汽车理论第一章复习总结

汽车理论复习总结 第一章汽车动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时有汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。

汽车动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。

评定指标（应在无风或微风条件下测定）： 1、最高车速m ax a u2、加速时间t （原地起步加速时间、超车加速时间）3、最大爬坡度m ax i （极限爬坡能力）其他补充知识：手动挡的动力性强、加速时间短；SUV 最高车速与燃油经济性由于其车重和外形原因，都比较差。

汽车行驶方程式：j i w f t F F F F F F +++=∑=汽车驱动力：汽车发动机产生转矩tq T 经传动系，作用到车轮的转矩t T 对地面产生圆周力0F ，地面反过来对车轮的力t F 被称为汽车驱动力。

→ 按照论述可以用公式表达：ri i T F rT F i i T T Tg tq t t t Tg tq t ηη00=→==为传动系机械效率为主减速器传动比为变速器传动比Tgi i η0发动机转速特性：将发动机功率e P 、转矩tq T 、燃油消耗率b 与发动机曲轴转速n 之间的函数关系用曲线表示，被称为发动机特性曲线。

若节气门全开（高压油泵在最高泵油位），则此时的曲线被称为发动机外特性曲线。

节气门部分开启（部分供油），则此时的曲线被称为发动机部分负荷特性曲线。

若发动机在实验时带上所有附件设备时测得的曲线被称为发动机使用外特性曲线。

发动机功率与输出转矩之间的关系为：9550n T P tq e =（转矩单位m N ⋅，转速单位min /r ）在加速过程的不稳定工况下，发动机所能提供的功率比稳定工况时要稍有下降，电喷汽油机比化油器汽油机要下降更少些。

试验台测得的数据可以通过多项式来描述近似于抛物线的发动机转矩曲线：k k tq n a n a a T +⋅⋅⋅++=10传动系的机械效率：eT e T e T e in inTin T P PP P P P P P P P -=-==-=1,ηη故等速情况下传动系功率损失可分为机械损失和液力损失，机械损失是指齿轮传动副、轴承、油封等处的摩擦损失，液力损失是指消耗与润滑油的搅动、润滑油与旋转零件之间的表面摩擦等功率损失。

车轮半径：车轮处于无载时的半径称为自由半径；车轮静止时，车轮中心直轮胎与道路接触面的距离成为静力半径s r ，车轮滚动半径r r 是车轮转动圈数与实际车轮滚动距离之间的关系：圈时车轮滚动的距离。

转动为在为车轮转动的圈数；w w wr n S n n S r ,2⋅=π以上系指最大载荷、规定气压与车速在60km/h 时的滚动圆周，故滚动半径为π2Fd r r =。

在汽车作动力学分析时，应用静力半径sr ，做运动学分析时用滚动半径r r ，但是统称为车轮半径：rr r r s ≈≈。

汽车驱动力图（根据发动机外特性确定的驱动力与车速之间的函数关系曲线a t u F -），汽车发动机转速与汽车行驶速度之间的关系为0377.0i i rnu g a ⋅=。

行驶阻力分为滚动阻力f F 、空气阻力w F 、坡度阻力i F 、加速阻力j F .阻力形式 符号 计算公式滚动阻力 f Fra f GfF f ==空气阻力 w F 15.212ad w Au C F =f i G F +==ψψψ道路阻力：坡度阻力 i Fααsin tan ≈==i GiF i加速阻力j Fdtdu mF j δ=行驶方程式dtdu mGi Au C Gf ri i T F F F F F a D Tg tq ji w f t δη+++=+++=15.212滚动阻力：车轮滚动时，车轮与路面接触区域产生法向、切向的相互作用力以及相应的轮胎和支承路面产生的弹性变形、路面变形和车辙摩擦等原因所产生的阻碍汽车行驶的力称为轮胎滚动阻力。

（大部分可以认为是橡胶路面之间的挤压摩擦产热消耗掉） 滚动阻力分析时常采取两点，前受挤压点和后恢复点，取法向反作用力Z F ，可求滚动阻力偶矩a F T Z f ==r F f ⋅，而)(为汽车法向载荷G GF Z ≈，所以定义滚动阻力系数raf =，满足：rT F Gf F f f f ==子午线轮胎的阻力系数较小，驱动力系数变化对它的影响也较小。

140km/h 车速以下，f 值维持不变，车速更高时，f 值逐渐加大，在转弯行驶时，轮胎发生侧偏现象，滚动阻力大幅度增加。

空气阻力：汽车在直线行驶时受到空气作用力在行驶方向上的分力。

空气阻力分为压力阻力和摩擦阻力，其中压力阻力分为形状阻力（占压力阻力的大部分，58%）、干扰阻力（车身表面干扰物引起的，14%）、内循环阻力（发动机冷却系、车身通风等内部气体循环，12%）和诱导阻力（空气升力在水平方向上的投影，7%）；摩擦阻力占9%。

