汽车理论教案.doc

教 学 内 容备 注第一章 汽车的动力性 动力性——汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均技术速度平均技术速度：是指单位实际行驶时间内的里程本章思路：从分析汽车行驶时的受力出发，建立行驶方程式，并用图解法求解动力性的评价指标§1--1　汽车动力性的评价指标1、 汽车的最高车速：uamax（km/h）（1） 满载、水平、良好路面（混凝土或沥青）；（2） 最高档、全油门2、 汽车的加速能力：加速时间t（s）（或加速路程）（1）原地起步加速时间：用Ⅰ、Ⅱ档起步，并以最大的加速强度持续换档，换至最高档后至某一预定车速或路程所需的时间0 ↗ua ）（2）超车加速时间：用最高、次高档由某一较低车速全力加速至某一更高车速所需的时间ua1↗ua2）3、 汽车的最大爬坡度：imax（%）（1） 满载、良好路面；（2）最低档（Ⅰ档） △针对不同用途的汽车，侧重于不同的指标： 轿车——路况好（uamax）； 公共汽车——分段（t）； 越野车——坏路、无路（imax）§1—2 汽车的驱动力与行驶阻力 汽车的行驶方程式： Ft=ΣF一、汽车的驱动力：1、产生：发动机的Ttq → 传动系→车轮Tt →对地面圆周力Fo →地面反作用在轮胎上的Ft 2、 数值大小： Ft = = 3、参数讨论（影响因素）： ⑴ 发动机转矩：Ttq发动机转速特性：发动机油量调节机构位置一定期，发动机的转矩Ttq、功率Pe以及燃油消耗率b随发动机转速n的变化关系。

发动机节流阀全开（或高压油泵在最大供油量位置）的转速转速特性为发动机的外特性；发动机节流阀部分启动（或部分供油）的转速转速特性为发动机的部分转速特性带上所有附件设备（空气滤清器、水泵、电扇、消声器、发电机等）时的发动机特性——发动机的使用特性使用外特性功率不不小于外特性功率最大功率（汽油机小约15%、货车柴油机小约5%、轿车柴油机小约10%）为便于计算，常用拟合多项式来描述发动机的转矩外特性： Ttq = a0 + a1n + a2n2 + … + aknk k=2,3,4,5 Ttq是变量（随负荷、转速变化） Ft将随Ttq而变化 此多项式的计算机算法： T := (((a[k].n+a[k-1]).n+a[k-2]).n+…+a[0] 即： T := 0； for i:=k downto 0 do T:= T.n+a[i];⑵ 传动系的机械效率：ηtηt = ×100% = ×100% = （1- ）×100% Pt为传动系损失功率，涉及： 机械损失：磨擦↗←Ttq↗ 液力损失：搅油↗←n↗① 相似档位、相似转矩：n增长，使ηt减小（由于n增长，使搅油损失增长）② 相似档位、相似转速：Ttq增长，使ηt增大（由于Ttq增长，虽然机械损失有所增长，但Pe增长更多，使ηt增大。

③ 直接档：ηt最大 事实上：ηt基本上保持不变，在对汽车进行初步动力性分析时可视为常数⑶ 车轮半径：r（m）自由半径r0：静力半径rs：滚动半径rr： rr = r = 0.0254[+B(1-λ)]对于低压胎（标记B-d或BRd：单位inch）λ：轮胎径向变形系数（原则胎取0.1～0.16）4、汽车的驱动力图：用Ft—ua 图全面表达汽车的驱动力Ft = ua = 0.377分析：⑴ Ft与档位的关系： 不同档位，Ft的变化范畴不同，低档的Ft高；⑵ ua 与档位的关系： 不同档位，ua 的变化范畴不同，高档的ua高二、汽车的行驶阻力：滚动阻力、空气阻力、坡度阻力、加速阻力汽车的总阻力： ∑F = Ff + FI + Fw + Fj（一） 滚动阻力：Ff1、 力的产生（形成因素）： 轮胎（坚硬路面上）、地面（松软路面上）变形过程中，内部分子摩擦而损失的能量下面分析在硬路面上Ff的产生： ⑴ 能量观点（解释现象）：功能原理——弹性迟滞损失OCA为加载曲线，ADE为卸载曲线即：曲线OCADEO所围的面积为弹性迟滞损失变形——内部分子摩擦生热——热量散发 ⑵ 力学措施（简化问题）：① 从动轮：地面法向反力在d点>在d‘点→地面法向反力的分布前后不对称→合力FZ1前移一段距离a→为便于受力分析和计算，将FZ1力线后移到与W1重叠，则浮现滚动阻力偶矩Tf1= FZ1·a 欲作等速流动，必须由加于车轮中心的推力Fp1与地面切向反力Fx1构成一力偶矩，来克服滚动阻力偶矩，即Fx1·r=Tf1Fx1 = Tf1/r = FZ1·令f=a/r，f称为滚动阻力系数，考虑FZ1与W1大小相等∴从动轮上的滚动阻力大小为：Ff1 = W1·f② 驱动轮：Fx2·r = Tt - FZ2·a∴Fx2 = Tt/r - FZ2· = Ft - Ff2总的滚动阻力：Ff = Ff1+Ff2 = W1f + W2f = G·f在坡度为 α的路面上：Ff = Gcosα·f2、 f的影响因素： ⑴ 路面种类： 路面越松软，f越大（∵路面变形损失能量大） ⑵ ua ： ua ↗，f↗① ua < 140km/h，f变化不大；② ua > 200km/h，f↗↗，发生驻波现象（∵ua ↗，单位时间变形次数↗，局部产生共振，加载变形轮胎来不及卸载回收能量，温度迅速增高，帘布层与胎面脱落，不久爆胎。

