汽车驱动力-行驶阻力平衡图
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第三节 汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图
第三节 汽车的驱动力---行驶阻力 汽车的驱动力--行驶阻力 平衡图与动力特性图
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
本节将通过作图法确定汽车动力性指标。 本节将通过作图法确定汽车动力性指标。
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
由动力特性图确定动力性评价指标 δdu δdu = f +i + D =ψ +
gdt
gdt
1）计算最高车速
du =0 dt dt
最高 车速
i =0
D= f
f
uamax
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
2）计算爬坡度 ）
α = arcsin
F −(F + F ) t f w G
i=tanα 可以做出爬坡度图。 可以做出爬坡度图。
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 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
F = F + F + F + Fj t f i w
δdu F −F t w =ψ + G gdt
奥迪A4 轿车驱动力—行驶阻力平衡图 奥迪 轿车驱动力 行驶阻力平衡图
8 00 0 7 00 0
6 00 0 Ft 1 5 00 0 Ft 2 Ft 3 4 00 0 Ft 4 Ft 5 3 00 0 Ft 6 Ff +F w 2 00 0
F /N
1 00 0
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本节将通过作图法确定汽车动力性指标。 本节将通过作图法确定汽车动力性指标。
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由动力特性图确定动力性评价指标 δdu δdu = f +i + D =ψ +
gdt
gdt
1）计算最高车速
du =0 dt dt
最高 车速
i =0
D= f
f
uamax
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2）计算爬坡度 ）
α = arcsin
F −(F + F ) t f w G
i=tanα 可以做出爬坡度图。 可以做出爬坡度图。
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二、动力特性图
F = F + F + F + Fj t f i w
δdu F −F t w =ψ + G gdt
奥迪A4 轿车驱动力—行驶阻力平衡图 奥迪 轿车驱动力 行驶阻力平衡图
8 00 0 7 00 0
6 00 0 Ft 1 5 00 0 Ft 2 Ft 3 4 00 0 Ft 4 Ft 5 3 00 0 Ft 6 Ff +F w 2 00 0
F /N
1 00 0
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
发动机
传动系
驱动轮
驱动力
离合器、变速器、 分动器、传动轴、 主减速器、半轴、 轮边减速器
动力传动系统
滚动阻力 空气阻力 加速阻力 坡度阻力
Ft F 平衡
行驶阻力
2/120
1.2 汽车驱动力和行驶阻力
Ft21 ua21
Ft22 ua22
Ft23 … Ft2m ua23 … ua2m
Sp II
II 档
Ft ua
Ft31 ua31
Ft32 ua32
Ft33 … Ft3m ua33 … ua3m
Sp III
III 档
Hale Waihona Puke FtTtqigi0 r
t
ua
rn 0.377
igi0
25/120
驱动力
Traction
图1-4 汽油发动机外特性及负荷特性
Fig.1-4 Characteristic of engine speed at full and part load14/120
Approximation for Full- & part-load characteristic
利用Pmax/nP/Tmax/nT求解发动机功率外负荷特性
Traction Effort Driving Force
3/120
Ft
F0
Tt r
Ft
Tt r
Torque Radius
FZ W mg Ft Tt max Ft FZ
max Ft FZ 1
ua Speed
Gravity
W
发动机
传动系
驱动轮
驱动力
离合器、变速器、 分动器、传动轴、 主减速器、半轴、 轮边减速器
动力传动系统
滚动阻力 空气阻力 加速阻力 坡度阻力
Ft F 平衡
行驶阻力
2/120
1.2 汽车驱动力和行驶阻力
Ft21 ua21
Ft22 ua22
Ft23 … Ft2m ua23 … ua2m
Sp II
II 档
Ft ua
Ft31 ua31
Ft32 ua32
Ft33 … Ft3m ua33 … ua3m
Sp III
III 档
Hale Waihona Puke FtTtqigi0 r
t
ua
rn 0.377
igi0
25/120
驱动力
Traction
图1-4 汽油发动机外特性及负荷特性
Fig.1-4 Characteristic of engine speed at full and part load14/120
Approximation for Full- & part-load characteristic
