汽车的动力性
汽车理论
第5版
教学课件
教材主编 教材副主编
课件编制
余志生 夏群生 张红
责任编辑 赵爱宁
机械工业出版社
1
汽车理论研究的主要内容
汽车理论主要研究汽车的各项性能。
汽车的性能主要包括
动力性 燃油经济性
制动性 操纵稳定性
平顺性 通过性
汽车动力装置 参数的确定
汽车设计追求 的是最高性价比
2
学习思路
评价指标
评价指标的确定
宝来 1.8手动 206km/h
宝来 1.8T手动 221kห้องสมุดไป่ตู้/h
宝马318i
214km/h
蒙迪欧 2.0
205km/h
本田雅阁 2.0 197km/h
本田雅阁 2.4 219km/h
奥迪A4 1.8T 220km/h
奥迪A4 2.0
230km/h
中高级轿车
2.5＜发动机排量/L≤4.0
凯迪拉克赛威 2.8 201km/h
手动挡汽车的加速时间更短
法拉利 575M Maranello 4.2s
宝时捷911
3.9s
兰博基尼 Gallardo
4.2s
17
第一节 汽车的动力性指标
2）静止到400m或静止到1km的冲刺时间
奥迪A6 1.8T 静止到400m冲刺时间7.9s 静止到1km冲刺时间33.4s
在一般的技术参数中往往不给此项数据
16
第一节 汽车的动力性指标
2.加速时间t
（1）原地起步加速时间
1） 0～100km/h的加速时间
飞度1.5L 红旗CA7460 捍马H2 宝马523Li 奥迪A8 宝马750 奔驰S600
12.0s 10.5s 10.0s 9.6s 7.0s 6.6s 6.5s
宝来1.8 M（手动挡）/A（自动挡） 11.1s/12.7s 宝来1.8T M /A （手动挡） （自动挡） 9.0s/10.5s
宝马520i
（2）超车加速时间
60～100km/h （4挡/5挡） 10.8s / 13.7s 80～120km/h （4挡/5挡） 10.6 s/ 14.1s
奥迪A6L 2.8
235km/h
宝马530i
250km/h
奔驰E 280
250km/h
高级轿车
红旗CA7460
185km/h
奔驰S600(5.8L)
250km/h
宝马760
250km/h
宾利雅致(6.8L )
270km/h
迈巴赫(5.5L )
250km/h
劳斯莱斯幻影(6.7L ) 240km/h
10
155km/h 165km/h 168km/h 168km/h 165km/h 172km/h 180km/h 170km/h 165km/h 160km/h 180km/h 175km/h
9
第一节 汽车的动力性指标
中级轿车
（1.6＜发动机排量/L≤2.5）
普桑 1.8
150km/h
桑塔纳3000 1.8 185km/h
张金柱 译.化学工业出版社 喻凡 ，林逸 编著.汽车系统动力学. 机械工业出版社
4
相关期刊杂志推荐
汽车知识 汽车之友 汽车测试 汽车与你 汽车族 中国汽车画报 汽车使用与维修 汽车测试报告 汽车与运动
5
第一章 汽车的动力性
➢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。
第一节 汽车的动力性指标
1.最高车速uamax
➢重型货车（总质量>14t） 90km/h ➢中型货车（总质量6～14t） 100km/h ➢微型和轻型货车（总质量<6t） 80 ～ 130km/h ➢城市铰接客车 60 ～ 90km/h ➢客车 125km/h
商用车的速度相对较低，其主要 技术参数是载质量或载客量。
捍马H2(6.0L)
180km/h
帕杰罗速跑(3.0L) 175km/h
思 汽车的最高车速这么 考 高，在高速公路上可
以得到充分发挥吗？
中国高速公路允许的最高车速 120km/h
德国高速公路不限速
14
第一节 汽车的动力性指标
思 通过以上数据的对比分析，能得到一些什么结论？ 考
对最高车速的总结
发动机排量越大，汽车最高车速越高； 配置相同发动机的前提下，手动挡比自动挡车速更高； 发动机排量相同的前提下，车身越小，最高车速越高； SUV配备的发动机排量普遍较大，但与配备相同发动机排 量的轿车相比，最高车速要低。
第一节 汽车的动力性指标
跑车的最高车速
11
第一节 汽车的动力性指标
跑车的最高车速
12
第一节 汽车的动力性指标
跑车的最高车速
13
第一节 汽车的动力性指标
SUV的最高车速
宝马X5(4.4L)
230km/h
陆虎览胜(4.0L) 210km/h
宝马X5(3.0L)
202km/h
大众途锐(3.0L) 197km/h
学习过程中要注 重理论联系实际
分析影响因素
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太平洋汽车
搜狐汽车
慧聪汽车
中国汽车网 263汽车
3
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（美）Thomas D.Gillespie 著.车辆动力学基础. 赵六奇，金达锋，译.清华大学出版社
吴光强 主编.汽车理论.人民交通出版社 傅立敏 著.汽车空气动力学. 机械工业出版社 （英）Julian Happian-Smith 主编.现代汽车设计概论.
