第一章 汽車的動(dòng)力性(前五節(jié)).ppt

1、1,第一章 汽車的動(dòng)力性,2,第一章 汽車的動(dòng)力性,引言 1.1 汽車的動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo) 1.2 汽車的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力 1.3 汽車的驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖與動(dòng) 力特性圖 1.4 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率 1.5 汽車功率平衡 1.6 影響汽車動(dòng)力性的主要因素,3,引 言,汽車動(dòng)力性的定義 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。,主要研究內(nèi)容： 分析受力; 建立行駛方程式; 以圖、表（或編程）的形式，按汽車動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定汽車的動(dòng)力性。,返回,4,1.1 汽車的動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo),5,1.1 汽車的動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo),Evaluation Criteria

2、 of Vehicle Performance,最高車速umax 加速時(shí)間t 最大爬坡度imax,Maximum Speed Acceleration Time Maximum Gradability,6,最高車速umax,在水平良好的路面（混凝土或?yàn)r青）上汽車能達(dá)到的最高行駛車速，單位km/h,Max. Speed,7,加速時(shí)間t,Acceleration time,表征汽車的加速能力 影響汽車的平均速度,原地起步加速時(shí)間,超車加速時(shí)間,原地起步加速時(shí)間 由I或II檔起步，以amax，并考慮換擋時(shí)間，逐步換至最高擋后到某一預(yù)定的距離或車速（0400m或車速由0100km/h）所需的時(shí)間，單位

3、s。,超車加速時(shí)間 以最高擋或次高擋，由某一較低車速全力加速至某一高速所用的時(shí)間，單位s。,安全性,8,常用加速過程曲線（車速-時(shí)間關(guān)系曲線）來全面反映加速能力,汽車加速過程曲線,9,最大爬坡度imax,Maximum Gradeability,表征汽車的爬坡能力，以滿載、良好路面上的imax來表示。 貨車30或16.7； 越野汽車60或31； 轎車最高車速較大， 且通常在良好的市區(qū)道路上行駛，一般不強(qiáng)調(diào)爬坡能力。,返回,10,1.2 汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力,汽車的 縱向外力,確定汽車行駛 方向的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),確定汽車 的動(dòng)力性,縱向外力,驅(qū)動(dòng)力,行駛阻力,發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)輪,滾動(dòng)阻力、空氣阻力、

4、加速阻力、坡度阻力,平衡關(guān)系,行駛方程式,估算,umax,t,imax,11,汽車的行駛方程式即 其中： Ft 驅(qū)動(dòng)力； F行駛阻力之和。,以下，分別討論驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力,12,一、汽車的驅(qū)動(dòng)力,汽車驅(qū)動(dòng)力,Tractive Force,13,Tt的計(jì)算式 設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩為Ttq, Tt為作用于驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩，則由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的傳遞過程知： Tt= Ttq*ig*i0*T 式中， ig 變速器傳動(dòng)比 i0 主減速器傳動(dòng)比 T 傳動(dòng)系傳動(dòng)效率 于是，,14,以下，針對(duì)上式中的Ttq、T、r做一些討論 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性 （1）發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線,外特性曲線：節(jié)氣門全開時(shí)

5、，轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線,部分負(fù)荷特性曲線：節(jié)氣門部分開啟時(shí)，轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線,發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線,發(fā)動(dòng)機(jī)部分特性曲線,發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線,15,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)外特性功率與轉(zhuǎn)矩曲線,Ttq : Nm Pe : KW n : r/min,16,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)外特性及部分負(fù)荷特性,17,（2）功率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系,kw,Nm,r/min,式中，,18,（3）Ttq的確定 常用多項(xiàng)式來描述試驗(yàn)測得的轉(zhuǎn)矩曲線 式中，,由最小二乘法確定,已知(x1,y1)、(x2,y2)、(xn,yn)，求f(x)(其中f(xi)=yi)，使yi-f(xi)2為最小,最小二乘法的思想即：,19,2. 傳動(dòng)系的機(jī)械效率,

