第二章汽车行使理论.
汽车理论：第二章 汽车的动力性
▪
2)以任一条
1 j
曲线为例，例如直接档，将加速过程
速度区间分为若干间隔，常取 5km/ h为一段。定出各
间隔的微元面积 1、2、3 ，…,如图。
▪ 3)计算出从初速度 分别加速到 u1、u2、u3 、…，的
加速时间：u0
t1
1
3.6ab
s
t2
1 2
3.6ab
s
t3
1
2
3.6ab
3
s
…………………
定动力性的方法； ▪ （3）分析▪ 一、汽车的动力性指标 ▪ 从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出
发，汽车的动力性主要可由三方面的指标来 评定，即： ▪ 1)汽车的最高车速 ua max；
▪ 2)汽车的加速时间 t ；
▪ 3)汽车能爬上的最大坡度 imax。
以直接档行驶，若 i0max 过小， 则汽车行驶中遇到 较小的坡度就被迫换档，因而影响汽车的平均行驶 速度和燃料消耗量。
▪ 因为汽车以全部剩余驱动力克服最大坡度
时，du 0 。 所以，根据驱动力平衡方程得 dt Fi Ft Ff Fw
▪ 式中 Fi G sin , Ff Gf cos
计算出 Fw 对
具有四档变速器的某汽车的驱动力—行驶阻力平衡图
由于是的二次方函数， Fw ua曲线应为抛物线。 在驱动力图上，先画出 Ff ua 曲线，再将 Fw ua叠加画在 Ff ua曲线的上 方，就得到汽车的等速行驶阻力曲线 (Ff Fw) ua 。 其曲线较二次抛物线上升略陡，因为车速较高时略有增加。
▪ 由于加速过程中发动机非稳定工况的影响，道路试验所得的 加速时间往往要低于计算结果，大约等于按发动机扭矩降低 10～15％的计算值。
汽车行驶基本原理结构
汽车行驶基本原理结构
1. 发动机系统
发动机是汽车的动力源,通过内燃机的工作原理将化学能转化为机械能。
发动机的主要部件包括气缸体、活塞、连杆、曲轴以及配气机构等。
2. 传动系统
传动系统的作用是将发动机产生的动力传递到驱动轮,使汽车能够行驶。
主要包括离合器、变速器、万向传动装置、差速器和半轴等。
3. 行驶系统
行驶系统包括车架、悬架系统、制动系统和转向系统。
车架是整车的底盘骨架;悬架系统使车轮与车身相互独立,吸收路面不平整冲击;制动系统能够使汽车减速或停车;转向系统控制车辆行驶方向。
4. 电气系统
电气系统为汽车各电器设备提供电能,包括蓄电池、发电机、起动机、点火系统、照明系统和仪表等。
5. 附件系统
附件系统包括空调、音响、安全气囊等,为乘员提供舒适性和安全性。
汽车各系统有机地结合在一起,通过各自功能的协调运作实现汽车的正常行驶。
发动机产生动力,传动系统将动力传递给驱动轮,行驶系统使汽车保持正确方向和平稳行驶,电气系统为各电器提供电能,附件系
统则提高了乘坐质量。
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牵引力F牵与汽车行驶方向相同，其数值与周缘力F周 相等，并作用在同一条直线上。为了便于识别，图中F牵与F 周未画在同一平面上。 牵引力的大小决定于发动机的转矩Me 、变速器和减速 器的传动比ik、iq、驱动车轮的滚动半径r、传动效率η等。 可由下式表示：
在实际驾驶中，经常用变换变速器档位和改变节气门开 度的方法来获得所需的牵引力。上坡时，要增大牵引力，可 换入低速档来增大变速器的传动比，使驱动轮上的转矩得到 成倍的提高。加大“油门”固然可取得较大的发动机功率， 但随着发动机转速升高到某个数值范围后，其转矩反而下降， 牵引力反而减小。因此，上坡时一般都采用换低速档来增加 牵引力。
第三节 汽车动力的传递过程
一、发动机前置后轮驱动（FR）汽车 1．动力传递过程 图l-4所示为发动机前置后轮驱动汽车的整体结构，这种类型 的汽车动力传递过程为发动机→离合器→变速器→传动轴→驱动桥 (减速器和差速器) →半轴→驱动车轮。 2．优缺点 这种类型的优点是：汽车的起动加速性能与爬坡能力相对提 高，转向装置与驱动装置不在一起，使结构简单。 缺点：一般轿车不宜采用这种类型，因为传功轴贯穿车身悬 架中间，使轿车内地板呈管状狭长凸起，影响了乘坐舒适性和空间 利用率，不利于轿车的轻量化设计，空载时后轮易打滑。
第四节 汽车的使用性能
汽车的使用性能是指汽车能适应使用条件而发挥最大工作 效率的能力。评价汽车使用性能的主要指标有： 一、汽车的动力性 二、汽车的通过性 三、汽车的制动性 四、汽车的稳定性 五、汽车的行驶平顺性 六、汽车的燃料经济性 七、汽车的容量
