汽车运用工程第二章

1、汽车行驶时所需要的功率取决于行驶阻力： 当 匀速 加速第一章第一章 汽车动力性汽车动力性1-1 汽车行驶需要的功率和能量 )(aVFPP 驱)(aVFPP 驱一、汽车的行驶阻力 1车辆阻力 2空气阻力 3上坡（度）阻力 4加速阻力1车轮阻力车轮阻力 组成：1）滚动阻力 2）路面阻力 3）轮胎侧偏阻力 1）滚动阻力 a. 变形阻力 b. 摩擦力 1）滚动阻力 a. 变形阻力 b. 摩擦力 a. 变形阻力 轮胎在滚动时，有两种变形： 径向变形 周向变形轮胎滚动时的滞后损失。弹性轮胎在硬路面上的滚动实质，如下图 滚动阻力 ： 令 ，即滚动阻力系数.lFMzglFMrTgd21reFrMTZgazGZ

2、Fref b. 摩擦力 a) 胎面与路面的摩擦 b) 轮胎变形使外胎与内胎，内胎与 垫之间 c) 汽车振动时，钢板间及各活动悬架之间2）路面阻力 a .柔软路面 b. 积水路面3) 轮胎侧偏阻力 当Va=40km/h时 变形阻力：9095% 摩擦阻力：210% 影响滚动阻力的因素： 1）车重：转动 轮胎变形 f 2）路面：路面塑性变形大 f 3）轮胎结构：子干胎比普通胎 f 刚度好变形小 4）轮胎气压：气压 变形 f 但坏路f 5）车速： 当Va50km/h fc 当Va100 f Va150200 当Va，振动Hz，轮胎周向，侧向扭曲变形2空气阻力空气阻力 定义定义：汽车在直线行驶时，空气作

3、用力在行驶方向上的分力。1）组成组成：空气阻力由表面阻力和压力阻力组成。 表面阻力：空气有粘度 压力阻力：车外形状 诱导阻力：空气升力在水平方向投影 内部阻力：流经散热器，发动机，车箱的阻力 干扰阻力：表面突起物，车门把手，后视镜底盘 其中，压差和诱导阻力： 5090% （干扰在内） 内部阻力： 211% 表面阻力： 330%2）计算方法：计算方法： 空气对物体的阻力与下列因素有关。 流速 U ： 对汽车来说，相对速度V= VaVf 密度 ： 空气密度，在一定条件下是常数 迎风面积 A ：与车形有关 式中 为无因次的空气阻力系数。202ACFDDC在一般动力计算中，认为空气阻力作用在风帆中心，

4、NAVCFDW15.212 式中：CD空气阻力系数，实验得出； A迎面面积，汽车在行驶方向的投影，m2 ； V相对速度，km/h。 例： A 典型轿车 1.42.6 0.40.6 货 车 37 0.81.0 大 客 车 47 0.60.73）影响空气阻力因素 （1）车速： 与 V2成正比关系，而功率则与V3成正比关系 （2）A： 车型，H为好 （3）表面： 突出物及光洁程度 （4） ： 车身形状（流线型好）DCDC 式中： 坡道角度 对公路来说： i 很小 9% 故 由于坡道阻力及滚动阻力与道路有关，所以通常以道路阻力代表两者之和。 4加速阻力 定义：汽车加速时，需要克服其质量加速时的惯性力。

5、 汽车质量： 平移质量 旋转质量 3坡度阻力：汽车重力沿坡道的分力。sin GFitgshitgsin gdtGdvFjtrIFjr/iGGGFfitgsin为了便于计算： 把旋转质量惯性力转化为平移质量惯性力，以系数 作为计入旋转质量后的“汽车质量换算系数”。 即 （N）其中： 汽车旋转质量换算系数（ 1）； G 汽车质量，Kg； 行驶加速度，m/s2 。 主要与飞轮的转动惯量 车轮的转动惯量 传动系转动惯量 有关dtdvmgGdtdvFj.dtdv202iiImRI20iIc 忽略传动系： 当进行动力性初步计算时，若不知道准确 ，可按下列经验公式估算：mkmRriiImrIm2202211

