汽车发动机原理与汽车理论第12章课件.ppt

1、第一节汽车的动力性指标第二节汽车的驱动力第三节汽车的行驶阻力第四节汽车的动力方程第五节汽车行驶的驱动附着条件第六节汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图第七节汽车的功率平衡第八节装有液力变矩器的动力特性第九节影响汽车动力性的主要因素第十节汽车的驾驶性能第十一节汽车动力性试验第十二章汽车的动力性第一节 汽车的动力性指标 一、一、汽车的最高车速汽车的最高车速 二、二、汽车的加速时间汽车的加速时间 三、三、汽车的最大爬坡度汽车的最大爬坡度汽车的最高车速uamaxn最高车速是指在良好的水平路面（混凝最高车速是指在良好的水平路面（混凝土或沥青）上汽车能达到的最高行驶车土或沥青）上汽车能达到的最高行驶车速

2、。速。n 轿车：轿车：uamax=130=130200km/h200km/h；n 客车：客车：uamax=90=90130km/h130km/h；n 货车：货车：uamax=80=80110km/h110km/h。n在使用中，将加速踏板踩到底，变速器在使用中，将加速踏板踩到底，变速器挂入最高档位。挂入最高档位。汽车的加速时间n汽车的加速时间表示汽车的汽车的加速时间表示汽车的加速能力加速能力，加速能力可用汽车以，加速能力可用汽车以最大加速强度加速行驶时的加速度、加速时间或加速行程来最大加速强度加速行驶时的加速度、加速时间或加速行程来表示。表示。n分类：分类：.原地起步加速时间：原地起步加速时间：

3、由低档（由低档（I I或或IIII档档）起步，以起步，以最大的最大的加速强度（包括选择恰当的加速强度（包括选择恰当的换档换档时机）逐步换至最高档位后时机）逐步换至最高档位后达到某达到某一一预定距离或车速所需的时间。一预定距离或车速所需的时间。一般用般用0 040400 0m m或或0 0100km/h100km/h的时间表示原地起步加速的时间表示原地起步加速能力。能力。.超车加速时间超车加速时间:用最高档或次高档由某一较低车速全力加用最高档或次高档由某一较低车速全力加速到某一高速所需的时间。有时也采用加速过程曲线表示加速到某一高速所需的时间。有时也采用加速过程曲线表示加速能力。速能力。汽车最大

4、爬坡度n汽车的上坡能力：汽车的上坡能力：用满载时汽车在良好路面上的用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度最大爬坡度 imax（档的最大爬坡度）档的最大爬坡度）表示表示。n不同的车辆对爬坡能力的要求：不同的车辆对爬坡能力的要求：轿车轿车:最高车速大，最高车速大，加速时间短，经常加速时间短，经常在在较较好的道好的道路路上上行驶，行驶，一般不强调它的一般不强调它的爬坡爬坡能力能力。货车货车:在各种在各种道路道路上上行驶行驶，要求它具备足够的爬坡，要求它具备足够的爬坡能力。一般能力。一般3030即即16.16.7 7；越野车越野车：在坏路或无路条件下：在坏路或无路条件下行驶行驶。6060或或3131。n

5、为了维持道路上各种车辆能畅通行驶，要求各种为了维持道路上各种车辆能畅通行驶，要求各种车辆在常见的坡道上行驶速度相差不能太悬殊，车辆在常见的坡道上行驶速度相差不能太悬殊，所以，也可用汽车在常遇的坡道上必须达到的车所以，也可用汽车在常遇的坡道上必须达到的车速来表明汽车的爬坡能力。速来表明汽车的爬坡能力。第二节汽车的驱动力一、汽车的驱动力一、汽车的驱动力图图12-1汽车的驱动力汽车的驱动力部分负荷特性部分负荷特性：节气门部分开启时，转矩：节气门部分开启时，转矩或功率等与转速的关系或功率等与转速的关系使用特性曲线使用特性曲线：即带有附件时的负荷特性，：即带有附件时的负荷特性，通常汽油机小通常汽油机小1

6、5，而柴油机小，而柴油机小10外特性曲线外特性曲线：节气门：节气门(油门油门)全开时，转全开时，转矩或功率等与转速的关系矩或功率等与转速的关系二、汽车驱动力的影响因素二、汽车驱动力的影响因素1.发动机的速度特性图图12-2汽油发动机的外特性曲线汽油发动机的外特性曲线图图12-3汽车发动机外特性及部分汽车发动机外特性及部分负荷特性曲线负荷特性曲线图图12-4汽车发动机的外特性曲线汽车发动机的外特性曲线和使用外特性曲线和使用外特性曲线外特性曲线外特性曲线使用外特性曲线使用外特性曲线常采用多项式来描述试验台上测得的发动机外特性曲线常采用多项式来描述试验台上测得的发动机外特性曲线,即即 Ttq=a0+