6、功率輸入Pin,功率輸出Pout,傳動(dòng)系,變速器、減速器等,若用PT表示傳動(dòng)系中損耗的功率，T表示機(jī)械效率，則：,20,傳動(dòng)系的功率損失,傳動(dòng)系的功率損失,機(jī)械損失,液力損失,摩擦,潤滑油,齒輪傳動(dòng) 副之間,軸承,其他,潤滑油 的攪動(dòng),與零件之間 的表面摩擦,其他,21,典型的傳動(dòng)系效率值,汽車傳動(dòng)系總成機(jī)械效率 46檔變速器T =0.96 68檔變速器T =0.95 傳動(dòng)軸T = 0.98 主減速器T = 0.96 (單級(jí)) T = 0.92(雙級(jí)) 汽車傳動(dòng)系機(jī)械效率 轎車T =0.900.92 商用車T =0.820.85 越野車T =0.800.85,22,3. 車輪半徑 自由半徑r：

7、車輪處于無載時(shí)的半徑 靜力半徑rs：汽車靜止時(shí)車輪中心至地面的距離 滾動(dòng)半徑rr：以車輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)與滾動(dòng)距離之間的 關(guān)系計(jì)算出來的半徑,自由半徑,靜力半徑,滾動(dòng)半徑,23,滾動(dòng)半徑的理論計(jì)算 式中， nw-車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)； s -在轉(zhuǎn)動(dòng)nw圈時(shí)車輪滾動(dòng)的距離 為了便于計(jì)算，一般近似的認(rèn)為： rs = rr=r,24,4. 汽車的驅(qū)動(dòng)力圖,定義： 用Ft-ua曲線圖來全面地描述汽車的驅(qū)動(dòng)力。,怎樣確定Ft與ua的關(guān)系？,思考,25,發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線 Pe，Ttq n,傳動(dòng)系的傳動(dòng) ig，i0,傳動(dòng)效率T,車輪半徑 r,汽車行駛速度 ua,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n,26,作圖方法：,取某一檔位,取某一轉(zhuǎn)速n(

8、nminnmax),nTtq(發(fā)動(dòng)機(jī) 外特性),描點(diǎn),點(diǎn)繪圖,27,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，T=0.90，由 和可以對(duì)應(yīng)計(jì)算出 1 擋的Ft1和ua1。,例題,28,奧迪 A4 轎車驅(qū)動(dòng)力圖,29,30,二、汽車的行駛阻力,滾動(dòng)阻力Ff 空氣阻力Fw 坡度阻力Fi 加速阻力Fj,31,1.滾動(dòng)阻力Ff,輪胎/路面接觸,切向力、法向力,發(fā)生變形,輪胎變形,輪胎變形和路面變形,軟路面上,硬路面上,輪胎變形為什么會(huì)產(chǎn)生滾動(dòng)阻力？,思考,輪胎變形時(shí)，產(chǎn)生內(nèi)部摩擦,彈性遲滯損失,滾動(dòng)阻力,輪胎的遲滯損失：輪胎在加載變形時(shí)所消耗

9、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。,32,OCA曲線加載變形曲線 ADE卸載變形曲線 OCADEO能量損失,表現(xiàn)為阻礙車輪 運(yùn)動(dòng)的阻力偶,33,加載變形區(qū),卸載變形區(qū),ua,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？,34,地面法向反作用力的分布前后不對(duì)稱，從而合力Fz相對(duì)法線前移一段距離,35,從動(dòng)輪受力分析,36,滾動(dòng)阻力系數(shù),滾動(dòng)阻力Ff=Fp1=Wf=Tf/r，只是一數(shù)值，無法在圖中表現(xiàn)出來,滾動(dòng)時(shí)所需推力與車輪負(fù)荷之比,37,即路面作用于驅(qū)動(dòng)輪的切

10、向力FX2比Ft要小(FX2 = Ft Ff）,驅(qū)動(dòng)輪受力分析,38,滾動(dòng)阻力系數(shù)由試驗(yàn)確定，其與路面、車速、輪胎種類、構(gòu)造、材料、氣壓等都有關(guān)系,1. 車速ua對(duì) f 的影響,滾動(dòng)阻力系數(shù)f的確定,39,從上圖可知：,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。,40,駐波現(xiàn)象（圖像）,

