汽车动力性能基础知识入门讲座

1、1汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座动力总成科 金永镇2011.5.24汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 21讲座目的讲座目的2动力性指标，动力性指标， 基本理论基本理论3传动系统传动系统4行驶阻力行驶阻力5发动机的输出特性和驱动力发动机的输出特性和驱动力6行驶性能曲线行驶性能曲线7课题课题目录目录汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性

2、能曲线 7课题 31 1讲座目的讲座目的理解车辆行驶过程发生的阻力以及为克服该阻力而需要的驱理解车辆行驶过程发生的阻力以及为克服该阻力而需要的驱动力动力理解为弥补发动机扭矩特性与必需的驱动力特性差异而产生理解为弥补发动机扭矩特性与必需的驱动力特性差异而产生的按装变速器的必要性的按装变速器的必要性理解根据发动机扭矩特性与行驶阻力而求得的行驶性能曲线理解根据发动机扭矩特性与行驶阻力而求得的行驶性能曲线理解根据行驶性能曲线而得到的剩余驱动力与最高车速，最理解根据行驶性能曲线而得到的剩余驱动力与最高车速，最高加速度，爬坡性能间的关系高加速度，爬坡性能间的关系1.1.讲座目的讲座目的汽车动力性基础知识入

3、门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 4动力性：是指车辆依靠发动机动力克服行驶阻力而行驶的性能动力性：是指车辆依靠发动机动力克服行驶阻力而行驶的性能最高车速最高车速加速性能加速性能爬坡性能爬坡性能指标：指标：2.2.动力性指标，动力性指标， 基本理论基本理论参数：参数：行驶阻力行驶阻力 所需马力所需马力 扭矩扭矩2 2动力性指标，基本理论动力性指标，基本理论2.12.1动力性指标动力性指标汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统

4、 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 5)()(srlRRRFdtdvmm驱动力驱动力 F滚动阻力滚动阻力 Rr空气阻力空气阻力 Rl爬坡阻力爬坡阻力 Rsam2.2.动力性指标，动力性指标， 基本理论基本理论2.2.1 运动方程式运动方程式（ （一般式一般式） ）2.2 2.2 基本理论基本理论汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 6F: : 驱动力驱动力R: 行驶阻力行驶阻力2.2.2 运动方程式运动方程式（ （等速行驶等速行驶） ）a

5、srlRRRRRF驱动力 F滚动阻力 Rr空气阻力 Rl爬坡阻力 Rs加速阻力 Ra2.2.动力性指标，动力性指标， 基本理论基本理论汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 73.3.传动系统传动系统1F1z2z速比 i（输出轴每转1次的输入轴转数）iNNzzrrrFrFTT211212112212221122zrzr1r2r1N2N2F21FFN: 转速，z: 齿数，r: 分度圆半径3.3.传动系统构成传动系统构成3.1 3.1 速比计算速比计算3.1.13.1.1方

6、法方法1 1汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 81221TTNNi减速比减速比（ （变速比变速比） ）2T1T1N2NrTF/2驱动力6026022211NTNTP输出输出(单位时间所作功单位时间所作功） ）2211NTNT减速增扭输入轴输出轴r3.3.传动系统构成传动系统构成3.1.23.1.2速比计算方法速比计算方法2 2汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力

7、 6行驶性能曲线 7课题 9111 IT222 IT1221212112211121 iIIiIIiIITTTiIT2212 齿轮齿轮1的扭矩的扭矩（ （从输入轴上看从输入轴上看） ）齿轮齿轮2的扭矩（从输出轴上看）的扭矩（从输出轴上看）齿轮2的扭矩（从输入轴看）从输入轴卡的齿轮1，2的扭矩111 IT222 ITiNNTT11221入力軸出力軸3.3.传动系统构成传动系统构成3.1.3 3.1.3 转动惯量的换算（在输入轴上的当量惯量）转动惯量的换算（在输入轴上的当量惯量）汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动

8、机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 10将发动机扭矩传递到轮胎的装置：变速器，传动轴，差速器，驱动轴传动轴驱动轴变速器差速器3.3.传动系统构成传动系统构成3.23.2传动系统构成传动系统构成3.2.13.2.1传动系统布置传动系统布置汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 113.3.传动系统构成传动系统构成3.2.2 3.2.2 变速器（变速器（T/M)T/M)汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动