7、a1n+a2n2+aknk式中式中,系数系数a0、a1、a2、ak可由最小二乘法来确定可由最小二乘法来确定;拟合拟合阶数阶数k随特性曲线而异随特性曲线而异,一般在一般在2、3、4、5中选取。中选取。2.传动系统的机械效率传动系统的机械效率n 传动系的功率损失包括变速器、传动轴万向节、主传动系的功率损失包括变速器、传动轴万向节、主减速器等部件产生的功率损失。其中变速器和主减减速器等部件产生的功率损失。其中变速器和主减速器产生的功率损失所占的比例最大。速器产生的功率损失所占的比例最大。n 传动系功率损失的分类：传动系功率损失的分类：n 机械损失功率机械损失功率：与啮合齿轮对数、传递的扭矩有：与啮合

8、齿轮对数、传递的扭矩有关。关。n 液力损失功率液力损失功率：搅动和磨擦。它与润滑油品质、：搅动和磨擦。它与润滑油品质、温度、油面高度、转速等有关。温度、油面高度、转速等有关。n 传动系各部件的传动效率：传动系各部件的传动效率：见表见表12-112-1。eTeTeTPPPPP1部 件 名 称T(%)部 件 名 称T(%)46档变速器95单级减速主减速器96分动器95双级减速主减速器928档以上变速器90传动轴的万向节98表表12-1传动系统各部件的传动效率传动系统各部件的传动效率传动效率因受到多种因素的影响而有所变化传动效率因受到多种因素的影响而有所变化,但对汽车进但对汽车进行初步的动力性分析时

9、行初步的动力性分析时,可把传动效率看作一个可把传动效率看作一个常数常数。采。采用有级机械变速器传动系统的用有级机械变速器传动系统的轿车轿车,其传动效率可取为其传动效率可取为0.90.92;货车、客车货车、客车可取可取0.820.85;越野汽车越野汽车可取为可取为0.800.85。3.3.车轮的半径车轮的半径n 自由半径自由半径r r0 0：车轮处于无载荷时的半径。：车轮处于无载荷时的半径。n 静力半径静力半径r rs s：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。面间的距离。r rs s与法向载荷和胎压有关。与法向载荷和胎压有关。n 动力半径动力半径

10、r rg g：驱动车轮除承受法向载荷外，还承受扭矩：驱动车轮除承受法向载荷外，还承受扭矩作用，轮胎产生径向变形和切向变形。这时车轮中心至作用，轮胎产生径向变形和切向变形。这时车轮中心至轮胎与道路接触面切向反力之间的距离。轮胎与道路接触面切向反力之间的距离。n 滚动半径滚动半径r rr r ：子午线轮胎子午线轮胎 F=3.05F=3.05 斜交轮胎斜交轮胎 F=2.99 F=2.99 n 应用：应用：r rs s用于动力学分析；用于动力学分析；r rr r用于运动学分析；一般分用于运动学分析；一般分析不计差别：析不计差别：rsrrr 2rkSrn2Fdrr4.传动系统传动比传动系统传动比表表12

11、-2变速器各档传动比变速器各档传动比类型型号变速器传动比主减速器传动比i0123456轿车夏利TJ71003.090 1.842 1.230 0.8644.500桑塔纳330k8BLOL3.455 1.944 1.286 0.9094.111富康DC71403.417 1.810 1.276 0.975 0.7634.063奥迪1003.545 2.105 1.300 0.943 0.7894.11红旗CA75602.461.461.004.22轻型货车依维柯40106.193.892.261.431.004.44跃进NJ 1061S6.403.091.691.006.67解放CA10214.

12、218 2.637 1.646 1.000 0.8455.143中型货车东风EQ1091E7.314.312.451.541.006.33解放CA10917.640 4.834 2.856 1.895 1.3771.007.107重型货车东风EQ1141G6.543.782.161.441.006.167三、汽车的驱动力图三、汽车的驱动力图 定义：定义：在各个档位上，汽车的驱动力与在各个档位上，汽车的驱动力与车速之间的函数关系曲线。车速之间的函数关系曲线。若已知发动机外特性曲线、若已知发动机外特性曲线、传动系的传动比、传动效率、传动系的传动比、传动效率、车轮半径等参数时，就可车轮半径等参数时，

13、就可作作出汽车驱动力图出汽车驱动力图。图图12-5五档变速器货车的驱动力图五档变速器货车的驱动力图 汽车在水平道路上等速行驶时必须克服来自汽车赖以行驶的地面滚动阻力Ff和来自汽车周围的空气阻力Fw。当汽车上坡行驶时,还必须克服汽车重力沿坡道的分力,称为坡度阻力Fi。汽车加速行驶时需要克服的惯性力,称为加速阻力Fj。汽车行驶的总阻力为 F=Ff+Fw+Fi+Fj第三节汽车的行驶阻力一、滚动阻力一、滚动阻力 滚动阻力是指车轮在路面上滚动时，由于轮胎与滚动阻力是指车轮在路面上滚动时，由于轮胎与路面之间的相互作用而引起的能量损失。路面之间的相互作用而引起的能量损失。1轮胎的变形分析轮胎的变形分析:车轮

