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文档简介

汽车理论

主讲:刘祚时

湖南大学方其让教授的课件学分:3学时:理论教学44学时实验8学时教材:《汽车理论》第3版清华大学余志生主编机械工业出版社2003.1考核方式:笔试成绩80%

试验及考勤20%本课程研究目的

《汽车理论》是车辆工程专业必修的主干课程之一,是《汽车设计》、《汽车实验学》、《汽车系统动力学》等课程的前修课程。主要分析汽车的各种使用性能及影响因素,为汽车设计、试验、使用、维修提供必备的理论依据。本课程研究内容汽车理论汽车动力性汽车动力装置参数的确定汽车制动性汽车操纵稳定性汽车道路试验汽车通过性汽车行驶平顺性汽车燃油经济性理论教学实验教学第一章汽车动力性基本概念:

动力性的评价指标汽车的驱动力与各种行驶阻力汽车行驶的驱动—附着条件重点内容:

驱动力-行驶阻力平衡图

分析汽车动力性的方法动力特性图(图解法)功率平衡图

汽车的动力性系指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的,所能达到的平均行驶速度。§1-1汽车的动力性指标1、从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发,汽车的动力性主要可由三方面的指标来评定,即:(1)汽车的最高车速uamax,单位为km/h;(2)汽车的加速时间t,单位为s;(3)汽车能爬上的最大坡度imax,单位为(°)或(%)。

2、最高车速是指汽车在良好的水平路面上能达到的最大行驶速度。

加速时间分为原地起步加速时间和超车加速时间。①原地起步加速时间指汽车由第I档或第II档起步,并以最大的加速强度(包括选择恰当的换档时机)逐步换至最高档后到某一预定的距离或车速所需的时间。②超车加速时间指用最高档或次高档由某一较低车速全力加速至某一高速所需的时间。3、汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度imax表示的。一般imax在30%即16.5。左右。§1-2汽车的驱动力与行驶阻力

