1、第二章 汽車的動力性 汽車運輸是汽車的最根本的功能，其運輸效率由在各種運用條件下的平均速度來表達，主要取決于汽車的動力性。因此，在汽車各種運用性能中，動力性是最重要、最根本的性能。前章結尾回目錄本章結尾前章結尾回目錄本章結尾前章結尾回目錄前章結尾回目錄本章結尾前章結尾回目錄.第二章 汽車的動力性 第一節(jié) 汽車的動力性目的第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力第三節(jié) 汽車動力性分析第四節(jié) 汽車行駛的附著條件第五節(jié) 汽車驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的選擇第六節(jié) 汽車動力性實驗方法.第一節(jié) 汽車的動力性目的 假設使汽車具有盡能夠高的平均行駛速度，就必需提高汽車的最高車速、加速才干和爬坡才干。汽車的動力性評價目的有 汽車的最高

2、車速，km/h； 汽車的加速時間，s； 汽車的最大爬坡度，%。 汽車的動力性是指汽車在良好路面上直線行駛時由汽車遭到的縱向外力決議的所能到達的平均行駛速度，表示汽車以最大能夠平均行駛速度運送貨物或乘客的才干。 .第一節(jié) 汽車的動力性目的 汽車的最高車速指汽車在程度良好的路面混凝土或瀝青路面上所能到達的最高行駛速度。 汽車加速時間分為原地起步加速時間和超車加速時間。 原地起步加速時間指汽車由擋或擋起步，并以最大的加速強度包括選擇恰當?shù)膿Q擋時機逐漸換至最高擋后，行駛到某一預定的間隔或到達某一車速所需求的時間。其預定間隔通常為400m或0.25mile，預定車速通常為100km/h或60mile/h

3、。 超車加速時間用最高擋或次高擋由某一較低車速全力加速至某一高速所需的時間。采用較多的是低速為30km/h或40km/h，而高速為80%最高車速或某一高速。 最大爬坡度是指滿載時汽車以擋在良好路面上所能經(jīng)過的最大坡度。 . 道路和載荷情況對汽車的動力性目的的實驗值有重要影響。在進展汽車動力性實驗時，其道路條件應為枯燥、清潔、平直的混凝土或瀝青路面；而各國對載荷條件的規(guī)定不同，我國規(guī)定為滿載，并要求裝載均勻；并且，上述目的均應在無風或微風條件下測定。第一節(jié) 汽車的動力性目的.第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力 本節(jié)從縱向外力地面驅(qū)動力、行駛阻力出發(fā)，建立汽車的行駛方程式，作為分析汽車的動力性的根底 汽

4、車的運動情況取決于汽車所遭到的各種外力。因此，以下從分析汽車行駛時所遭到的縱向外力地面驅(qū)動力、行駛阻力出發(fā)，建立汽車的行駛方程式，以作為分析汽車的動力性的根底。.第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力 一、汽車的驅(qū)動力 1汽車驅(qū)動力的計算 汽車發(fā)動機產(chǎn)生的有效轉(zhuǎn)矩經(jīng)汽車傳動系傳到驅(qū)動輪上；此時，作用于驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生一個對地面的圓周力；地面對驅(qū)動輪的反作用力方向與相反即是驅(qū)動汽車行駛的外力，稱為汽車的驅(qū)動力。. 驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩 是由發(fā)動機的有效轉(zhuǎn)矩 經(jīng)傳動系傳至驅(qū)動輪而產(chǎn)生的，因此取決于發(fā)動機所輸出的有效轉(zhuǎn)矩 、變速器速比 、主傳動系速比 和機械效率 。 對于普通汽車，驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩 Nm的值為式中：

5、汽車的驅(qū)動力，N； 驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩，Nm； r 車輪半徑，m。第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力 . 2汽車驅(qū)動力的影響要素 影響汽車驅(qū)動力的要素包括：發(fā)動機有效轉(zhuǎn)矩 、變速器速比 、主傳動系速比 、機械效率 、車輪半徑r。 1發(fā)動機有效轉(zhuǎn)矩 節(jié)氣門全開或高壓油泵在最大供油位置時的速度特性曲線稱為發(fā)動機的外特性曲線，見圖；而節(jié)氣門部分開啟或部分供油量位置時的速度特性曲線稱為發(fā)動機部分負荷特性曲線。 和 之間有如下關系： 發(fā)動機在帶有空氣濾清器、水泵、 風扇、消聲器、發(fā)電機等全部附件時 測得的發(fā)動機特性曲線稱為發(fā)動機的 運用外特性曲線，見虛線。 第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力. 2傳動系的機械效率 發(fā)動機

6、發(fā)出的功率 在經(jīng)傳動系傳送至驅(qū)動輪的過程中，假設產(chǎn)生的功率損失為 kW，那么傳動系機械效率為: 傳動系功率損失可分為機械損失和液力損失兩大類。機械損失是指齒輪傳動副、軸承、油封等處的摩擦損失。液力損失是指耗費于旋轉(zhuǎn)零件攪動光滑油、零件外表與光滑油之間的外表磨擦等的功率損失?？偝擅Q傳動效率（%）46檔變速器95副變速器或分動器958檔以上變速器90單級減速主減速器96雙級減速主減速器92萬向節(jié)98傳動系各總成的傳動效率 第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力. 3車輪半徑r 車輪處于無載荷作用時的半徑稱為自在半徑 m。汽車靜止時，在汽車重力作用下車輪中心到輪胎與道路接觸面間的間隔稱為靜力半徑 m；車輪接