14、滚动时，轮胎与路面的接车轮滚动时，轮胎与路面的接触区域产生相互作用力，轮胎和支触区域产生相互作用力，轮胎和支承路面发生相应的变形。当弹性轮承路面发生相应的变形。当弹性轮胎在混凝土、沥青等硬路面上滚动胎在混凝土、沥青等硬路面上滚动时，轮胎的变形是主要的。时，轮胎的变形是主要的。如图如图12-6。这种损失称为弹性。这种损失称为弹性物质的迟滞损失。物质的迟滞损失。图图12-6轮胎的径向变形曲线轮胎的径向变形曲线 轮胎轮胎的弹性的弹性迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的一种阻力矩（一种阻力矩（M Mf f =F Fz za a）。如图）。如图12-712-7所示。所示。图图12-7

15、弹性车轮在硬路面上的滚动弹性车轮在硬路面上的滚动 2.2.从动轮在硬路面上滚动时的受力情况：从动轮在硬路面上滚动时的受力情况：如图如图12-12-8 8所示。所示。欲使从动轮等速滚动，在车轮中心施加一个推力欲使从动轮等速滚动，在车轮中心施加一个推力F Fp1p1。需要说明的是，在分析汽车行驶阻力时，不必具体考虑轮胎滚需要说明的是，在分析汽车行驶阻力时，不必具体考虑轮胎滚动时所受到的滚动阻力矩，只要知道滚动阻力系数求出滚动阻动时所受到的滚动阻力矩，只要知道滚动阻力系数求出滚动阻力就可以（它只是一个数值，无法在真正的受力图上表现出力就可以（它只是一个数值，无法在真正的受力图上表现出来）。来）。3.

16、3.驱动轮在硬路面上等速滚动时的受力情况：驱动轮在硬路面上等速滚动时的受力情况：如图如图12-912-9所示。所示。在驱动轮也作用有滚动阻力偶矩在驱动轮也作用有滚动阻力偶矩T Tf f。结论结论 ：真正驱动汽车行驶的力是：真正驱动汽车行驶的力是 地面切向反力地面切向反力F Fx2x2，它在数值上等，它在数值上等 于驱动力于驱动力F Ft t减去滚动阻力减去滚动阻力F Ff f。图图12-9驱动轮在硬路面驱动轮在硬路面上滚动时的受力图上滚动时的受力图 轮胎的结构、材料和气压对滚动阻力系数有很大影响。图图12-10不同轮胎的滚动阻不同轮胎的滚动阻力与车速的关系力与车速的关系图图12-11滚动阻力系

17、数与充气压力的关系滚动阻力系数与充气压力的关系 在软路面上行驶的汽车,降低轮胎气压可增大轮胎与地面的接触面积,降低轮胎对地面的单位压力,减小土壤变形,轮辙深度变浅。图图12-12软路面上轮胎气软路面上轮胎气压与滚动阻力的关系压与滚动阻力的关系滚动阻力系数 1)1)影响因素：影响因素：与路面的种类、车速以及轮胎与路面的种类、车速以及轮胎的结构、材料、胎压等有关。的结构、材料、胎压等有关。同一轮胎在不同同一轮胎在不同的路面上的滚动阻力系数见表的路面上的滚动阻力系数见表12-3。表表12-3滚动阻力系数滚动阻力系数f的数值的数值路 面 类 型滚动阻力系数路 面 类 型滚动阻力系数良好的沥青或混凝土路

18、面0.0100.018雨后压紧土路0.0500.150一般的沥青或混凝土路面0.0180.020泥泞土路0.1000.250碎石路面0.0200.025干砂路面0.1000.300良好的卵石路面0.0250.030湿砂路面0.0600.150坑洼的卵石路面0.0350.050结冰路面0.0150.030干燥压紧土路0.0250.035压紧雪道0.0300.050 2)2)滚动阻力系数的经验计算：滚动阻力系数的经验计算：u轿车：轿车：式中：式中：f f0 0良好沥青或混凝土路面为良好沥青或混凝土路面为0.0140.014；卵石路面为卵石路面为0.0250.025；砂石路面为；砂石路面为0.020

19、0.020；u货车：货车：u ua a车速车速(km/h)(km/h)。滚动阻力二、空气阻力二、空气阻力 1.1.定义定义:汽车直线行驶时受到的空气作用力在汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力。行驶方向上的分力。2.2.分类分类:摩擦阻力和摩擦阻力和压力阻力压力阻力。3.3.空气阻力的计算：空气阻力的计算：C CD D可通过道路试验、风洞试验等方法测得。可通过道路试验、风洞试验等方法测得。A A指汽车在其纵轴的垂直平面上的投影面积；指汽车在其纵轴的垂直平面上的投影面积；也常用轮距与汽车高度乘积表示。也常用轮距与汽车高度乘积表示。汽车的汽车的C CD D和和A A的数值如的数值如表表