6、1RmII 、2211ki05. 003. 021二、汽车行驶方程式 根据上述分析， 可得出汽车行驶方程式 或 1. 式中表明了各物理量之间的数量关系，可方便地进行动力分析。 2. 式中某量并不表示汽车外力： 质心的 （总效应） 3. 结论是正确的。 所需要的功率： jiftFFFFFdtdvGVACGriiMmiaDfdTks2015.21ftFF、dtdvdtdvmmaaaaaVVACVdtdvmVifGP215.21.)(三、循环行驶三、循环行驶 1几种典型的行驶循环 例1：日本1975年排气规定: 10人以下的轿车，25人以下的轻型车,按10工况热循环试验：模拟起步、 停车多的市中心行

7、驶条件， =17.7km/h。 n工况冷循环试验：发动机起动后还未走热，汽车已起程，例如从郊区向市内行驶， km/h。 2循环行驶的能量 平路无风条件下： 其中，滚动阻力部分消耗: 风阻部分消耗： 加速阻力部分消耗： 以上就是循环行驶中功率和能量的关系。V5 .30VtdtPW0taaDdtVVACdtdvgGfGW0215.21.taRdtVGfW0taDdtVACWw0315.21tajdtVdtdvgGW01-2 汽车的驱动系统汽车的驱动系统 一、汽车动力装置的评价与选择一、汽车动力装置的评价与选择 1使用性能：特性曲线、操纵性、起动性 2经济性：燃料消耗、泵位功率的成本 3对环境的影响

8、：排气、噪声、振动二、活塞式内燃机特性二、活塞式内燃机特性 发动机特性曲线：发动机功率、转矩、油耗与发动机转速之间的函数关系曲线。 当节流阀全开：发动机外特性曲线 当节流阀部分开：发动机负荷特性曲线转矩、功率和转速之间的关系式： kw式中： 发动机转矩，N.m； 发动机转速，r/min。9549.nMPeMn注意：1发动机制造厂提供的特性曲线：在试验台上无空滤、水泵、风扇、消声、发电机等件，若全带上则称为“使用特性曲线”。2台架试验是在稳定转速下测定P、M。实际上，发动机热工况，混合气浓度与台架不同。例如加速时，M比稳定工况下降58%。但是1变工况的研究不多见 2数值相差不大所以，动力性估算中

9、，仍用台架使用外特性。所以，动力性估算中，仍用台架使用外特性。三、离合器和液力偶合器特性三、离合器和液力偶合器特性 特点： ，效率：滑转率：功率损失： AEMMAEnnEAEEAAEAnnnMnMPP.1EAEnnnSEEPSP.)1 ( 1机械式离合器机械式离合器 主动片：外特性一点 、 、 、 从动片： ，当 时， ， （ 接合完毕） 2液力偶合器液力偶合器 （主动）泵轮： 其中： 是随涡轮与泵轮转速比变化的系数。 当 一个工作点 当 接合完毕 当 为减少损失 尽量接近 ，一般 ccncMcPcAMMcAnn0SEAPP 22PPDKnMK0/PTnnMcnnPT/1/PTnn0KTnPn

10、PTnn98. 0四、变速器和液力变扭器特性变速器和液力变扭器特性 驱动轮上理想的扭矩、功率特性。 在整个转速范围内都能使用最大功率。 特点：1）功率曲线平行于 轴 2）扭矩曲线是双曲线效率： 功率损失： nEEAAEAnMnMPPEP)1 (1机械式变速器机械式变速器 固定速比： （ ） 例如：4档变速器EAAEMMnni1与理想扭矩特性有空隙 a合理选速比 b多设档位最高档速比最高车速最低档速比最大驱动扭矩，汽车最低稳定车速中间速比发动机工作稳定性aV 即在扭矩曲线 点右边工作 发动机稳定工况条件 dVdmdVdMemaxM)(maxMnn 换档时： 相邻两档中，高档在 立即换入低档：低档

11、应在)(maxMnmaxn 设计时，高档略高于 低档略低于)(maxMnmaxn实际换档，不考虑车速下降 即 令 如上所述 1010.2.2kdkkdkiirniirnVkkkknnii11kknnq1)(maxmaxMnnq 0 . 25 . 1maxq速比分配方法：速比分配方法： 1等比级数分配等比级数分配 车速与档位关系： 速比等比级数分配图如右：cq 342321.qiqiqiikdKiinrU0.2例题例题已知：CA10B 一档 四档求： 按等比级数分配的 、解： 故24.61i14i2i3iqiiiiii43322114i321iii232ii 331ii313ii 1i3212i

