汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图
1.3 汽车驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图
1.3 汽车驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图1.3.1 驱动力—行驶阻力平衡图前面得到汽车的行驶方程式为t f i W F F F F F j =+++或 2021.15tq g TD a T i i C Au du Gf Gi m r dtηδ=+++ 此方程表明了汽车行驶时，驱动力和各行驶阻力之间的平衡关系。
当发动机转速特性、变速器传动比、主减速比、机械效率、车轮半径、空气阻力系数、汽车迎风面积及汽车总质量等初步确定后，便可利用此式分析汽车在良好路面（沥青、混凝土路面）上的行驶能力，即确定节流阀全开时，汽车能达到的最高车速、加速能力和爬坡能力。
为了清晰而形象地表明汽车行驶时的受力情况及其平衡关系，一般是采用汽车行驶方程式用图解法来进行分析的。
汽车的驱动力-行驶阻力平衡图就是最基本的一种，将汽车行驶中经常遇到的滚动阻力和空气阻力叠加后画在驱动力图上，并表明该叠加量随车速的变化关系曲线。
图1-9即为一具有五挡变速器汽车的驱动力-行驶阻力平衡图。
1.3.2 利用驱动力—行驶阻力平衡图图解汽车动力性指标1.3.2.1 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、良好的路面上，节流阀全开，变速器置于最高挡所能达到的车速。
根据汽车行驶方程j i W f t F F F F F +++=此时，，，0=i F 0=j F W f t F F F +=，即驱动力-行驶阻力平衡图上曲线（此时为最高挡驱动力曲线）与t F 5t F W f F F +曲线的交点对应的车速，就是最高车速（图中为175km/h ）。
从图中还可以看出，当车速低于最高车速时，驱动力大于行驶阻力，这样，汽车就可以利用剩下来的驱动力加速或爬坡，或牵引挂车。
当需要在119km/h 等速行驶时，驾驶员可以关小节流阀开度(图中虚线)，此时发动机只用部分负荷特性工作，相应地得到虚线所示驱动力曲线，以使汽车达到新的平衡。
1.3.2.2 汽车的加速能力汽车的加速能力可用它在水平良好路面上行驶时，能产生的加速度来评价。
第三节 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
汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图.ppt
驱动力Ft, N
Ft1
Ft 2 Ft3
Ft 4
Ff Fw
Ff
车速ua，km/h 汽车驱动力－行驶阻力平衡图
3. 最大爬坡度
驱动力Ft, N
Ft1
最高挡的最大爬坡度：减少通常坡度 下频繁换挡，避免汽车行驶速度下降
Ft 2 Ft 3
Ft4 Ff Fw
Ff
车速ua，km/h 汽车驱动力－行驶阻力平衡图
☆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均值 =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。
3. 最大爬坡度
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 Fi Ft (Ff Fw )
m g sin Ft (Ff Fw )
3. 最大爬坡度
Ff m g f cos m g f (假设cos 1)
Fw
CD Aua2 21.15
3. 最大爬坡度
g
(D
f)
§1.3 汽车的驱动力－行驶阻力平 衡图与动力特性图
行驶方程式反映了汽 车行驶时，驱动力和
外界“阻力”之间的
普遍关系。
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。
§1.3 汽车的驱动力－行驶阻力平 衡图与动力特性图
驱动力与行驶阻力平衡图定义
2. 加速能力
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。
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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。
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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
1-3 汽车的驱动力与行驶阻力平衡图
湖北汽车工业学院汽车工程系HBQY1-3 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图一、驱动力—行驶阻力图二、驱动力—行驶阻力图的应用三、动力特性图HBQY湖北汽车工业学院汽车工程系HBQY驱动力-行驶阻力平衡图将汽车行驶方程式用图解法来进行分析，从而确定汽车的动力性。
HBQY湖北汽车工业学院汽车工程系HBQY二.驱动力-行驶阻力图的应用1、确定汽车的最高车速2、确定汽车的剩余驱动力3、确定汽车的加速能力4、确定汽车的爬坡能力湖北汽车工业学院汽车工程系HBQYa) 若汽车最高挡驱动力F t5 与F f +F w 曲线有交点，则交点处的车速即为汽车最高车速u amax 。
HBQY湖北汽车工业学院汽车工程系HBQY各F t 曲线与(F f +F w )曲线之间所夹的垂直线段，表示剩余驱动力，可作为加速、爬坡或拖挂的牵引力。
2、确定剩余驱动力HBQY湖北汽车工业学院汽车工程系HBQY汽车的加速度曲线3、确定汽车的加速能力HBQYb.加速时间的计算du aj = dtunt=u0∫1 du aj图解法近似计算步骤： （1）由aj-ua → 1/aj-ua（加速度倒数曲线）湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile加速时间的计算HBQY（2） 分段求面积，即 速度区间的加速时间 ∆1 、∆2 、∆3 、… ，然 后计算∆1、∆1+∆2 、 ∆ 1+∆2+∆3 、 … ，即得从 u0→u1、u0→u2、…的加 速时间。
注意：若选择横坐标amm=1km/h，纵坐标bmm=1s2/m作为比例尺， 则 ∆t＝∆/(3.6ab)湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile加速时间的计算HBQY（3）作出t-ua曲线。
