汽车理论第一章汽车动力性2.pptx

第一章 汽车动力性本节重点计算并分析汽车行驶过程中的驱动力和行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力-重点掌握TtF0Ftrua第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 一、驱动力Ft驱动力Ft：发动机产生的转矩经传动系传到驱动轮，产生驱动力矩 Tt，驱动轮在Tt的作用下给地面作用一圆周力 F0，地面对驱动轮的反作用力Ft即为驱动力TtF0FtruaTt—驱动力矩；Ttq —发动机转矩；第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 一、驱动力Ftig—变速器传动比；i0—主减速器传动比；ηT—传动系的机械效率为什么汽车低挡的加速能力好于高挡？思考Ft 与发动机转矩Ttq、变速器传动比 ig、主减速器传动比 i0、传动系的机械效率ηT 和车轮半径 r 等因素有关第二节 汽车的驱动力与行驶阻力由 可知发动机的转速特性，即Pe、Ttq、与n的关系曲线节气门开启程度的不同外特性曲线部分负荷特性曲线思考计算汽车动力性指标时，需要用什么特性曲线？1. 发动机的转速特性第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力多项式拟合外特性：节气门全外特性：节气门全 开时，发动机开时，发动机P Pe e、、T Ttqtq与与n n的的关系关系动力性分析讨论的动力性分析讨论的 是汽车的最大运动是汽车的最大运动 能力，所以发动机能力，所以发动机 特性均按外特性特性均按外特性发动机转速特性曲线第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力带上全部附件设备时的发动机特性曲线，称为使用外特性曲线。

一般，使用外特性与外特性相比：汽油机的最大功率约小15%；货车柴油机的最大功率约小5%；轿车与轻型货车柴油机的最大功率约小10%等速行驶时PT－传动系损失的功率Pin—输入传动系的功率；第二节 汽车的驱动力与行驶阻力2. 传动系的机械效率ηT转速机械损失液力损失转矩齿轮对数过低，热容量小过高，搅油损失大 油面高度温度润滑油品质直接挡ηT最高ηT高损失小齿轮对数少ηT高损失的比重小损失大Ttq大传动系损失的功率PT主要与哪些因素有关？ 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力PT思考传动系效率曲线第二节 汽车的驱动力与行驶阻力挡挡1—1200r/min 2—1600r/min 3—1900r/min 4—2000r/min部件名称ηT 4～6 挡变速器95%辅助变速器（副变速器或分动器）95%8 挡以上变速器90%单级减速主减速器96%双级减速主减速器92%传动轴的万向节98%第二节 汽车的驱动力与行驶阻力表1-1 传动系各部件的传动效率自由半径：车轮处于无载时的半径静力半径rs：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离 滚动半径rr：以车轮转动圈数与车轮滚过的距 离之间的关系来换算。

第二节 汽车的驱动力与行驶阻力3. 车轮半径上面三个半径的含义和理论应用范围均有不同，但在一般性的分析、计算时不计其差别，统称为车轮半径，符号位“r”后面分析中理解为轮心到地面距离驱动力和车速都与发动机特性有直接关系，可以通过发动机特性曲线找出驱动力与车速之间的关系发动机uaFt计算驱动力是为了确定汽车的动力性指标，也即要找出驱动力和车速的关系第二节 汽车的驱动力与行驶阻力？做出的Ft - ua关系图，即驱动力图依据下面两式Ttq来自发动机外特性曲线第二节 汽车的驱动力与行驶阻力4. 汽车的驱动力图第二节 汽车的驱动力与行驶阻力nminntqnpnmaxn/(r·min-1)80033005700 6200Ttq/(N·m )142195159143ig1=2.13Ft1/N543874686089 5477ua1/(km·h-1 )7.129.250.554.9例：已知奥迪A4轿车发动机的数据（如下表所示），ig1=2.13，i0=6.333，r=0.317m，ηT=0.90，由和 可以对应计算出 1 挡的Ft1和ua1第二节 汽车的驱动力与行驶阻力奥迪 A4 轿车驱动力图第二节 汽车的驱动力与行驶阻力滚动阻力Ff第二节 汽车的驱动力与行驶阻力二、汽车的行驶阻力汽车在行驶过程中将会遇到哪些行驶阻力？如何保证汽车可以加速或爬坡？空气阻力Fw坡度阻力Fi加速阻力Fj汽车行驶总阻力思考注意：注意：四四种阻力不一定同时存在。

