第一章汽车的动力性12汽车驱动力和行驶阻力

1/481.2汽车驱动力和行驶阻力汽车动力传递路线：发动机→离合器→变速器→副变速器→传动轴→主减速器→差速器→半轴→轮边减速器→车轮2/48图1-2汽车驱动力autF0FrZFWtT0FFtTractiveForce3/48部分负荷特性：节气门部分开启时，转矩或功率等与转速的关系使用特性曲线：即带有附件时的负荷特性，通常汽油机小15％，而柴油机小10％min/,,9549),(rnkWnTPNmnfTtqetq外特性曲线：节气门(油门)全开时，转矩或功率等与转速的关系slr/602min/n4/48maxePmaxtqTtqnpnminnmaxn图1-3汽油发动机外特性BrakingTorqueBrakingHorsepower5/48发动机过渡工况的速度特性在过渡工况，功率和转矩下降约5%～6%。6/48外特性使用或制作方法表格法（辅助插值）曲线族方法数学模型法n1n2n3…………nnPe1Pe2Pe3…………PenTt1Tt2Tt3…………Ttnbe1be2be3…………bentTePntTeP7/48tTePntTeP8/489/48图1-4汽油发动机外特性及部分负荷特性tTePntTeP10/4811/48传动系机械效率ηT主要损失部件★变速器和主减速器(含差速器)主要损失形式★液力损失和机械摩擦损失。液力损失,如搅动和磨擦。它与润滑油品种、温度、转速、油面高度等有关。12/48汽车传动系总成机械效率4～6档变速器ηT=0.966～8档变速器ηT=0.95传动轴ηT=0.98主减速器ηT=0.96(单级)ηT=0.92(双级)汽车传动系机械效率轿车ηT=0.90~0.92商用车ηT=0.82~0.85越野车ηT=0.80~0.8513/48某汽车变速器的机械效率14/48车轮半径r自由半径r静力半径rs滚动半径rr=rs=r=s/(2πn)S行驶距离，n转动圈数欧洲车轮委员会rr=F×d/(2π)其中:子午线轮胎F=3.05斜交轮胎F=2.9915/48定义：用Ft-ua曲线图来全面地描述汽车的驱动力。若已知外特性曲线、传动系速比、传动系机械效率就可求计算驱动力。aurtqT16/481tF2tF3tF4tFtF驱动力au车速，汽车驱动力图17/48汽车行驶阻力滚动阻力Ff:轮胎内部摩擦产生的迟滞损失。这种迟滞损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。18/48CDKNF,mmh/ZF图1-9轮胎径向变形曲线19/481ZFa1xF1fT1W1pFau图1－1120/48滚动阻力系数轮胎内部摩擦产生迟滞损失，这种损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。21/48滚动阻力系数车轮在一定条件下，滚动所需要推力Fp1与负荷W1之比，即单位重力的推力：22/48阻力偶用滚动阻力描述滚动阻力无法在受力图上画出，它是一个数值，在受力图上它是切向反力。在实际计算时，可不必考虑阻力偶，而用滚动阻力替代23/48滚动阻力系数的试验确定法牵引法、滑行法和转鼓法1.速度ua对f的影响脱落和爆裂。产生驻波现象，高温、fhkmuconstfhkmuaa,/200.,/100对f的影响因素24/482.轮胎的结构、材料、帘线对f的影响也很大。子午线轮胎f小，天然橡胶f低。25/48f的经验公式26/482ZFa2xF2pF2WtT图1－12驱动轮受力图au27/48真正驱动车轮前进的力是地面切向反力Fx2。其在数值上等于汽车驱动力Ft与滚动阻力Ff之差。22222ftftxftxFFrTrTFTTT28/48定义：汽车直线行驶时受到的空气阻力在汽车行驶方向上的分力。分类：压力阻力和摩擦阻力☆压力阻力主要受形状、扰动和诱导阻力组成。☆形状阻力主要与汽车的形状有关，约占58％。29/48☆干扰阻力：汽车突出部件，如后视镜、门把手、导水槽、驱动轴、悬架导向杆等，约占14％。☆内循环阻力：发动机冷却系、车身通风等气流流过汽车内部，占12％。☆诱导阻力：空气升力在水平方向的分力，占7％。☆摩擦阻力：9％。空气阻力Fw正比于气流相对运动的动压力：30/48影响Fw的因素：CD和A由于乘坐空间的制约A变化不大但CD变化较大，1950~70年CD=0.4~0.61990年CD=0.25~0.40概念车CD=0.2CD大小对轿车（高速）汽车的性能影响极大帕萨特(Passat)CD=0.2815.212rDwAuCF31/48★前部低，★过渡平滑，★后部加扰流板，★掠背式，★底部导流，平整化，向后应逐步升高，★整车俯视形状为腰鼓式，★改进通风进口、出口位置，★商用车顶部安装导流罩系统。CD32/4833/48坡道阻力34/4835/4836/48从动轮受力图dtddtduaudtdIw11ZF1fT1pFdtdum11W1xF37/48rgmfrFdtrduIdtrdudtdgrfmTTrFdtdIFFdtdugWFWxwffxwxpZ1111111111111且从动轮受力分析dtddtduaudtdIw11ZF1fT1pFdtdum11W1xF38/48gmfdtdurImFgmfdtrduIdtdumFgmfdtrduIFwpwpwx12111121111211)(从动轮受力分析（续）dtddtduaudtdIw11ZF1fT1pFdtdum11W1xF39/48主动轮受力图dtddtduaudtdIw22ZF2fT2pFdtdum22W2xFtT40/48驱动轮受力分析rFdtdurIFFTdtdITrFFFdtdumfwxfwtxpxt22'222'2222且41/48驱动轮受力分析（续）42/48gm31ZF2ZF1pF2pFwFdtdum3加速时车身受力图－图22143/48车体受力分析TggftqtTgeftqtwppiiiidtdurIrTFiidtdITTFFFdtdum002'0'123)()(44/48wfwppFdtdumFdtdu)rIm(FdtdumFF31211312车体受力分析（续）45/48转动质量换算系数rigidtduriiITFFFdtduIIrdtdumdtdumFdtdurImFFdtdurImFTgftqtwf00'212322221211')()(1)()(且46/48转动质量换算系数(续)47/4848/48小结★汽车行驶方程仅表示各个物理量之间的数量关系★汽车行驶方程有些项并不是外力★Ft不是作用于车轮的地面（切向）反作用力，仅为了计算方便才将其定义为驱动力★滚动阻力也不是作用于汽车上的阻力，而是以滚动阻力偶矩的形式作用于车轮上★作用在汽车上的惯性力是mdu/dt而不是mδdu/dt★飞轮的惯性力矩作用在汽车的横截面上，而不作用于车轮上★Fj只是代表惯性力和惯性力矩的总效应