注意：1).换档时车速不变。
DEC_03_驱动与牵引性能_06驱动及牵引性能分析
图3-11 车辆的加速度曲线
§3.6 驱动及牵引性能分析
2.驱动力-行驶阻力平衡图
dt 1 du a
t
t
dt
u2 1du
1
ua2 1du A
0
a u1
3.6 a ua1
➢由加速度曲线做加速 度倒数曲线，再积分，即 可求出加速时间。
思考：从图中看，在什 么时候换挡可以使加速 时间最短？
Pe
1
T
Gfua 3600
CD Aua3 76140
Giua 3600
mua
3600
du dt
§3.6 驱动及牵引性能分析 4.车辆的功率平衡图
图3-16 车辆的功率平衡图
§3.6 驱动及牵引性能分析
本节内容结束
发动机以部分负 荷工作即可
思考
当Ff+FW与Ft5没有交点时 ，如何确定最高车速？此时对 应的发动机工况如何？
ua'
uamax
图3-10 驱动力-行驶阻力平衡图
§3.6 驱动及牵引性能分析
2.驱动力-行驶阻力平衡图
（2）确定加速时间t
Fi=0
du dt
1
m
Ft
(Ff
Fw )
➢由驱动力—行驶阻 力平衡图可以做出加速 度曲线。
§3.6 驱动及牵引性能分析
2.驱动力-行驶阻力平衡图
（3）确定最大爬坡度imax
du 0 dt
Fi Ft (Ff Fw )
G sin
Ttqigi0 T
r
Gf
cos
CD Aua2 21.15
arcsin Ft (Ff Fw )
G
§3.6 驱动及牵引性能分析 2.驱动力-行驶阻力平衡图
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最高车速行驶时 Fi=0 Fj=0
Ft=Ff+Fw
思考
当Ff+FW与Ft5没有 交点时，如何确定最高 车速？此时对应的发动 机工况如何？
' ua
Ff
uamax
2
奥迪A4 轿车驱动力—行驶阻力平衡图
8000 7000
6000 Ft1 5000 Ft2 Ft3 4000 Ft4 Ft5 3000 Ft6 Ff+Fw 2000
14
第三节 汽车的驱动力—行驶阻力平衡 图与动力特性图
本节内容结束
下一节
15
7
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
计算得到的加速度曲线
直接挡加速 所用时间较短
Ⅱ挡原地起步换挡加速
8
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
3.确定最大爬坡度imax
du 0 dt
G sin r
Fi Ft ( Ff Fw )
CD Aua2 Gf cos 21.15
Ttqigi 0 T
Ft ( Ff Fw ) arcsin G
9
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
由驱动力—行驶
阻力平衡图和
arcsin
Ft ( Ff Fw ) G
i=tanα
可以做出爬坡度图。
10
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
1）计算最高车速
du 0 dt
i0
D f
f
uamax
12
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
du 0 dt
i D f
由动力特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。 Ⅰ挡工作时，爬坡度较大，此时以 imax＝D1max－f 计算的误差也较大，可以用下式计算
D1max fcos max sin max
0
t
u2
u1
1 1 ua2 1 du du A a 3.6 ua1 a
由加速度曲线 做加速度倒数曲线， 再积分，即可求出 加速时间。
思考：从图中看，在什
么时候换挡可以使加速
时间最短？
5
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
1 dt du a
t dt
0
t
F /N
1000
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310
ua/(km/h) u /(km h1 )
二、动力特性图
Ft Ff Fi Fw Fj
Ft Fw du G gdt
Ft Fw D D—动力因数。 G
思考：动力因数能否反映汽 车动力性的好坏？已知哪些 参数可做出动力特性图？
11
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 du du f i D gdt gdt
u2
u1
1 1 ua 2 1 du du A a 3.6 ua1 a
由加速度曲线 做加速度倒数曲线， 再积分，即可求出 加速时间。
思考：从图中看，在什
么时候换挡可以使加速
时间最短？
6
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
积分时可 以将积分区域 划分成若干个 小区间，采用 图解积分的方 法求面积和。
a
uamax=205km/h
3
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 Fi=0
du 1 Ft ( Ff Fw ) dt m
由驱动力—行 驶阻力平衡图可以 做出加速度曲线。
4
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
1 dt du a
t dt
第三节 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
Ft Ff Fw Fi Fj
在驱动力图的
基础上，画出
Ff+F =f (ua) 就是驱
W
动力行驶阻力平衡
图。
Ff
1
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
1.确定uamax
发动机以部分 负荷工作即可
max
cos max 1 sin 2 max
D1max f 1 D12max f 2 arcsin 1 f 2
13
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
i0
du g (D f ) dt
做出加速度曲线
计算加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图解 积分即可计算加速时间。