汽車理論-動力性

《汽車理論》第一章汽車的動力性第二章汽車的燃油經(jīng)濟性第三章汽車動力裝置參數(shù)選定第四章汽車的制動性第五章汽車的操縱穩(wěn)定性第六章汽車的行駛平順性第七章汽車的通過性§1-1汽車的動力性指標§1-2汽車的驅(qū)動力與行駛阻力§1-3汽車的驅(qū)動力—行駛阻力平衡圖與動力特性圖§1-4汽車行駛的附著條件與附著率§1-5汽車的功率平衡§1-6影響汽車動力性的因素第一章汽車的動力性第一章汽車的動力性汽車的動力性是汽車最根本、最重要的性能。汽車的動力性直接影響汽車的平均速度，因而對汽車的運輸效率有決定性的影響。學(xué)習(xí)內(nèi)容：1.汽車動力性的評價指標的具體內(nèi)容。2.根據(jù)汽車行駛時所受各種外力之間的關(guān)系確定汽車動力性的方法。3.分析對汽車動力性的影響各種因素。第一章汽車的動力性§1-1汽車的動力性指標CriteriafortheEvaluationofVehiclepower

performance汽車的平均行駛速度是汽車動力性的總指標。動力性好，汽車的平均車速高。但平均車速不好標準和測定，所以常用最高車速、加速時間和最大爬坡度三項指標來評價。一、汽車的最高車速〔uamax單位為km/h〕指汽車在水平良好的路面〔混凝土或瀝青〕行駛時由汽車所能到達的最高行駛車速。〔發(fā)動機的節(jié)氣門全開、變速器掛入最高檔、滿載、坡度≤0.1%，風(fēng)速≤3m/s〕不同車型對其最高車速的要求也不一樣：國內(nèi)：小轎車≥120km/h；輕型車：100～120km/h；載貨汽車：80～100km/h；沙漠汽車、農(nóng)用汽車：50km/h?！?-1

汽車的動力性指標二、汽車的加速時間t〔表示汽車的加速能力〕是指汽車在各種使用條件下迅速增加汽車速度的能力。常用加速過程中的加速度、加速時間和加速行程來評定加速能力。我國一般用加速時間。加速時間的大小對汽車的平均行駛速度影響很大，特別是轎車。常用原地起步加速時間和超車加速時間來表示。1.原地起步加速時間〔t，單位為s〕指汽車由第Ⅰ檔或第Ⅱ檔起步，并以最大的加速強度逐步換至最高檔后到某一預(yù)定的距離或車速所需的時間。2.超車加速時間：用最高檔或次高檔由某一較低車速全力加速至某一高速所需的時間。從30或40km/h全力加速至60km/h〔或通過400m路段〕所需的時間。二、加速能力汽車的加速能力一般還可以用加速過程曲線來表示?！?-1

汽車的動力性指標三、上坡能力〔最大爬坡度imax〕汽車的上坡能力用最大爬坡度來評定。最大爬坡度是指汽車滿載時用變速器最低檔位在堅硬路面上等速行駛所能克服的最大道路坡度。轎車經(jīng)常行駛于較好的平坦路面上，所以一般不強調(diào)它的爬坡能力。而且轎車最高車速高，發(fā)動機功率較大以保證良好的加速能力，爬坡能力自然較好，貨車在各種路面上行駛，應(yīng)具有足夠的爬坡能力，一般imax在30%(16.7°〕左右〔輕型車為24%，13.5°〕。越野汽車對爬坡能力的要求更高，其最大爬坡度可達60%〔31°〕左右或更高?！?-1

