第2章汽车的动力性ppt课件.ppt

第二章 汽车的动力性2-1 汽车动力性指标2-2 汽车的驱动力和行驶阻力2-3 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力2-4 汽车驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图2-5 汽车的功率平衡,汽车运用工程,1,南京农业大学工学院,第二章 汽车的动力性,预备知识 汽车传动系的功能、组成、构造及工作原理。发动机的转速特性。,中心思想 介绍动力性的基础知识（评价指标、受力、行驶条件）。根据力的平衡、功率的平衡来分析和评价汽车的动力性好坏。,汽车运用工程,2,南京农业大学工学院,引 言,定义：汽车在良好路面上直线行驶时，由纵向外力决定的所能达到的平均行驶速度。关于定义的讨论：道路良好路面：水平或坡路运动直线行驶外力纵向外力决定的运动能力所能达到的有效性运输效率最基本、最重要的性能。,汽车运用工程,3,南京农业大学工学院,引 言,本章的内容与目的 分析汽车行驶时的受力，建立行驶方程式，并通过计算或以图表的形式按动力性评价指标的要求确定动力性。,汽车运用工程,4,南京农业大学工学院,第一节 汽车的动力性指标,三个指标：最高车速水平良好路面 加速时间原地起步加速时间、超车加速时间（1）原地起步时间t由一档或二档起步，逐渐换至最高档，行驶到预定距离或车速所需时间。（2）超车加速时间t在最高或次高档由某一较低车速30、40km/h全力加速至某一高速所需的时间。（3）用车速时间曲线全面反应加速能力。,汽车运用工程,5,南京农业大学工学院,第一节 汽车的动力性指标,汽车运用工程,6,南京农业大学工学院,第一节 汽车的动力性指标,上坡能力最大坡度，良好路面，满载行驶。（1）显然，是指一档最大爬坡度。（2）轿车的最大坡度基本满足使用要求，货车、越野车的爬坡能力是个很重要的指标。（3）军用车辆的战术技术要求中，常规定在一定坡道上车辆应达到一定的速度。,汽车运用工程,7,南京农业大学工学院,第一节结束！,汽车运用工程,8,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,行驶方程式,汽车运用工程,9,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,讨论 驱动力发动机转矩经传动系至驱动轮。行驶阻力滚动、空气、加速、坡度。,汽车运用工程,10,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,一、汽车的驱动力,汽车运用工程,11,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,由发动机的转速特性来确定转矩（1）转速特性曲线（外特性曲线，和部分特性曲线）,汽车运用工程,12,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,汽车运用工程,13,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,（2）发动机制造厂提供的发动机特性曲线是在试验台上未带空气滤清器、水泵、风扇、消声器、发电机等条件下测得的。带上全部附件设备时的发动机特性曲线称为使用特性曲线。,汽车运用工程,14,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,（3）台架试验发动机工况相对稳定 实际使用发动机工况相对不稳定 由于对变工况下发动机特性研究的还不够，所以仍是用稳定工况下发动机台架试验结果。,汽车运用工程,15,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,传动系的机械效率（1）Pe发动机发出的功率PT传动系中损失的功率（2）PT的讨论它由传动系中的部件变速器、传动轴、万向节、主减速器等的功率损失组成。分类：机械损失摩擦损失、液力损失消耗于润滑油受多种因素的影响，但对汽车进行初步的动力分析时可把它看作一个常数。可查表。,汽车运用工程,16,南京农业大学工学院,汽车运用工程,17,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,车轮的半径自由半径无载静力半径静载滚动半径动载s转动n圈，实际车轮滚动距离。车轮滚动圈数。一般不计差别，统称为车轮半径r，即,汽车运用工程,18,南京农业大学工学院,汽车运用工程,19,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,汽车的驱动力图 驱动力车速关系曲线,汽车运用工程,20,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,二、汽车的行驶阻力（）前两项在任何行驶条件下均存在，后两项在一定行驶条件下才存在。滚动阻力产生：轮胎内部摩擦产生弹性迟滞损失，损失的能量消失在轮胎各组成部分相互间的摩擦及橡胶、帘线等物质分子间摩擦，即弹性物质的迟滞损失。,汽车运用工程,21,南京农业大学工学院,汽车运用工程,22,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,由力平衡：,汽车运用工程,23,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,令 滚动阻力系数则 只要知道f，就可求出滚动阻力，即无法在真正的受力图上表示出来，它只是一个数值。,汽车运用工程,24,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,与一样，在受力图上画不出来。,汽车运用工程,25,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,滚动阻力系数f=f(路面、车速、轮胎)，由实验测定或由经验公式估算。在动力性分析中常不考虑由于转弯增加的阻力。,汽车运用工程,26,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,汽车运用工程,27,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,汽车运用工程,28,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,汽车运用工程,29,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,汽车运用工程,30,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,空气阻力 直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力。压力阻力：形状、干扰、内循环、诱导阻力，是指法向压力合力在行驶方向上的分力。摩擦阻力：由于空气粘性在车身表面产生的切向力合力在行驶方向上的分力。一般轿车：形阻（58%），干扰（14%），内（12%），诱导（7%），摩擦（9%）。在汽车行驶范围内，与气流相对速度的动压力成正比，即,汽车运用工程,31,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,空气阻力系数，与雷诺系数有关空气密度，一般为1.2258相对速度，无风时为迎风面积，方向投影面积（）速度增大，对应给予足够的重视。（）可以通过查表或测量得到。