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1、1,汽 車 理 論,機電工程學院交通運輸系 E-mail:,李遂亮,2,第 4 版,教學課件,教材主編 余志生 教材副主編 夏群生 課件編制 張 紅 夏群生,汽車理論,3,汽車動力裝置 參數(shù)的確定,汽車設(shè)計追求 的是最高性價比,汽車理論以研究汽車各項性能為主,汽車理論研究的主要內(nèi)容,動力性,燃油經(jīng)濟性,制動性,操縱穩(wěn)定性,平順性,通過性,汽車的性能主要包括,4,學習思路,評價指標,評價指標的確定,分析影響因素,學習過程中要注重理論聯(lián)系實際,5,相關(guān)書籍推薦,車輛動力學基礎(chǔ)（美）Thomas D.Gillespie 著 趙六奇，金達鋒 譯，清華大學出版社 汽車理論 吳光強 主編 ，人民交通出版社

2、 汽車空氣動力學 傅立敏 著，機械工業(yè)出版社 現(xiàn)代汽車設(shè)計概論 （英）Julian Happian-Smith 主編 張金柱 譯，化學工業(yè)出版社 汽車系統(tǒng)動力學，喻凡 ，林逸 編著，機械工業(yè)出版社,6,汽車知識 汽車之友 汽車測試 汽車與你 汽車族 中國汽車畫報 汽車使用與維修 汽車測試報告 汽車與運動,相關(guān)期刊雜志推薦,7,汽車理論,第一章 汽車的動力性 第二章 汽車的燃油經(jīng)濟性 第三章 汽車動力裝置參數(shù)選定 第四章 汽車的制動性 第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性 第六章 汽車的行駛平順性 第七章 汽車的通過性,8,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,第三節(jié) 汽車的驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖與動力特性圖,第

3、四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,第六節(jié) 裝有液力變矩器汽車的動力性,第五節(jié) 汽車的功率平衡,第一節(jié) 汽車的動力性指標,第一章 汽車的動力性,第七節(jié) 影響汽車動力性的因素,9,汽車在良好路面上直線行駛時，由汽車受到的縱向外力決定的、所能達到的平均行駛速度,本章將介紹汽車動力性的評價指標、汽車的驅(qū)動力、行駛阻力、動力因數(shù)、附著力等；介紹動力性指標的確定方法；功率平衡等,第一章 汽車的動力性,返回目錄,10,按照對汽車動力性的基本定義，如何評價汽車的動力性？從哪幾方面評價會比較全面？不同車型對動力性的要求是否相同,第一章 汽車動力性,第一節(jié) 汽車的動力性指標,返回目錄,11,第一節(jié) 汽車的動

4、力性指標,一、最高車速uamax （單位為km/h） 是指在水平良好的路面（混凝土或瀝青）上汽車能達到的最高行駛車速。 （要求：發(fā)動機的節(jié)氣門全開、變速器掛入最高檔、滿載、坡度0.1%，風速3m/s） 不同車型對其最高車速的要求也不一樣,重型貨車（總質(zhì)量14t） 90km/h 中型貨車（總質(zhì)量614t） 100km/h 微型和輕型貨車（總質(zhì)量6t） 80 130km/h 城市鉸接客車 60 90km/h 客車 125km/h,商用車的速度相對較低，其主要技術(shù)參數(shù)是載貨質(zhì)量或載客人數(shù),12,微型（經(jīng)濟型）轎車 （發(fā)動排量/L1.0 ） 奧拓0.8 120km/h 吉利1.0 120km/h 夏利

5、1.0 137km/h 奇瑞QQ0.8 130km/h,普及（緊湊）型轎車 （1.0發(fā)動排量/L 1.6） 吉利1.3 155km/h 夏利1.3 165km/h 羚羊1.3 168km/h 西耶那1.5 168km/h 賽歐1.6 165km/h 波羅1.4 172km/h 富康1.6 180km/h 捷達1.6 170km/h 飛度1.3手動 165km/h 飛度1.3CVT 160km/h 飛度1.5手動 180km/h 飛度1.5CVT 175km/h,從這組數(shù)據(jù)能獲取什么信息,第一節(jié) 汽車的動力性指標,13,中高級轎車 2.5發(fā)動機排量/L4.0 凱迪拉克賽威2.8 201km/h

6、奧迪A6L 2.8 235km/h 寶馬530i 250km/h 奔馳E 280 250km/h,第一節(jié) 汽車的動力性指標,中級轎車 （1.6發(fā)動機排量/L2.5） 普桑1.8 150km/h 桑塔納30001.8 185km/h 寶來1.8手動 206km/h 寶來1.8T手動 221km/h 寶馬318i 214km/h 蒙迪歐2.0 205km/h 本田雅閣2.0 197km/h 本田雅閣2.4 219km/h 奧迪A4 1.8T 220km/h 奧迪A4 2.0 230km/h,14,第一節(jié) 汽車的動力性指標,跑車的最高車速,15,第一節(jié) 汽車的動力性指標,跑車的最高車速,16,第一節(jié)

