3.5 利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数
3.5 利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数
初步选择参数之后，可拟定供选用参数数值的范围，近一步具体分析、计算不同参数匹配下汽车的燃油经济性与动力性，然后综合考虑各方因素，最终确定动力装置的参数。
通常以循环工况油耗Q(L/100km)代表燃油经济性，以原地起步加速时间代表功力性，作出不同参数匹配下的燃油经济性一加速时间曲线，并根据此曲线确定动力装置参数。
3.5.1 主减速器传动比确定
在动力装置其他参数不变的条件下，若要选定最佳
主减速器传动比，可根据燃油经济性与动力性的计算，
绘制如图3-4所示的，不同时的燃油经济性—加速时
间曲线。
图3-4中的纵坐标是0→ 966km/h(0→ 60mile/h)
时的加速时间(s)，横坐标为EPA 循环工况的燃油经济性
(km/L 或mile/gal)。
计算出0i 时的加速时间与每升燃油
行驶公里数后，即可作出图示曲线。
曲线表明，0i 值较大，加速时间较短但燃油经下降；0i 值较小时，加速时间延长但燃油经济性改善。
若选定2.6作为主减器传动比，则能兼顾汽车的燃油经济性与动力性。
若以动力性为主要目标，则可选用较大的0i 值；若以燃油经济性为主要目标，可选较小的0i 值。
0i .时
0 燃油经济性—加速时间曲线通常大体上呈C 形，所以有称之为C 曲线的。
3.5.2变速器与主减速器传动比的确定
在发动机一定的条件下。
可由 C 曲线从数种变速器中选一种合适的变速器和—个合适的主减速器传动比。
下图3-5为装有不同变速器时的 C 曲线。
图 a 是三挡变速器与四挡变速器的曲线，变速器都有直接挡。
由于四挡变速器的变速范围广，汽车动力性比较高。
图 b 是四挡变速器与五挡变速器的曲线，五挡变速器有超速挡，汽车的燃油经济性与动力性都比较高。
因此，选用五挡变速器比较合适。
图 C 是装用三种不同传动比的五挡变速器A 、B 、C 时汽车的曲线，可以根据主要指标来选用其中的一种变速器，并确定主传动比i 。
3.5.3 发动机、变速器与主减速器传动比的确定
下面是一个不同排量发动机、不同变速器与不
同主减速器传动比的功力装置参数确定的实例。
若
要求的加速时间为13.5s，则只能选用大或中排量发
动机。
因为中排量发动机的燃油经济性较好，所以应
当选用中排量发动机，然后利用中排量发动机的C
曲线确定最佳主减速器传功比。
为了便于进行不同变速器的选定，图3-6a上还
画出一条三种不同排量发动机C曲线的包络线，也
称作“最佳燃油经济性和动力性曲线”:它表明该轿
车装用一种变
速器、装用不同排量发动机与匹配不同主减速器传
动比时，一定加速时间的动力性要求下所能达到的
燃油经济性的极限值。
图3-6b .L:画出了该轿车装用三
种具有不同传动比的4挡变速器时的“最佳燃油经济
性和动力性曲线”。
可以看出，在加速时间要求为13.5s
的条件下，C型变速器的燃油经济性最好，比A型提
高4.4%。
该实验还比较了装用自动液力变速器时的情况。
图3-6c是3挡自动液力变速器与在第三挡能锁止的3
挡自动液力变速器的“最佳燃油经济性和动力性曲线。
”分析表明，在加速时间要求为13.5s 的条件下，具有第三挡能锁止的自动液力变速器的燃油经济性可提高6.7%。
上述用燃油经济性一加速时间曲线来确定动力装置参数的方法，是一种经常采用的方法。
郑州轻工业大学2020年硕士研究生入学考试初试科目考试大纲
郑州轻工业大学2020年硕士研究生入学考试初试科目考试大纲汽车理论（科目代码：810）本考试大纲适用于报考郑州轻工业大学车辆工程、机械（专业学位）专业的硕士研究生的入学考试。
一、考试内容及基本要求1．汽车的动力性（1）掌握汽车动力性的评价指标及表示方法，汽车的驱动力、车速、传动系机械效率、滚动阻力、滚动阻力系数、空气阻力、坡度阻力、加速阻力、汽车后备功率计算式；（2）掌握汽车动力性的评价指标及表示方法；掌握汽车的驱动力、车速、传动系机械效率、滚动阻力、滚动阻力系数、空气阻力、坡度阻力、加速阻力、汽车后备功率计算式；（3）掌握汽车行驶方程式，汽车行驶的驱动-附着条件，汽车的动力因数D及用动力特性图分析汽车的动力性，发动机特性曲线，汽车附着率。
2．汽车的燃油经济性（1）掌握汽车等速行驶百公里燃油消耗量的计算，汽车等加速、等减速、怠速停车等工况燃油消耗量的计算；（2）掌握影响汽车燃油经济性的因素。
3．汽车动力装置参数的选定（1）掌握发动机的最大功率、传动系最大传动比和最小传动比、各档传动比分配的原则，并能进行相应的计算；（2）了解利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数。
4．汽车的制动性（1）掌握汽车的制动性、制动效能、抗热衰退性能、制动时汽车的方向稳定性、地面制动力、制动器制动力、制动力系数、制动跑偏、制动侧滑、同步附着系数的概念；（2）掌握制动性的评价指标及地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系；掌握制动跑偏、制动时后轴侧滑和前轴转向能力的丧失的原因；（3）熟悉汽车的制动过程与制动防抱装置的原理，理想和实际的前后轮制动器制动力分配曲线、同步附着系数及其对汽车行驶工况的影响。
5．汽车的操纵稳定性（1）掌握线性二自由度汽车模型对前轮角输入的稳态响应，了解表征稳态响应的参数及前轮角输入下的瞬态响应；（2）掌握轮胎的侧偏特性，轮胎的结构、工作条件、回正力矩、外倾角对侧偏的影响；掌握稳态横摆角速度增益、稳定性因数K对汽车操纵稳定性的影响；（3）了解汽车的操纵稳定性及其评价，汽车操纵稳定性与悬架的关系、与转向系的关系、与传动系的关系，提高操纵稳定性的电子控制系统。
2015年天津大学研究生入学考试复试大纲
2015年硕士研究生入学复试大纲课程编号：50101 课程名称：力学综合力学学科按一级学科进行复试，其中主要包括一般力学，固体力学，流体力学等三个专业的内容。
考生可以按自己的需求进行选择一、考试的总体要求·一般力学：考察学生对理论力学基本概念、基本理论和基本方法的掌握程度。
要求运用力学的基本理论和基本方法熟练进行研究对象的受力分析、静力学合成与平衡问题求解;运动分析、各运动量的求解;动力学分析及动力学综合问题的求解。
·固体力学：能运用材料力学知识分析解决工程结构模型简单的强度、刚度问题。
·流体力学：对流体力学的基本物理现象、基本概念和基本定律有正确的理解。
