汽车运用工程 第6讲 汽车动力性-汽车动力性分析
名词解释 汽车运用工程
名词解释汽车运行工况：汽车使用方便性：汽车动力性：汽车使用经济性:汽车燃料经济性：燃料经济性的评价指标：制动力系数：汽车操纵性：汽车操纵稳定性：制动性：汽车的通过性：土壤推力：土壤阻力：汽车行驶平顺性：汽车运行工况即汽车在使用条件，汽车驾驶员以其自身的经验，技艺操纵车辆，完成一定任务时，汽车及其各零部件，总成的各种参数变化及技术状态。
其参数包括汽车速度和发动机转速等汽车使用方便性是汽车的一项综合使用性能，它用于表征汽车运行过程中，驾驶员和乘客的舒适性和疲劳程度，以及对保证运行货物完好无损和装卸货物的适用性。
汽车动力性是指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，所能达到的平均行驶速度。
汽车使用经济性:是指汽车完成单位运输量所支付的最少费用的一种使用性能。
它是评价汽车营运经济效果的综合性指标汽车燃料经济性是在保证汽车动力性的基础上，以尽可能少的燃料消耗完成单位运输工作量的能力燃料经济性的评价指标百公里的燃料消耗量或单位运输工作所消耗的燃料量制动力系数：地面制动力与地面法向反作用力的比值汽车操纵性是指驾驶员以最少的修正而能维持汽车按给定的路线行驶以及按驾驶员愿望转动转向盘以改变汽车行驶方向的能力汽车操纵稳定性是指汽车抵抗力图改变其位置或行驶方向的外界影响的能力制动性：汽车在行驶时能在短距离停车，且维持行驶方向的稳定性和在下坡时能维持一定车速的能力。
另外也包括在一定坡道上能够长时间停放的能力。
汽车的通过性不良路面汽车能以足够高的平均车速通过各种环节及无路地带和克服各种障碍的能力土壤推力在松软地面上行驶时，汽车驱动轮对地面施加向后的水平力，使地面发生剪切变形，相应的剪切变形所构成的地面反作用力被称为土壤推力土壤阻力是指轮胎对土壤的压实作用、推移作用而产生的压实阻力、推土阻力，以及充气轮胎变形所引起的弹性迟滞损耗阻力汽车行驶平顺性是指汽车子啊一般行驶速度范围内行驶时，能保证乘员不会因车身振动而引起不舒服和疲劳的感觉，以及保持所运货物完整无损的性能。
《汽车运用工程》实验教案
《汽车运用工程》实验教案实验一汽车动力性及燃油经济性能实验实验二转向系与制动性能的诊断检测一、实验目的1.掌握转向盘自由转动量的检测2.掌握反力式滚筒制动试验台结构、工作原理及使用方法二、实验仪器1.转向盘自由行程检测仪2.反力式滚筒制动实验台三、预习要求1.熟悉转向盘自由转动量检测仪的使用2.了解反力式滚筒制动试验台的结构、工作原理四、实验内容及步骤1.转向盘自由行程的检测1）将转向盘自由行程检测仪的刻度和指针分别固定在转向盘轴管和转向盘边缘上2）使被检汽车的两转向轮处于直线行驶位置不动3）轻轻向左（或向右）转动转向盘至空行程一侧的极端位置（感到有阻力），调整指针指向刻度盘零度4）轻轻转动转向盘至另一侧空行程极端位置，指针所示刻度即为转向盘的自由行程5）记录所测数值2.制动试验台的检测方法1）将制动试验台的电源开关打开，按使用说明书的要求预热至规定时间2）如果指示装置为指针式仪表，检查指针应在零位，否则调零3）检查制动试验台滚筒上是否粘有泥、水、砂石等杂物，并进行清洁4）核实汽车轴重，不得超过制动试验台允许轴重5）检查汽车轮胎是否粘有泥、水、砂石等杂物，并进行清洁6）检查汽车轮胎气压应符合规定，否则应充气至规定气压7）升起制动试验台举升器8）汽车被测车轴在轴重计或轮重仪上检测完轴重后，应尽可能沿垂直于滚筒的方向驶入制动试验台，先前轴，后后轴