一、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。通常以汽车的 加速性能、爬坡能力及最高车速来表示。 1．加速时间 常用原地起步连续换档加速时间和直接档加速时间来表示 汽车的加速能力。加速时间愈短，表明汽车的加速能力愈好， 平均技术速度就愈高。 原地起步连续换档加速时间是指汽车从头档起步逐一换至 高档，到达某预定距离或车速所需的时间；直接档加速时间是 指用该档最低稳定车速全力加速至某一高速所需时间。 2．最大爬坡度 最大爬坡度是指汽车在发出最大牵引力时能爬越最大坡度 的能力。所谓坡度是指坡道的垂直高度与坡道的水平长度之比 值，
讲义-ch2-汽车行使理论
4学时教学内容：第一节概述第二节汽车的驱动力及行驶阻力第三节汽车的动力特性及加、减速行程第四节汽车的行驶稳定性第五节汽车的制动性第六节汽车的燃油经济性授课目的：1．了解汽车行驶对道路的基本要求；2．了解汽车的牵引力及行驶阻力；3．掌握汽车的动力特性及动力性能4．了解汽车的燃油经济性5．掌握汽车的行驶稳定性及汽车的制动性；重点：1．汽车的牵引力及行驶阻力；2．汽车的动力特性及动力性能3．汽车的行驶稳定性；4．汽车的制动性。
难点：1．汽车的动力特性及动力性能；2．汽车的加减速行程3．汽车的行驶稳定性参考文献：1．《公路勘测设计》何景华主编2．《汽车应用工程》3．《汽车理论》1．学习目的：道路设计是以满足汽车行驶的要求为前提的。
汽车运动基本规律及对公路的要求，指导公路设计；保证公路的使用品质、服务等级。
汽车行驶理论是公路线形设计的理论基础。
2．研究内容：研究汽车的驱动力和行驶阻力；分析汽车运动的基本规律；研究汽车主要动力性能分析影响汽车主要使用性能的因素。
3．汽车行驶对道路的基本要求：汽车行驶总的要求是安全、迅速、经济与舒适，它是通过人、车、路和环境等方面来保证的。
因此，在道路线形设计时，需要研究汽车在道路上的行驶特性及其道路设计的具体要求，这是道路线形设计的理论基础。
安全：保证汽车的行驶稳定性，避免发生翻车、倒溜、侧滑等；迅速：行驶速度——平均技术速度。
评价汽车运输工作效率的指标有：汽车运输生产率——周转率运输成本——油料及轮胎消耗，保养周期经济：运输成本：低运输生产率：高舒适：视觉上：线形美观，赏心悦目，自然环境与景观设计生理上：平稳、不颠簸，离心力下心理上：轻松，有安全感，心情愉快。
第1节概述一、汽车行驶性能的主要内容1. 动力性能——汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向力决定、所能达到的平均行驶速度，即指决定汽车加速、爬坡和获得最大速度的性能。
线形设计:最大纵坡，坡长限制，长陡坡上陡坡与缓坡的组合。
第二章 汽车行驶理论
i0ik
ne ne nk i0ik
2.2 汽车的驱动力、行驶阻力、行驶条件
• 牵引力T：
T M k M T rk rk
rk:驱动轮的有效半径，一般rk=(0.93~0.96)r0
Mk用力偶T和Ta表示，Ta平衡路面反作用力F，T平衡汽车阻力R
2.2 汽车的驱动力、行驶阻力、行驶条件
2.2 汽车的驱动力、行驶阻力、行驶条件
• 总阻力：
R Rw R f Ri R j
注：Ri和Rj均有正、负之分。
2.2 汽车的驱动力、行驶阻力、行驶条件
汽车的行驶条件：
驱动条件：
为使汽车稳定运动，汽车的牵引力必须与汽车行驶 时所遇到的各项阻力之和平衡。 Gdv T R RW R f Ri R j RW G ( f i ) gdt 上式即为牵引力平衡方程。
1 即
i i0
则汽车在坡道上行驶时发生倒溜的现象在倾覆前出现，这 样避免了汽车的纵向倾覆。为避免发生倒溜，即要求tanα < tanα ， 即tanα <Gk/Ga，对一般载重汽车，Gk/Ga=0.66～0.76， 泥泞时取＝0.2，冰滑时0.1，则泥泞时tanα <0.132～0.152， 冰滑时tanα <0.06～0.076。由此可确定最大纵坡度。
h
Gacos
2.3 汽车的行驶Fra bibliotek定性•纵向倾覆：
前轮法向作用力为零。对后轮取距：
L1
h
L L2 Gasin
Gacos
A Z1
Ga
B Z2
2.3 汽车的行驶稳定性