20、12-412-4示。示。汽车的空气阻力系数和迎风面积车型迎风面积A/m2空气阻力系数CD轿车1.41.90.320.5货车370.61.0客车470.50.8表表12-4汽车的空气阻力系数与迎风面积汽车的空气阻力系数与迎风面积影响影响 Fw 的因素：的因素：CD 和和 A由于乘坐空间的制约由于乘坐空间的制约A变化不大变化不大但但CD变化较大变化较大，195070年年 CD=0.40.6 1990年年CD=0.250.40 概念车概念车CD=0.2CD大小对轿车（高速）汽车的性能影响极大大小对轿车（高速）汽车的性能影响极大例如例如：帕萨特：帕萨特(Passat )CD=0.2815.212rDw

21、AuCF 前部低，前部低，过渡平滑，过渡平滑，后部加扰流板，后部加扰流板，掠背式，掠背式，底部导流，平整化，向后应逐底部导流，平整化，向后应逐步升高，步升高，整车俯视形状为腰鼓式，整车俯视形状为腰鼓式，改进通风进口、出口位置，改进通风进口、出口位置，商用车顶部安装导流罩系统。商用车顶部安装导流罩系统。CD三、坡度阻力三、坡度阻力 1 1.定义：定义：当汽车上坡行驶时，汽车重力沿坡当汽车上坡行驶时，汽车重力沿坡道方向的分力道方向的分力。2.2.计算式：计算式：F Fi i=GsinGsin 3.3.道路坡度：道路坡度：一般道路坡角较小，一般道路坡角较小，sintan=i，所以坡，所以坡度阻力为度

22、阻力为Fi=Gitanshi图图12-13汽车的坡度阻力汽车的坡度阻力图图12-14坡度坡度i与道路坡道角与道路坡道角的换算图的换算图在坡度较大时在坡度较大时,上述近似等式误差较大上述近似等式误差较大,坡度阻坡度阻力应为力应为Fi=Gsin。4.道路阻力道路阻力F：由于坡度阻力与滚动阻力由于坡度阻力与滚动阻力都是与道路有关的阻力，且都与汽车重都是与道路有关的阻力，且都与汽车重力成正比，所以把两种阻力合在一起称力成正比，所以把两种阻力合在一起称为道路阻力为道路阻力。F=Ff+Fi=fGcosa+Gsina 当坡角当坡角a较小时，较小时，cosa1，sinai，那么：，那么：F=Gf+Gi=G（f

23、+i）令令=f+i，称为道路阻力系数。称为道路阻力系数。则则 F=G四、加速阻力四、加速阻力 1.1.定义定义:汽车加速行驶时，需要克服其质量加汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时产生的惯性力，称为加速阻力速运动时产生的惯性力，称为加速阻力F Fj j。汽车的质量包括平移质量和旋转质量两部分，汽车的质量包括平移质量和旋转质量两部分，加速时平移质量产生惯性力，旋转质量产生惯加速时平移质量产生惯性力，旋转质量产生惯性力偶距。性力偶距。2.2.计算式：计算式：汽车旋转质量换算系数 主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量和传动系的传动比等有关。惯量和传动系的传动比等有

24、关。在进行在进行动力性计算时，可按经验公式估算：动力性计算时，可按经验公式估算：式中：式中：1车轮旋转质量换算系数；车轮旋转质量换算系数；2飞轮旋转质量换算系数。飞轮旋转质量换算系数。12=0.030.05;ig为变速器传动比为变速器传动比.2211gi第四节汽车的动力方程的关系驱动力和行驶阻力系数时很小时，例如当dtdummgiAuCmgfriiTiaDTgtq15.21%520一、受力分析一、受力分析 1.从动轮在加速过程中的受力分析从动轮在加速过程中的受力分析图图12-15加速时从动轮的受力图加速时从动轮的受力图图中图中,W1为从动轮上的为从动轮上的载荷载荷;FZ1为地面对从动为地面对从

25、动轮的法向反作用力轮的法向反作用力;m1为从动轮的质量为从动轮的质量;IW1为为从动轮的转动惯量从动轮的转动惯量;FP1为从动轴作用于从动轮为从动轴作用于从动轮的平行于路面的力的平行于路面的力;FX1为作用在从动轮上的地为作用在从动轮上的地面切向反作用力面切向反作用力;Tf1为为从动轮滚动阻力偶矩。从动轮滚动阻力偶矩。1.从动轮在加速过程中的受力分析从动轮在加速过程中的受力分析 推动从动轮前进的力FP1要克服从动轮的滚动阻力和从动轮的加速阻力,即要克服滚动阻力Ff1、平移质量的加速阻力 和旋转质量的加速阻力 。2.驱动轮在加速过程中的受力分析驱动轮在加速过程中的受力分析图图12-16加速时驱动

26、轮的受力图加速时驱动轮的受力图图中图中,W2为驱动轮上的载荷为驱动轮上的载荷;FZ2为地面对驱动轮的法向反作用为地面对驱动轮的法向反作用力力;m2为驱动轮的质量为驱动轮的质量;IW2为驱为驱动轮的转动惯量动轮的转动惯量;FP2为驱动轴为驱动轴作用于驱动轮的平行于路面的作用于驱动轮的平行于路面的力力;FX2为作用在驱动轮上的地为作用在驱动轮上的地面切向反作用力面切向反作用力;Tf2为驱动轮滚为驱动轮滚动阻力偶矩动阻力偶矩;Tt为半轴作用于驱为半轴作用于驱动轮的转矩。动轮的转矩。2.驱动轮在加速过程中的受力分析驱动轮在加速过程中的受力分析 驱动轮的驱动力驱动轮的驱动力Ft要克服三部分阻力要克服三部