对具体的流体问题能正确判断流体及运动的基本类型。
二、考试的内容：·一般力学：1)静力学：受力分析、物系的平衡问题（20 ～40％）2)运动学：点的合成运动、刚体的平面运动及运动学综合应用问题（20 ～40％）3)动力学：应用普遍定理求解动力学问题中的力和运动综合问题。
（40 ～60％）·固体力学：1)了解常用材料拉、压、扭下的基本力学性能和测试方法；2)能熟练地作出杆件在各种变形下的内力图，计算其应力及变形，并进行强度和刚度分析。
3)能利用材料力学的基本知识计算基本组合变形问题的应力及变形，并应用第三或第四强度理论进行校核·流体力学：1）流体的基本方程：连续性方程、运动方程、能量方程。
2）Navier-Stokes方程组精确解：平行平板间的定常流动等。
3）层流边界层：边界层微分方程、边界层厚度、边界层动量积分关系式。
三、试卷题型及比例计算、理论分析题为主，有少量选择、填空题四、考试形式及时间考试形式：笔试。
考试时间：1.5小时。
课程编号：50105课程名称：机制、机电、机设专业综合考试一、考试的总体要求掌握《机械制造技术基础》、《机械控制工程》、《现代设计方法》、《CAD/CAM》等专业课程的基础知识、基本理论和基本方法；初步具备分析、解决机械工程实际问题的能力；了解有关领域的最新发展。
5汽车动力装置参数的选定
i
i
1、保证最大爬坡度：汽车爬大坡时车速很低， 、保证最大爬坡度：汽车爬大坡时车速很低， 可忽略空气阻力， 可忽略空气阻力，汽车的最大驱动力为
或
r
t max
= F f + Fi max
Ttq max ig i0ηT
= Gf cosα max + G sin α max
G ( f co s a m ax + sin a m ax ) r 即 i g1 ≥ Ttq m ax i0η T
第一节 发动机功率的选择 第二节 最小传动比的选择 第三节 最大传动比的选择 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择 利用燃油经济性－ 第五节 利用燃油经济性－加速时间曲线确定动力装置参数
第一节 发动机功率的选择
一、按最高车速确定发动机功率：设计中常 按最高车速确定发动机功率： 先从保证汽车预期的最高车速来初步选择发动机 应有的功率。 应有的功率。最高车速虽然仅是动力性中的一个 指标， 指标，但它实质上也反映了汽车的加速能力与爬 坡能力。 坡能力。 这是因为最高车速越高， 这是因为最高车速越高，要求的发动机功率 越大，汽车后备功率大， 越大，汽车后备功率大，加速与爬坡能力必然较 好。
5、燃油经济性： 、燃油经济性：
• 选择最小传动比时不但要考 虑动力性， 虑动力性，也要考虑燃油经 济性。 济性。 • 通常选择 通常选择2 • 为保证有足够的后备功率， 为保证有足够的后备功率， 可选择较大的最小传动比 • 为了提高燃油经济性，则选 为了提高燃油经济性， 择较小的最小传动比。 择较小的最小传动比。
二、挡数多少的影响因素： 挡数多少的影响因素： 还影响到挡与挡之间的传动比比值。 挡数多少 还影响到挡与挡之间的传动比比值。比值过大会造成 换挡困难。一般认为比值不宜大于1.7~1.8。因此，如最大传动 换挡困难。一般认为比值不宜大于 。因此， 比与最小传动比之比值越大，挡位数也应越多。 比与最小传动比之比值越大，挡位数也应越多。 汽车的类型也影响挡位数： 汽车的类型也影响挡位数： 轿车：车速高，比功率大，高档的后备功率大，常采用3、 轿车：车速高，比功率大，高档的后备功率大，常采用 、4 个挡位； 个挡位； 中小型货车：比功率较小，一般采用4、 个挡位 个挡位； 中小型货车：比功率较小，一般采用 、5个挡位； 重型货车：比功率更小，一般采用6到 几个挡位 几个挡位， 重型货车：比功率更小，一般采用 到10几个挡位，以适应 复杂的使用条件，并使汽车有足够的动力性和良好的经济性； 复杂的使用条件，并使汽车有足够的动力性和良好的经济性； 越野汽车：使用条件最复杂， 越野汽车：使用条件最复杂，挡位数比同吨位的普通货车多 一倍（一般有副变速或分动器）。 一倍（一般有副变速或分动器）。 挡位数受变速器结构限制：挡位数增多，会使变速器结构复杂， 挡位数受变速器结构限制：挡位数增多，会使变速器结构复杂， 挡位数多的汽车常在变速器后接一个副变速器，使挡位数倍增。 挡位数多的汽车常在变速器后接一个副变速器，使挡位数倍增。
长大老师汽车理论试题专业解答答案
1.C 曲线的作用？如何通过C 曲线确定变速器与主减速器速比？答：1）通常以循环工况油耗Q （km L 100/）代表燃油经济性，以原地起步加速时间代表动力性，作出不同参数匹配下的燃油经济性-加速时间曲线，即C 曲线。
根据C 曲线可以确定动力装置参数。
可在动力装置其他参数不变的条件下，选定最佳的主减速器传动比。
可在不改变发动机的条件下，利用C 曲线从数种变速器中选一合适的变速器和一合适主减速器传动比。
可进行考虑不同排量发动机、不同变速器与不同主减速器传动比的动力装置参数的确定。
2）在不改变发动机的条件下，从数种变速器中选一合适的变速器和一合适主减速器传动比。
针对不同挡位的变速器，可以根据变速器的C 曲线对比确定动力性和燃油经济性好的变速器。
针对三种不同传动比档位相同的变速器，做出三种变速器的C 曲线，然后做出三种不同传动比的燃油经济性加速时间曲线的包络线，称为“最佳燃油经济性—动力性曲线”。
采用“最佳燃油经济性—动力性曲线”确定在一定加速时间的要求下燃油经济性的极限值，从而可以选择燃油经济性最好的变速器。
2. 简要说明震动模型的简化过程，不同自由度模型的研究应用范围？答：（1）振动模型的简化过程为：1）首先把汽车简化为把汽车车身质量看做为刚体的立体模型，在讨论平顺性时，该立体模型车车身质量主要考虑垂直、俯仰、侧倾3个自由度，4个车轮质量有4个垂直自由度，整车共7个自由度。
2）然后，把汽车简化为四个自由度的平面模型，当汽车对称与其纵轴线且左、右车辙的不平度函数()()I y I x = ，此时车身只有垂直振动和俯仰振动两个自由度对平顺性影响最大，并忽略轮胎阻尼后，汽车立体模型可简化为平面模型。
同时，把车身按动力学等效的条件分解到前轴上、后轴上及质心上的三个集中质量f 2m 、r 2m 和c 2m 。
⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-===ab m m bL m m aL m m y y y222c 222r 222f 1ρρρ3）悬挂质量分配系数12==ab y ρε时，可得到双轴汽车等效振动系统图，可以分别讨论f 2m 和前轮轴以及r 2m 和后轮轴所构成的两个双质量系统的振动。
