第1章汽车的动力性
汽车理论-名词解释
第一章汽车的动力性1.汽车动力性指标：最高车速、加速时间、最大爬坡度2.加速时间表示加速能力：原地起步加速时间和超车加速时间3.驱动力：地面驱动轮的反作用力F t=T t/r=T tq i g i oηT/r4.驱动轮的转矩: T t= T tq i g i oηT5.发动机转矩特性：节气门全开，发动机外特性曲线；节气门部分开启，部分负荷特性。
6.功率:Pe=T tq n/95507.使用外特性曲线：带上全部设备时的发动机特性曲线8.传动系功率损失：机械和液力损失9.自由半径：车轮处于无载时的半径10.静力半径Rs：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离11.滚动半径rr：车轮几何中心到速度瞬心的距离。
12.驱动力图：根据下列两个公式：Ua=0.377nr/i g i o F t=T t/r=T tq i g i oηT/r以及发动机外特性曲线，做出的F t - u a关系图，即驱动力图13.滚动阻力Ff产生的原因：轮胎（主要）、路面变形产生迟滞损失14.轮胎的迟滞损失：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部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。
15.滚动阻力系数f：车轮在一定条件下滚动时所需之推力与车轮负荷之比，即单位车重所需的推力，Ft=Wf16.影响滚动阻力的因素：车速、轮胎结构、气压、路面条件、驱动力、转向17.地面切向反作用力Fx：是真正作用在驱动轮上的驱动汽车行驶的力，它的数值为驱动力减去驱动轮上的滚动阻力。
18.临界车速：超过后产生驻波现象，轮胎温度快速增加，大量发热导致轮胎破损或爆胎。
19.驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复，其残余变形形成了一种波20子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小20%～30％；21.气压：越高，轮胎变形及由其产生的迟滞损失就越小，滚动阻力也越小。
22.驱动力：Ft增大，胎面滑移增加，F f增大。
汽车理论
第一章 汽车的动力性汽车的动力性：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。
汽车的动力性指标：1.最高车速uamax 2.加速时间t 3.最大爬坡度imax 汽车的加速时间表示汽车的加速能力。
原地起步加速时间只汽车由1档或者2档起步，以最大的加速强度逐步换挡至最高档后到某一预定的距离或者车速所需要的时间。
驱动力Ft ：发动机产生的转矩经传动系传到驱动轮，产生驱动力矩Tt ，驱动轮在Tt 的作用下给地面作用一圆周力F0，地面对驱动轮的反作用力Ft 即为驱动力Tt —驱动力矩 Ft 与发动机转矩Ttq 、变速器传动比ig 、主减速器传动比 i0、传动系的机械效率ηT 和车轮半径 r 等因素有关。
传动系功率损失课分为机械损失和液力损失两大类 车轮的半径自由半径：车轮处于无载时的半径。
静力半径rs ：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rr ：车轮几何中心到速度瞬心的距离。
传动系的机械效率ηTPin —输入传动系的功率；PT －传动系损失的功率等速行驶时 汽车的驱动力图 依据下面两式以及发动机外特性曲线做出的Ft - ua 关系图，即驱动力图汽车在行驶过程中将会遇到哪些行驶阻力？如何保证汽车可以加速或爬坡？ 滚动阻力Ff 空气阻力Fw 坡度阻力Fi 加速阻力Fj 汽车行驶总阻力 滚动阻力：车轮滚动时，轮胎与路面的接触区域产生法向、切向的相互作用力以及相应的轮胎和支撑面的变形。
轮胎的迟滞损失：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。
轮胎的两个最重要参数：极限速度和承载量驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复，其残余变形形成了一种波，这就是驻波。
此时轮胎周缘不再是圆形，而呈明显的波浪形。
轮胎刚离开地面时波的振幅最大，它按指数规律沿轮胎圆周衰减。
汽车理论第一章汽车的动力性.ppt
Ff 滾動阻力 Fw 空氣阻力 Fi 坡度阻力 Fj 加速阻力
（一）滚动阻力 由轮胎的迟滞变形和路面变形引起。 迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的一种阻力偶。
