汽車動(dòng)力性汽車動(dòng)力性

汽車?yán)碚?/p>

主講：劉祚時(shí)

湖南大學(xué)方其讓教授的課件學(xué)分：3學(xué)時(shí)：理論教學(xué)44學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)教材：《汽車?yán)碚摗返?版清華大學(xué)余志生主編機(jī)械工業(yè)出版社2003.1考核方式：筆試成績(jī)80%

試驗(yàn)及考勤20%本課程研究目的

《汽車?yán)碚摗肥擒囕v工程專業(yè)必修的主干課程之一，是《汽車設(shè)計(jì)》、《汽車實(shí)驗(yàn)學(xué)》、《汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)》等課程的前修課程。主要分析汽車的各種使用性能及影響因素，為汽車設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、使用、維修提供必備的理論依據(jù)。本課程研究?jī)?nèi)容汽車?yán)碚撈噭?dòng)力性汽車動(dòng)力裝置參數(shù)的確定汽車制動(dòng)性汽車操縱穩(wěn)定性汽車道路試驗(yàn)汽車通過性汽車行駛平順性汽車燃油經(jīng)濟(jì)性理論教學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)第一章汽車動(dòng)力性基本概念：

動(dòng)力性的評(píng)價(jià)指標(biāo)汽車的驅(qū)動(dòng)力與各種行駛阻力汽車行駛的驅(qū)動(dòng)—附著條件重點(diǎn)內(nèi)容：

驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖

分析汽車動(dòng)力性的方法動(dòng)力特性圖（圖解法）功率平衡圖

汽車的動(dòng)力性系指汽車在良好路面上直線行駛時(shí)由汽車受到的縱向外力決定的，所能達(dá)到的平均行駛速度。§1-1汽車的動(dòng)力性指標(biāo)1、從獲得盡可能高的平均行駛速度的觀點(diǎn)出發(fā)，汽車的動(dòng)力性主要可由三方面的指標(biāo)來評(píng)定，即：（1）汽車的最高車速uamax,單位為km/h;（2）汽車的加速時(shí)間t，單位為s；（3）汽車能爬上的最大坡度imax,單位為（°）或（%）。

2、最高車速是指汽車在良好的水平路面上能達(dá)到的最大行駛速度。

加速時(shí)間分為原地起步加速時(shí)間和超車加速時(shí)間。①原地起步加速時(shí)間指汽車由第I檔或第II檔起步，并以最大的加速強(qiáng)度（包括選擇恰當(dāng)?shù)膿Q檔時(shí)機(jī)）逐步換至最高檔后到某一預(yù)定的距離或車速所需的時(shí)間。②超車加速時(shí)間指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(shí)間。3、汽車的上坡能力是用滿載時(shí)汽車在良好路面上的最大爬坡度imax表示的。一般imax在30%即16.5。左右。§1-2汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