27、分阻力,即由驱动即由驱动轴传来的阻力轴传来的阻力FP2、驱动轮滚动阻力、驱动轮滚动阻力Ff2、驱动轮、驱动轮本身平移质量及旋转质量的加速阻力本身平移质量及旋转质量的加速阻力.二、驱动转矩、实际驱动力及飞轮加速阻力二、驱动转矩、实际驱动力及飞轮加速阻力三、车身受力分析三、车身受力分析图图12-17加速时的车身受力图加速时的车身受力图四、整部汽车的动力方程四、整部汽车的动力方程汽车的行驶动力方程为汽车的行驶动力方程为 1.1.汽车行驶的驱动条件汽车行驶的驱动条件(或必要条件或必要条件)：tfWitfWidvFFFFmdtdvmFFFFdt，则：（）iWftFFFF第五节汽车行驶的驱动附着条件一、汽

28、车行驶的驱动一、汽车行驶的驱动附着条件附着条件 2.2.汽车行驶的附着条件汽车行驶的附着条件(或充分条件或充分条件)：轮胎与路面之间附着条件可用附着力来表示。轮胎与路面之间附着条件可用附着力来表示。附着力附着力指地面对车轮切向反作用力的极限值，用指地面对车轮切向反作用力的极限值，用F F表示。表示。在硬路面上，附着力与驱动轮法向反作用力在硬路面上，附着力与驱动轮法向反作用力F Fz z2 2（或垂直载荷（或垂直载荷W W2 2）成正比，即：）成正比，即：F F=F Fz z2 2-称为附着系数，与路面的种类和路面状况、称为附着系数，与路面的种类和路面状况、轮胎的结构和材料及车速等有关。轮胎的结

29、构和材料及车速等有关。附着条件附着条件FtFZ实际上，附着力并不是作用在汽车上的外力，它只是地面对车实际上，附着力并不是作用在汽车上的外力，它只是地面对车轮切向反作用力的极限值，当切向反作用力达到此极限值时，轮切向反作用力的极限值，当切向反作用力达到此极限值时，驱动轮将产生滑转驱动轮将产生滑转。u对于后轮驱动的汽车：对于后轮驱动的汽车：FX2=Ft-Ff 2F=Fz2 FtF+Ff2=Fz2（+f）与与值相比，值相比，f值很小，故可忽略不计。值很小，故可忽略不计。所以，汽车行驶的附着条件为所以，汽车行驶的附着条件为:Ft F结论：汽车行驶的驱动结论：汽车行驶的驱动-附着条件为附着条件为:FFF

30、FFtiWf1.附着系数附着系数u附着系数主要取决于路面的种类和表面状况附着系数主要取决于路面的种类和表面状况,还和轮胎结构、还和轮胎结构、胎面花纹以及使用条件等有关胎面花纹以及使用条件等有关,行驶车速对附着系数也有影响。行驶车速对附着系数也有影响。二、汽车的附着力二、汽车的附着力图图12-18附着系数与轮胎气压的关系附着系数与轮胎气压的关系图图12-19附着系数与行驶速度的关系附着系数与行驶速度的关系1干燥路面干燥路面2潮湿路面潮湿路面表表12-5不同轮胎在各种路面上的附着系数不同轮胎在各种路面上的附着系数路面轮胎类型状态高压轮胎低压轮胎越野轮胎沥青、混凝土路面干燥0.500.700.700

31、.800.700.80潮湿0.350.450.450.550.500.60污染0.250.450.250.400.250.45碎石路面干燥0.500.600.600.700.600.70潮湿0.300.400.400.500.400.55路面轮胎类型状态高压轮胎低压轮胎越野轮胎土路干燥0.400.500.500.600.500.60湿润0.200.400.300.400.350.50泥泞0.150.250.150.250.200.30积雪荒地松软0.200.300.200.400.200.40压实0.150.200.200.250.300.50结冰路面0.080.150.100.200.050

32、.102.驱动轮的法向反作用力驱动轮的法向反作用力u驱动轮地面法向反作用力与汽车的总体布置、车身驱动轮地面法向反作用力与汽车的总体布置、车身形状、行驶状况以及道路的坡度有关。形状、行驶状况以及道路的坡度有关。图图12-20汽车加速上坡时的受力图汽车加速上坡时的受力图对后轴驱动汽车来说对后轴驱动汽车来说,其附着力其附着力F2为为对前轴驱动汽车来说对前轴驱动汽车来说,其附着力其附着力F1为为对四轮驱动汽车来说对四轮驱动汽车来说,其附着力其附着力F4为为汽车附着力与全轮驱动汽车附着力之比汽车附着力与全轮驱动汽车附着力之比(F/F4)100%,称为附着利用率。称为附着利用率。图图12-21不同驱动方式

