c12 汽车驱动力和行驶阻力

1.2汽车的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→车轮手动或自动变速箱，其内部的齿轮系使发动机转速与所要求的行驶速度匹配半轴，在后桥半轴套内旋转，将动力由差速器传到后轮主减速器和差速器，将动力流方向改变90°，并允许弯道行驶或两侧附着条件不同时一侧车轮比另一侧车轮转的快钟形壳，其内由离合器（对于手动变速器）或液力变矩器（对于自动变速器）传动轴，将动力从变速器传到主减速器万向节，并使传动轴可随后桥跳动Engine+Driveline1.2汽车的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→车轮传动系的主要组成手动或自动变速箱，其内部的齿轮系使发动机转速与所要求的行驶速度匹配半轴，在后桥半轴套内旋转，将动力由差速器传到后轮主减速器和差速器，将动力流方向改变90°，并允许弯道行驶或两侧附着条件不同时一侧车轮比另一侧车轮转的快钟形壳，其内由离合器（对于手动变速器）或液力变矩器（对于自动变速器）传动轴，将动力从变速器传到主减速器万向节，并使传动轴可随后桥跳动发动机经过传动系提供车辆驱动所需的功率（转矩×速度）1.2汽车的驱动力和行驶阻力汽车动力传递路线：发动机→液力变矩器→自动变速器→万向传动装置→主减速器→差速器→半轴→车轮手动或自动变速箱，其内部的齿轮系使发动机转速与所要求的行驶速度匹配半轴，在后桥半轴套内旋转，将动力由差速器传到后轮主减速器和差速器，将动力流方向改变90°，并允许弯道行驶或两侧附着条件不同时一侧车轮比另一侧车轮转的快钟形壳，其内由离合器（对于手动变速器）或液力变矩器（对于自动变速器）传动轴，将动力从变速器传到主减速器万向节，并使传动轴可随后桥跳动发动机经过传动系提供车辆驱动所需的功率（转矩×速度）1.2汽车的驱动力和行驶阻力驱动力（稳态）:(驱动力=行驶阻力之和)发动机的速度特性部分负荷特性：节气门部分开启时，转矩或功率等与转速的关系外特性曲线：节气门(油门)全开时，发动机转矩或功率等与转速的关系汽油发动机外特性中的功率与转矩曲线汽油发动机外特性中的功率与转矩曲线柴油发动机外特性中的功率与转矩曲线发动机外特性讨论对于功率相同的柴油机和汽油机，认为前者的动力性优于后者。为什么？课外探究：试从热效率、动力性、经济性、排放及噪声几个方面分析柴油机和汽油机的异同。发动机过渡工况下的负荷特性在过渡工况，功率和转矩下降约5~6%。发动机的使用外特性使用特性曲线：即带有附件（水泵、发电机等）时的负荷特性。通常汽油机减小15％，而柴油机减小5~10％。发动机的速度特性思考计算汽车动力性指标时，需要用什么特性曲线？外特性曲线部分负荷特性曲线使用特性曲线发动机外特性曲线的拟合与插值发动机转矩，Nm发动机转速，rpm方法一：拟合方法二：插值如果有m个点，则有（m-1）个样条函数；常用的样条函数是3次多项式；所有给定的点都在样条曲线上；相邻两段对应的样条函数在公用节点处的一阶和二阶导数值相等。传动系的机械效率ηT1—1200r/min2—1600r/min3—1900r/min4—2200r/min等速行驶工况下：造成机械传动系功率损失的主要部件

★变速器和主减速器(含差速器)主要损失形式

★机械摩擦损失和润滑损失。

★机械摩擦损失是指齿轮传动副、轴承、油封等处的摩擦损失。★润滑损失则指传动部件中消耗于润滑油的搅动、润滑油与运动零件间的表面摩擦引起的功率损失。。传动系的机械效率ηT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)或0.92(双级)不同类别汽车的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=0.80~0.85典型的传动系机械效率值自由半径r静力半径rs滚动半径rr=S/(2πnw)

S—行驶距离，nw—滚动圈数rr与r、rs轮的近似关系

rr=(2r+rs)/3车轮半径rrsr欧洲轮胎与轮辋技术协会推荐的公式

rr=F×d/(2π) 其中:子午线轮胎F=3.05

斜交轮胎

F=2.99动力学分析用静力半径rs，运动学分析用滚动半径rr。一般分析常不计它们的差别，统称为车轮半径r，即认为

rsrrr车轮半径r汽车的驱动力图轮胎材料的弹性迟滞特性汽车的行驶阻力——滚动阻力自由状态Wh受力状态汽车的行驶阻力——滚动阻力弹性车轮在硬路面上的滚动滚动过程中，对称点的径向变形相同，但法向力不同从动轮在硬路面上滚动时的受力汽车的行驶阻力——滚动阻力