,汽车运用工程,32,南京农业大学工学院,汽车运用工程,33,南京农业大学工学院,汽车运用工程,34,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,坡度阻力 坡度：因为较小，所以故,汽车运用工程,35,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,道路阻力与道路阻力系数 当不大时，道路阻力系数 道路阻力,汽车运用工程,36,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,加速阻力（1）克服其质量加速运行时的惯性力，。（2）平移质量惯性力与旋转质量惯性力偶矩，以计入。汽车质量换算系数，主要与飞轮转动惯量、车轮转动惯量及传动系的传动比有关。,汽车运用工程,37,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,经验公式估算 式中：,汽车运用工程,38,南京农业大学工学院,汽车运用工程,39,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,三、汽车行驶方程式 上式可以通过对汽车各部分取隔离体进行受力分析推导得到，同时推出的表达式。只表示各物理量之间的数量关系。式中有些项，并不表示作用于汽车的外力，例如，。,汽车运用工程,40,南京农业大学工学院,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,作用于汽车质心上的惯性力为，而不是，飞轮的惯性力矩作用在汽车横截面上，所以 只是进行动力性分析时代表惯性力和力矩总效应的一个数值而已。,汽车运用工程,41,南京农业大学工学院,第二节结束！,汽车运用工程,42,南京农业大学工学院,第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力,一、汽车行驶的驱动-附着条件1由行驶方程式知：驱动条件：（必要条件），否则（1）无法开动，（2）减速直至停车。2轮胎与地面的附着条件,汽车运用工程,43,南京农业大学工学院,第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力,式中 附着系数 不足够大，将引起驱动轮在路面滑转。的增大，只会使驱动轮加速旋转，地面切向反作用力并不会增加。所以，地面切向反作用力不能大于附着力。对于后轮驱动的汽车,汽车运用工程,44,南京农业大学工学院,第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力,因为多数情况下，所以 附着条件（必要条件）式中 作用于所有驱动轮上地面法向作用力3汽车的驱动附着条件（必要与充分条件）,汽车运用工程,45,南京农业大学工学院,第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力,二、汽车的附着力 1式中 取决于路面、车速、车轮的运动状况 与汽车总体布置、行驶状况、坡度i有关2汽车加速上坡时的受力及 与 在坡度不大，路面良好，作用于前后轮上的惯性阻力矩很小，风压中心与整车质心大致重合时，有下面近似关系,汽车运用工程,46,南京农业大学工学院,汽车运用工程,47,南京农业大学工学院,汽车运用工程,48,南京农业大学工学院,第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力,3当，增大到一定程度，达到max，此时，汽车的附着力与各阻力有如下近似关系式,汽车运用工程,49,南京农业大学工学院,第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力,故后轮驱动汽车前轮驱动汽车四轮驱动汽车,汽车运用工程,50,南京农业大学工学院,第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力,4附着利用率 或 100%只有当汽车前后驱动力的分配比值等于其前后法向反作用力的分配比值时，四轮驱动汽车才能真正利用此附着力。,汽车运用工程,51,南京农业大学工学院,第三节结束！,汽车运用工程,52,南京农业大学工学院,第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,一、驱动力-行驶阻力平衡图 1由行驶方程式或 在Ftua（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。例子：图1-23为具有五档变速器汽车的驱动力行驶阻力平衡图。,汽车运用工程,53,南京农业大学工学院,第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,Ft5Ff+Fw交点的对应点为uamax。当uaFf+Fw，可利用发动机的部分特性。,汽车运用工程,54,南京农业大学工学院,第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,2加速度曲线、加速度倒数曲线（1）利用图1-23可计算各档油门全开时的加速度曲线（设Fi=0）注：有些汽车II档可能比I档加速度大，因为I档的 比较大。,汽车运用工程,55,南京农业大学工学院,第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,（2）由加速度图（u1u2：t）,汽车运用工程,56,南京农业大学工学院,第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,（3）加速时间曲线注：由汽车的加速时间，确定汽车的加速能力，在选择传动系最佳方案或选择合适的发动机排量时是十分有用的。,汽车运用工程,57,南京农业大学工学院,第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,3爬坡能力 一挡：,汽车运用工程,58,南京农业大学工学院,第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,二、动力特性图 用途：用于分析汽车的动力性 令 为汽车的动力因数，以D表示。即,汽车运用工程,59,南京农业大学工学院,第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,动力特性图 Dua关系曲线 动力特性图的利用（1）uamax：动力特性图（D-ua）直接档与滚动阻力系数曲线（fua）的交点，即为uamax。（2）imax：,汽车运用工程,60,南京农业大学工学院,第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,即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。应按下式计算 根据 折算成最大爬坡度。,汽车运用工程,61,南京农业大学工学院,第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,（3）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。,汽车运用工程,62,南京农业大学工学院,第四节结束！,汽车运用工程,63,南京农业大学工学院,第五节 汽车的功率平衡,一、汽车行驶时的动态平衡 1.力 2.功率发动机功率汽车行驶阻力功率之和 机械传动损失全部运动阻力所消耗功率 二、功率的平衡 行驶方程式两边乘以ua，并经单位换算整理出汽车功率平衡方程式（kw）,汽车运用工程,64,南京农业大学工学院,第五节 汽车的功率平衡,三、汽车功率平衡图 档位，档位 域变宽。ua斜率越来越大。直接档二曲线的交点为uamax。,汽车运用工程,65,南京农业大学工学院,第五节 汽车的功率平衡,四、汽车的后备功率 为汽车的后备功率。克服滚动阻力、空气阻力后，用于加速和上坡。后备功率越大，则汽车的动力性越好。,汽车运用工程,66,南京农业大学工学院,第五节结束！,汽车运用工程,67,南京农业大学工学院,