7、受垂直載荷和轉(zhuǎn)矩時的半徑稱為動態(tài)半徑 m。顯然， 。 滾動半徑是以車輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)與實踐車輪滾動間隔之間的關系換算得出車輪半徑，即： 式中： 車輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)； S滾動圈時車輪前進的間隔，m。第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力. 汽車的驅(qū)動力與車速之間的函數(shù)關系曲線稱為汽車的驅(qū)動力圖，可用于全面表示汽車的驅(qū)動力的大小及其變化。 利用發(fā)動機運用外特性曲線中的轉(zhuǎn)矩曲線，根據(jù)發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩 與汽車驅(qū)動力 的關系式，可得到驅(qū)動力與發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的關系曲線。進而根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速 與汽車行駛速度 之間的關系，作出驅(qū)動力圖，即各個擋位下汽車驅(qū)動力與車速間的關系曲線。4汽車的驅(qū)動力圖 驅(qū)動力圖根據(jù)發(fā)動機外特性曲線中轉(zhuǎn)矩曲線

8、求得，闡明汽車運用各擋位時在各車速下所能產(chǎn)生的驅(qū)動力的最大值。第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力. 汽車行駛需求的能量取決于其所遭到的行駛阻力，其動力性高低決議于汽車的驅(qū)動力和行駛阻力的相互作用。 汽車的行駛阻力分為穩(wěn)定行駛阻力和動態(tài)行駛阻力兩大類。汽車在程度道路上等速直線穩(wěn)定行駛時，必需抑制輪胎與地面相互作用而產(chǎn)生的滾動阻力和車身與空氣相互作用而產(chǎn)生的空氣阻力；當汽車在坡道上穩(wěn)定行駛時，還必需抑制重力沿坡道的分力，稱為坡度阻力。汽車加速行駛時需求抑制與加速度方向相反的動態(tài)行駛阻力慣性力，即加速阻力。第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力二、汽車的行駛阻力 . 1滾動阻力 車輪滾動時，輪胎與路面的接觸區(qū)域產(chǎn)生

9、法向、切向的相互作用力以及二者的相應變形。其相對剛度決議了輪胎和支承路面變形的特點和相對大小。 當彈性輪胎在硬路面上滾動時動力性分析時的道路條件，輪胎的變形是主要的；而當彈性輪胎在軟路面上滾動時經(jīng)過性分析時的道路條件，支撐路面的沉陷變形是主要的。這些變形都將伴隨著能量損失，是滾動阻力產(chǎn)生的根本緣由。第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力.第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力 用彈簧輪模型闡明彈性輪胎變形導致滾動阻力產(chǎn)生的機理 假設彈簧輪周圍分布著一個個小彈簧和減振器。車輪滾動過程中，各個彈簧反復交替閱歷緊縮過程和伸展過程，在緊縮過程和伸展過程中，需抑制減振器阻尼的作用而耗費阻尼功，該抑制阻尼做功的過程表現(xiàn)為車輪

10、的滾動阻力。. 從彈性輪胎受力變形的角度分析，可知這種能量耗費是滾動阻力產(chǎn)生的緣由。 加載變形過程曲線與卸載變形恢復過程曲線的差別，導致了輪胎接地面上壓力分布的變化，進而導致妨礙車輪滾動的阻力偶和阻力的產(chǎn)生。第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力. 由于彈性車輪滾動時產(chǎn)生了阻力偶 ，因此假設使從動車輪在硬路面上等速滾動，必需相應在車輪中心施加推力 ，使之與相應的地面切向反作用力構成力偶矩抑制 。即： 因此： f 稱為滾動阻力系數(shù)， ?？梢姖L動阻力系數(shù)指車輪在一定條件下滾動時所需之推力與車輪負荷之比，即單位汽車重力所需之推力。這樣，在分析汽車行駛阻力時，不用詳細思索車輪滾動時所遭到的滾動阻力偶矩，只需知道

11、滾動阻力系數(shù)即可求出滾動阻力。 第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力從動輪滾動阻力計算. 驅(qū)動輪在硬路面等速滾動時的受力見圖。由于彈性遲滯景象而使驅(qū)動輪的法向反作用力的作用點前移了間隔，在驅(qū)動輪上也產(chǎn)生了滾動阻力偶 。 由此可見，由于彈性遲滯景象產(chǎn)生的滾動阻力偶，也使驅(qū)動輪遭到滾動阻力的作用。因此，由驅(qū)動力矩產(chǎn)生的驅(qū)動力 在抑制了 后，才干轉(zhuǎn)化為作用在驅(qū)動車輪上驅(qū)動汽車前進的地面切向反作用力 。 第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力. 滾動阻力的大小取決于滾動阻力系數(shù) f。實驗闡明：滾動阻力系數(shù)的大小與路面的種類、行駛車速以及輪胎的構造、資料、氣壓等有關。行駛車速對滾動阻力系數(shù)有很大影響，見左圖。 輪胎的構造

12、、簾線和橡膠的種類不同，輪胎承載后滾動變形量也不同，而且變形后胎面、輪胎內(nèi)部資料之間的摩擦也有很大差別，因此對滾動阻力系數(shù)f的值都有影響。 車速和輪胎類型對滾動阻力系數(shù)的影響 氣壓對滾動阻力系數(shù)的影響 第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力.路面類型滾動阻力系數(shù)良好的瀝青或混凝土路面0.0100.018一般瀝青或混凝土路面0.0100.018碎石路面0.0200.025良好的卵石路面0.0250.030坑洼的卵石路面0.0300.050干燥壓緊土路0.0250.035雨后壓緊土路0.0500.150泥濘土路（雨季或解凍期）0.1000.250干砂0.1000.300濕砂0.0600.150結冰路面0.0

