第二、三讲吉林大学网络教育汽车理论课件学习教案

1、会计学1第二、三讲吉林大学网络第二、三讲吉林大学网络(wnglu)教育教育汽车理论课件汽车理论课件第一页，共53页。2第一章 汽车(qch)动力性 本节重点计算并分析汽车行驶过程本节重点计算并分析汽车行驶过程(guchng)中的驱动力和行驶阻力。中的驱动力和行驶阻力。第二节 汽车(qch)的驱动力与行驶阻力返回目录第1页/共53页第二页，共53页。3TtF0Ftrua第二节第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻阻力力一、驱动力Ft驱动力驱动力Ft：发动机产：发动机产生生(chnshng)的转矩的转矩经传动系传到驱动轮，经传动系传到驱动轮，产生产生(chnshng)驱动驱动

2、力矩力矩Tt，驱动轮在，驱动轮在Tt的作用下给地面作用的作用下给地面作用一圆周力一圆周力F0，地面对，地面对驱动轮的反作用力驱动轮的反作用力Ft即即为驱动力。为驱动力。第2页/共53页第三页，共53页。4TtF0Ftrtq g0TtT i iFrrTFttttq g0TTT i iuaTt驱动驱动(q dn)力矩；力矩；Ttq 发动机转矩；发动机转矩；第二节第二节 汽车汽车(qch)的驱动力与行驶阻力的驱动力与行驶阻力一、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传动传动(chundng)系的系的机械效率。机械效率。第3页/共53页第四页，共53页。5ri

3、iTFT0gtqt能否解释为什么汽车低挡的加速能否解释为什么汽车低挡的加速(ji s)能力好于高挡？能力好于高挡？思考(sko) 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、主减速器传动比传动比 i0、传动系的机械效率、传动系的机械效率T 和车轮和车轮(ch ln)半径半径 r 等因素有关。等因素有关。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由由 可知可知第4页/共53页第五页，共53页。6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，也即要找出驱动力和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车速(ch

4、s)的关系。的关系。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力第5页/共53页第六页，共53页。7发动机的转速特性发动机的转速特性(txng)，即，即Pe、Ttq和和b与与n的关系曲线。的关系曲线。节气门开启程度节气门开启程度(chngd)的不同的不同外特性外特性(txng)曲曲线线部分负荷特性曲线部分负荷特性曲线思考计算汽车动力性指标时计算汽车动力性指标时，需要用什么特性曲线？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第6页/共53页第七页，共53页。89550tqenTP 第二节第二节 汽车的驱动力与行驶

5、汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力外特性：节气门全开时外特性：节气门全开时, ,发发动机转矩动机转矩TtqTtq和功率和功率PePe与转与转速速(zhun s)n(zhun s)n的关系。的关系。对于动力性分析对于动力性分析(fnx)(fnx)而言，讨论的是汽车的最而言，讨论的是汽车的最大运动能力，所以发动机大运动能力，所以发动机特性都按外特性确定。特性都按外特性确定。第7页/共53页第八页，共53页。9发动机转速特性发动机转速特性(txng)曲线曲线第二节第二节 汽车汽车(qch)的驱动力与行驶阻力的驱动力与行驶阻力第8页/共53页第九页，共53页。10第二节第二节 汽车汽车(qch)

6、的驱动力与行驶阻的驱动力与行驶阻力力 带上全部附件(fjin)设备时的发动机特性曲线，称为使用外特性曲线。一般，使用外特性与外特性相比： 汽油机的最大功率约小15%； 货车柴油机的最大功率约小5%； 轿车与轻型货车柴油机的最大功率约小10%。第9页/共53页第十页，共53页。11inTinTPPP 等速行驶(xngsh)时einPP eTeTeT1PPPPPPT传动(chundng)系损失的功率。Pin输入输入(shr)传动系的功率；传动系的功率；第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻汽车的驱动力与行驶阻力力2.传动系的机械效率T第10页/共53页第十一页，共53页。12转速(zhun s)机械机

7、械(jxi)损失损失液力损失液力损失(snsh)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PT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思考第11页/共53页第十二页，共53页。13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