利用Pmax/nP/Tmax/nT求解发动机功率外负荷特性
Traction Effort Driving Force
3/120
Ft
F0
Tt r
Ft
Tt r
Torque Radius
FZ W mg Ft Tt max Ft FZ
max Ft FZ 1
ua Speed
Gravity
W
汽车驱动力-行驶阻力计算---湖北汽车工业学院K1143(越野军用汽车)
一、驱动力行驶阻力计算（整车重量m=9000kg ）1.计算参数的设置（以下计算参数均相同）发动机型号 IADe300-40 （221K/2500r/min ）1100N·m/1400r/min 变速器型号 6DSI30TA发动机转速 n=1000~2500r/min ；变速器传动比 ig=[8.71 ，4.90，2.93,1.87,1.30,1.00 ] 汽车迎风面积 A=1.7×2.4=4.08；264.308.48.0=⨯=A C d 高档主传动比 5678.37857.1665.120.10302010=⨯⨯=⨯⨯=i i i i 抵挡主传动比 7142.47857.120.220.103'01'002=⨯⨯=⨯⨯=i i i i传动系机械效率 85.0=t η车桥减速比 20.101=i 滚动阻力系数 9165.0)50(01.00165.0=-+=a r v f 分动器传动高档比 665.102=i 风阻系数 8.0=d C 分动器传动抵挡比 665.1'02=i 滚动半径 r=0.507 轮边减速比 7857.103=i 重力加速度 g=9.82.汽车驱动力——行驶阻力平衡图 计算公式：;15.21;377.0;200a D f g a tg t Au C G F i i rnu ri Ti F ===η汽车驱动力——行驶阻力平衡图计算公式)05.0,07.0(1;;15.21cos ;377.0;21221200==++=-=+===δδδδδδαηgi mF F a Au C Gf F i i rnu ri Ti F rt a D r g a tg t加速度曲线计算公式)05.0,07.0(1;15.21;cos ;377.0;21221200==++=====δδδδδαηgi Au C F Gf F i i rnu ri Ti F a D w f g a tg t加速度时间曲线图汽车用Ⅱ档起步加速行驶至60km/h 的加速时间为11.76s ，加速至100km/h 时的加速时间是32.36s计算公式fD i GF F D Au C F i i rnu ri Ti F wt a D w g a tg t -=-====;;15.21;377.0;20η爬坡性曲线图（分动器抵挡比）计算公式fD i GF F D Au C F i i rnu ri Ti F wt a D w g a tg t -=-====;;15.21;377.0;20η爬坡性曲线图（分动器高挡比）计算公式;;15.21;377.0;20GF F D Au C F i i rnu ri Ti F w t a D wg a tg t -====η动力特性图计算公式ta D t a fw e g a Au C mgfu P TnP i i rn u ηη761403600;9549;377.030+===功率平衡图。
第一章 汽车动力性(汽车理论课件)
第一章 汽车的动力性
重点内容
驱动力-行驶阻力平衡图
分析汽车动力性的方法 动力特性图 （图解法） 功率平衡图
本章的学习方法
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。
汽车运行环境
汽车的动力 性可以通过 那些参数来
描述？
第一章 汽车的动力性
由阻力偶引起 的能量损失， 我们称为滚动
阻力偶
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
橡胶材料的 弹性迟滞损失
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
思考:胎面与
的关系？
➢光面胎和带花纹的轮胎在 干燥硬路面上的附着系数有何 不同？
➢轮胎花纹起什么作用？
轮胎的抓地力分为干地抓地力和湿地抓地力。 如果轮胎没有花纹（俗称光头胎）那干地抓地力最好，但湿地抓地 力几乎为0 .轮胎上的花纹是为了排水，沟槽越多越宽大，则轮胎的 排水性越好，轮胎的湿地抓地力好，但干地抓地力下降，合理的花 纹沟槽比率既能保证干地抓地力，又能保证湿地抓地力。
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 发动机功率、转矩与转速的关系
Ttq f (n), Nm
Pe
Ttq n , kW 9549
n, r / min
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
F1方程式赛车在不同天气条件下 使用的不同胎面花纹的轮胎
汽车的驱动力-行驶阻力平衡图
1
加速时间曲线 1
aj4
1
a j3
1
aj2
a j1
加速度倒数曲线
ua
BJ130汽车的加速时间曲线
☆手工计算时,一般忽略原地起步过程的
离合器打滑过程.即假设在最初时刻，汽 车已具备起步换档所需的最低车速。
☆换档时刻的确定：若I-II加速度曲线 相交，则规定在交点处换档；若I-II的加 速度曲线不相交，则规定在发动机最高转 速处换档；换档时间一般忽略不计（正态 分布t=0.2~0.4s)。
节气门全开
后备功率
☆档位不同时车速的范围不同，但是功率
的大小不变，只是各档的功率曲线对应的车 速位置不同。低档时车速低，速度变化区域 窄；高档时车速高，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。
1
T
( Gfua 3600
