22汽车驱动力和行驶阻力ppt-汽车理论

1.2汽汽车车驱驱动动力力和和行行驶驶阻阻力力汽车车动动力力传传递递路路线线：：发发动动机机→→离离合合器器→→变变速速器器→→副变变速速器器→传动动轴轴→主主减减速速器器→→差差速速器器→→半半轴轴→→轮边边减减速速器器→车车轮轮问题题1、汽汽车车的的动动力力传传递递路路线线？？图1-2汽汽车车驱驱动动力力TractiveForce部分分负负荷荷特特性性：节节气气门门部部分分开开启启时时，，转转矩矩或或功功率率等等与与转转速速的的关关系系外特特性性曲曲线线：节节气气门门(油油门门)全全开开时时，，转转矩矩或或功功率率等等与与转转速速的的关关系系发动动机机的的速速度度特特性性图1-3汽油油发发动动机机外外特特性性BrakingTorqueBrakingHorsepower发动机过过渡工况况的速度度特性在过渡工工况，功功率和转转矩下降降约5%～6%。外特性使使用或制制作方法法表格法（（辅助插插值）曲线族方方法数学模型型法n1n2n3…………nnPe1Pe2Pe3…………PenTt1Tt2Tt3…………Ttnbe1be2be3…………ben外特性及及负荷特特性数学学描述图1-4汽油发动动机外特特性及部部分负荷荷特性外特性曲曲线：通常是在在试验台台上未带带水泵、、发电机机等条件件下测得得。使用外特特性曲线线：即带有有全部附附件时的的负荷特特性，通通常汽油油机较外外特性小小15％％左右，，而柴油油机小10％左左右。外特性与与使用外外特性图1-6发动机外外特性和和使用外外特性传动系机机械效率率ηT主要损失失部件★变速器和和主减速速器(含差速器器)主要损失失形式★液力损失失和机械械摩擦损损失。液力损失失：如搅搅动和磨磨擦。它它与润滑滑油品种种、温度度、转速速、油面面高度等等有关。机械损失失：齿轮轮传动副副、轴承承、油封封等处的的摩擦损损失传动系机机械效率率的确定定通常，传传动系机机械效率率是在专专门的试试验台上上测得的的，下图图为某变变速器在在四档（（直接档档）、五五档（超超速档））工作时时的传动动效率。。问题：为什么四四档的效效率较五五档大？？同一档位位转矩增增加时，，润滑油油损失减减小，效效率高；；转速低时时，搅油油损失小小，传动动效率高高。1-1200r/min,2-1600r/min3-1900r/min,4-2200r/min汽车传动动系总成成机械效效率4～6档档变速器器ηT=0.966～8档档变速器器ηT=0.95传动轴ηT=0.98主减速器器ηT=0.96(单级级)ηT=0.92(双级)汽车传动动系机械械效率轿车ηT=0.90~0.92商用车ηT=0.82~0.85越野车ηT=0.80~0.85典型的传传动系效效率值某汽车变变速器的的机械效效率车轮半径径r自由半径径r静力半径径rs滚动半径径rr=S/(2πn)S—滚动距离离，n—滚动圈数数欧洲车轮轮委员会会rr=F××d/(2π)其中:子子午线轮轮胎F=3.05斜交轮胎胎F=2.99动力学分分析时，，用静力力半径；运动学学分析时时，用滚滚动半径径。常不不计它们们的差别别，而认认为：rr=rs=r定义：用Ft-ua曲线图来来全面地地描述汽汽车的驱驱动力。。若已知知外特性性曲线、、传动系系传动比比、传动动系机械械效率就就可以计计算驱动动力。汽车的驱驱动力图图汽车行驶驶阻力滚动阻力力Ff:轮胎内部部摩擦产产生的迟迟滞损失失。