查阅资料：F1方程式赛车的最高车速可以达到多少？
15
第一节 汽车的动力性指标
➢现今内燃机汽车的最高车速记录为660km/h，由塞默 兄弟在1965年11月创造。
➢世界上车速的最高记录是英国飞行员安迪·格林 （Andy Green）在美国内华达州西北的盐湖上，于1997年 10月驾驶一辆喷气式发动机驱动的“冲刺”号汽车创造的， 车速第一次超过了声速，达到1227.73km/h。
➢本章将介绍汽车动力性的评价指标，汽车的驱动力、 行驶阻力、动力因数、附着力等；介绍动力性指标的确 定方法；功率平衡等。
返回目录 6
第一章 汽车动力性
第一节 汽车的动力性指标
思考
➢按照对汽车动力性的基本定义，如 何评价汽车的动力性？从哪几方面评价 会比较全面？不同车型对动力性的要求 是否相同？
返回目录 7
8
第一节 汽车的动力性指标
微型（经济型）轿车
（发动排量/L≤1.0 ）
奥拓 0.8
120km/h
吉利 1.0
120km/h
夏利 1.0
137km/h
奇瑞QQ 0.8 130km/h
从这组数据能获 取什么信息？
普及（紧凑）型轿车
（1.0＜发动排量/L ≤ 1.6）
吉利 1.3 夏利 1.3 羚羊 1.3 西耶那 1.5 赛欧 1.6 波罗 1.4 富康 1.6 捷达 1.6 飞度 1.3手动 飞度 1.3CVT 飞度 1.5手动 飞度 1.5CVT
第5版
教学课件
教材主编 教材副主编
课件编制
余志生 夏群生 张红
责任编辑 赵爱宁
机械工业出版社
1
汽车理论研究的主要内容
汽车理论主要研究汽车的各项性能。
汽车的性能主要包括
动力性 燃油经济性
制动性 操纵稳定性
平顺性 通过性
汽车动力装置 参数的确定
汽车设计追求 的是最高性价比
2
学习思路
评价指标
评价指标的确定
宝来 1.8手动 206km/h
宝来 1.8T手动 221kห้องสมุดไป่ตู้/h
宝马318i
214km/h
蒙迪欧 2.0
205km/h
本田雅阁 2.0 197km/h
本田雅阁 2.4 219km/h
奥迪A4 1.8T 220km/h
奥迪A4 2.0
230km/h
中高级轿车
2.5＜发动机排量/L≤4.0
凯迪拉克赛威 2.8 201km/h
手动挡汽车的加速时间更短
法拉利 575M Maranello 4.2s
宝时捷911
3.9s
兰博基尼 Gallardo
4.2s
17
第一节 汽车的动力性指标
2）静止到400m或静止到1km的冲刺时间
奥迪A6 1.8T 静止到400m冲刺时间7.9s 静止到1km冲刺时间33.4s
在一般的技术参数中往往不给此项数据
16
第一节 汽车的动力性指标
2.加速时间t
（1）原地起步加速时间
1） 0～100km/h的加速时间
飞度1.5L 红旗CA7460 捍马H2 宝马523Li 奥迪A8 宝马750 奔驰S600
12.0s 10.5s 10.0s 9.6s 7.0s 6.6s 6.5s
宝来1.8 M（手动挡）/A（自动挡） 11.1s/12.7s 宝来1.8T M /A （手动挡） （自动挡） 9.0s/10.5s
宝马520i
（2）超车加速时间
60～100km/h （4挡/5挡） 10.8s / 13.7s 80～120km/h （4挡/5挡） 10.6 s/ 14.1s
奥迪A6L 2.8
235km/h
宝马530i
250km/h
奔驰E 280
250km/h
高级轿车
红旗CA7460
185km/h
奔驰S600(5.8L)
250km/h
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250km/h
宾利雅致(6.8L )
270km/h
迈巴赫(5.5L )
250km/h
劳斯莱斯幻影(6.7L ) 240km/h
10