由平衡条件得 Fx1r Tf
故
Fx1
Tf r
Fz
a r
令 f a ，且考虑到
r
FZ 与 W 的 大 小 相 等 ， 常 将Fx1写作
a)
b)
2）车尾越细长，空阻越小，当然要与车头的形状配 合好。但车尾过长，车内空间利用差。
曾设想过两种缩短车尾的方法：做成拟流线体（图a） 和在适当长处将流线体截断（图b）。结果表明：后者有 较低的空气阻力系数。
从降低CD的角度出发，轿车总的发展趋势是流线型， 实现的细节可见教材。
车身尺寸与风阻
除车身形状外，人们发现汽车基本设计尺寸与空气 阻力之间存在着一定的关系。当然，轿车的基本尺寸是 考虑人体尺寸模型及功能两方面因素而定的，不可能按 风阻－汽车尺寸来确定。但了解两者的关系可以使设计 者适当兼顾到这两方面的要求。
空气阻力的测量——风洞试验
S
rr 2 nw
对汽车作动力学分析时，应该用静力半径rs ；而作 运动学分析时，应该用滚动半径rr 。但一般情况下不计 它们之间的差别，统称车轮半径，即
rs rr r
（四）汽车的驱动力图
发动机外特性确定的驱动力与车速之间的函数关系 曲线Ft－ua称为汽车的驱动力图。发动机转速与来自车行驶速度之间的关系为ua
2 rn
igi0
60 1000
0.377
rn igi0
Ft
Te
n i0igt
r
n, i0 , ig
驱动力图中的驱动力是根据发动机外特性求得的， 它是使用各挡位时在一定车速下的汽车能发出的驱动力 的极值。实际行驶中，发动机常在节气门部分开启的情 况下工作，相应的驱动力要比它小些。
汽车动力学
气阻力也算出并画上，作出汽车驱动力-行驶阻力平衡图，
并以此来确定汽车的动力性。
超速演示
汽车驱动力-行驶 阻力平衡图
表征不同车 速时驱动力和行驶 阻力之间的关系。
特征点：最高车速， 仅有滚动阻力和空 气阻力。
小于最高车 速时，汽车可用剩 余驱动力加速或爬 坡。
需等速行驶 时，发动机可工作 在部分负荷特性。
一、汽车行驶方程式
根据上面逐项分析的汽车行驶阻力，可以得到汽车
的行驶方程式为：Ft=Ff+Fw+Fi+Fj
或：
T i i tq g 0 T
Gf
CA D
u2 Gi m du
r
21.15 a
dt
为清晰而形象地表明汽车行驶时的受力情况及其平衡
关系，一般是将汽车行驶方程式用图解法来进行分析。即
在汽车驱动力图上把汽车行驶中经常遇到的滚动阻力和空
汽车的质量分为平移的质量和旋转的质量两部
分。把旋转质量的惯性力偶矩转化为平移质量的惯性
力，并以系数δ作为计入旋转质量惯性力偶矩后的汽
车质量换算系数， 因而汽车加速时的阻力:
Fj
m
du dt
δ ——汽车旋转质量换算系数，（δ>1）；
m ——汽车质量，单位为kg； du ——行驶加速度。 dt
δ主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动
轮胎在硬路面上滚动 时，主要是轮胎变形。
轮胎在硬支承路面上受 径向力时的加载和减载曲线 不重合。其面积之差为能量 损失，由轮胎内摩擦产生弹 性迟滞损失。
迟滞损失表现为阻碍车 轮滚动的阻力偶。
2. 滚动阻力偶分析
▪ 车轮不滚动：地面对车轮的法向反作用力对称。
▪ 车轮滚动：处于前部d点的地面法向反力（CF）大于处 于恢复的后部d’点地面反力（DF），合力Fz前移距离a， 与法向载荷W不重合。
汽车理论第一章汽车的动力性-PPT精选文档
S rr 2 n w
一般可不计差别： rs ≈ rr ≈ r
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4.汽车的驱动力图
发动机外特性确定的是发动机输出转矩和转速关系。 经传动系到达车轮后，可表示为驱动力与车速间的关系。
F t
T t tqigio r
Ttq
rn ua 0.377 igio
单位 ua: km/h
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部分国产汽车动力性指标
新东风标致307 最高车速 179 km/h 0-100km/h加速时间 10.7s 新赛欧SRV 1.6 SL
最高车速 180 km/h 0-100km/h加速时间 12.7s
蒙迪欧新装版 2.0自动挡 最高车速 190 km/h 0-100km/h加速时间 13.8s
第一章 汽车的动力性 汽车的动力性定义：
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。
基本概念：
