汽车理论的文章

1、汽车理论汽车理论主讲主讲 庞兴华庞兴华汽车理论研究目标汽车理论研究目标最高性价比最高性价比汽车的各项性能汽车的各项性能汽车理论研究的主要内容汽车理论研究的主要内容汽车动力性汽车动力性汽车燃油经济性汽车燃油经济性汽车排放性汽车排放性汽车操纵稳定性汽车操纵稳定性汽车平顺性汽车平顺性汽车的主要性能汽车的主要性能汽车制动性汽车制动性参考教材：参考教材：汽车理论汽车理论崔胜民崔胜民 北京大学出版社北京大学出版社 2016 动力性：动力性：汽车在良好路面上直线行驶时汽车在良好路面上直线行驶时，由汽车受到的由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。 本章内容

2、：本章内容：汽车动力性的评价指标；汽车动力性的评价指标；汽车受力分析（驱动力、行驶阻力、动力因数、附着力汽车受力分析（驱动力、行驶阻力、动力因数、附着力等）。等）。第一章 汽车的动力性返回目录返回目录思考思考 按照对汽车动力性的基本定义按照对汽车动力性的基本定义，如如何评价汽车的动力性？从哪几方面评价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会比较全面？不同车型对动力性的要求是否相同？是否相同？第一章 汽车动力性第一节 汽车的动力性指标返回目录返回目录第一节 汽车的动力性指标1.最高车速uamax 重型货车重型货车（总质量（总质量14t） 90km/h 中型货车中型货

3、车（总质量（总质量614t） 100km/h 微型和轻型货车微型和轻型货车（总质量（总质量6t） 80 130km/h 城市铰接客车城市铰接客车 60 90km/h 客车客车 125km/h商用车的速度相对较低商用车的速度相对较低，其主要其主要技术参数是载质量或载客量。技术参数是载质量或载客量。微型（经济型）轿车微型（经济型）轿车（发动排量（发动排量/L1.0 /L1.0 ） 奥拓奥拓 0.8 120km/h 吉利吉利 1.0 120km/h 夏利夏利 1.0 137km/h 奇瑞奇瑞QQ 0.8 130km/h 普及（紧凑）型轿车普及（紧凑）型轿车（1.01.0发动排量发动排量/L /L 1

4、.61.6） 吉利吉利 1.3 155km/h 夏利夏利 1.3 165km/h 羚羊羚羊 1.3 168km/h 西耶那西耶那 1.5 168km/h 赛欧赛欧 1.6 165km/h 波罗波罗 1.4 172km/h 富康富康 1.6 180km/h 捷达捷达 1.6 170km/h 飞度飞度 1.3手动手动 165km/h 飞度飞度 1.3CVT 160km/h 飞度飞度 1.5手动手动 180km/h 飞度飞度 1.5CVT 175km/h从这组数据能获从这组数据能获取什么信息？取什么信息？第一节 汽车的动力性指标中高级轿车中高级轿车2.5发动机排量发动机排量/L4.0凯迪拉克赛威凯迪

5、拉克赛威 2.8 201km/h奥迪奥迪A6L 2.8 235km/h宝马宝马530i 250km/h奔驰奔驰E 280 250km/h高级轿车高级轿车红旗红旗CA7460 185km/h奔驰奔驰S600(5.8L) 250km/h宝马宝马760 250km/h宾利雅致宾利雅致(6.8L ) 270km/h迈巴赫迈巴赫(5.5L ) 250km/h劳斯莱斯幻影劳斯莱斯幻影(6.7L ) 240km/h第一节 汽车的动力性指标中级轿车中级轿车（1.6发动机排量发动机排量/L2.5）普桑普桑 1.8 150km/h桑塔纳桑塔纳3000 1.8 185km/h宝来宝来 1.8手动手动 206km/h

6、宝来宝来 1.8T手动手动 221km/h宝马宝马318i 214km/h蒙迪欧蒙迪欧 2.0 205km/h本田雅阁本田雅阁 2.0 197km/h本田雅阁本田雅阁 2.4 219km/h奥迪奥迪A4 1.8T 220km/h奥迪奥迪A4 2.0 230km/h第一节 汽车的动力性指标跑车的最高车速跑车的最高车速第一节 汽车的动力性指标跑车的最高车速跑车的最高车速第一节 汽车的动力性指标跑车的最高车速跑车的最高车速思思考考汽车的最高车速这么汽车的最高车速这么高高，在高速公路上可在高速公路上可以得到充分发挥吗？以得到充分发挥吗？中国高速公路中国高速公路允许允许的最高车速的最高车速120km/h