，使车轮处于两滚筒之间9）汽车停稳后变速器置于空档位置，行车制动器和驻车制动器处于完全放松状态10）降下举升器，指举升器平板与轮胎完成脱离为止11）启动电动机，使滚筒带动车轮转动，先测出车轮阻滞力12）用力踩下制动踏板，检测轴制动力13）读取并打印检测结果14）升起举升器，驶出已测车轴，驶入下一车轴，按上述方法检测轴重和制动力15）当与驻车制动器相关的车轴在制动试验台时，检测完行车制动性能后应重新起动电动机，在行车制动器完全放松的情况下，用力拉紧驻车制动器操纵杆，检测驻车制动性能16）所有车轴的行车制动性能和驻车制动性能检测完毕后，升起举升器，汽车驶出制动试验台17）切断制动试验台电源五、实验报告1.对所得转向盘自由行程量与规定值进行比较，可是否符合要求。
第一章 汽车的动力性解析
Dmax f cos max sin max
max
arcsin Dman
f 1 Dm2 ax 1 f 2
f
2
3）确定加速度
du g (D f ) dt
四、汽车行驶附着条件与汽车附着率
1.汽车行驶的附着条件 附着力：地面对轮胎切向反作用力的极限值称为附着力
后轮驱动汽车 附着率：
FX max F FZ
第一章 汽车的动力性
一、汽车的动力性指标
汽车动力性
指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 能达到的平均行驶速度。
评价指标 1.汽车的最高车速
在水平良好的路面上汽车能达到的最高行驶速度
2.汽车的加速时间
原地起步加速时间：指汽车由Ⅰ档或Ⅱ档起步，以最大的加速度逐 步换至最高档后到某预定的距离或速度所需要的时间。
S rr 2nw
统称为车轮半径：
rs rr r
（3）汽车驱动力—行驶阻力平衡图
（4）汽车驱动力—行驶阻力平衡图的应用
1）确定最高车速
2）确定加速度
由汽车行驶方程得：
du dt
1 m
[Ft
(Ff
FW )]
加速时间：
dt 1 du a
t
t
dt
u2 1du A
0
a u1
3）确定爬坡度 Fi Ft (Ff FW )
超车加速时间：用高档或次高档由某一较低车速全力加速至某一高 速所需要的时间。
3.汽车能爬上的最大爬坡度
汽车满载时在良好路面上的最大爬坡度。
二、汽车的驱动力与行驶阻力
1.汽车的驱动力
地面对驱动轮的反作用力，即驱动汽车的外力。
Ft
Tt r
汽车动力性介绍
如图1-10所示： 车轮不滚动时—地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的； 车轮滚动时—在法线n-n’前后相对应点d和d’(图1-10a)变形虽然相同，但
由于弹性迟滞现象，处于压缩过程的前部d点的地面法向反作用力就会 大于处于恢复过程的后部d’点的地面法向反作用力。 设取同一变形δ，压缩时的受力为CF，恢复时受力为DF，而CF大于DF。 这样，就使地面法向反作用力的分布前后并不对称，而使它们的合力 相对于法线n-n’向前移了一个距离a (图1-11a)，它随弹性迟滞损失的增 大而变大。合力 与法向载荷W大小相等，方向相反。
如Timothy C．Moore提出美国新一代轿车满载时，在6％坡道上0→96km／h 的加速时间不应大于20s。
第二节
汽车的驱动力与行驶阻力
由汽车行驶方程式求得 Ft= ∑F
汽车的动力性评价指标 汽车的行驶方程式为
汽车的驱动力（ 如图1 所示） 一、汽车的驱动力（ Ft ） （如图1-2所示）
Tt Ft = r