种阻力不一定同时存在滚动阻力和空气阻力只要车启滚动阻力和空气阻力只要车启 动就有，坡度阻力和加速阻力不一定存在动就有，坡度阻力和加速阻力不一定存在软路面上硬路面上 产生滚动阻力的主要原因轮胎变形轮胎变形和路面变形轮胎变形为什么会产生滚动阻力？轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦 损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失1. 滚动阻力Ff第二节 汽车的驱动力与行驶阻力思考ua加载变形区卸载变形区思考由轮胎的迟滞损失图看，在轮胎径向变形相同的情况下，地面作用在加载变形区与卸载变形区的法向反力是否相等？第二节 汽车的驱动力与行驶阻力1）从动轮受力分析第二节 汽车的驱动力与行驶阻力FZdFZd’f—滚动阻力系数第二节 汽车的驱动力与行驶阻力令即路面作用于驱动轮的切向力 FX2 比 Ft 要小，其差异即为 滚动阻力2）驱动轮受力分析第二节 汽车的驱动力与行驶阻力对汽车动力性分析而言，无需细分从动 轮、主动轮的不同受力状况，而只要整车受到的 滚动阻力G——整车重力 f——滚动阻力系数滚动阻力系数f的大小与轮胎结构、充气压力、法向载荷、行驶车速、路面情况等有关，常在性能分析和计算中，在车辆和路面确定的情况下，近似认为滚动阻力系数是常数。

如：普通轮胎正常充气压力下，在常见的沥青或混凝土路面上，滚动阻力系数大约在0.012-0.018范围之内ua高  f 大 货车 f=0.0076+0.000056ua 3）影响Ff的因素第二节 汽车的驱动力与行驶阻力轿车（1）车速 ua第二节 汽车的驱动力与行驶阻力轮胎的两个最重要参数：极限速度和承载量第二节 汽车的驱动力与行驶阻力临界车速（最高车速）当汽车车速超过临界车速时，轮胎会出现驻波现象，其周缘呈明显的波浪状，且轮胎温度快速增加后果是大量发热导致轮胎破损或爆胎驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复，其残余变形形成了一种波，这就是驻波此时轮胎周缘不再是圆形，而呈明显的波浪形轮胎刚离开地面时波的振幅最大，它按指数规律沿轮胎圆周衰减驻波现象第二节 汽车的驱动力与行驶阻力子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小20%～30％；滚动阻力与轮胎的帘线（棉、人造丝、尼龙、钢丝）和橡胶品质有关2）轮胎结构第二节 汽车的驱动力与行驶阻力（3）气压第二节 汽车的驱动力与行驶阻力坚硬路面，气压越高，轮胎变形及由其产生的迟滞损失就越小，滚动阻力也越小。