13、150.030壓緊的雪道0.0300.050滾動阻力系數(shù)的數(shù)值 第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力 路面不同，輪胎滾動時的變形量及由此所引起的彈性遲滯損失也不同，因此其滾動阻力系數(shù)不同。汽車在不同路面上以中低速行駛時，其滾動阻力系數(shù)的數(shù)值范圍見表。. 0.014 良好瀝青或混凝土路面 = 0.025 卵石路面 0.020 砂石路面 貨車輪胎氣壓高，引薦用如下計算公式來計算滾動阻力系數(shù)： 汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，輪胎發(fā)生側(cè)偏景象，滾動阻力大幅度添加。 驅(qū)動形狀下的輪胎，作用有驅(qū)動力矩，使胎面相對于路面有一定滑動，增大了輪胎滾動時的能量損失，表現(xiàn)為滾動阻力系數(shù)增大。 在進展動力性分析時，假設無滾動阻力系數(shù)的實驗

14、數(shù)據(jù)，可以用以下閱歷公式進展估算。第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力乘用車輪胎的滾動阻力系數(shù). 2坡度阻力 汽車上坡行駛時，汽車重力沿坡道的分力稱為汽車坡度阻力。 式中：G汽車總重力，N。 坡度角，。 道路坡度可以用坡高和底長之比來表示。坡度阻力可以近似用下式計算： 式中：i道路坡度，%。 同理，汽車在坡道上行駛時的滾動阻力可用下式計算： 坡度較小時，上式近似為： 這兩種阻力之和稱為道路阻力，即： 式中： 道路阻力系數(shù)，。第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力.第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力3空氣阻力 汽車直線行駛時遭到的空氣作用力在行駛方向上的分力稱為空氣阻力。根據(jù)流膂力學有關結論，常把汽車空氣阻力的總數(shù)值總

15、結成與氣流相對速度的動壓力成正比的計算公式 空氣阻力系數(shù) 空氣密度 迎風面積， ，可近似取為輪距與汽車高度的乘積 A相對速度，m/s . 2空氣阻力的構成 空氣阻力主要由壓差阻力、誘導阻力、外表阻力、內(nèi)循環(huán)阻力構成。 1壓差阻力 作用在汽車外形外表上的法向壓力的合力在行駛方向的分力稱為壓差阻力。壓差阻力與車身主體外形有很大關系，因此又稱為外形阻力，約占整個空氣阻力的58%。 車輛向前運動時，由于其主體外形所限，外表上的渦流分別景象是不可防止的，被車輛分開的空氣無法在后部平順合攏和回復原狀，這樣在車輛后部構成渦流區(qū)，產(chǎn)生負壓，從而使運動方向上產(chǎn)生了阻力。渦流分別的范圍越大即渦流區(qū)域越大，壓差阻力

16、也就越大。第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力.2誘導阻力：車輛上部和底部的空氣壓力不同，這就引起了橫向氣流以及車輛的升力，橫向氣流也會在車身外表產(chǎn)生渦流分別景象，呵斥壓差產(chǎn)生所謂誘導阻力。誘導阻力普通占空氣阻力的7%左右。 3外表阻力：外表阻力又稱為摩擦阻力，是由于空氣的黏性在車身外表產(chǎn)生的切向力的合力。顯然，較長的車輛如大客車的外表阻力就比較可觀。左圖4內(nèi)循環(huán)阻力。發(fā)動機冷卻系、車身通風等所需空氣流經(jīng)車體內(nèi)部時由于動量損失構成的阻力即為內(nèi)循環(huán)阻力右圖，約占空氣阻力的12%左右。第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力. 3降低空氣阻力系數(shù)的措施 采取以下措施可以降低汽車的空氣阻力系數(shù)。車身前部發(fā)動機罩適當向前

17、下傾。面與面的交接處平滑圓孤狀。前風窗玻璃與發(fā)動機罩和車頂?shù)倪^渡應圓滑，玻璃應盡能夠地傾斜。減少燈、后視鏡等凸出物。凸出物應接近流線型。保險杠下應有適宜的擾流板。車輪罩應光滑且與車輪相平。整個車身應向前傾12程度投影應為腰鼓形，后端應略微收縮，前端呈半圓形。汽車尾部較好的外形為艙背式或直背式。行李倉上蓋板應短而高?！皵n流翼或汽車尾翼具有降低空氣阻力和提高穩(wěn)定性的作用。在高速公路上以120 km/h的車速行駛時，安裝擾流冀能省油14%。底部要求蓋住零部件使其平整化，并由中部或后輪向后逐漸升高。改迸散熱器和通風的進口和出口位置。載貨汽車車頂部安裝導流罩，汽車側(cè)面應安裝防護板。第二節(jié) 汽車行駛時的縱

18、向外力. 4加速阻力 加速阻力指汽車加速行駛時所需抑制的因其質(zhì)量加速運動所產(chǎn)生的慣性力。 汽車加速時，不僅平移的質(zhì)量產(chǎn)生慣性力，引起了平移質(zhì)量加速阻力 ，旋轉(zhuǎn)的質(zhì)量也要產(chǎn)生慣性力偶矩，產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)質(zhì)量加速阻力 。二者的大小為： 式中： M汽車總質(zhì)量，kg； I折算到驅(qū)動輪上的汽車全部旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動慣量和車輪的轉(zhuǎn)動慣量，； 車輪的角加速度，rad/ ； 汽車的加速度，m/ ； r車輪半徑，m。 汽車的總加速阻力為： 令： ，稱為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，顯然1。因此：第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力.I的值為：式中： 發(fā)動機、離合器和變速器轉(zhuǎn)動慣量，； 傳動軸、差速器等轉(zhuǎn)動慣量， 全部車輪轉(zhuǎn)動慣量，； 變

