汽车的动力性PPT课件

1、第一章汽车行驶原理与动力性,第一节汽车的动力性评价,从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发，汽车的动力性主要由三方面指标来评价：汽车的最高车速；汽车的加速能力；汽车的最大爬坡度,1、汽车的最高车速是指汽车以厂定最大总质量状态在风速3m/s的条件下，在干燥、清洁、平坦的混凝土或沥青路面上，汽车能够达到的最高稳定行驶速度 显然，此时变速器应挂入最高档，发动机节流阀全开或高压油泵在最大供油位置,2、汽车的加速能力是指在行驶中迅速增加行驶速度的能力。汽车的加速能力常用汽车加速过程中的加速度、加速时间和加速距离表述。它对汽车平均行驶速度影响很大。 加速时间又分为原地起步加速时间和超车加速时间。原地起步加

2、速时表明汽车原地起步加速能力；超车加速时间是指用最高档或次高档由某一较低车速全力加速至某一高速所需的时间。因为汽车超车时与被超车辆并行，容易发生安全事故，所以超车加速能力强，并行时间短，行驶就安全。 超车加速能力还没有一致的规定，采用较多或的是用最高档或次高档由的速度全力加速行驶至某一高速所需的时间,3、最大爬坡度：汽车的上坡能力是用汽车能爬上的最大坡度来表示，即满载时用变速器最低档在良好的路面上能爬上的最大道路坡度。 轿车的最高车速高，发动机功率大，经常在较好的路面上行驶，所以一般不强调它的爬坡能力。货车在各种路面上行驶，要求它具有足够的爬坡能力，一般为30%（16左右）。越野汽车要在各种坏

3、路或无路条件下行驶，对爬坡能力要求更高，它的最大爬坡度可达60%（30）或更高,第二节汽车的驱动力和行驶阻力,1、汽车的驱动力 汽车驱动力是汽车行驶时克服各种阻力推动汽车前进的作用力。是由发动机的扭矩经传动系变速后传至驱动轮上所得到的。 其数值为,影响驱动力的因素： 发动机的速度特性 发动机速度特性，是指发动机功率Pe 、转矩Ttq 、燃料消耗率be （也称为比油耗）与发动机曲轴转速ne 的函数关系曲线，通常称为发动机速度特性曲线，或简称为发动机速度特性。发动机油门部分开启条件下的速度特性，称为发动机部分速度特性。发动机油门全开（即加速踏板最大行程）条件下的速度特性，称为发动机外速度特性,传动

4、系的机械效率 传动系损耗功率主要包括变速器、传动轴万向节和主减速器等的功率损失。损耗功率主要形式包括液力损耗和机械摩擦损耗。液力损耗,如搅动和磨擦,它与润滑油的品种、温度、转速、油面高度等有关,车轮半径 车轮半径分为自由半径、静力半径和滚动半径。车轮无载荷时按规定气压充好气时的半径称为自由半径。汽车轮静止不动并充好气时，车轮中心至轮胎与道路接触面之间的距离称为静力半径。车轮满载行驶中，按车轮转过的圈数n和驶过的距离S，按照下列公式计算出来的半径称为滚动半径或动力半径,汽车的行驶阻力 汽车的行驶阻力包括滚动阻力、空气阻力、加速阻力和坡度阻力。 1）滚动阻力 一般而言，车轮滚动的能量损失由三部分组

5、成，即消耗于轮胎变形和路面变形的能量损失以及轮胎与支承面间的摩擦损失。滚动阻力系数是概括轮胎变形、道路变形以及接触面上的摩擦等损失的系数，滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关,弹性轮胎的弹性迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的一种阻力偶,对于松软的土壤来说，在卸载过程中土壤恢复变形时放出的功甚少，大部分损失在土壤微粒间的机械摩擦之中。它也表现为阻碍车轮滚动的阻力偶,为了表达不同车辆的滚动阻力引入滚动阻力系数的概念 滚动阻力系数是指在一定条件下，车轮滚动所需的推力与车轮所受径向载之比，即要使车轮滚动，单位车重所需的推力。故车轮的滚动阻力等于车轮径向垂直载荷与滚动阻力系数之乘