7、德国高速公路不限速德国高速公路不限速第一节 汽车的动力性指标SUV的最高车速的最高车速宝马宝马X5(4.4L) 230km/h陆虎览胜陆虎览胜(4.0L) 210km/h宝马宝马X5(3.0L) 202km/h大众途锐大众途锐(3.0L) 197km/h捍马捍马H2(6.0L) 180km/h帕杰罗速跑帕杰罗速跑(3.0L) 175km/h对最高车速的总结对最高车速的总结通过以上数据的对比分析通过以上数据的对比分析，能得到一些什么结论？能得到一些什么结论？思思考考发动机发动机排量越大，汽车最高车速越高；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；配置相同发动机的

8、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；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。量的轿车相比，最高车速要低。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现今内燃机汽车的最高车速记录为660km/h，由塞默，由塞默兄弟在兄弟在1965年年11月创造。月创造。 世界上车速的最高记录是英国飞行员安迪世界上车速的最高记录是英国飞行员安迪格林格林（Andy Green）在美国内华达州西北的盐湖上，于）在美国内华达州西北的

9、盐湖上，于1997年年10月驾驶一辆喷气式发动机驱动的月驾驶一辆喷气式发动机驱动的“冲刺冲刺”号汽车创造的，号汽车创造的，车速第一次超过了声速，达到车速第一次超过了声速，达到1227.73km/h。第一节 汽车的动力性指标2.加速时间t 飞度飞度1.5L 12.0s 红旗红旗CA7460 10.5s 捍马捍马H2 10.0s 宝马宝马523Li 9.6s 奥迪奥迪A8 7.0s 宝马宝马750 6.6s 奔驰奔驰S600 6.5s宝来宝来1.8 M（手动挡）（手动挡）/A（自动挡）（自动挡） 11.1s/12.7s宝来宝来1.8T M （手动挡）（手动挡）/A（自动挡）（自动挡） 9.0s/1

10、0.5s手动挡汽车的加速时间更短手动挡汽车的加速时间更短法拉利法拉利 575M Maranello 4.2s宝时捷宝时捷911 3.9s兰博基尼兰博基尼 Gallardo 4.2s第一节 汽车的动力性指标（1）原地起步加速时间1） 0100km/h的加速时间2）静止到400m或静止到1km的冲刺时间60100km/h （4挡挡/5挡）挡） 10.8s / 13.7s80120km/h （4挡挡/5挡）挡） 10.6 s/ 14.1s思考：从这组数据可得到什么信息？思考：从这组数据可得到什么信息？第一节 汽车的动力性指标奥迪奥迪A6 1.8T 静止到静止到400m冲刺时间冲刺时间7.9s 静止到

11、静止到1km冲刺时间冲刺时间33.4s在一般的技术参数中往往不给此项数据在一般的技术参数中往往不给此项数据（2）超车加速时间宝马宝马520i 低挡的超车加速能力更强。低挡的超车加速能力更强。tanhiSsh坡度的概念坡度的概念货车满载货车满载 imax=30越野车越野车 imax=60车型车型最大爬坡度最大爬坡度imax切诺基切诺基30通用开拓者通用开拓者50长丰猎豹长丰猎豹70帕杰罗帕杰罗70陆虎陆虎100陆地巡洋舰陆地巡洋舰100一些一些SUV车型的最大爬坡度车型的最大爬坡度第一节 汽车的动力性指标3.最大爬坡度imax第一节 汽车的动力性指标 美国对轿车的爬坡能力有如下规定：美国对轿车的

12、爬坡能力有如下规定： 能以能以104km/h（65mile/h）通过）通过6的坡道；的坡道； 满载时不低于满载时不低于80km/h； 在在6的坡道上，的坡道上，096km/h（60mile/h）的）的 加速时间不应大于加速时间不应大于20s。第一章 汽车动力性 重点分析并计算汽车行驶过程中的驱动重点分析并计算汽车行驶过程中的驱动力和行驶阻力。力和行驶阻力。第二节 汽车的驱动力与行驶阻力返回目录返回目录tq g0TtT i iFrrTFttttq g0TTT i iuaTtF0FtrTt驱动力矩；驱动力矩；Ttq 发动机转矩；发动机转矩；第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力

13、一、驱动力Ftig变速器传动比；变速器传动比；i0主减速器传动比；主减速器传动比；T传动系的机械效率。传动系的机械效率。发动机产生的转矩经传动系传到驱动轮，产生驱动力矩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，驱动轮在Tt的的作用下给地面作用一圆周力作用下给地面作用一圆周力F0，地面对驱动轮的反作用力，地面对驱动轮的反作用力Ft即为驱动力。即为驱动力。 Ft 与发动机转矩与发动机转矩Ttq、变速器传动比、变速器传动比 ig、主减速器传动比、主减速器传动比 i0、传动、传动系的机械效率系的机械效率T 和车轮半径和车轮半径 r 等因素有关。等因素有关。 驱动力和车速都与发动机