空气阻力表示： 为相对速度为空气密度为迎风面积为空阻系数r D r D w u A C u A C F ρρ221=在无风情况下：为行驶速度a aD w u Au C F 15.212=坡度阻力：汽车在上坡时重力在沿坡道方向上的分力成为坡度阻力αsin G F i = 道路的坡度αtan ==shi ，在坡度不大的时候可认为： Gi G G F i i =≈=⇒=≈ααααtan sin tan sin在有坡道的时候，坡度阻力和滚动阻力都与坡度大小有关，因此两者合成道路阻力：)1()sin 1cos (sin cos +=≈≈+=+=f G F i G Gf F F F i f ψψααααα不大时， 定义道路阻力系数ψψψG F if =⇒+=加速阻力：汽车在加速行驶时，需要克服其质量因加速行驶时产生的惯性力，该惯性力可称为加速阻力：表示行驶加速度dtdu dt du mF j ⇒=δ。

汽车行驶方程式 ：dtdu mGi Au C Gf ri i T F F F F F a D Tg tq ji w f t δη+++=+++=15.212其中的加速阻力为简化形式，正常情况下的推导思路：1、建立能量平衡公式：汽车动能=总内能-损失能量dt di r u i i I dtdu u r i i I r I m ui dt du u i dt di i r I dt du r u I dt du mu dt dE I I r u i i I r u I mu E g gf g f w g g g f w f w g f w 2220222022220222022212121+⋅⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∑∑∑动动发动机飞轮滚动惯量表示车轮滚动惯量，总功率：u ri i T T P g tq tq e 0==ω，外力损耗功率：()u F F F P i w f ⋅++-=外，传动系摩擦损失：传P 。

传外动P P P dtdE e --=2、分析传动系摩擦损失功率传损P（1）传动系统在加速时假设传动系有摩擦损失，整个传动系统的效率为T ηT g g g w T g g w T g w t i i u dt di i dt du r i I T i i dt r i ui d I T i i dt d I T T ηηηω00tq 00tq 0tq ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=有摩擦（2）传动系统在加速时假设传动系没有摩擦损失g g g w g g wg w ti i u dt di i dt du r i I T i i dtr i ui d I T i i dt d I T T 00tq 00tq 0tq ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ω无摩擦（3）传动系统摩擦损失：有摩擦无摩擦t t T T - 摩擦损耗的转矩：)1(-00tq T g g g w ttti i u dt di i dt dur i I T T T T η-⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-==有摩擦无摩擦摩擦损失（4）传动系统摩擦损失浪费的功率传损Pu r i i u dt di i dt dur i I T u r T P T g g g w t )1(00tq η-⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-==摩擦损失传损3、完成整个功率平衡方程式()u r i i u dt di i dt dur i I T u F F F u ri i T dt di r u i i I dt du u r i i I r I m T g g g w i w f g tq g g f g f w )1(00tq 0222022202η-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--⋅++-=+⋅⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++∑化简：dt di r u i i I dt du r i i I r I m F F F F g T g f T g f w i w f t 22022202ηη+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++++=∑dt di r u i i I dt du m dt di r u i i I dt du r i i I r I m F g T g f g T g f T g f w j 22022022202ηδηη+=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=∑222021mr i i I mrI Tg f wηδ++=∑若为有级变速器，g i 为常数，0220=dtdi ru i i I gT g f η动力因数：GF F gdtduD wt -=+=δψ 定义附着力为ϕϕZ F F =，其中ϕ为附着系数。

汽车行驶附着条件：（后轮驱动，前轮亦是如此）)()(222222附着系数附着率ϕϕϕ≤=⇒≤=-C F F F F rT T Z X Z X f t 0.4~0.20.6~0.50.7~600.6~0.50.8,~0.7值为值为，湿土路值为土路，干燥。

值为，干燥碎石路面值为潮湿路面干燥路面ϕϕϕϕϕ通过受力分析：dtdu mF F F F F F dtduL h g G F F F dt duL h g G F F F j j i w f X g Zw Zs Z g Zw Zs Z 为其中''12222111+++=+-=--=加速、上坡行驶时的附着率Lh L adt du g i q q Lh L a qC dtduL h g G F F F F F F F F C gg g Zw Zs j i w f Z X -=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+-+++==ϕαϕϕ11cos 1222'1222：滚动阻力上坡时忽略空气阻力和功率平衡公式：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=dt du mu Giu Au C Gfu P a a aD a T e 3600360076140360013δη，后备功率()w fTe P PP +-η1越大，汽车的动力性越好装有液力变矩器的汽车的动力性：结论1、活塞式内燃机与蒸汽机的最大功率均等于等功率发动机的功率，但是活塞式内燃机汽车在低车速是后备功率很小，提供的驱动力也很小，为克服这一缺陷，目前常采用分级式变速器。