19、速器速比； 主傳動器速比。 的值為：第二節(jié) 汽車行駛時的縱向外力.第三節(jié) 汽車動力性分析 一、汽車行駛方程式和驅(qū)動條件 假設把汽車速度變化時的慣性力看成與加速度方向相反的外力，那么汽車行駛過程中，汽車的驅(qū)動力與汽車的行駛阻力一直處于平衡形狀，描畫這種平衡關系的關系式稱為汽車行駛方程式。 汽車的驅(qū)動力 汽車的行駛阻力之和 汽車行駛方程式表示汽車驅(qū)動力與汽車行駛阻力的數(shù)量關系，是進展汽車動力性分析的根底。.第三節(jié) 汽車動力性分析 當驅(qū)動力大于滾動阻力、坡度阻力和空氣阻力之和后，汽車才干加速行駛。該條件是汽車行駛的必要條件，稱為汽車行駛的驅(qū)動條件 汽車在路面情況良好的水泥或混凝土路面上行駛時，其動力

20、性主要受汽車的驅(qū)動條件的制約。采用增大發(fā)動機轉(zhuǎn)矩、加大傳動比等措施可以增大汽車驅(qū)動力，使汽車的驅(qū)動條件得以滿足。但是這些措施只需在驅(qū)動輪與路面不發(fā)生滑轉(zhuǎn)景象時才有效。 .第三節(jié) 汽車動力性分析二、汽車動力性分析的方法 其動力性可用驅(qū)動力行駛阻力平衡圖、動力特性圖和功率平衡圖來進展分析 1.驅(qū)動力行駛阻力平衡圖 把滾動阻力、空氣阻力以同樣坐標和比例尺畫在汽車驅(qū)動力圖上，所得曲線圖稱為汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖。 汽車在程度路面上勻速行駛時，汽車遭到的行駛阻力包括：滾動阻力、空氣阻力。汽車在這種行駛情況下，驅(qū)動力應與該兩阻力之和相等。. 2動力特性圖 稱為動力因數(shù)。利用汽車的動力因數(shù)D可以比較不同

21、汽車的動力性。 根據(jù)動力因數(shù)的定義和汽車行駛方程式，有： 根據(jù)動力因數(shù)的定義，利用汽車的驅(qū)動力圖可以得到汽車在各檔下的動力因數(shù)與車速的關系曲線，稱為動力特性圖。 第三節(jié) 汽車動力性分析. 3功率平衡圖 汽車行駛時，不僅驅(qū)動力和行駛阻力相互平衡，驅(qū)動輪功率與汽車行駛的阻力功率也是相互平衡的。 當汽車在平直道路上穩(wěn)定行駛時，上式為： 以發(fā)動機外特性曲線中的功率曲線為根底，根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速與汽車車速的關系式，可得到發(fā)動機功率與行駛車速的關系曲線。功率平衡方程式也可用圖解法表示。假設把汽車在平直道路上穩(wěn)定行駛時，發(fā)動機需抑制的阻力功率以同樣的座標繪在發(fā)動機功率與行駛車速的關系曲線上，即為汽車功率平衡圖。

22、第三節(jié) 汽車動力性分析.第三節(jié) 汽車動力性分析三、汽車動力性分析 利用以上引見的驅(qū)動力行駛阻力平衡圖、動力特性圖或功率平衡圖，確定汽車的動力性目的即最高車速、加速時間和最大爬坡度的數(shù)值，并據(jù)此評價汽車的動力性。 . 1. 汽車的最高車速 汽車的最高車速km/h指汽車在程度良好的路面混凝土或瀝青路上所能到達的最高行駛速度。因此，汽車以最高車速行駛時的坡度阻力和加速阻力均為零，汽車驅(qū)動力全用于抑制滾動阻力和空氣阻力。此時有： 。 因此，繪出汽車的驅(qū)動力行駛阻力平衡圖，汽車以最高擋行駛時的驅(qū)動力曲線與阻力曲線的交點所對應的車速，即為汽車在給定道路阻力條件下行駛時所能到達的最高車速。 汽車在程度良好的

23、水泥、混凝土路面上穩(wěn)定行駛時： 在動力特性圖上繪上汽車滾動阻力f的變化曲線，汽車以最高擋行駛時的動力因數(shù)曲線與滾動阻力系數(shù)曲線的的交點所對應的車速，即為汽車在給定道路阻力條件下行駛時所能到達的最高車速。 汽車以最高擋在平直道路上穩(wěn)定行駛時，其發(fā)動機功率曲線 與需抑制的阻力功率 曲線的交點所對應的車速，即為汽車在給定道路阻力條件下行駛時所能到達的最高車速。第三節(jié) 汽車動力性分析. 2汽車的加速時間 稱汽車的驅(qū)動力與滾動阻力和空氣阻力之差 為后備驅(qū)動力。假設該后備驅(qū)動力全部用來加速，因此時坡度阻力為零，根據(jù)汽車行駛方程式，汽車所能到達的加速度為： 因此，根據(jù)驅(qū)動力行駛阻力平衡圖，繪出汽車以不同擋位

24、和不同車速行駛時的后備驅(qū)動力與車速的關系曲線。然后，據(jù)上式得到汽車各擋節(jié)氣門全開時的加速度曲線，見圖。 可以看出，普通高擋位的加速度小于低擋位的加速度，擋的加速度最大；但由于有的越野汽車擋的值很大，運用擋時，其旋轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力矩過大，反而使擋的加速度小于擋的加速度。第三節(jié) 汽車動力性分析. 這樣，利用汽車的加速度曲線圖，可得到加速度倒數(shù)隨車速的變化曲線。其速度曲線下自 到 的面積，即為汽車在給定道路條件下，以節(jié)氣門全開加速時，車速由 上升 到所需的時間。第三節(jié) 汽車動力性分析. 動力因數(shù)與滾動阻力系數(shù)之差 為后備動力因數(shù)，根據(jù)動力特性圖可得到汽車各擋的后備動力因數(shù)與車速的關系曲線。 在平直