33、汽车的不同驱动方式汽车的附着利用率曲线附着利用率曲线第六节汽车的驱动力第六节汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图行驶阻力平衡图与动力特性图 一、驱动力行驶阻力平衡图驱动力行驶阻力平衡图 只要汽车行驶，汽车行驶阻力中的滚动阻力只要汽车行驶，汽车行驶阻力中的滚动阻力Ff 和空气阻和空气阻力力Fw 就存在。在良好典型路面上，汽车驱动力与这两个就存在。在良好典型路面上，汽车驱动力与这两个阻力之差就是汽车可用于克服坡道阻力阻力之差就是汽车可用于克服坡道阻力Fi 或是汽车加速或是汽车加速需要克服的加速阻力需要克服的加速阻力Fj。这就是所谓的汽车驱动力和汽。这就是所谓的汽车驱动力和汽车行驶阻力的平衡。车行

34、驶阻力的平衡。为了形象地说明汽车行驶时驱动力和行驶阻力的关系，为了形象地说明汽车行驶时驱动力和行驶阻力的关系，通常将汽车驱动力通常将汽车驱动力Ft 以及始终存在的两个行驶阻力以及始终存在的两个行驶阻力Ff 和和Fw 绘制成力和车速的关系曲线图，称为汽车驱动力行绘制成力和车速的关系曲线图，称为汽车驱动力行驶阻力平衡图驶阻力平衡图.动力性指标(最高速度,加速能力,爬坡能力)便可分析汽车在附着条件良好路面上的行驶能便可分析汽车在附着条件良好路面上的行驶能力。即在油门全开时，汽车可能达到最高车速、加力。即在油门全开时，汽车可能达到最高车速、加速能力和爬坡能力。速能力和爬坡能力。行驶方程式反映了汽车行驶

35、时，驱动力和外界阻力行驶方程式反映了汽车行驶时，驱动力和外界阻力之间的普遍情况。当已知条件：之间的普遍情况。当已知条件：驱动力驱动力Fth/kmua，车速图图12-22汽车驱动力汽车驱动力行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图 加速能力加速能力 它用它用a aj j,但但a aj j不方便评价不方便评价。通常通常用用加速时间或加速距离加速时间或加速距离来评价来评价。mFdtduajj 由驱动力、滚动阻力和空气阻力，就由驱动力、滚动阻力和空气阻力，就可按行驶方程式计算加速度及其倒数，从可按行驶方程式计算加速度及其倒数，从而求得加速时间或者加速距离。而求得加速时间或者加速距离。Ttq Ttq1 Ttq2 T

36、tq3 Ttqm n n1 n2 n3 n1m Ft Ft1 Ft2 Ft3 Ftm ua ua1 ua2 ua3 uam I 档 Ft Ft1 Ft2 Ft3 Ftm ua ua1 ua2 ua3 uam II 档 Ff Ff Ff Ff Ff Fw Fw Fw Fw Fw Fj Fj1 Fj2 Fj3 Fjm aj a1 a2 a3 a1m I档 Fj Fj1 Fj2 Fj3 Fjm aj a1 a2 a3 a1m II档 t t1 t2 t3 Tm uatduadtFFFmajjwftj11)(1手工计算手工计算时时,一般忽略原地起步过程一般忽略原地起步过程的离合器打滑过程的离合器打滑过

37、程.即假设在最初时刻，即假设在最初时刻，汽车已具备起步换档所需的最低车速。汽车已具备起步换档所需的最低车速。换档时刻的确定：换档时刻的确定：若若I-III-II加速度曲加速度曲线线相交相交，则规定在，则规定在交点处换档交点处换档；若；若I-III-II的加速度曲线的加速度曲线不相交不相交，则规定在发动机，则规定在发动机最高转速处换档最高转速处换档；换档时间一般忽略不；换档时间一般忽略不计（正态分布计（正态分布t=0.20.4s)。计算加速时间的用途计算加速时间的用途：确定汽车加：确定汽车加速能力；传动系最佳匹配；合理选择发速能力；传动系最佳匹配；合理选择发动机的排量。动机的排量。图图12-23

38、汽车的行驶加速度曲线汽车的行驶加速度曲线图图12-24汽车的加速度倒数曲线汽车的加速度倒数曲线1.1.最大速度和部分负荷时的力平衡最大速度和部分负荷时的力平衡以及以及 uamax 和和部分负荷时的等速部分负荷时的等速2.2.加速能力加速能力3.3.最大爬坡度最大爬坡度图图12-25汽车的爬坡度图汽车的爬坡度图二、动力特性图二、动力特性图dtdugGFFDwt动力因数动力因数图图12-26汽车动力特性图汽车动力特性图 汽车在行驶时驱动力与行驶阻力平衡汽车在行驶时驱动力与行驶阻力平衡 发动机输出功率也与行驶阻力功率平衡发动机输出功率也与行驶阻力功率平衡第七节汽车的功率平衡汽车功率平衡方程式为汽车功

