(shù)值，在受力圖上它是切向反力。在受力圖上它是切向反力。11xFWf在實際計算時在實際計算時，可不必考慮阻可不必考慮阻力偶，而用力偶，而用滾動阻力替代滾動阻力替代23/48滾動阻力系數(shù)的試驗確定法滾動阻力系數(shù)的試驗確定法牽引法、滑行法和轉(zhuǎn)鼓法牽引法、滑行法和轉(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、fhkmuconstfhkmuaa,/200.,/100對對 f 的影響的影響因素因素24/48 2. 輪胎的結(jié)構(gòu)、材料、簾

9、線對輪胎的結(jié)構(gòu)、材料、簾線對f 的的影響也很大。子午線輪胎影響也很大。子午線輪胎 f 小，天然小，天然橡膠橡膠 f 低。低。fPfWPfPaaa參與變形（稍微）道路壽命道路受力25/48f 的的經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式aaaauf,ufu.f)/u(ff商用車轎車商用車：轎車：220000056000760194401甚至增加幾十倍。側(cè)滑時。通常不考慮轉(zhuǎn)彎的影響轉(zhuǎn)彎時f%,f1005026/482ZFa2xF2pF2WtT222WfFraFzf22222222/ftxfxtZxtZxtFFFFFFraFFrTaFrFT圖圖112驅(qū)驅(qū)動動輪輪受受力力圖圖au27/48真正驅(qū)動車輪前進的力是地面切真正驅(qū)動

10、車輪前進的力是地面切向反力向反力Fx2。其其在數(shù)值上等于汽車在數(shù)值上等于汽車驅(qū)動力驅(qū)動力Ft與滾動阻力與滾動阻力Ff之差。之差。22222ftftxftxFFrTrTFTTT28/48定義定義：汽車直線行駛時受到的空：汽車直線行駛時受到的空氣阻力在汽車行駛方向上的氣阻力在汽車行駛方向上的分力。分力。分類分類：壓力阻力和摩擦阻力：壓力阻力和摩擦阻力 壓力阻力主要受形狀、擾動和壓力阻力主要受形狀、擾動和誘導(dǎo)阻力組成。誘導(dǎo)阻力組成。 形狀阻力主要與汽車的形狀有形狀阻力主要與汽車的形狀有關(guān)，約占關(guān)，約占58。29/48 干擾阻力：汽車突出部件，如后視鏡、干擾阻力：汽車突出部件，如后視鏡、門把手、導(dǎo)水槽

11、、驅(qū)動軸、懸架導(dǎo)向門把手、導(dǎo)水槽、驅(qū)動軸、懸架導(dǎo)向桿等，約占桿等，約占14。 內(nèi)循環(huán)阻力內(nèi)循環(huán)阻力：發(fā)動機冷卻系、車身通：發(fā)動機冷卻系、車身通風(fēng)等氣流流過汽車內(nèi)部，占風(fēng)等氣流流過汽車內(nèi)部，占12。 誘導(dǎo)阻力：空氣升力在水平方向的分誘導(dǎo)阻力：空氣升力在水平方向的分力，占力，占7。 摩擦阻力摩擦阻力：9。 空氣阻力空氣阻力Fw正比于氣流相對運動的動正比于氣流相對運動的動壓力：壓力：30/48影響影響 Fw 的因素：的因素：CD 和和 A由于乘坐空間的制約由于乘坐空間的制約A變化不大變化不大但但CD變化較大變化較大，195070年年 CD =0.40.6 1990年年CD =0.250.40 概念車

12、概念車CD =0.2CD大小對轎車（高速）汽車的性能影響極大大小對轎車（高速）汽車的性能影響極大帕薩特帕薩特 (Passat ) CD= 0.2815.212rDwAuCF 31/48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)逐底部導(dǎo)流，平整化，向后應(yīng)逐步升高，步升高，整車俯視形狀為腰鼓式，整車俯視形狀為腰鼓式，改進通風(fēng)進口、出口位置，改進通風(fēng)進口、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)。CD32/4833/48坡道阻力坡道阻力較小時）（道路阻力系數(shù)，較小，當(dāng)fitgshiitgmgFWFii/sinsinsi

13、n34/48 dtdumgmuACfgmriiTFFFFFaDTgtqjiwftsin15.21cos2035/48的關(guān)系驅(qū)動力和行駛阻力系數(shù)時很小時，例如當(dāng)dtdummgiAuCmgfriiTiaDTgtq15.21%52036/48從動輪受力圖dtddtduaudtdIw11ZF1fT1pFdtdum11W1xF37/48rgmfrFdtrduIdtrdudtdgrfmTTrFdtdIFFdtdugWFWxwffxwxpZ1111111111111且從動輪受力分析從動輪受力分析dtddtduaudtdIw11ZF1fT1pFdtdum11W1xF38/48gmfdtdurImFgmfdtr

14、duIdtdumFgmfdtrduIFwpwpwx12111121111211)(從動輪受力分析從動輪受力分析（續(xù)續(xù)）dtddtduaudtdIw11ZF1fT1pFdtdum11W1xF39/48主動輪受力圖dtddtduaudtdIw22ZF2fT2pFdtdum22W2xFtT40/48驅(qū)動輪受力分析驅(qū)動輪受力分析rFdtdurIFFTdtdITrFFFdtdumfwxfwtxpxt222222222且41/48dtdurImFFFdtdurIFFdtdumdtdurIFFFwfptwfpwfxt)(22222222222222222驅(qū)動輪受力分析（驅(qū)動輪受力分析（續(xù)續(xù)）42/48gm3

15、1ZF2ZF1pF2pFwFdtdum3加速時車身受力圖圖22143/48車體受力分析車體受力分析TggftqtTgeftqtwppiiiidtdurIrTFiidtdITTFFFdtdum0020123)()(44/48wfwppFdtdumFdtdu)rIm(FdtdumFF31211312車體受力分析（續(xù)）車體受力分析（續(xù)）45/48轉(zhuǎn)動質(zhì)量換算系數(shù)轉(zhuǎn)動質(zhì)量換算系數(shù)rigidtduriiITFFFdtduIIrdtdumdtdumFdtdurImFFdtdurImFTgftqtwfwwwwffwt00212322221211)()(1)()(且46/48TgfwfwtTgftTgtiiIrmIrmFFdtdumFdtduriiIFiiF2202222200111轉(zhuǎn)動質(zhì)量換算系數(shù)轉(zhuǎn)動質(zhì)量換算系數(shù)(續(xù)續(xù))47/480300301111112122120222122022.iiIrmIrmiiIrmIrmFFdtdumFgTfwTgfwfwt48/48小結(jié)小結(jié) 汽車行駛方程僅表示各個汽車行駛方程僅表示各個物理量之間的數(shù)量物理量之間的數(shù)量關(guān)系關(guān)系 汽車行駛方程有些項汽車行駛方程有些項并不是外力并不是外力 Ft不是作用于車輪的地面不是作用于車輪的地面（