汽車的動力性指標§1-1汽車的動力性指標有時也用汽車在一定坡道上必須到達的車速來評價汽車的爬坡能力。也有以一定坡道上汽車的加速時間來說明汽車加速性能的。結(jié)論：一個汽車要想動力性好：① 發(fā)動機功率要大—必要條件。② 發(fā)動機的功率能充分發(fā)揮〔各種車速、車重、傳動效率高，阻力小〕—充分條件?！?-1汽車的動力性指標小結(jié)：評價汽車動力性的指標：①最高車速uamax②加速時間t③最大爬坡度imax汽車的動力性汽車行駛方向的運動狀態(tài)汽車的縱向外力汽車的行駛方程式驅(qū)動力與行駛阻力Ft滾動阻力Ff空氣阻力Fw加速阻力Fj坡度阻力Fi§1-2汽車的驅(qū)動力和行駛阻力汽車動力傳動過程行駛阻力滾動阻力坡度阻力加速阻力空氣阻力發(fā)動機變速器驅(qū)動力離合器傳動軸主減速器差速器半軸驅(qū)動輪§1-2汽車的驅(qū)動力和行駛阻力§1-2汽車的驅(qū)動力和行駛阻力一、汽車的驅(qū)動力地面對驅(qū)動輪的反作用力稱為汽車的驅(qū)動力。輸入功率×機械效率＝輸出功率§1-2汽車的驅(qū)動力和行駛阻力一、汽車的驅(qū)動力1.確定發(fā)動機轉(zhuǎn)矩2.確定傳動系的機械效率3.確定車輪半徑r〔m〕自由半徑靜力半徑rs滾動半徑rr外特性曲線：節(jié)氣門(油門)全開或噴油泵在最大供油位置時，發(fā)動機的功率Pe、轉(zhuǎn)矩Tq以及燃油消耗率b與發(fā)動機轉(zhuǎn)速n之間的函數(shù)關(guān)系曲線。6050403020100nmin20003000ntq5000np

nmaxn/rpm16014012010080604020K2D(TU3.2)發(fā)動機汽油發(fā)動機外特性中功率與轉(zhuǎn)矩曲線Pe/kWTtq/(N.m)PemaxTtqmax局部負荷特性：節(jié)氣門局部開啟時。使用特性曲線：即帶有附件時的負荷特性，通常汽油機小15％，而柴油機小10％。一、汽車的驅(qū)動力1.確定發(fā)動機轉(zhuǎn)矩§1-2汽車的驅(qū)動力和行駛阻力機械損失液力損失功率輸入Pin功率輸出Pout傳動系傳動系的功率損失PT摩擦齒輪傳動副間軸承摩擦….潤滑油潤滑油的攪動潤滑油與零件間的表面摩擦….2.確定傳動系的機械效率§1-2汽車的驅(qū)動力和行駛阻力r自由半徑rrsW靜力半徑rsrrW滾動半徑rr滾動半徑的理論計算一般近似3.確定車輪半徑r〔m〕§1-2汽車的驅(qū)動力和行駛阻力一、汽車的驅(qū)動力4.汽車的驅(qū)動力圖一般用根據(jù)發(fā)動機外特性確定的驅(qū)動力與車速之間的函數(shù)關(guān)系曲線Ft--ua來全面表示汽車的驅(qū)動力,成為汽車的驅(qū)動力圖?！?