临界状态：汽车前轮法向反作用力Z1为零 。 Z1L Ga L2 cos 0 Ga hg sin 0 0
汽车理论第二章答案
第二章2.1、“车开得慢，油门踩得小，就—定省油”，或者“只要发动机省油，汽车就一定省油”，这两种说法对不对？ 答：均不正确。
①由燃油消耗率曲线知：汽车在中等转速、较大档位上才是最省油的。
此时，后备功率较小，发动机负荷率较高燃油消耗率低，百公里燃油消耗量较小。
②发动机负荷率高只是汽车省油的一个方面，另一方面汽车列车的质量利用系数（即装载质量与整备质量之比）大小也关系汽车是否省油。
，2.2、试述无级变速器与汽车动力性、燃油经济性的关系。
提示：①采用无级变速后，理论上克服了发动机特性曲线的缺陷，使汽车具有与等功率发动机一样的驱动功率，充分发挥了内燃机的功率，大地改善了汽车动力性。
②同时，发动机的负荷率高，用无级变速后，使发动机在最经济工况机会增多，提高了燃油经济性。
2.3、用发动机的“最小燃油消耗特性”和克服行驶阻力应提供的功率曲线， 确定保证发动机在最经济工况下工作的“无级变速器调节特性”。
答：无级变速器传动比I’与发动机转速及期限和行驶速度之间有如下关系：aa u nA u ==0i nr 0.377i'（式中A 为对某汽车而言的常数377.0A i r=）当汽车一速度'u a 在一定道路沙锅行驶时，根据应该提供的功率：TwP P ηφ+='P e由“最小燃油消耗特性”曲线可求出发动机经济的工作转速为e n'。
将'u a ，e n'代入上式，即得无级变速器应有的传动比i ’。
带同一φ植的道路上，不同车速时无级变速器的调节特性。
2.4、如何从改进汽车底盘设计方面来提高燃油经济性? 提示： ①缩减轿车总尺寸和减轻质量大型轿车费油的原因是大幅度地增加了滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。
为了保证高动力性而装用的大排量发动机，行驶中负荷率低也是原因之一。
②汽车外形与轮胎降低D C 值和采用子午线轮胎，可显著提高燃油经济性。
2.5、为什么汽车发动机与传动系统匹配不好会影响汽车燃油经济性与动力性?试举例说明。
(完整版)汽车理论知识点
t f w i jF F F F F =+++tq g 0T2D a d cos sin 21.15d T i i C A uGf u G mrt=+++ηααδtq g 0T2D a d 21.15d T i i C A uGf u Gi mrt=+++ηδ第一章 汽车的动力性 1.1汽车的动力性指标１）汽车的动力性指：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。
2）汽车动力性的三个指标：最高车速、加速时间、最大爬坡度。
3）常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力。
4）汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度imax 表示的。
货车的imax=30%≈16.7°,越野车的imax=60%≈31°。
1.2汽车的驱动力与行驶阻力 1）汽车的行驶方程式2）驱动力F t ：发动机产生的转矩经传动系传到驱动轮，产生驱动力矩T t ，驱动轮在T t 的作用下给地面作用一圆周力F 0，地面对驱动轮的反作用力F t 即为驱动力。
3）传动系功率P T 损失分为机械损失和液力损失。
4）自由半径r ：车轮处于无载时的半径。
静力半径r s ：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。
滚动半径r r ：车轮几何中心到速度瞬心的距离。
GiG G F =≈=ααtan sin i ψ()F Gf Gi G f i =+=+ψf i F F F =+ααsin cos G Gf +=ji w f F F F F F+++=∑ψF G ψ=5)汽车行驶阻力:6)滚动阻力Ff ：在硬路面上，由轮胎变形产生；在软路面上，由轮胎变形和路面变形产生。
7）轮胎的迟滞损失指：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。
8）滚动阻力系数f 指：车轮在一定条件下滚动时所需的推力与车轮负荷之比。
汽车理论第三版第二章习题答案 PPT课件
2.9、为什么公共汽车起步后，驾驶 员很快换入高挡?