155km/h 165km/h 168km/h 168km/h 165km/h 172km/h 180km/h 170km/h 165km/h 160km/h 180km/h 175km/h
9
第一节 汽车的动力性指标
中级轿车
（1.6＜发动机排量/L≤2.5）
普桑 1.8
150km/h
桑塔纳3000 1.8 185km/h
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5
第一章 汽车的动力性
➢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。
第一节 汽车的动力性指标
1.最高车速uamax
➢重型货车（总质量>14t） 90km/h ➢中型货车（总质量6～14t） 100km/h ➢微型和轻型货车（总质量<6t） 80 ～ 130km/h ➢城市铰接客车 60 ～ 90km/h ➢客车 125km/h
商用车的速度相对较低，其主要 技术参数是载质量或载客量。
捍马H2(6.0L)
180km/h
帕杰罗速跑(3.0L) 175km/h
思 汽车的最高车速这么 考 高，在高速公路上可
以得到充分发挥吗？
中国高速公路允许的最高车速 120km/h
德国高速公路不限速
14
第一节 汽车的动力性指标
思 通过以上数据的对比分析，能得到一些什么结论？ 考
对最高车速的总结
发动机排量越大，汽车最高车速越高； 配置相同发动机的前提下，手动挡比自动挡车速更高； 发动机排量相同的前提下，车身越小，最高车速越高； SUV配备的发动机排量普遍较大，但与配备相同发动机排 量的轿车相比，最高车速要低。
第一节 汽车的动力性指标
跑车的最高车速
11
第一节 汽车的动力性指标
跑车的最高车速
12
第一节 汽车的动力性指标
跑车的最高车速
13
第一节 汽车的动力性指标
SUV的最高车速
宝马X5(4.4L)
230km/h
陆虎览胜(4.0L) 210km/h
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202km/h
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查阅资料：F1方程式赛车的最高车速可以达到多少？
15
第一节 汽车的动力性指标
➢现今内燃机汽车的最高车速记录为660km/h，由塞默 兄弟在1965年11月创造。
➢世界上车速的最高记录是英国飞行员安迪·格林 （Andy Green）在美国内华达州西北的盐湖上，于1997年 10月驾驶一辆喷气式发动机驱动的“冲刺”号汽车创造的， 车速第一次超过了声速，达到1227.73km/h。
➢本章将介绍汽车动力性的评价指标，汽车的驱动力、 行驶阻力、动力因数、附着力等；介绍动力性指标的确 定方法；功率平衡等。
返回目录 6
第一章 汽车动力性
第一节 汽车的动力性指标
思考
➢按照对汽车动力性的基本定义，如 何评价汽车的动力性？从哪几方面评价 会比较全面？不同车型对动力性的要求 是否相同？
返回目录 7
8
第一节 汽车的动力性指标
微型（经济型）轿车
（发动排量/L≤1.0 ）
奥拓 0.8
120km/h
吉利 1.0
120km/h
夏利 1.0
137km/h
奇瑞QQ 0.8 130km/h
从这组数据能获 取什么信息？
普及（紧凑）型轿车
（1.0＜发动排量/L ≤ 1.6）
吉利 1.3 夏利 1.3 羚羊 1.3 西耶那 1.5 赛欧 1.6 波罗 1.4 富康 1.6 捷达 1.6 飞度 1.3手动 飞度 1.3CVT 飞度 1.5手动 飞度 1.5CVT
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汽车理论第一章汽车的动力性.ppt
F Ff Fw Fi Fj