-2汽車的驅(qū)動力和行駛阻力§1-2汽車的驅(qū)動力和行駛阻力二、汽車的行駛阻力1.滾動阻力Ff(N)影響滾動阻力系數(shù)的因素：①路面的種類和狀況②行車速度：車速對滾動阻力系數(shù)有很大影響③輪胎結(jié)構(gòu)、簾線和橡膠的品種種類④輪胎氣壓二、汽車的行駛阻力2.空氣阻力FW(N)由摩擦阻力〔8～10%〕和壓力阻力組成。壓力阻力包括四局部：①形狀阻力〔55～60%〕②干擾阻力〔12～18%〕③誘導(dǎo)阻力〔5～8%〕④內(nèi)循環(huán)阻力〔10～15%〕§1-2汽車的驅(qū)動力和行駛阻力CD—空氣阻力系數(shù)A—汽車迎風(fēng)面積，m2二、汽車的行駛阻力3.坡度阻力Fi(N)§1-2汽車的驅(qū)動力和行駛阻力G二、汽車的行駛阻力4.加速阻力Fj(N)汽車加速行駛時，其質(zhì)量加速運動的慣性力。－稱為旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)§1-2汽車的驅(qū)動力和行駛阻力If—飛輪的轉(zhuǎn)動慣量〔kg·m2〕IW—車輪的轉(zhuǎn)動慣量〔kg·m2〕三、汽車的行駛方程式汽車無論處于何種行駛狀態(tài)，都始終受力平衡。這個等式反響了汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)與使用參數(shù)的內(nèi)在聯(lián)系。運用它分析求解汽車動力性問題極為方便?！?-2汽車的驅(qū)動力和行駛阻力§1-3汽車的驅(qū)動力—行駛阻力平衡圖與動力特性圖一、驅(qū)動力—行駛阻力平衡圖汽車的行駛方程式為1.從圖上可以直接得到最高車速此時：一、驅(qū)動力—行駛阻力平衡圖2.求出汽車加速時間t原地起步加速：ua1=0超車加速：ua1=20、30§1-3汽車的驅(qū)動力—行駛阻力平衡圖與動力特性圖一、驅(qū)動力—行駛阻力平衡圖2.求出汽車加速時間t分別求出各段的加速時間后，可以得到汽車的加速時間曲線?！?-3汽車的驅(qū)動力—行駛阻力平衡圖與動力特性圖一、驅(qū)動力—行駛阻力平衡圖3.最大爬坡度imax汽車的爬坡度也可用圖形來表示?！?-3汽車的驅(qū)動力—行駛阻力平衡圖與動力特性圖二、動力特性圖也有用動力特性圖來分析汽車動力性的，此時引入一個動力因數(shù)D汽車的各檔下動力因數(shù)與車速的關(guān)系曲線稱為汽車的動力特性圖?！?-3汽車的驅(qū)動力—行駛阻力平衡圖與動力特性圖一、汽車行駛的驅(qū)動-附著條件

