第 5 章 縱向動(dòng)力學(xué)性能分析

1、汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 第一篇第一篇 縱向動(dòng)力學(xué)縱向動(dòng)力學(xué) 第五章第五章 縱向動(dòng)力學(xué)性能分析縱向動(dòng)力學(xué)性能分析 第一節(jié)第一節(jié) 動(dòng)力的需求與供應(yīng)動(dòng)力的需求與供應(yīng) 第二節(jié)第二節(jié) 動(dòng)力性動(dòng)力性 第三節(jié)第三節(jié) 燃油經(jīng)濟(jì)性燃油經(jīng)濟(jì)性 第四節(jié)第四節(jié) 驅(qū)動(dòng)與附著極限和驅(qū)動(dòng)效率驅(qū)動(dòng)與附著極限和驅(qū)動(dòng)效率 第五節(jié)第五節(jié) 制動(dòng)性制動(dòng)性 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 第一節(jié)第一節(jié) 動(dòng)力需求與供應(yīng)動(dòng)力需求與供應(yīng) GcvG Gcv GG G igmmF gmm GF F )( sin)( sin . 1 坡度阻力 GGG tgisin() G aR DR FF FF 、加速阻力坡度阻力 、空氣阻力車(chē)輪滾動(dòng)阻力車(chē)輛行駛阻力 ：一、車(chē)輛對(duì)動(dòng)力的需

2、求 GaDRDem FFFFF 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 2.車(chē)輪滾動(dòng)阻力 3.空氣阻力 G fR cosa G fF fF GRzwRR R F D F RcvR RGRzwRR fgmmF GfGfFfF )( cos 2 2 2 1 2 uAC uACF aD a DD 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 1 )( i) 1( ) 1( )( )( )( . 4 2 22 0 2 0 2 2 2 22 0 2 0 2 dv Ticegdrw i xcvia dv i i xcv dv i a x d i xcva Ticegdrwi x d i ar xcvat arata a rm iii ammF rm amm

3、rm F a r ammF iii a r F ammF FFF F ）（則： 系數(shù)檔位時(shí)的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算 加速阻力 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 除空氣阻力外 ，其他阻力與 車(chē)重成正比 2 2 1 )( . 5 uACifgmmammF FFFFF F aDGRcvxcvia aDRGDem Dem ）（）（ 車(chē)輛總動(dòng)力需求 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) )6-5( 5-5constant / . 0 圖：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 ）（圖傳動(dòng)效率；實(shí)驗(yàn)表明 車(chē)輛的動(dòng)力供應(yīng)二 e tt dgetx M riiMF 2 0 2 1 )( uAC ifgmmamm r iiM FF aD GRcvxcvi d get Demx ）（）（ 行

4、駛阻力平衡方程驅(qū)動(dòng)力三. 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 可以通過(guò)可以通過(guò)5-75-7驅(qū)動(dòng)力平衡圖或驅(qū)動(dòng)力平衡圖或5-85-8驅(qū)動(dòng)功率平衡圖中得到最高行駛車(chē)驅(qū)動(dòng)功率平衡圖中得到最高行駛車(chē) 速：速： 第二節(jié)第二節(jié) 車(chē)輛動(dòng)力性車(chē)輛動(dòng)力性 車(chē)輛的動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)：車(chē)輛的動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)： aG tu、 maxmax max u 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) )sin( )( sin .max . max exxG Rxexx cv exx G F FFF gmm F 注： 二、爬坡能力 ， 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 檔檔不如重型車(chē) ）（ 三、加速能力 ， ， I a mm F a ammF i i cvi exx cviexx

5、 max max max 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) du au u t FFFFammF FFFFFF FFFFFF j teGDRxbcvib teGDRab bteGDRa 1 . 3 . 2 . 1 )( )( 1 2 , , , 加速時(shí)間 最大爬坡度 最高車(chē)速 五、評(píng)價(jià)指標(biāo)： ）（ 力四、總制動(dòng)力與制動(dòng)潛 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 第三節(jié)第三節(jié) 燃油經(jīng)濟(jì)性燃油經(jīng)濟(jì)性 燃油消耗率）（繪制發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性圖 一、燃油消耗量的計(jì)算 水平路面上 瞬時(shí)燃油消耗量 里程燃油消耗量 評(píng)價(jià)指標(biāo) be hLB kmLB tp tr .1 )/( )/( 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) ）車(chē)速（ ）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（ ）燃油消耗率（ 燃油密度 轉(zhuǎn)換

6、系數(shù)： hkmu rn kmgb Lg c a e e f f / min/ / )/( 6/10 5- uBB c inVpb B riiun iiiv rF P uuACfgmmF tqtr f s esmee tq doge togs dDem me w a DRcvDem / )2/( 2 )( 2 )(1 . 2 2 ）勻速工況：（ 確定工況計(jì)算（平路） 1 5 . 0 兩沖程 四沖程 每轉(zhuǎn)點(diǎn)火次數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)排量 i vs 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) ）（）（）（ 量：一般工況車(chē)輛燃油消耗 減少油耗的途徑二 2 )( 2 1 sincos 1 1 . uACfgmmamm b B F b B aD

7、GGRcvxcvi tf e tr Dem tf e tr ）和各時(shí)間內(nèi)的行駛里程總（ 內(nèi)： 分段勻速化進(jìn)行計(jì)算 ）（）（ 加速工況 n i i n i fj f tr jesmejefjj mejDemjj waDRcvxjcviDemj ssm s B tinVPbmt PFtn uuACfgmmammF 11 2 1 )( 2 1 )2( 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 第四節(jié)第四節(jié) 驅(qū)動(dòng)與附著極限和驅(qū)動(dòng)效率驅(qū)動(dòng)與附著極限和驅(qū)動(dòng)效率 )()( 2 )sincos( )( )( 2 )sincos( , , 2 2 LrmL h amuuAC L h L a mgF LrmL h am uuAC L h

8、L b mgF FFFW FF d xw a LrGGzr d x w a Lf GGzf Lrtfa zrzf 由力學(xué)方程直接推出： 相關(guān)聯(lián)力： 如圖示：垂向力： 一、車(chē)輛所受的垂向力 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) )sincos( sin)( 2 )sincos( sin)( 2 )( , 2 2 , 2 2 , , GGRx d f xGw a D RfrataGDxr GGRx d r xGw a D RrrataGDxf RrataDxrxf L h L b fmg r mmguuAC FFFFFF L h L b fmg r mmguuAC FFFFFF FFFWFFF （后驅(qū)車(chē)） 前驅(qū)車(chē) 忽略

9、驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)阻力相關(guān)力： 二、車(chē)輛所受縱向力 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 的前、后軸的附著率 形式，不同行駛工況下由此可推導(dǎo)出不同驅(qū)動(dòng) 法向力 縱向驅(qū)動(dòng)力 附著率 三、前后軸的附著率： zr xr r zf xf f F F f F F f f （后驅(qū)） 前驅(qū) ）（ （后驅(qū)） 前驅(qū) 最大加速度 ）車(chē)輛有：（路面附著條件：且一般 加速或爬坡能力：四、由路面附著限制的 L a L b L a g L b g Lhfuuf rG fG ru fu ,max, ,max, . ,max, . ,max, tan )(tan 2 )( ) 1 ( 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) （大客車(chē)）后置后驅(qū)： （貨車(chē)）前置后驅(qū)： 轎車(chē)前置前驅(qū)

10、： 荷情況如：重心高度、及車(chē)輛的載 用以布置發(fā)動(dòng)機(jī)位置、 是載荷布置的重要依據(jù) 為汽車(chē)設(shè)計(jì)的重要參數(shù) 整車(chē)重量 驅(qū)動(dòng)軸靜載荷 驅(qū)動(dòng)效率 五、驅(qū)動(dòng)效率： 滿空 滿空 滿空 )( W F W F zs zs 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 第五節(jié)第五節(jié) 汽車(chē)制動(dòng)性汽車(chē)制動(dòng)性 zr br r zf bf f br zr r r bf zf f f b z xb zb F F f F F f F FZ f Z E F FZ f Z E E F F g a Z FZFZ 后軸： 前軸： 、制動(dòng)效率 整車(chē) 指標(biāo)：制動(dòng)強(qiáng)度、制動(dòng)效能常用的評(píng)價(jià) 制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性 衰退性制動(dòng)效能的穩(wěn)定性：熱 制動(dòng)減速度制動(dòng)效能：制動(dòng)距離與