39、率平衡方程式为式中式中,Pe为发动机功率为发动机功率(kW);T为传动系统效率为传动系统效率;G为作用于汽车上的重为作用于汽车上的重力力(N);f为滚动阻力系数为滚动阻力系数;i为道路坡度为道路坡度;CD为空气阻力系数为空气阻力系数;A为迎风面积为迎风面积(m2);为汽车旋转质量换算系数为汽车旋转质量换算系数;m为汽车质量为汽车质量(kg);ua为行驶车速为行驶车速(km/h);功率平衡图功率平衡图 用纵坐标表示功率，横坐标表示车速，用纵坐标表示功率，横坐标表示车速，将发动机功率与经常遇到的阻力功率对将发动机功率与经常遇到的阻力功率对车速的关系绘制在直角坐标图上，就得车速的关系绘制在直角坐标图

40、上，就得到功率平衡图。到功率平衡图。图图12-27汽车功率平衡图汽车功率平衡图档位不同时车速的范围不同档位不同时车速的范围不同，但是，但是功率的功率的大小不变大小不变，只是各档的功率曲线对应的车速，只是各档的功率曲线对应的车速位置不同。低档时车速低，速度变化区域窄；位置不同。低档时车速低，速度变化区域窄；高档时车速高，所占速度变化区域大。高档时车速高，所占速度变化区域大。滚动阻力滚动阻力功率在功率在低速低速时近似为时近似为直线直线，而在，而在高速高速时是时是二次曲线二次曲线（低速、货车！）（低速、货车！）空气阻力空气阻力功率曲线为三次函数功率曲线为三次函数在在低速低速时以时以滚动阻力滚动阻力功

41、率为主，而在功率为主，而在高速高速时以时以空气阻力功率空气阻力功率为主。为主。汽车后备功率越大，汽车的动力性越好。汽车后备功率越大，汽车的动力性越好。利用后备功率也可确定汽车的利用后备功率也可确定汽车的爬坡度爬坡度和和加加速度速度。功率平衡也可描述汽车行驶时的发动机负功率平衡也可描述汽车行驶时的发动机负荷率，有利于分析汽车燃油经济性荷率，有利于分析汽车燃油经济性。后备功率后备功率上式中两部分功率的差值称为汽车的上式中两部分功率的差值称为汽车的后备功率后备功率,可用可用来加速或爬坡来加速或爬坡.第八节装有液力变矩器的动力特性一、液力变矩器的特性液力变矩器是汽车上使用得最多的一种无级变速液力变矩器

42、是汽车上使用得最多的一种无级变速器。液力变矩器的特性通常用无因次特性来表征器。液力变矩器的特性通常用无因次特性来表征.无因次特性给出了变矩比无因次特性给出了变矩比K、效率、效率及泵轮转矩系及泵轮转矩系数数P随速比随速比i变化的规律。变化的规律。泵轮转矩系数泵轮转矩系数P是泵轮转矩是泵轮转矩TP中的比例系数中的比例系数,它表它表示液力变矩器的负载特性示液力变矩器的负载特性.式中式中,为工作油密度为工作油密度;g为重力加速度为重力加速度;D为变矩器为变矩器有效直径有效直径;nP为泵轮转速。为泵轮转速。图图12-28液力变矩器的无因次特性液力变矩器的无因次特性非透过性液力变矩器的泵轮转矩与泵轮转速的

43、关非透过性液力变矩器的泵轮转矩与泵轮转速的关系系TP=f(nP)是一条抛物线是一条抛物线(见图见图12-29)。这条曲线。这条曲线与发动机转矩曲线的交点就决定了发动机的转速。与发动机转矩曲线的交点就决定了发动机的转速。只要发动机节气门不变只要发动机节气门不变,当外界阻力发生变化时当外界阻力发生变化时,汽汽车运动状况也随之发生相应的变化车运动状况也随之发生相应的变化,而发动机的转而发动机的转速是不变的。速是不变的。图图12-29非透过性液力变矩器的泵轮非透过性液力变矩器的泵轮转矩曲线与发动机外特性曲线转矩曲线与发动机外特性曲线对对“透过性透过性”液力变矩器而言液力变矩器而言,汽车行驶阻力的变汽车

44、行驶阻力的变化、行驶速度的变化化、行驶速度的变化,在发动机节气门开度不变在发动机节气门开度不变的条件下的条件下,均会影响到发动机的转速均会影响到发动机的转速,也就是说泵也就是说泵轮转矩系数轮转矩系数P不是一个常数。透过性液力变矩器不是一个常数。透过性液力变矩器的泵轮转矩曲线是一组曲线的泵轮转矩曲线是一组曲线(见图见图12-30)。一个速。一个速比对应有一个比对应有一个P值值,确定一条泵轮转矩曲线。确定一条泵轮转矩曲线。图图12-30透过性液力变矩器的泵轮透过性液力变矩器的泵轮转矩曲线与发动机转矩曲线转矩曲线与发动机转矩曲线 u液力变矩器的透过性程度以透过度液力变矩器的透过性程度以透过度p表示表