6、积。即,2）空气阻力 汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力，称为空气阻力 。据测试，一辆以每小时100公里速度行驶的汽车，发动机输出功率的80被用于克服空气阻力，减少空气阻力，就能有效地改善汽车的行驶经济性,空气阻力可分为压力阻力和摩擦阻力两部分。压力阻力是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。摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。摩擦阻力与车身的表面积及表面质量有关,压力阻力又分为以下四个部分： 形状阻力：汽车行驶时，其正面的气流和后部产生的涡流等所引起的车身前后的压力差，所以又称为压差阻力。汽车车身主体和各个表面的形状及交接处的

7、转折方式是影响形状阻力的主要因素。试验表明，对车身断面进行仔细设计，可以使形状阻力减少一半,干扰阻力：由汽车表面凸起物引起气流干扰而产生的阻力。对干扰阻力影响较大的有不平滑的头灯、车门把手、前牌照、前保险杠、风窗上部的帽沿、排水槽、后视镜、外凸的门铰链、天线等一些构件，以及凸出于车身底座以下的底盘部分，如车轴、各种拉杆等,内部阻力：空气流过冷却系统和车身内部通风系统所引起的阻力。如果去除通风处不必要的边角和给予流过散热器的空气流以适当的导向，可以显著减小内部阻力,诱导阻力：空气流经车身时产生的上下部压力差即升力所引起的。因为实际上升力并不与汽车的行驶方向垂直，而是向后倾斜，它在行驶方向上的分力

8、就是诱导阻力,现代车身空气动力学研究结果表明，空气阻力系数值较小的轿车车身具有以下一些特点， 1、汽车头部的前端应尽量地低矮，且在俯视图中呈半圆形。如果是直角形公共汽车的车身，则空气阻力系数值会变大,2、车身各部件交接处的过渡应圆滑，前风窗与发动机罩的夹角为30-40 左右时，空气阻力系数最小,从这两张丰田花冠上可以看到,整个车身应向前倾1-2 ，这样可减少流入车底部的空气量，使升力降低。在俯视图上，汽车的中部应呈腰鼓形，并向后逐渐收缩。汽车的侧面玻璃应尽量接近汽车的外表面,就轿车而言，沿汽车纵向的最大的横截面不宜过分前移，以免造成气流提前分离。为了减小汽车车身前后的压力差，采用逐渐缩小的非常

9、长的尾部是较理想的，但这样长的尾部不可能与汽车实用度相适应,汽车的底部最好采用平滑整体的底板，并尽量避免凸起的零部件露在底板之外。底板从车身中部或从后轮以后向上稍稍升高，这样可顺利地引导车身底部的空气流流向尾部，减少在车尾后部形成的涡流,对于厢式车身结构的客车，应具有圆滑的拐角。对于货车，应尽量使后部的车厢与前部的驾驶室等宽。带有闭式车厢的平头驾驶室，风窗与水平面的夹角不可太小，半挂车的牵引车驾驶室上应安装导流板等装置,为了减少汽车发动机冷却和车身内部通风所引起的空气阻力，应将空气引向散热器及通风系统的进气孔布置在汽车前脸和前风窗下部正压力较大的部位。出气孔最有利的位置则是发动机罩前端、车顶和

10、侧面后部等负压力较大的地方,3）坡道阻力 汽车上坡时，汽车重力沿着坡道的分力称为坡道阻力。坡道阻力和滚动阻力均为与道路有关的行驶阻力，通常将这两个阻力合在一起，称作道路阻力。 4）加速阻力 汽车加速行驶时，需要克服本身质量加速运动的惯性力，该力称为加速阻力Ff。加速时平移质量产生平移惯性力，旋转质量产生旋转惯性力偶矩,东风汽车爬坡度试验场,60%爬坡试验,50%爬坡试验场,汽车驱动力平衡方程 汽车行驶时，作用于汽车的外力有驱动力和行驶阻力，它们互相平衡。表示汽车驱动力与行驶阻力之间关系的等式，称为汽车的驱动力平衡方程,Ft为汽车的驱动力； Ff为汽车滚动阻力； Fi为汽车的坡道阻力； Fw为空

