第7章汽车的牵引动力学

第7章汽车的牵引动力学,汽车的动力性,汽车行驶方向的运动状态,汽车的纵向外力,驱动力与行驶阻力,汽车的行驶方程式,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,汽车动力传动过程,发动机,变速器减速器等,传动系,驱动轮,驱动力,行驶阻力,滚动阻力,坡度阻力,加速阻力,空气阻力,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,一、汽车的驱动力,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,输入功率机械效率输出功率,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,发动机的转速特性,发动机的外特性曲线,发动机的部分特性曲线,发动机的使用外特性曲线,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,kw,Nm,r/min,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,典型汽车发动机外特性曲线,近似的发动机转矩多项式描述,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,传动系的机械效率,等速行驶工况,功率输入Pin,功率输出PT,传动系,变速器、减速器等,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,传动系的功率损失,机械损失,液力损失,摩擦,润滑油,齿轮传动副之间,轴承摩擦,。,润滑油的搅动,润滑油与零件之间的表面摩擦,。,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,传动系效率的检测,0.90.92轿车,0.820.85货车与客车,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,车轮的半径,自由半径,静力半径,滚动半径,用于静力学分析,用于运动学分析,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,滚动半径的理论计算,滚动半径的近似计算,一般近似,欧洲轮与轮辋技术协会（ETRTO）,德国橡胶企业协会,最大载荷、规定气压、车速60km/h下,F是计算常数：子午胎F=3.05，斜交胎F=2.99.d为车轮的自由直径。,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,汽车的驱动力图,发动机外特性曲线Pe，Ttqn,传动系的传动ig，i0,传动效率T,车轮半径r,汽车行驶速度ua,发动机转速n,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,货车的驱动力图,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,二、汽车的行驶阻力,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,滚动阻力,轮胎/路面接触,轮胎变形,载荷,迟滞损失,阻力偶,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,C,A,D,E,加载,卸载,WC,WD,拖距a,滚动阻力偶矩,迟滞现象分析,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,从动轮滚动时的受力情况,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,等速行驶,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,推荐使用的滚动摩擦系数,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,滚动阻力系数f取值,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,驱动轮滚动时的受力情况,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,空气阻力,空气阻力,压力阻力（法向力）,摩擦阻力（切向力）,形状阻力,内循环阻力,诱导阻力,干挠阻力,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,空气阻力的计算,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,坡度阻力,汽车上坡行驶,汽车重力沿坡道的分力,坡度阻力,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,坡度与坡度角的关系,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,道路阻力,坡度阻力,滚动阻力,道路阻力系数,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,加速阻力,汽车加速行驶,克服加速运动的惯性力,加速阻力,汽车质量,平移质量,旋转质量,平移惯性力,惯性力偶矩,汽车加速行驶,汽车旋转质量换算系数,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,31,平移质量的惯性力旋转质量的惯性力偶矩,汽车加速行驶时，克服其质量加速运动时的惯性力。,旋转质量换算系数,IW车轮转动惯量；,If飞轮转动惯量。,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,32,挡位不同，值不同,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,33,总质量越小的车，旋转质量换算系数值越大。,总质量不同，值不同,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,34,三、汽车行驶方程式,7-1汽车的驱动力与行驶阻力,7-2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,有固定传动比的汽车行驶方程式,在驱动力图的基础上，画出Ff+FW=f(ua)就是驱动力行驶阻力平衡图。,一、驱动力行驶阻力平衡图,Ff,Ff+FW,7-2汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,Ff,Ff+FW,uamax,最高车速行驶时Fi=0Fj=0Ft=Ff+Fw,发动机以部分负荷工作即可,思考,当Ff+FW与Ft5没有交点时，如何确定最高车速？此时对应的发动机工况如何？,1.确定uamax,7-2汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,uamax=205km/h,奥迪A4轿车驱动力行驶阻力平衡图,7-2汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,由驱动力行驶阻力平衡图可以做出加速度曲线。,Fi=0,2.确定加速时间t,7-2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，在什么时候换挡可以使加速时间最短？,由加速度曲线做加速度倒数曲线，再积分，即可求出加速时间。,7-2汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,由加速度曲线做加速度倒数曲线，再积分，即可求出加速时间。,思考：从图中看，在什么时候换挡可以使加速时间最短？,7-2汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,积分时可以将积分区域划分成若干个小区间，采用图解积分的方法求面积和。,7-2汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,直接挡加速,计算得到的加速度曲线,所用时间较短,7-2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,7-2汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,由驱动力行驶阻力平衡图和i=tan可以做出爬坡度图。,7-2汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,D动力因数。,二、动力特性图,思考：动力因数能否反映汽车动力性的好坏？已知哪些参数可做出动力特性图？,7-2汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,f,uamax,1）计算最高车速,由动力特性图确定动力性评价指标,7-2汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,由动力特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。,2）计算爬坡度,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,7-2汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,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。,做出加速度曲线,3）计算加速时间,7-2汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,一、汽车行驶的附着条件,驱动力大,动力性强,驱动力大,足够的附着力（切向力）,动力性强,满足轮胎与地面的附着条件,7-3汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,地面对轮胎的作用力,切向的作用力,极限值,附着力,附着力大小的计算,7-3汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,7-3汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,汽车行驶的附着条件,对于驱动轮,驱动力,附着力,附着率,二、汽车的附着力与地面的反作用力,汽车的附着力,地面附着系数,法向反作用力,路面的种类和状况,行驶车速,车轮的运动状况,汽车的总体布置,行驶的状况,车身的形状,道路的坡度,7-3汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,7-4汽车的功率平衡,汽车行驶状态,驱动力,行驶阻力,行驶阻力功率,发动机功率,发动机功率,行驶阻力功率,滚动阻力功率Pf,空气阻力功率Pw,坡度阻力功率Pi,加速阻力功率Pj,7-4汽车的功率平衡,f随车速ua的增大，Pf的增加更快,Pw是车速ua的三次函数,7-4汽车的功率平衡,汽车功率平衡图,发动机功率Pe,阻力