7、 汽車的動力性指標,跑車的最高車速,17,思考,汽車的最高車速這么高，在高速公路上可以得到充分發(fā)揮嗎,中國高速公路允許的最高車速 120km/h 德國高速公路不限速,第一節(jié) 汽車的動力性指標,SUV的最高車速 寶馬X5 4.4 230km/h 陸虎覽勝4.0 210km/h 寶馬X5 3.0 202km/h 大眾途銳3.0 197km/h 捍馬H2 6.0 180km/h 帕杰羅速跑3.0 175km/h,SUV的全稱是Sport Utility Vehicle，中文意思是運動型多用途汽車。主要是指那些設(shè)計前衛(wèi)、造型新穎的四輪驅(qū)動越野車。SUV一般前懸架是轎車型的獨立懸架，后懸架是非獨立懸架，

8、離地間隙較大，在一定程度上既有轎車的舒適性又有越野車的越野性能。由于帶有MPV式的座椅多組合功能，使車輛既可載人又可載貨，適用范圍廣,18,對最高車速的總結(jié),通過以上數(shù)據(jù)的對比分析，能得到一些什么結(jié)論,思考,查閱資料：F1方程式賽車的最高車速可以達到多少,發(fā)動機排量越大，汽車最高車速越高； 配置相同發(fā)動機的前提下，手動擋比自動擋車速更高； 發(fā)動機排量相同的前提下，車身越小，最高車速越高； SUV配備的發(fā)動機排量普遍較大，但與配備相同發(fā)動機排量的轎車相比，最高車速要低,第一節(jié) 汽車的動力性指標,19,現(xiàn)今內(nèi)燃機汽車的最高車速記錄為660km/h，由塞默兄弟在1965年11月創(chuàng)造,世界車速的最高記

9、錄是英國飛行員安迪格林（Andy Green）在美國內(nèi)華達州西北的鹽湖上，于1997年10月駕駛一輛噴氣式發(fā)動機驅(qū)動的“沖刺”號汽車創(chuàng)造的，車速第一次超過了音速，達到1227.73km/h,第一節(jié) 汽車的動力性指標,20,二、加速時間t（s,飛度1.5L 12.0s 紅旗CA7460 10.5s 捍馬H2 10.0s 寶馬523Li 9.6s 奧迪A8 7.0s 寶馬750 6.6s 奔馳S600 6.5s,寶來1.8 M（手動擋）/A（自動擋） 11.1/12.7s 寶來1.8T M （手動擋）/A（自動擋） 9.0/10.5s 手動擋汽車的加速時間更短,法拉利 575M Maranello

10、 4.2s 寶時捷911 3.9s 蘭博基尼 Gallardo 4.2s,第一節(jié) 汽車的動力性指標,1.原地起步加速時間：指汽車由檔或檔起步，并以最大的加速強度逐步換至最高檔后到某一預(yù)定的距離或車速所需的時間,1） 0100km/h的加速時間,21,2）靜止到400m或靜止到1km的沖刺時間,60100km/h （4擋/5擋） 10.8 / 13.7s 80120km/h （4擋/5擋） 10.6 / 14.1s,思考：從這組數(shù)據(jù)可得到什么信息,第一節(jié) 汽車的動力性指標,奧迪A6 1.8T 靜止到400m沖刺時間7.9s 靜止到1km沖刺時間33.4s 此項數(shù)據(jù)在一般的技術(shù)參數(shù)中往往不給,2.

11、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至某一高速所需的時間,寶馬520i,低擋的超車加速能力更強,22,貨車滿載 imax=30 越野車 imax=60,一些SUV車型的最大爬坡度,第一節(jié) 汽車的動力性指標,3.最大爬坡度imax 是指汽車滿載時用變速器最低檔位在堅硬路面上等速行駛所能克服的最大道路坡度,23,第一節(jié) 汽車的動力性指標,美國對轎車的爬坡能力有如下規(guī)定： 能以104km/h（65mile/h）通過6的坡道； 滿載時不低于80km/h； 在6的坡道上096km/h（60mile/h）的加速時間不應(yīng)大于20s,有時也用汽車在一定坡道上必須達到的車速來評價汽車的爬坡能力。

12、 也有以一定坡道上汽車的加速時間來表明汽車加速性能的,返回目錄,24,第一節(jié) 汽車的動力性指標,小結(jié)： 評價汽車動力性的指標： 最高車速uamax (km/h) 加速時間t (s) 最大爬坡度imax (%) 一個汽車要想動力性好： 發(fā)動機功率要大必要條件。 發(fā)動機的功率能充分發(fā)揮（各種車速、車重、傳動效率高，阻力?。┏浞謼l件,返回目錄,25,第一章 汽車動力性,本節(jié)重點計算并分析汽車行駛過程中的驅(qū)動力和行駛阻力,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,返回目錄,26,Tt,F0,Ft,r,ua,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,一、驅(qū)動力Ft,驅(qū)動力Ft：發(fā)動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系傳到驅(qū)動輪，產(chǎn)生驅(qū)動力