汽车理论随堂测验
1.2 汽车的驱动力与行驶阻力
• 4、加速阻力之随堂测验
• （1）道路阻力是包括哪两种阻力？
• 滚动阻力 坡度阻力
• （2）在以下哪种情况下，汽车旋转质量换算系数δ会变大？
• a换一个转动惯量更大的飞轮 b 汽车载荷变大
• c汽车加速度变大
d 三档换到二档
• 换一个转动惯量更大的飞轮和三档换到二档
汽车理论
中压力阻力分为哪四部分？
• 形状阻力、干扰阻力、内循环阻力和诱导阻力 • （2）计算某车50km/h时的空气阻力（N）。已知参数：迎
风面积2.11m2，空气阻力系数0.33，空气密度 1.2258N⋅s2⋅m−4。
• 82.3N
汽车理论
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• 四、附着率之随堂测验
• 1、汽车在以下哪些工况下的附着率较大
• a低速挡加速或上坡 b中等车速高速挡下坡
• c极高速直线行驶 d在低附着路面上高挡低速行驶
• 2、判断题：汽车全力加速时附着率小于同挡位全力爬坡时
附着率，是因为爬坡时车辆轴荷重新分配，驱动轮附着力 更大
• 是因为加速时发动机有相当一部分动力用于克服旋转部件
系数，这类车型更适合于采用（）驱动形式
• 后驱
汽车理论
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1.4 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
• 三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力
• 1.判断题：地面作用于驱动轮的切向反作用力的表达式中
包含了驱动轮所受的滚动阻力
•错 • 2.判断题：地面作用于驱动轮的切向反作用力的表达式中
器C曲线的外包络线。
汽车理论随堂测验
• 最佳燃油经济性-动力性曲线是指不同传动比变速
器C曲线的外包络线。
汽车理论 精品PPT
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3.5 利用燃油经济性－加速时间曲线确定动力装置参数
• 确定动力装置参数之随堂测验 • 判断：由不同排量发动机C曲线可以看出，在同样
2.3 影响汽车燃油经济性的因素
•一、使用方面之随堂测验 •判断题 •一辆载重货车拖带挂车后，其行驶一百公里的耗油
量会减少
•拖带挂车后，由于行驶阻力增加，汽车的总燃油消
耗会增加。但是平均每吨货物所消耗的燃油量会降低， 所以仍然是提高了燃油经济性。
汽车理论 精品PPT
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1.3 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 之随堂测验
•1.判断：汽车的爬坡能力，是指汽车在良好路面上克服滚动
阻力、空气阻力和加速阻力后的余力全部用来克服坡度阻力 时能加速爬上的坡度
•汽车的爬坡能力是指等速克服坡度阻力能爬上的坡度 •2.一辆汽车的加速度曲线中，Ⅰ挡和Ⅱ挡曲线有交点。汽车
能大于地面的附着系数
•对
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1.4 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率 二、汽车的附着力与地面法向反作用力之随堂测验
•1.汽车在向前加速的过程中，相对于汽车静止时，其前轴地
面法向反作用力变（），后轴地面法向反作用力变（）
4.1 制动性的评价指标
制动性的评价指标之随堂测验
•单选题 •以下哪一项是制动性能中最为基本的评价指标？
《汽车理论(第3版)》试卷及参考答案
汽车理论（第三版）试卷绪论第一题填空1.汽车使用性能分为：对自然环境条件的适应性、技术经济性、劳动保护性。
2.汽车对自然环境条件的适应性包括：动力性、通过性、操纵性。
3.汽车的通过性包括：支承通过性、几何通过性，主要取决于地面的物理性质及汽车的几何参数和结构参数。
4. 汽车的技术经济性主要用生产率和燃油经济性来表示，主要评价指标有：生产率、油耗、可靠性与耐用性、维修保养方便性。
5. 劳动保护性的主要评价指标有：舒适性、稳定性（操纵稳定性）、制动性、驾驶室的牢固程度。
第二题名词解释1.动力性：指汽车在良好、平直的路面上行驶时所能达到的平均行驶速度。
2.通过性：汽车以足够高的平均车速通过各种坏路和无路地带(如松软地面、坎坷不平地段)和各种障碍（陡坡、侧坡、壕沟、台阶、灌木丛、水障）的能力。
3.纵向通过角: 汽车前、后轮外缘作垂直于汽车纵向对称平面的切平面,两切平面交于车体下部较低位置时所夹锐角。
4.汽车的操纵性：是指在驾驶员不感觉过分紧张、疲劳的条件下，汽车能按照驾驶员通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当受到外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。
5.最小转弯半径：方向盘转至极限位置时从转向中心到前外轮接地中心的距离，表征了汽车能够通过狭窄弯曲地带或绕过不可越过的障碍物的能力。
第三题应用题1.标出下图中汽车的主要通过性参数，说明其含义。
解：γ1－接近角；γ2－离去角；γ3－纵向通过角；h－最小离地间隙第四题简答题1.简述间隙失效的主要形式、几何参数及其含义。
答：1）间隙失效：汽车因离地间隙不足而被地面托住无法通过的现象。
2）顶起失效：车辆中间底部的零部件碰到地面而被顶住的现象。
3）触头或托尾失效：因车辆前端或尾部触及地面而不能通过的现象。
4）几何参数h：最小离地间隙、纵向通过角、接近角、离去角。
最小离地间隙h：汽车满载、静止时，支承平面与汽车上的中间区域最低点之间的距离，反映了汽车无碰撞地通过地面凸起的能力。
汽车理论知识点
②δ—汽车旋转质量换算系数
1。3汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图
动力因素D指：驱动力和空气阻力的差值与汽车重力之比。
1.4汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
1）附着力Fφ指：地面对轮胎切向反作用力的最大值.