8、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汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力表表1-1 传动系各部件传动系各部件(bjin)的传动效率的传动效率第12页/共53页第十三页，共53页。14自由半径：车轮处于无载时的半径。静力半径rs：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。滚动(gndng)半径rr：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汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力3.车轮(ch ln)半径上述三个术语的含义和应用范围均有不同，但在一般性分析、计算时，通常不计它们

9、的差别，统称为车轮半径，符号记做r。第13页/共53页第十四页，共53页。15riiTFT0gtqt0ga377. 0iinru 做出的做出的Ft - ua关系关系(gun x)图，即图，即驱动力图。驱动力图。依据依据(yj)下面两式下面两式其中其中Ttq来自来自(li z)发动机外特性曲发动机外特性曲线线第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力4.汽车的驱动力图第14页/共53页第十五页，共53页。161 tF2tF3tF4tF5tF第二节第二节 汽车汽车(qch)的驱动力与的驱动力与行驶阻力行驶阻力riiTFT0gtqt0ga377. 0iinru 第15页/共53页第十

10、六页，共53页。17jiwfFFFFF滚动滚动(gndng)阻力阻力Ff第二节第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力二、汽车的行驶(xngsh)阻力汽车在行驶过程中将会遇到哪些行驶阻力？如何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？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需要注意的是，这四种阻力并不一定同时存在。比如，汽车在水平路面上匀速行驶时，就没有坡度阻力和加速阻力，即，上式中的Fi和Fj都等于0。第16页/共53页第十七页，共53页。18软路面软路面(lmin)

11、上上硬路面硬路面(lmin)上上产生产生(chnshng)滚动阻力滚动阻力的主要原因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损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。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第17页/共53页第十八页，共53页。19ua加载变形加载变形(bin xng)区区卸载卸载(xi zi)变形区变形区n n思考(sko) 由轮胎的迟滞损失图看，在轮胎径向

12、变形相同的情况下，地面作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？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第18页/共53页第十九页，共53页。20aun nW dd1pF1XFaun nWp1F1XFaraun nW1pF1XFZFZFOEFCDAhZF1）从动轮(dngln)受力分析第二节第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力FZdFZdfTZF第19页/共53页第二十页，共53页。21aFTZff1pTrFraFrTFZf1praf p1

13、FWfWFf1pWfF frTFfff滚动阻力滚动阻力(zl)系数系数第二节第二节 汽车汽车(qch)的驱动力与行驶阻力的驱动力与行驶阻力aun nWp1F1XFarZFaun nW1pF1XFfTZF令令即，对于从动轮而言，滚动阻力就是即，对于从动轮而言，滚动阻力就是(jish)地面给车轮的阻力。地面给车轮的阻力。第20页/共53页第二十一页，共53页。22auWp2F2XFZFtTaraFTrFZXt2ftTT rTrTFXft2ftFF 即即 路面真正作用路面真正作用(zuyng)于驱动轮的切向力于驱动轮的切向力FX2比驱动比驱动力力Ft要小，其差异就是滚动阻力。要小，其差异就是滚动阻力

14、。2）驱动轮受力分析(fnx)第二节第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力第21页/共53页第二十二页，共53页。对于汽车性能分析而言，我们无需细究驱动轮和从动对于汽车性能分析而言，我们无需细究驱动轮和从动轮的不同受力状况，而只需要知道轮的不同受力状况，而只需要知道(zh do)(zh do)整车受到整车受到的总的滚动阻力：的总的滚动阻力：Ff=GfFf=GfGG整车重力；整车重力； f f滚动阻力系数。滚动阻力系数。其中，滚动阻力系数其中，滚动阻力系数f f是一个是一个(y )(y )很重要的参数。它的大小，和轮胎很重要的参数。它的大小，和轮胎结构、轮胎气压、法向

