汽車?yán)碚撜n件-02

第一章汽車動(dòng)力性

本節(jié)重點(diǎn)計(jì)算并分析汽車行駛過程中的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力。第二節(jié)

汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力返回目錄1TtF0Ftrua第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力一、驅(qū)動(dòng)力Ft

驅(qū)動(dòng)力Ft：發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系傳到驅(qū)動(dòng)輪，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩Tt，驅(qū)動(dòng)輪在Tt的作用下給地面作用一圓周力F0，地面對驅(qū)動(dòng)輪的反作用力Ft即為驅(qū)動(dòng)力。2TtF0FtruaTt—驅(qū)動(dòng)力矩；Ttq

—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩；第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力一、驅(qū)動(dòng)力Ftig—變速器傳動(dòng)比；i0—主減速器傳動(dòng)比；ηT—傳動(dòng)系的機(jī)械效率。3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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Ttq、變速器傳動(dòng)比ig、主減速器傳動(dòng)比i0、傳動(dòng)系的機(jī)械效率ηT和車輪半徑r等因素有關(guān)。第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力由可知4

驅(qū)動(dòng)力和車速都與發(fā)動(dòng)機(jī)特性有直接關(guān)系，可以通過發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線找出驅(qū)動(dòng)力與車速之間的關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)uaFt

計(jì)算驅(qū)動(dòng)力是為了確定汽車的動(dòng)力性指標(biāo)，也即要找出驅(qū)動(dòng)力和車速的關(guān)系。第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力5發(fā)動(dòng)機(jī)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(fù)荷特性曲線思考計(jì)算汽車動(dòng)力性指標(biāo)時(shí)，需要用什么特性曲線？1.發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力6第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力7發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性曲線第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力8第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

帶上全部附件設(shè)備時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線，稱為使用外特性曲線。一般，使用外特性與外特性相比：

汽油機(jī)的最大功率約小15%；

貨車柴油機(jī)的最大功率約小5%；

轎車與輕型貨車柴油機(jī)的最大功率約小10%。9寶來轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)如下：水冷，直列四缸，每缸五氣門最大功率110kW/5700r/min最大轉(zhuǎn)矩210N·m/1750～4600r/min缸徑×行程81mm×86.4mm壓縮比9.3:1思考

寶來轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出特性是否理想？為什么？

汽車起步加速時(shí)，過早換入高擋（即發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)即換入高擋)是否有利于其加速性？

發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速較低好還是較高好？第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力10等速行駛時(shí)PT－傳動(dòng)系損失的功率。Pin—輸入傳動(dòng)系的功率；第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力2.傳動(dòng)系的機(jī)械效率ηT11轉(zhuǎn)速機(jī)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ηT最高ηT高損失小齒輪對數(shù)少ηT高損失的比重小損失大Ttq大傳動(dòng)系損失的功率PT主要與哪些因素有關(guān)？第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力PT思考12傳動(dòng)系效率曲線第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力擋擋1—1200r/min2—1600r/min3—1900r/min4—2000r/min13部件名稱ηT4～6擋變速器95%輔助變速器（副變速器或分動(dòng)器）95%8擋以上變速器90%單級減速主減速器96%雙級減速主減速器92%傳動(dòng)軸的萬向節(jié)98%第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力表1-1傳動(dòng)系各部件的傳動(dòng)效率14

自由半徑：車輪處于無載時(shí)的半徑。

靜力半徑rs：汽車靜止時(shí)，車輪中心至輪胎與道路接觸面間的距離。

滾動(dòng)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(dòng)力與行駛阻力3.車輪半徑15做出的Ft-ua關(guān)系圖，即驅(qū)動(dòng)力圖。依據(jù)下面兩式以及發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力4.汽車的驅(qū)動(dòng)力圖16nminntqnpnmaxn/(r·min-1)800330057006200Ttq/(N·m)142195159143ig1=2.13Ft1/N5438746860895477ua1/(km·h-1)7.129.250.554.9例：已知奧迪A4轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)（如下表所示），ig1=2.13，i0=6.333，r=0.317m，ηT=0.90，由和可以對應(yīng)計(jì)算出1擋的Ft1和ua1。第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力17奧迪A4轎車驅(qū)動(dòng)力圖18第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力19滾動(dòng)阻力Ff第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力二、汽車的行駛阻力汽車在行駛過程中將會(huì)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20軟路面上硬路面上產(chǎn)生滾動(dòng)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什么會(huì)產(chǎn)生滾動(dòng)阻力？

輪胎的遲滯損失：輪胎在加載變形時(shí)所消耗的能量在卸載恢復(fù)時(shí)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(dòng)阻力Ff第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力思考21ua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(dòng)力與行駛阻力221）從動(dòng)輪受力分析第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力FZdFZd’23f—滾動(dòng)阻力系數(shù)第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力令24

即路面作用于驅(qū)動(dòng)輪的切向力FX2比Ft要小。2）驅(qū)動(dòng)輪受力分析第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力25

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(dòng)力與行駛阻力轎車（1）車速ua26第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力27輪胎的兩個(gè)最重要參數(shù)：極限速度和承載量。第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