提示：汽车起步后换入高挡，此时，发动 机负荷率大，后备功率小，燃油经济性较 高；发动机工作在中等转速，噪声小。
2.10、达到动力性最佳的换挡时机是什 么？达到燃油经济性最佳的换档时机是 什么?二者是否相同?
工况循环行驶的百公路油耗。
2.7、解题思路：（1）功率平衡图
驱动功率 PeFt3u.a6TqigrioT3u.a6
T q 1 .1 9 2 3 .2 5 ( 1 n 7 9 ) 0 1.4 0 6 ( 1 n 4 0 5 ) 2 0 4 .0 8 0 ( 1 0 7 n ) 3 0 4 3 .8 0 ( 1 4 0 n ) 4 0 4
2.7、（2）最高挡与次高挡的等速百公里油 耗曲线
Qs4
等速百公里油耗量
Qs5
油耗量Qs(L/100km)
35 30 25 20 15 10 5 0
0
20
40
60
80
100 120
车速ua
2.8、轮胎对汽车动力性、燃油经济 性有些什么影响?
提示：从滚动阻力系数、附着系数出发考虑 。
滚动阻力系数大，则滚动阻力大，阻力功 率大，汽车动力性下降，燃油经济性下降 ；
2.7、下图是题1.3中货车装用汽油发动机 负荷特性曲线拟合公式及参数表
b B 0 B 1 P e B 2 P e 2 B 3 P e 3 B 4 P e 4
怠速油耗Qid=0.299 mL/s (怠速转速400 r/min)
2.7、
计算与绘制题1.3中货车的： 1)汽车功率平衡图。
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G——车辆总重力 （N）； α——道路纵坡倾角；
二 汽车的行驶阻力
1、空气阻力
KAV 2 Rw 21.15
式中：K——空气阻力系数，与汽车的流线形有关。参考表2-3。 A——汽车迎风面积，或称正（m2），KA也称为汽车流线型因数； V—— 汽车与空气的相对速度（ km/h），可近似地取汽车的行驶速 度。 2、道路阻力 （1）滚动阻力 R f =G f (N) 若坡道倾角为α时，其值可用下式计算： R f=G f cosα (N) 由于坡道倾角α一般较小，认为cosα≈1，则 R f=G f (N) 式中：R f——滚动阻力 (N)； G ——汽车的总重力 (N)； f——滚动阻力系数，见课本表2-4。
Mk=Mγη
3. 汽车的驱动力
M k MT n T 0.377 MT r r V
3600 N T V
从上式也可看出，如要获得较大的牵引力T，必须要有较大的总变速比 γ。但γ增大，则车速V就降低，因此，对同一发动机不可能同时获得大 的牵引力和高的车速。为此，对汽车设置了几个排档，每一排档都具有 固定的总变速比γ，以及该档的最大车速和最小车速。当使用低档时， 用较大的γ值，获得较大的牵引力，但车速较小。当使用高档时，用较 小的γ值，获得较小的牵引力和较高的车速。牵引力T与功率N之间的关 系是发动机的有效功率越大，汽车的牵引力越大。
2、驱动轮扭矩 M k
式中：Mk——汽车驱动轮扭矩（N· m）； M——发动机曲轴扭矩（N· m）； γ——总变速比，γ= i0· i k （i 0为传动器速比, i k为变速箱速比） ηT——传动系统的机械效率，一般载重汽车为0.80~0.85，小客车为 0.85~0.95。 n n n 此时，驱动轮上的转速n k为 （r/min） k i0 i k 相应的车速V为 n 60 nr （km/h） V 2r 0.377 1000 式中：V——汽车行驶速度（km/h）； n——发动机曲轴转速（r/min）； r——车轮工作半径（m），即变形半径，它与内胎气压、外胎构 造 、 路 面 的 刚 性 与 平 整 度 以 及 荷 载 等 有 关 ， 一 般 为 未 变 形 半 径 r0 的 0.93~0.96倍。 从以上可以看出，通过变速箱和主传动器的二次降速，其主要目的在于增 大扭矩。