13、矩Tt，驅(qū)動輪在Tt的作用下給地面作用一圓周力F0，地面對驅(qū)動輪的反作用力Ft即為驅(qū)動力,27,Tt,F0,Ft,r,ua,Tt驅(qū)動力矩,Ttq 發(fā)動機轉(zhuǎn)矩,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,一、驅(qū)動力Ft,ig變速器傳動比,i0主減速器傳動比,T傳動系統(tǒng)的機械效率,28,能否解釋為什么汽車低擋的加速能力好于高擋,思考,Ft 與發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Ttq、變速器傳動比 ig、主減速器傳動比 i0、傳動系的機械效率T 和車輪半徑 r 等因素有關(guān),第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,由 可知,29,驅(qū)動力和車速都與發(fā)動機特性有直接關(guān)系，可以通過發(fā)動機特性曲線找出驅(qū)動力與車速之間的關(guān)系,發(fā)動機,ua,Ft,計算驅(qū)動

14、力是為了確定汽車的動力性指標，也即要找出驅(qū)動力和車速的關(guān)系,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,30,發(fā)動機的轉(zhuǎn)速特性即Pe、Ttq、b=f（n）關(guān)系曲線,節(jié)氣門開啟程度的不同,外特性曲線,部分負荷特性曲線,思考,計算汽車動力性指標時，需要用什么特性曲線,1.發(fā)動機的轉(zhuǎn)速特性,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,31,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,32,發(fā)動機轉(zhuǎn)速特性曲線,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,33,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,帶上全部附件設(shè)備時的發(fā)動機特性曲線稱為使用外特性曲線。 一般汽油發(fā)動機使用外特性的最大功率比外特性的最大功率約小15%； 貨車柴油機的使用外特性最大功率約小5%

15、； 轎車與輕型貨車柴油機約小10,34,等速行駛時,PT傳動系統(tǒng)損失的功率,Pin輸入傳動系統(tǒng)的功率,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,2.傳動系統(tǒng)的機械效率T,35,轉(zhuǎn)速,機械損失,液力損失,轉(zhuǎn)矩,齒輪對數(shù),過低熱容量小,過高攪油損失大,油面高度,溫度,潤滑油品質(zhì),直接擋T最高,T高,損失小,齒輪對數(shù)少,T高,損失的比重小,損失大,Ttq大,傳動系統(tǒng)損失的功率PT主要與哪些因素有關(guān),第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,PT,思考,36,傳動系統(tǒng)效率曲線,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,37,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,表1-1 傳動系統(tǒng)各部件的傳動效率,38,自由半徑：車輪處于無載時的半徑。

16、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。 滾動半徑rr：車輪幾何中心到速度瞬心的距離,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,3.車輪半徑,39,車輪接地點相對于地面的運動速度，常稱為滑動速度,ua,rs,rr,ua,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,速度瞬心,s=2rrnw,s車輪中心行駛的距離,nw車輪中心行駛s距離時車輪轉(zhuǎn)過的圈數(shù),rr=s/2nw,當汽車在干燥的硬路面行駛時u0,rs=rr=r,車輪的運動可以視為以滾動半徑為半徑的純滾動,40,做出的Ft-ua關(guān)系圖，即驅(qū)動力圖,依據(jù)下面兩式,以及發(fā)動機外特性曲線,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,4.汽車的驅(qū)動力圖,41,例

17、：已知奧迪A4轎車發(fā)動機的數(shù)據(jù)（如下表所示），ig1=2.13，i0=6.333，r=0.317m，T=0.90，由 和可以對應(yīng)計算出 1 擋的Ft1和ua1,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,42,奧迪 A4 轎車驅(qū)動力圖,43,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,思考,從汽車的驅(qū)動力圖上我們可以得到哪些結(jié)論,44,滾動阻力Ff,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,二、汽車的行駛阻力,汽車在行駛過程中將會遇到哪些行駛阻力？如何保證汽車可以加速或爬坡,空氣阻力Fw,坡度阻力Fi,加速阻力Fj,汽車行駛總阻力,思考,45,軟路面上,硬路面上,產(chǎn)生滾動阻力的主要原因,輪胎變形,輪胎變形和路面變形,輪胎變形為

18、什么會產(chǎn)生滾動阻力,輪胎的遲滯損失：輪胎在加載變形時所消耗的能量在卸載恢復(fù)時不能完全收回，一部分能量消耗在輪胎內(nèi)部摩擦損失上，產(chǎn)生熱量，這種損失稱為輪胎的遲滯損失,1.滾動阻力Ff,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,思考,46,ua,加載變形區(qū),卸載變形區(qū),思考,由輪胎的遲滯損失圖看，在輪胎徑向變形相同的情況下，地面作用在加載變形區(qū)與卸載變形區(qū)的法向反力是否相等,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,47,1）從動輪受力分析,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,FZd,FZd,48,f滾動阻力系數(shù),第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,49,即路面作用于驅(qū)動輪的切向力FX2比Ft要小,2）驅(qū)動輪受力分析,第二節(jié)

