汽车理论课件_第一章_汽车的动力性与绪论

汽车理论_第一章_汽车的动力性与绪论 绪论 一、《汽车理论》的主要内容 (1)汽车动力学及汽车性能——运动的关系。各项行驶性能。 汽车的有效性与安全性 (2)汽车的有效性 动力性 /燃料经济性 燃油经济性 汽车动力装置参数的选择 平顺性 通过性 赵又群编著 绪论 (3)汽车的安全性(结构上讲，狭义) 制动性 操纵稳定性 二、汽车的安全性(广义) (1)主动安全性 (2)被动安全性 赵又群编著 绪论结束～ 赵又群编著 第二章 汽车的动力性 1-1 汽车动力性指标 1-2 汽车的驱动力和行驶阻力 1-3 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力 1-4 汽车驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 1-5 汽车的功率平衡 赵又群编著 第一章 汽车的动力性 预备知识 汽车传动系的功能、组成、构造及工作原理。 发动机的转速特性。 中心思想 介绍动力性的基础知识(评价指标、受力、行驶条件)。 根据力的平衡、功率的平衡来分析和评价汽车的动力性好坏。 赵又群编著 引 言 定义:汽车在良好路面上直线行驶时，由纵向外力决定的所能达到的平均行 驶速度。 关于定义的讨论: 道路——良好路面:水平或坡路 运动——直线行驶 外力——纵向外力决定的运动 能力——所能达到的 有效性——运输效率——最基本、最重要的性能。 赵又群编著 引 言 本章的内容与目的 分析汽车行驶时的受力，建立行驶方程式，并通过计算或以图的形式按动力性评价指标的要求确定动力性。 赵又群编著 第一节 汽车的动力性指标 三个指标: 最高车速——水平良好路面 加速时间——原地起步加速时间、超车加速时间 (1)原地起步时间t——由一档或二档起步，逐渐换至最高档，行驶 到预定距离或车速所需时间。 (2)超车加速时间t在最高或次高档由某一较低车速30、40km/h全力加速至某一高速所需的时间。 (3)用车速—时间曲线全面反应加速能力。 赵又群编著 第一节 汽车的动力性指标 赵又群编著 第一节 汽车的动力性指标 上坡能力——最大坡度，良好路面，满载行驶。 (1)显然，是指一档最大爬坡度。 (2)轿车的最大坡度基本满足使用要求，货车、越野车的爬坡能力是个很重要的指标。 (3)军用车辆的战术技术要求中，常规定在一定坡道上车辆应达到一定的速度。 赵又群编著 第一节结束～ 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 ——行驶方程式 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 讨论 驱动力——发动机转矩经传动系至驱动轮。 行驶阻力——滚动、空气、加速、坡度。 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 一、汽车的驱动力 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 由发动机的转速特性来确定转矩 (1)转速特性曲线 (外 特性曲线， 和部分特性曲 线 ) 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 (2)发动机制造厂提供的发动机特性曲线是在试验台上未带空气滤清器、 水泵、风扇、消声器、发电机等条件下测得的。 带上全部附件设备时的发动机特性曲线称为使用特性曲线。 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 (3)台架试验—发动机工况相对稳定 实际使用—发动机工况相对不稳定 由于对变工况下发动机特性研究的还不够，所以仍是用稳定工况下发动机台架试验结果。 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 传动系的机械效率 (1) Pe——发动机发出的功率 PT——传动系中损失的功率 (2)PT的讨论 它由传动系中的部件—变速器、传动轴、万向节、主减速器等的功率损失组成。 分类:机械损失—摩擦损失、液力损失—消耗于润滑油 受多种因素的影响，但对汽车进行初步的动力分析时可把它看作一个常数。可查表。 赵又群编著 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 车轮的半径 自由半径—无载 静力半径 —静载 滚动半径 —动载 s——转动n圈，实际车轮滚动距离。 ,——车轮滚动圈数。 一般不计差别，统称为车轮半径r，即 赵又群编著 赵又群编著 汽车的驱动力与行驶阻力 第二节 汽车的驱动力图 驱动力—车速关系曲线 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 二、汽车的行驶阻力 ( ) 前两项在任何行驶条件下均存在，后两项在一定行驶条件下才存在。 滚动阻力 产生:轮胎内部摩擦产生弹性迟滞损失，损失的能量消失在轮胎各组成 部分相互间的摩擦及橡胶、帘线等物质分子间摩擦，即弹性物质的迟滞损失。 赵又群编著 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 由力平衡: 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 令 ——滚动阻力系数 则 只要知道f，就可求出滚动阻力，即 无法在真正的受力图上表示出来，它只是一个数值。 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 与 一样，在受力图上画不出来。 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 滚动阻力系数f=f(路面、车速、轮胎)，由实验测定或由经验公式估算。 在动力性分析中常不考虑由于转弯增加的阻力。 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 赵又群编著 汽车的驱动力与行驶阻力 第二节 空气阻力 直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力。 压力阻力:形状、干扰、内循环、诱导阻力，是指法向压力合力在行驶方向 上的分力。 摩擦阻力:由于空气粘性在车身表面产生的切向力合力在行驶方向上的分 力。 一般轿车:形阻(58%)，干扰(14%)，内(12%)，诱导(7%)，摩擦 (9%)。 在汽车行驶范围内， 与气流相对速度的动压力成正比，即 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 空气阻力系数，与雷诺系数有关 —— ——空气密度，一般为13>.2258 ——相对速度，无风时为 ——迎风面积， 方向投影面积 (,)速度增大，对应给予足够的重视。 (,)可以通过查表或测量得到。 