汽车动力性能基础知识入门讲座课件

汽车动力性基础知识入门讲座动力总成科金永镇2011.5.2411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课题目录21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1.讲座目的3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加速性能爬坡性能指标：2.动力性指标，基本理论参数：行驶阻力所需马力・扭矩2动力性指标，基本理论2.1动力性指标4驱动力

F滚动阻力

Rr空气阻力

Rl爬坡阻力

Rs2.动力性指标，基本理论2.2.1运动方程式（一般式）2.2基本理论5F:

驱动力R:行驶阻力2.2.2运动方程式（等速行驶）驱动力

F滚动阻力

Rr空气阻力

Rl爬坡阻力

Rs加速阻力

Ra2.动力性指标，基本理论63.传动系统速比

i（输出轴每转1次的输入轴转数）N:

转速，z:

齿数，r:

分度圆半径3.传动系统构成3.1速比计算3.1.1方法17减速比（变速比）驱动力输出(单位时间所作功）减速增扭输入轴输出轴3.传动系统构成3.1.2速比计算方法28齿轮1的扭矩（从输入轴上看）齿轮2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的扭矩入力軸出力軸3.传动系统构成3.1.3转动惯量的换算（在输入轴上的当量惯量）9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.传动系统构成3.2传动系统构成3.2.1传动系统布置103.传动系统构成3.2.2变速器（T/M)111速滑套2速3速4速後退主驱动主轴中间轴3.传动系统构成3.2.3变速器动力传递路线12齿数比3.364,3.545,3.700,3.889,3.900,4.111,4.375,4.625,4.875など问题：FF车拉起手刹车，AT处于P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？3.传动系统构成3.2.4主减速器(F/D)13Rr:滚动阻力（轮胎滚动时的阻力）Rl:空气阻力（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）Ra：加速阻力（车辆加速时的阻力）驱动力

F滚动阻力

Rr空气阻力

Rl加速阻力

Ra爬坡阻力

Rs4.行驶阻力R4.1行驶阻力基本公式14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0.2～0.3Rr与轮胎载重成正比Rr由于轮胎和地面变形而产生变化rは随路面状况，轮胎内压，轮胎载重，轮胎构造而变化r：滚动阻力系数W：加在轮胎上的载重(N)4.行驶阻力R4.2滚动阻力Rr4.2.1滚动阻力定义150～140km/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）140km/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速度(km/h)滚动阻力系数ｒ040801201602000.08轮胎：6.15-134P载重:2795N2400.060.040.02内压0.17MPa内压0.25MPa驻波现象近似式4.行驶阻力R4.2.2滚动阻力图16FX:空气阻力FY

:横向力FZ

:空气升力MX

:侧倾力矩MY

:俯仰力矩MZ

:横摆力矩4.行驶阻力R4.3空气阻力Rl4.3.1车辆承受的空气作用力17伯努利方程式4.3.2车体周围气流状态（空气压力分布）4.行驶阻力R18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：空气升力摩擦阻力形状阻力58%干扰阻力14%通风阻力12%摩擦阻力9%诱导阻力7%4.行驶阻力R4.3.4空气阻力Rl构成19阻力系数CD空气阻力系数ｌ承用车0.3～0.450.0142～0.0213卡车0.5～0.60.0237～0.0284摩托车0.6～1.00.0284～0.0474CD

:阻力系数l：空气阻力系数(Pa/(km/h)2)：

空气密度（1.225kg/m3)A：前投影面积(m2)v:车速(m/s)V:车速(km/h)考虑空气密度（风洞试验）不考虑空气阻力（道路试验）4.行驶阻力R4.3.5空气阻力Rl基本公式20CD1.150.470.340.1表1.1简单形状物体的CD球30°圆锥2:1的长方形翼形4.行驶阻力R4.3.5阻力系数CD21道路坡度4.行驶阻力R4.4爬坡阻力Rs22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.行驶阻力R4.5加速阻力Ra---公式23旋转阻力扭矩换算成轮胎和地面近的驱动阻力速比

i4.行驶阻力R4.5加速阻力Ra---旋转部分的换算质量计算之一24IW: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）m乘用车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.行驶阻力R4.5加速阻力Ra---旋转部分的换算质量计算之二25驱动力

F滚动阻力

Rr空气阻力

Rl加速阻力

Ra爬坡阻力

Rs4.行驶阻力R4.6行驶阻力小结26平坦路面的行驶阻力测定方法惰行法:在某个车速下将T/M置于空档，依靠惯性使其行驶4.行驶阻力R4.7水平平坦路面行驶阻力测定法AB车速

v时间车速

v减速度车速

v行驶阻力惰行法测定风洞试验（空气阻力）和转毂试验（滚动阻力）求和27行驶方向扭矩功率驱动力驱动力悬架装置5.发动机的输出特性和驱动力5.1驱动力定义280255301015200936力(kN)速度(m/s)051015时间(s)速度

V力（质量×加速度）100km/h5m/s25.2速度，驱动力的时间推移5.发动机的输出特性和驱动力29车速

V（ｋｍ/ｈ）理想功率与输出特性内燃机的输出功率与扭矩特性功率，扭矩扭矩

T双曲线功率

P如果假定发动机的输出功率P不随车速变化则

TV=const.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.发动机的输出特性和驱动力5.3理想与实际的功率，扭矩输出特性比较305.发动机的输出特性和驱动力5.4发动机输出功率与扭矩特性31发动机扭矩F:驱动力(N)Te

:发动机扭矩(Nm)it:T/M速比if:主减比r:轮胎动态半径(m)t:T/M传动效率t:F/D传动效率5.发动机的输出特性和驱动力5.5发动机扭矩与驱动力32发动机转速(rpm)速比主减比车速

V(km/h)5.发动机的输出特性和驱动力5.6发动机转速与车速33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234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.发动机的输出特性和驱动力5.7驱动力与速比34车速(km/h)04080120160180140100602010002000300040005000600070001000200030004000500060007000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1615kg轮胎半径0．308m发动机最大扭矩161.7Nm/3600rpm发动机最大功率84.5kW/5600rpm1档2档3档4档6.行驶性能曲线6.1行驶性能曲线35最高车速为剩余驱动力Fs=F-Rrl=0时的车速车速(km/h)0408012016018014010060201000200030004000驱动力・行驶阻力(N)水平Vmax6.行驶性能曲线6.2最高车速36即将剩余驱动力全部用于加速时的加速度

a驱动力・行驶阻力车速(km/h)6.行驶性能曲线6.3最大加速度37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）6.行驶性能曲线6.4最大爬坡能力38轮胎与路面间的附着力Fd＜驱动力F时轮胎开始打滑（驱动力不可超过附着力）①后轮驱动②前轮驱动FL:

极限驱动力d:轮胎与路面间的摩擦系数N:接地载荷6.行驶性能曲线6.6爬坡性能（极限驱动力）之一394WD增加前后轮的扭矩时前后轮某个轮胎会打滑如果能够实现前后轮的扭矩最佳分配那么：6.行驶性能曲线6.6爬坡性能（极限驱动力）之二40

7.0作业7.0作业选择任意车辆，根据各参数求最高车速。车重1600kg空气阻力系数CD0.290速比iT1st3.7942nd2.3243rd1.6244th1.2715th1.0006th0.794主减比iF3.538轮胎动态半径R0