这种迟滞滞损失表表现为阻阻碍车轮轮运动的的阻力偶偶。图1-9轮胎胎径向变变形曲线线图1－11从动轮滚动阻力力系数轮胎内部部摩擦产产生迟滞滞损失，，这种损损失表现现为阻碍碍车轮运运动的阻阻力偶。。滚动阻力力系数车轮在一一定条件件下，滚滚动所需需要推力力Fp1与负荷W1之比，即即单位重重力的推推力：滚动阻力力系数阻力偶用用滚动阻阻力描述述滚动阻力力无法在在受力图图上画出出，它是是一个数数值，在受力图图上它是是切向反反力。在实际计计算时，可不必考考虑阻力力偶，而而用滚动阻力力替代图1－12驱动轮受受力图真正驱动动车轮前前进的力力是地面面切向反反力Fx2。数值上等等于汽车车驱动力力Ft与滚动阻阻力Ff之差。驱动力与与地面纵纵向（切切向）力力滚动阻力力系数的的试验确确定法牵引法、、滑行法法和转鼓鼓法1.速度ua对f的影响对f的影响因素2.轮胎的结结构、材材料、帘帘线对f的影响也也很大。。子午线线轮胎f小，天然然橡胶f低。f的经验公式式一、车轮轮滚动阻阻力FRFg—轮胎滚动动阻力；；Fs—路面阻力力；FQ—轮胎侧偏偏引起的的阻力。。1.轮胎滚动动阻力Fg1)弹簧轮模模型——通常以弹弹簧轮模模型解释释轮胎变变形产生生阻力（（变形、、与地面面摩擦）的原因因。在硬硬路面上上，变形阻力力是轮胎胎滚动阻阻力的主主要组成成。(a)弹性车轮轮在硬路路面上的的滚动一、车轮轮滚动阻阻力FR弹性物质质的迟滞滞损失(b)迟滞损失失造成的的反力合合力中心心前移2）轮胎滚滚动阻力力各成分分构成比比例随车车速的变变化关系系一、车轮轮滚动阻阻力FR变形阻力力占90~95%，摩擦阻阻力占2~10%，轮胎空空气阻力力所占比比例很小小。轮胎滚动动阻力在在144km/h（40m/s）以上时时增加较较快，162km/h(45m/s)以上增加加更快，，180km/h(50m/s)达到某一一临界车车速时急急剧增加加，轮胎胎发生驻波现象，轮轮胎周缘缘不再是是圆形而而呈现明明显的波波浪形。。出现驻波波后，不不但滚动动阻力显显著增加加，轮胎胎的温度度也很快快增加到到100度以上，胎胎面与轮轮胎帘布布层脱落落，几分分钟内就就会出现现爆破现象，对对高速行行驶的车车辆极为为危险。。一、车轮轮滚动阻阻力FR3）轮胎滚滚动阻力力系数fg的定义单位轮荷荷的轮胎胎滚动阻阻力来定定义无因因次的滚滚动阻力力系数fgFg———轮胎滚动动阻力Z———轮胎载荷荷,可用FZ表示一、车轮轮滚动阻阻力FR即根据力矩矩平衡式式：从而：一、车轮轮滚动阻阻力FR4）轮胎滚滚动阻力力同车轮轮上的力力及力矩矩的关系系结论：滚滚动阻力力与偏心心距和轮轮胎半径径有关一、车轮轮滚动阻阻力FR2.各种路面面上车轮轮滚动的的附加阻阻力1）由路面面不平产产生的附附加阻力力fb：悬架系统统的变形形形成阻阻尼功并并转化为为热能，，产生附附加阻力力，通常常情况下下可以忽忽略一、车轮轮滚动阻阻力FR2）由路面面变形（（柔性路路面）产产生的附附加阻力力一、车轮轮滚动阻阻力FR3）积水路面上上的阻力轮胎排水产生生排水阻力:h—水层厚度；b—轮胎宽度；ρ—水的密度；v—挤水速度。排水阻力系数数fs=Fs/Z，与车速的关关系见后图一、车轮滚动动阻力FR一、车轮滚动动阻力FR3.轮胎侧偏引起起的附加阻力力侧偏附加阻力力系数fQ=FQ/Z前束角为δ时，FQ1=2Ysinδ/2侧偏附加阻力力FQ=YsinαY——侧向力；α——侧偏角。