一、確定汽車的動(dòng)力性，就是確定汽車沿行駛方向的運(yùn)動(dòng)狀況。為此需要掌握沿汽車行駛方向作用于汽車的各種外力，即驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力。根據(jù)這些力的平衡關(guān)系，建立汽車行駛方程式，就可以估算汽車的最高車速、加速度和最大爬坡度。汽車的行駛方程式為Ft=∑F=Ff+Fi+Fw+FjFt——驅(qū)動(dòng)力；∑F——行駛阻力之和。二、汽車的驅(qū)動(dòng)力（圖1-2）汽車的驅(qū)動(dòng)力，單位為N，Tt——作用于驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩,單位為Nm;r——車輪半徑，單位為m。若令Ttq表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，ig表示變速器的傳動(dòng)化，i。表示主減速器的傳動(dòng)比，ηT表示傳動(dòng)系的機(jī)械效率，則有Tt=TtqigioηT驅(qū)動(dòng)力（單位為N）為（一）發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的的轉(zhuǎn)速特特性如將發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)的功功率Pe、轉(zhuǎn)矩Ttq以及燃油油消耗率率b與發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速之間間的函數(shù)數(shù)關(guān)系以以曲線表表示，則則此曲線線稱為發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速特性性曲線或或簡(jiǎn)稱發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)特特性曲線線。如果果發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)節(jié)流閥閥全開（（或高壓壓油泵在在最大供供油量位位置），，則此特特性曲線線稱為發(fā)動(dòng)機(jī)外外特性曲曲線；如果節(jié)節(jié)流閥部部分開啟啟（或部部分供油油），則則稱為發(fā)動(dòng)機(jī)部部分負(fù)荷荷特性曲曲線。如轉(zhuǎn)矩的的單位以以N·m表示，功功率的單單位以kW表示，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速以r/min表示，則則功率與與轉(zhuǎn)矩有有如下關(guān)關(guān)系（二）傳傳動(dòng)系的的機(jī)械效效率如以PT表示傳動(dòng)動(dòng)系中損損失的功功率，則則傳動(dòng)系的的機(jī)械效效率為（三）車車輪的半半徑車輪處于于無載時(shí)時(shí)的半徑徑稱為自由半徑徑。汽車靜止止時(shí)，車車輪中心心至輪胎胎與道路路接觸面面間的距距離稱為為靜力半徑徑rs。由于徑向向載荷的的作用，，輪胎發(fā)發(fā)生顯著著變形，，所以靜靜力半徑徑小于自自由半徑徑。車輪的滾動(dòng)半徑徑rr，其單位為為m：式中n-----車輪轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)的圈數(shù)數(shù);s-----在轉(zhuǎn)動(dòng)n圈時(shí)車輪輪滾動(dòng)的的距離（四）汽汽車的驅(qū)驅(qū)動(dòng)力圖圖滾動(dòng)阻力力——以以符號(hào)Ff表示；空氣阻力力——以以符號(hào)Fw表示；坡度阻力力——以以符號(hào)Fi表示；加速阻力力——以以符號(hào)Fj表示；因此汽車車行駛的的總阻力力為：∑F=Ff+Fw+Fi+Fj三、汽車車的行駛駛阻力（一）滾滾動(dòng)阻力力1.滾滾動(dòng)阻阻力偶矩矩Tf=Fza欲使從動(dòng)動(dòng)輪在硬硬路面上上等速滾滾動(dòng)，必必須在車車輪中心心加一推推力Fp1，若令，常將Fp1值寫作Fp1=Wf或f稱為滾動(dòng)動(dòng)阻力系系數(shù)?？梢姖L動(dòng)動(dòng)阻力系系數(shù)是車車輪在一一定條件件下滾動(dòng)動(dòng)時(shí)所需需之推力力與車輪輪負(fù)荷之之比，即即單位汽汽車重力力所需之之推力，，則Ff=Wf2、滾動(dòng)動(dòng)阻力系系數(shù)由試試驗(yàn)確定定。滾動(dòng)動(dòng)阻力系系數(shù)與路路面的種種類、行行駛車速速以及輪輪胎的構(gòu)構(gòu)造、材材料、氣氣壓等有有關(guān)。。（二）空空氣阻力力1、汽車車直線行行駛時(shí)受受到的空空氣作用用力在行行駛方向向上的分分力稱為為空氣阻阻力?？湛諝庾枇αΨ譃閴簤毫ψ枇αεc摩擦擦阻力兩兩部分。。壓力阻阻力又分分為四部部分：形形狀阻力力、干擾擾阻力、、內(nèi)循環(huán)環(huán)阻力和和誘導(dǎo)阻阻力。空氣阻力力:,若汽車車車速用km/h表示，A用m2表示，且且將空氣氣密度ρ=1.2258N·s2·m-4代入，則則，降低CD值是降低低空氣阻阻力的主主要手段段。（三）坡坡度阻力力爬坡演示當(dāng)汽車上上坡行駛駛時(shí)，參參看圖1-19，汽車車重力沿沿坡道的的分力表表現(xiàn)為汽汽車坡度阻力力Fi，F(xiàn)i=GsinαG——作用于汽汽車上的的重力，，單位為為N，G=mg，，m為汽車質(zhì)質(zhì)量，g為重力加加速度。。