(2)坡度阻力
汽车在坡道上行驶时，汽车重量在平行于路面方向有分力，上坡时分力与 汽车前进方向相反，阻碍汽车行驶，而下坡时分力与前进方向相同，推动 汽车行驶。坡度阻力可用下式计算
RI=G sinα （N）
因坡道倾角一般较小，认为sinα≈tgα= i，则
Ri= G i （N）
式中：RI——坡度阻力 （N）；
2. 制动性 指汽车行驶中能在短距离内停车旦维持行驶方向 稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力。汽车制动性 的好坏 , 直接关系到行车安全。制动性能越好 , 汽车才 能以较高的车速行驶 , 在下长坡时保障行车安全。制动 性能与道路的行车视距直接相关。 3. 行驶稳定性 指汽车在行驶过程中 , 受外部因素作用 , 汽车尚能 保持正常行驶状态和方向 , 不致失去控制而产生滑移、 倾覆等现象的能力。汽车行驶稳定性直接关系到行车的安 全 , 其决定道路圆曲线极限最小半径和纵、横向组合最 大坡度的取值 , 也影响道路纵坡度的设置。
4. 操纵稳定性 指汽车是否按照驾驶员的意图控制汽车的性能 , 它 包括汽车的转向特性、高速稳定性和操纵轻便性。汽车的 转向特性影响着汽车在弯道上的行驶轨迹。 5. 燃油经济性 是指汽车以最少的燃油消耗量完成单位运输工作的能 力 , 它是汽车的主要使用性能之一。汽车燃油经济性越 好 , 单位行程的燃油消耗量越小。 6. 行驶平顺性 指汽车在不平道路上行驶时 , 汽车免受冲击和震动 的能力。汽车行驶平顺性 , 对汽车平均技术车速、驾驶 员和乘客的舒适性、运货的完整性等有很大影响。 7. 通过性 是指汽车在各种道路和无路地带行驶的能力。汽车通 过性能越好 , 汽车使用的范围就越广。
2.2
汽车的驱动力及行驶阻力
一 汽车的驱动力 1、发动机曲轴扭矩 N = Mω （W） =Mω /1000 （kW） ω =2π n/60 （rad/s） 得 Mn （kW） N
9549 N m） M 9549 （N· n
M——发动机曲轴的扭矩(N· m)； N——发动机的有效功率（kW）； n——发动机曲轴的转速 (r/min)。
二、汽车行驶对路线的要求 1. 保证汽车在道路上行驶的稳定性； 合理的选用圆曲线的半径和设置纵横坡度，提高车轮与路 面间的附着力。 2. 尽可能地提高车速； 严格控制曲线半径、最大纵坡及坡长，合理地设置缓和坡 段，尽可能地采取大半径曲线及平缓的纵坡。 3. 保证道路上的行车连续； 保证有足够的视距和安全净空，合理地设置平、竖曲线， 尽可能的减少平面交叉。 4. 尽量满足行车舒适。 正确地组合平面线形和纵面线形，注意线形与景观的协调； 对平、竖曲线的最小半径要加以限制。 道路线形设计与汽车行驶时各主要使用性能是密切相 关的 , 因此汽车行行驶性能
2.1概述 2.2汽车的驱动力及行驶阻力 2.3汽车的动力特性及加、减速行程 2.4汽车的行驶稳定性 2.5汽车的制动性 2.6汽车的燃油经济性
2.1
概述
道路设计是以满足汽车行驶的要求为前提的。汽车行 驶的总的要求是安全、迅速、经济与舒适，它是通过人、 车、路和环境等方面来保证的。因此，在道路线形设计时， 需要研究汽车在道路上的行驶特性及其对道路设计的具体 要求。 一、汽车行驶性能的主要内容 1、动力性能：是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽 车受到的纵向力决定、所能达到的平均行驶速度 ,即指决 定汽车加速、爬坡和获得最大速度的性能。汽车的动力性 能越好 , 就会具有较高的车 速、较好的爬坡能力和加速能 力。动力性能决定道路的最大纵坡、坡长限制及长陡坡上 陡坡与缓坡的组合。