第一章 汽车的动力性与绪论

汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,1,绪论,一、汽车理论的主要内容（1）汽车动力学及汽车性能运动的关系。各项行驶性能。汽车的有效性与安全性（2）汽车的有效性动力性燃油经济性/燃料经济性汽车动力装置参数的选择平顺性通过性,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,2,绪论,（3）汽车的安全性（结构上讲，狭义）制动性操纵稳定性二、汽车的安全性（广义）（1）主动安全性（2）被动安全性,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,3,绪论结束！,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,4,第二章汽车的动力性1-1汽车动力性指标1-2汽车的驱动力和行驶阻力1-3汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力1-4汽车驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图1-5汽车的功率平衡,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,5,第一章汽车的动力性,预备知识汽车传动系的功能、组成、构造及工作原理。发动机的转速特性。,中心思想介绍动力性的基础知识（评价指标、受力、行驶条件）。根据力的平衡、功率的平衡来分析和评价汽车的动力性好坏。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,6,引言,定义：汽车在良好路面上直线行驶时，由纵向外力决定的所能达到的平均行驶速度。关于定义的讨论：道路良好路面：水平或坡路运动直线行驶外力纵向外力决定的运动能力所能达到的有效性运输效率最基本、最重要的性能。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,7,引言,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。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,8,第一节汽车的动力性指标,三个指标：最高车速水平良好路面加速时间原地起步加速时间、超车加速时间（1）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。（2）超车加速时间t在最高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。（3）用车速时间曲线全面反应加速能力。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,9,第一节汽车的动力性指标,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,10,第一节汽车的动力性指标,上坡能力最大坡度，良好路面，满载行驶。（1）显然，是指一档最大爬坡度。（2）轿车的最大坡度基本满足使用要求，货车、越野车的爬坡能力是个很重要的指标。（3）军用车辆的战术技术要求中，常规定在一定坡道上车辆应达到一定的速度。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,11,第一节结束！,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,12,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,行驶方程式,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,13,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,讨论驱动力发动机转矩经传动系至驱动轮。行驶阻力滚动、空气、加速、坡度。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,14,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,一、汽车的驱动力,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,15,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,由发动机的转速特性来确定转矩（1）转速特性曲线（外特性曲线，和部分特性曲线）,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,16,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,17,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,（2）发动机制造厂提供的发动机特性曲线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。带上全部附件设备时的发动机特性曲线称为使用特性曲线。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,18,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,（3）台架试验发动机工况相对稳定实际使用发动机工况相对不稳定由于对变工况下发动机特性研究的还不够，所以仍是用稳定工况下发动机台架试验结果。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,19,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,传动系的机械效率（1）Pe发动机发出的功率PT传动系中损失的功率（2）PT的讨论它由传动系中的部件变速器、传动轴、万向节、主减速器等的功率损失组成。分类：机械损失摩擦损失、液力损失消耗于润滑油受多种因素的影响，但对汽车进行初步的动力分析时可把它看作一个常数。可查表。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,20,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,21,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,车轮的半径自由半径无载静力半径静载滚动半径动载s转动n圈，实际车轮滚动距离。车轮滚动圈数。一般不计差别，统称为车轮半径r，即,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,22,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,23,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,汽车的驱动力图驱动力车速关系曲线,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,24,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,二、汽车的行驶阻力（）前两项在任何行驶条件下均存在，后两项在一定行驶条件下才存在。滚动阻力产生：轮胎内部摩擦产生弹性迟滞损失，损失的能量消失在轮胎各组成部分相互间的摩擦及橡胶、帘线等物质分子间摩擦，即弹性物质的迟滞损失。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,25,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,26,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,由力平衡：,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,27,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,令滚动阻力系数则只要知道f，就可求出滚动阻力，即无法在真正的受力图上表示出来，它只是一个数值。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,28,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,与一样，在受力图上画不出来。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,29,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,滚动阻力系数f=f(路面、车速、轮胎)，由实验测定或由经验公式估算。在动力性分析中常不考虑由于转弯增加的阻力。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,30,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,31,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,32,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,33,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,34,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,空气阻力直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力。压力阻力：形状、干扰、内循环、诱导阻力，是指法向压力合力在行驶方向上的分力。摩擦阻力：由于空气粘性在车身表面产生的切向力合力在行驶方向上的分力。一般轿车：形阻（58%），干扰（14%），内（12%），诱导（7%），摩擦（9%）。