19、 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,50,ua高 f 大,貨車 f=0.0076+0.000056ua,3）影響Ff的因素,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,轎車,1）車速 ua,51,輪胎的兩個最重要參數(shù)：極限速度和承載量,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,臨界車速（最高車速） 當汽車車速超過臨界車速時，輪胎會出現(xiàn)駐波現(xiàn)象，其周緣呈明顯的波浪狀，輪胎溫度快速增加。 后果是大量發(fā)熱導致輪胎破損或爆胎,駐波現(xiàn)象：在高速行駛時，輪胎離開地面后因變形所產(chǎn)生的扭曲并不立即恢復(fù)，其殘余變形形成了一種波，這就是駐波。此時輪胎周緣不再是圓形， 而呈明顯的波浪形。輪胎剛離開地面時波的振幅最大，它按指數(shù)規(guī)律沿輪胎圓周衰減,5

20、2,駐波現(xiàn)象（圖像,53,子午線輪胎比斜交輪胎的滾動阻力小20%30； 滾動阻力與輪胎的簾線（棉、人造絲、尼龍、鋼絲）和橡膠品質(zhì)有關(guān),2）輪胎結(jié)構(gòu),第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,54,3）氣壓,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,氣壓越高，輪胎變形及由其產(chǎn)生的遲滯損失就越小，滾動阻力也越小,55,4）驅(qū)動力,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,56,為什么驅(qū)動力系數(shù)很大時氣壓越低 f 越小,Ft胎面滑移Ff,Pa接地面積胎面滑移滑移引起的Ff,思考,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,57,上高速公路時輪胎氣壓應(yīng)該適當高一些,在松軟路面、泥濘路面、雪地行駛時，可適當降低輪胎氣壓,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行

21、駛阻力,在高速公路上，輪胎變形產(chǎn)生的滾動阻力大還是滑移產(chǎn)生的滾動阻力大,胎壓高輪胎變形小遲滯損失少Ff小,胎壓低滑移小Ff小,上高速公路前要檢查胎壓，在給定的胎壓范圍內(nèi)，胎壓適當高一些好還是低一些好,思考,思考,58,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,輪胎與土壤之間的粘著性所致,5）路面條件,表1-2 滾動阻力系數(shù) f 的數(shù)值,59,離心力前、后輪產(chǎn)生側(cè)偏力側(cè)偏力沿行駛方向分力滾動阻力增加,6）轉(zhuǎn)向,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,60,1）壓力阻力（占91,汽車直線行駛時受到的空氣作用力在行駛方向的分力稱為空氣阻力,作用在汽車外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向的分力,2.空氣阻力FW,第二節(jié)

22、 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,61,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,62,取決于車身主體形狀,1）形狀阻力,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,63,后視鏡,車身表面的凸起物引起的阻力,2）干擾阻力,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,64,后視鏡,后視鏡設(shè)計也要流線形,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,65,后視鏡,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,66,后視鏡,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,67,門把手,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,68,滿足冷卻、通風等需要，使空氣流經(jīng)車體內(nèi)部時構(gòu)成的阻力,4）誘導阻力,空氣升力在水平方向的投影,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,3）內(nèi)循環(huán)阻力,由于流經(jīng)車頂?shù)臍饬魉俣?/p>

23、大于流經(jīng)車底的氣流速度，使得車底的空氣壓力大于車頂，從而空氣作用在車身上的垂直方向的壓力形成壓差，這就是空氣升力,69,思考,夏季在高速公路上開空調(diào)省油還是開窗通風省油,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,打開天窗換氣和打開側(cè)窗換氣有何不同,打開天窗換氣時天窗上方的壓力低于車內(nèi)的壓力,2）摩擦阻力（9,由于空氣粘性在車身表面產(chǎn)生的切向力的合力在行駛方向的分力,70,CD空氣阻力系數(shù)； A迎風面積； ur相對速度； 空氣密度,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,3）空氣阻力（FW）的計算,71,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,發(fā)動機蓋應(yīng)向前下傾,4）減小CD值要遵循的要點,1）車身前部,72,第二節(jié) 汽

24、車的驅(qū)動力與行駛阻力,面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀,73,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀,74,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,擋風玻璃應(yīng)盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過渡,75,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,越野車很難做到,擋風玻璃應(yīng)盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過渡,76,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,盡量減少燈、后視鏡和門把手等凸出物,77,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,在保險杠下面，應(yīng)裝有合適的擾流板,78,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,車輪蓋應(yīng)與輪胎相平,79,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,整個車身應(yīng)向前傾12,2）整車,80,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力

25、與行駛阻力,水平投影應(yīng)為腰鼓形,81,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,后端稍稍收縮，前端呈半圓形,82,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,最好采用艙背式或直背式,3）汽車后部,83,應(yīng)有后擾流板,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,84,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,當車速超過120km/h，尾翼會自動升高160mm，為車身增加30的下壓力；在車速低于80km/h，尾翼又會自動降低,應(yīng)有后擾流板,85,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,應(yīng)有后擾流板,86,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,應(yīng)有后擾流板,87,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,應(yīng)有后擾流板,88,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,若用折背式