动力性的评价指标 汽车的驱动力与各种行驶阻力 汽车行驶的驱动—附着条件
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第一章 汽车动力性
重点内容：
驱动力—行驶阻力平衡图 分析汽车动力性的方法 （图解法） 动力特性图
汽车各部件的传动效率
机械变速器的轿车： η T =0.9~0.92 货车、客车： η T =0.82~0.85
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3）车轮半径
三个半径 自由半径r0 车轮处于无载荷时的半径。 静力半径 rs 汽车静止时，车轮中心至轮胎与地面接触面间的距离。 用作动力学分析。 滚作运动学分析。
根据驱动轮转矩Tt与发动机转矩Ttq的关系
F t
T t tqigio r
汽车是匀速？加速运动？
第一章 汽车的动力性
（1）发动机外特性曲线
P= e
Ttqn 9550
（2）发动机部分特性曲线
§2 汽车的驱动力与行驶阻力
§2 汽车的驱动力与行驶阻力
（3）使用外特性曲线
一般汽油发动机使用外特性曲线的最 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%轿车与轻型汽车柴油机约小10% （4）不稳定工况与稳定工况 计算时沿用稳定工况
(4)爬坡能力：
F = F − ( Ff + Fw ) i t
Ff = Gf cosα ≈ Gf 2 CD Aua Ff + Fw = Gf + 21.15
Gsinα = F − ( Ff + Fw ) t
α = arcsin
F − ( Ff + Fw ) t G
§3 汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与 动力特性图
Tt Tf FX 2 = − = F − Ff t r r
Tt F= t r
§2 汽车的驱动力与行驶阻力
④ 对于整车
Ff=G*f
有关滚动阻力系数f的几点说明：
⑴ f可以通过实验测得 ⑵ 影响滚动阻力的有关因素： ①路面（P9 表1-2） ②车速↑——滚动阻力↑——驻波现象 ③轮胎的结构、气压 ④车辆行驶状态——转弯行驶， f增加。
通常看成是常数：
§2 汽车的驱动力与行驶阻力
轿车 ηT = 0.9 0.92 单级主减速器货车 ηT = 0.9 双级主减速器货车 ηT =0.85 4X4货车：ηT = 0.85 6X6货车：ηT = 0.8
§2 汽车的驱动力与行驶阻力
3）车轮半径
自由半径（ro）： 车轮按标定气压充好气处于无载 时的半径 静力半径（rs）：汽车静止时，充好气在车重作用 下轮心至地面之间的距离 动力半径（rg）：滚动时轮心到地面的距离 滚动半径（rr）：根据行驶中车轮转过的圈数与实际 滚过的距离
汽车理论各章知识点
第一章汽车的动力性1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。
2汽车动力性主要由三方面指标来评定：1）汽车的最高车速µamax：是指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上汽车能达到的最高行驶车速2）汽车的加速时间t：表示汽车的加速能力。
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）逐步换至最高挡后到某一预定的距离或车速所需的时间。
超车加速时间指用最高档或次高挡由某一较低车速权利加速至某一高速所需的时间3）汽车的最大爬坡度ⅰmax：是指Ⅰ挡最大爬坡度。
汽车的上坡能力实用满载（或某一载质量）时汽车在良好路面上的最大爬坡度ⅰmax表示的。
3汽车的驱动力：地面对驱动轮的反作用力Ft（方向与Fo相反）即是驱动汽车的外力，此外力称为汽车的驱动力。
4汽车驱动力公式Ft=5汽车驱动力图6汽车的行驶阻力的分类1）滚动阻力Ff2）空气阻力Fw（汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力）空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分压力阻力又分为四部分：形状阻力、干扰阻力、内循环阻力、诱导阻力3）坡度阻力Fi（汽车重力沿坡道的分力表现为汽车的坡度阻力）道路阻力：由于坡度阻力和滚动阻力均属于与道路有关的阻力，而且均与汽车重力成正比，故可以把这两种阻力合在一起称作道路阻力4）加速阻力Fj（汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时的惯性力）7汽车行驶方程式Ft=Ff+Fw+Fi+Fj (N)Ff=Wf f-滚动阻力系数 W-车轮负荷Fw=C D Au a²/21.15 C D-空气阻力系数A-迎风面积m²u a-汽车行驶速度km/hFi=Gsinα G-汽车重力Fj=δm d u/d t δ-汽车旋转质量换算系数 m-汽车质量kg d u/d t 行驶加速度m/s²第二章汽车的燃油经济性1汽车的燃油经济性：在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的油消耗量经济行驶的能力2汽车燃油经济性的评价指标：汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。
汽车动力学ppt课件
rr
S
2nw
一般可不计差别： rs≈ rr ≈ r
4）汽车的驱动力图
发动机外特性确定的是发动机输出转矩和转速关系。 经传动系到达车轮后，可表示为驱动力与车速间的关系。
由式（1）得各档位的 Ft值。
发动机转速n与汽车行
驶速度ua间的关系
ua
0.377
rn ig io
单位 ua: km/h n: r/min r: m
之间的函数关系。用试验曲线或拟合多项式表达。
▪发动机外特性曲线：发动机 节气门置于全开位置
▪发动机部分负荷特性曲线： 发动机节气门置于部分开启位 置
台架试验特性曲线：发动 机台架试验时所获得的曲线。
使用外特性曲线：带上全 部附件时的外特性。与台架试 验特性相差5~15%。
2）传动系机械效率
传动系各部件（变速器、万向节、主减速器）的摩擦导 致的功率损失。由试验测得。
Ft≤ FZ ·φ 对后轮驱动汽车：
FX2/ FZ2 = Cφ2 φ， 式中， Cφ2——后轮驱动汽车驱动轮的附着率
对前轮驱动汽车，前轮驱动的附着率也不能大于 地面附着系数。
将驱动条件和附着条件连起来，有：
Ff+Fw+Fi≤Ft≤FZ·φ
此即汽车行驶的必要与充分条件，称为汽车行驶 的驱动-附着条件。
一、驱动力
1.定义
发动机产生的转矩，经传动系至驱动轮，转矩Tt对地面 产生圆周力Fo，地面对驱动轮的反作用力Ft即为驱动力。
2.表达式
Ft =Tt /r r—车轮半径
驱动轮转矩Tt与发动机转矩 Ttq的关系为：
故：
Ft
Ttq ig iot
r
3.表达式涉及的几项具体内容
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
作用于驱动轮上的转矩Tt 是由发动机产生的转矩经传动系传至车轮上的。 若令Ttq 表示发动机转矩, ig 表示变速器的传动比, i0 表示主减速器的传动比(也 可称为主传动比), ηT 表示传动系的机械效率, 则有
Tt = Ttqigi0ηT 对于装有分动器、轮边减速器、液力传动等装置的汽车, 上式应计入相应 的传动比和机械效率。 因此驱动力为
图1-3 汽油发动机外特性中的功率与转矩曲线
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
图1-3 所示为一台汽油发动机外特性中的功率与转矩曲线。nmin 为发动 机的最小稳定工作转速, 随着发动机转速增加, 发动机发出的功率和转矩都在 增加, 最大转矩Ttqmax 时的发动机转速为ntq; 再增加发动机转速时, Ttq有所下降, 但功率继续增加, 一直到最大功率Pemax, 此时发动机转速为nP ; 继续增加转速 时, 功率下降, 允许的发动机最高转速为nmax。
第一节 汽车的动力性指标
汽车的上坡能力是用满载( 或某一载质量) 时汽车在良好路面上的最大爬坡 度imax 表示的。显然, 最大爬坡度是指Ⅰ档最大爬坡度。轿车最高车速大, 加速 时间短, 经常在较好的道路上行驶, 一般不强调它的爬坡能力; 然而,它的Ⅰ档加 速能力大, 故爬坡能力也强。货车在各种地区的各种道路上行驶, 所以必须具有 足够的爬坡能力, 一般imax 为30% 即16. 7°左右。要进一步说明的是: imax 代表 了汽车的极限爬坡能力, 它应比实际行驶中遇到的道路最大坡度超出很多, 这是 因为应考虑到在实际坡道行驶时, 在坡道上停车后顺利起步加速、克服松软坡道 路面的大阻力、克服坡道上崎岖不平路面的局部大阻力等要求的缘故。
1) 汽车的最高车速Uamax 。 2) 汽车的加速时间t。 3) 汽车的最大爬坡度imax 。
最高车速是指在水平良好的直线 道路(混凝土或沥青) 上汽车能达到的 最高行驶稳定车速
图1-1 轿车的原地起步加速过程曲线
第一节 汽车的动力性指标