一高速所需的时间。 (一般用最高档或次高档由30km/h或40km/h 全力加速行驶至某一高速所需的时间；)
图1-1是一些轿车的原地起步加速过程曲线
图1-1 轿车原地起步加速过程
3. 最大爬坡度
: 汽车用满载(或某一载重质量)时汽车在良 好路面上的最大爬坡度。
轿车：一般不强调爬坡能力；它的I挡加速能力大，故爬坡能力也强。 货车： 一般在30％即16.7°左右。 越野车：爬坡能力是一个很重要的指标，
图1-6是汽车发动机的外特性 外特性和 外特性 使用外特性中的功率与转矩曲线。 使用外特性 一般汽油发动机使用外特性的最大 功率比外特性的最大功率约小15％； 货车柴油机的使用外特性最大功率 约小5％； 汽车发动机外特性和使 轿车与轻型汽车柴油机约小10％。 图1-6 BJ汽车发动机外特性和使 用外特性中的功率与转矩曲线 日本JIS规定，1985年以后生产的 汽车均应给出净功率，即使用外特性功率。 还应指出，外特性台架试验是在发动机工况相对稳定，即保 持水、机油温度于规定的数值，且在各个转速不变时来测量 转矩与油耗数值的；而在实际使用中，发动机的工况常是不 稳定的。
汽车动力性分析
第二节 汽车动力传动系统 第三节 汽车动力性分析 第四节 汽车行驶附着条件 第五节 汽车动力性试验
一、驱动力--行驶阻力平衡图、动力特性图和功率平衡图 驱动轮上的驱动力为
一、驱动力--行驶阻力平衡图、动力特性图和功率平衡图 车轮动态半径是指车轮承受铅垂载荷和转矩时的半 径，在硬路面上近似与单纯承受铅垂载荷的静力半 径相等，其经验计算式为
rj 0.0254d / 2 b1 ，m
rj —车轮静力半径，m; d —轮辋直径，m ; b —轮胎宽度 ，m; λ —轮胎径向变形系数，额定轮胎载荷时 可取为0.1~0.16 。
驱动功率曲线交点向 低速方向偏移。
旋转质量系数对换挡点的影响
三、汽车上坡能力
如果保持车速一定，利用后备 驱动力上坡，可求得所能克服 sin Ft ( Ff Fw ) max G 的最大坡度角的正弦值
对于高速挡，式中
Ff=Gfcosαmax可近
似取Ff=Gf ，直接
解出αmax值。
对于低速挡，由于αmax较大，需 用三角方程来解出αmax值。可得 出 sin D f cos
二、汽车加速能力
当相邻挡位的驱动功率曲线有交点时，就把该点作为 换挡点。如果不考虑旋转质量的影响，这和加速度曲 线交点是相对应的。
二、汽车加速能力
实际上δ＞1，结果加速度曲线有交点，即最后换挡 点，要比上述驱动功率曲线交点向低速方向偏移。
二、汽车加速能力
但实际δ＞1，结果加
速度曲线交点，即最
后换挡点，要比上述
《汽车运用工程》习题库 名词解释 动力性 1驱动力 2车轮滚动半径 3
《汽车运用工程》习题库名词解释（―）动力性1.驱动力2.车轮滚动半径3.车轮自由半径4.车轮动力半径5.滚动阻力6.空气阻力7.坡道阻力（-）经济性1.单位行程燃料消耗量2.汽车燃料经济性3.汽车等速行驶燃料经济性（三）安全性1.主动安全性2.被动安全性3.制动滑移率4.驱动滑移率5.附着率6.减速率7.极限减速率8.同步附着系数9.制动力分配系数8.惯性阻力9.道路阻力10.动力特性图11.功率平衡图12.动力因素13.最大爬坡度4.负荷率5.道路循环试验6.等速行驶百公里油耗试验11.操纵稳定性12.中性转向13.不足转向14.过多转向15.侧偏角16.稳态转向角速度增益17.理想制动力分配曲线（I曲线）18.双管路制动系统19.绝对安全视距20.相对安全视距10.车轮防抱死（四）汽车公害1.一次有害排放物3.噪声特性4.