汽车运用工程第2章.ppt
,第二章,汽车动力性,Vehicle Tractive Performance,主要研究内容：分析受力;建立行驶方程式;以图、表（或编程）的形式，按汽车动力性评价指标，确定汽车的动力性。,汽车动力性 定义 在良好、平直的路面上行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。,1.0 引言,2.1 汽车动力性评价指标,最大车速umax加速时间t最大爬坡度imax,Evaluation Criteria of Vehicle Performance,Maximum SpeedAcceleration TimeMaximum Grad ability,加速时间评价方法,超车加速时间 以最高挡或次高挡，以amax加速至某一高速所用的时间。,原地起步加速时间 由I或II挡起步，以amax，并考虑换挡时间，一般用0400m或者0100km/h的时间表示原地起步的加速时间。,Acceleration time,最高车速,最高车速，是指汽车在平直的、良好道路（混凝土或柏油）上所能达到的平均最高行驶车速。,Max.Speed,汽车加速过程曲线,轿车的原地起步加速过程曲线,爬坡能力的评价,以满载、良好路面上的imax来表示。商用车30或16.5；越野汽车60或31；轿车最高车速较大，且通常在良好的市区道路行驶，可爬坡度很大。有的国家要求汽车在常遇坡道上汽车必须保持的速度表明其加速能力。,Maximum Grad ability,轻型客车动力性指标限值,2.2 汽车驱动力和行驶阻力,汽车动力传递路线：发动机离合器变速器副变速器传动轴主减速器差速器半轴轮边减速器车轮,Tractive Force,一、汽车的驱动力,定义：用Ft-ua曲线图来全面地描述汽车的驱动力。若已知外特性曲线、传动系速比、传动系机械效率就可求计算驱动力。,汽车的驱动力图,二、汽车行驶阻力,（一）滚动阻力Ff:轮胎内部摩擦产生的迟滞损失。这种迟滞损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。,轮胎径向变形曲线,滚动阻力系数,轮胎内部摩擦产生迟滞损失，这种损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。,滚动阻力系数 车轮在一定条件下，滚动所需要推力Fp1与负荷W1之比，即单位重力的推力：,滚动阻力系数,阻力偶用滚动阻力描述,滚动阻力无法在受力图上画出，它是一个数值，在受力图上它是切向反力。,在实际计算时，可不必考虑阻力偶，而用滚动阻力替代,滚动阻力系数的试验确定法牵引法、滑行法和转鼓法,1.速度ua对 f 的影响,对 f 的影响因素,2.轮胎的结构、材料、帘线对f 的影响也很大。子午线轮胎 f 小，天然橡胶 f 低。,f 的经验公式,驱动轮受力图,真正驱动车轮前进的力是地面切向反力Fx2。其在数值上等于汽车驱动力Ft与滚动阻力Ff之差。,驱动力与地面纵向（切向）力,定义：汽车直线行驶时受到的空气阻力在汽车行驶方向上的分力。分类：压力阻力和摩擦阻力压力阻力：汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向的分力。主要由形状阻力、扰动阻力、内循环阻力及诱导阻力组成。摩擦阻力：由于空气的粘性在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。,（二）空气阻力,其中压力阻力分为：形状阻力：主要与汽车的形状有关，约占58。干扰阻力：汽车突出部件，如后视镜、门把手、导水槽、驱动轴、悬架导向杆等，约占14。内循环阻力：发动机冷却系、车身通风等气流流过汽车内部，占12。诱导阻力：空气升力在水平方向的分力，占7。摩擦阻力：9。,影响 Fw 的因素：CD 和 A由于乘坐空间的制约A变化不大但CD变化较大，195070年 CD=0.40.6 1990年CD=0.250.40 概念车CD=0.2CD大小对轿车（高速）汽车的性能影响极大如：上海大众帕萨特(Passat)CD=0.28,空气阻力Fw正比于气流相对运动的动压力：,前部低，过渡平滑，后部加扰流板，掠背式，底部导流，平整化，向后应逐步升高，整车俯视形状为腰鼓式，改进通风进口、出口位置，商用车顶部安装导流罩系统。,降低的要点,CD,汽车降低空气阻力的基本思路,（三）坡道阻力,（四）加速阻力,Fj汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时的惯性力，即为加速阻力。,三、汽车行驶方程式,从动轮受力分析,从动轮受力分析（续）,驱动轮受力分析,驱动轮受力分析（续）,车体受力分析,车体受力分析（续）,转动质量换算系数,2.3 汽车驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,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、加速能力和爬坡能力。,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：,一、驱动力与行驶阻力平衡图1.定义：为了清晰地描述汽车行驶时受力情况及其平衡关系，通常将平衡方程式用图解方式进行描述，即将驱动力Ft和常见行驶阻力Fw和Ff 绘在同一张图上。,汽车驱动力行驶阻力平衡图,驱动力Ft,从上图可得：1)最大速度和部分负荷时的力平衡以及 uamax 和部分负荷时的等速速度2)加速能力3)最大爬坡度,2.加速能力 通常用加速时间或加速距离来评价。,汽车的行驶加速度曲线,加速度aj,图125 加速度倒数曲线,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，从而求得加速时间或者加速距离。,其前提条件是路面良好，克服 Fw+Ff 后的全部力都用于克服坡道阻力，即,3.利用驱动力-行驶阻力平衡图 确定汽车的爬坡能力,汽车的爬坡度图,最高挡的最大爬坡度要引起注意：如果最大爬坡度过小，则迫使汽车在遇到较小的坡度时也要经常换挡，将影响了行驶的平均车速。,二、动力特性图,动力因数,汽车动力特性图和利用动力特性来确定汽车的动力性,1.4 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,一、汽车行驶的驱动附着条件,Adhesive force,后驱动汽车,二、汽车的附着力与地面法向反作用力,路面 混凝土（干）混凝土（湿）附着系数 0.70.8 0.50.6路面 碎石 土路（干）土路（湿）附着系数 0.60.7 0.50.6 0.20.4,前轮驱动和后轮驱动时地面反力,前轮驱动和后轮驱动时地面法向反力,对后轮取矩，得到,对前轮取矩，得到,附着利用率,不同驱动方式汽车的附着利用率曲线,1.5 汽车的功率平衡,功率平衡图 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车速的关系绘制在直角坐标图上，就得到功率平衡图。,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,挡位不同时车速的范围不同，但是功率的大小不变，只是各挡的功率曲线对应的车速位置不同。低挡时车速低，速度变化区域窄；高挡时车速高，所占速度变化区域大。滚动阻力功率在低速时近似为直线，而在高速时是二次曲线（低速、货车！）空气阻力功率曲线为三次函数在低速时以滚动阻力功率为主，而在高速时以空气阻力功率为主。,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爬坡度和加速度。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。,后备功率,