14、特性有直接关系，可以通过发驱动力和车速都与发动机特性有直接关系，可以通过发动机特性曲线找出驱动力与车速之间的关系。动机特性曲线找出驱动力与车速之间的关系。发动机发动机uaFt 计算驱动力是为了确定汽车的动力性指标，也即要找出计算驱动力是为了确定汽车的动力性指标，也即要找出驱动力和车速的关系。驱动力和车速的关系。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力发动机的转速特性，即发动机的转速特性，即Pe、Ttq、b=f（n）关系曲线。关系曲线。节气门开启程度的不同节气门开启程度的不同外特性曲线外特性曲线部分负荷特性曲线部分负荷特性曲线思思考考计算汽车动力性指标时计算汽车动力性指标时，需

15、要用什么特性曲线？需要用什么特性曲线？1.发动机的转速特性第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力9550tqenTP 第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力发动机转速特性曲线发动机转速特性曲线第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 带上全部附件设备时的带上全部附件设备时的发动机特性曲线，称为发动机特性曲线，称为使用使用外特性曲线外特性曲线。一般，使用外。一般，使用外特性与外特性相比：特性与外特性相比： 汽油机的最大功率约汽油机的最大功率约小小15%； 货车柴油机的最大功率货车柴

16、油机的最大功率约约小小5%； 轿车与轻型货车柴油机轿车与轻型货车柴油机的最大功率约的最大功率约小小10%。宝来轿车发动机的基本参数如下宝来轿车发动机的基本参数如下 ： 水冷，直列四缸，每缸五气门水冷，直列四缸，每缸五气门最大功率最大功率 110kW/5700 r/min最大转矩最大转矩 210Nm/17504600 r/min缸径缸径行程行程 81mm86.4mm压缩比压缩比 9.3:1思考思考 宝来轿车发动机的转矩输出特性是否理想？为什么？宝来轿车发动机的转矩输出特性是否理想？为什么？ 汽车起步加速时汽车起步加速时，过早换入高挡（即发动机转速较低时即换入过早换入高挡（即发动机转速较低时即换入

17、高挡高挡) ) 是否有利于其加速性？是否有利于其加速性？ 发动机最大转矩对应的转速较低好还是较高好？发动机最大转矩对应的转速较低好还是较高好？一般来说，达到最大扭矩时一般来说，达到最大扭矩时的转速低的好，可以尽早获得最大的加速力。但是也不能太低。的转速低的好，可以尽早获得最大的加速力。但是也不能太低。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力inTinTPPP 等速行驶时等速行驶时einPP eTeTeT1PPPPPPT传动系损失的功率。传动系损失的功率。Pin输入传动系的功率；输入传动系的功率；第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力2.传动系的机械效率T转

18、速转速机械损失机械损失液力损失液力损失转矩转矩齿轮对数齿轮对数过低，热容量小过低，热容量小过高，搅油损失大过高，搅油损失大油面高度油面高度温度温度润滑油品质润滑油品质直接挡直接挡T最高最高T高高损失小损失小齿轮对数少齿轮对数少T高高损失的比重小损失的比重小损失大损失大Ttq大大传动系损失的功率传动系损失的功率PT主要与哪些因素有关？主要与哪些因素有关？ 第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力PT思考思考传动系效率曲线传动系效率曲线第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力挡挡挡挡11200r/min 21600r/min 31900r/min 42000r/

19、min部件名称部件名称T46 挡变速器挡变速器95%辅助变速器（副变速器或分动器）辅助变速器（副变速器或分动器）95%8 挡以上变速器挡以上变速器90%单级减速主减速器单级减速主减速器96%双级减速主减速器双级减速主减速器92%传动轴的万向节传动轴的万向节98%第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力表表1-1 传动系各部件的传动效率传动系各部件的传动效率自由半径自由半径：车轮处于无载时的半径。：车轮处于无载时的半径。静力半径静力半径rs：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。面间的距离。滚动半径滚动半径rr：车轮几何中心到速度

20、瞬心的距离。：车轮几何中心到速度瞬心的距离。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力3.车轮半径riiTFT0gtqt0ga377. 0iinru 做出的做出的Ft - ua关系图，即驱动力图。关系图，即驱动力图。依据下面两式依据下面两式以及发动机外特性曲线以及发动机外特性曲线第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力4.汽车的驱动力图nminntqnpnmaxn/(rmin-1)800330057006200Ttq/(Nm )142195159143ig1=2.13Ft1/N5438746860895477ua1/(kmh-1 )7.129.250.554.