发动机噪声5.燃烧噪声6.机械噪声（五）通过性和平顺性1.汽车通过性2.间隙失效3.最小离地间隙4.接近角5.离去角6.纵向通过半径7.最小转弯直径8.内轮差（六）汽车技术状况、诊断、1.汽车技术状况2.汽车工作能力3.汽车运行工况4.汽车技术状况渐发性变化过程5.汽车技术状况偶发性变化过程6.汽车检测7.汽车诊断8.故障树9 .诊断参数的灵敏度10.诊断参数的单值性11.诊断参数的信息性12.诊断参数的稳定性13.诊断参数定额14.诊断参数初始定额检测、7 .传动系噪声8.轮胎噪声9.定容取样法（CVS法）10.光化学烟雾9.转弯通道圆10.车辆支撑通过性11.车轮接地比压12.相对附着重力13.暴露极限14.舒适降低界限15.疲劳工效降低极限维修16.诊断参数许用定额17.仪器分辨率18.绝对误差19.相对误差20.引用误差21.汽车物理寿命22.汽车技术使用寿命23.汽车经济使用寿命24.汽车折旧使用寿命25.有形磨损26 .无形磨损27.汽车使用性能及指标28.汽车故障诊断专家系统15.诊断参数极限定额二.判断题1、从加速角度分析，1档起步一定比2档起步快。
第二章汽车的动力性
发动机的外特性曲线，见图；而节气门部分开启（或部分供油量位置）
时的速度特性曲线称为发动机部分负荷特性曲线。 Pe和 Te 之间有如下
关系：
Pe
Te ne 9550
发动机在带有空气滤清器、水泵、 风扇、消声器、发电机等全部附件时 测得的发动机特性曲线称为发动机的 使用外特性曲线，见虚线。
第二节 汽车行驶时的纵向外力
因此：
Fp1
Tt r
Fz a r
Fz
f
f 称为滚动阻力系数， f a Fp1 。可见滚动阻力系数指 车轮在一定条件下滚动时所需之r推力F与z 车轮负荷之比，即单位汽 车重力所需之推力。这样，在分析汽车行驶阻力时，不必具体考 虑车轮滚动时所受到的滚动阻力偶矩，只要知道滚动阻力系数即
可求出滚动阻力。 Ff Fp1 Fz f 从动轮滚动阻力计算
t j ——汽车的加速时间，s； imax ——汽车的最大爬坡度，%。
第一节 汽车的动力性指标
汽车的最高车速指汽车在水平良好的路面（混凝土或沥青路 面）上所能达到的最高行驶速度。
汽车加速时间分为原地起步加速时间和超车加速时间。
原地起步加速时间指汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步，并以最大的加速 强度（包括选择恰当的换挡时机）逐步换至最高挡后，行驶到某 一预定的距离或达到某一车速所需要的时间。其预定距离通常为 400m或0.25mile，预定车速通常为100km/h或60mile/h。
一般沥青或混凝土路面 0.010～0.018
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
0.030～0.050
干燥压紧土路
0.025～0.035
雨后压紧土路
汽车运用工程第二章汽车主要性能课件
超车加速时间是指用最高挡或次高挡由30km/h 或40km/ｈ全力 加速行驶至某一高速所需的时间。
凯迪拉克赛威 2.8 201km/h
奥迪A6L 2.8
235km/h
宝马530i
250km/h
奔驰E 280
250km/h
高级轿车
红旗CA7460
185km/h
奔驰S600(5.8L)
250km/h
宝马760
250km/h
宾利雅致(6.8L )
270km/h
迈巴赫(5.5L )
250km/h
劳斯莱斯幻影(6.7L ) 240km/h
