汽車動力性能基礎(chǔ)知識入門講座課件

汽車動力性基礎(chǔ)知識入門講座動力總成科金永鎮(zhèn)2011.5.2411講座目的2動力性指標，基本理論3傳動系統(tǒng)4行駛阻力5發(fā)動機的輸出特性和驅(qū)動力6行駛性能曲線7課題目錄21講座目的理解車輛行駛過程發(fā)生的阻力以及為克服該阻力而需要的驅(qū)動力理解為彌補發(fā)動機扭矩特性與必需的驅(qū)動力特性差異而產(chǎn)生的按裝變速器的必要性理解根據(jù)發(fā)動機扭矩特性與行駛阻力而求得的行駛性能曲線理解根據(jù)行駛性能曲線而得到的剩余驅(qū)動力與最高車速，最高加速度，爬坡性能間的關(guān)系1.講座目的3動力性：是指車輛依靠發(fā)動機動力克服行駛阻力而行駛的性能最高車速加速性能爬坡性能指標：2.動力性指標，基本理論參數(shù)：行駛阻力所需馬力?扭矩2動力性指標，基本理論2.1動力性指標4驅(qū)動力

F滾動阻力

Rr空氣阻力

Rl爬坡阻力

Rs2.動力性指標，基本理論2.2.1運動方程式（一般式）2.2基本理論5F:

驅(qū)動力R:行駛阻力2.2.2運動方程式（等速行駛）驅(qū)動力

F滾動阻力

Rr空氣阻力

Rl爬坡阻力

Rs加速阻力

Ra2.動力性指標，基本理論63.傳動系統(tǒng)速比

i（輸出軸每轉(zhuǎn)1次的輸入軸轉(zhuǎn)數(shù)）N:

轉(zhuǎn)速，z:

齒數(shù)，r:

分度圓半徑3.傳動系統(tǒng)構(gòu)成3.1速比計算3.1.1方法17減速比（變速比）驅(qū)動力輸出(單位時間所作功）減速增扭輸入軸輸出軸3.傳動系統(tǒng)構(gòu)成3.1.2速比計算方法28齒輪1的扭矩（從輸入軸上看）齒輪2的扭矩（從輸出軸上看）齒輪2的扭矩（從輸入軸看）從輸入軸卡的齒輪1，2的扭矩入力軸出力軸3.傳動系統(tǒng)構(gòu)成3.1.3轉(zhuǎn)動慣量的換算（在輸入軸上的當量慣量）9將發(fā)動機扭矩傳遞到輪胎的裝置：變速器，傳動軸，差速器，驅(qū)動軸傳動軸驅(qū)動軸變速器差速器3.傳動系統(tǒng)構(gòu)成3.2傳動系統(tǒng)構(gòu)成3.2.1傳動系統(tǒng)布置103.傳動系統(tǒng)構(gòu)成3.2.2變速器（T/M)111速滑套2速3速4速後退主驅(qū)動主軸中間軸3.傳動系統(tǒng)構(gòu)成3.2.3變速器動力傳遞路線12齒數(shù)比3.364,3.545,3.700,3.889,3.900,4.111,4.375,4.625,4.875など問題：FF車拉起手剎車，AT處于P檔狀態(tài)，頂起前輪，此時將右前輪向前轉(zhuǎn)了一定角度，問：前左輪會如何？3.傳動系統(tǒng)構(gòu)成3.2.4主減速器(F/D)13Rr:滾動阻力（輪胎滾動時的阻力）Rl:空氣阻力（車輛推開空氣而前進時的阻力）Rs

:爬坡阻力（爬坡時重力在斜面方向的分力）Ra：加速阻力（車輛加速時的阻力）驅(qū)動力

F滾動阻力

Rr空氣阻力

Rl加速阻力

Ra爬坡阻力

Rs4.行駛阻力R4.1行駛阻力基本公式14路面狀況滾動摩擦系數(shù)平滑油漆鋪裝路0.010平滑水泥鋪裝路0.011粗糙水泥鋪裝路0.014沙石路0.12粘土路0.2～0.3Rr與輪胎載重成正比Rr由于輪胎和地面變形而產(chǎn)生變化rは隨路面狀況，輪胎內(nèi)壓，輪胎載重，輪胎構(gòu)造而變化r：滾動阻力系數(shù)W：加在輪胎上的載重(N)4.行駛阻力R4.2滾動阻力Rr4.2.1滾動阻力定義150～140km/h區(qū)間內(nèi)r隨速度的增加而緩慢增加