26、，行李箱蓋板至地面距離應(yīng)高些，長度要短些,89,后面應(yīng)有鴨尾式結(jié)構(gòu),第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,90,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,后面應(yīng)有鴨尾式結(jié)構(gòu),91,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,所有零件應(yīng)在車身下平面內(nèi)且較平整，最好有平滑的蓋板蓋住底部,4）車身底部,92,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,底部比較凌亂,93,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,底部比較凌亂,94,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,仔細選擇進風口與出風口的位置，精心設(shè)計內(nèi)部風道,5）發(fā)動機冷卻進風系統(tǒng),95,冷卻前制動器,冷卻前制動器,冷卻發(fā)動機和制動器,冷卻后制動器和潤滑系統(tǒng),第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,96,

27、冷卻發(fā)動機和前制動器,冷卻后制動器,為發(fā)動機提供充足空氣,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,97,什么是超級跑車,限量生產(chǎn)、價格高昂、動力強勁（3.5L以上、8缸以上）、起步快（0100km/h時間5秒以內(nèi)）、技術(shù)超群、車身自重輕（用碳纖維或輕質(zhì)合金材料）、外觀超前等,形象的描述：外觀鮮艷欲滴，讓人愛得要死；加速時令人皮膚繃緊、汗毛直豎，讓人嚇得要死；數(shù)量奇少，價格奇高，讓人想得要死,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,思考：轎車和超級跑車哪種車型的空氣阻力系數(shù)更大？為什么,98,三種超級跑車,蘭博基尼,法拉利,保時捷,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,99,答案 由于尾翼的影響、發(fā)動機和制動器通風冷

28、卻的需要，超級跑車的空氣阻力系數(shù)一般會大于普通轎車,蘭博基尼跑車 在冷卻通風口關(guān)閉且擾流板擺平時，CD值為0.33，展開時，CD值為0.36,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,思考：轎車和超級跑車哪種車型的空氣阻力系數(shù)更大？為什么,100,減小CD值要遵循的要點總結(jié)如下,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,101,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,未來轎車外形,102,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,6）貨車和半掛車的空氣阻力也很重要，不少貨車駕駛室上已裝用導流板等裝置，以減小空氣阻力、節(jié)省燃油,103,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,104,一些常見車型的空氣阻力系數(shù),第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力

29、,105,汽車重力沿坡道的分力,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,3.坡度阻力Fi,106,一般道路的坡度均較小,一些常見路面的坡度,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,107,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,108,道路阻力,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,滾動阻力和坡度阻力之和,一般道路較小， cos1， sini,F=Gf+Gi=G(f+i,令f+i=，道路阻力系數(shù),F=G,109,平移質(zhì)量的慣性力 旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力偶矩,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,汽車加速行駛時，克服其質(zhì)量加速運動時的慣性力,旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù),IW車輪轉(zhuǎn)動慣量,If飛輪轉(zhuǎn)動慣量,4.加速阻力,110,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力

30、與行駛阻力,擋位不同，值不同,111,總質(zhì)量越小的車，旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)值越大,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,總質(zhì)量不同，值不同,112,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,三、汽車行駛方程式,113,汽車受到外力的功率為P,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,用功率方程推導和汽車行駛方程式,汽車以車速u行駛時的動能為E,發(fā)動機功率為Pe,傳動系統(tǒng)摩擦阻力的負功率為Pr,Fr傳動系統(tǒng)摩擦力轉(zhuǎn)換到車輪輪緣的阻力,114,加速時飛輪和車輪的受力圖,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,115,無級變速時,如果只考慮飛輪的轉(zhuǎn)動慣量，加速時作用于驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,設(shè)轉(zhuǎn)動系無任何摩擦阻力，

31、作用于驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩為,116,傳動系各處摩擦轉(zhuǎn)換到驅(qū)動輪處的摩擦阻力轉(zhuǎn)矩為Tr,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,傳動系摩擦損耗的功率為Pr,傳動系各處摩擦轉(zhuǎn)換到車輪周緣的總摩擦阻力為Fr,117,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,由汽車整體動能對時間的變化率等于所有作用力的功率，可得下式,118,由上式得出汽車的行駛方程式,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,119,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,由上式可得汽車的加速阻力為,120,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,由上式可得汽車的加速阻力為,如果汽車裝有有級式固定傳動比變速器， 加速阻力 ，所以為裝有固定傳動比變速器汽車的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù),121,

32、第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,由上式可得汽車的加速阻力為,如果汽車裝有傳動比連續(xù)變化的無級變速器，加速阻力為上述兩項之和，其中第二項加速阻力是由于傳動比變化率 使發(fā)動機飛輪加速而產(chǎn)生的,返回目錄,122,第一章 汽車動力性,第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,返回目錄,小結(jié)： 一、驅(qū)動力Ft 1.發(fā)動機的轉(zhuǎn)速特性 2.傳動系統(tǒng)的機械效率T 3.車輪半徑 4.汽車的驅(qū)動力圖 二、汽車的行駛阻力 1.滾動阻力Ff 2.空氣阻力FW 3.坡度阻力Fi 4.加速阻力Fj 三、汽車行駛方程式,123,第一章 汽車動力性,本節(jié)將通過作圖法確定汽車動力性指標,第三節(jié) 汽車的驅(qū)動力行駛阻力平衡圖與動力特性圖,返