一、车轮滚动动阻力FR4.车轮阻力系数数各分量与车车速的关系一、车轮滚动动阻力FR在实际计算中中可由下表中中选用。一、车轮滚动动阻力FR从而有：最后有：二、空气阻力力FW长方体试验，，给出了CW与气流速度、、物体特征尺尺寸等因素的的关系。汽车直线行驶驶时受到的空空气阻力在汽汽车行驶方向向上的分力。。分类：压力阻阻力和摩擦阻阻力☆压力阻力力主要受形状状、扰动和诱诱导阻力组成成。☆形状阻力力主要与汽车车的形状有关关，约占58％。☆计算公式式为：二、空气阻力力FW图中雷诺数：：试验表明：圆角半径对阻阻力影响很大大。当圆角半径径选择适当，，空气阻力系系数可以降低低到0.15左右。在无风条件下下，va的单位为km/h；A的单位为m2；一般ρ=1.2258N·s2·m-4，则：二、空气阻力力FW二、空气阻力力FW50~70年代初，轿车车CW在0.4~0.6左右；70年代能源危机机后，为降低低油耗，各国国都致力于降降低CW值；90年代，不少轿轿车的CW值已降到0.3甚至更低。如如Passat轿车的CW已低到0.28；新设计车型:0.30以下.1.空气阻力的组组成压差阻力、诱诱导阻力、表表面阻力、内内部阻力二、空气阻力力FW1）压差阻力空气阻力Fw正比于气流相相对运动的动动压力，作用在汽车外外形表面上的的法向力的合合力在行驶方方向的分力，，约占9%。2）诱导阻力——车辆上下压差差形成横向气气流，导致车车身表面产生生涡流分离现现象，产生所所谓诱导阻力力，即空气升力在水水平方向的分分力，占7％。车尾的横向气气流还形成两两股很大的纵纵向涡流。二、空气阻力力FW3）表面阻力——车身表面气流流的层流层、、紊流区的摩摩擦力形成的的阻力。车身身长的车辆不不可忽视。4）内部阻力——流经散热器、、发动机舱和和车身内部的的气流，由于于动量损失形形成的阻力。。空气阻力各组组成部分的比比例大致为：：压差和诱导阻阻力50%———90%表面阻力3%——30%内部阻力2%——11%二、空气阻力力FW空气阻力系数数CW需经试验测量量得到：新设计轿车平平均0.3左右；大客车车0.4~0.9；货车及全挂挂列车0.5~0.85空气阻力又可可分为——压力阻力和摩摩擦阻力压力阻力：压力阻力又分分为形状阻力力、干扰阻力力、内循环阻阻力和诱导阻阻力。摩擦阻力：由于空气的粘粘度在车身表表面产生切向向力的合力在在行驶方向的的分力。二、空气阻力力FW对一般轿车：：压力阻力占91%。其中形状阻阻力占58%；干扰阻力力占14%；内循环阻阻力占12%；诱导阻力力占7%；摩擦阻力占9%。2.当空气流入入角β不为零时空空气阻力的的变化经试验测定定：无论轿轿车还是货货车，在β=25°～35°时的空气阻阻力比β=0时可高出65%。二、空气阻阻力FW★前部低，★过渡平滑，，★后部加扰流流板，★掠背式，★底部导流，，平整化，，向后应逐逐步升高，，★整车俯视形形状为腰鼓鼓式，★改进通风进进口、出口口位置，★商用车顶部部安装导流流罩系统。。降低的要点点CD坡道阻力加速阻力Fj：平移质量惯惯性力Fjt，旋转质量量惯性力Fjr四、加速阻阻力Fj车辆加速、、减速时四、加速阻阻力Fj旋转部件转转动惯量折折算到车轮轮上的转动动惯量以及及车辆转动动惯量的总总和为：式中IR———全部车轮转转动惯量；；Ic——传动