9、系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 121速滑套2速3速4速後退主驱动主轴中间轴3.3.传动系统构成传动系统构成3.2.3 3.2.3 变速器动力传递路线变速器动力传递路线汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 13齿数比齿数比3.364, 3.545, 3.700, 3.889, 3.900, 4.111, 4.375, 4.625, 4.875问题：问题：FF车拉起手刹车，车拉起手刹车，AT处于处于P档状态，顶起前轮，此时将右前轮向

10、前转了一档状态，顶起前轮，此时将右前轮向前转了一定角度，问：前左轮会如何？定角度，问：前左轮会如何？3.3.传动系统构成传动系统构成3.2.4 3.2.4 主减速器主减速器(F/D)(F/D)汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 14Rr: 滚动阻力滚动阻力（轮胎滚动时的阻力轮胎滚动时的阻力）Rl: 空气阻力空气阻力（车辆推开空气而前进时的阻力车辆推开空气而前进时的阻力）Rs : 爬坡阻力（爬坡时重力在斜面方向的分力爬坡阻力（爬坡时重力在斜面方向的分力）Ra： ：加速

11、阻力加速阻力（车辆加速时的阻力车辆加速时的阻力）asrlRRRRR驱动力驱动力 F滚动阻力滚动阻力 Rr空气阻力空气阻力 Rl加速阻力加速阻力 Ra爬坡阻力爬坡阻力 Rs4.4.行驶阻力行驶阻力R R4.1 4.1 行驶阻力基本公式行驶阻力基本公式汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 15WRrr路面状况滚动摩擦系数平滑油漆铺装路0.010平滑水泥铺装路0.011粗糙水泥铺装路0.014沙石路0.12粘土路0.20.3Rr与轮胎载重成正比与轮胎载重成正比Rr由于轮胎和

12、地面变形而产生由于轮胎和地面变形而产生变化变化 r随路面状况，轮胎内压，随路面状况，轮胎内压，轮胎载重，轮胎构造而变化轮胎载重，轮胎构造而变化VrR r： ：滚动阻力系数滚动阻力系数W： ：加在轮胎上的载重加在轮胎上的载重 (N)W4.4.行驶阻力行驶阻力R R4.2 4.2 滚动阻力滚动阻力R Rr r4.2.14.2.1滚动阻力定义滚动阻力定义汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 16r 0140 km/h区间内r随速度的增加而缓慢增加（与速度近似线性关系） 14

13、0 km/h区间内因发生驻波现象阻力以与速度的二次方的关系增加WRrr速 度 (km/h)滚动阻力系数040801201602000.08轮胎：6.15-13 4 P载重: 2 795 N2400.060.040.02内压 0.17 MPa内压0.25 MPa驻波现象驻波现象)160/1(01.0Vr近似式近似式4.4.行驶阻力行驶阻力R R4.2.24.2.2滚动阻力图滚动阻力图汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 17FX : 空气阻力FY : 横向力FZ : 空

14、气升力MX : 侧倾力矩MY : 俯仰力矩MZ : 横摆力矩4.4.行驶阻力行驶阻力R R4.3 4.3 空气阻力空气阻力R Rl l4.3.14.3.1车辆承受的空气作用力车辆承受的空气作用力汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 18.212constVPstatic伯努利方程式4.3.2 4.3.2 车体周围气流状态（空气压力分布）车体周围气流状态（空气压力分布）4.4.行驶阻力行驶阻力R R汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性

15、指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 19压力阻力压力阻力 形状阻力：车身形状 干扰阻力：表面凹凸 通风阻力：内循环阻力 诱导阻力：空气升力摩擦阻力摩擦阻力形状阻力形状阻力58%58%干扰阻力干扰阻力14%14%通风阻力通风阻力12%12%摩擦阻力摩擦阻力9%9%诱导阻力诱导阻力7%7%4.4.行驶阻力行驶阻力R R4.3.4 4.3.4 空气阻力空气阻力R Rl l构成构成汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题

16、20221vACRDl阻力系数 CD空气阻力系数 承用车0.30.450.0142 0.0213卡车0.50.60.02370.0284摩托车0.61.00.02840.0474CD:阻力系数l：空气阻力系数(Pa/(km/h)2) ： 空气密度（1.225 kg/m3)A ：前投影面积(m2)v :车速 (m/s)V :车速 (km/h)2AVRll考虑空气密度（风洞试验）不考虑空气阻力（道路试验）4.4.行驶阻力行驶阻力R R4.3.5 4.3.5 空气阻力空气阻力R Rl l基本公式基本公式汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系

17、统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 21CD1.150.470.340.1表1.1 简单形状物体的CD球球30圆锥圆锥2:1的长方形翼形翼形4.4.行驶阻力行驶阻力R R4.3.54.3.5阻力系数阻力系数 C CDD汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 22singmRS(%)tan100i道路坡度gmsingm4.4.行驶阻力行驶阻力R R4.4 4.4 爬坡阻力爬坡阻力R Rs s汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲

18、座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 23dtdVmmdtdvmmRa631.)()(符号加速时为+，减速时为-， m旋转部分的换算质量加速阻力 Ra4.4.行驶阻力行驶阻力R R4.5 4.5 加速阻力加速阻力R Ra a-公式公式汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 24旋转阻力扭矩换算成轮胎和地面近的驱动阻力rTF/dtdvmdtdvrIrvrIrIrTF2 /r)(212221IIi

19、rrIm1I2I速比 i4.4.行驶阻力行驶阻力R R4.5 4.5 加速阻力加速阻力R Ra a-旋转部分的换算质量计算之一旋转部分的换算质量计算之一汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 252221ftetfWiiIIIIrm)(WItifiIW: 车轮及与其同转部分的转动惯量If : F/D输入轴及与其同转部分的转动惯量It : T/M输入轴及与其同转部分的转动惯量Ie: Eng输入轴及与其同转部分的转动惯量（加速时使用，惰行.制动时为0）fIeItI m乘用车

20、1档1.70m2档0.54m3档0.20m4档0.10mJIS规格（承用车）含发动机 0.08m不含发动机0.05m从驱动轮看时旋转部分的换算质量4.4.行驶阻力行驶阻力R R4.5 4.5 加速阻力加速阻力R Ra a-旋转部分的换算质量计算之二旋转部分的换算质量计算之二汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 26dtdvmmmmvACRRRRRrDasrl)(sincosgg221驱动力 F滚动阻力 Rr空气阻力 Rl加速阻力 Ra爬坡阻力 Rs4.4.行驶阻力行驶

21、阻力R R4.6 4.6 行驶阻力小结行驶阻力小结汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 27平坦路面的行驶阻力测定方法平坦路面的行驶阻力测定方法惰行法惰行法:在某个车速下将在某个车速下将T/M置于空档置于空档， ，依靠惯性使其行驶依靠惯性使其行驶4.4.行驶阻力行驶阻力R R4.7 4.7 水平平坦路面行驶阻力测定法水平平坦路面行驶阻力测定法ABViv2/vvi2/vvit1t2tividtdva车速v时间车速v减速度车速v行驶阻力221vACmdtdvmmRDg/)

22、(dtdV221vACmdtdvmmDg)(惰行法测定惰行法测定风洞试验（空气阻力）和转毂试验（滚动阻力）求和风洞试验（空气阻力）和转毂试验（滚动阻力）求和汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 28FFFTr行驶方向TrFPrFT扭矩功率F驱动力驱动力悬架装置5.5.发动机的输出特性和驱动力发动机的输出特性和驱动力5.1 5.1 驱动力定义驱动力定义汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动

23、机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 290255301015200936力 (kN)速 度 (m/s)051015时间 (s)速度 V力（质量加速度）100 km/h5 m/s25.25.2速度，驱动力的时间推移速度，驱动力的时间推移5.5.发动机的输出特性和驱动力发动机的输出特性和驱动力汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 30车速V（/）理想功率与输出特性理想功率与输出特性内燃机的输出功率与扭矩特性内燃机的输出功率与扭矩特性功率，扭矩VTP扭矩 T双曲线