臨界車速（最高車速）

當(dāng)汽車車速超過臨界車速時(shí)，輪胎會(huì)出現(xiàn)駐波現(xiàn)象，其周緣呈明顯的波浪狀，且輪胎溫度快速增加。

后果是大量發(fā)熱導(dǎo)致輪胎破損或爆胎。

駐波現(xiàn)象：在高速行駛時(shí)，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(shí)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(shí)波的振幅最大，它按指數(shù)規(guī)律沿輪胎圓周衰減。28駐波現(xiàn)象（圖像）第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力29子午線輪胎比斜交輪胎的滾動(dòng)阻力小20%～30％；滾動(dòng)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(dòng)力與行駛阻力30（3）氣壓第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)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(dòng)阻力也越小。31（4）驅(qū)動(dòng)力第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力32為什么驅(qū)動(dòng)力系數(shù)很大時(shí)，氣壓越低f越??？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(dòng)力與行駛阻力33上高速公路時(shí)，輪胎氣壓應(yīng)該適當(dāng)高一些。在松軟路面、泥濘路面、雪地行駛時(shí)，可適當(dāng)降低輪胎氣壓。第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力在高速公路上，輪胎變形產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力大還是滑移產(chǎn)生的滾動(dòng)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(dāng)高一些好還是低一些好？思考思考34路面類型滾動(dòng)阻力系數(shù)良好的瀝青或混凝土路面0.010~0.018一般的瀝青或混凝土路面0.018~0.020碎石路面0.020~0.025良好的卵石路面0.025~0.030坑洼的卵石路面0.035~0.050壓緊土路干燥的0.025~0.035

雨后的0.050~0.150泥濘土路（雨季或解凍期）0.100~0.250干沙0.100~0.300濕沙0.060~0.150結(jié)冰路面0.015~0.030壓緊的雪道0.030~0.050第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力由輪胎與土壤之間的粘著性所致（5）路面條件表1-2滾動(dòng)阻力系數(shù)f的數(shù)值35離心力前、后輪產(chǎn)生側(cè)偏力側(cè)偏力沿行駛方向產(chǎn)生分力滾動(dòng)阻力增加（6）轉(zhuǎn)向第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力36（1）壓力阻力（占91％）

汽車直線行駛時(shí)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上的分力。2.空氣阻力FW第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力37第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力38

取決于車身主體形狀。1）形狀阻力第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力39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(dòng)力與行駛阻力40后視鏡后視鏡設(shè)計(jì)也要注重流線形第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力41后視鏡第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力42后視鏡第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力43門把手第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力44懸架導(dǎo)向桿和傳動(dòng)軸第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力45

滿足冷卻、通風(fēng)等需要，使空氣流經(jīng)車體內(nèi)部時(shí)構(gòu)成的阻力。4）誘導(dǎo)阻力

空氣升力在水平方向的投影。第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力3）內(nèi)循環(huán)阻力

由于流經(jīng)車頂?shù)臍饬魉俣却笥诹鹘?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。46思考夏季在高速公路上開空調(diào)省油還是開窗通風(fēng)省油？第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)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(shí)，天窗上方的壓力低于車內(nèi)的壓力。（2）摩擦阻力（9％）

由于空氣粘性作用在車身表面產(chǎn)生的切向力的合力在行駛方向的分力。47CD—空氣阻力系數(shù)；A—迎風(fēng)面積；ur—相對速度；ρ—空氣密度。第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力（3）空氣阻力FW的計(jì)算48第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力發(fā)動(dòng)機(jī)蓋應(yīng)向前下傾（4）減小CD值要遵循的要點(diǎn)1）車身前部49第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。50過渡不理想第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。51第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過渡。52第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力越野車很難做到

風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過渡。53第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

盡量減少燈、后視鏡和門把手等凸出物。54第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力上掀式前照燈（視頻）55第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

在保險(xiǎn)杠下面，應(yīng)安裝合適的擾流板。56第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

車輪蓋應(yīng)與輪胎相平。57思考：F1方程式賽車為什么不用車輪蓋？第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力58第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

整個(gè)車身應(yīng)向前傾1°～2°。2）整車59第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

水平投影應(yīng)為腰鼓形。60第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

后端稍稍收縮，前端呈半圓形。61第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

最好采用艙背式或直背式。3）汽車后部62

應(yīng)安裝后擾流板。第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力63第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

當(dāng)車速超過120km/h，尾翼會(huì)自動(dòng)升高160mm，為車身增加30％的下壓力；在車速低于80km/h，尾翼又會(huì)自動(dòng)降低。

應(yīng)安裝后擾流板。64第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

應(yīng)安裝后擾流板。65第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

應(yīng)安裝后擾流板。66第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

應(yīng)安裝后擾流板。67第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

若用折背式，則行李箱蓋板至地面距離應(yīng)高些，長度要短些。68

后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu)。第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力69第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu)。70第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)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71第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力底部比較凌亂72第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力底部比較凌亂73第二節(jié)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力

仔細(xì)選擇進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口的位置，精心設(shè)計(jì)內(nèi)部風(fēng)道。5）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻通風(fēng)系統(tǒng)74冷卻前制動(dòng)器冷卻前制動(dòng)器冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器冷卻后制動(dòng)器和潤滑系統(tǒng)第二節(jié)