25、路面上加速行駛時，由汽車行駛方程式得： 因此： 根據(jù)與車速的關系曲線，利用上式即可求得汽車不同擋位的加速度曲線，以同樣的方法可得到加速時間曲線。第三節(jié) 汽車動力性分析. 稱 為汽車的后備功率。 由汽車功率平衡方程式，汽車在平直路面上加速行駛時，有：整理得： 首先根據(jù)汽車的功率平衡圖得到汽車各擋的后備功率隨行駛車速的關系曲線。然后根據(jù)上式可得汽車的加速度曲線。第三節(jié) 汽車動力性分析.3. 汽車的最大爬坡度 假設汽車的后備驅(qū)動力、后備動力因數(shù)或后備功率全部用來爬坡，那么此時汽車加速阻力為零，據(jù)此可求得汽車以各擋位以某一車速爬坡時所能經(jīng)過的坡度。汽車以擋所能經(jīng)過的最大坡度即是汽車的最大爬坡度。 假設

26、汽車的后備驅(qū)動力 全部用來爬坡， =0， 根據(jù)汽車行駛方程式得到： 求汽車以擋及低擋的爬坡才干時，由于所能經(jīng)過的坡度較大。因此第三節(jié) 汽車動力性分析. 直接擋所能經(jīng)過的道路坡度較小，因此直接擋最大爬坡度可用下式計算： 式中： -直接擋最大驅(qū)動力。 同理，假設汽車的后備動力因數(shù)全部用來爬坡，此時汽車的加速阻力為零，根據(jù)汽車行駛方程式，有： 采用擋上坡時，由于坡度較大，計算式為： 整理得： 汽車的最大爬坡度即擋的最大爬坡度為：第三節(jié) 汽車動力性分析. 汽車的后備功率 全部用于爬坡時，加速阻力功率為零，由汽車功率平衡方程式得： 因此： 利用汽車后備功率曲線，據(jù)上式即可求得汽車各擋的爬坡度。汽車以擋所

27、能經(jīng)過的坡度最大值，即為該車的最大爬坡度。第三節(jié) 汽車動力性分析.第四節(jié) 汽車行駛的附著條件 一、附著力和附著條件 地面對輪胎的切向反作用力的極限值稱為附著力 附著力與作用于驅(qū)動輪上的法向反作用力成正比，正比系數(shù)稱為附著系數(shù) .第四節(jié) 汽車行駛的附著條件汽車行駛的第二個條件附著條件 汽車行駛的驅(qū)動條件與附著條件連系起來，可得到汽車行駛的驅(qū)動-附著條件： 地面切向作用力不能大于附著力，否那么將發(fā)生驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)景象，即：.第四節(jié) 汽車行駛的附著條件二、汽車的附著力和地面法向反作用力 1附著系數(shù) 汽車的附著力取決于附著系數(shù)和作用于驅(qū)動輪上的地面法向反作用力 在良好的混凝土或瀝青路面上，路面枯燥時為0.

28、70.8，路面潮濕時為0.50.6 枯燥的碎石路面上為0.60.7 土路上，枯燥時為0.50.6，潮濕時為0.20.4 附著系數(shù)主要取決于路面的種類和情況、汽車輪胎規(guī)格及胎面花紋；此外，行駛車速和車輪運動情況對附著系數(shù)也有影響。在汽車動力性分析中，普通只需取附著系數(shù)的平均值。.第四節(jié) 汽車行駛的附著條件2地面法向反作用力 假設汽車的總重為G，那么作用于驅(qū)動輪上的地面法向反作用力與汽車的總體布置、行駛情況及道路的坡度有關。 汽車加速上坡時的受力圖如下圖。假設忽略作用于前后車輪上的滾動阻力偶矩和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性阻力偶矩，將作用于汽車上的其他各力對前后車輪與道路接觸面中心取力矩，可得到作用于前后軸的地面

29、法向反作用力和。.汽車質(zhì)心高度風壓中心高作用在前、后車輪上的地面切向反作用力汽車重力G 道路坡度角作用在前、后車輪上的法向反作用力汽車軸距L 汽車質(zhì)心到前、后軸的間隔 L1、L2 作用于前后軸的地面法向反作用力和：第四節(jié) 汽車行駛的附著條件.汽車在程度道路上均速行駛時而汽車在程度道路上靜止時第四節(jié) 汽車行駛的附著條件.第四節(jié) 汽車行駛的附著條件3汽車的附著力 對前軸或后軸驅(qū)動的汽車而言，其附著力分別為對于全輪驅(qū)動汽車而言，假設前、后車輪的附著系數(shù)相等只需汽車前、后驅(qū)動力的分配比值剛好等于其前、后輪法向反作用力的分配比值時，全輪驅(qū)動汽車才干真正利用此附著力 . 1. 附著條件限制的加速才干 汽車

30、運用低速擋在平直道路上急加速時，坡度阻力為零，其車輪遭到的地面切向力比較大。由于低速擋所對應的車速較低，所以空氣阻力忽略不計。 遭到附著條件限制時，汽車遭到的地面切向作用力 即等于汽車驅(qū)動輪的附著力 。對于前輪驅(qū)動的汽車，當遭到附著條件限制時，其驅(qū)動輪與路面間的切向作用力為： 前驅(qū)動汽車加速行駛時的受力見圖，切向作用力 與行駛阻力的平衡關系為： 第四節(jié) 汽車行駛的附著條件三、附著條件限制下的汽車動力性 . 作用于前后軸的地面法向作用力、分別為： 設前輪的附著系數(shù)后輪設為為常數(shù)，那么作用于驅(qū)動輪的地面切向作用力為： 因此有： 后輪的滾動阻力為作用于后輪的垂直載荷與滾動阻力系數(shù)之積，因此： 由此，