在汽车行驶范围内，与气流相对速度的动压力成正比，即,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,35,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,空气阻力系数，与雷诺系数有关空气密度，一般为1.2258相对速度，无风时为迎风面积，方向投影面积（）速度增大，对应给予足够的重视。（）可以通过查表或测量得到。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,36,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,37,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,38,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,坡度阻力坡度：因为较小，所以故,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,39,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,道路阻力与道路阻力系数当不大时，道路阻力系数道路阻力,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,40,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,加速阻力（1）克服其质量加速运行时的惯性力，。（2）平移质量惯性力与旋转质量惯性力偶矩，以计入。汽车质量换算系数，主要与飞轮转动惯量、车轮转动惯量及传动系的传动比有关。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,41,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,经验公式估算式中：,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,42,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,43,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,三、汽车行驶方程式上式可以通过对汽车各部分取隔离体进行受力分析推导得到，同时推出的表达式。只表示各物理量之间的数量关系。式中有些项，并不表示作用于汽车的外力，例如，。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,44,第二节汽车的驱动力与行驶阻力,作用于汽车质心上的惯性力为，而不是，飞轮的惯性力矩作用在汽车横截面上，所以只是进行动力性分析时代表惯性力和力矩总效应的一个数值而已。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,45,第二节结束！,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,46,第三节汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力,一、汽车行驶的驱动-附着条件1由行驶方程式知：驱动条件：（必要条件），否则（1）无法开动，（2）减速直至停车。2轮胎与地面的附着条件,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,47,第三节汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力,式中附着系数不足够大，将引起驱动轮在路面滑转。的增大，只会使驱动轮加速旋转，地面切向反作用力并不会增加。所以，地面切向反作用力不能大于附着力。对于后轮驱动的汽车,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,48,第三节汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力,因为多数情况下，所以附着条件（必要条件）式中作用于所有驱动轮上地面法向作用力3汽车的驱动附着条件（必要与充分条件）,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,49,第三节汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力,二、汽车的附着力1式中取决于路面、车速、车轮的运动状况与汽车总体布置、行驶状况、坡度i有关2汽车加速上坡时的受力及与在坡度不大，路面良好，作用于前后轮上的惯性阻力矩很小，风压中心与整车质心大致重合时，有下面近似关系,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,50,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,51,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,52,第三节汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力,3当，增大到一定程度，达到max，此时，汽车的附着力与各阻力有如下近似关系式,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,53,第三节汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力,故后轮驱动汽车前轮驱动汽车四轮驱动汽车,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,54,第三节汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力,4附着利用率或100%只有当汽车前后驱动力的分配比值等于其前后法向反作用力的分配比值时，四轮驱动汽车才能真正利用此附着力。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,55,第三节结束！,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,56,第四节汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,一、驱动力-行驶阻力平衡图1由行驶方程式或在Ftua（驱动力图）的基础上，加上Ff和Fw曲线，即可作出汽车驱动力行驶阻力平衡图，并以它确定汽车的动力性。例子：图1-23为具有五档变速器汽车的驱动力行驶阻力平衡图。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,57,第四节汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,Ft5Ff+Fw交点的对应点为uamax。当uaFf+Fw，可利用发动机的部分特性。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,58,第四节汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,2加速度曲线、加速度倒数曲线（1）利用图1-23可计算各档油门全开时的加速度曲线（设Fi=0）注：有些汽车II档可能比I档加速度大，因为I档的比较大。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,59,第四节汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,（2）由加速度图（u1u2：t）,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,60,第四节汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,（3）加速时间曲线注：由汽车的加速时间，确定汽车的加速能力，在选择传动系最佳方案或选择合适的发动机排量时是十分有用的。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,61,第四节汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,3爬坡能力一挡：,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,62,第四节汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,二、动力特性图用途：用于分析汽车的动力性令为汽车的动力因数，以D表示。即,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,63,第四节汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,动力特性图Dua关系曲线动力特性图的利用（1）uamax：动力特性图（D-ua）直接档与滚动阻力系数曲线（fua）的交点，即为uamax。（2）imax：,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,64,第四节汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,即D曲线与f曲线间的距离就表示汽车的上坡能力。I档时，可上坡度较大，此时误差较大。应按下式计算根据折算成最大爬坡度。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,65,第四节汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,（3）t：加速时用上述同样方法亦可求得加速度值，然后再折算为t。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,66,第四节结束！,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,67,第五节汽车的功率平衡,一、汽车行驶时的动态平