1、,發(fā)動機原理與汽車理論,學習單元八：汽車動力性指標,學習任務一汽車動力性試驗 任務描述 汽車動力性是汽車最重要的性能之一，它反映了車輛到底“能不能跑”。因此，汽車動力性試驗能夠加深對所學課程的基本原理的理解、目的是讓學生即時掌握和鞏固所學基礎理論知識。 學習準備 AM-2600S汽車性能測試儀、蓄電池、逆變器、卷尺等,相關知識一 汽車的動力性指標,一、汽車的最高車速 二、汽車的加速能力 三、汽車的爬坡能力,汽車的最高車速vmax,最高車速是指在良好的水平路面（混凝土或瀝青）上汽車能達到的最高行駛車速。 轎車：vmax=130200km/h； 客車：vmax=90130km/h； 貨車：vmax

2、=80110km/h。 在使用中，將加速踏板踩到底，變速器掛入最高檔位。,汽車的加速能力,加速能力可用汽車以最大加速強度加速行駛時的加速度、加速時間或加速行程來表示。在實際中評價汽車的加速能力最常用的指標是加速時間。 分類： .原地起步加速時間： 由低檔（I或II檔）起步，以最大的加速強度（包括選擇恰當?shù)膿Q檔時機）逐步換至最高檔位后達到某一預定距離或車速所需的時間。一般用0400m或0100km/h的時間表示原地起步加速能力。 .超車加速時間:用最高檔或次高檔由某一較低車速全力加速到某一高速所需的時間。有時也采用加速過程曲線表示加速能力。,汽車的爬坡能力,汽車的爬坡能力：用滿載時汽車在良好路面

3、上的最大爬坡度（檔的最大爬坡度）表示。 不同的車輛對爬坡能力的要求： 轎車:最高車速大，加速時間短，經常在較好的道路上行駛，一般不強調它的爬坡能力。 貨車:在各種道路上行駛，要求它具備足夠的爬坡能力。一般30即16.7； 越野車：在壞路或無路條件下行駛。60或31。 為了維持道路上各種車輛能暢通行駛，要求各種車輛在常見的坡道上行駛速度相差不能太懸殊，所以，也可用汽車在常遇的坡道上必須達到的車速來表明汽車的爬坡能力。,相關知識二汽車的驅動力,傳動系的傳動效率,傳動系的功率損失包括變速器、傳動軸萬向節(jié)、主減速器等部件產生的功率損失。其中變速器和主減速器產生的功率損失所占的比例最大。 傳動系功率損失

4、的分類： 機械損失功率：與嚙合齒輪對數(shù)、傳遞的扭矩有關。 液力損失功率：攪動和磨擦。它與潤滑油品質、溫度、油面高度、轉速等有關。 傳動系各部件的傳動效率：,車輪的半徑,自由半徑r0：車輪處于無載荷時的半徑。 靜力半徑rs：汽車靜止時，車輪中心至輪胎與道路接觸面間的距離。rs與法向載荷和胎壓有關。 動力半徑rg：驅動車輪除承受法向載荷外，還承受扭矩作用，輪胎產生徑向變形和切向變形。這時車輪中心至輪胎與道路接觸面切向反力之間的距離。 滾動半徑rr ： 子午線輪胎 F=3.05 斜交輪胎 F=2.99 應用：rs用于動力學分析；rr用于運動學分析；一般分析不計差別： rsrrr,汽車的驅動力圖,定義

5、：在各個檔位上，汽車的驅動力與車速之間的函數(shù)關系曲線。,若已知發(fā)動機外特性曲線、傳動系的傳動比、傳動效率、車輪半徑等參數(shù)時，就可作出汽車驅動力圖。,作圖步驟,（1）建立坐標系； （2）確定汽車傳動系的傳動比、傳動效率T和車輪半徑r； （3）在發(fā)動機外特性曲線上任取一點B，確定這一點的轉速nB和對應的有效扭矩MeB； （4）根據(jù)驅動力計算公式分別求出發(fā)動機扭矩為MeB時，汽車以不同檔位行駛時的驅動力FtB、FtB、 （5）計算轉速為nB時，汽車以不同檔位行駛時的車速vaB、vaB、,外特性曲線,nB,MeB,一、滾動阻力,滾動阻力是指車輪在路面上滾動時，由于輪胎與路面之間的相互作用而引起的能量損