Tractive&AdhesionConditionofDriving驅(qū)動力大動力性強驅(qū)動力大足夠的附著力（切向力）動力性強滿足輪胎與地面的附著條件§1-4汽車行駛的附著條件與汽車的附著率附著力——地面對輪胎切向反作用力的極限值。

附著率是衡量汽車附著性能的一個重要指標，是驅(qū)動輪在不滑轉(zhuǎn)工況下充分發(fā)揮驅(qū)動力所要求的最低條件。W2這是汽車正常行駛的充分、必要條件。§1-4汽車行駛的附著條件與汽車的附著率一、汽車行駛的驅(qū)動—附著條件§1-4汽車行駛的附著條件與汽車的附著率一、汽車行駛的驅(qū)動—附著條件為防止驅(qū)動輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)，地面切向反作用力不能大于附著力，即對于后輪驅(qū)動的汽車：這就是汽車行駛的附著條件。汽車的動力性能不只受驅(qū)動力的制約，還受到輪胎與地面附著條件的限制。地面對輪胎切向反作用力的極限值稱為附著力。一、汽車行駛的驅(qū)動—附著條件驅(qū)動輪的附著率是說明汽車附著性能的一個重要指標，是汽車驅(qū)動輪在不滑轉(zhuǎn)工況下充分發(fā)揮驅(qū)動力作用所要求的最低附著系數(shù)。也可寫成：—汽車的附著率§1-4汽車行駛的附著條件與汽車的附著率二、汽車的附著力與地面法向反作用力汽車的附著力取決于附著系數(shù)以及作用于驅(qū)動輪的法向反作用力。不同的路面具有不同的附著系數(shù)φ。路面類型附著系數(shù)干燥的混凝土或瀝青路面0.7～0.8潮濕的混凝土或瀝青路面0.5～0.6干燥的碎石路0.6～0.7干燥的土路0.5~0.6濕土路面0.2~0.4§1-4汽車行駛的附著條件與汽車的附著率二、汽車的附著力與地面法向反作用力§1-4汽車行駛的附著條件與汽車的附著率二、汽車的附著力與地面法向反作用力車輪的法向反作用力與汽車的總體布置、車身形狀、行駛狀況及道路的坡道有關(guān)。汽車最復(fù)雜的受力是加速上坡。對車輪與地面接觸點取力矩平衡可得到：§1-4汽車行駛的附著條件與汽車的附著率橫置發(fā)動機飛輪的慣性阻力偶矩〔曲軸旋轉(zhuǎn)方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向一致時取“+〞號〕二、汽車的附著力與地面法向反作用力1.靜態(tài)軸荷的法向反作用力2.動態(tài)分量：§1-4汽車行駛的附著條件與汽車的附著率二、汽車的附著力與地面法向反作用力3.空氣升力4.滾動阻力偶矩產(chǎn)生的局部，可以忽略不計。法向反作用力可以簡化為：§1-4汽車行駛的附著條件與汽車的附著率三、作用在驅(qū)動輪上的地面切向反作用力前輪驅(qū)動汽車：后輪驅(qū)動汽車：§1-4汽車行駛的附著條件與汽車的附著率附著率充分發(fā)揮驅(qū)動力直線行駛最低的附著系數(shù)汽車行駛工況高速下要求附著系數(shù)大加速上坡要求附著系數(shù)大地面切向反作用力地面法向反作用力受力分析§1-4汽車行駛的附著條件與汽車的附著率四、附著率四、附著率〔一〕加速、上坡行駛時的附著率忽略空氣阻力與滾動阻力，上式簡化為§1-4汽車行駛的附著條件與汽車的附著率四、附著率〔一〕加速、上坡行駛時的附著率由于Cφ2為加速、上坡行駛時要求的地面附著系數(shù)，故在一定附著系數(shù)φ的路面上行駛時，汽車通過的〔最大〕等效坡度為：§1-4汽車行駛的附著條件與汽車的附著率四、附著率〔二〕高速行駛時的附著率令§1-4汽車行駛的附著條件與汽車的附著率一般車速下，Cφ2值甚小，汽車完全可以正常行駛；在極高車速行駛時，附著率較大，即使是良好路面也不能滿足附著性能的要求。汽車行駛狀態(tài)行駛阻力驅(qū)動力發(fā)動機功率行駛阻力功率滾動阻力功率Pf空氣阻力功率Pw坡度阻力功率Pi加速阻力功率Pj傳動損失功率PowerBalanceoftheAutomobile§1-5汽車的功率平衡圖§1-5汽車的功率平衡圖汽車行駛時，不僅驅(qū)動力和行駛阻力相互平衡，發(fā)動機功率和汽車行駛的阻力功率也總是平衡的。后備功率大時：加速性能好、負荷率低、燃油經(jīng)濟性差一、汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)對動力性的影響1.發(fā)動機參數(shù)的影響①發(fā)動機最大功率的影響車上配備的發(fā)動機的功率越大,那么汽車的動力性越好，但功率過大，會使經(jīng)濟性降低。為了評價汽車的動力性能，可用汽車的比功率作為指標。比功率是發(fā)動機最大功率Pemax與汽車總質(zhì)量m之比，即P/m，也稱功率利用系數(shù)，其值大小因汽車型式的不同而異。②發(fā)動機最大扭矩的影響低速發(fā)動機，其轉(zhuǎn)矩變化較大，適應(yīng)性系數(shù)稍高，在低速范圍內(nèi)，具有較大的轉(zhuǎn)矩，但轉(zhuǎn)速低將導(dǎo)致功率下降，降低了高速行駛時的汽車動力性。高速發(fā)動機，其轉(zhuǎn)矩變化較小，適應(yīng)性系數(shù)稍減，但選擇了適當(dāng)?shù)膫鲃酉岛螅梢允罐D(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速增加而下降緩慢。③發(fā)動機外特性曲線的形狀§1-6影響汽車動力性的因素一、汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)對動力性的