第一章汽车使用性能1-2(动力性).ppt

1、1.1.3 汽车动力性分析 1 1、汽车的驱动力平衡、汽车的驱动力平衡 汽车驱动力平衡是指汽车行驶时驱动力恒等于行驶阻力。汽车驱动力平衡是指汽车行驶时驱动力恒等于行驶阻力。jiwftFFFFFdtdVmGVACfGriiTDTgesin15.21cos20该公式为无风天气，正常道路上行驶汽车的行驶方程式。p 汽车驱动力汽车驱动力行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图 图1-12 汽车驱动力行驶阻力平衡图 在FtV（驱动力图）的基础上，加上Ff和Fw曲线，即可作出汽车驱动力行驶阻力平衡图，并以它确定汽车的动力性。o 求解动力性评价指标求解动力性评价指标行驶方程式汽车的基本参数汽车的动力性能最高车速加速能力

2、爬坡能力n 确定汽车最高车速确定汽车最高车速 驱动力曲线与Ff+Fw曲线的交点所对应的车速即为汽车最高车速。驱动力行驶阻力n 确定汽车加速能力确定汽车加速能力 汽车的加速能力用它在水平良好路面上行驶时能产生的加速度来评价。求加速度求加速度dtdVmFjjiwftFFFFF0iF)(1wftFFFmdtdVVa 汽车的加速度曲线汽车的加速度曲线图1-13 汽车的行驶加速度曲线 求加速时间求加速时间dtdVa dVadt1AdVadttVVt21101/a V 曲线加速时间矩形积分n 确定汽车爬坡能力确定汽车爬坡能力 定义：定义：汽车在良好的路面上克服Ff+Fw后的余力全部用来（即等速）克服坡度阻

3、力时能爬上的坡。)(wftiFFFF驱动力Ft空气阻力Fw滚动阻力Ff爬坡能力等速0V/dtd)15.21(sin20VACGfriiTGDTgeGFFFwft)(arcsin图1-14 汽车的爬坡度图2、汽车的动力特性p 动力因数动力因数 D D 的的物理意义物理意义 D D表示单位车重所具有的剩余驱动力，标志着汽车克服 的 能力，可用于比较不同质量、不同空气阻力的汽车。DGFFDwt称为汽车的动力因数则令,:jif、F、FFjiwftFFFFFdtdVgfGFFwtsincoso 动力特性图动力特性图 汽车在各挡下的动力因数D与车速V的关系曲线称为动力特性图。图1-15 汽车的动力特性图n

4、求解动力性评价指标求解动力性评价指标Vmax：动力特性图（D-V）直接档与滚动阻力系数曲线（f-V）的交点，即为Vmax。imax：D曲线与f曲线间的距离就表示汽车的上坡能力。I档时，可上坡度较大，此时误差较大。ifDdtdu 0fDiaxImmax应按下式计算maxmaxImsincos fDax222ImImmax11arcsinffDfDaxaxmaxmaxtgi根据 折算成最大爬坡度。t 加速时 ,用上述同样方法亦可求得加速度值，然后再折算为t。0ifDgdtdu3、汽车的功率平衡p 功率平衡定义功率平衡定义 汽车的功率平衡是指发动机发出的功率恒等于汽车行驶阻力所消耗的功率与机械传动损

5、失功率之和。发动机功率行驶阻力功率滚动阻力功率Pf空气阻力功率Pw坡度阻力功率Pi加速阻力功率Pj传动损失功率p 功率平衡式功率平衡式jiwftFFFFFVFPttdtdVmGVACfGriiTDTgesin15.21cos20TtePP/)36003600761403600(13dtdVmVGiVVACGfVPDTef 随车速V增大，Pf 增加更快Pw是车速是车速V的三次函数的三次函数o 功率平衡图功率平衡图 若以纵坐标表示功率，横坐标表示车速，将发动机功率Pe、汽车经常遇到的阻力功率 对车速的关系曲线画到坐标图上，即得到汽车的功率平衡图。n确定最高车速确定最高车速图1-16 汽车的功率平衡

6、图wfTpp 1TwfePPP/)(后备功率节气门全开 后备功率可用来加速或爬坡，后备功率越大，汽车的动力性越好。档位不同，车速不同，其后备功率不同。图1-17 汽车的后备功率n确定后备功率确定后备功率 n确定负荷率确定负荷率 发动机负荷率是指发动机在某一转速下实际发出的功率与所能发出的功率之比值。图中bc与ac的比值即为汽车在V车速下的发动机负荷率。负荷率的高低表明了汽车功率的利用程度。负荷率低，表示汽车功率利用较少，汽车的后备功率较大，此时汽车具有良好的加速能力或爬坡能力；负荷率高，表示汽车此时的功率利用较大，适当提高汽车发动机负荷率，可提高汽车的燃油经济性。1.1.4 影响汽车动力性的主

7、要因素1)发动机参数o汽车比功率汽车比功率 发动机最大功率发动机最大功率 发动机最大转矩发动机最大转矩o外特性曲线形状外特性曲线形状 图1-18 发动机外特性曲线形状不同 的汽车功率平衡图2）传动系参数o传动系机械效率：传动系输出功率与输入功率之比。传动系的功率损失传动系的功率损失机械损失液力损失摩擦润滑油齿轮传动副之间轴承摩擦。润滑油的搅动润滑油与零件之间的表面摩擦。e T e TPPPT表1-4 汽车传动系统传动效率o 主减速器传动比图1-19 主减速器传动比不同时的功率平衡图 i0=i02，汽车最高车速等于发动机最大功率点得车速，此时汽车最高车速最大，为Vmax2；增大传动比，如i0=i