15、载荷、行驶车速和道路条件等因素有关。在一般结构、轮胎气压、法向载荷、行驶车速和道路条件等因素有关。在一般性分析、计算中，常认为在确定车辆和路面的条件下，滚动阻力系数是性分析、计算中，常认为在确定车辆和路面的条件下，滚动阻力系数是常数。常数。比如，普通轮胎在正常充气压力下，在常见的沥青或混凝土路面上，滚比如，普通轮胎在正常充气压力下，在常见的沥青或混凝土路面上，滚动阻力系数大约在动阻力系数大约在0.012-0.0180.012-0.018范围内。范围内。第22页/共53页第二十三页，共53页。244a4a10100100ufufff ua高高 f 大大 货车货车(huch) f=0.0076+0

16、.000056ua 3）具体影响(yngxing)因素第二节第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力轿车轿车（1）车速 ua第23页/共53页第二十四页，共53页。25 子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小20%30； 滚动阻力与轮胎的帘线（棉、人造丝、尼龙滚动阻力与轮胎的帘线（棉、人造丝、尼龙(nlng)、钢丝）、钢丝）和橡胶品质有关。和橡胶品质有关。（2）轮胎(lnti)结构第二节第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力第24页/共53页第二十五页，共53页。26（3）气压(qy)第二节第二节 汽车的驱动力与行

17、驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力 气压越高，轮胎变形及由其产生气压越高，轮胎变形及由其产生(chnshng)的迟滞损失的迟滞损失就越小，滚动阻力也越小。就越小，滚动阻力也越小。第25页/共53页第二十六页，共53页。27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0.05

18、00.150泥泞土路（雨季或解冻期）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汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力 由轮胎与土壤之间的粘着(zhn zhe)性所致（4）路面(lmin)条件表表1-2 滚动阻力系数滚动阻力系数 f 的数值的数值第26页/共53页第二十七页，共53页。28第二节第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻阻力力本讲内容本讲内容(nirng)到此结束到此结束第27页/共53页第二十八

19、页，共53页。主讲(zhjing)教师：杨志华学时：48第28页/共53页第二十九页，共53页。对于汽车性能对于汽车性能(xngnng)(xngnng)分析而言，我们无需分析而言，我们无需细究驱动轮和从动轮的不同受力状况，而只需细究驱动轮和从动轮的不同受力状况，而只需要知道整车受到的总的滚动阻力：要知道整车受到的总的滚动阻力：Ff=GfFf=GfGG整车重力；整车重力； f f滚动阻力系数。滚动阻力系数。其中其中(qzhng)(qzhng)，滚动阻力系数，滚动阻力系数f f是一个很重要的参数。它的大小，是一个很重要的参数。它的大小，和轮胎结构、轮胎气压、法向载荷、行驶车速和道路条件等因素和轮胎

20、结构、轮胎气压、法向载荷、行驶车速和道路条件等因素有关。在一般性分析、计算中，常认为在确定车辆和路面的条件有关。在一般性分析、计算中，常认为在确定车辆和路面的条件下，滚动阻力系数是常数。下，滚动阻力系数是常数。比如，普通轮胎在正常充气压力下，在常见的沥青或混凝土路面比如，普通轮胎在正常充气压力下，在常见的沥青或混凝土路面上，滚动阻力系数大约在上，滚动阻力系数大约在0.012-0.0180.012-0.018范围内。范围内。第29页/共53页第三十页，共53页。31（1）压力(yl)阻力（占91）汽车汽车(qch)直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力

21、称为空气阻力。力称为空气阻力。 作用在汽车外形作用在汽车外形(wi xn)表面上的法向压力的合力在行驶表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力。方向上的分力。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二、汽车的行驶阻力第30页/共53页第三十一页，共53页。32 取决于车身取决于车身(ch shn)主体形状。主体形状。1）形状(xngzhun)阻力第二节第二节 汽车汽车(qch)的驱动力与行驶阻的驱动力与行驶阻力力第31页/共53页第三十二页，共53页。33后视镜后视镜 车身表面的凸起物引起车身表面的凸起物引起(ynq)的阻力。的阻力。 2）干扰(gnro)阻力