45、示式中式中,为涡轮不转动时为涡轮不转动时,泵轮的转矩泵轮的转矩;为涡轮不转动为涡轮不转动时时,泵轮的转矩系数泵轮的转矩系数;TPc为变矩比为变矩比K=1时时,泵轮的转泵轮的转矩矩;Pc为变矩比为变矩比K=1时时,泵轮的转矩系数。泵轮的转矩系数。up=11.2,为非透过性液力变矩器为非透过性液力变矩器;p1.2,为透过为透过性液力变矩器。一般轿车性液力变矩器。一般轿车p2,其他车辆其他车辆p=1.31.8。二、装有液力变矩器汽车的动力性装有液力变矩器的汽车装有液力变矩器的汽车,由于液力变矩器的变矩比由于液力变矩器的变矩比K是随速是随速比比i的减小而增加的减小而增加,即随涡轮转速的降低而增加即随涡

46、轮转速的降低而增加,所以所以汽车起汽车起步时转矩较大步时转矩较大,并且保证传动系统传动比随汽车阻力的增加并且保证传动系统传动比随汽车阻力的增加而自动增加。而自动增加。当液力变矩器具有一定透过性时当液力变矩器具有一定透过性时,涡轮轴可以得到较大的转涡轮轴可以得到较大的转速速nT,也就是汽车可以有较高的行驶速度也就是汽车可以有较高的行驶速度,其转矩也有所增其转矩也有所增加加,并有较宽的高效率工作范围。这样并有较宽的高效率工作范围。这样,当汽车起步时当汽车起步时,可以可以从发动机获得较大转矩从发动机获得较大转矩,而随着加速而随着加速,发动机的转速增加发动机的转速增加,使使汽车获得较高的速度汽车获得较

47、高的速度,因而改善了汽车的动力性。因而改善了汽车的动力性。图图12-31非透过性液力变矩器的输出特性非透过性液力变矩器的输出特性图图12-32透过性液力变矩器的输出特性透过性液力变矩器的输出特性图图12-33液力偶合器的无因次特性液力偶合器的无因次特性图图12-34综合式液力变矩器的无因次特性综合式液力变矩器的无因次特性u综合式液力变矩器和带有锁止离合器的液力变矩综合式液力变矩器和带有锁止离合器的液力变矩器器,可以防止高速区传动效率的降低从而提高汽车可以防止高速区传动效率的降低从而提高汽车的动力性与燃油经济性。的动力性与燃油经济性。u利用液力变矩器的输出特性及下面两个公式利用液力变矩器的输出特

48、性及下面两个公式,可以可以求出汽车的驱动力图求出汽车的驱动力图.式中式中,ua为行驶车速为行驶车速(km/h);nT为涡轮转速为涡轮转速(r/min);r为车轮半径为车轮半径(m);i为液力变矩器后面传动装置的传动比为液力变矩器后面传动装置的传动比;Ft为驱动力为驱动力(N);TT为涡轮输出转矩为涡轮输出转矩(Nm);T为液力变矩器后面传动装置的传动为液力变矩器后面传动装置的传动效率。效率。图图12-35装有综合式液力变矩器和两档装有综合式液力变矩器和两档变速器的汽车的驱动力曲线图变速器的汽车的驱动力曲线图 一、发动机特性一、发动机特性 二、传动系统参数二、传动系统参数 1，主减速器传动比，主

49、减速器传动比 2，变速器参数，变速器参数 三、汽车总质量三、汽车总质量 四、使用因素四、使用因素第九节影响汽车动力性的主要因素 影响汽车动力性的因素主要有：发动机参数、影响汽车动力性的因素主要有：发动机参数、传动系参数、汽车质量和使用因素等传动系参数、汽车质量和使用因素等。一、一、合理选择发动机合理选择发动机 二、二、合理选择传动系参数合理选择传动系参数 三、减轻汽车自重三、减轻汽车自重 四、改善汽车运行条件四、改善汽车运行条件一、发动机特性图图12-36三种发动机的特性曲线三种发动机的特性曲线a)活塞式发动机活塞式发动机b)等功率发动机等功率发动机c)活塞式蒸汽机活塞式蒸汽机一、发动机特性活

50、塞式发动机的外特性远不如活塞式蒸汽机的好活塞式发动机的外特性远不如活塞式蒸汽机的好,更比不上等功率发动机。等功率发动机的特性曲更比不上等功率发动机。等功率发动机的特性曲线为理想的汽车发动机特性。线为理想的汽车发动机特性。发动机所发出的转矩随转速的降低而增大的程度发动机所发出的转矩随转速的降低而增大的程度对发动机的工作性能甚为重要对发动机的工作性能甚为重要,通常以通常以发动机的适发动机的适应性系数应性系数来表征发动机的这种工作性能来表征发动机的这种工作性能,发动机适应系数发动机适应系数K是指最大转矩是指最大转矩Ttqmax与最大功率与最大功率时的转矩时的转矩TtqP之比之比汽车上配备的发动机的功