12汽车的驱动力与行驶阻力

1第一章汽车动力性本节重点计算并分析汽车行驶过程中的驱动力和行驶阻力。第二节汽车的驱动力与行驶阻力返回目录2TtF0Ftrua第二节汽车的驱动力与行驶阻力一、驱动力Ft驱动力Ft：发动机产生的转矩经传动系传到驱动轮，产生驱动力矩Tt，驱动轮在Tt的作用下给地面作用一圆周力F0，地面对驱动轮的反作用力Ft即为驱动力。3TtF0Ftrtqg0TtTiiFrrTFttttqg0TTTiiuaTt—驱动力矩；Ttq—发动机转矩；第二节汽车的驱动力与行驶阻力一、驱动力Ftig—变速器传动比；i0—主减速器传动比；ηT—传动系的机械效率。4riiTFT0gtqtFt与发动机转矩Ttq、变速器传动比ig、主减速器传动比i0、传动系的机械效率ηT和车轮半径r等因素有关。第二节汽车的驱动力与行驶阻力由可知5驱动力和车速都与发动机特性有直接关系，可以通过发动机特性曲线找出驱动力与车速之间的关系。发动机uaFt计算驱动力是为了确定汽车的动力性指标，也即要找出驱动力和车速的关系。第二节汽车的驱动力与行驶阻力6发动机的转速特性，即Pe、Ttq、b=f（n）关系曲线。节气门开启程度的不同外特性曲线部分负荷特性曲线1.发动机的转速特性第二节汽车的驱动力与行驶阻力79550tqenTP第二节汽车的驱动力与行驶阻力8发动机转速特性曲线第二节汽车的驱动力与行驶阻力9第二节汽车的驱动力与行驶阻力带上全部附件设备时的发动机特性曲线，称为使用外特性曲线。一般，使用外特性与外特性相比：汽油机的最大功率约小15%；货车柴油机的最大功率约小5%；轿车与轻型货车柴油机的最大功率约小10%。10inTinTPPP等速行驶时einPPeTeTeT1PPPPPPT－传动系损失的功率。Pin—输入传动系的功率；第二节汽车的驱动力与行驶阻力2.传动系的机械效率ηT11部件名称ηT4～6挡变速器95%辅助变速器（副变速器或分动器）95%8挡以上变速器90%单级减速主减速器96%双级减速主减速器92%传动轴的万向节98%第二节汽车的驱动力与行驶阻力表1-1传动系各部件的传动效率12自由半径：车轮处于无载时的半径。静力半径rs：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。滚动半径rr：车轮几何中心到速度瞬心的距离。第二节汽车的驱动力与行驶阻力3.车轮半径13riiTFT0gtqt0ga377.0iinru做出的Ft-ua关系图，即驱动力图。依据下面两式以及发动机外特性曲线第二节汽车的驱动力与行驶阻力4.汽车的驱动力图14nminntqnpnmaxn/(r·min-1)800330057006200Ttq/(N·m)142195159143ig1=2.13Ft1/N5438746860895477ua1/(km·h-1)7.129.250.554.9例：已知奥迪A4轿车发动机的数据（如下表所示），ig1=2.13，i0=6.333，r=0.317m，ηT=0.90，由和可以对应计算出1挡的Ft1和ua1。riiTFT0gtqtag00.377nruii第二节汽车的驱动力与行驶阻力150100020003000400050006000700080000102030405060708090100110120130140150160170180190200210220230240250260270280290300310320ua/(km/h)Ft/NFt1Ft2Ft3Ft4Ft5Ft6奥迪A4轿车驱动力图1a/(kmh)u161tF2tF3tF4tF5tF第二节汽车的驱动力与行驶阻力17jiwfFFFFF滚动阻力Ff第二节汽车的驱动力与行驶阻力二、汽车的行驶阻力空气阻力Fw坡度阻力Fi加速阻力Fj汽车行驶总阻力18软路面上硬路面上产生滚动阻力的主要原因轮胎变形轮胎变形和路面变形轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。1.