31、第四節(jié) 汽車行駛的附著條件. 同理，對于后輪驅(qū)動的汽車，其附著條件限制的加速度為： 全輪驅(qū)動的汽車，假設滿足 ，那么：第四節(jié) 汽車行駛的附著條件.第四節(jié) 汽車行駛的附著條件2.附著條件限制的爬坡才干汽車運用低速擋全力上坡時，加速阻力為零，由于此時車速較低，空氣阻力忽略不計。 前驅(qū)動的汽車上坡時的受力圖，其受力平衡情況為其中：.前驅(qū)動汽車遭到附著條件限制時的最大爬坡度 后驅(qū)動汽車遭到附著條件限制時的最大爬坡度 對于全輪驅(qū)動的汽車 第四節(jié) 汽車行駛的附著條件由此可得：. 1乘用車 與良好道路相比，汽車在結冰道路上行駛時，由于附著條件的制約，其加速和上坡才干遭到的限制要大得多其他小的路況亦是如此。此

32、時，由于1 f，所以，在附著條件限制下，前輪驅(qū)動的乘用車的爬坡度近似為： 因此，對于單軸驅(qū)動的雙軸車輛，附著條件限制的加速和上坡才干與汽車質(zhì)心的縱向位置有關。 令牽引系數(shù)為： 式中： -驅(qū)動輪靜態(tài)反力，前后驅(qū)動時 在結冰道路上，由附著條件限制的爬坡度為：第四節(jié) 汽車行駛的附著條件四、驅(qū)動系統(tǒng)布置和附著條件 . 牽引系數(shù)的數(shù)值一方面與驅(qū)動系統(tǒng)布置發(fā)動機前置或后置有關，另一方面又與質(zhì)量的軸間分配有關。發(fā)動機前置前輪驅(qū)動簡稱前置前驅(qū)動、發(fā)動機前置后輪驅(qū)動又稱規(guī)范型驅(qū)動和發(fā)動機后置后輪驅(qū)動簡稱后置后驅(qū)動乘用車的 值與質(zhì)量M的關系見圖。 第四節(jié) 汽車行駛的附著條件. 2載貨汽車和大客車 載貨汽車和大客車

33、的驅(qū)動系統(tǒng)的布置中：前置前驅(qū)動用于輕型貨車和游覽車；后置后驅(qū)動廣泛用于大客車，也用于一些輕型載貨汽車和游覽車；規(guī)范型驅(qū)動廣泛用于中型和重型載貨汽車。 載荷變化對 值的影響與驅(qū)動系統(tǒng)布置有關。發(fā)動機前置后驅(qū)動的載貨汽車或大客車，空載和滿載的值相差很大，發(fā)動機后置后驅(qū)動的大客車的載荷變化對值影響很小。 拖帶掛車后 值大幅度下降，所以汽車列車或鉸接式大客車受附著條件限制比較嚴重。第四節(jié) 汽車行駛的附著條件.發(fā)動機功率和轉(zhuǎn)矩越大，汽車的動力性越好。但發(fā)動機功率過大不但導致發(fā)動機尺寸、質(zhì)量、制造本錢增大，而且汽車運轉(zhuǎn)時發(fā)動機負荷率低，燃油經(jīng)濟性顯著下降；同時，由于附著條件的限制，發(fā)動機功率過大對汽車動力

34、性的提高也無作用。 設計中，常先從保證汽車預期的最高車速來初步選擇發(fā)動機應有的功率。這是由于最高車速越高，要求的發(fā)動機功率越大，汽車后備功率大，加速與爬坡才干必然較好。 汽車驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)包括：發(fā)動機功率、汽車傳動系統(tǒng)的擋數(shù)和傳動比、輪胎尺寸與型式等。一、發(fā)動機功率選擇 第五節(jié) 汽車驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的選擇. 假設給出了最高車速，發(fā)動機功率應等于汽車以最高車速行駛時行駛阻力功率之和，即 發(fā)動機最大功率 kW與汽車總質(zhì)量Mkg之比，即單位汽車總質(zhì)量具有的發(fā)動機功率稱為汽車比功率 ，其常用單位為kW/t，其計算式為： 發(fā)動機比功率的大小對汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性有很大影響，是選擇發(fā)動機功率的重要根據(jù)之一

35、。因此，也可以利用現(xiàn)有汽車比功率的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，初步確定發(fā)動機功率。第五節(jié) 汽車驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的選擇.二、傳動系傳動比確實定 第五節(jié) 汽車驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的選擇 對普通汽車傳動系而言，傳動系的傳動比包括：傳動系最小傳動比、傳動系最大速比、變速器各擋速比。對越野汽車，傳動系傳動比還包括分動器或副變速器的傳動比和輪邊減速器的傳動比。. 1最小傳動比確實定 汽車大多數(shù)時間以最高擋行駛，即用最小傳動比的擋位行駛。因此，合理確定傳動系最小傳動比非常重要。當變速器的最高擋為直接擋，即傳動比是1時，傳動系最小傳動比即為主傳動速比 。 傳動系最小傳動比是由要求的最高車速決議的。當驅(qū)動功率和抑制行駛阻力所需功率相等時，該

36、點車速即為最高車速。確定汽車傳動系最小傳動比時，應使其所能到達的最高車速位于發(fā)動機的最大功率點所對應的車速附近。 根據(jù)汽車的最高車速對應的發(fā)動機轉(zhuǎn)速 與發(fā)動機最大功率點轉(zhuǎn)速 的相對大小，把確定傳動系最小傳動比的方法分為 設計、高速設計、低速設計三種。第五節(jié) 汽車驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的選擇. 采用 設計時， 與 相等。即：最高車速對應于發(fā)動機最大功率點的轉(zhuǎn)速。這種設計方案的優(yōu)點是可以利用發(fā)動機發(fā)出的最大功率，到達實際最高車速。其缺陷是在接近的車速范圍內(nèi)，后備功率較小，加速、上坡和克服逆風的才干缺乏。 采用高速設計時， 高于 。其優(yōu)點是有較大的后備功率，缺點是達不到實際最高車速；而且，當以 行駛時，發(fā)動機

