汽车行驶特性汽车的驱动力及行驶阻力

本章主要介绍汽车的动力性能和行驶特性，为道路线形设计作准备。第二章汽车行驶特性

第一节汽车的驱动力及行驶阻力一．牵引力①．有效功率N

：单位时间内具有的做功的能力。(KW)②．转速n：发动机曲轴单位时间内的旋转次数(n/min)③．扭矩M：发动机产生于曲轴上的转动力矩。(N·m)④．转动角速度ω：单位时间内曲轴转动的角度(rad/s)发动机有效功率与曲轴扭矩的关系

N=M·ω/1000(KW)

ω=2πn/60(rad/s)N=2πM·n/1000×60=M·n/9549

则：M=9549×N/n(N·m)该曲线称发动机的特性曲线外特性曲线—节流阀全开，对应的曲线称为发动机的外特性曲线。由图可见：①．当n=nmin，为最小稳定工作转速②．当n增大时，N，M都增大。

N=nM时，M=Mmax

③．当n=nN时，N=Nmax④．当n>nN时，N下降。

1．汽车发动机的基本指标2．发动机曲轴扭矩及外特性曲线①．离合器：平稳起步，顺利换档。

①．离合器：平稳起步，顺利换档。

②．变速器：改变曲轴扭矩(转速)，退档。

变速比—变速器进出两端转速之比变速器输出转速曲轴转速3.汽车动力的传递①．离合器②．变速器③．传动轴④．主传递器⑴.汽车的传力机构①．离合器：平稳起步，顺利换档。

②．变速器：改变曲轴扭矩(转速)，退档。③．传动轴：动力传递。①．离合器：平稳起步，顺利换档。

②．变速器：改变曲轴扭矩(转速)，退档。③．传动轴：动力传递。④．主传递器：进一步降低从传动轴传递来的转速，增大扭矩；改变传动轴旋转方向。

主传动比—变速器输出转速与驱动轮转速之比驱动轮上的转速

车型一定时，主传动比是常数。

①．离合器：平稳起步，顺利换档。

②．变速器：改变曲轴扭矩(转速)，退档。③．传动轴：动力传递。④．主传递器：进一步降低从传动轴传递来的转速，增大扭矩；改变传动轴旋转方向。

例如：解放牌CA-10Bi0=7.63,η=0.80-0.85.r=0.482m(0.459)ik=6.24,3.32,1.9,1.0,0.81,6.7(分别为：一、二、三、四、五、倒档⑵．发动机扭矩传递

②．万向节头的扭矩传递至驱动轮上的扭矩

主传动器机械效率

所以η载重汽车为0.8-0.85，小汽车为0.85-0.95发动机扭矩M万向节头上的扭矩。驱动轮上的扭矩

变速器机械效率①．发动机扭矩M传递至万向节头上的扭矩4．牵引力的产生和计算

把驱动轮上的扭矩Mk用一对力偶Ta和T表示。T克服R，即为牵引力。可见：①．V↗,T↘。因此，速度和牵引力不可得兼。故汽车采用几各排档。②．低档时，ik较大，T较大，V较小高档时，ik较小，T较小，V较大③．同一排档下，V/Vmax=N/Nmax。二．汽车的行驶阻力1．滚动阻力：车轮滚动时轮胎与路面之间的摩擦阻力，是由于轮胎与路面变形引起的。f

与路面的种类

、行驶车速、轮胎性质有关。②．行驶车速：受车速影响较大。

V<50时，f变化较小。V>100时，f增加较快。V=150-200时，f急剧增大。滚动阻力坡度阻力空气阻力惯性阻力干燥平整的土路潮湿不平整的土路路面类型

碎石路面值0.01～0.020.02～0.0250.03～0.050.04～0.050.07～0.15表面平整的黑色碎石路面水泥及沥青混凝土路面①．路面种类：③.轮胎性质：胎压，轮胎材料，结构。滚动阻力空气阻力惯性阻力二．汽车的行驶阻力滚动阻力坡度阻力空气阻力惯性阻力2．坡度阻力：汽车爬坡时，重力的分力对行车的阻力。由于公路纵坡α较小(α<5°)所以惯性阻力二．汽车的行驶阻力滚动阻力坡度阻力空气阻力惯性阻力3．

空气阻力⑴．空气阻力的产生原因①．汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力。②．车后的真空吸力③．空气质点与车身表面的摩擦力。当行驶速度在100KM/h,以上，有时一半的功率用来克服空气阻力。⑵．空气阻力的计算将车速v（m/s）化为V（Km/h）并化简，得并化简，得

K——空气阻力系数，它与汽车的流线型有关，可参考表2—3选用或查阅有关资料滚动阻力坡度阻力空气阻力惯性阻力二．汽车的行驶阻力4．惯性阻力平移质量的惯性力旋转质量的惯性力矩

