汽車的動(dòng)力性

汽車的動(dòng)力性2015.10.22第一節(jié)汽車的動(dòng)力性指標(biāo)一.何為汽車的動(dòng)力性？

汽車在良好路面上直線行駛時(shí)，由汽車受到的縱向外力決定的、所能達(dá)到的平均行駛速度。汽車的動(dòng)力性指標(biāo)一.汽車的動(dòng)力性指標(biāo)：

1.汽車的最高車速umax2.汽車的加速時(shí)間t3.汽車的最大爬坡度imax

1.最高車速：汽車在水平良好的路面（混凝土或?yàn)r青）上達(dá)到的最高行駛車速2.加速時(shí)間：分為原地起步加速時(shí)間與超車加速時(shí)間原地起步加速時(shí)間：汽車由Ⅰ檔或Ⅱ檔起步，并以最大的加速度逐步換至最高檔后某一預(yù)定的距離或車速所需時(shí)間。超車加速時(shí)間：用最高檔或次高檔由某一較低車速權(quán)利加速至某一高速所需時(shí)間3.最大爬坡度：滿載（或某一載質(zhì)量）時(shí)汽車在良好路面上的最大爬坡度第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力驅(qū)動(dòng)力：發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系傳至驅(qū)動(dòng)輪上得到的行駛阻力：滾動(dòng)阻力、空氣阻力、加速阻力、坡度阻力TtF0Ftrua一、驅(qū)動(dòng)力Ft驅(qū)動(dòng)力Ft：發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系傳到驅(qū)動(dòng)輪，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩Tt，驅(qū)動(dòng)輪在Tt的作用下給地面作用一圓周力F0，地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的反作用力Ft即為驅(qū)動(dòng)力。TtF0FtruaTt—驅(qū)動(dòng)力矩；Ttq

—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩；一、驅(qū)動(dòng)力Ftig—變速器傳動(dòng)比；i0—主減速器傳動(dòng)比；ηT—傳動(dòng)系的機(jī)械效率。

驅(qū)動(dòng)力和車速都與發(fā)動(dòng)機(jī)特性有直接關(guān)系，可以通過發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線找出驅(qū)動(dòng)力與車速之間的關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)uaFt

計(jì)算驅(qū)動(dòng)力是為了確定汽車的動(dòng)力性指標(biāo)，也即要找出驅(qū)動(dòng)力和車速的關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性，即Pe、Ttq、b=f（n）關(guān)系曲線。節(jié)氣門開啟程度的不同外特性曲線部分負(fù)荷特性曲線思考計(jì)算汽車動(dòng)力性指標(biāo)時(shí)，需要用什么特性曲線？1.發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性滾動(dòng)阻力Ff二、汽車的行駛阻力汽車在行駛過程中將會(huì)遇到哪些行駛阻力？如何保證汽車可以加速或爬坡？空氣阻力Fw坡度阻力Fi加速阻力Fj汽車行駛總阻力思考軟路面上硬路面上產(chǎn)生滾動(dòng)阻力的主要原因輪胎變形輪胎變形和路面變形輪胎變形為什么會(huì)產(chǎn)生滾動(dòng)阻力？輪胎的遲滯損失：輪胎在加載變形時(shí)所消耗的能量在卸載恢復(fù)時(shí)不能完全收回，一部分能量消耗在輪胎內(nèi)部摩擦損失上，產(chǎn)生熱量，這種損失稱為輪胎的遲滯損失。1.滾動(dòng)阻力Ff思考ua加載變形區(qū)卸載變形區(qū)思考

由輪胎的遲滯損失圖看，在輪胎徑向變形相同的情況下，地面作用在加載變形區(qū)與卸載變形區(qū)的法向反力是否相等？1）從動(dòng)輪受力分析FZdFZd’f—滾動(dòng)阻力系數(shù)令即路面作用于驅(qū)動(dòng)輪的切向力FX2比Ft要小。2）驅(qū)動(dòng)輪受力分析

ua高

f

大貨車f=0.0076+0.000056ua

3）影響Ff的因素轎車（1）車速ua（1）壓力阻力（占91％）(2)摩擦阻力汽車直線行駛時(shí)受到的空氣作用力在行駛方向的分力稱為空氣阻力。

作用在汽車外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向上的分力。

壓力阻力：形狀阻力、干擾阻力、內(nèi)循環(huán)阻力、誘導(dǎo)阻力2.空氣阻力FWCD

—空氣阻力系數(shù)；

A

—迎風(fēng)面積；ur

—相對(duì)速度；ρ

—空氣密度。（3）空氣阻力FW的計(jì)算低CD值的轎車車身應(yīng)遵循下列要點(diǎn)1.車身前部發(fā)動(dòng)機(jī)蓋應(yīng)向前下傾2.整車整個(gè)車身應(yīng)向前傾斜1°~2°3.汽車后部最好采用艙背式或直背式4.車身底部5.發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)汽車重力沿坡道的分力。3.坡度阻力Fi道路阻力滾動(dòng)阻力和坡度阻力之和。一般道路