21、9例：已知奥迪例：已知奥迪A4轿车发动机的数据（如下表所示），轿车发动机的数据（如下表所示），ig1=2.13，i0=6.333，r=0.317m，T=0.90，由，由和可以对应计算出和可以对应计算出 1 挡的挡的Ft1和和ua1。riiTFT0gtqtag 00.377nrui i第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力奥迪奥迪 A4 轿车驱动力图轿车驱动力图1a/(km h )u1 tF2tF3tF4tF5tF第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力jiwfFFFFF滚动阻力滚动阻力Ff第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力二、汽车的

22、行驶阻力汽车在行驶过程中将会遇到哪些行驶阻力？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？如何保证汽车可以加速或爬坡？空气阻力空气阻力Fw坡度阻力坡度阻力Fi加速阻力加速阻力Fj汽车行驶总阻力汽车行驶总阻力思考思考软路面上软路面上硬路面上硬路面上产生滚动阻力的主要原因产生滚动阻力的主要原因轮胎变形轮胎变形轮胎变形和路面变形轮胎变形和路面变形轮胎变形为什么会产生滚动阻力？轮胎变形为什么会产生滚动阻力？轮胎的迟滞损失轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸：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载恢复时不能完全收回，一部分能

23、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损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失迟滞损失。1.滚动阻力Ff第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力思考思考ua加载变形区加载变形区卸载变形区卸载变形区n n思思考考 由轮胎的迟滞损失图看，在轮胎径向变形相同的情况下，由轮胎的迟滞损失图看，在轮胎径向变形相同的情况下，地面作用在加载变形区与卸载变形区的法向反力是否相等？地面作用在加载变形区与卸载变形区的法向反力是否相等？第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力aun nW dd1pF1XFaun nWp1F1XFaraun nW1pF1XFZF

24、ZFOEFCDAhZF1）从动轮受力分析第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力FZdFZdfTZFaFTZff1pTrFraFrTFZf1praf p1FWfWFf1pWfF frTFfff滚动阻力系数滚动阻力系数第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力aun nWp1F1XFarZFaun nW1pF1XFfTZF令令auWp2F2XFZFtTaraFTrFZXt2ftTT rTrTFXft2ftFF 即路面作用于驱动轮的切向力即路面作用于驱动轮的切向力FX2比比Ft要小。要小。2）驱动轮受力分析第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力

25、4a4a10100100ufufff ua高高 f 大大 货车货车 f=0.0076+0.000056ua 3）影响Ff的因素第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力轿车轿车（1）车速 ua第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力zf轮胎的两个最重要参数：极限速度和承载量。轮胎的两个最重要参数：极限速度和承载量。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力临界车速临界车速（最高车速）（最高车速） 当汽车车速超过临界车速时，轮胎会出现驻波现象，当汽车车速超过临界车速时，轮胎会出现驻波现象，其周缘呈明显的波浪状，且轮胎温度快速增加。其周缘呈明显的波

26、浪状，且轮胎温度快速增加。 后果是大量发热导致轮胎破损或爆胎。后果是大量发热导致轮胎破损或爆胎。 驻波现象驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形在高速行驶时，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，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。沿轮胎圆周衰减。驻波现象（图像）驻波现象（图像）第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力

27、子午线轮胎子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小比斜交轮胎的滚动阻力小20%30； 滚动阻力滚动阻力与轮胎的帘线（棉、人造丝、尼龙、钢丝）与轮胎的帘线（棉、人造丝、尼龙、钢丝）和橡胶品质有关。和橡胶品质有关。（2）轮胎结构第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力（3）气压第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 气压越高，轮胎变形及由其产生的迟滞损失就越小，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。滚动阻力也越小。（4）驱动力第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力为什么驱动力系数很大时为什么驱动力系数很大时，气压越低气压越低

28、 f 越小？越小？Ft胎面滑移胎面滑移Ff pa接地面积接地面积胎面滑移胎面滑移滑移引起的滑移引起的Ff 思考思考第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力上高速公路时，轮胎气压应该适当高一些。上高速公路时，轮胎气压应该适当高一些。在松软路面、泥泞路面、雪地行驶时，可适当降低轮胎气压。在松软路面、泥泞路面、雪地行驶时，可适当降低轮胎气压。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 在高速公路上，轮胎变形产生的滚动阻力在高速公路上，轮胎变形产生的滚动阻力大还是滑移产生的滚动阻力大？大还是滑移产生的滚动阻力大？ 胎压高胎压高轮胎变形小轮胎变形小迟迟滞损失少滞损失少F

29、f小小胎压低胎压低滑移小滑移小Ff小小 上高速公路前要检查胎压上高速公路前要检查胎压，在给定的胎压范围内在给定的胎压范围内，胎胎压适当高一些好还是低一些好？压适当高一些好还是低一些好？思考思考思考思考路面类型路面类型滚动阻力系数滚动阻力系数良好的沥青或混凝土路面良好的沥青或混凝土路面0.0100.018一般的沥青或混凝土路面一般的沥青或混凝土路面0.0180.020碎石路面碎石路面0.0200.025良好的卵石路面良好的卵石路面0.0250.030坑洼的卵石路面坑洼的卵石路面0.0350.050压紧土路压紧土路干燥的干燥的0.0250.035 雨后的雨后的0.0500.150泥泞土路（雨季或解