滚动阻力Ff第二节汽车的驱动力与行驶阻力19aFTZff1pTrFraFrTFZf1prafp1FWfWFf1pWfFfrTFfff—滚动阻力系数第二节汽车的驱动力与行驶阻力令1）从动轮WfFf20auWp2F2XFZFtTaraFTrFZXt2ftTTrTrTFXft2ftFF即路面作用于驱动轮的切向力FX2比Ft要小。2）驱动轮受力分析第二节汽车的驱动力与行驶阻力214a4a10100100ufufffua高f大货车f=0.0076+0.000056ua3）影响Ff的因素第二节汽车的驱动力与行驶阻力轿车（1）车速ua22第二节汽车的驱动力与行驶阻力zf23轮胎的两个最重要参数：极限速度和承载量。第二节汽车的驱动力与行驶阻力临界车速（最高车速）当汽车车速超过临界车速时，轮胎会出现驻波现象，其周缘呈明显的波浪状，且轮胎温度快速增加。后果是大量发热导致轮胎破损或爆胎。驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复，其残余变形形成了一种波，这就是驻波。此时轮胎周缘不再是圆形，而呈明显的波浪形。轮胎刚离开地面时波的振幅最大，它按指数规律沿轮胎圆周衰减。24驻波现象（图像）第二节汽车的驱动力与行驶阻力25子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小20%～30％；滚动阻力与轮胎的帘线（棉、人造丝、尼龙、钢丝）和橡胶品质有关。（2）轮胎结构第二节汽车的驱动力与行驶阻力26（3）气压第二节汽车的驱动力与行驶阻力气压越高，轮胎变形及由其产生的迟滞损失就越小，滚动阻力也越小。27（4）驱动力第二节汽车的驱动力与行驶阻力28路面类型滚动阻力系数良好的沥青或混凝土路面0.010~0.018一般的沥青或混凝土路面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压紧土路干燥的0.025~0.035雨后的0.050~0.150泥泞土路（雨季或解冻期）0.100~0.250干沙0.100~0.300湿沙0.060~0.150结冰路面0.015~0.030压紧的雪道0.030~0.050第二节汽车的驱动力与行驶阻力由轮胎与土壤之间的粘着性所致（5）路面条件表1-2滚动阻力系数f的数值29离心力前、后轮产生侧偏力侧偏力沿行驶方向产生分力滚动阻力增加（6）转向第二节汽车的驱动力与行驶阻力30（1）压力阻力（占91％）汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力称为空气阻力。作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力。2.空气阻力FW第二节汽车的驱动力与行驶阻力31第二节汽车的驱动力与行驶阻力32取决于车身主体形状。1）形状阻力第二节汽车的驱动力与行驶阻力33后视镜车身表面的凸起物引起的阻力。2）干扰阻力第二节汽车的驱动力与行驶阻力34后视镜后视镜设计也要注重流线形第二节汽车的驱动力与行驶阻力35后视镜第二节汽车的驱动力与行驶阻力36后视镜第二节汽车的驱动力与行驶阻力37门把手第二节汽车的驱动力与行驶阻力38悬架导向杆和传动轴第二节汽车的驱动力与行驶阻力39满足冷却、通风等需要，使空气流经车体内部时构成的阻力。4）诱导阻力空气升力在水平方向的投影。第二节汽车的驱动力与行驶阻力3）内循环阻力由于流经车顶的气流速度大于流经车底的气流速度，使得车底的空气压力大于车顶，从而空气作用在车身上的垂直方向的压力形成压差，这就是空气升力。40第二节汽车的驱动力与行驶阻力（2）摩擦阻力（9％）由于空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。412rDw21uACF241.2258Nsm15.212aDwAuCFCD—空气阻力系数；A—迎风面积；ur—相对速度；ρ—空气密度。