2）附着条件:①后轮驱动时，附着条件是
6）等效坡度q：后驱动轮：前驱动轮：
1。5汽车的功率平衡
1）汽车的功率平衡指：汽车行驶的每一瞬间，发动机发出的功率始终等于机械传动损失功率与全部运动阻力所消耗的功率.
2）后备功率：发动机功率与滚动阻力和空气阻力消耗的发动机功率的差值是后备功率。
汽车的后备功率越大,汽车的动力性越好，但经济性越差.Ⅰ挡后备功率最大，Ⅴ挡经济性最好。
1）档位数越多，动力性与经济性越好.
2)传动系各挡的传动比大体按等比级数分配.
3)等比级数分配的优点：①换挡过程中，发动机工作范围都相同,加速时便于操纵；②充分利用发动机提供的功率，提高汽车的动力性；③便于和副变速器结合构成更多挡位的变速器。
3.5利用燃油经济性－加速时间曲线确定动力装置参数
C曲线：燃油经济性加速时间曲线。
2）滑动率s指：车轮接地处的滑动速度与车轮中心运动速度的比值。
-车轮中心的速度—无地面制动力时的车轮滚动半径
—车轮的角速度
一般S=15％-20%时制动效果最好
1纯滚动时,s=0；纯拖滑时，=0，s=100％；边滚边滑时，0<s〈100%。
2峰值附着系数φp：制动力系数的最大值。
3滑动附着系数φs:s=100％时的制动力系数。
2)I曲线:在各种附着系数的路面上制动时，要使前、后车轮同时抱死,前、后轮制动器制动力应满足的关系曲线.
汽车理论重点
汽车理论第一章汽车的动力性汽车的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;汽车的动力性指标汽车动力性主要由汽车的最高车速、加速时间和最大的爬坡度三个指标来评定;一．最高车速汽车的最高车速是指汽车在无风的条件下,在水平、良好的路面混凝土或沥青上所能达到的最高行驶速度;以符号uamax表示,单位为km/h;二．汽车的加速时间汽车的加速时间t反映汽车的加速能力;常用汽车原地起步加速时间与超车加速时间来表明;原地起步加速时间：在无风的条件下,由停车状态起步后以最大加速强度连续换到最高档后,到某一预定的距离或车速所需的时间;预定距离常用400m 或1000m,预定车速常用100km/h或80km/h;超车加速时间：在无风的条件下,用最高档或次高档,由一预定车速全力加速到某一高速所需的时间;没有一致的规定,多用由30km/h或40km/h加速到某一高速;三．最大爬坡度汽车的最大爬坡度imax反映汽车的爬坡能力;是指汽车在满载或某一载质量无风的条件下,在良好的路面上以最低前进档所能爬的最大坡度;一般越野车imax可达60%即31°左右;一些国家还规定汽车在常遇的坡道上能以一定的速度行驶来表明汽车的爬坡能力;如要求单车在3%的坡度上能以60km/h的车速行驶;汽车的驱动力与行驶阻力确定汽车的动力性,首先要分析沿行驶方向作用于汽车的各种外力,即驱动力与行驶阻力;根据这些力的关系,建立汽车行使方程式,就可以估算汽车的最高车速,加速度和最大爬坡度.汽车的行驶方程式为:汽车的驱动力如图1－2;作用在驱动轮上的转矩Tt,对地面作用一圆周力F0,此时地面对驱动轮的反作用力Ft,即是驱动汽车行驶的外力,定义为汽车的驱动力;Ft = Tt / r驱动力公式若以Ttq表示发动机的输出扭矩,ig表示变速器的传动比,i0表示主减速器的传动比,ηT表示传动系的机械效率,则作用在驱动轮上的转矩Tt为Tt＝Ttqigi0ηT NmFt＝Ttqigi0ηT /r N由上式可知,汽车的驱动力Ft与发动机转矩、传动系机械效率和传动比及车轮半径有关;一.发动机的转矩在进行汽车动力估算时,发动机的转矩和功率一般利用在稳定工况下由发动机台架试验测定的使用外特性曲线求得;发动机特性曲线：发动机外特性曲线：如图1-3使用外特性曲线：在缺少试验数据时,可用近似公式来估算;3二.传动系的机械效率发动机所发出的功率Pe经传动系传至驱动轮的过程中,存在功率损失;如以PT表示传动系的功率损失,则传动系的机械效率为ηT＝Pe-PT/ Pe＝1- PT/ Pe传动系功率损失分为机械损失和液力损失;传动系效率是在专门的试验台上测得的;在进行动力性估算时,把ηT看作一个常数;采用有级变速器的轿车ηT 取～；货车、客车ηT取～；越野车ηT取～；也可按表1-1对ηT进行估算;三.车轮的半径车轮的工作半径和轮胎的结构、气压、承受的载荷及转速等因素有关;车轮充气后,未承受任何载荷时的半径称为自由半径;汽车静止时,轮胎因承受载荷产生径向变形,车轮中心至路面与轮胎接触面间的距离称为静力半径rs;若除径向载荷外,车轮上还作用有转矩,此时车轮中心至路面与轮胎接触面间的距离称为动力半径rd;车轮半径如以车轮转动圈数与实际车轮滚动距离之间的关系来换算,则可求得车轮的滚动半径rr;由于静力半径、动力半径和滚动半径三者差别很小,在一般工程计算时,常不计它们的差别,统称为车轮半径r,认为rs≈rd≈rr≈r四.