30、冻期）泥泞土路（雨季或解冻期）0.1000.250干沙干沙0.1000.300湿沙湿沙0.0600.150结冰路面结冰路面0.0150.030压紧的雪道压紧的雪道0.0300.050第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 由轮胎由轮胎与土壤之与土壤之间的粘着间的粘着性所致性所致（5）路面条件表表1-2 滚动阻力系数滚动阻力系数 f 的数值的数值离心力离心力前、后轮产生侧偏力前、后轮产生侧偏力侧偏力沿行驶方向产生分力侧偏力沿行驶方向产生分力滚动阻力增加滚动阻力增加（6）转向第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力（1）压力阻力（占（占91）汽车直线行驶时受到

31、的空气作用力在行驶方向的分力称汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力称为空气阻力。为空气阻力。 作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力。上的分力。2.空气阻力FW第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 取决于车身主体形状。取决于车身主体形状。1）形状阻力第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力后视镜后视镜 车身表面的凸起物引起的阻力。车身表面的凸起物引起的阻力。 2）干扰阻力第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻

32、力后视镜后视镜 后视镜设计后视镜设计也要注重流线形也要注重流线形第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力后视镜后视镜 第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力后视镜后视镜 第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力门把手门把手 第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力悬架导向杆和传动轴悬架导向杆和传动轴 第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 满足冷却、通风等需要，使空气流经车体内部时构成的阻力。满足冷却、通风等需要，使空气流经车体内部时构成的阻力。4）诱导阻力 空气升力在水平方向的投影。空气升力在水平方

33、向的投影。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力3）内循环阻力 由于流经车顶的气流速由于流经车顶的气流速度大于流经车底的气流速度，度大于流经车底的气流速度，使得车底的空气压力大于车使得车底的空气压力大于车顶，从而空气作用在车身上顶，从而空气作用在车身上的垂直方向的压力形成压差，的垂直方向的压力形成压差，这就是这就是空气升力。思思考考夏季在高速公路上开空调省油还是开窗通风省油？夏季在高速公路上开空调省油还是开窗通风省油？第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力打开天窗换气和打开侧窗换气有何不同？打开天窗换气和打开侧窗换气有何不同？ 打开天窗换气时，天窗上方的

34、压打开天窗换气时，天窗上方的压力低于车内的压力。换气平稳，后力低于车内的压力。换气平稳，后者向内压气，换气猛烈者向内压气，换气猛烈（2）摩擦阻力（9） 由于空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力由于空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。在行驶方向的分力。2rDw21uACF241.2258N sm15.212aDwAuCF CD空气阻力系数；空气阻力系数；A迎风面积；迎风面积；ur相对速度；相对速度；空气密度。空气密度。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力（3）空气阻力FW的计算第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力发动机盖应向前

35、下倾发动机盖应向前下倾（4）减小CD值要遵循的要点1）车身前部第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 面与面交接处的棱角应为圆柱状。面与面交接处的棱角应为圆柱状。过渡不理想过渡不理想第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 面与面交接处的棱角应为圆柱状。面与面交接处的棱角应为圆柱状。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 风窗玻璃应尽可能风窗玻璃应尽可能“躺平躺平”，且与车顶圆滑过渡。，且与车顶圆滑过渡。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力越野车很难做到越野车很难做到 风窗玻璃应尽可能风窗玻璃应尽可能“躺平躺平”，

36、且与车顶圆滑过渡。，且与车顶圆滑过渡。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物。尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力上掀式前照灯上掀式前照灯（视频）（视频）第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 在保险杠下面，应安装合适的扰流板。在保险杠下面，应安装合适的扰流板。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 车轮盖应与轮胎相平。车轮盖应与轮胎相平。思考：思考：F1方程式赛车为什么不用车轮盖？方程式赛车为什么不用车轮盖？ 第二节第二节 汽车的驱动力与行

37、驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 整个车身应向前倾整个车身应向前倾12。2）整车第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 水平投影应为腰鼓形。水平投影应为腰鼓形。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 后端稍稍收缩，前端呈半圆形。后端稍稍收缩，前端呈半圆形。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 最好采用舱背式或直背式。最好采用舱背式或直背式。3）汽车后部 应安装后扰流板。应安装后扰流板。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽

38、车的驱动力与行驶阻力 当车速超过当车速超过120km/h，尾翼会自动升高，尾翼会自动升高160mm，为车身增为车身增加加30的下压力；在车速低于的下压力；在车速低于80km/h，尾翼又会自动降低。，尾翼又会自动降低。 应安装后扰流板。应安装后扰流板。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 应安装后扰流板。应安装后扰流板。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 应安装后扰流板。应安装后扰流板。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 应安装后扰流板。应安装后扰流板。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 若用折背式，则