第一节、汽车动力性
二、汽车行驶原理 ２.汽车行驶阻力
滚动阻力系数 f 的数值
路面类型
良好的沥青或混凝土路面
一般的沥青或混凝土路面
碎石路面
良好的卵石路面
坑洼的卵石路面
压紧土路
干燥的
雨后的
泥泞土路（雨季或解冻期）
干沙
图2-4 综合式透过性液力 变矩器的输出特性
图2-5 装有液力变矩器汽车的驱动图
第一节、汽车动力性
二、汽车行驶原理 ２.汽车行驶阻力
汽车行驶过程中，阻止汽车前进的阻力有滚动阻力、空气阻力、坡 度阻力和加速阻力，这些阻力合称为汽车行驶阻力。
１)滚动阻力 滚动阻力是指车轮在路面滚动时，轮胎与路面之间的相互作用和相 应变形所产生的阻力。它主要由轮胎与路面变形所产生的能量损失引起。 弹性车轮在硬路面上滚动时，路面的变形很小，轮胎的变形是主要 的。 轮胎的弹性迟滞损失是产生滚动阻力的根本原因。 车轮在沿松软路 面(如松软土路、沙地、雪地等)滚动时， 轮胎的变形较小，而路面的变 形较大。路面变形引起的能量损失占主导地位。 此外，轮胎与路面存在 纵向、横向的局部滑移以及汽车减振系统和车轮轴承内部都存在着摩擦。 车轮在 滚动时产生的这些变形和摩擦都要消耗发动机一定的动力，因而 形成滚动阻力。
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效率η(%) 95 90 96 92 98
汽车速度与转速及传动系参数的关系式
ua
3.6rr
2n
60
0.377
rr n，km/h igi0
rr—车轮滚动半径，m n—发动机转速，r/min
车轮滚动半径＝滚动圆周/2π
子午线轮胎 rr ＝0.97×自由半径 斜交轮胎 rr ＝0.95×自由半径
车轮动态半径是指车轮承受铅垂载荷和转矩时 的半径，在硬路面上近似与单纯承受铅垂载荷 的静力半径相等，其经验计算式为
PW
)
传动系最小速比是由最高车速要求所 决定的。
当驱动功率和克服行驶阻力所需功率 相等时，该点车速即为最高车速。
一般最高车速在平直、良好道路上测 得，所以达到最高车速时，功率平衡
方程式为 Pt (PW Pf ) 0
对于轿车，最高车速经常设计在发动机的 最大功率点附近，有三种设计方案。
1) uamax设计—最 高车速(即阻力功 率曲线与驱动功
率曲线的交点)对 应于发动机的最
大功பைடு நூலகம்点的转速
n(Pemax ) 。
1)uamax设计 优点----可利用发 动机发出的最大 功率，达到理论 最高车速。
缺点----在接近的 最高车速范围内， 后备功率较小， 加速和抗逆风的 能力不足。
2)高速设计—最高车 速对应的发动机转 速高于n(Pemax)。 这种设计方案常用 于带4挡变速器的轿 车。
《汽车运用工程》
第6讲 汽车动力性
汽车动力性分析
驱动轮上的驱动力为
Ft
TsT igi0
rd
Ts—使用状态的发动机转矩
T—传动系效率
ig , i0 —变速器和主减速器速比
rd—车轮动态半径
主要转动部件机械效率
4~6档变速器；副变速器或分动器 8档以上变速器 单级主减速器 双级主减速器 传动轴万向节
但实际δ＞1，结果加速度曲线交点，即最后换档点， 要比上述驱动功率曲线交点向低速方向偏移。
但实际δ＞1，结果加 速度曲线交点，即最 后换档点，要比上述 驱动功率曲线交点向 低速方向偏移。
旋转质量系数对换挡点的影响
三、汽车上坡能力
如果保持车速一定，利用后备 驱动力上坡，可求得所能克服 的最大坡度角的正弦值
4档和5档的最高车 速可能相等，甚至 5档的最高车速还 可能略低于4档。