汽车的加速时间表示汽车的加速能力, 它对平均行驶车速有着很大影响, 特 别是轿车,对加速时间更为重视。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。原地起步加速时间指汽车由Ⅰ档或Ⅱ档起步, 并以最大的加速 强度(包括选择恰当的换档时机)逐步换至最高档后到某一预定的距离或车速所 需的时间。超车加速时间指用最高档或次高档由某一较低车速全力加速至某一 高速所需的时间。因为超车时汽车与被超车辆并行, 容易发生安全事故, 所以超 车加速能力强, 并行行程短, 行驶就安全。一般常用0→402. 5m (0→1/ 4mile) 或 0→400m 的时间来表明汽车原地起步加速能力; 也有用0→96. 6km / h (0→60mile/ h) 0→100km / h 所需的时间来表明加速能力的。对超车加速能力还 没有一致的规定, 采用较多的是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; 还有用加速过程曲线即车速-时间关系曲线全面 反映加速能力的。图1-1 所示为一些轿车的原地起步加速过程曲线。
第一节 汽车的动力性指标
越野汽车要在坏路或无路条件下行驶, 因而爬坡能力是一个很重要的指标, 它的最大爬坡度可达60%即31°左右。
应指出, 上述三方面指标均应在无风或微风条件下测定。 有时也以汽车在一定坡道上必须达到的车速来表明汽车的爬坡能力。例如 在TimothyC. Moore[1. 8] 所写的文章中规定美国新一代轿车的爬坡能力为: 在EPA 试验规定的质量下,应能以104km / h 的车速通过6%的坡道, 而在满载时的车速则 不能低于80km / h。 军用车辆的战术技术要求中, 不一定包含车辆的最高车速, 但常规定在一定 坡道上车辆应达到的速度。 也有以一定坡道上汽车的加速时间来表明汽车加速性能的。例如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。他认为, 汽车具有这样的加速性能, 便可以安全地从有坡度的匝道进入高 速公路而驶入高速行驶的车流。
Ft =Ttqig i0ηT/r (1-1)
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
1. 发动机的转速特性
如将发动机的功率Pe 、转矩Ttq 以及燃油消耗率b 与发动机曲轴转 速n 之间的函数关系以曲线表示, 则此曲线称为发动机转速特性曲线, 或 简称为发动机特性曲线。如果发动机节气门全开(或高压油泵在最大供油 量位置), 则此特性曲线称为发动机外特性曲线; 如果节气门部分开启(或 部分供油), 则称为发动机部分负荷特性曲线。
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
确定汽车的动力性, 就是确定汽车沿行驶方向的运动状况。为此, 需要掌握沿汽 车行驶方向作用于汽车的各种外力, 即驱动力与行驶阻力。根据这些力的平衡关系 建立汽车行驶方程式, 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 Ft =ΣF
式中, Ft 为驱动力; Σ F 为行驶阻力之和。 驱动力是由发动机的转矩经传动系传至驱动轮上得到的。行驶阻力有滚动阻 力、空气阻力、加速阻力和坡度阻力。现在分别研究驱动力和这些行驶阻力, 并最 后把Ft = ΣF 这一行驶方程式加以具体化, 以便研究汽车的动力性。
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一、汽车的驱动力
汽车发动机产生的转矩, 经传动系传至驱动轮上。此时作用于驱动轮上 的转矩Tt 产生一个对地面的圆周力F0 , 地面对驱动轮的反作用力Ft(方向与F0 相反) 即是驱动汽车的外力(图1-2), 此外力称为汽车的驱动力。其数值为 Ft = Tt/r 式中, Tt 为作用于驱动轮上的转矩; r 为车轮半径。
汽车理论
第一节
目录
汽车的动力性指标
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
汽车的驱动力-行驶阻力平
第三节
衡图与动力特性图
汽车行驶的附着条件与Leabharlann 第四节汽车的附着率
第五节
汽车的功率平衡
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
第七节
电动汽车的动力性
第一节 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: