第一章 汽车的动力性与绪论

null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 燃油经济性/燃料经济性 汽车动力装置参数的选择 平顺性 通过性绪论绪论（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null绪论结束！null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 汽车的功率平衡第一章 汽车的动力性第一章 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。 引 言 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。引 言 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，并通过计算或以图表的形式按动力性评价指标的要求确定动力性。第一节 汽车的动力性指标 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。第一节 汽车的动力性指标 第一节 汽车的动力性指标 第一节 汽车的动力性指标 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，常在一定坡道上车辆应达到一定的速度。 null第一节结束！第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 ——行驶方程式 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 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。 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 一、汽车的驱动力 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 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 ） 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 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。 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 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。 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 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。 null第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 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。 　　ｎ——车轮滚动圈数。 　　一般不计差别，统称为车轮半径r，即null第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 　汽车的驱动力图 　驱动力—车速关系曲线 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 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。 null第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力由力平衡： 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 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。 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 　　　与　　一样，在受力图上画不出来。 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 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)，由实验测定或由估算。 在动力性分析中常不考虑由于转弯增加的阻力。第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力空气阻力 　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 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 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1.2258 　——相对速度，无风时为 　——迎风面积，　方向投影面积 （１）速度增大，对应给予足够的重视。 　 （２）可以通过查表或测量得到。 nullnull第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力坡度阻力 坡度 ： 　 　因为　较小，所以 　故第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 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 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 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。 　第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 汽车的驱动力与行驶阻力经验公式估算 式中： 　null　第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 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，　　　。第二节 汽车的驱动力与行驶阻力第二节 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。 null第二节结束！第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力 第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力 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 第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力 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 第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力 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 3．汽车的驱动——附着条件 （必要与充分条件） 第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力 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 nullnull第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力第三节 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 第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力故 后轮驱动汽车 前轮驱动汽车 四轮驱动汽车 第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力第三节 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。null第三节结束！第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 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。 第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图第四节 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uaFf+Fw，可利用发动机的部分特性。 第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图第四节 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。第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图第四节 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） 第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图第四节 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

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或选择合适的发动机排量时是十分有用的。 第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图3．爬坡能力 一挡： 第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图第四节 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 第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图第四节 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 ： 第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图第四节 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。第四节 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图第四节 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。 null第四节结束！第五节 汽车的功率平衡 第五节 汽车的功率平衡 一、汽车行驶时的动态平衡 1. 力 —— 2. 功率——发动机功率＝汽车行驶阻力功率之和＝ 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） 第五节 汽车的功率平衡 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。第五节 汽车的功率平衡 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。 null第五节结束！