（與速度近似線性關(guān)系）140km/h～區(qū)間內(nèi)因發(fā)生駐波現(xiàn)象阻力以與速度的二次方的關(guān)系增加速度(km/h)滾動阻力系數(shù)ｒ040801201602000.08輪胎：6.15-134P載重:2795N2400.060.040.02內(nèi)壓0.17MPa內(nèi)壓0.25MPa駐波現(xiàn)象近似式4.行駛阻力R4.2.2滾動阻力圖16FX:空氣阻力FY

:橫向力FZ

:空氣升力MX

:側(cè)傾力矩MY

:俯仰力矩MZ

:橫擺力矩4.行駛阻力R4.3空氣阻力Rl4.3.1車輛承受的空氣作用力17伯努利方程式4.3.2車體周圍氣流狀態(tài)（空氣壓力分布）4.行駛阻力R18壓力阻力形狀阻力：車身形狀干擾阻力：表面凹凸通風(fēng)阻力：內(nèi)循環(huán)阻力誘導(dǎo)阻力：空氣升力摩擦阻力形狀阻力58%干擾阻力14%通風(fēng)阻力12%摩擦阻力9%誘導(dǎo)阻力7%4.行駛阻力R4.3.4空氣阻力Rl構(gòu)成19阻力系數(shù)CD空氣阻力系數(shù)ｌ承用車0.3～0.450.0142～0.0213卡車0.5～0.60.0237～0.0284摩托車0.6～1.00.0284～0.0474CD

:阻力系數(shù)l：空氣阻力系數(shù)(Pa/(km/h)2)：

空氣密度（1.225kg/m3)A：前投影面積(m2)v:車速(m/s)V:車速(km/h)考慮空氣密度（風(fēng)洞試驗）不考慮空氣阻力（道路試驗）4.行駛阻力R4.3.5空氣阻力Rl基本公式20CD1.150.470.340.1表1.1簡單形狀物體的CD球30°圓錐2:1的長方形翼形4.行駛阻力R4.3.5阻力系數(shù)CD21道路坡度4.行駛阻力R4.4爬坡阻力Rs22符號加速時為+，減速時為-，

m旋轉(zhuǎn)部分的換算質(zhì)量

加速阻力

Ra4.行駛阻力R4.5加速阻力Ra---公式23旋轉(zhuǎn)阻力扭矩換算成輪胎和地面近的驅(qū)動阻力速比

i4.行駛阻力R4.5加速阻力Ra---旋轉(zhuǎn)部分的換算質(zhì)量計算之一24IW:車輪及與其同轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動慣量If:F/D輸入軸及與其同轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動慣量It

:T/M輸入軸及與其同轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動慣量Ie:Eng輸入軸及與其同轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動慣量（加速時使用，惰行.制動時為0）m乘用車1檔1.70m2檔0.54m3檔0.20m4檔0.10mJIS規(guī)格（承用車）含發(fā)動機

0.08m不含發(fā)動機

0.05m從驅(qū)動輪看時旋轉(zhuǎn)部分的換算質(zhì)量4.行駛阻力R4.5加速阻力Ra---旋轉(zhuǎn)部分的換算質(zhì)量計算之二25驅(qū)動力

F滾動阻力

Rr空氣阻力

Rl加速阻力

Ra爬坡阻力

Rs4.行駛阻力R4.6行駛阻力小結(jié)26平坦路面的行駛阻力測定方法惰行法:在某個車速下將T/M置于空檔，依靠慣性使其行駛4.行駛阻力R4.7水平平坦路面行駛阻力測定法AB車速

v時間車速

v減速度車速

v行駛阻力惰行法測定風(fēng)洞試驗（空氣阻力）和轉(zhuǎn)轂試驗（滾動阻力）求和27行駛方向扭矩功率驅(qū)動力驅(qū)動力懸架裝置5.發(fā)動機的輸出特性和驅(qū)動力5.1驅(qū)動力定義280255301015200936力(kN)速度(m/s)051015時間(s)速度

