1.2 汽车的驱动力和行驶阻力

1.2汽车的驱动力和行驶阻力,驱动力:,行驶阻力之和:,1.2汽车的驱动力和行驶阻力,汽车动力传递路线：发动机离合器变速器副变速器传动轴主减速器差速器半轴轮边减速器车轮,传动系的主要组成,手动或自动变速箱，其内部的齿轮系使发动机转速与所要求的行驶速度匹配,半轴，在后桥半轴套内旋转，将动力由差速器传到后轮,主减速器和差速器，将动力流方向改变90，并允许弯道行驶或两侧附着条件不同时一侧车轮比另一侧车轮转的快,钟形壳，其内由离合器（对于手动变速器）或液力变矩器（对于自动变速器）,传动轴，将动力从变速器传到主减速器万向节，并使传动轴可随后桥跳动,发动机经过传动系提供车辆驱动所需的功率（转矩速度）,1.2汽车的驱动力和行驶阻力,车轮对地面的作用力,地面对车轮的作用力,图1-2汽车驱动力,外特性曲线：节气门(油门)全开时，转矩或功率等与转速的关系,部分负荷特性：节气门部分开启时，转矩或功率等与转速的关系使用特性曲线：即带有附件（水泵、发电机等）时的负荷特性。通常汽油机减小15，而柴油机减小510。,发动机的速度特性,汽油发动机外特性中的功率与转矩曲线,汽油发动机外特性中的功率与转矩曲线,柴油发动机外特性中的功率与转矩曲线,发动机过渡工况下的负荷特性,在过渡工况，功率和转矩下降约5%6%。,发动机的使用外特性,发动机外特性曲线的拟合与插值,发动机转矩，Nm,发动机转速，rpm,方法一：拟合,方法二：插值,如果有m个点，则有（m-1）个样条函数；常用的样条函数是3次多项式；所有给定的点都在样条曲线上；相邻两段对应的样条函数在公用节点处的一阶和二阶导数值相等。,传动系的机械效率T,11200r/min,21600r/min,31900r/min,42200r/min,等速行驶工况下：,造成机械损失的主要部件变速器和主减速器(含差速器)主要损失形式液力损失和机械摩擦损失。液力损失,如搅动和磨擦。它与润滑油品种、温度、转速、油面高度等有关。,传动系的机械效率T,汽车传动系总成机械效率46档变速器T=0.9668档变速器T=0.95传动轴T=0.98主减速器T=0.96(单级)或0.92(双级)不同类别汽车的传动系机械效率轿车T=0.900.92商用车T=0.820.85越野车T=0.800.85,典型的传动系机械效率值,自由半径r静力半径rs滚动半径rr=S/(2nw)S行驶距离，nw滚动圈数rr与r、rs轮的近似关系rr=(2r+rs)/3,车轮半径r,rs,r,欧洲轮胎与轮辋技术协会推荐的公式rr=Fd/(2)其中:子午线轮胎F=3.05斜交轮胎F=2.99动力学分析用静力半径rs，运动学分析用滚动半径rr。一般分析常不计它们的差别，统称为车轮半径r，即认为rsrrr,车轮半径r,汽车的驱动力图,轮胎材料的弹性迟滞特性,汽车的行驶阻力滚动阻力,自由状态,W,h,受力状态,汽车的行驶阻力滚动阻力,弹性车轮在硬路面上的滚动,滚动过程中，对称点的径向变形相同，但法向力不同,从动轮在硬路面上滚动时的受力,汽车的行驶阻力滚动阻力,轮胎内部摩擦产生迟滞损失，这种损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。,滚动阻力系数,（从动轮）,车轮在一定条件下，滚动所需要推力Fp1与负荷W1之比，即单位重力的推力。,滚动阻力系数,在实际计算车轮纵向力时，可不必考虑阻力偶，而用滚动阻力替代。,且有,驱动轮在硬路面上滚动时的受力,汽车的行驶阻力滚动阻力,作用于驱动车轮的纵向力是地面切向反力Fx2，在数值上它等于汽车驱动力Ft与滚动阻力Ff之差。,驱动力与地面切向反力,滚动阻力系数的测定方法,牵引法滑行法转鼓法,1.速度ua对f的影响,滚动阻力系数的影响因素,2.轮胎的结构、材料、帘线对f的影响也很大。子午线轮胎f小，天然橡胶f低。,滚动阻力系数的影响因素,轮胎充气压力轮胎径向变形f轮胎充气压力车轮动载和道路应力道路寿命轮胎载荷f(稍微),车速和充气压力的影响,滚动阻力系数的经验公式,转弯时的滚动阻力,驱动力的影响,一些轮胎的滚动阻力系数,SR级允许最高速度180km/hSR-M+S用于泥浆和积雪覆盖路面HR级允许最高速度210km/hVR级允许最高速度大于210km/h,定义汽车直线行驶时受到的空气力在汽车行驶方向的分力分类压力阻力形状阻力主要与汽车的形状有关，约占58干扰阻力：汽车突出部件，如后视镜、门把手、导水槽、驱动轴、悬架导向杆等，约占14内循环阻力：发动机冷却系、车身通风等气流流过汽车内部，占12诱导阻力：空气升力在水平方向的分力，占7摩擦阻力：9,汽车的行驶阻力空气阻力,空气阻力Fw正比于气流相对运动的动压力：,空气阻力,a),b),c),低CD值车身的一些特点,降低CD值的要点,前部低过渡平滑后部加扰流板掠背式底部导流，平整化，向后应逐步升高整车俯视形状为腰鼓式，改进通风进口、出口位置，商用车顶部安装导流罩系统。,降低CD值的要点,坡度阻力,坡度阻力,坡度阻力,坡度阻力,我国公路路线设计规范中规定的最大纵坡,较小，则,若较小，则,道路阻力,道路阻力,道路阻力系数,加速阻力,其中,加速阻力,称为汽车旋转质量换算系数。,汽车旋转质量换算系数,轿车,货车,汽车行驶方程式,d的推导,1加速过程中驱动轮上的有效力矩,驱动轮加速消耗的力矩：,c),d的推导,2不考虑从动轮加速时的有效驱动力,注意：驱动轮的滚动阻力和有效驱动力只具有数值上的意义,d的推导,3考虑从动轮加速时的纵向力平衡方程,(从动轮惯性阻力),注意：驱动轮的滚动阻力和有效驱动力只具有数值上的意义,d的推导,4d的推导,d的推导,4d的推导,1.2小结,汽车行驶方程仅表示各个物理量之间的数量关系，并非都是实际存在的力Ft不是作用于车轮的地面（切向）反作用力