39、行李箱盖板至地面距离应高些，长度要短些。若用折背式，则行李箱盖板至地面距离应高些，长度要短些。 后面应采用鸭尾式结构。后面应采用鸭尾式结构。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 后面应采用鸭尾式结构。后面应采用鸭尾式结构。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 所有零件应在车身下平面内且较平整，最好有平滑所有零件应在车身下平面内且较平整，最好有平滑的盖板盖住底部。的盖板盖住底部。4）车身底部第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力底部比较凌乱底部比较凌乱第二节第二节 汽车的驱动

40、力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力底部比较凌乱底部比较凌乱第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 仔细选择进风口与出风口的位置，精心设计内部风道。仔细选择进风口与出风口的位置，精心设计内部风道。5）发动机冷却通风系统冷却前制动器冷却前制动器冷却前制动器冷却前制动器冷却发动机和制动器冷却发动机和制动器冷却后制动器和润滑系统冷却后制动器和润滑系统第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力冷却发动机和前制动器冷却发动机和前制动器冷却后制动器冷却后制动器为发动机提供充足的空气为发动机提供充足的空气第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力什么是超级跑

41、车？什么是超级跑车？ 限量生产、价格高昂、动力强劲（限量生产、价格高昂、动力强劲（3.5L以上、以上、8缸以缸以上）、起步快（上）、起步快（0100km/h时间在时间在5s以内）、技术超群、以内）、技术超群、车身自重轻（采用碳纤维或轻质合金材料）、外观超前等。车身自重轻（采用碳纤维或轻质合金材料）、外观超前等。 形象的描述：形象的描述：外观鲜亮，让人爱得要死；加速时令人外观鲜亮，让人爱得要死；加速时令人皮肤绷紧、汗毛直竖，让人吓得要死；数量奇少，价格奇皮肤绷紧、汗毛直竖，让人吓得要死；数量奇少，价格奇高，让人想得要死。高，让人想得要死。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力

42、思考：对于轿车和超级跑车思考：对于轿车和超级跑车，哪种车型的空气阻力系数更哪种车型的空气阻力系数更大？为什么？大？为什么？三种超级跑车三种超级跑车兰博基尼兰博基尼法拉利法拉利保时捷保时捷第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力答案答案 由于尾翼的影响、发动机和制动器通风冷却的需要，由于尾翼的影响、发动机和制动器通风冷却的需要，超级跑车的空气阻力系数一般会大于普通轿车。超级跑车的空气阻力系数一般会大于普通轿车。兰博基尼跑车兰博基尼跑车 在冷却通风口关闭且扰流板摆平时，在冷却通风口关闭且扰流板摆平时，CD值为值为0.33；展；展开时，开时，CD值为值为0.36。第二节第二节 汽车

43、的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力思考：对于轿车和超级跑车思考：对于轿车和超级跑车，哪种车型的空气阻力系数更哪种车型的空气阻力系数更大？为什么？大？为什么？减小减小CD值要遵循的要点总结如下：值要遵循的要点总结如下：第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力未来轿车的外形未来轿车的外形第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力导流板导流板 6）货车和半挂车的空气阻力也很重要，不少货车驾驶室）货车和半挂车的空气阻力也很重要，不少货车驾驶室上已装用导流板等装置，以减小空气阻力、节省燃油。上已装用导流板等

44、装置，以减小空气阻力、节省燃油。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力车型车型空气阻力系数空气阻力系数CD 帕萨特帕萨特0.28 奥迪奥迪A40.28 现代现代0.29 奔驰奔驰C级级0.26 奔驰奔驰S级级0.27 保时捷保时捷0.31 陆虎览胜陆虎览胜0.38一些常见车型的空气阻力系数一些常见车型的空气阻力系数第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力isinFG汽车重力沿坡道的分力。汽车重力沿坡道的分力。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力3.坡度阻力FiW路面路面imax高速公路平原微丘区高速公路平原微丘区3%高速公路山岭重丘区

45、高速公路山岭重丘区5%一级汽车专用公路平原微丘区一级汽车专用公路平原微丘区5%一级汽车专用公路平原重丘区一级汽车专用公路平原重丘区6%四级公路四级公路平原微丘区平原微丘区6%四级公路四级公路平原重丘区平原重丘区9%一般道路的坡度均较小。一般道路的坡度均较小。一些常见路面的坡度一些常见路面的坡度第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力itansinGiGGFtansini第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力道路阻力道路阻力cos()FGfGiG fifiFFFsincosGGf第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力滚动阻力和坡度阻力之和