CD A 76140
ua3
Giua 3600
mua
3600
du ) dt
f随车速ua的增大，Pf 的增加更快
Pw是车速ua的三次函 数
f
f0
f1
( ua 100
)
f
4
( ua 100
)4
发动机功率 Pe 阻力功率 (Pf+Pw)/ηT
车速ua
发动机外特性曲线 （Pe ~ n）
G
i
u
轿车爬坡度图
二、汽车的动力特性图
Ft Ff Fw Fi Fj
Ft Fw du
G
gdt
动力因
汽车的驱动力和行驶阻力
9％
较小，则 Fi G sin G tan G i
Ff f G cos f G
道路阻力
道路阻力
F Ff Fi Gf cos G sin
若 较小，则
F Gf Gi G( f i)
道路阻力系数
( f i)
加速阻力
Tf 2 r
Ft
Ff 2
滚动阻力系数的测定方法
牵引法 滑行法 转鼓法
滚动阻力系数的影响因素
1. 速度ua对 f 的影响
ua 100 km/h, f const . ua 200 km/h, f 产生驻波现象，高温、脱落和爆裂。
滚动阻力系数的影响因素
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。
汽车的行驶阻力
——空气阻力
定义
❖ 汽车直线行驶时受到的空气力在汽车行驶方 向的分力
分类
❖ 压力阻力
➢ 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％
等速行驶工况下：
T
Pe PT Pe
1—1200 r/min 3—1900 r/min
2—1600 r/min 4—2200 r/min
传动系的机械效率ηT
造成机械损失的主要部件 ★ 变速器和主减速器(含差速器)
主要损失形式 ★ 液力损失和机械摩擦损失。 ★ 液力损失,如搅动和磨擦。它与润滑油品 种、温度、转速、油面高度等有关。
轮胎充气压力轮胎径向变形 f
汽车驱动力行驶阻力平衡图
加速度：a j
du dt
1
m
(Ft
Ff
Fw )
则加速度倒数曲线为
dt du t du
aj
aj
aj
du dt
Fj m
离散化处理后t t u aj
5/18
或者a j
du dt
ds ds
du dt
udu 1
ds m (Ft Ff Fw )
ds u du s udu
aj
a j1
1
aj4
u 1 m / s
3.6
图1－27 加速度倒数曲线
ua
8/18
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。
Ttq Ttq1 Ttq2 Ttq3 … … Ttqm
n
n1 n2 n3 … … n1m
Ft
Ft1 Ft2 Ft3 … … Ftm I 档
动力因数 D Ft Fw du
G
g dt
16/18
动力因数D
D1max
imax或i
g
du dt
D f i du
g dt
i0 max
D0 max
f
图1 30
汽车动力特性图及用途
17/18
umax
在求imax时，ddut 0 D f i imax DImax f DImax f cosmax sin max
mg 通常用坡度i表示
i tg tg[arcsin Ft (Ff Fw ) ]
mg
13/18
Ft mg
坡度i
100%
imax tg
tg (arcsin
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图
uau/a(k/(mk/mh) h1)
uamax=205km/h
Ft1 Ft2 Ft3 Ft4 Ft5 Ft6 Ff+Fw
7
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
2.确定加速时间t
汽车的加速能力可以用它在水平良好路面上行驶时产 生的加速度来评价，但由于加速度的数值不易测量，实际 中常用加速时间 t 来表明汽车的加速能力。
二、动力特性图
思考
是否驱动力越大，动力性越好？
•实线为总重6.5t汽车的各挡驱动力曲线 •虚线为总重3.5t汽车的各挡驱动力曲线
18
第三节 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
表征动力性的指标应该是一种既考虑驱动力和车重，又包含 空气阻力的综合性参数。
将汽车行驶方程 Ft Ff Fi Fw Fj
D1max fcosmax sinmax
cosmax 1 sin 2 max
f
max
arcsin
D1max
f
1
D2 1max
1 f 2
f
2
25
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
3）计算加速时间
D du f i du
gdt
gdt
加速时 i 0 得 du g (D f )
arcsin Ft (Ff Fw )
G
Ttqigi 0T
r
Gf
cos
CD A 21.15
ua2
G sin
m du
dt
15
arcsin Ft (Ff Fw )
G
arcsin Ft (Ff Fw )
G
i tan
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Fj aj
Fj1 a1
Fj2 a2
Fj3 a3
… … Fjm … … a1m
II 档
t
t1
t2
t3
Tm
aj
1
m
[
Ft
(Ff
Fw )]
dt 1 du t 1 u
aj
aj
10/18
☆手工计算时,一般忽略原地起步过程 的离合器打滑过程.即假设在最初时刻， 汽车已具备起步换档所需的最低车速。 ☆换档时刻的确定：若I-II加速度曲线 相交，则规定在交点处换档；若I-II的 加速度曲线不相交，则规定在发动机最 高转速处换档；换档时间一般忽略不计 （正态分布t=0.2~0.4s)。 ☆计算加速时间的用途：确定汽车加速 能力；传动系最佳匹配；合理选择发动 机的排量。