汽车的驱动力特性图汽车的驱动力Ft与车速ua的函数关系曲线称为汽车的驱动力特性图;驱动力Ft的计算公式：Ft＝Ttqigi0ηt /r N车速ua 的计算公式：ua＝igi0 km/h该图能全面地表示出汽车各档驱动力与车速的关系;二、汽车的行驶阻力汽车行驶时需要不断地克服所遇到的各种阻力;当汽车在水平道路上等速行驶时,需克服来自地面的滚动阻力Ff和来自空气的空气阻力Fw；当汽车在坡道上行驶时,还需克服汽车的重力沿坡道的分力,称为坡度阻力或上坡阻力Fi；当汽车加速时,还需克服汽车的惯性阻力,称为加速阻力Fj;因此汽车行驶时所遇到的总阻力为∑F=Ff＋Fw＋Fi＋Fj一.滚动阻力车轮的轮胎接近绝对弹性体,图1-10为轮胎在硬路面上受径向载荷时的变形曲线;面积0CADE为加载与卸载过程的能量损失,称为弹性物质的迟滞损失;迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的一种阻力偶;地面法向反作用力的分布,前后不对称;合力Fz相对于法线前移一个距离a;合力Fz与法向载荷W大小相等,方向相反;将法向反作用力Fz平移至与通过车轮中心的垂线重合,有滚动阻力偶矩Tf＝Fza ;对从动轮而言,为克服滚动阻力偶矩,使其等速滚动,必须在车轮中心加一推力Fp1,它与地面切向反作用力构成一力偶矩;由平衡条件得：Fp1r＝Tf Fp1＝Tf/r＝Fza/r＝Wa/r令f＝a/r,f 称为滚动阻力系数;即单位车重所需的推力;车轮滚动时的滚动阻力即等于滚动阻力系数与车轮负荷之乘积;Ff＝Wf＝Tf/r分析汽车滚动阻力时,只要知道f 值;F 值由试验方法确定;影响f值的因素：轮胎、道路、行驶速度等；进行动力性分析时,取良好硬路面的f值;滚动阻力驱动轮在硬路面上等速滚动的受力分析：如图1-12;Fx2r＝Tt－TfFx2＝Ft－Ff真正作用在驱动轮上驱动汽车行驶的力为Fx2;Ft和Ff在受力图上是画不处来的,只是一种定义;二.空气阻力汽车所受空气力分为空气阻力Fx、侧向力Fy、升力Fz三个方向的空气力,和由空气力引起的三个方向的空气力矩,即侧倾力矩Mx、纵倾力矩My和横摆力矩Mz;根据空气动力学的理论,在汽车行驶的速度范围内,空气力通常与气流相对速度的动压力成正比;公式：Fi＝ρur²i=x、y、z空气阻力Fw ：汽车直线行驶时受到的空气力在行驶方向的分力称为空气阻力;空气阻力的组成：形状阻力：是汽车表面压差阻力,占气动阻力的58%左右;摩擦阻力：是空气的粘滞性在车身表面产生的摩擦力,占气动阻力的9%左右;诱导阻力：是气动升力产生的纵向水平分力,占气动阻力的7%左右;干扰阻力：是汽车外部附件阻力,占气动阻力的14%左右;内部阻力：是汽车内循环阻力,占气动阻力的12%左右;空气阻力空气阻力Fw的公式：Fw＝ρua²＝CDAua² /根据公式,空气阻力与空气阻力系数CD及汽车迎风面积A成正比;空气阻力系数可通过风洞试验求得;迎风面积A可直接在投影面上测得,也可估算;三.坡度阻力如图1-19,汽车重力沿坡道的分力表现为汽车坡度阻力Fi,即Fi＝Gsinαα－道路的坡度道路坡度除了以角度表示外,道路工程通常用坡高与底长之比的百分率来表示,即i＝h/s＝tgα在坡度较小时：Fi＝G sinα≈G tgα=Gi在坡度较大时,近似公式误差较大,按等式计算;三坡度阻力滚动阻力和坡度阻力都与道路有关,而且与汽车重力成正比,故二者之和通常用道路阻力Fψ来表示,即Fψ＝Ff＋Fi＝fGcosα＋G sinαNα小于10°－15°时：Fψ＝Gf＋Gi＝Gf+i＝Gψψ—道路阻力系数;四.加速阻力汽车加速行驶时,需要克服其质量加速运动时的惯性力,就是加速阻力Fj;汽车质量分为平移质量和旋转质量;汽车加速时,平移质量加速运动产生惯性力,旋转质量产生惯性力矩;为了便于计算,通常把旋转质量的惯性力矩转化为当量的平移质量的惯性力;Fj公式：Fj＝δmdu/dt旋转质量换算系数δ为大于1的数,其值为：初步计算时,也可利用图1-21确定δ;汽车行驶方程式根据上面逐项分析的汽车行驶阻力和力的平衡条件,可以得到汽车的行驶方程式为Ft=Ff＋Fw＋Fi＋Fj将前述公式代入：Ttqigi0ηT/r ＝fGcosα+CDAua²/ +G sinα+δmdu/dt汽车列车的行驶阻力汽车列车的行驶阻力仍然可以用上述公式计算,但汽车的总重力应为汽车列车总重力;汽车列车的空气阻力较单车空气阻力大15%左右;换算系数δ应考虑汽车列车所有车轮的旋转质量;汽车列车的行驶方程式：Ttqigi0ηT/r ＝fG'cosα+²/+G'sinα+δG' du/gdtG' －汽车列车总重力;汽车驱动力平衡图与动力特性图利用汽车行驶方程进行汽车的动力性能分析的方法：图解法：利用汽车驱动力平衡图解析法：利用公式计算汽车驱动力平衡图：把汽车行驶时的滚动阻力和空气阻力与车速的关系叠加地画在汽车的驱动力特性图上;汽车驱动力平衡图如图1-23确定最高车速：Fi=Fj=0 即Ft=Ff＋Fw确定加速能力：Fi=0 由Ft－ua图画出a－ua图,如图1-24 ,再画出1/a－ua图,如图1-25,求出曲线下的面积即为加速过程的加速时间,如图1-26;最大的加速强度：如图1-24 ;在加速度曲线交点处换档;如果和Ⅱ档加速度曲线无交点,应在Ⅰ档加速到发动机最大值时换入Ⅱ档;确定爬坡能力：F j=0动力特性图为评定汽车的动力性应拟定与汽车重力和空气阻力无关的评价参数,通常采用汽车动力因数D来表征汽车动力性指标;D＝Ft－Fw/G汽车在各档下的动力因数与车速的关系曲线称为动力特性图;动力特性图只要D相等,便能克服同样的坡度和加速阻力;利用汽车动力特性图分析汽车的动力性,如图4-2-9：确定最高车速：D＝f 时临界车速：各档的最大动力因数对应的车速;车速大于临界车速,汽车行驶稳定,反之,不稳定;直接档的临界车速越低越好;确定加速能力确定爬坡能力汽车行驶条件与功率平衡图一、汽车行驶条件汽车行驶的第一个条件－驱动条件：Ft ≥Ff＋Fw＋Fi汽车行驶的第二个条件－附着条件：Fx2 ≤Fz2φ近似写成：Ft ≤Fz2φ汽车行驶的必要与充分条件,也称为汽车行驶的驱动－附着条件：Ff＋Fw＋Fi ≤Ft ≤Fz2φ附着率定义为：Cφ2= Fx2 / Fz2 Cφ2 ≤φ汽车行驶条件在一般动力性分析中只取附着系数的平均值;驱动轮地面法向反作用力主要决定于汽车的结构参数、行驶状态和道路条件等因素;受力图如图1-29;见公式1-13;汽车功率平衡图在汽车行驶时,发动机发出的功率始终等于机械传动损失与全部运动阻力所消耗的功率;利用汽车功率平衡方程式,通过图解法同样可以分析汽车的动力性能;汽车功率平衡图：汽车动力性能分析如图1. 确定最高车速2. 确定加速能力3. 确定爬坡能力汽车的后备功率：后备功率越大,汽车所加速能力越好,爬坡能力越大,汽车的动力性能越好;汽车功率平衡图不能直接评定不同汽车的动力性,需用比功率来评价;汽车的比功率：发动机发出的最大功率与汽车总重力的比值;影响汽车动力性的主要因数影响汽车动力性的主要因素有结构因素和使用因素;结构因素：发动机特性参数、传动系的设计、汽车的总质量等;使用因素：道路条件、气候和海拔高度等;一发动机特性参数对动力性的影响影响参数主要有：发动机最大功率、最大转矩以及发动机外特性曲线的形状;二主减速器传动比对动力性的影响图3-4-6为直接档行驶时的功率平衡图;适当的主减速器传动比可使汽车获得较大的最高车速,同时在低速有一定的后备功率,汽车有较好的动力性和燃料经济性;三变速器的档数和传动比对动力性的影响四汽车总质量对动力性的影响五使用因素对动力性的影响汽车的燃油经济性在保证动力性的条件下,汽车以尽量小的燃油消耗量经济行驶的能力,称为汽车的燃料经济性;汽车的燃油经济性主要讨论其评价指标、汽车的燃油经济性的计算方法、燃油经济性测定方法以及提高经济性的途径等;汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标用行驶单位里程的燃油消耗量或用单位燃油消耗量的汽车行驶里程数来表示;一. 燃油经济性指标的表示法A. 升/公里;B. 升/百公里;C. 公里/升；D. 英里/加仑；E. 千克/公里；F. 升/百吨公里or 千克/百吨公里；二.汽车耗油量的测定测定汽车的耗油量必须确定是在什么工况下进行的;1. 等速行驶工况油耗测定等速行驶百公里燃油消耗量是常用的一种评价指标;汽车在一定载荷我国标准规定轿车为半载、货车为满载下,以最高档在良好的水平道路上以某一车速匀速行驶,通过1km路段的耗油量叫做该车速下的等速耗油量;车速从10km/h开始,每隔10km/h做一次,直到该档最高车速的80%,每种车速试验往返各一次,利用燃油流量计测量耗油量;绘制等速百公里燃油消耗量曲线,如图3-5-12.循环行驶试验工况油耗测定各国都制定一些典型的循环行驶试验工况来模拟实际汽车运行状况;货车六工况：考虑汽车实际行驶的变速工况,在1075m的行驶过程中有加速、减速和不同车速的匀速行驶,六个行驶工况的具体安排如图3-5-2;汽车满载,用最高档,测量全程的耗油量,往返共进行四次,取平均值,并折算成百公里燃油消耗量;汽车燃油经济性的计算在汽车设计与开发工作中,常常利用发动机的万有特性图与汽车功率平衡图,对汽车燃油经济性进行估算;计算时假设汽车在水平路面上行驶;1. 等速行驶工况燃油消耗量的计算根据车速和阻力功率,求出发动机的功率；Pe=Pf＋PW/ηT根据Pe 和ua 在万有特性图上,利用插值法,确定燃油消耗率b, 如图2-3 ；等速行驶工况燃油消耗量的计算求出车速ua下单位时间内的燃油消耗量Qt；Qt＝Pb/ρg求出等速过程的燃油消耗量；Q＝Pbs/102uaρg利用公式求出等速百公里燃油消耗量QsQs＝Pb/ρg2.加速行驶工况燃油消耗量的计算根据行驶阻力求出发动机提供的功率；如图2-4,将加速过程按速度增加1km/h等分为若干区间；求出各点车速对应的单位时间内的燃油消耗量Qt；求出汽车行驶速度每增加1km/h所需时间△t；求出各区间的燃油消耗量Qn;求出整个加速过程的燃油消耗量Qa;求出整个加速过程的行驶距离;等减速行驶工况燃油消耗量的计算汽车减速行驶时,发动机处于强制怠速状态；求出减速时间t；发动机的怠速燃油消耗率Qi；减速过程燃油消耗量为：Qd＝Qi×t求出整个减速过程的行驶距离;怠速停车时的燃油消耗量若怠速时间为tss,则燃油消耗量QidmL为:Qid＝Qi ts5. 