汽车运用工程 第02章

第二章汽车动力性2.1汽车动力性的评价指标2.2汽车的驱动力和行驶阻力2.3汽车行驶的驱动-附着条件与汽车附着力2.4汽车的动力性分析2.5影响汽车动力性的因素2.6汽车动力的合理使用2.7汽车动力性的试验主要研究内容：分析受力;建立行驶方程式;以图、表的形式，按汽车动力性评价指标，确定汽车的动力性。汽车动力性定义

在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。2.1汽车动力性的评价指标汽车动力性评价指标最大车速vamax加速时间t最大爬坡度imax最高车速最高车速，是指汽车在平直的、良好道路（混凝土或柏油）上所能达到的最高行驶车速。加速时间评价方法超车加速时间

以最高档或次高档，以amax加速至某一高速所用的时间。原地起步加速时间

由I或II档起步，以amax，并考虑换档时间，一般用0～400m或者0～100km/h的时间表示原地起步的加速时间。汽车加速过程曲线爬坡能力的评价

以满载、良好路面上的imax来表示。

－－商用车30％或16.5º；－－越野汽车60％或30º；

轿车最高车速较大，且通常在良好的市区道路行驶，可爬坡度很大。

有的国家要求汽车在常遇坡道上汽车必须保持的速度表明其加速能力。汽车动力传递路线：发动机→离合器→变速器→传动轴→主减速器→差速器→半轴→车轮2.2汽车的驱动力和行驶阻力汽车的行驶方程式：Ft——汽车的驱动力；∑F——汽车行驶阻力之和一、汽车的驱动力传动系机械效率ηT：损失主要部件:变速器和主减速器(含差速器)损失主要形式:液力损失和机械摩擦损失液力损失,如搅动和摩擦。与润滑油的性能、温度、转速、油面高度等有关。轮胎半径r

自由半径r0静力半径rs滚动半径rrrr=rs=r0=s/(2πn)S－行驶距离，n－转动圈数汽车驱动力图定义：用Ft-Va曲线图来全面地描述汽车的驱动力。若已知外特性曲线、传动系速比、传动系机械效率、车轮半径就可求计算驱动力。汽车的驱动力图发动机外特性曲线Pe，Ttq~n传动系的传动ig，i0传动效率ηT车轮半径r汽车行驶速度va发动机转速n

汽车行驶中所需要的功率和能量取决于它的行驶阻力。二、汽车的行驶阻力汽车在水平道路上等速行驶时，必须克服来自地面的滚动阻力和来自空气的空气阻力。滚动阻力以符号Ff表示，空气阻力以符号Fw表示。当汽车在坡道上上坡行驶时，须克服重力沿坡道的分力，称为坡道阻力，以符号Fi表示。汽车加速行驶时，还需克服加速阻力，以符号Fj表示。因此，汽车行驶的总阻力为：

1.滚动阻力Ff:

轮胎内部摩擦产生的迟滞损失。这种迟滞损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。轮胎径向变形曲线滚动阻力系数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。滚动阻力系数的定义：车轮在一定条件下，滚动所需要推力Fp1与负荷W之比，即单位重力的推力阻力偶用滚动阻力描述

滚动阻力无法在受力图上画出，它是一个数值，在受力图上它是切向反力。在实际计算时，可不必考虑阻力偶，而用滚动阻力替代滚动阻力系数的影响因素有：路面的种类、行驶车速及轮胎的构造、材料、气压等1）.速度va对

f的影响对

f的影响因素:

2）.胎的结构、帘线和橡胶的品种对滚动阻力的影响：子午线胎：f较低充气压力下降，f值↑f的经验公式注意：以上所说的滚动阻力都是在汽车直线行驶条件下进行的。定义：汽车直线行驶时受到的空气阻力在汽车行驶方向上的分力。分类：压差阻力、诱导阻力、表面阻力、内循环阻力2.空气阻力：☆形状阻力主要与汽车的形状有关，约占58％。☆压差（形状）阻力主要与汽车的形状有关，约占58％。☆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（表面）阻力：9％。☆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％。汽车行驶空气作用空气阻力压力阻力（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形状阻力58%干挠阻力14%内循环阻力12%诱导阻力7%摩擦阻力9%影响Fw的因素：CD和

A由于乘坐空间的制约A变化不大但CD变化较大，1950~70年

CD=0.4~0.61990年CD=0.25~0.40

概念车CD=0.2CD大小对轿车（高速）汽车的性能影响极大帕萨特：CD=0.28空气阻力Fw正比于气流相对运动的动压力：★前部低，★过渡平滑，★后部加扰流板，★掠背式(舱背式)，★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。降低的要点CD汽车上坡行驶汽车重力沿坡道的分力坡度阻力shhgFiGα3.坡道阻力