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。
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。
第一章 汽车的动力性
1）发动机的转矩和功率
（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
（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
汽车的动力性
汽车的动力性汽车的动力性是指汽车直线行驶在良好路面上所能达到的平均行驶速度。
1 汽车动力性的评价指标汽车的最高车速Vamax（km／h）：是指在水平良好的路面（混凝土或沥青路）上汽车能达到的最高行驶车速。
加速能力：是指汽车在各种行驶条件下迅速提高行驶速度的能力。
评价指标：原地起步加速时间和超车加速时间。
汽车的最大爬坡度imax（％）：汽车的最大爬坡度是指满载时汽车在良好路面上能顺利通过的最大坡度。
爬坡能力是指车辆在一定坡长及坡度上匀速连续爬坡的能力。
2 汽车动力性的测定条件道路：水泥或沥青路面，干燥、清洁和平直路段，路面最大坡度i≤3％，测试路段长度大于3km。
温度为0~35℃，大气压99.33～101.99kPa，风速不大于3rn／s。
装载：满载、均匀；3 汽车的受力分析汽车的驱动力与行驶阻力的平衡关系式称为汽车的行驶方程式。
即Ft=∑F阻=Ff+Fw+Fi+Fj3.1 汽车的驱动力Ft发动机产生的有效转矩，经传动系传到驱动轮上，此时作用于驱动轮上的转矩Ｍt（N．m）产生一个对地面的圆周力Fo，地面对驱动轮的反作用力Ft，（方向与Fo相反）即是汽车的驱动力，单位为N。
其数值为Ft＝Ｍt/R Mt= Me .ig.io.η式中，R一车轮半径，m。
Me―发动机输出的有效转矩，N ·m ; ig―变速器的传动比；io―主减速器的传动比；η―传动系的传动效率。
3.1.1 发动机转矩发动机的功率Pe、转矩Me以及燃油消耗率ge与发动机曲轴转速n之间的函数关系。
常以曲线表示，则曲线称为发动机的速度特性曲线，如图1所示。
发动机外特性曲线：加速踏板位置最大即发动机节气门全开时的速度特性曲线；发动机特性曲线常是在试验台上未带空气滤清器、水泵、风扇、消声器、发电机等条件下测得的，带上全部附件时的发动机特性曲线称为使用特性曲线。
3.1.2 传动系的机械效率发动机所发出的功率Pe，经传动系传至驱动轮的过程中，为克服传动系各部件中的摩擦，会消耗掉一部分功率Pt，传动系的机械效率为η＝1一Pt／Pe传动系功率损失可分为机械损失和液力损失。
汽车理论课件：汽车动力性 -
F z1
mg
b L
h g
L
mg
s in G
m
du dt
F w
（1-3）
F z2
mg
a L
h g
L
mg
s in G
m
du dt
F w
（1-4）
2021-11-4
汽車理論 第 * 頁
2. 汽車的附著力
➢ 當汽車利用其極限附著力以通過大坡度和以高加速度行駛時，動載荷的絕對值 也達到最大值。此時，汽車附著力與各行駛阻力之間的關係為：
發動機最大功率所 對應的轉矩為
T
9549
P emax
P
n
p
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汽車理論 第 * 頁
1.2.1 汽車驅動力
2、傳動系總傳動比：與動力傳動路線（汽車動力傳動系佈置 形式）有關。 汽車傳動系常見佈置形式：4×2後驅（如圖8所示）、4×2前 驅（如圖9所示）和4×4全驅（如圖10所示）。
2021-11-4
➢ 1．汽車行駛的驅動—附著條件
F FF F F
f
i
w
t
必要與充分條件
第一個條件（汽車行駛的驅動條件）：驅動力必須大於滾動阻力、坡度阻 力和空氣阻力之和，即：