整个试验循环工况的百公里燃油消耗量Qs为：Qs ＝100ΣQ/s提高汽车燃油经济性的因素使用方面的措施1. 管理措施：优先选用柴油车；专业运输公司应倾向于重型车辆和列车运输；加强对油料的管理;2. 行驶车速：经济车速：在等速百公里油耗曲线上,耗油量最低点对应的车速; 经济车速随道路情况和汽车载质量而变化;3.档位的使用在换档过程中,相邻两档之间有车速的重叠区,尽量使用高档行驶;发动机的负荷率在70%-80%时油耗率最低;4. 正确的维修：保证汽车的滑行性能；保持发动机的技术状况；保证轮胎的气压等;5. 提高驾驶技术：加速－滑行技术；缓慢加速；预热保温；保持正常的冷却水温度等; 结构方面的措施1. 减轻车辆的重量；2. 缩减汽车的总体尺寸,改善其外形；3. 发动机的结构具有较高的压缩比等；4. 传动比的选择应保证汽车在常用工况油耗低；5. 尽量采用子午线轮胎；6. 采用节油装置等;汽车动力装置参数的选定汽车动力装置参数是指发动机功率、传动系的传动比;选择原则：根据汽车行驶时需要的功率来选择发动机的功率；按照尽量发挥发动机功率的原则确定传动系的参数；在确定参数时,要考虑参数对燃油经济性的影响；满足驾驶性的要求;发动机功率的选择设计中常从保证汽车预期的最高车速来选择发动机应有的功率;虽然最高车速仅仅是动力性中的一个指标,但现有轿车的统计数据证实了最高车速与爬坡能力、加速能力的一致性;如图3-1和图3-2;发动机功率的估算1、给出期望的最高车速,选择的发动机功率应大体等于,但不小于以最高车速行驶时行驶阻力功率之和;公式为3-1)761403600(13max max a D a T e u A C u Gf P +=η2 、实际工作中还利用汽车统计数据估计汽车比功率 来确定发动 机应有功率; 根据书中图3-1 ,利用车重求出功率;根据图3-2 ,利用预定的最高车速和车重求出功率;传动比的选择汽车的最小传动比当汽车最小传动比为主减速器传动比i0 的选择;主减速器传动比i0 选择到汽车的最高车速相当于发动机最大功率时的车速时,最高车速是最大的;如图;适当减小最小传动比,可以得到较高的燃油经济性;考虑驾驶性能：最小传动比过小,发动机在重负荷下工作,加速性不好,出现噪声与振动；反之,燃油经济性差,发动机高速运转噪声大;二、最大传动比的选择确定最大传动比应考虑汽车的最大爬坡度、汽车的附着力和汽车的最低稳定车速三个因素;根据汽车的最大爬坡度,由行驶方程式确定最大传动比；验算附着条件,若不满足条件时,调整汽车总布置增强附着力;越野汽车的最大传动比应保证汽车能在最低稳定车速下行驶；轿车的最大传动比常常根据加速能力确定;传动系档数与各档传动比的选择一传动系档数增加档位数会改善汽车的动力性和燃油经济性;档位数的多少会影响相邻传动比比值;比值过大会造成换档困难;在变速器中,档位数过多,会使结构复杂;二各档传动比的选择一般汽车各档传动比大致符合相邻传动比比值相同;公式为：公比q一般小于～;相邻档传动比采用等比级数的优点：1. 驾驶员换档时,容易做到使离合器无冲击地接合;如图3-5;2. 充分利用发动机的功率,提高汽车的动力性;如图3-6;3. 便于和副变速器结合构成更多档位的变速器;实际上,各档传动比之间的比值并不是按等比级数来分配的;原因有：各档利用率差别很大; 传动系中齿轮的齿数必须是整数；换档过程中,速度有下降；利用燃油经济性－加速时间曲线确定动力装置参数初步选定参数后,通常利用燃油经济性－加速时间曲线,综合考虑各方面因素,最终确定动力装置的参数;燃油经济性－加速时间曲线：曲线大体呈C形,有称之为C曲线的;主减速器传动比的确定在动力装置的其它参数不变的条件下,i0变化的C 曲线如图3-8;变速器传动比的确定装用不同变速器的C 曲线如图3-10;发动机、传动比与主减速器传动比的确定汽车的制动性汽车的制动性：汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力;制动性的评价指标主要由制动效能、制动效能的恒定性和制动时汽车的方向稳定性三个方面来评价;制动性的评价指标一、制动效能:是指汽车迅速降低行驶速度直至停车的能力;它是制动性能最基本的评价指标,它是由一定初速度下的制动距离,制动减速度和来评定,也常用来评价;二、制动效能的恒定性主要是指制动抗热衰退性能;它是指汽车高速制动、短时间多次重复制动或下长坡连续制动时制动效能的热稳定性;三指制动时汽车的方向稳定性;通常用汽车制动时,维持直线行驶或按预定弯道行驶的能力来评价;制动车轮的制动力一. 