22、第二节第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力第32页/共53页第三十三页，共53页。34后视镜后视镜 后视镜设计(shj)也要注重流线形第二节第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力第33页/共53页第三十四页，共53页。35后视镜后视镜 第二节第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力第34页/共53页第三十五页，共53页。36门把手门把手 第二节第二节 汽车汽车(qch)的驱动力与行驶阻的驱动力与行驶阻力力第35页/共53页第三十六页，共53页。37悬架导向悬架导向(do xin)杆和传动轴杆和传动轴 第二节第二

23、节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力第36页/共53页第三十七页，共53页。38 满足冷却、通风等需要，使空气流经车体内部满足冷却、通风等需要，使空气流经车体内部(nib)时构成的阻力。时构成的阻力。4）诱导(yudo)阻力 空气升力空气升力(shn l)在水平方向在水平方向的投影。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度大由于流经车顶的气流速度大于流经车底的气流速度，使得于流经车底的气流速度，使得车底的空气压力大于车顶，从车底的空气压力大于车顶，从而空气作用在车身上的垂直方而空气作用在车身上的垂直方向的

24、压力形成压差，这就是向的压力形成压差，这就是空气升力。第37页/共53页第三十八页，共53页。39思考(sko)夏季夏季(xij)在高速公路上开空调省油还是开窗通风省油？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 汽车汽车(qch)的驱动力与行驶阻力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，天窗上打开天窗换气时，天窗上方的压力低于车内的压力。方的压力低于车内的压力。（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在行驶方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。向的分力。第38页/

25、共53页第三十九页，共53页。汽车直线行驶(xngsh)时受到的空气作用力在行驶(xngsh)方向的分力称为空气阻力。（也就是我们常说的“风阻”。）第二节第二节 汽车汽车(qch)的驱动的驱动力与行驶阻力力与行驶阻力汽车理论(lln) 吉林大学远程教育学院15.212aDwAuCF 空气阻力的计算：空气阻力的计算：其中，其中，CD空气阻力系数；空气阻力系数；A迎风面积（迎风面积（m2）；）；Ua车速（车速（km/hkm/h）。）。需要注意，上式必须按指定的单位计算，得到的空气阻力需要注意，上式必须按指定的单位计算，得到的空气阻力Fw单单位就是位就是N。N（3）空气阻力FW的计算第39页/共53

26、页第四十页，共53页。41第二节第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力第40页/共53页第四十一页，共53页。42第二节第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力未来轿车未来轿车(jioch)的外形的外形第41页/共53页第四十二页，共53页。43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第二节第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力在现代汽车设计中，通过降低空气阻力

27、系数来提高在现代汽车设计中，通过降低空气阻力系数来提高(t go)(t go)车辆车辆的动力性（和燃油经济性）是非常重要的。下面是一些常见车型的动力性（和燃油经济性）是非常重要的。下面是一些常见车型的空气阻力系数。的空气阻力系数。第42页/共53页第四十三页，共53页。44isinFG汽车汽车(qch)重力沿坡道的重力沿坡道的分力。分力。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力3.坡度(pd)阻力Fi第43页/共53页第四十四页，共53页。45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高速公路山岭重丘区5%一级汽车专用公路平原微丘

28、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(dol)的坡度均较小。一些一些(yxi)常见路面的坡度常见路面的坡度第二节第二节 汽车汽车(qch)的驱动力与行驶阻力的驱动力与行驶阻力第44页/共53页第四十五页，共53页。46itansinGiGGFtansini第二节第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力第45页/共53页第四十六页，共53页。47道路道路(dol)阻力阻力cos()FGfGiG fifiFFFsincosGGf第二节

29、第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力滚动滚动(gndng)阻力和坡度阻力之和。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第46页/共53页第四十七页，共53页。48平移质量平移质量(zhling)的惯性力的惯性力 旋转质量旋转质量(zhling)的惯性力偶矩的惯性力偶矩第二节第二节 汽车汽车(qch)的驱动力与行驶阻力的驱动力与行驶阻力汽车加速行驶时，克服其质量汽车加速行驶时，克服其质量(zhling)加速运动时的惯性力。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47页/共53页第四十八页，共53页。49第二节第二节 汽车的驱动力与行驶汽车的驱动力与行驶(xngsh)阻力阻力挡位不同挡位不同(b tn)，值不同值不同(b