F F F F
t
f
i
w
必要條件
第二個條件（附著條件）：汽車驅動力不能大於附著力，否則驅動輪將發 生滑轉，不能正常行駛，即
F t
F
F z
充分條件
僅與行駛速度有關，還與汽車迎風面積、空氣阻力係數有關，其運算式為：
F
C D
Au2
w 21.15
測試方法：進行風洞試驗。
汽车动力学ppt课件
算所得得半径。用作运动学分析。
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
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
汽车理论 第二章汽车动力性(常)
7
Acceleration time
汽车加速度曲线
GB/T12543—90《汽车加速性能试验方法》 8
9
爬坡能力的评价
▪ 以满载、良好路面上的imax来表示。
▪
－－商用车30％或16.5º；
▪
－－越野汽车60％或31º；
▪ 轿车最高车速较大， 且通常在良好的市 区道路行驶，一般不强调爬坡度。
▪ 有的国家要求汽车在常遇坡道上汽车必 须保持的速度表明其加速能力。
r
21.15
36
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 uam a,x此时F， i mgsin i tg(sin1 Ft Ff Fw )
mg
37
▪ 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。
28
▪ δ 主要与发动机飞轮的转动惯量、车轮的 转动惯量以及传动系统的转动比有关，即
▪
▪ 式中：Iw为车轮的转动惯量；If为飞轮的转 动惯量。
29
Ft Ff Fw Fi Fj
Ttqi0 ig T mg f cosCD Aua2
r
21.15
mgsinm du
dt
30
四、汽车行驶条件
▪ 1. 汽车行驶的驱动－附着条件
温度、转速、油面高度等有关。
16
▪ 汽车传动系总成机械效率
▪ 4～6档变速器ηT =0.96
▪ 6～8档变速器ηT =0.95
▪ 传动轴ηT = 0.98
▪ 主减速器ηT = 0.96 (单级)
▪
ηT = 0.92(双级)
▪ 汽车传动系机械效率
Acceleration time
汽车加速度曲线
GB/T12543—90《汽车加速性能试验方法》 8
9
爬坡能力的评价
▪ 以满载、良好路面上的imax来表示。
▪
－－商用车30％或16.5º；
▪
－－越野汽车60％或31º；
▪ 轿车最高车速较大， 且通常在良好的市 区道路行驶，一般不强调爬坡度。
▪ 有的国家要求汽车在常遇坡道上汽车必 须保持的速度表明其加速能力。
r
21.15
36
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 uam a,x此时F， i mgsin i tg(sin1 Ft Ff Fw )
mg
37
▪ 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。
28
▪ δ 主要与发动机飞轮的转动惯量、车轮的 转动惯量以及传动系统的转动比有关，即
▪
▪ 式中：Iw为车轮的转动惯量；If为飞轮的转 动惯量。
29
Ft Ff Fw Fi Fj
Ttqi0 ig T mg f cosCD Aua2
r
21.15
mgsinm du
dt
30
四、汽车行驶条件
▪ 1. 汽车行驶的驱动－附着条件
温度、转速、油面高度等有关。
16
▪ 汽车传动系总成机械效率
▪ 4～6档变速器ηT =0.96
▪ 6～8档变速器ηT =0.95
▪ 传动轴ηT = 0.98
▪ 主减速器ηT = 0.96 (单级)
▪
ηT = 0.92(双级)
▪ 汽车传动系机械效率