8、01，汽车的后备功率增大，加速和爬坡能力提高，低速动力性好，汽车最高车速降为Vmax1；减小传动比，如i0=i03，后备功率减小，最高车速减为Vmax3，动力性变差，但功率利用率高，燃油经济性好。从图中可以看出，为了提高汽车动力性，i0 应选得适中。o 变速器档数 从图中可以看出，变速器档数增多，发动机在最大功率附近高功率工作的机会增加，发动机的平均功率利用率高，后备功率大。图1-20 变速器档数对汽车动力性的影响各类车型的档数各类车型的档数轿车 传统轿车34个前进档；现代轿车常用5个前进档，含2个超速档。货车 中型货车一般采用5个档位；重型货车、矿用重型车档位数多，620个。越野车 档位数比

9、同吨位货车多一倍左右。传动系档数的多少档与档之间传动比的比值1.7 1.8档位数超过五个，结构复杂。加副变速器变速器档数对汽车使用性能的影响变速器档数对汽车使用性能的影响传动系的档数汽车的动力性燃油经济性在高功率附近工作的机会在低燃油消耗率区间工作的机会操纵性好档与档之间传动比的比值1.7 1.8o 变速器传动比（itmin、itmax及各档传动比的分配）及各档传动比的分配）n最小传动比最小传动比itmin最高档行驶最小传动比cgtiiii0总传动比主减速器传动比变速器传动比副变速器传动比无无ic，igmin1（直接档），（直接档），则则itmin，即主减，即主减速器传动比（速器传动比（i0）

10、的选择。的选择。n最大传动比最大传动比itmax最大传动比最大爬坡度附着条件最低稳定速度变速器I档传动比ig1主减速器传动比i0max1 0tgii imaxmaxiftFFFmaxmax01maxsincosGGfriiTtgtqtgiTrfGi0maxemaxmax1sincos 最大爬坡度（忽略Fw）附着条件ztgtqtFFriiTF01maxmax求出 ig1后，验算附着条件minminmax377.0arturni 最低稳定车速 n各档速比各档速比52.1 52.1 52.1:4760:433221ggggggii，ii，iiSH档变速器速比分配为轿车例25.1 36.1 46.1

11、69.1:57220:54433221ggggggggii，ii，ii，iiCA档变速器速比分配为轿车例中间各挡的传动比渐近式速比分配渐近式速比分配等比级数分配等比级数分配qiiiiiiiigggggggg54433221 54433221 ggggggggiiiiiiii 按等比级数分配的优点：换档平顺，操作方便 充分发挥发动机提供的功率，提高动力性 便于和副变速器结合构成更多档位 如一具有 5 挡位的主变速器，各挡间的公比为 q2，其传动比序列为 l、q2、q4、q6、q8。若结合一后置两挡副变速器，其传动比为1、q，便可构成一具有 10 挡位的变速器，各挡间的公比为 q，其传动比序列为

12、l、q、q2、q3、q4、q5、q6、q7、q8、q9。渐近式速比分配：渐近式速比分配：能改善汽车在较高档位行驶的动力性，现代汽车普遍采用这种方式。汽车在高速行驶时，空气阻力很大。为提高汽车的动力性，应减少空气阻力。而减少空气阻力的主要手段是降低空气阻力系数CD。减少空气阻力系数CD的措施 3)空气阻力系数 GFFDwt 汽车质量对汽车动力性影响很大。除空气阻力外，其他行驶阻力都与汽车质量成正比。而动力因数则与汽车质量成反比。因此，随着汽车质量的增大，其行驶阻力增加，动力因数降低，汽车的动力性下降。不能通过减少装载质量来提高汽车的动力性，而最有效的方法就是减轻汽车的整备质量（自重）来提高汽车动

13、力性。4）汽车质量 o单轴驱动汽车，一般以后轴作为驱动轴，有利于提高汽车的动力性。当汽车上坡、加速、高速行驶需要加大驱动力时，地面作用于驱动轮的法向反作用力增大，附着力也随之增大，汽车容易获得足够的附着力而保证所需的驱动力。o采用全轮驱动的汽车比单轴驱动汽车具有更好的动力性，因为它能够利用的附着力是最大的，同时当某一驱动轴失去驱动能力时，则另外的驱动轴仍可继续驱动。o自动四轮驱动系统(4WD)。5)汽车驱动形式 汽车行驶时轮胎的滚动阻力和附着性能 根据这一原则，在硬路面上行驶的汽车，应采用子午线轮胎，细而浅的花纹，较高的轮胎气压；在松软路面上行驶的汽车，应采用粗而深的轮胎花纹，较低的轮胎气压。采用宽系列轮胎，可增加轮胎与路面的附着系数，改善附着性能。轮胎尺寸（驱动力、车速）行驶于良好路面的汽车，轮胎尺寸有减小的趋势，以得到较大的驱动力。6）汽车轮胎7）使用因素o 发动机技术状况 发动机是汽车动力的来源，因此，发动机技术状况是保证 汽车动力性的关键。o 底盘技术状况 汽车底盘技术状况从多方面影响汽车动力性。o 驾驶技术 驾驶技术永远影响着汽车动力性。o 汽车行驶条件 行驶条件中的气候和路面对汽车动力性的影响较大。