一般路面面上坡度度較小，，此時(shí)時(shí)Fi=Gsinα≈≈Gtgα=Gi由于坡度度阻力與與滾動(dòng)阻阻力均屬屬于與道道路有關(guān)關(guān)的阻力力，而且且均與汽汽車重力力成正比比，故可可把這兩兩種阻力力合在一一起稱作作道路阻阻力，以以Fψ表示，即即Fψ=Ff+Fi=fGcosα+Gsinα，當(dāng)α不大時(shí)，，cosα≈1，sinα≈i，F(xiàn)ψ=Gf+Gi=G(f+i)，令f+i=ψ，ψψ稱為道路阻力力系數(shù)Fψ=Gψ。(四)加速阻力力汽車的質(zhì)質(zhì)量分為為平移的的質(zhì)量和和旋轉(zhuǎn)的的質(zhì)量?jī)蓛刹糠?。。把旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)質(zhì)量的的慣性力力偶矩轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為平平移質(zhì)量量的慣性性力，并并以系數(shù)數(shù)δ作為計(jì)入入旋轉(zhuǎn)質(zhì)質(zhì)量慣性性力偶矩矩后的汽車質(zhì)量量換算系系數(shù)，因而而汽車加加速時(shí)的的阻力:δ———汽車旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)質(zhì)量換換算系數(shù)數(shù)，（δ>1））；m———汽車質(zhì)量量，單位位為kg；——行駛加速速度。加速演示示δ主要與飛飛輪的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量量、車輪輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)慣量以以及傳動(dòng)動(dòng)系的傳傳動(dòng)比有有關(guān)。根據(jù)公式推推導(dǎo)（詳見見下文）若不知道準(zhǔn)準(zhǔn)確的If、∑Iw值，也可按按下述經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公式估算算δ值：δ=1+δδ1+δ2式中δ1≈δ2=0.03~0.05。根據(jù)上面逐逐項(xiàng)分析的的汽車行駛駛阻力，可可以得到汽汽車的行駛方程式式為：Ft=Ff+Fw+Fi+Fj或四、汽車行行駛方程式式§1-3汽汽車行駛駛的驅(qū)動(dòng)-附著條件件與汽車的的附著力一、汽車行行駛的驅(qū)動(dòng)動(dòng)條件Ft≥Ff+Fw+Fi式（1-11）稱為為汽車的驅(qū)驅(qū)動(dòng)條件，，可以采用用增加發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、、加大傳動(dòng)動(dòng)比等措施施來增大汽汽車驅(qū)動(dòng)力力。汽車行行駛除受驅(qū)驅(qū)動(dòng)條件制制約外，還還受輪胎與地面面附著條件件的限制。二、汽車行行駛的附著著條件地面對(duì)輪胎胎切向反作作用力的極極限值稱為為附著力F，在硬路面上上它與驅(qū)動(dòng)動(dòng)輪法向反反作用力Fz成正比，常常寫成Fxmax=F=FZ·稱為附著系數(shù)Ft≤FZ·FZ——作用于所有有驅(qū)動(dòng)輪上上的地面法法向反作用用力。把驅(qū)動(dòng)條件件和附著條條件連起來來寫，則有有Ff+Fw+Fi≤Ft≤FZφ·,這才是汽車車行駛的必必要與充分分條件，稱稱為汽車行駛的的驅(qū)動(dòng)-附著條件。一、驅(qū)動(dòng)力力-行駛阻阻力平衡圖圖前面曾得到到汽車的行行駛方程式式為Ft=Ff+Fi+Fw+Fj或?yàn)榱饲逦蜗蟮乇肀砻髌囆行旭倳r(shí)的受受力情況及及其平衡關(guān)關(guān)系，一般般是將汽車車行駛方程程式用圖解解法來進(jìn)行行分析的。。就是說在在圖1-8的汽車驅(qū)驅(qū)動(dòng)力圖上上把汽車行行駛中經(jīng)常常遇到的滾滾動(dòng)阻力和和空氣阻力力也算出并并畫上，作作出汽車驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平平衡圖，并以它來確確定汽車的動(dòng)動(dòng)力性。超速演示§1-4汽車驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力平衡衡圖與動(dòng)力特特性圖汽車驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡衡圖用圖解積分法法時(shí)，將aj-ua。曲線轉(zhuǎn)畫成-ua曲線，曲線下下兩個(gè)速度區(qū)區(qū)間的面積就就是通過此速速度區(qū)間的加加速時(shí)間；常常將速度區(qū)間間分為若干間間隔，通過確確定面積△1、△2…來計(jì)算（總總）加速時(shí)間間（參看圖1-27b）。二、動(dòng)力特性性圖圖1-27為汽車的動(dòng)力因數(shù)并以符號(hào)D表示，則汽車在各檔下下的動(dòng)力因數(shù)數(shù)與車速的關(guān)關(guān)系曲線稱為為動(dòng)力特性圖D=ψ=f+I因此D曲線與f曲線間的距離離就表示汽車車的上坡能力力。ua/(km·h-1)圖1-30汽汽車動(dòng)力特特性圖和利用用動(dòng)力特性來確定汽汽車