汽车理论课件第一章汽车的动力性
汽车的行驶阻力
01
定义
汽车行驶阻力是指在汽车行驶过程中，阻碍汽车运动的外力，包括滚动
阻力、空气阻力和坡道阻力等。
02 03
产生原理
滚动阻力是由于轮胎与地面之间的摩擦产生的；空气阻力是由于汽车表 面与空气之间的摩擦和压差产生的；坡道阻力是由于汽车重力沿坡道的 分力产生的。
影响因素
行驶阻力的大小与汽车的质量、速度、行驶路况、车体形状和空气动力 学特性等因素有关。
汽车动力性的评价指标
01
02
03
最高车速
指在良好路面上，汽车能 达到的最高行驶速度。
加速时间
指在一定行驶距离内，汽 车从某一较低车速加速到 某一高速所需的时间。
最大爬坡度
指汽车满载时在良好路面 上以最低前进挡所能爬越 的最大坡度。
汽车动力性的影响因素
发动机特性
发动机的最大功率、最 大转矩以及相应的转速 等参数对汽车动力性有
汽车的加速时间分析
加速时间定义
01
指汽车从某一较低的车速加速到某一较高的车速所需的时间。
加速时间的影响因素
02
主要包括发动机扭矩、变速器挡位、汽车总质量、轮胎滚动半
径等。
加速时间的测试方法
03
通常在专业的汽车试验场进行，通过使用专业的测时仪器来测
量。
汽车的爬坡能力分析
爬坡能力定义
指汽车在良好的路面上所能克服的最大坡度。
04
汽车的动力性分析
汽车的最高车速分析
最高车速定义
指在无风条件下，在水平、良好的沥青或水泥路面上，汽车所能 达到的最大行驶速度。
最高车速的影响因素
主要包括发动机功率、变速器挡位、汽车总质量、空气阻力系数、 轮胎滚动半径等。
第一章 汽车的动力性
目录第二章汽车的动力性 (1)2-0 引言 (1)2-1 汽车动力性指标 (2)2-2 汽车的驱动力和行驶阻力 (3)2-3 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力 (11)2-4 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 (14)2-5 汽车的功率平衡 (19)第二章汽车的动力性§2.0 引言1．定义：能达到的平均行驶速度。
2．关于定义的讨论：（1）道路——良好路面：水平或坡路（2）运动——直线行驶（3）外力——纵向外力决定的运动（4）能力——所能达到的（5）有效性——运输效率——最基本、最重要的性能。
3．本章的内容与目的分析汽车行驶时的受力，建立行驶方程式，并以图表的形式按汽车动力性评价指标的要求确定动力性。
－ 1 —— 2 —§2.1 汽车的动力性指标按尽可能高的平均行驶速度，有三方面指标：1） 最高车速max u （km/h ）——水平良好路面2） 加速时间t(s)——原地起步加速时间、超车加速时间。
a)原地起步时间t ——由一档或二档起步，逐渐换至最高档，行驶到预定距离或车速所需时间。
b)超车加速时间t ——在最高档或次高档由某一较低车速30、40km/h 全力加速至某一高速所需的时间。
c)还有用车速—时间曲线全面反应加速能力。
图1.1 汽车加速过程曲线3） 上坡能力max i ——最大坡度，良好路面，满载行驶。
a)显然，max i 是指一档最大爬坡度。
b)轿车的max i 基本满足使用要求，货车、越野车的爬坡能力是个很重要的指标。
－ 3 —§2.2 汽车的驱动力与行驶阻力1、汽车动力性——……平均行驶速度就是汽车沿行驶方向的运动状况∑=←⎪⎭⎪⎬⎫F F i t a u t max max )(——行驶方程式2、讨论（1） 驱动力——发动机转矩−→−经传动系−→−驱动轮 （2） 行驶阻力——滚动、空气、加速、坡度。