12、i 313ii 14i2）渐近式速比分配渐近式速比分配现代轿车使用车速范围大，多采用渐进式速比分配。以4档变速为例： ； ； ；高速间速比值小于低挡间速比比值。cq 02143qqii12132qqii22121qqii2 . 11 . 12q 从下图中可看出 在高档 特性场中空隙低档比高档大 2液力变矩器液力变矩器 “自学”V1-3 动力性分析动力性分析一、驱动力一、驱动力行驶阻力平衡图、动力特性图、功率平衡图行驶阻力平衡图、动力特性图、功率平衡图 * 汽车行驶方程式： a）车速 km/h 式中： 车轮滚动半径，m； 发动机转速，r/min。 b）半径 自由半径轮胎自由状态下的半径。 滚动半

13、径=滚动圆周/ 动态半径：受扭矩时的 m 式中： 轮辋直径，in； 轮胎宽度，in； 径向变形系数：0.10.16。jwiftFFFFFdtdVmVACiGfGrniiMaadmks.45.21.2000377.0iinrVkarn 95. 0:97. 0:2自由半径普通自由半径子午)1.(20254.0bdrdbdc）传动效率 功率损失： 机械损失 液力损失 由实验得到1驱动力车速图： 各档驱动力与车速的关系。 驱动力行驶阻力图： 在上图上再画上行驶阻力曲线。2动力特性图：动力因数车速关系曲线物理意义物理意义：单位车重所具有的后备驱动力，标志着汽车克服 、 、 能力，可用于比较不同重量、不同

14、空气阻力的汽车。eTeTemPPPPP1mGFFDwtfFiFjF3功率平衡图：驱动功率、行驶阻力功率与车速的关系。 kwmstPP9549nMPs二、分析驱动平衡图可方便、形象地确定汽车最高车速、二、分析驱动平衡图可方便、形象地确定汽车最高车速、 加速性能和爬坡能力加速性能和爬坡能力 1最高车速最高车速 驱动力曲线与总阻力曲线的交点wiftFFFF2汽车的爬坡能力汽车的爬坡能力 汽车爬坡能力指在良好路面上， 克服之后，剩余驱动力全部用来爬坡所能爬上的坡度。wfFF 0dtdv)(wftiFFFF)(sinwftFFFGGFFFwft)(sinmaxcosfD3汽车的加速能力汽车的加速能力当

15、可知，可求出 ，作出 图。由于 需用仪器测定，一般常用加速时间评价汽车加速性能。例如：最高档加速性能 15km/h 0.8 当从但 与 的关系式不易确定，所以一般用图解法.gfDgGFFFdtdvwft)(jVj jmaxVdtdvj1V2VtVVdvjdtT0211j1dv一、汽车行驶的驱动一、汽车行驶的驱动附着条件附着条件 才能加速行驶 1、驱动条件第一条件 2、附着条件第二条件 附着力地面对轮胎切向反作用力极限值。 在硬路面上 其中 为附着系数。 对于后轮驱动的汽车： 又 （附着条件） 综合上述，汽车驱动附着条件：1-4 行驶附着条件行驶附着条件)(.iwftfFFFdtdvmiwftF

16、FFF.maxZXFFF22ZftXFMMF)(2fFFZt0f2ZtFFZtwifFFFFF二、车轮法向反作用力二、车轮法向反作用力汽车的附着力取决于法向反作用力和附着系数，其中附着系数在第四章介绍这里仅介绍车轮法向反作用力。1.静态法向反力前轴：后轴：2惯性力引起的法向反力前轴：后轴：LLGFZ210LLGFZ120lhdtdvmFdZ1lhdtdvmFdZ2021dZdZFF3空气阻力引起的法向反力 前轴： 后轴：4升力引起的法向反力 前轴： 后轴： 其中 、 为前后轴升力。 综合上述，汽车行驶前后轴的反力 分别为：LhFFwwwZ1LhFFwwwZ2ssZFF11ssZFF22sF 1sF 2swwaZswwaZFLhFLhdtdvmLLGFFLhFLhdtdvmLLGF212121三、附着条件限制的加速能力三、附着条件限制的加速能力条件：低速档加速能力 （ 最大）1 及 忽略2 忽略旋转惯性力矩前驱动其中 极限值 故 同理，后驱动：全驱动： xX2wFsFiFXmFXmFFffX 22111ZXFFLhdtdvmLLGFaZ21dtdvgGFLhdtdvmLLGfa22ghfLLLfdt