地面制动力：汽车在制动过程中是人为地使汽车受到一个与汽车行驶方向相反的外力,汽车在这一外力的作用下迅速地降低车速以至停车,这个外力称为汽车的制动力;一般为地面制动力;制动车轮受力如图4-4-1,公式为：Tμ+Tf－Tj－Fxbr＝0 近似为Fxb＝Tμ/ r地面制动力决定于制动器摩擦力矩,其极限值受轮胎与路面间附着力的限制;在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力称为制动器制动力;公式为：Fμ＝Tμ/ r制动器的制动力决定于制动器的结构参数;如制动器的结构型式、结构尺寸、摩擦副的摩擦系数和车轮半径等参数;一般情况其数值大小与制动踏板力成正比;制动器制动力曲线如图4-4-2;制动力的极限值由计算公式知：地面制动力和制动器制动力有相同的数值,随着踏板力的增长而增长;但是,地面制动力受到制动车轮和路面的附着条件的限制;其极限值不能超过附着力,公式为：Fxb ≤Fφ=FzφFxbmax =Fzφ地面制动力、制动器制动力及附着力的关系如图4-4-3;汽车制动时,只要当制动器制动力足够大,同时提高附着力数值,才能获得足够的地面制动力;硬路面上的附着系数汽车制动过程时,从车轮滚动到抱死拖滑是一个渐变的过程;如图4-4;经过大量试验,发现在这个过程中附着系数实际上是有很大变化的;随着制动强度的增加,车轮滚动成分越来越小,而滑动成分越来越大,一般用滑动率s来说明滑动成分的多少;滑动率的定义如公式4-5：不同滑动率时,制动力系数是不同的;如图4-5;峰值附着系数、滑动附着系数;影响附着系数的因素附着系数的数值主要决定于道路的材料、路面的状况与轮胎结构、胎面花纹、材料以及汽车运动的速度等因素;如表4-2表示各种路面上的平均附着系数;速度越高,附着系数越低;在潮湿路面上,水起润滑作用,附着系数显著降低;增大轮胎与路面的接触面积会提高附着性能,等等;汽车的制动效能及其恒定性制动效能是指汽车迅速降低行驶速度直至停车的能力;评价制动效能的指标有制动距离,制动减速度、制动时间和制动力;汽车的制动过程如图3-6-3;驾驶员反应时间制动系反应时间制动减速度的增长时间持续制动时间制动释放时间制动减速度用减速度仪测出并画出整个制动过程的减速度曲线;最大减速度公式：jmax＝Φbg 特点：最大制动减速度由路面的附着系决定;制动初速度的偏差对测试影响不大；不能反映各车轮的制动性能,而是整车性能指标；测试精度较低;制动力一般在制动试验台上测试制动力;特点：可以测出各车轮的制动力；附着系数稳定；测试精度可以提高;制动距离制动距离是指汽车以一定的初速度紧急制动,从驾驶员踩下制动踏板开始到汽车停住为止所驶过的距离;它是评价汽车制动性能最直观的参数;制动距离公式如4-6 ：特点：不能单独反映各车轮的制动状况,它是一个整车制动性能参数；要严格控制初速度；采用五轮仪测试,有较高的准确度;制动效能的恒定性制动效能的恒定性是指制动器抗热衰退能力;制动效能指标是指制动器工作温度在100°c以下的冷制动状态下的指标;当制动器温度常在300°c以上时,制动器的摩擦力矩显著降低,制动效能指标明显下降,这种现象称为制动器的热衰退现象;标准要求：以一定的车速连续制动15次、每次j=3m/s²、最后的制动效能不低于冷制动。
汽车发动机原理与汽车理论教学大纲
汽车发动机原理与汽车理论课程教学大纲课程名称：汽车发动机原理与汽车理论课程编码：07121学时：60学分：2适用专业：汽车服务工程汽车工程先修课程：汽车构造工程热力学教材：冯健璋主编，《汽车发动机原理与汽车理论》第2版.北京.机械工业出版社，2012参考书：1. 吴建华主编，《汽车发动机原理》，机械工业出版社，2005。
2. 周龙保主编，《内燃机学》，机械工业出版社，2010年。
一、课程性质与任务本书讲述了发动机的工作过程和汽车的基本理论。
内容包括工程热力学基础、发动机的性能指标、换气过程、废气涡轮增压、燃料与燃烧热化学、柴油机燃烧过程、汽油机燃烧过程、发动机特性、发动机排放与噪声、汽车发动机新技术、汽车的动力性与燃油经济性、汽车动力装置参数的确定、汽车的制动性、汽车的操纵稳定性、汽车的平顺性和通过性等。
适用对象：本书为汽车、内燃机制造与维修专业高等教育教材，也可供从事汽车、发动机的设计、制造和运用的工程技术人员、技术工人参考。
本课程的任务是使学生获得发动机的基本工作循环和性能、发动机的换气过程与增压技术、发动机混合气形成和燃烧、发动机性能的评价、发动机特性及发动机性能试验方法等知识，还包含汽车的动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性等知识。
通过本课程的学习，使学生掌握发动机性能提高和合理使用的基本原理，了解汽车理论相关内容，以及发动机实验的基本技能，为本专业学生日后的工作打下坚实的基础。
二、课程教学的基本要求《汽车发动机原理与汽车理论》在分析发动机理论循环和实际循环的基础上，以理论分析和试验研究相结合的方法，研究发动机主要性能与工作过程参数之间的内在联系，分析影响发动机性能的各种因素，从而指出提高发动机性能并能满足使用要求、合理使用发动机及科学有效地试验发动机的基本途径。
本课程的重点是阐述影响发动机动力性和经济性的各种因素，并根据相互的联系进行分析。
使学生对发动机的换气过程、燃烧过程有较深入了解，并基本掌握发动机的性能，燃烧，发动机特性实验的基本计算，分析。