37、轉(zhuǎn)速過高，因此噪聲、磨損和油耗都過高。 采用低速設計時， 低于 。其優(yōu)點是：汽車以行駛時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低；同時，發(fā)動機負荷率較高，油耗下降。缺陷是達不到實際最高車速，同時后備功率小。第五節(jié) 汽車驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的選擇. 以上方法各有優(yōu)缺陷。為綜合其優(yōu)缺陷，可設置超速擋。即：當變速器采用直接擋時，根據(jù)高速設計確定其主傳動速比，使直接擋具有較大的后備功率；而在此根底上，再添加一個傳動比小于1的稱之為超速擋的擋位，并將運用超速擋時傳動系的最小速比按低速設計，以提高發(fā)動機的負荷率，降低發(fā)動機的有效比油耗。 所謂超速擋只是指變速器速比小于1，輸入軸轉(zhuǎn)速高于輸出軸轉(zhuǎn)速而言。汽車采用超速擋行駛時所能到達的最高車

38、速并非一定高于采用直接擋時的汽車車速。第五節(jié) 汽車驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的選擇.第五節(jié) 汽車驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的選擇2最大傳動比確實定 對于普通汽車，傳動系最大傳動比普通是變速器擋傳動比與主減速器傳動比之積。汽車的最大傳動比應根據(jù)汽車的最大爬坡度、汽車最低穩(wěn)定車速及附著條件三個方面確定。 .第五節(jié) 汽車驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的選擇 1最大爬坡度 汽車以擋全力爬坡時，加速阻力為零；因車速很低，可忽略空氣阻力。汽車的最大驅(qū)動力應抑制汽車的滾動阻力和汽車在最大坡度上行駛時所產(chǎn)生的坡度阻力：因此， 的值不應小于： 2最低穩(wěn)定車速 越野汽車在松軟地面上行駛時，為防止土壤受沖擊剪切破壞后減小地面附著力，其汽車能在極低車速下穩(wěn)定行駛

39、，傳動系的最大傳動比應與所要求得最低穩(wěn)定車速相順應。假設汽車的最低穩(wěn)定車速為，發(fā)動機的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為，那么傳動系最大傳動比應滿足：. 3附著條件 在確定最大傳動比后，還應計算驅(qū)動輪的附著率。驗算在汽車上坡或加速時能否滿足附著條件的要求。汽車抑制最大坡度時的驅(qū)動力應滿足： 道路附著系數(shù)可取0.50.6。 是驅(qū)動輪上的地面法向反作用力。對于雙軸驅(qū)動的越野汽車， ；而對于前后軸驅(qū)動的汽車，其驅(qū)動輪上的地面法向反作用力 那么可用下式計算： 第五節(jié) 汽車驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的選擇. 3傳動系擋數(shù)確實定 傳動系擋位數(shù)與汽車動力性、燃油經(jīng)濟性有親密關系。動力性而言，擋位數(shù)多，添加了發(fā)動機發(fā)揚最大功率附近高功率的時機

40、，提高了汽車的加速與爬坡才干；燃油經(jīng)濟性而言，擋位數(shù)多，添加了發(fā)動機在低燃油耗費率區(qū)任務的能夠性，降低了油耗。 擋位數(shù)還影響到擋與擋之間的傳動比的比值。比值過大呵斥換擋困難。普通比值不宜大于1.71.8。最大傳動比與最小傳動比的比值越大，擋位數(shù)也應越多。乘用車的行駛車速高，比功率大，最高擋的后備功率也大，常用支配方便的3擋或4擋變速器；近年來，為了進一步節(jié)省燃油，裝用手動變速器的乘用車普遍采用5擋變速器，或采用6擋變速器。輕型貨車和中型貨車比功率小，所以普通采用5擋變速器。重型貨車的比功率更小，但運用條件卻更復雜，所以普通采用6擋至十幾個擋的變速器，以順應復雜的運用條件，使汽車具有足夠的動力性

41、與良好的燃油經(jīng)濟性。第五節(jié) 汽車驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的選擇. 4傳動系各擋傳動比確實定 變速器各擋速比的分配應使換擋過程中發(fā)動機的任務穩(wěn)定，并使發(fā)動機功率得到充分利用。常用確實定各擋傳動比的方法有以下兩種： 1等比級數(shù)分配 汽車傳動系各擋的傳動比按比級數(shù)分配時，其變速器各擋的相鄰兩擋傳動比的比值接近常數(shù)。各擋速比的關系為： 變速器各擋的速比以等比級數(shù)分配時，在換擋過程中發(fā)動機的轉(zhuǎn)速變化范圍一樣，因此發(fā)動機任務較穩(wěn)定。 汽車車速 與發(fā)動機轉(zhuǎn)速n的關系為： 據(jù)上式求出汽車換擋過程中，每個擋位的車速所對應的發(fā)動機轉(zhuǎn)速。第五節(jié) 汽車驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的選擇. 駕駛員用I擋起步，隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提高，汽車的行駛速度也