一、汽车的驱动力图1.2 汽车驱动力— 4 —rT F t t =其中 t g tqT i i T →→→0主减速器变速器即Tg tq t i i T T η***0= （1-1）ri i T F Tg tq t η***0=∴对TtqTη,，r 的讨论（略讲）（一）发动机的转速特性来确定转矩tqT（1）转速特性曲线（发动机的外特性曲线，和部分特性曲线 ）P e ,T tq ,b —n其中9550n T P tq e =（1-2）（2）发动机制造厂提供的发动机特性曲线通常是在试验台上未带空气滤清器、水泵、风扇、消声器、发电机等条件下测得的。
第二章汽车的动力性
若使汽车具有尽可能高的平均行驶速度，就必须提高汽车 的最高车速、加速能力和爬坡能力。汽车的动力性评价指标有
——汽车的最高车速，km/h； ——汽车的加速时间，s； ——汽车的最大爬坡度，%。
第二章汽车的动力性
第一节 汽车的动力性指标
汽车的最高车速指汽车在水平良好的路面（混凝土或沥青路 面）上所能达到的最高行驶速度。 汽车加速时间分为原地起步加速时间和超车加速时间。
第二章汽车的动力性
第二节 汽车行驶时的纵向外力
滚动阻力的大小取决于滚动阻力系数 f。试验表明：滚动阻力系数的 大小与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关。 行驶车速对滚动阻力系数有很大影响，见左图。
轮胎的结构、帘线和橡胶的品种不同，轮胎承载后滚动变形量也不同， 而且变形后胎面、轮胎内部材料之间的摩擦也有很大差异，因此对滚动阻 力系数f的值都有影响。
•车速和轮胎类型对滚动阻力系数的影响
•气压对滚动阻力系数的影响
第二章汽车的动力性
•第二节 汽车行驶时的纵向外力
路面不同，轮 胎滚动时的变形量及 由此所引起的弹性迟 滞损失也不同，因而 其滚动阻力系数不同。 汽车在不同路面上以 中低速行驶时，其滚 动阻力系数的数值范 围见表。
•滚动阻力系数的数值
路面类型
第二章汽车的动力性
第二节 汽车行驶时的纵向外力
从弹性轮胎受力变形的角度分析，可知这种能量消 耗是滚动阻力产生的原因。 • 加载变形过程曲线与卸 载变形恢复过程曲线的差异， 导致了轮胎接地面上压力分布 的变化，进而导致阻碍车轮滚 动的阻力偶和阻力的产生。
第二章汽车的动力性
第二节 汽车行驶时的纵向外力
第二章汽车的动力性
第二节 汽车行驶时的纵向外力
3）车轮。汽车静止时，
——汽车的最高车速，km/h； ——汽车的加速时间，s； ——汽车的最大爬坡度，%。
第二章汽车的动力性
第一节 汽车的动力性指标
汽车的最高车速指汽车在水平良好的路面（混凝土或沥青路 面）上所能达到的最高行驶速度。 汽车加速时间分为原地起步加速时间和超车加速时间。
第二章汽车的动力性
第二节 汽车行驶时的纵向外力
滚动阻力的大小取决于滚动阻力系数 f。试验表明：滚动阻力系数的 大小与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关。 行驶车速对滚动阻力系数有很大影响，见左图。
轮胎的结构、帘线和橡胶的品种不同，轮胎承载后滚动变形量也不同， 而且变形后胎面、轮胎内部材料之间的摩擦也有很大差异，因此对滚动阻 力系数f的值都有影响。
•车速和轮胎类型对滚动阻力系数的影响
•气压对滚动阻力系数的影响
第二章汽车的动力性
•第二节 汽车行驶时的纵向外力
路面不同，轮 胎滚动时的变形量及 由此所引起的弹性迟 滞损失也不同，因而 其滚动阻力系数不同。 汽车在不同路面上以 中低速行驶时，其滚 动阻力系数的数值范 围见表。
•滚动阻力系数的数值
路面类型
第二章汽车的动力性
第二节 汽车行驶时的纵向外力
从弹性轮胎受力变形的角度分析，可知这种能量消 耗是滚动阻力产生的原因。 • 加载变形过程曲线与卸 载变形恢复过程曲线的差异， 导致了轮胎接地面上压力分布 的变化，进而导致阻碍车轮滚 动的阻力偶和阻力的产生。
第二章汽车的动力性
第二节 汽车行驶时的纵向外力
第二章汽车的动力性
第二节 汽车行驶时的纵向外力
3）车轮。汽车静止时，