11、41,2. 輪胎的結(jié)構(gòu)、材料、簾線的影響 輪胎的結(jié)構(gòu)、材料、簾線等對(duì)f 的影響也很大。子午線輪胎 f 小，天然橡膠 f 低。,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)。,42,3.氣壓的影響,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。,43,由輪胎與土壤之間的粘著性所致,4.路面條件,表1-2 滾動(dòng)阻力系數(shù) f 的數(shù)值,44,f 的經(jīng)驗(yàn)公式,45,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。,2.空氣阻力FW,汽車行駛,空氣作用,空氣阻力,壓力阻力 （法向力）,摩擦阻力 （切向力）,形狀阻力,

12、內(nèi)循環(huán)阻力,誘導(dǎo)阻力,干撓阻力,46, 形狀阻力：主要與汽車的形狀有關(guān) 干擾阻力：汽車突出部件，如后視鏡、門把手、導(dǎo)水槽、驅(qū)動(dòng)軸、懸架導(dǎo)向桿等 內(nèi)循環(huán)阻力：發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系、車身通風(fēng)等氣流流過汽車內(nèi)部時(shí)構(gòu)成的阻力 誘導(dǎo)阻力：空氣升力在水平方向的分力 摩擦阻力：空氣的粘性在車身表面產(chǎn)生的切向力的合力在行駛方向的分力,47,取決于車身主體形狀。,1）形狀阻力,48,后視鏡,車身表面的凸起物引起的阻力。,2）干擾阻力,49,后視鏡,后視鏡設(shè)計(jì) 也要注重流線形,50,后視鏡,51,后視鏡,52,門把手,53,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,3）

13、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,54,CD空氣阻力系數(shù)； A迎風(fēng)面積； ur相對(duì)速度； 空氣密度。,（3）空氣阻力FW的計(jì)算,55,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,56,面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀,57,面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀,58,風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過渡,59,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。,60,盡量減少燈、后視鏡和門把手等凸出物。,61,上掀式前照燈（視頻）,62,在保險(xiǎn)杠下面，應(yīng)安裝

14、合適的擾流板,63,車輪蓋應(yīng)與輪胎相平,64,整個(gè)車身應(yīng)向前傾12,2）整車,65,水平投影應(yīng)為腰鼓形,66,后端稍稍收縮，前端呈半圓形,67,最好采用艙背式或直背式,3）汽車后部,68,應(yīng)安裝后擾流板,69,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,70,應(yīng)安裝后擾流板,71,應(yīng)安裝后擾流板,72,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,73,后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu),74,后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu),75,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,76,底部比較

15、凌亂,77,底部比較凌亂,78,合理選擇進(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),79,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),80,冷卻前制動(dòng)器,冷卻后制動(dòng)器,為發(fā)動(dòng)機(jī)提供充足的空氣,81,什么是超級(jí)跑車？,限量生產(chǎn)、價(jià)格高昂、動(dòng)力強(qiáng)勁（3.5L以上、8缸以上）、起步快（0100km/h時(shí)間在5s以內(nèi)）、技術(shù)超群、車身自重輕（采用碳纖維或輕質(zhì)合金材料）、外觀超前等。,思考：對(duì)于轎車和超級(jí)跑車，哪種車型的空氣阻力系數(shù)更大？為什么？,82,三種超級(jí)跑車,蘭博基尼,法拉利,保時(shí)捷,83,答案 由于尾翼的影響、發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器通風(fēng)冷卻的需要，超級(jí)跑

16、車的空氣阻力系數(shù)一般會(huì)大于普通轎車。,思考：對(duì)于轎車和超級(jí)跑車，哪種車型的空氣阻力系數(shù)更大？為什么？,84,減小CD值要遵循的要點(diǎn)總結(jié)如下：,85,未來轎車的外形,86,6）貨車和半掛車的空氣阻力也很重要，不少貨車駕駛室上已裝用導(dǎo)流板等裝置，以減小空氣阻力、節(jié)省燃油。,87,88,一些常見車型的空氣阻力系數(shù),89,汽車重力沿坡道的分力。,3.坡度阻力Fi,汽車上坡行駛,汽車重力沿坡道的分力,坡度阻力,90,一般道路的坡度均較小,一些常見路面的坡度,91,92,道路阻力,滾動(dòng)阻力和坡度阻力之和,一般道路 較小， 1， i,令f+i= ， 為道路阻力系數(shù),93,平移質(zhì)量的慣性力 旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力偶