采用这种方案，车辆在以速度行驶时，既经济，噪 声和磨损又低，且又有一定的后备功率。
在装用柴油机的 车辆上，最高车 速由发动机转速 限制器决定。
END
rd 0.0254d / 2 b1 ，m
d —轮辋直径，m b —轮胎宽度 ，m λ —轮胎径向变形系数，额定胎
荷时可取为0.1~0.16
由发动机使用外特性 曲线，按不同档位， 可绘制各档的驱动 力—车速曲线图。
在图上画出常见行驶 阻力曲线，这样就构 成了驱动力—行驶阻 力平衡图。
dt
m
δ—汽车旋转质量系数
如果忽略旋转质量的 影响，即令δ=1，得 到的加速度曲线如右 图中实线。
由于δ＞1而且档位越低，ig值越大，δ值也越大， 所以实际加速度曲线为图中的虚线。
在某些载货汽车上， 由于旋转质量的影响， 1档的加速度常常低 于2档加速度，换句 话说，从加速度角度 来看，这时用2档起 步可能更理想。
在阻力曲线与驱动力 曲线的交点,即有
Ft=Ff+Fw 车辆可在该车速下匀 速行驶 。
动力特性图----动力因 数—车速关系曲线 。 动力因数定义为
D Ft FW G
利用动力特性图可比较 不同车重和空气阻力的 车辆动力性能。
动力特性图
驱动功率 Pt T Ps
Ps—发动机使用状态下的功率
由于不同档位对应的车 速范围不同，各档的驱 动功率与车速的关系曲 线亦不同。在图上再画 出行驶阻力功率曲线， 就构成了功率平衡图。
二、汽车加速能力
从驱动力—行驶阻力平衡图可求得各档的后备驱动力
Ft-(Ff+Fw) 如用于加速(即令i=0)，即可求出对应的加速度
du Ft (Ff FW )
2)高速设计
优 点 ---- 有 较 大 的 后备功率。
缺 点 ---- 达 不 到 理 论最高车速；而且 当以行驶时，发动 机转速过高，因而 噪声、磨损和油耗 都过高。
3)低速设计—— 最高车速时对应 的发动机转速低 于n(Pemax)。 一般用于带5档变 速器的轿车。其5 档是超速档(又称 节能档，也称高 速公路档)。
3)低速设计 优点----车辆以行驶 时，发动机转速较 低；同时由于发动 机负荷率较高，油 耗下降。
缺点----达不到理论 最高车速；同时后 备功率比前两种设 计都小。
一般4档变速器中， 4档的速比等于1(此 时，传动系速比等 于主减速比)，作为 直接档。
如果把该档按高速设计或uamax设计；而再增加5档 (变速器速比小于1)，按低速设计，作为超速档，就 可充分利用把这些设计的优点。
(Pf
PW )
[Ft
(Ff
FW )]ua
m
du dt ua
所以各档后 备功率的最 大值与加速 度最大值互 不对应。
最佳换档点I和Ⅱ都对应于发动机的最高转速，这 和相邻档加速度曲线交点相对应。
当相邻档位的驱动功率曲线有交点时，就把该点作为 换档点。如果不考虑旋转质量的影响，这和加速度曲 线交点是相对应的。
因为动力因数 D Ft FW f i du
G
g dt
所以由各档对应的后备动力因数(D-f)，即可
求出加速度(i=0)
du D f g
dt
各档加速度 du 的最大值总是对应于相应档位
dt
的后备驱动力或后备动力因数的最大值。
在功率平衡图上则不相同，因为后备功率
Pt
sin max
Ft
(Ff G
FW
)
对于高速挡，式
中Ff=Gfcosαmax 可近似表示为
Ff=Gf ，直接解 出αmax值。
对于低速档，由于αmax较大，需用
三角方程来解出αmax值。由上式可
得出
sinmax D f cosmax
或
sin max
Pt
(Pf Gva