33、回目錄,124,第三節(jié) 汽車的驅(qū)動力行 駛阻力平衡圖與動力特性圖,在驅(qū)動力圖的基礎(chǔ)上，畫出Ff+FW=f (ua) 就是驅(qū)動力行駛阻力平衡圖,一、驅(qū)動力行駛阻力平衡圖,Ff,Ff+FW,125,Ff,Ff+FW,uamax,第三節(jié) 汽車的驅(qū)動力行 駛阻力平衡圖與動力特性圖,最高車速行駛時 Fi=0 Fj=0 Ft=Ff+Fw,發(fā)動機以部分負荷工作即可,思考,當Ff+FW與Ft5沒有交點時，如何確定最高車速？此時對應(yīng)的發(fā)動機的工況如何,1.確定uamax,126,uamax=205km/h,奧迪A4 轎車驅(qū)動力行駛阻力平衡圖,127,由驅(qū)動力行駛阻力平衡圖可以做出加速度曲線,第三節(jié) 汽車的驅(qū)動力

34、行 駛阻力平衡圖與動力特性圖,Fi=0,2.確定加速時間t,128,第三節(jié) 汽車的驅(qū)動力行 駛阻力平衡圖與動力特性圖,由加速度曲線做加速度倒數(shù)曲線，再積分，即可求出加速時間,思考：從圖中看，在什么時候換擋可以使加速時間最短,129,第三節(jié) 汽車的驅(qū)動力行 駛阻力平衡圖與動力特性圖,積分時可以將積分區(qū)域劃分成若干個小區(qū)間，采用圖解積分的方法求面積和,130,第三節(jié) 汽車的驅(qū)動力行 駛阻力平衡圖與動力特性圖,直接擋加速,計算得到的加速度曲線,所用時間較短,131,第三節(jié) 汽車的驅(qū)動力行 駛阻力平衡圖與動力特性圖,3.確定最大爬坡度imax,132,第三節(jié) 汽車的驅(qū)動力行 駛阻力平衡圖與動力特性圖,

35、由驅(qū)動力行駛阻力平衡圖和 i=tan 可以做出爬坡度圖,133,D動力因數(shù),第三節(jié) 汽車的驅(qū)動力行 駛阻力平衡圖與動力特性圖,二、動力特性圖,思考：動力因數(shù)能否反映汽車動力性的好壞？已知哪些參數(shù)可做出動力特性圖,134,f,第三節(jié) 汽車的驅(qū)動力行 駛阻力平衡圖與動力特性圖,uamax,1.計算最高車速,由動力特性圖確定動力性評價指標,135,由動力特性曲線，即可作出各擋的爬坡度圖,第三節(jié) 汽車的驅(qū)動力行 駛阻力平衡圖與動力特性圖,2.計算爬坡度,擋工作時，爬坡度較大，此時以 imaxD1maxf 計算的誤差也較大，可以用下式計算,136,計算加速度的倒數(shù)，并作出加速度倒數(shù)曲線，圖解積分即可計算

36、加速時間,第三節(jié) 汽車的驅(qū)動力行 駛阻力平衡圖與動力特性圖,做出加速度曲線,3.計算加速時間,137,第三節(jié) 汽車的驅(qū)動力行駛阻力平衡圖與動力特性圖,返回目錄,小結(jié)： 一、驅(qū)動力行駛阻力平衡圖 1.確定uamax 2.確定加速時間t 3.確定最大爬坡度imax 二、動力特性圖 1.確定uamax 2.確定加速時間t 3.確定最大爬坡度imax,138,第一章 汽車動力性,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,本節(jié)將介紹附著力、附著條件、附著率等基本概念，分析汽車在縱向坡道上加速上坡時的受力 ，確定汽車在不同行駛條件下的附著率,返回目錄,139,1.附著力,附著系數(shù)； 與路 面和輪胎都有關(guān),

37、地面對輪胎切向反作用力的極限值（最大值）即為附著力,FZ地面作用在車輪上的法向反力,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,一、汽車行駛的附著條件,常見路面的平均附著系數(shù),思考：為什么汽車在濕土路上容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象,140,光面胎和帶花紋的輪胎在干燥硬路面上的附著系數(shù)有何不同？ 輪胎花紋起什么作用,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,胎面與 的關(guān)系,141,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,142,F1方程式賽車在不同天氣條件下使用的不同胎面花紋的輪胎,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,143,胎面的四道溝槽減小了車輪和地面間的有效接地面積，使車輪的附著力下降，汽車的車

38、速得以控制,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,144,后輪驅(qū)動時，附著條件是,附著條件：地面作用在驅(qū)動輪上的切向反力小于驅(qū)動輪的附著力,驅(qū)動輪上的切向反力主要與哪些因素有關(guān)？其大小可否通過駕駛員合理控制,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,2.附著條件,思考,145,令,C 2后輪驅(qū)動汽車驅(qū)動輪的附著率,后輪驅(qū)動汽車的附著條件也可以表達為,3.附著率,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,由附著條件可得,前輪驅(qū)動時，附著條件是,令,C 1前輪驅(qū)動汽車驅(qū)動輪的附著率,前輪驅(qū)動汽車的附著條件也可以表達為,附著率越小或路面附著系數(shù)越大 ，附著條件越容易滿足,146,第四節(jié) 汽車行駛