V力（質(zhì)量×加速度）100km/h5m/s25.2速度，驅(qū)動力的時間推移5.發(fā)動機的輸出特性和驅(qū)動力29車速

V（ｋｍ/ｈ）理想功率與輸出特性內(nèi)燃機的輸出功率與扭矩特性功率，扭矩扭矩

T雙曲線功率

P如果假定發(fā)動機的輸出功率P不隨車速變化則

TV=const.發(fā)動機轉(zhuǎn)速

Ne(rpm)功率，扭矩P/Ne

最大時扭矩最大扭矩

Te功率

PTmax5.發(fā)動機的輸出特性和驅(qū)動力5.3理想與實際的功率，扭矩輸出特性比較305.發(fā)動機的輸出特性和驅(qū)動力5.4發(fā)動機輸出功率與扭矩特性31發(fā)動機扭矩F:驅(qū)動力(N)Te

:發(fā)動機扭矩(Nm)it:T/M速比if:主減比r:輪胎動態(tài)半徑(m)t:T/M傳動效率t:F/D傳動效率5.發(fā)動機的輸出特性和驅(qū)動力5.5發(fā)動機扭矩與驅(qū)動力32發(fā)動機轉(zhuǎn)速(rpm)速比主減比車速

V(km/h)5.發(fā)動機的輸出特性和驅(qū)動力5.6發(fā)動機轉(zhuǎn)速與車速33根據(jù)發(fā)動機扭矩與轉(zhuǎn)速可以求得驅(qū)動力與速度的關(guān)系（驅(qū)動力曲線）車速

V驅(qū)動力

F驅(qū)動力曲線曲線群的包絡(luò)線接近雙曲線通過變速器使驅(qū)動力接近雙曲線（變速器的必要性）1速234發(fā)動機轉(zhuǎn)速

Ne(rpm)扭矩

Te(Te,Ne)(F

,V)雙曲線

（發(fā)動機功率一定時）高速時開始時5.發(fā)動機的輸出特性和驅(qū)動力5.7驅(qū)動力與速比34車速(km/h)04080120160180140100602010002000300040005000600070001000200030004000500060007000發(fā)動機轉(zhuǎn)速(rpm)驅(qū)動力?行駛阻力(N)50%45%40%35%30%25%20%15%10%5%3%水平1檔2檔3檔4檔驅(qū)動力行駛阻力主減速比4.1111檔3.5492檔2.1973檔1.4204檔1.000車輛總質(zhì)量1615kg輪胎半徑0．308m發(fā)動機最大扭矩161.7Nm/3600rpm發(fā)動機最大功率84.5kW/5600rpm1檔2檔3檔4檔6.行駛性能曲線6.1行駛性能曲線35最高車速為剩余驅(qū)動力Fs=F-Rrl=0時的車速車速(km/h)0408012016018014010060201000200030004000驅(qū)動力?行駛阻力(N)水平Vmax6.行駛性能曲線6.2最高車速36即將剩余驅(qū)動力全部用于加速時的加速度

a驅(qū)動力?行駛阻力車速(km/h)6.行駛性能曲線6.3最大加速度37車速(km/h)0408012010060204000500060007000驅(qū)動力?行駛阻力(N)50%45%40%35%因車速較低可以忽視空氣阻力（Rl=0）6.行駛性能曲線6.4最大爬坡能力38輪胎與路面間的附著力Fd＜驅(qū)動力F時輪胎開始打滑（驅(qū)動力不可超過附著力）①后輪驅(qū)動②前輪驅(qū)動FL:

極限驅(qū)動力d:輪胎與路面間的摩擦系數(shù)N:接地載荷6.行駛性能曲線6.6爬坡性能（極限驅(qū)動力）之一394WD增加前后輪的扭矩時前后輪某個輪胎會打滑如果能夠?qū)崿F(xiàn)前后輪的扭矩最佳分配那么：6.行駛性能曲線6.6爬坡性能（極限驅(qū)動力）之二40

7.0作業(yè)7.0作業(yè)選擇任意車輛，根據(jù)各參數(shù)求最高車速。車重1600kg空氣阻力系數(shù)CD0.290速比iT1st3.7942nd2.3243rd1.6244th1.2715th1.0006th0.794主減比iF3.538輪胎動態(tài)半徑R0