46、。滚动阻力和坡度阻力之和。一般道路一般道路 较小，较小， 1， i令令f+i= ， 为道路阻力系数为道路阻力系数FGsin平移质量的惯性力平移质量的惯性力 旋转质量的惯性力偶矩旋转质量的惯性力偶矩第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力汽车加速行驶时，克服其质量加速运动时的惯性力。汽车加速行驶时，克服其质量加速运动时的惯性力。tumFddj2 2f g 0Tw22111I i iImrmr 旋转质量换算系数旋转质量换算系数IW 车轮转动惯量；车轮转动惯量；If飞轮转动惯量。飞轮转动惯量。4.加速阻力第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力挡位不同，挡位不同，

47、值不同值不同 总质量越小的车，旋转质量换算系数值越大。总质量越小的车，旋转质量换算系数值越大。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力总质量不同，总质量不同，值不同值不同tfwijFFFFFcos1 tq g 0T2Dadcossin21.15dT i iC AuGfuGmrt tq g0T2Dad21.15dT i iC AuGfuGimrt sintani第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力三、汽车行驶方程式20gf2w2212121ruiiIruImuE汽车受到外力的功率为汽车受到外力的功率为PuFFFP)(iwf第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻

48、力汽车的驱动力与行驶阻力用功率方程推导用功率方程推导和汽车行驶方程式和汽车行驶方程式汽车以车速汽车以车速u行驶时的动能为行驶时的动能为E发动机功率为发动机功率为PeuriiTTP0gtqetqe传动系摩擦阻力的负功率为传动系摩擦阻力的负功率为PruFPrrFr 传动系摩擦力转换到车轮轮缘的阻力。传动系摩擦力转换到车轮轮缘的阻力。加速时飞轮和车轮的受力图加速时飞轮和车轮的受力图第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力ruiiii0g0ge无级变速时无级变速时tiutuiritddddddgg0eT0geftqtddiitITT如果只考虑飞轮的转动惯量，加速时作用于驱动轮的转矩如

49、果只考虑飞轮的转动惯量，加速时作用于驱动轮的转矩第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力0geftqtddiitITT 设传动系无任何摩擦阻力，作用于驱动轮的转矩为设传动系无任何摩擦阻力，作用于驱动轮的转矩为tTertttqfg 0Td(1)dTTTTIi it传动系各处摩擦转换到驱动轮处的摩擦阻力转矩为传动系各处摩擦转换到驱动轮处的摩擦阻力转矩为Tr第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力tiruiiIturiiIri iTrTFdd)1 (dd)1 ()1 (g2Tg20f2T202gfT0gtqrrutiruiiIturiiIriiTPdd)1 (dd

50、)1 ()1 (g2Tg20f2T202gfT0gtqr传动系摩擦损耗的功率为传动系摩擦损耗的功率为Pr传动系各处摩擦转换到车轮周缘的总摩擦阻力为传动系各处摩擦转换到车轮周缘的总摩擦阻力为Fr2 2f g 0w22222tq g 0fwid111d222I i iImuuutrrT i iFFFr utiruiiIturiiIriiTdd)1 (dd)1 ()1 (g2Tg20f2T202gfT0gtq第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力由汽车整体动能对时间的变化率等于所有作用力的功率，由汽车整体动能对时间的变化率等于所有作用力的功率，可得下式可得下式:tiruiiItu

51、uriiIrImddddg22g20f2202gf2wutiruiiIturiiIFFFFdd1dd1g2Tg20f2T202gfiwft)()(tiruiiIturiiIrImFFFFddddg2Tg20f2T202gf2wiwft由上式得出汽车的行驶方程式由上式得出汽车的行驶方程式第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力tiruiiItumtiruiiIturiiIrImFddddddddg2Tg20fg2Tg20f2T202gf2wj2T202gf2w1mriiImrI第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力由上式可得汽车的加速阻力为由上式可得汽车的加

52、速阻力为tiruiiItumtiruiiIturiiIrImFddddddddg2Tg20fg2Tg20f2T202gf2wj第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力由上式可得汽车的加速阻力为由上式可得汽车的加速阻力为 如果汽车装有有级式固定传动比变速器，如果汽车装有有级式固定传动比变速器， 加速加速阻力阻力 ，所以，所以为装有固定传动比变速器汽车为装有固定传动比变速器汽车的旋转质量换算系数。的旋转质量换算系数。gd0ditjdduFmt tiruiiItumtiruiiIturiiIrImFddddddddg2Tg20fg2Tg20f2T202gf2wj第二节第二节 汽车的

53、驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力由上式可得汽车的加速阻力为由上式可得汽车的加速阻力为 如果汽车装有传动比连续变化的无级变速器，加速阻如果汽车装有传动比连续变化的无级变速器，加速阻力为上述两项之和，其中第二项加速阻力是由于传动比力为上述两项之和，其中第二项加速阻力是由于传动比变化率变化率 使发动机飞轮加速而产生的。使发动机飞轮加速而产生的。gd /dit第一章第一章 汽车动力性汽车动力性 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。第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图返回目录返回目录jiwftFFFFF第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图 在