39、的附著條件與汽車的附著率,路面附著系數(shù)低時車輪會出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)（視頻,147,前輪驅(qū)動時， 如果FX1小、FZ1大， 小，附著條件容易得到滿足,FX1小,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,路面條件好，車速低，F(xiàn)f 小；行駛車速低，F(xiàn)w 小；路面平坦，F(xiàn)i 小；不急加速，F(xiàn)j 小,什么路面條件下，附著條件不易滿足,濕滑路面、冰雪路面、沙地等,當路面有積雪時，起步用高擋好還是用低擋好,用高擋輕踩加速踏板起步較好,汽車在什么工況下工作，附著條件會不易滿足,起步急加速,解釋為什么,148,解決方案,裝用TCS（ASR）驅(qū)動力控制系統(tǒng)，通過對驅(qū)動輪作用制動力矩控制起步過程的FX2,進而減少燃油噴射量,

40、第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,起步過程中，驅(qū)動輪的嚴重滑轉(zhuǎn)會加劇輪胎的磨損,149,越野車如何爬上100的坡道,越野汽車爬坡時,即只有附著系數(shù)大于1時，才有可能爬上100%的坡道,思考,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,150,此時必須依靠越野輪胎花紋的抓地性，并與良好的路面相配合，才能提高附著系數(shù),第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,151,二、汽車的附著力與地面法向反作用力,汽車在加速上坡時，附著條件不易滿足。 以下將在此工況下，分析路面作用在車輪上的法向力FZ和切向力FX,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,152,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率

41、,153,主要與質(zhì)心位置及坡度角有關(guān),1）靜態(tài)軸荷的法向反作用力,2）動態(tài)分量,思考：汽車加速前進時，前后輪的垂直載荷發(fā)生什么變化,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,154,FZd1,FZd2,加速時,后驅(qū)車容易滿足附著條件,跑車大多采用后輪驅(qū)動,思考：加速時，前驅(qū)車還是后驅(qū)車容易滿足附著條件,保時捷911雙座跑車采用后置式發(fā)動機后輪驅(qū)動,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,155,絕大多數(shù)雙座跑車采用中置發(fā)動機后輪驅(qū)動,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,思考：要想使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩得到充分發(fā)揮，又滿足附著條件，最理想的驅(qū)動方式是什么,四輪驅(qū)動,156,高級轎車 自重大，F(xiàn)f大

42、；車速高，車體大，F(xiàn)W大； 發(fā)動機排量大，F(xiàn)t大,思考：什么車型適合用四輪驅(qū)動,超級跑車 車速高，F(xiàn)W大；發(fā)動機排量大， Ft大,越野車 道路條件差，附著系數(shù)小,重型貨車 自重大，F(xiàn)f大，道路條件差，附著系數(shù)小,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,157,CLf前空氣升力系數(shù)；CLr后空氣升力系數(shù),第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,3）空氣升力,158,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,159,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,160,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,161,4）滾動阻力偶矩產(chǎn)生的部分,此項較小，可以忽略不計,忽略旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性阻力偶矩和滾

43、動阻力偶矩之后,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,162,三、作用在驅(qū)動輪上的地面切向反作用力,切向反作用力最大值出現(xiàn)在汽車加速爬坡的工況，以下將在此工況下進行分析,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,163,將整車分解為車身、驅(qū)動輪（前輪）、從動輪（后輪）三部分,分別分析其受力,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,164,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,Tjw2很小忽略不計,165,將 帶入得,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,166,將 帶入得,注意 與Fj的區(qū)別,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,當汽車由前輪驅(qū)動時,同理可得 當汽車由后輪驅(qū)動

44、時,167,四、附著率,汽車直線行駛狀況下，充分發(fā)揮驅(qū)動力作用時要求的最低附著系數(shù),1. 加速、上坡行駛時的附著率,1）后輪驅(qū)動汽車,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,168,令,忽略空氣阻力和滾動阻力,q包含加速阻力在內(nèi)的等效坡度,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,為加速上坡行駛時要求的地面附著系數(shù)，當在一定附著系數(shù)的路面上行駛時，汽車能通過的最大等效坡度為q,將,帶入,169,2）前輪驅(qū)動汽車,當汽車由后輪驅(qū)動時,同理可得，當汽車由前輪驅(qū)動時,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,思考：如果a=b，哪種驅(qū)動方式的等效坡度更大,170,3）四輪驅(qū)動汽車,令后軸的轉(zhuǎn)矩分配系

45、數(shù)為,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,171,通常前、后驅(qū)動輪的附著率不相等，汽車的等效坡度受附著率較大驅(qū)動輪的限制,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,等效坡度一定時，如果前輪附著率較大，前驅(qū)動輪的驅(qū)動力將先達到地面附著力而滑轉(zhuǎn)，后驅(qū)動輪驅(qū)動力也保持在前輪剛開始滑轉(zhuǎn)時的數(shù)值不再增加,172,如果前、后輪驅(qū)動力可以通過自動調(diào)節(jié)同時達到附著力極限,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,即,173,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,思考：如果路面附著系數(shù) ，兩種轎車1擋的動力性能否得到充分發(fā)揮,174,2. 高速行駛時的附著率,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,