42、隨之添加。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速到達 時，駕駛員開場換擋。假設換擋過程中車速沒有降低，那么換上擋時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速應降到 ，離合器才干平順無沖擊地接合。 此時有： 同理，假設在擋時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速升到 換擋，那么應把發(fā)動機轉(zhuǎn)速降到 才干無沖擊地接合離合器。同理假設換擋過程中車速沒有降低，那么 與 的關系為： 假設各擋傳動比是按等比級數(shù)分配，即滿足 時，那么有： 這闡明假設每次在發(fā)動機轉(zhuǎn)速升到 換擋，那么換擋時的發(fā)動機的速度變化范圍相等，均為 。第五節(jié) 汽車驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的選擇. 按等比級數(shù)分配傳動比還能充分利用發(fā)動機提供的功率，提高汽車的動力性。當汽車需求較大功率如全力加速或上坡時，假設擋位選擇恰當，按等比級數(shù)分

43、配傳動比的變速器，能使發(fā)動機經(jīng)常在接近外特性最大功率 處的較大功率范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，從而增大了汽車的后備功率，提高了汽車的加速或上坡才干。 第五節(jié) 汽車驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的選擇. 2漸進式速比分配 現(xiàn)代乘用車運用車速范圍大，多采用漸進式速比分配，高擋間速比之比換擋時車速差明顯減小。其各擋以4擋變速器為例速比關系為： 其中： =1.11.2。 由于換擋不能夠在瞬間完成，換擋必然帶來車速降低。由于空氣阻力的影響，高速換擋時車速降低量遠大于低速換擋。因此，較高擋間速比的比值應小于較低擋間速比的比值，才干使換擋時發(fā)動機任務的轉(zhuǎn)速范圍不變。此外，汽車主要以較高擋行駛，所以較高擋位相鄰兩擋傳動比的比值應小些，以使換檔

44、方便，并添加發(fā)動機在功率較大的范圍內(nèi)任務的能夠性，提高汽車的動力性。第五節(jié) 汽車驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的選擇. 汽車的驅(qū)動力與輪胎半徑成反比，車速與輪胎半徑成正比。輪胎半徑對驅(qū)動力和車速的影響是矛盾的。在良好路面上行駛的汽車，附著系數(shù)較大，直徑減小使輪胎接地面積減小時，也可得到足夠的驅(qū)動力。經(jīng)過減小主減速器傳動比可以彌補因此導致的車速降低的問題。輪胎尺寸和主減速器傳動比減小，使汽車質(zhì)心高度降低，提高了汽車的行駛穩(wěn)定性，有利于汽車的高速行駛。在軟路面上行駛的汽車，車速不高，要求增大輪胎半徑，以添加輪胎與路面間的接觸面積，增大附著力。 輪胎型式、花紋、氣壓對汽車的動力性也有影響。為提高汽車的動力性，應 盡量

45、減小汽車輪胎的滾動阻力，同時添加道路與輪胎間的附著力。在硬路面上行駛的汽車，裝器具有小而淺的花紋的子午線輪胎并采用較高的輪胎氣壓，有利于提高汽車的動力性；在松軟路面上行駛的汽車，采用寬而深的輪胎花紋和較低的輪胎氣壓，對提高汽車動力性和經(jīng)過性有很大作用。第五節(jié) 汽車驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的選擇三、輪胎尺寸與型式 .1實驗條件和儀器 1實驗條件 實驗汽車的裝載質(zhì)量為廠定的最大裝載質(zhì)量，且裝載物均勻分布，固定牢靠，不因潮濕等條件變化而改動其質(zhì)量。 輪胎氣壓應符合該實驗車技術條件的規(guī)定，誤差不超越10 kPa。 實驗車運用的燃料、光滑油脂、制動液的牌號和規(guī)格均應符合該車技術條件和現(xiàn)行國家規(guī)范的規(guī)定，同一次實驗必

46、需運用同一批燃料和光滑油。 實驗必需在無雨無霧的天氣中，相對濕度小于95%，氣溫040風速不大于3m/s。 實驗道路應是清潔、枯燥、平坦的混凝土或瀝青鋪成的平直路面，長23 km，寬度不小于8 m，縱向坡度在0.1%以內(nèi)。 實驗用儀器、設備必需經(jīng)過檢查，符合精度要求一、道路實驗第六節(jié) 汽車動力性的實驗方法. 2實驗儀器 道路實驗通常采用五輪儀或非接觸式汽車速度丈量儀來進展記錄汽車行程、車速、行駛時間。五輪儀主要由主機、第五輪傳感器和腳踏開關等部分組成。非接觸式汽車速度丈量儀沒有滾動的第五輪，檢測時把傳感元件用吸盤吸附在汽車保險杠或其他部位下部，傳感元件可以向路面發(fā)射光束，并能接納路面的反射波，

47、根據(jù)反射波的變化情況，可測出汽車的行駛速度。 第六節(jié) 汽車動力性的實驗方法. 1最高車速 節(jié)氣門全開，變速器掛最高擋，到達最高穩(wěn)定車速后，測定其駛過1000m所用的時間，經(jīng)計算可求得最高車速 。實驗往返各進展一次，記錄實驗結果，并取平均值。 2加速時間 1超車加速時間 變速器掛預定擋位最高擋或次高擋，用五輪儀監(jiān)測間隔、速度等有關參數(shù)。使汽車以30 km /h或40km/h的穩(wěn)定車速駛?cè)雽嶒灺范魏?，迅速把加速踏板踩究竟，使汽車加速行駛至該擋最高車速?0%以上；對于乘用車應到達100km/h以上；用五輪儀記錄汽車的初速度和加速行駛的全過程和加速時間。應在同一路段上，往返各進展一次實驗，其實驗結果取平均值。 2起步加速才干實驗 進展起步加速性能實驗時，變速器置于該車常用起步擋位擋或擋，迅速起步，并將加速踏板快速踏究竟，使汽車盡快加速行駛，當發(fā)動機到達最大功率轉(zhuǎn)速時，力求迅速無聲地換擋，換擋后立刻將加速踏板快速踏究竟，用五輪儀測定汽車加速行駛的全過程