4.加速阻力

①平移质量②旋转质量汽车加速行驶克服加速运动的惯性力加速阻力FmFmma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转换算系数

1平移质量的加速与减速2旋转质量的加速与减速汽车旋转质量换算系数

汽车在加速过程中的行驶阻力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2.3汽车行驶的驱动-附着条件

与汽车的附着力一、汽车行驶的驱动-附着条件地面对轮胎的作用力切向的作用力极限值附着力汽车行驶的附着条件对于驱动轮驱动力附着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二、汽车的附着力汽车加速上坡时的受力图静载荷：动载荷：大小则是与坡度和加速度的增加而增大。思考：加速时前驱车还是后驱车容易满足附着条件？汽车的动力性良好的路面直线行驶平均行驶速度运输效率等最基本的性能纵向受力行驶方程式动力性评价指标2.3汽车动力性分析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汽车行驶方程式汽车的驱动力图发动机外特性曲线Pe，Ttq~n传动系的传动ig，i0传动效率ηT车轮半径r汽车行驶速度va发动机转速n汽车驱动力—行驶阻力平衡图最高车速的确定驱动力行驶阻力汽车驱动力—行驶阻力平衡图的作用：驱动力曲线与总阻力曲线的交点：加速能力的确定汽车的加速度曲线（a~va）汽车的加速度曲线（a~va）加速时间的确定最低稳定车速一定的距离（0～400m）一定的速度（80％umax）加速时间汽车的加速度倒数曲线（1/a~va）汽车的加速度倒数曲线（1/a~va）加速时间的积分方法1/a~va曲线加速时间矩形积分上坡能力爬坡能力的确定驱动力Ft空气阻力Fw滚动阻力Ff爬坡能力等速典型的汽车爬坡度—车速曲线（i~va）汽车的动力特性图（D~va）最高车速的确定最大爬坡度的确定阻力曲线加速时间的确定精确汽车的动力特性图（D~va）Ft~vaD~va称为动力因数。利用汽车的动力因数D可以比较不同汽车的动力性。根据动力因数的定义和汽车行驶方程式，有：根据动力因数的定义，利用汽车的驱动力图可以得到汽车在各档下的动力因数与车速的关系曲线，称为动力特性图。典型的汽车的动力特性图（D~va）汽车功率平衡图发动机功率Pe阻力功率(Pf+Pw)/ηT车速va发动机外特性曲线（Pe~n）va=0.377nr/igi0汽车的功率平衡图汽车的后备功率一定的速度等速行驶阻力功率(Pf+Pw)/ηT发动机功率Pe节气门某一开度后备功率节气门全开发动机功率与滚动阻力和空气阻力消耗的发动机功率的差值是后备功率。后备功率用于加速和爬坡。汽车的后备功率图（P’~va）2.7汽车动力性试验汽车动力性试验道路试验室内试验动力性试验加速能力最高车速上坡能力滚动阻力

对常用的三个动力性能指标，即对汽车的最高车速、加速和爬坡性能进行实际试验。最高车速试验的目的是测定汽车所能达到的最高车速，我国规定的测试区间是1.6km试验路段的最后500m。

加速试验一般包括起步到给定车速、高速挡或次高速挡，以及从给定初速加速到给定车速两项试验内容。加速试验一般包括起步加速和高速挡或次高速挡从给定初速加速到给定车速两项试验内容，试验通常用下图所示的非接触式汽车性能试验仪进行。非接触式汽车性能试验仪简图五轮仪的结构和工作原理五轮仪一般由传感器和记录仪两部分组成，并附带一个脚踏开关。传感器部分与记录仪部分由导线相连接。脚踏开关带有触点的一端套在制动踏板上，另一端插接在记录仪上。传感器部分的作用是把汽车行驶的距离变成电信号。它一般由充气车轮、传感器、支架、减振器和连接装置等组成非接触式五轮仪以计算机为核心部件配以相应的I/O接口及外设，不需要与路面接触或设置任何测量标志，它由传感器和记录仪两部分组成。其传感器部分主要由一个光学系统和电池组成。这种传感器采用光电头相关滤波技术，工作时，安装在车身上的光电探测器（简称光电头）照射路面，由于路面图像的移动使光电池输出宽带随机信号，其主频与车速成正比关系，通过空间滤波器将与车速成正比的主频检出，送入记录仪