6、失。,1輪胎的變形分析: 車輪滾動時，輪胎與路面的接觸區(qū)域產生相互作用力，輪胎和支承路面發(fā)生相應的變形。當彈性輪胎在混凝土、瀝青等硬路面上滾動時，輪胎的變形是主要的。 如圖7-3。這種損失稱為彈性物質的遲滯損失。,相關知識三汽車的行駛阻力,輪胎的彈性遲滯損失表現(xiàn)為阻礙車輪滾動的一種阻力矩（Mf =Fza）。如圖7-4所示。,a,Fz,2.從動輪在硬路面上滾動時的受力情況：如圖7-5所示。 欲使從動輪等速滾動，在車輪中心施加一個推力Fp1。 f-滾動阻力系數(shù)。,需要說明的是，在分析汽車行駛阻力時，不必具體考慮輪胎滾動時所受到的滾動阻力矩，只要知道滾動阻力系數(shù)求出滾動阻力就可以（它只是一個數(shù)值，無

7、法在真正的受力圖上表現(xiàn)出來）。,Ff=Wf,3.驅動輪在硬路面上等速滾動時的受力情況： 在驅動輪也作用有滾動阻力偶矩Mf2 。 結論 ：真正驅動汽車行駛的力是 地面切向反力Fx2，它在數(shù)值上等 于驅動力Ft減去滾動阻力Ff。,滾動阻力系數(shù),1) 影響因素：與路面的種類、車速以及輪胎的結構、材料、胎壓等有關。同一輪胎在不同的路面上的滾動阻力系數(shù)見表,滾動阻力,2)滾動阻力系數(shù)的經驗計算： 轎車： 式中：f0良好瀝青或混凝土路面為0.014；卵石路面為0.025；砂石路面為0.020； 貨車：f =0.0076+0.000056va va車速(km/h)。,二、空氣阻力,1.定義:汽車直線行駛時受

8、到的空氣作用力在行駛方向上的分力。 2.分類:摩擦阻力和壓力阻力。 3.空氣阻力的計算： CD可通過道路試驗、風洞試驗等方法測得。 A指汽車在其縱軸的垂直平面上的投影面積；也常用輪距與汽車高度乘積表示。 汽車的CD和A的數(shù)值如表7-2所示。,影響 Fw 的因素：CD 和 A 由于乘坐空間的制約A變化不大 但CD變化較大，195070年 CD =0.40.6 1990年CD =0.250.40 概念車CD =0.2 CD大小對轎車（高速）汽車的性能影響極大例如：帕薩特 (Passat ) CD= 0.28,前部低， 過渡平滑， 后部加擾流板， 掠背式， 底部導流，平整化，向后應逐步升高， 整車俯

9、視形狀為腰鼓式， 改進通風進口、出口位置， 商用車頂部安裝導流罩系統(tǒng)。,降低的要點,CD,壓力阻力,形狀阻力：與汽車的主體形狀有很大關系。占58。 干擾阻力：車身表面突起部位引起的阻力（如后視鏡、門把手、導水槽、驅動軸、懸架導向桿等） 。占14。 內循環(huán)阻力：發(fā)動機冷卻系統(tǒng)、車身通風等需要的空氣流經車體內部時形成的阻力。占12。 誘導阻力：空氣升力在行駛方向的分力。占7。,汽車的空氣阻力系數(shù)和迎風面積,三、坡度阻力,1.定義：當汽車上坡行駛時，汽車重力沿坡道方向的分力 。 2.計算式： Fi=Gsin 3.道路坡度： 一般道路坡角較小，sintan=i，所以坡度阻力為Fi=Gi,4.道路阻力F

10、：由于坡度阻力與滾動阻力都是與道路有關的阻力，且都與汽車重力成正比，所以把兩種阻力合在一起稱為道路阻力 。 F=Ff+Fi=fGcosa+Gsina 當坡角a較小時，cosa1，sinai，那么： F=Gf+Gi=G（f+i） 令 =f+i，稱為道路阻力系數(shù)。 則 F=G,四、加速阻力,1.定義:汽車加速行駛時，需要克服其質量加速運動時產生的慣性力，稱為加速阻力Fj。 汽車的質量包括平移質量和旋轉質量兩部分，加速時平移質量產生慣性力，旋轉質量產生慣性力偶距。 2. 計算式： 式中： -汽車旋轉質量換算系數(shù)。,汽車旋轉質量換算系數(shù),主要與飛輪的轉動慣量、車輪的轉動慣量和傳動系的傳動比等有關。 在進行動力性計算時，可按經驗公式估算： 式中：1車輪旋轉質量換算系數(shù)； 2飛輪旋轉質量換算系數(shù)。,相關知識四汽車的動力方程,相關知識五汽車的行駛條件,1.汽車行駛的驅動條件(或必要條件)：,2.汽車行駛的附著條件(或充分條件)： 輪胎與路面之間附著條件可用附著力來表示。附著力指地面對車輪切向反作用力的極限值，用F表示。 在硬路面上，附著力與驅動輪法向反作用力Fz2（或垂直載荷W2）成正比，即： F=Fz2 -稱為附著系數(shù)，與路面的種類和路面狀況、輪胎的結構和材料及車速等有關