11、一、評(píng)價(jià)指標(biāo) 2 )( 1 .)3( )2( ) 1 ( 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) gaZ F F F F Z ZFFFF FFFFF ZFamF F xb z br z bf zbrbfb brbfwbrwbfb zsxb L / ) 1 ( 22 1 max,max , b 力全部用于制動(dòng)：理想狀態(tài)下：路面附著 力基本相同前、后軸兩側(cè)車(chē)輪制動(dòng) 忽略旋轉(zhuǎn)質(zhì)量影響。 ，忽略空氣升力 輛穩(wěn)定行駛，條件：水平路面上，車(chē)、理想制動(dòng)力分配曲線 析二、直線制動(dòng)動(dòng)力學(xué)分 z bf z b rf F F F F Zff理想制動(dòng)力分配條件： 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 下圖：理想制動(dòng)力分配曲線如 z bf z bf z br z

12、br z bf xbzfbf F F L h F F h b h b F F F F F F Z ZZ L h L b mg L h ma L b mgZZFF 2 ) 2 ( 2 ) 1 ( )2()( 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 經(jīng)驗(yàn)分析 穩(wěn)定（失去轉(zhuǎn)向能力） 前輪先抱死 不穩(wěn)（甩尾） 后輪先抱死 、制動(dòng)穩(wěn)定性分析 : : 2 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 制動(dòng)）單軌模型穩(wěn)定性分析（)2( 橫擺角加速度車(chē)輛側(cè)偏角；橫擺轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； rI FbFaFbFa I r FbFaFbFaIM yryfbrbf yryfbrbfraw )coscossinsin( 1 coscossinsin 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 車(chē)輛趨于穩(wěn)定 ：

13、）前輪抱死后輪沒(méi)抱死（ 車(chē)輛不穩(wěn)定 ：）后輪抱死前輪沒(méi)抱死（ 綜合： 車(chē)輛趨于穩(wěn)定 車(chē)輛不穩(wěn) 車(chē)輛不可控制 性用以評(píng)價(jià)車(chē)輛方向穩(wěn)定 0, 0 2 0, 0 1 )coscossinsin( 1 0 0 ),7,14(/25. 0 2 rFyr rFyr FbFaFbFa I r r r rsradr r yryfbrbf oo 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 四輪模型單軌模型 側(cè)傾、四輪不等車(chē)輛轉(zhuǎn)彎 側(cè)向力、轉(zhuǎn)彎工況的垂向力和 減速度變小。急轉(zhuǎn)彎工況，車(chē)輛制動(dòng) 達(dá)到最佳制動(dòng)效能。轉(zhuǎn)彎工況卻不一定能夠 動(dòng)效能。佳制動(dòng)力分配，最佳制車(chē)輛直線行駛時(shí)，有最 學(xué)分析三、車(chē)輛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)動(dòng)力 1 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 整車(chē)非簧載質(zhì)

14、量 距離車(chē)輛質(zhì)心到側(cè)傾軸線的 前、后軸當(dāng)量側(cè)傾剛度、 垂向力： 圖如圖由牛頓力學(xué)方程推出： 和轉(zhuǎn)彎半徑由假設(shè)車(chē)速 w o rf wry o o yoxzro wry o o yoxzri wfy o o yoxzfo wfy o o yoxzfi xy m h KK mKam R L h bh ahaga L F mKam R L h bh ahaga L F mKam R L h bh ahagb L F mKam R L h bh ahagb L F P aFxFcR Ru 2/ )( 1 2/ )( 1 2/ )( 1 2/ )( 1 )29-5-108( 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 的高度。相應(yīng)軸

15、側(cè)傾中心離地面 車(chē)非簧載質(zhì)量之比。相應(yīng)軸非簧載質(zhì)量與整 a s o sr owrf r oar r o sf owrf f o af f h ihere B h i hgmkk k B h B h L b K B h i hgmkk k B h B h L b K - 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 2/122 2/122 2/122 2/122 )( )( )( )( l h bR F F R a L a mF l h bR F F R a L a mF l h bR F F R a L b mF l h bR F F R a L b mF o zr zro y yro o zr zri y yri o zf zfoy yfo o zf zfiy yfi 側(cè)向力： 汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) yroyriyfoyfi ZroZriZfoZfi bx b xroxrixfoxfi x FFFF FFFF mmFa F FFFF f ga f Z E ,)4( ,3 ,/2 , ) 1 ( / 2 計(jì)算每個(gè)車(chē)輪側(cè)向力： （法向載荷）計(jì)算每個(gè)車(chē)輪垂向力（ 整車(chē)質(zhì)量）車(chē)輛制動(dòng)減速度：（ 計(jì)算總制動(dòng)力 車(chē)輪制動(dòng)力 制動(dòng)管路壓力制動(dòng)力分配特性