17、矩,汽車加速行駛時(shí)，克服其質(zhì)量加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力。,旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù),IW 車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；,If飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,4.加速阻力,94,擋位不同，值不同,影響值的因素,95,總質(zhì)量越小的車，旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)值越大,總質(zhì)量不同，值不同,96,三、汽車行駛方程式,97,汽車受到外力的功率為P,用功率方程推導(dǎo)和汽車行駛方程式,汽車以車速u行駛時(shí)的動(dòng)能為E,發(fā)動(dòng)機(jī)功率為Pe,傳動(dòng)系摩擦阻力的負(fù)功率為Pr,Fr 傳動(dòng)系摩擦力轉(zhuǎn)換到車輪輪緣的阻力,98,加速時(shí)飛輪和車輪的受力圖,99,無級(jí)變速時(shí),如果只考慮飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，加速時(shí)作用于驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩,設(shè)傳動(dòng)系無任何摩擦阻力，作用于驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩為,100,傳動(dòng)系各處

18、摩擦轉(zhuǎn)換到驅(qū)動(dòng)輪處的摩擦阻力轉(zhuǎn)矩為Tr,傳動(dòng)系摩擦損耗的功率為Pr,傳動(dòng)系各處摩擦轉(zhuǎn)換到車輪周緣的總摩擦阻力為Fr,101,由汽車整體動(dòng)能對(duì)時(shí)間的變化率等于所有作用力的功率， 可得下式,102,由上式得出汽車的行駛方程式,103,由上式可得汽車的加速阻力為,104,由上式可得汽車的加速阻力為,如果汽車裝有有級(jí)式固定傳動(dòng)比變速器， 加速阻力 ，所以為裝有固定傳動(dòng)比變速器汽車的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。,返回,105,一、汽車的驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖,1.3 汽車的驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖與動(dòng)力特性圖,在驅(qū)動(dòng)力圖的基礎(chǔ)上，畫出Ff+FW=f (ua) 就是驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖。,Ff,Ff+FW,106,Ff

19、,Ff+FW,uamax,最高車速行駛時(shí) Fi=0 Fj=0 Ft=Ff+Fw,思考,當(dāng)Ff+FW與Ft5沒有交點(diǎn)時(shí)，如何確定最高車速？此時(shí)對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)工況如何？,1.確定uamax,驅(qū)動(dòng)力,行駛阻力,107,uamax=205km/h,奧迪A4 轎車驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖,108,由驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖可以做出加速度曲線。,Fi=0,2.確定加速時(shí)間t,由加速度曲線圖可以求出由某一車速加速到另一高速所需時(shí)間。,109,思考：從圖中看，在什么時(shí)候換擋可以使加速時(shí)間最短？,由加速度曲線做加速度倒數(shù)曲線，再積分，即可求出加速時(shí)間。,110,積分時(shí)可以將積分區(qū)域劃分成若干個(gè)小區(qū)間，采用圖解積分的方法求

20、面積和。,111,直接擋加速,計(jì)算得到的加速度曲線,所用時(shí)間較短,112,3.確定最大爬坡度imax,113,由驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖和 i=tan 可以做出爬坡度圖。,114,D動(dòng)力因數(shù)。,二、動(dòng)力特性圖,汽車在各擋下的動(dòng)力因數(shù)與車速的關(guān)系曲線,115,f,uamax,1）計(jì)算最高車速,由動(dòng)力特性圖確定動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo),116,由動(dòng)力特性曲線，即可做出各擋的爬坡度圖。,2）計(jì)算爬坡度,擋工作時(shí)，爬坡度較大，此時(shí)以 imaxD1maxf 計(jì)算的誤差也較大，可以用下式計(jì)算,117,計(jì)算加速度的倒數(shù)，并做出加速度倒數(shù)曲線，圖解積分即可計(jì)算加速時(shí)間。,做出加速度曲線,3）計(jì)算加速時(shí)間,118,汽車的動(dòng)力