32（4）驱动力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力33为什么驱动力系数很大时，气压越低 f 越小？Ft胎面滑移Ffpa接地面积胎面滑移滑移引起的Ff思考第二节 汽车的驱动力与行驶阻力34上高速公路时，轮胎气压应该适当高一些在松软路面、泥泞路面、雪地行驶时，可适当降低轮胎气 压第二节 汽车的驱动力与行驶阻力在高速公路上，轮胎变形产生的滚动阻力大还是滑移产生的滚动阻力大？ 胎压高轮胎变形小迟滞损失少Ff小胎压低滑移小Ff小上高速公路前要检查胎压，在给定的胎压范围内，胎压适当高一些好还是低一些好？思考思考路面类型滚动阻力系数良好的沥青或混凝土路面0.010~0.018一般的沥青或混凝土路面0.018~0.020碎石路面0.020~0.025良好的卵石路面0.025~0.030坑洼的卵石路面0.035~0.050压紧土路干燥的0.025~0.035雨后的0.050~0.150泥泞土路（雨季或解冻期）0.100~0.250干沙0.100~0.300湿沙0.060~0.150结冰路面0.015~0.030压紧的雪道0.030~0.050第二节 汽车的驱动力与行驶阻力由轮胎 与土壤之 间的粘着 性所致（5）路面条件 表1-2 滚动阻力系数 f 的数值离心力前、后轮产生侧偏力侧偏力沿行驶方向产生分力滚动阻力增加（6）转向第二节 汽车的驱动力与行驶阻力----- 汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力2.空气阻力FW（1）压力阻力（占91％）作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力（2）摩擦阻力（9％）由于空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。

38（1）压力阻力作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力2.空气阻力FW第二节 汽车的驱动力与行驶阻力39第二节 汽车的驱动力与行驶阻力取决于车身主体形状1）形状阻力（58%）41取决于车身主体形状1）形状阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力后视镜 车身表面的凸起物引起的阻力 2）干扰阻力（14%）第二节 汽车的驱动力与行驶阻力后视镜 后视镜设计 也要注重流线形第二节 汽车的驱动力与行驶阻力后视镜 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力后视镜 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力门把手 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力悬架导向杆和传动轴 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力48满足冷却、通风等需要，使空气流经车体内部时构成的阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力3）内循环阻力（12%）4）诱导阻力（7%） 空气升力在水平方向的投 影第二节 汽车的驱动力与行驶阻力由于流经车顶的气流速度大于流经车底的气流速度，使得车底的空气压力大于车顶，从而空气作用在车身上的垂直方向的压力形成压差，这就是空气升力思考夏季在高速公路上开空调省油还是开窗通风省油？第二节 汽车的驱动力与行驶阻力打开天窗换气和打开侧窗换气有何不同？ 打开天窗换气时，天窗上 方的压力低于车内的压力。

第二节 汽车的驱动力与行驶阻力（2）摩擦阻力（9％）由于空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力CD—空气阻力系数；A—迎风面积（m2）；ur—相对速度；ρ—空气密度第二节 汽车的驱动力与行驶阻力（3）空气阻力FW的计算汽车直线行驶时受 到的空气作用力在 行驶方向的分力称 为空气阻力（风阻 ）一定注意：公式单位 车速：km/h 力：N在现代汽车设计中，通过 降低风阻系数来提高车辆 的动力性（和燃油经济性 ）是非常重要的空气动力学实验结论：  与端面没有圆角物体（1、2 ）相比，有圆角（3、4）的 物体，空气阻力系数大大降 低  具有流线尾型（4）可使阻 力系数减小，但尾部要足够 长；  4与3b的空气阻力差别不大 ，但3b与2差别很大，说明 端部造型不好，一个好的尾 部对空气阻力的改善是不会 显著的  随物体长度增加，形状阻力 下降，达到最小值后，随长 度增加，摩擦阻力影响增加 ，空气阻力几乎线性增加4）减小CD值要遵循的要点第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力发动机盖应向前下倾1）车身前部第二节 汽车的驱动力与行驶阻力面与面交接处的棱角应为圆柱状。

过渡不理想第二节 汽车的驱动力与行驶阻力面与面交接处的棱角应为圆柱状第二节 汽车的驱动力与行驶阻力风窗玻璃应尽可能“躺平”，且与车顶圆滑过渡第二节 汽车的驱动力与行驶阻力越野车很难做到风窗玻璃应尽可能“躺平”，且与车顶圆滑过渡第二节 汽车的驱动力与行驶阻力尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物第二节 汽车的驱动力与行驶阻力上掀式前照灯第二节 汽车的驱动力与行驶阻力在保险杠下面，应安装合适的扰流板第二节 汽车的驱动力与行驶阻力车轮盖应与轮胎相平思考：F1方程式赛车为。