⑶轮胎构造：帘布层数越多，内部摩擦损失越大，f越大 ⑷轮胎气压：在硬路面上，气压↘，变形↗，弹性迟滞损失↗（软路面上，变化趋势也许相反）3、 f的经验公式： 轿车：f = 0.014(1+ua2/19440) 货车：f = 0.0076+0.000056ua （二） 空气阻力：Ft——空气对汽车的作用力在行驶方向上的分力1、 产生： ⑴宏观上，前—压力；后—真空吸力；侧—摩擦 ⑵细分： ①摩擦阻力(9%) ②压力阻力—形状阻力（58%）、干扰阻力(14%)、内循环阻力(12)、诱导阻力(7%)2、 计算： Fw = （ρur2 ）CDA 括号中为动压力 Fw = 3、 影响因素： ⑴ ua： ua ↗，FW↗↗ ⑵ A： A↗，FW↗（受乘坐使用空间限制不也许减小）估算措施：小客车： A=0.94BH载货汽车： A=1.05BH公共汽车： A=1.20BH ⑶ CD：（取决于车身主体的流线型）① 45°倾角档风玻璃与完全园形车头相比，CD基本相似；② K形车与短流线型相比，K形车的CD小；③ 楔形和负升力翼——减少升力；④ 导流板、连接软膜——货车、半挂车等三） 坡度阻力：Fi——汽车重力沿坡道的分力。

大小： Fi=G·sinα 坡度： i= =tgα i较小时，sinα ≈tgα = i， 则Fi=G·i道路阻力：Fψ = Ff + Fi = G（f+i）=G·ψ 其中，ψ——道路阻力系数四） 加速阻力：Fj——加速时，需克服其质量加速运动时的惯性力 计算： 平移质量 → 惯性力：m ；旋转质量 → 惯性力偶矩（飞轮、车轮等）已知汽车加速度为，则飞轮和车轮的惯性阻力偶矩为：车轮：Twj = Iw = 飞轮：Tfj = If = If = 为便于计算，一般把旋转质量的惯性阻力偶矩转化成平移质量的惯性阻力，并以δ作为质量换算系数（δ>1）δ = 1 + + 经验公式： δ = 1 +δ1 + δ22其中，δ1 ≈δ2 = 0.03～0.05则汽车加速时的惯性力为：Fj=δm三、汽车的行驶方程式： 进行受力分析：1、 从动轮和驱动轮在加速过程中的受力分析：（１）从动轮：　　　Fp1 = m1+ Fx1 　　Fx1　r = Tf1 + Iw1 ，Ff1 = Tf1/r　　故Fx1 = Ff1 + 　从动轴作用于从动轮的水平力为： 　　　Fp1 = Ff1 + (m1 + )…………………(1)　　即推动从动轮迈进的力要克服从动轮的滚动阻力和加速阻力。

２）驱动轮：　　　Fx2 = Fp2 + m2 　　Fx2r + Iw1+Tf2 = Tt’ ，Ff2 = Tf2/r, Ft’=Tt’/r Ft’为加速过程中驱动轮上的驱动力（Ft’

Fφ=FZφφ Fφ取决于：。