較小，

≈1，

≈i令f+i=ψ

，ψ為道路阻力系數(shù)平移質(zhì)量的慣性力

旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力偶矩汽車加速行駛時(shí)，克服其質(zhì)量加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力。δ—旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)IW—車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；If—飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。4.加速阻力三、汽車行駛方程式在驅(qū)動(dòng)力圖的基礎(chǔ)上，畫出Ff+FW=f(ua)就是驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖。一、驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力平衡圖FfFf+FWFfFf+FWuamax最高車速行駛時(shí)Fi=0Fj=0Ft=Ff+Fw發(fā)動(dòng)機(jī)以部分負(fù)荷工作即可思考當(dāng)Ff+FW與Ft5沒有交點(diǎn)時(shí)，如何確定最高車速？此時(shí)對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)工況如何？1.確定uamaxD—?jiǎng)恿σ驍?shù)。汽車在個(gè)當(dāng)下的動(dòng)力因數(shù)與車速的關(guān)系曲線稱為動(dòng)力特性圖二、動(dòng)力特性圖第四節(jié)汽車行駛的附著條件與汽車的附著率1.地面對(duì)輪胎切向反作用力的極限值稱為附著力Fφ

Fz--地面作用在車輪上的法向反力φ--附著系數(shù),與地面和輪胎都有關(guān)后輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，附著條件是附著條件：地面作用在驅(qū)動(dòng)輪上的切向反力小于驅(qū)動(dòng)輪的附著力。2.附著條件令后輪驅(qū)動(dòng)汽車的附著條件也可以表達(dá)為C

2—后輪驅(qū)動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)輪的附著率；3.附著率由附著條件可得前輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，附著條件是令C

1—前輪驅(qū)動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)輪的附著率；前輪驅(qū)動(dòng)汽車的附著條件也可以表達(dá)為附著率越小或路面附著系數(shù)越大，附著條件越容易滿足。路面附著系數(shù)低時(shí)車輪會(huì)出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)二、汽車的附著力與地面法向反作用力

汽車在加速上坡時(shí)，附著條件不易滿足。以下將在此工況下，分析路面作用在車輪上的法向力FZ和切向力FX。主要與質(zhì)心位置及坡度角有關(guān)。（1）靜態(tài)軸荷的法向反作用力（2）動(dòng)態(tài)分量思考：汽車加速前進(jìn)時(shí)，前后輪的垂直載荷發(fā)生什么變化？CLf－前空氣升力系數(shù)；CLr－后空氣升力系數(shù)。（3）空氣升力（4）滾動(dòng)阻力偶矩產(chǎn)生的部分此項(xiàng)較小，可以忽略不計(jì)忽略旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性阻力偶矩和滾動(dòng)阻力偶矩之后四、附著率汽車直線行駛狀況下，充分發(fā)揮驅(qū)動(dòng)力作用時(shí)要求的最低附著系數(shù)。1.加速、上坡行駛時(shí)的附著率1）后輪驅(qū)動(dòng)汽車令忽略空氣阻力和滾動(dòng)阻力q—包含加速阻力在內(nèi)的等效坡度。為加速上坡行駛時(shí)要求的地面附著系數(shù)。當(dāng)在一定附著系數(shù)的路面上行駛時(shí)，汽車能通過的最大等效坡度為q。將代入2）前輪驅(qū)動(dòng)汽車當(dāng)汽車由后輪驅(qū)動(dòng)時(shí)同理可得，當(dāng)汽車由前輪驅(qū)動(dòng)時(shí)思考：如果a=b，哪種驅(qū)動(dòng)方式的等效坡度更大？驅(qū)動(dòng)方式或車型Ψ前輪驅(qū)動(dòng)0后輪驅(qū)動(dòng)1Audi0.5BMW325i0