54、驱动力图的在驱动力图的基础上，画出基础上，画出Ff+FW=f (ua) 就是驱就是驱动力行驶阻力平衡动力行驶阻力平衡图。图。一、驱动力行驶阻力平衡图FfFf+FWFfFf+FWuamax第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图au最高车速行驶时最高车速行驶时Fi=0Fj=0Ft=Ff+Fw发动机以部分发动机以部分负荷工作即可负荷工作即可思考思考 当当Ff+FW与与Ft5没有没有交点时，如何确定最高交点时，如何确定最高车速？此时对应的发动车速？此时对应的发动机工况如何？机工况如何？1.确定uamaxuamax=205km/h奥迪奥迪A4 轿车驱动力轿车驱动力行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图1a

55、/(km h )u)(1ddwftFFFmtu 由驱动力由驱动力行行驶阻力平衡图可以驶阻力平衡图可以做出加速度曲线。做出加速度曲线。第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图Fi=02.确定加速时间tuatd1d Auauattuuuutd16 . 31d1da2a1210第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图思考：从图中看，在什思考：从图中看，在什么时候换挡可以使加速么时候换挡可以使加速时间最短？时间最短？ 由加速度曲线由加速度曲线做加速度倒数曲线，做加速度倒数曲线，再积分，即可求出再积分，即可求出加速时间。加速时间。第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图uatd1d 2

56、a21a10111ddd3.6tuuuuttuuAaa 由加速度曲线由加速度曲线做加速度倒数曲线，做加速度倒数曲线，再积分，即可求出再积分，即可求出加速时间。加速时间。思考：从图中看，在什思考：从图中看，在什么时候换挡可以使加速么时候换挡可以使加速时间最短？时间最短？第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图 积分时可积分时可以将积分区域以将积分区域划分成若干个划分成若干个小区间，采用小区间，采用图解积分的方图解积分的方法求面积和。法求面积和。第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图直接挡加速直接挡加速挡原地起步换挡加速挡原地起步换挡加速计算得到的加速度曲线计算得到的加速度曲线所用时

57、间较短所用时间较短0ddtu)(wftiFFFF15.21cossin2aDT0gtqAuCGfriiTGGFFF)(arcsinwft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 由驱动力由驱动力行驶行驶阻力平衡图和阻力平衡图和 i=tan可以做出爬坡度图。可以做出爬坡度图。tfw()arcsinFFFG jwiftFFFFFtguGFFddwtGFFDwtD动力因数。动力因数。第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图二、动力特性图思考：动力因数能否反映汽思考：动力因数能否反映汽车动力性的好坏？已知哪些车动力性的

58、好坏？已知哪些参数可做出动力特性图？参数可做出动力特性图？f第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图uamax1 1）计算最高车速0ddtu0ifD 由动力特性图确定动力性评价指标由动力特性图确定动力性评价指标tguDddtguifdd0ddtufDi 由动力特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。由动力特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。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 挡工作时，爬坡度较大，此时以挡工作时，爬坡度较大，此时以 imaxD1maxf 计算的误差也较大，可以用下式计算计算的误差也较大，可以用下式计算222max1max1max11arcsinffDfD

59、1maxmaxmaxcossinDfmax2maxsin1cos0i)(ddfDgtu 计算加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图解积计算加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图解积分即可计算加速时间。分即可计算加速时间。第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图做出加速度曲线做出加速度曲线3）计算加速时间第一章 汽车动力性第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率返回目录返回目录路面条件路面条件附着系数附着系数干沥青路面干沥青路面0.70.8湿沥青路面湿沥青路面0.50.6干燥的碎石路干燥的碎石路0.60.7干土路干土路0.50.6湿土路湿土路0.20.4滚压后的雪路滚压后的雪路0.20.3

60、maxXZFFFF1.附着力附着系数，附着系数，与路面与路面和轮胎都有关。和轮胎都有关。 地面对轮胎切向反作地面对轮胎切向反作用力的极限值（最大值）用力的极限值（最大值）即为附着力。即为附着力。 FZ地面作用在车轮上地面作用在车轮上的法向反力；的法向反力；第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率一、汽车行驶的附着条件常见路面的常见路面的平均平均附着系数附着系数思考：为什么汽车在湿土路上容思考：为什么汽车在湿土路上容易出现打滑现象？易出现打滑现象？思考思考 光面胎和带花纹的轮胎在光面胎和带花纹的轮胎在干燥硬路面上的附着系数有何干燥硬路面上的附着系数有何不同？不同？ 轮胎花纹起什么作用？轮胎花纹起