46、175,隨著車速的增加，后輪的法向反作用力下降，而切向反作用力則按車速的平方關(guān)系增大。因此，附著率 隨車速的提高而急劇增大，附著條件不易滿足,第四節(jié) 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,思考：高速轎車該如何解決附著率過大的問題,176,第一章 汽車動力性,第五節(jié) 汽車的功率平衡,本節(jié)主要介紹汽車行駛過程中消耗的發(fā)動機功率、 功率平衡和后備功率等。 本節(jié)內(nèi)容對分析汽車的燃油經(jīng)濟性有重要作用,返回目錄,177,傳到驅(qū)動輪上的功率Pt與發(fā)動機功率Pe、傳動系統(tǒng)機械效率T的關(guān)系是,Pt=T Pe,Pt=uaFt,ua Ft =T Pe,第五節(jié) 汽車的功率平衡,178,例：已知奧迪A4轎車發(fā)動機及6個擋傳

47、動比的數(shù)據(jù)（如下表所示）， i0=6.333， r=0.317m，由可以對應(yīng)計算出 各 擋的ua，即可畫出 Peua 曲線,第五節(jié) 汽車的功率平衡,一、功率平衡圖,Peua 及（Pf+Pw）/tua 間的關(guān)系圖,179,180,后備功率用于加速和爬坡,二、后備功率,發(fā)動機功率與滾動阻力和空氣阻力消耗的發(fā)動機功率的差值是后備功率,第五節(jié) 汽車的功率平衡,181,行駛中消耗的發(fā)動機功率,發(fā)動機能提供的功率,后備功率,第五節(jié) 汽車的功率平衡,思考：后備功率與所使用的擋位是否有關(guān),182,第五節(jié) 汽車的功率平衡,汽車的后備功率曲線,183,第一章 汽車動力性,第六節(jié) 裝有液力變矩器汽車的動力性,返回目

48、錄,184,一、無級變速器與汽車動力性的關(guān)系,活塞式蒸汽機除在很低轉(zhuǎn)速外，具有近似等功率的特性,1.三種發(fā)動機特性曲線的對比分析,第六節(jié) 裝有液力變矩器汽車的動力性,185,活塞式內(nèi)燃機的后備功率較小，如果不匹配變速器，所能產(chǎn)生的驅(qū)動力也很小,2.三種發(fā)動機的功率平衡圖,第六節(jié) 裝有液力變矩器汽車的動力性,186,活塞式內(nèi)燃機,活塞式蒸汽機,等功率發(fā)動機,第六節(jié) 裝有液力變矩器汽車的動力性,3.三種發(fā)動機的驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖,187,4.活塞式內(nèi)燃機匹配三擋變速器與裝有等功率發(fā)動機汽車的動力性,當變速器的擋數(shù)無限增多，即采用無級變速器，且無級變速器的機械效率等于分級式變速器時，活塞式內(nèi)燃機

49、就可能總在最大功率下工作，即具有與等功率發(fā)動機汽車同樣的動力性,第六節(jié) 裝有液力變矩器汽車的動力性,188,二、液力變矩器的無因次特性,1.變矩比K,渦輪輸出轉(zhuǎn)矩TT與泵輪輸入轉(zhuǎn)矩Tp之比即為變矩比,2.變矩器速比i,渦輪轉(zhuǎn)速nT與泵輪轉(zhuǎn)速np之比為變矩器速比,3.效率,第六節(jié) 裝有液力變矩器汽車的動力性,輸出功率與輸入功率之比為變矩器效率,189,工作油的密度； D變矩器的有效直徑,4.泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)p,p 是泵輪轉(zhuǎn)矩式中的比例常數(shù),5.液力變矩器的無因次特性,第六節(jié) 裝有液力變矩器汽車的動力性,190,三、液力變矩器的泵輪轉(zhuǎn)矩曲線,1.非透過性的變矩器,在任何速比下，泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)p維持不變的

50、液力變矩器稱為非透過性的變矩器,只要節(jié)氣門不變，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速（也是泵輪的轉(zhuǎn)速np）始終保持不變,第六節(jié) 裝有液力變矩器汽車的動力性,191,2.透過性液力變矩器,泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)p隨速比的變化而變化的液力變矩器稱為透過性的變矩器,轉(zhuǎn)矩系數(shù)隨速比而變化，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速（也是泵輪的轉(zhuǎn)速）也隨之變化，即便節(jié)氣門不變，發(fā)動機的工作轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩也會發(fā)生變化,第六節(jié) 裝有液力變矩器汽車的動力性,192,3.透過度p,Tp0與p0為渦輪不轉(zhuǎn)動時，泵輪的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩系數(shù)； Tpc與pc為耦合器工況，即變矩比K=1時，泵輪的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩系數(shù),第六節(jié) 裝有液力變矩器汽車的動力性,193,四、變矩器的輸出特性,節(jié)氣門全開時，液

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