赵又群编著 赵又群编著 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 坡度阻力 : 坡度 因为 较小，所以 故 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 道路阻力与道路阻力系数 当 不大时， ——道路阻力系数 ——道路阻力 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 加速阻力 (1)克服其质量加速运行时的惯性力， 。 (2)平移质量惯性力与旋转质量惯性力偶矩，以 计入。 ——汽车质量换算系数 ，主要与飞轮转动惯量、车轮转动惯量及 传动系的传动比有关。 赵又群编著 汽车的驱动力与行驶阻力 第二节 经验公式估算 式中: 赵又群编著 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 三、汽车行驶方程式 上式可以通过对汽车各部分取隔离体进行受力分析推导得到，同时推出 的 表达式。 只表示各物理量之间的数量关系。式中有些项，并不表示作用于汽车的外力，例如， 。 赵又群编著 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 作用于汽车质心上的惯性力为 ，而不是 ，飞轮的惯性力矩作用在汽车横截面上，所以 只是进行动力性分析时代表惯性力和力矩总效应的一个数值而已。 赵又群编著 第二节结束～ 赵又群编著 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力 第三节 一、汽车行驶的驱动-附着条件 1(由行驶方程式知: 驱动条件: (必要条件)，否则——(1)无法开动，(2)减速直至停车。 2(轮胎与地面的附着条件 赵又群编著 第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力 式中 ——附着系数 不足够大，将引起驱动轮在路面滑转。 的增大，只会使驱动轮加速旋转，地面切向反作用力并不会增加。 所以，地面切向反作用力不能大于附着力。 对于后轮驱动的汽车 赵又群编著 第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力 因为多数情况下 ，所以 ——附着条件(必要条件) 式中 ——作用于所有驱动轮上地面法向作用力 (汽车的驱动——附着条件 3 (必要与充分条件) 赵又群编著 第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力 二、汽车的附着力 1( 式中 ——取决于路面、车速、车轮的运动状况 ——与汽车总体布置、行驶状况、坡度i有关 2(汽车加速上坡时的受力及 与 在坡度不大，路面良好，作用于前后轮上的惯性阻力矩很小，风压 中心与整车质心大致重合时，有下面近似关系 赵又群编著 赵又群编著 赵又群编著 第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力 3(当 ， ， ，增大 到一定程度，达到max，此时，汽车的附着力与各阻力有如下近似关系式 赵又群编著 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力 第三节 故 后轮驱动汽车 前轮驱动汽车 四轮驱动汽车 赵又群编著 第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力 4(附着利用率—— 或 100% 只有当汽车前后驱动力的分配比值等于其前后法向反作用力的分配 比值时，四轮驱动汽车才能真正利用此附着力。 赵又群编著 第三节结束～ 赵又群编著 第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 一、驱动力-行驶阻力平衡图 1(由行驶方程式 或 在Ft—ua(驱动力图)的基础上，加上Ff和Fw曲线，即可作出汽 车驱动力——行驶阻力平衡图，并以它确定汽车的动力性。 例子:图1-23为具有五档变速器汽车的驱动力——行驶阻力平衡 图。 赵又群编著 第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 Ft5—Ff+Fw交点的对应点为uamax 。 当ua<uamax时，Ft5>Ff+Fw，可利用发动机的部分特性。 赵又群编著 第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 2(加速度曲线、加速度倒数曲线 (1)利用图1-23可计算各档油门全开时的加速度曲线 (设Fi=0 ) 注:有些汽车II档可能比I档加速度大，因为I档的 比较大。 赵又群编著 第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 (2)由加速度图(u1—u2:t) 赵又群编著 第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 (3)加速—时间曲线 注:由汽车的加速时间，确定汽车的加速能力，在选择传动系最佳方案或选 择合适的发动机排量时是十分有用的。 赵又群编著 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 第四节 3(爬坡能力 一挡: 赵又群编著 第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 二、动力特性图 用途:用于分析汽车的动力性 令 为汽车的动力因数，以D表示。即 赵又群编著 第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 动力特性图 D—ua关系曲线 动力特性图的利用 1)uamax :动力特性图(D-ua)直接档与滚动阻力系数曲线(f,ua)的( 交点，即为uamax。 2)imax : ( 赵又群编著 第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 即D曲线与f曲线间的距离就表示汽车的上坡能力。I档时，可上坡度较大， 此时 误差较大。应按下式计算 根据 折算成最大爬坡度。 赵又群编著 第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 (3)t : 加速时 用上述同样方法亦可求得加速度值，然后再折算为t。 赵又群编著 第四节结束～ 赵又群编著 第五节 汽车的功率平衡 一、汽车行驶时的动态平衡 1. 力 —— 功率——发动机功率,汽车行驶阻力功率之和, 2. 机械传动损失，全部运动阻力所消耗功率 二、功率的平衡 行驶方程式两边乘以ua，并经单位换算整理出汽车功率平衡方程式(kw) 赵又群编著 第五节 汽车的功率平衡 三、汽车功率平衡图 档位 ， 档位 域变宽。 —ua斜率越来越大。 直接档二曲线的交点为uamax。 赵又群编著 第五节 汽车的功率平衡 四、汽车的后备功率 ,为汽车的后备功率。 克服滚动阻力、空气阻力后，用于加速和上坡。 后备功率越大，则汽车的动力性越好。 赵又群编著 第五节结束～ 赵又群编著