21、特性圖 （D ua）,最高車速的確定,最大爬坡度的確定,f曲線,加速時(shí)間的確定,精確,返回,119,已知：某載貨汽車滿載以30km/h勻速上坡（i=0.10），汽車總質(zhì)量G=38000N，車輪半徑r=0.367m，傳動(dòng)系機(jī)械效率T=0.85，滾動(dòng)阻力系數(shù)f=0.013，空氣阻力系數(shù)CD=0.75，迎風(fēng)面積A=3.8m2，傳動(dòng)系總的傳動(dòng)比ig*i0=18。 試求： （1）汽車上坡時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩Ttq。 （2）汽車的動(dòng)力因數(shù)。,作 業(yè) 題,120,1.4 汽車行駛的附著條件與汽車的附著率,本節(jié)將介紹附著力、附著條件、附著率等基本概念，分析汽車在縱向坡道上加速上坡時(shí)的受力 ，確定汽車在不同行駛條

22、件下的附著率。,思考,驅(qū)動(dòng)力大,動(dòng)力性強(qiáng),？,驅(qū)動(dòng)力大,足夠的附著力 （切向力）,動(dòng)力性強(qiáng),滿足輪胎與地面的附著條件,121,1.附著力,附著系數(shù)，與路面和輪胎都有關(guān)。,地面對(duì)輪胎切向反作用力的極限值（最大值）即為附著力。,FZ地面作用在車輪上的法向反力；,一、汽車行駛的附著條件,常見路面的平均附著系數(shù),思考：為什么汽車在濕土路上容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象？,122,思考,光面胎和帶花紋的輪胎在干燥硬路面上的附著系數(shù)有何不同？ 輪胎花紋起什么作用？,胎面與 的關(guān)系？,123,光面胎的接地面積大，因此抓地力極強(qiáng),讓輪胎和地面之間的水通過這些坑紋排出,124,F1方程式賽車在不同天氣條件下使用的不同胎面花紋

23、的輪胎,125,胎面的四道溝槽減小了車輪和地面間的有效接地面積，使車輪的附著力下降，汽車的車速得以控制。,126,后輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，附著條件是,附著條件：地面作用在驅(qū)動(dòng)輪上的切向反力小于驅(qū)動(dòng)輪的附著力。,2.附著條件,對(duì)于驅(qū)動(dòng)輪,驅(qū)動(dòng)力,附著力,127,令,后輪驅(qū)動(dòng)汽車的附著條件也可以表達(dá)為,C 2后輪驅(qū)動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)輪的附著率；,3.附著率,由附著條件可得,前輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，附著條件是,令,C 1前輪驅(qū)動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)輪的附著率；,前輪驅(qū)動(dòng)汽車的附著條件也可以表達(dá)為,附著率越小或路面附著系數(shù)越大 ，附著條件越容易滿足。,128,路面附著系數(shù)低時(shí)車輪會(huì)出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)（視頻）,129,以前驅(qū)車為例， 如果FX1小、FZ1大

24、、 小，附著條件容易得到滿足。,路面條件好，車速低，F(xiàn)f ?。恍旭傑囁俚?，F(xiàn)w ??；路面平坦，F(xiàn)i ??；不急加速，F(xiàn)j 小。,汽車在什么情況下附著條件容易滿足？,思考,130,什么路面條件下，附著條件不易滿足？,濕滑路面、冰雪路面、沙地等。,當(dāng)路面有積雪時(shí)，起步用高擋好還是用低擋好？,用高擋輕踩加速踏板起步較好。,汽車在什么工況下工作，附著條件會(huì)不易滿足？,起步急加速。,解釋為什么？,131,解決方案,裝用TCS（ASR）驅(qū)動(dòng)力控制系統(tǒng)，通過對(duì)驅(qū)動(dòng)輪作用制動(dòng)力矩控制起步過程的FX2。,進(jìn)而減少燃油噴射量,起步過程中，驅(qū)動(dòng)輪的嚴(yán)重滑轉(zhuǎn)會(huì)加劇輪胎的磨損。,132,越野車如何爬上100的坡道？,越野

25、汽車爬坡時(shí),即只有附著系數(shù)大于1時(shí)，才有可能爬上100%的坡道。,思考,133,此時(shí)必須依靠越野輪胎花紋的抓地性，并與良好的路面相配合，才能提高附著系數(shù)。,134,二、汽車的附著力與地面法向反作用力,汽車在加速上坡時(shí)，附著條件不易滿足。 以下將在此工況下，分析路面作用在車輪上的法向力FZ和切向力FX。,135,將作用在汽車上的力對(duì)前、后輪與道路接觸面中心取力矩，得,靜態(tài)軸荷法向反作用力,動(dòng)態(tài)分量,滾動(dòng)阻 力偶矩,空氣 升力,136,主要與質(zhì)心位置及坡度角有關(guān)。,（1）靜態(tài)軸荷的法向反作用力,（2）動(dòng)態(tài)分量,思考：汽車加速前進(jìn)時(shí)，前后輪的垂直載荷發(fā)生什么變化？,137,FZ1,FZ2,加速時(shí),后