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。滚动阻力系数（从动轮）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。滚动阻力系数在实际计算车轮纵向力时，可不必考虑阻力偶，而用滚动阻力替代。且有驱动轮在硬路面上滚动时的受力汽车的行驶阻力——滚动阻力作用于驱动车轮的纵向力是地面切向反力Fx2，在数值上它等于汽车驱动力Ft与滚动阻力Ff之差。驱动力与地面切向反力滚动阻力系数的测定方法牵引法滑行法转鼓法1.速度ua对

f的影响滚动阻力系数的影响因素1.速度ua对

f的影响滚动阻力系数的影响因素各轮胎不同1.速度ua对

f的影响滚动阻力系数的影响因素2.

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。

滚动阻力系数的影响因素3.充气压力的影响

滚动阻力系数的影响因素轮胎充气压力轮胎径向变形

f轮胎充气压力车轮动载和道路应力道路寿命轮胎载荷f(稍微)滚动阻力系数的经验公式转弯时的滚动阻力驱动力的影响一些轮胎的滚动阻力系数SR级——允许最高速度180

km/hSR-M+S——用于泥浆和积雪覆盖路面HR级——允许最高速度210km/hVR级——允许最高速度大于210km/h浮动桥与滚动阻力思考重型货车的“浮动桥”为什么在空载时置于“浮动”状态可以减少整车的滚动阻力？定义汽车直线行驶时受到的空气力在汽车行驶方向的分力分类压力阻力形状阻力主要与汽车的形状有关，约占58％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％汽车的行驶阻力——空气阻力空气阻力Fw正比于气流相对运动的动压力：空气阻力a)b)c)低CD值车身的一些特点低CD值车身的一些特点发动机盖应向前下倾车身前部低CD值车身的一些特点面与面交接处的棱角应为圆柱状。车身前部低CD值车身的一些特点面与面交接处的棱角应为圆柱状。过渡不理想车身前部低CD值车身的一些特点风窗玻璃应尽可能“躺平”，且与车顶圆滑过渡。车身前部低CD值车身的一些特点风窗玻璃应尽可能“躺平”，且与车顶圆滑过渡。越野车很难做到车身前部低CD值车身的一些特点尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物。车身前部低CD值车身的一些特点上掀式前照灯（视频）车身前部低CD值车身的一些特点在保险杠下面，应安装合适的扰流板。车身前部低CD值车身的一些特点车轮盖应与轮胎相平。车身前部低CD值车身的一些特点思考：F1赛车为什么不用车轮盖？低CD值车身的一些特点整车整个车身应向前倾1°～2°。低CD值车身的一些特点整车水平投影应为腰鼓形。低CD值车身的一些特点后端稍稍收缩，前端呈半圆形。整车低CD值车身的一些特点汽车后部最好采用舱背式或直背式。低CD值车身的一些特点汽车后部应安装后扰流板。低CD值车身的一些特点汽车后部应安装后扰流板。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。低CD值车身的一些特点汽车后部应安装后扰流板。低CD值车身的一些特点汽车后部应安装后扰流板。低CD值车身的一些特点汽车后部应安装后扰流板。低CD值车身的一些特点汽车后部若用折背式，则行李箱盖板至地面距离应高些，长度要短些。低CD值车身的一些特点汽车后部后面应采用鸭尾式结构。低CD值车身的一些特点汽车后部后面应采用鸭尾式结构。低CD值车身的一些特点车身底部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。低CD值车身的一些特点车身底部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。底部比较凌乱低CD值车身的一些特点车身底部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。底部比较凌乱低CD值车身的一些特点发动机冷却通风系统仔细选择进风口与出风口的位置，精心设计内部风道。低CD值车身的一些特点发动机冷却通风系统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低CD值车身的一些特点发动机冷却通风系统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。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？思考三种超级跑车兰博基尼法拉利保时捷降低CD值要遵循的要点总结未来轿车的外形降低CD值的要点导流板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。一些常见车型的空气阻力系数车型空气阻力系数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坡度阻力坡度阻力坡度阻力坡度阻力我国公路路线设计规范中规定的最大纵坡高速公路一级汽车专用公路四级公路平原微丘区3％4％5％山岭重丘区5％6％9％较小，则若较小，则道路阻力道路阻力道路阻力系数加速阻力其中加速阻力称为汽车旋转质量换算系数。汽车旋转质量换算系数货车轿车汽车行驶方程式d的推导1加速过程中驱动轮上的有效转矩驱动轮加速消耗的转矩：c)d的推导2不考虑从动轮加速时的有效驱动力注意：驱动轮的滚动阻力和有效驱动力只具有数值上的意义d的推导3考虑从动轮加速时的纵向力平衡方程(从动轮惯性阻力)注意：驱动轮的滚动阻