24、功率 P如果假定发动机的输出功率P 不随车速变化则 TV=const.eeNPTTNP/602发动机转速Ne(rpm)功率，扭矩P/Ne 最大时扭矩最大扭矩 Te功率 PTmax5.5.发动机的输出特性和驱动力发动机的输出特性和驱动力5.3 5.3 理想与实际的功率，扭矩输出特性比较理想与实际的功率，扭矩输出特性比较汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 315.5.发动机的输出特性和驱动力发动机的输出特性和驱动力5.4 5.4 发动机输出功率与扭矩特性发动机输出功率与

25、扭矩特性汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 32ftfteiirTFeTetTieftTii发动机扭矩tifirFTF : 驱动力(N)Te : 发动机扭矩 (Nm)it : T/M速比if : 主减比Vr : 轮胎动态半径(m)t : T/M传动效率t : F/D传动效率5.5.发动机的输出特性和驱动力发动机的输出特性和驱动力5.5 5.5 发动机扭矩与驱动力发动机扭矩与驱动力汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论

26、 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 33发动机转速(rpm)(100060210003600602km/hfteeftiiNrNiirVeNteiNfteiiNtifir速比主减比)(602m/seftNiirv车速 V(km/h)5.5.发动机的输出特性和驱动力发动机的输出特性和驱动力5.6 5.6 发动机转速与车速发动机转速与车速汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 34ftfteiirTF)(1000602km/hfte

27、iiNrV根据发动机扭矩与转速可以求得驱动力与速度的关系（驱动力曲线）车速V驱动力F驱动力曲线驱动力曲线曲线群的包络线接近双曲线通过变速器使驱动力接近双曲线（变速器的必要性）1 速2 34发动机转速Ne(rpm)扭矩 Te(Te , Ne)(F , V)双曲线（发动机功率一定时）高速时开始时5.5.发动机的输出特性和驱动力发动机的输出特性和驱动力5.7 5.7 驱动力与速比驱动力与速比汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 35车速 (km/h)040801201601

28、80140100602010002000300040005000600070001000200030004000500060007000发动机转速 (rpm)驱动力行驶阻力 (N)50%45%40%35%30%25%20%15%10%5%3%水平1档2档3档4档sincosggmmAVRrl2ftftesiirTF驱动力行驶阻力主减速比 4.1111档 3.5492档 2.1973档 1.4204档 1.000车辆总质量 1615 kg轮胎半径0308 m发动机最大扭矩 161.7Nm/3600 rpm发动机最大功率84.5 kW/5600 rpm1档2档3档4档6.6.行驶性能曲线行驶性能曲

29、线6.16.1行驶性能曲线行驶性能曲线汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 36最高车速为剩余驱最高车速为剩余驱动力动力Fs=F-Rrl=0时的车速时的车速0)(2AVmiirTFlrftftesg)km/h(maxAmiirTVlrftfteg车速 (km/h)0408012016018014010060201000200030004000驱动力行驶阻力 (N)水平VmaxftfteiirTF2AVmRlrrlg6.6.行驶性能曲线行驶性能曲线6.2 6.2 最高车

30、速最高车速汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 37max)()(ammAVmiirTFlrftftes2g即将剩余驱动力全部用于加速时的加速度 ammFaSmaxftfteiirTF2AVmRlrrlg驱动力行驶阻力车速 (km/h)max)(amm6.6.行驶性能曲线行驶性能曲线6.3 6.3 最大加速度最大加速度汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知识入门讲座1讲座目的 2动力性指标， 基本理论 3传动系统 4行驶阻力 5发动机的输出特性和驱动力 6行驶性能曲线 7课题 38车速 (km/h)0408012010060204000500060007000驱动力行驶阻力 (N)50%45%40%35%因车速较低可以忽视空气阻力（Rl=0）cossinggmmRrRsRrftftesiirTF1ggmmiirTrftfte11maxsin6.6.行驶性能曲线行驶性能曲线6.4 6.4 最大爬坡能力最大爬坡能力汽车动力性基础知识入门讲座汽车动力性基础知