第二节汽车的驱动力与行驶阻力（3）空气阻力FW的计算42第二节汽车的驱动力与行驶阻力发动机盖应向前下倾（4）减小CD值要遵循的要点1）车身前部43第二节汽车的驱动力与行驶阻力面与面交接处的棱角应为圆柱状。44过渡不理想第二节汽车的驱动力与行驶阻力面与面交接处的棱角应为圆柱状。45第二节汽车的驱动力与行驶阻力风窗玻璃应尽可能“躺平”，且与车顶圆滑过渡。46第二节汽车的驱动力与行驶阻力越野车很难做到风窗玻璃应尽可能“躺平”，且与车顶圆滑过渡。47第二节汽车的驱动力与行驶阻力尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物。48第二节汽车的驱动力与行驶阻力上掀式前照灯（视频）49第二节汽车的驱动力与行驶阻力在保险杠下面，应安装合适的扰流板。50第二节汽车的驱动力与行驶阻力车轮盖应与轮胎相平。51第二节汽车的驱动力与行驶阻力整个车身应向前倾1°～2°。2）整车52第二节汽车的驱动力与行驶阻力水平投影应为腰鼓形。53第二节汽车的驱动力与行驶阻力后端稍稍收缩，前端呈半圆形。54第二节汽车的驱动力与行驶阻力最好采用舱背式或直背式。3）汽车后部55应安装后扰流板。第二节汽车的驱动力与行驶阻力56第二节汽车的驱动力与行驶阻力当车速超过120km/h，尾翼会自动升高160mm，为车身增加30％的下压力；在车速低于80km/h，尾翼又会自动降低。应安装后扰流板。57第二节汽车的驱动力与行驶阻力应安装后扰流板。58第二节汽车的驱动力与行驶阻力应安装后扰流板。59第二节汽车的驱动力与行驶阻力应安装后扰流板。60第二节汽车的驱动力与行驶阻力若用折背式，则行李箱盖板至地面距离应高些，长度要短些。61后面应采用鸭尾式结构。第二节汽车的驱动力与行驶阻力62第二节汽车的驱动力与行驶阻力后面应采用鸭尾式结构。63第二节汽车的驱动力与行驶阻力所有零件应在车身下平面内且较平整，最好有平滑的盖板盖住底部。4）车身底部64第二节汽车的驱动力与行驶阻力底部比较凌乱65第二节汽车的驱动力与行驶阻力底部比较凌乱66第二节汽车的驱动力与行驶阻力仔细选择进风口与出风口的位置，精心设计内部风道。5）发动机冷却通风系统67冷却前制动器冷却前制动器冷却发动机和制动器冷却后制动器和润滑系统第二节汽车的驱动力与行驶阻力68冷却发动机和前制动器冷却后制动器为发动机提供充足的空气第二节汽车的驱动力与行驶阻力69什么是超级跑车？限量生产、价格高昂、动力强劲（3.5L以上、8缸以上）、起步快（0～100km/h时间在5s以内）、技术超群、车身自重轻（采用碳纤维或轻质合金材料）、外观超前等。形象的描述：外观鲜亮，让人爱得要死；加速时令人皮肤绷紧、汗毛直竖，让人吓得要死；数量奇少，价格奇高，让人想得要死。第二节汽车的驱动力与行驶阻力思考：对于轿车和超级跑车，哪种车型的空气阻力系数更大？为什么？70三种超级跑车兰博基尼法拉利保时捷第二节汽车的驱动力与行驶阻力71减小CD值要遵循的要点总结如下：第二节汽车的驱动力与行驶阻力72第二节汽车的驱动力与行驶阻力未来轿车的外形73第二节汽车的驱动力与行驶阻力导流板6）货车和半挂车的空气阻力也很重要，不少货车驾驶室上已装用导流板等装置，以减小空气阻力、节省燃油。74第二节汽车的驱动力与行驶阻力75车型空气阻力系数CD帕萨特0.28奥迪A40.28现代0.29奔驰C级0.26奔驰S级0.27保时捷0.31陆虎览胜0.38一些常见车型的空气阻力系数第二节汽车的驱动力与行驶阻力76isinFG汽车重力沿坡道的分力。第二节汽车的驱动力与行驶阻力3.坡度阻力Fi77路面imax高速公路平原微丘区3%高速公路山岭重丘区5%一级汽车专用公路平原微丘区5%一级汽车专用公路平原重丘区6%四级公路平原微丘区6%四级公路平原重丘区9%一般道路的坡度均较小。一些常见路面的坡度第二节汽车的驱动力与行驶阻力78itansinGiGGFtansini第二节汽车的驱动力与行驶阻力79道路阻力cosψ()FGfGiGfiψfiFFF