一、确定汽车的动力性,就是确定汽车沿行驶方向的运动状况。为此需要掌握沿汽车行驶方向作用于汽车的各种外力,即驱动力与行驶阻力。根据这些力的平衡关系,建立汽车行驶方程式,就可以估算汽车的最高车速、加速度和最大爬坡度。汽车的行驶方程式为Ft=∑F=Ff+Fi+Fw+FjFt——驱动力;∑F——行驶阻力之和。二、汽车的驱动力(图1-2)汽车的驱动力,单位为N,Tt——作用于驱动轮上的转矩,单位为Nm;r——车轮半径,单位为m。若令Ttq表示发动机转矩,ig表示变速器的传动化,i。表示主减速器的传动比,ηT表示传动系的机械效率,则有Tt=TtqigioηT驱动力(单位为N)为(一)发发动机的的转速特特性如将发动动机的功功率Pe、转矩Ttq以及燃油油消耗率率b与发动机机曲轴转转速之间间的函数数关系以以曲线表表示,则则此曲线线称为发发动机转转速特性性曲线或或简称发发动机特特性曲线线。如果果发动机机节流阀阀全开((或高压压油泵在在最大供供油量位位置),,则此特特性曲线线称为发动机外外特性曲曲线;如果节节流阀部部分开启启(或部部分供油油),则则称为发动机部部分负荷荷特性曲曲线。如转矩的的单位以以N·m表示,功功率的单单位以kW表示,转转速以r/min表示,则则功率与与转矩有有如下关关系(二)传传动系的的机械效效率如以PT表示传动动系中损损失的功功率,则则传动系的的机械效效率为(三)车车轮的半半径车轮处于于无载时时的半径径称为自由半径径。汽车静止止时,车车轮中心心至轮胎胎与道路路接触面面间的距距离称为为静力半径径rs。由于径向向载荷的的作用,,轮胎发发生显著著变形,,所以静静力半径径小于自自由半径径。车轮的滚动半径径rr,其单位为为m:式中n-----车轮转动动的圈数数;s-----在转动n圈时车轮轮滚动的的距离(四)汽汽车的驱驱动力图图滚动阻力力——以以符号Ff表示;空气阻力力——以以符号Fw表示;坡度阻力力——以以符号Fi表示;加速阻力力——以以符号Fj表示;因此汽车车行驶的的总阻力力为:∑F=Ff+Fw+Fi+Fj三、汽车车的行驶驶阻力(一)滚滚动阻力力1.滚滚动阻阻力偶矩矩Tf=Fza欲使从动动轮在硬硬路面上上等速滚滚动,必必须在车车轮中心心加一推推力Fp1,若令,常将Fp1值写作Fp1=Wf或f称为滚动动阻力系系数。可见滚动动阻力系系数是车车轮在一一定条件件下滚动动时所需需之推力力与车轮轮负荷之之比,即即单位汽汽车重力力所需之之推力,,则Ff=Wf2、滚动动阻力系系数由试试验确定定。滚动动阻力系系数与路路面的种种类、行行驶车速速以及轮轮胎的构构造、材材料、气气压等有有关。。(二)空空气阻力力1、汽车车直线行行驶时受受到的空空气作用用力在行行驶方向向上的分分力称为为空气阻阻力。空空气阻力力分为压压力阻力力与摩擦擦阻力两两部分。。压力阻阻力又分分为四部部分:形形状阻力力、干扰扰阻力、、内循环环阻力和和诱导阻阻力。空气阻力力:,若汽车车车速用km/h表示,A用m²表示,且且将空气气密度ρ=1.2258N·s²·m-4代入,则则,降低CD值是降低低空气阻阻力的主主要手段段。(三)坡度阻阻力爬坡演示当汽车上坡行行驶时,参看看图1-19,汽车重力力沿坡道的分分力表现为汽汽车坡度阻力Fi,Fi=GsinααG——作用于汽车上上的重力,单单位为N,G=mg,m为汽车质量,g为重力加速度度。一般路面上坡坡度较小,此此时Fi=Gsinαα≈Gtgα=Gi由于坡坡度阻阻力与与滚动动阻力力均属属于与与道路路有关关的阻阻力,,而且且均与与汽车车重力力成正正比,,故可可把这这两种种阻力力合在在一起起称作作道路路阻力力,以以Fψ表示,,即Fψ=Ff+Fi=fGcosα+Gsinα,当α不大时时,cosα≈1,,sinα≈i,,Fψ=Gf+Gi=G(f+i),令f+i=ψψ,ψψ称为道路阻阻力系系数Fψ=Gψ。(四)加速阻阻力汽车的的质量量分为为平移移的质质量和和旋转转的质质量两两部分分。把把旋转转质量量的惯惯性力力偶矩矩转化化为平平移质质量的的惯性性力,,并以以系数数δ作为计计入旋旋转质质量惯惯性力力偶矩矩后的的汽车质质量换换算系系数,因因而汽汽车加加速时时的阻阻力:δ———汽车旋旋转质质量换换算系系数,,(δ>1);;m———汽车质质量,,单位位为kg;;——行驶加加速度度。加速演演示δ主要与与飞轮轮的转转动惯惯量、、车轮轮的转转动惯惯量以以及传传动系系的传传动比比有关关。根据公公式推推导((详见见下文文)若不知知道准准确的的If、∑Iw值,也也可按按下述述经验验公式式估算算δ值:δ=1+δδ1+δ2式中δ1≈δ2=0.03~0.05。。根据上上面逐逐项分分析的的汽车车行驶驶阻力力,可可以得得到汽汽车的的行驶方方程式式为:Ft=Ff+Fw+Fi+Fj或四、汽汽车行行驶方方程式式§1-3汽汽车车行驶驶的驱驱动-附着着条件件与汽汽车的的附着着力一、汽汽车行行驶的的驱动动条件件Ft≥Ff+Fw+Fi式(1-11))称为为汽车车的驱驱动条条件,,可以以采用用增加加发动动机转转矩、、加大大传动动比等等措施施来增增大汽汽车驱驱动力力。汽汽车行行驶除除受驱驱动条条件制制约外外,还还受轮胎与与地面面附着着条件件的限制制。二、汽汽车行行驶的的附着着条件件地面对对轮胎胎切向向反作作用力力的极极限值值称为为附着着力F,,在硬路路面上上它与与驱动动轮法法向反反作用用力Fz成正比比,常常写成成Fxmax=F=FZ·称为附着系系数Ft≤FZ·FZ——作用于于所有有驱动动轮上上的地地面法法向反反作用用力。。把驱动动条件件和附附着条条件连连起来来写,,则有有Ff+Fw+Fi≤Ft≤FZφ·,这才是是汽车车行驶驶的必必要与与充分分条件件,称称为汽车行行驶的的驱动动-附着条条件。一、驱驱动力力-行行驶阻阻力平平衡图图前面曾曾得到到汽车车的行行驶方方程式式为Ft=Ff+Fi+Fw+Fj或为了清清晰而而形象象地表表明汽汽车行行驶时时的受受力情情况及及其平平衡关关系,,一般般是将将汽车车行驶驶方程程式用用图解解法来来进行行分析析的。。就是是说在在图1-8的汽汽车驱驱动力力图上上把汽汽车行行驶中中经常常遇到到的滚滚动阻阻力和和空气气阻力力也算算出并并画上上,作作出汽车驱驱动力力-行行驶阻阻力平平衡图图,并以以它来来确定定汽车车的动动力性性。超速演演示§1-4汽车驱驱动力力—行驶阻阻力平平衡图图与动动力特特性图图汽车驱驱动力力-行驶阻阻力平平衡图图用图解解积分分法时时,将将aj-ua。曲线转转画成成-ua曲线,,曲线线下两两个速速度区区间的的面积积就是是通过过此速速度区区间的的加速速时间间;常常将速速度区区间分分为若若干间间隔,,通过过确定定面积积△1、△2…来计计算((总))加速速时间间(参参看图图1-27b)。。二、动动力特特性图图图1-27为汽车车的动力因因数并以符符号D表示,,则汽车在在各档档下的的动力力因数数与车车速的的关系系曲线线称为为动力特特性图图D=ψψ=f+I因此D曲线与与f曲线间间的距距离就就表示示汽车车的上上坡能能力。。ua/(km··h-1)图1-30汽汽车动动力特特性图图和利利用动动力特性来来确定定汽车车的动动力性性(图1-30))§1-5汽汽车车的功功率平平衡汽车行行驶时时,不不仅驱驱动力力和行行驶阻阻力互互相平平衡,,发动动机功功率和和汽车车行驶驶的阻阻力功功率也也总是是平衡衡的。。就是是说

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