便可以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。
1/18
驱动力与行驶阻力平衡图定义
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。
Ttqi0igT
(
Ff mg
Fw
)
)
imax I档
i0max 最高档的最大爬坡度。
i0 max
Ft
(
Ff mg
Fw
)
目的是减少通常坡度汽 车经常 换档，影响汽车的运行 速度。
15/18
动力特性图评价汽车动力性
Ft Ff Fw Fi Fj
Ft Fw Fi Ff m du
G
G
G dt
( f i ) du g dt
1.3 汽车驱动力-行驶阻力平衡图
Ft Ff Fw Fi Fj
Ttqi0igT fmg cos CD Aua2 mg sin m du
r
21.15
dt
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：
i0 , ig ,T , r, CD , A, m为已知时
a j1
1
aj4
u 1 m / s
3.6
图1－27 加速度倒数曲线
ua
8/18
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。
Ttq Ttq1 Ttq2 Ttq3 … … Ttqm
n
n1 n2 n3 … … n1m
Ft
Ft1 Ft2 Ft3 … … Ftm I 档
cosmax 1 sin 2 max
max
பைடு நூலகம்
arcsin
D1max
f 1 1 f
D2 1max 2
f
2
tg max
imax，在加速时i
0,
du dt
g
(D
f
)
18/18
•
1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。20.7. 1920.7. 19Sunday, July 19, 2020
•
2、阅读一切好书如同和过去最杰出的 人谈话 。05:3 0:4705: 30:4705 :307/1 9/2020 5:30:47 AM
mg 通常用坡度i表示
i tg tg[arcsin Ft (Ff Fw ) ]
mg
13/18
Ft mg
坡度i
100%
imax tg
tg (arcsin
Ft
(Ff mg
Fw
) )
imax
Fw Ff mg
i0 max
图1－29汽车爬坡度
14/18
umax
imax
tg
tg(arcsin
Ft
r
mgf
cos
CD Au 2a 21.15
＋(
Fj
Fi
)
2/18
Fw
CD Au 2a 21.15
驱动力Ft
Ff mgf
Ft1
imax
tg
sin
1[
Ft
(Ff mg
Fw
)
]
Ft 2
Ft
Ttqi0igT
r
Ft 3
Ff Fw
Ft 4
Ff
车速ua，km / h
ua ua max
图1－25 汽车驱动力－行驶阻力平衡图
3/18
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 2. 加速能力
3. 最大爬坡度
ua uamax ,此时，Fi mg sin i tg(sin1 Ft Ff Fw )
mg
4/18
2. 加速能力 它用aj,但aj不方便评价。通 常用加速时间或加速距离来评价。
•
3、越是没有本领的就越加自命不凡。 20.7.19 05:30:4 705:30 Jul-201 9-Jul-20
•
4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 05:30:4 705:30: 4705:3 0Sunda y, July 19, 2020
11/18
3. 利用驱动力-行驶阻力平衡图 确定汽车的爬坡能力
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
du dt
aj
0
Ft Ff Fw Fi
Ff
Fw
mgf
CD Aua2 21.15
(假设 cos 1)
12/18
mg sin Ft (Ff Fw ) arcsin Ft (Ff Fw ) ,
动力因数 D Ft Fw du
G
g dt
16/18
动力因数D
D1max
imax或i
g
du dt
D f i du
g dt
i0 max
D0 max
f
图1 30
汽车动力特性图及用途
17/18
umax
在求imax时，ddut 0 D f i imax DImax f DImax f cosmax sin max
aj
s s uu aj
6/18
加速度aj
a j1
ua不同于u
aj2 aj3
Ff Fw
aj4
m
f
车速ua，km / h 图1-25 汽车加速度－速度图
ua ua max
7/18
1 / a j
ui u const t u
速度ua
s uu
aj
aj
加速时间曲线 1
1
a j3
1
aj2
加速度：a j
du dt
1
m
(Ft
Ff
Fw )
则加速度倒数曲线为
dt du t du
aj
aj
aj
du dt
Fj m
离散化处理后t t u aj
5/18
或者a j
du dt
ds ds
du dt
udu 1
ds m (Ft Ff Fw )
ds u du s udu
aj
ua ua1 ua2 ua3 … … uam
Ft
Ft1 Ft2 Ft3 … … Ftm II 档
ua ua1 ua2 ua3 … … uam
Ff Ff Ff Ff … … Ff
Fw Fw Fw Fw … … Fw
9/18
Fj Fj1 Fj2 Fj3 … … Fjm I 档
aj a1 a2 a3 … … a1m