26、驅(qū)車容易滿足附著條件,跑車大多采用后輪驅(qū)動(dòng),思考：加速時(shí)，前驅(qū)車還是后驅(qū)車容易滿足附著條件？,保時(shí)捷911雙座跑車采用后置式發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)。,138,絕大多數(shù)雙座跑車采用中置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)。,思考：要想使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩得到充分發(fā)揮，又滿足附著條件，最理想的驅(qū)動(dòng)方式是什么？,四輪驅(qū)動(dòng),139,高級(jí)轎車 自重大，F(xiàn)f大；車速高，車體大，F(xiàn)W大； 發(fā)動(dòng)機(jī)排量大，F(xiàn)t大。,思考：什么車型適合用四輪驅(qū)動(dòng)？,超級(jí)跑車 車速高，F(xiàn)W大；發(fā)動(dòng)機(jī)排量大， Ft大。,越野車 道路條件差，附著系數(shù)小。,重型貨車 自重大，F(xiàn)f大，道路條件差，附著系數(shù)小。,140,CLf前空氣升力系數(shù)；CLr后空氣升力系數(shù)。,（3）空氣升

27、力,141,142,143,（4）滾動(dòng)阻力偶矩產(chǎn)生的部分,此項(xiàng)較小，可以忽略不計(jì),忽略旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性阻力偶矩和滾動(dòng)阻力偶矩之后,144,三、作用在驅(qū)動(dòng)輪上的地面切向反作用力,切向反作用力最大值出現(xiàn)在汽車加速爬坡的工況，以下將在此工況下進(jìn)行分析。,145,將整車分解為車身、驅(qū)動(dòng)輪（前輪）、從動(dòng)輪（后輪）三部分，分別分析其受力。,146,Tjw2很小，忽略不計(jì),147,代入得,將,148,將 代入得,注意 與Fj的區(qū)別,當(dāng)汽車由前輪驅(qū)動(dòng)時(shí),同理可得： 當(dāng)汽車由后輪驅(qū)動(dòng)時(shí),149,四、附著率,充分發(fā)揮驅(qū)動(dòng)力作用時(shí)要求的最低附著系數(shù)。,1. 加速、上坡行駛時(shí)的附著率,1）后輪驅(qū)動(dòng)汽車,150,令,忽略空

28、氣阻力和滾動(dòng)阻力,q包含加速阻力在內(nèi)的等效坡度, 在一定附著系數(shù)的路面上行駛時(shí)，汽車能通過的最大等效坡度為,將,代入,包含加速能力、爬坡能力,151,2）前輪驅(qū)動(dòng)汽車,當(dāng)汽車由后輪驅(qū)動(dòng)時(shí),同理可得，當(dāng)汽車由前輪驅(qū)動(dòng)時(shí),思考：如果a=b，哪種驅(qū)動(dòng)方式的等效坡度更大？,152,3）四輪驅(qū)動(dòng)汽車,令后軸的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)為,153,154,如果前、后輪驅(qū)動(dòng)力可以通過自動(dòng)調(diào)節(jié)同時(shí)達(dá)到附著力極限,即,四輪驅(qū)動(dòng)汽車的等效坡度（加速與上坡能力）大大超過單軸汽車,155,思考：如果路面附著系數(shù) ，兩種轎車1擋的動(dòng)力性可否得到充分發(fā)揮？,156,2. 高速行駛時(shí)的附著率,157,思考：高速轎車該如何解決附著率過大的問題？,改善車身形狀降低空氣升力系數(shù)或調(diào)整汽車總體布置，變動(dòng)前后軸荷,返回,158,1.5 汽車的功率平衡,本節(jié)主要介紹汽車行駛過程中消耗的發(fā)動(dòng)機(jī)功率、 功率平衡和后備功率等。 本節(jié)內(nèi)容對(duì)分析汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性有重要作用。,159,汽車行駛過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率始終等于機(jī)械傳動(dòng)損失功