11、气阻力； Fj为汽车的加速阻力,汽车行驶的必要条件是,Ft为汽车的驱动力； Ff为汽车滚动阻力； Fi为汽车的坡道阻力； Fw为空气阻力； Fj为汽车的加速阻力,汽车行驶的驱动-附着条件 汽车行驶的驱动-附着条件是：汽车的驱动力应大于汽车行驶中遇到的各种阻力之和，但驱动力决不会大于汽车的附着力,汽车的功率平衡 汽车行驶时，其驱动力和行驶阻力是相互平衡的，汽车发动机输出功率和汽车行驶的阻力功率也总是平衡的。在汽车行驶的每一时刻，发动机发出的功率始终等于机械转动损失与全部运动阻力所消耗的功率,3、影响汽车动力性的主要因素 1）发动机性能参数的影响 发动机的最大功率、最大转矩及外特性曲线的形状对汽车

12、的动力性影响最大。发动机外特性曲线的形状对汽车动力性有明显的影响,虽然两台发动机的最大功率及其相对应的转速相同，所确定的最高车速也相同，但由于外特性曲线形状不同，显然外特性曲线 在相同的档位下低速时有较大的后备功率，使汽车具有较好的加速能力和爬坡能力。从转矩曲线也可看出，外特性曲线的转矩值随车速降低而增高的幅度较大，这样不仅可以提高汽车克服道路阻力和短期超负荷能力，而且也可以减少换档次数,2）汽车结构参数的影响 传动效率直接影响汽车的动力性，传动效率越高，传动功率损失越小，传至驱动轮的有效功率越大，汽车的动力性就好。根据使用条件，合理地选用润滑油和在润滑油中加入减磨添加剂对提高传动效率有明显的

13、效果。 主减速器传动比的大小，对汽车动力性有很大的影响。需要低速大扭矩的车辆，需要大的主减速比,变速器的头档传动比和变速器的档数对汽车的动力性有显著的影响。变速器头档传动比对汽车动力性的影响最大，它直接影响汽车起步加速性能和最大爬坡能力，当然它们增大的程度也受到附着条件的限制。增加变速器的档数，相当于增加了发动机发挥最大功率附近较高功率段的机会，有利于提高汽车的加速能力和爬坡能力。如档数增至无穷多时，则称之为无级变速。采用无级变速时，其驱动力图为一双曲线，对汽车克服行驶阻力、提高平均行驶速度极为有利。液力变矩器是目前汽车上使用最多的一种无级变速器，液力变矩器的转矩变化范围较小，一般都同三档或四

14、档自动机械变速器串联使用。因为液力变矩器传动效率低、造价高等原因，目前在一般汽车上尚未能得到普遍使用,降低空气阻力因数（在前面已讲略） 汽车总质量对汽车动力性影响很大。汽车在使用过程中，其总质量的大小随运载货物和乘客的多少而变化。由分析汽车行驶阻力知，除空气阻力外，其他行驶阻力都与汽车总质量成正比。如其他因素相同，动力因数则与汽车总质量成反比。可见增加汽车总质量，会使其动力性变坏。减轻汽车自身质量是降低汽车总质量的有效途径，这是现代汽车越来越广泛地采用轻金属材料和非金属材料的主要原因。减轻汽车自身质量不仅可提高汽车的动力性，而且对改善汽车燃油经济性也有十分重要的意义,轮胎的尺寸与结构对汽车的动

15、力性也有影响。对某一种型号汽车而言，其驱动力与车轮半径成反比，而行驶速度与车轮半径成正比。显然，车轮半径的大小，对汽车动力性的不同评价指标是存在矛盾的。目前，在良好路面上行驶的汽车，车轮半径有减小的趋势。轮胎尺寸减小，可降低汽车自身质量，在附着系数较大的良好路面上，可增大驱动力，同时也降低了汽车的质心高度，从而提高了汽车的行驶稳定性。在发动机转速和功率允许的情况下，可用减小主减速器传动比来提高汽车的行驶速度。经常在软路面或坏路上行驶的越野汽车，由于其行驶速度不高，要求轮胎尺寸大些，主要是为了增大轮胎与路面间的附着能力和离地间隙，以利于提高越野汽车的通过性能,3）汽车使用因素的影响 使用因素对汽车动力性有重要影响，一辆动力性良好的汽车，若长期使用、保养和调整不当，就可能降低发动机输出的有效功率和传动系的机械效率，从而使汽车的动力性变坏。 发动机的技术状况是保证汽车动力性的关键。 汽车底盘的技术状况直接影响传动系的机械效率,还有就是使用条件：使用条件主要指道路条件、气候条件及海拔高度等。道路的附着系数大、滚动阻力系数小、弯