I

--

旋转部分的转动惯量；旋转部分转动的角加速度。

旋转质量组成部分较多，且各部分的转动惯量和角加速度不同，计算比较复杂，为方便计算，一般给平质量惯性力乘以大于1的系数，来代替旋转质量惯性力矩的影响。(N)—惯性力系数(或旋转质量换算系数)。惯性力系数主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动系的传动比有关.滚动阻力坡度阻力空气阻力惯性阻力汽车的总行驶阻力为1．汽车的运动方程汽车在道路上行驶时，必须有足够的驱动力来克服各种行驶阻力。当驱动力与各种行驶阻力之代数和相等的时候，称为驱动平衡。其驱动平衡方程式(也称汽车的运动方程式)为2.汽车的行驶条件

三．汽车的运动方程与行驶条件⑴．必要条件（即驱动条件）

：⑵．充分条件（附着条件）：—附着系数路面类型路面状况干燥潮湿泥泞冰滑水泥混凝土路面0.70.5//沥青混凝土路面0.60.4//过渡式及低级路面0.50.30.20.1各类路面上附着系数的平均值第二节汽车的动力特性

一．汽车的动力因数

动力因数：单位车重的有效牵引力。它表征某型汽车在海平面高程上，满载情况下，每单位车重克服道路阻力和惯性阻力的性能。

有效驱动力，其值与汽车构造和行驶速度有关汽车在道路上行驶时的道路阻力和惯性阻力之和，其值主要与道路状况和汽车的行驶方式有关将有关公式代入得：

为使用方便，也可用曲线表示D与V的函数关系，称为动力特性图。二．动力因数的修正

方法是给乘以一个修正系数，即

称为动力因数的海拔荷载修正系数，为

—海拔系数

三．汽车的行驶状况

⑶.当采用V1＞Vk的速度行驶时，若道路阻力额外增加，汽车可在原来排档上降低车速，以获得最大D值来克服额外阻力，待阻力消失后可立即提高到原V1的速度行驶。这种行驶状态成为稳定行驶⑷.当汽车采用V2＜Vk的速度行驶时，若道路阻力额外增加，汽车减速行驶而D值随之减小，如果此时不换档或开大节流阀，汽车将因发动机熄火而停驶。这种行驶状态呈不稳定行驶。⑸.临界速度Vk是汽车稳定性时的极限速度。一般情况下汽车都采用大于某一排档的临界速度Vk作为行驶速度，以便克服额外阻力而连续行驶。如图2-7由动力特性曲线可见⑴.每一排档都存在各自的最大因数Dmax，与之对应的速度称作临界速度，用Vk表示.⑵.若汽车以某一排档作等速行驶(D2)时，汽车可采用V1或V2的任一速度行驶四．爬坡能力

⑴．汽车的爬坡能力是指汽车在良好路面上等速行驶时克服了其它行驶阻力后所能爬上的纵坡度。因0，则

(2—24)

⑵．最大爬坡度系指汽车在坚硬路面上用最低档作等速行驶时所能克服的最大坡度。由于最低档爬坡能力大，坡道倾角也大，此时，，应该用下式计算

解此三角函数方程式，得

(2—25)

第三节汽车的行驶稳定性

一、

汽车行驶的纵向稳定性⑴．产生纵向倾覆的临界状态是汽车前轮法向反作用力为零。此时，汽车可能绕点发生倾覆现象。对点取矩并让，得(2-30)汽车的行驶稳定性纵向稳定性横向稳定性纵向滑移纵向倾覆纵向滑移纵向倾覆纵坡、重心、先后横坡、速度、弯道半径、先后1.纵向倾覆⑵．纵向倾覆的稳定性主要与汽车重心至后轴的距离和重心高度有关。愈大，愈低，纵向稳定性愈好。式中：—

为零时（倾覆）极限坡道倾角；

—为零时（倾覆）道路的坡度。当坡道倾角（或道路纵坡）时，汽车可能发生纵向倾覆。

一、

汽车行驶的纵向稳定性汽车的行驶稳定性纵向稳定性横向稳定性纵向滑移纵向倾覆横向滑移横向倾覆纵坡、重心、先后横坡、速度、弯道半径、先后2.纵向滑移⑴．

对后轮驱动的汽车，根据附着条件，驱动轮不产生滑移的临界状态是：因为，则⑵．

当道路纵坡度时，汽车可能产生纵向滑移。第三节汽车的行驶稳定性一、

汽车行驶的纵向稳定性汽车的行驶稳定性纵向稳定性横向稳定性纵向滑移纵向倾覆纵向滑移纵向倾覆纵坡、重心、先后横坡、速度、弯道半径、先后3.纵向稳定性的保证因为保证纵向倾覆和滑移的条件分别是：比较以上两式，发现因此发生倾覆之前先发生滑移。(2-30)(2-31)第三节汽车的行驶稳定性结论：①．

汽车在坡道上行驶时，在发生纵向倾覆之前，首先发生纵向滑移现象。为保证汽车行驶的纵向稳定性，道路设计应满足不产生纵向滑移为条件，这样，也就避免了汽车的纵向倾覆现象出现。所以，汽车行驶时纵向稳定性的条件为：②．

由于重心高度的增大而破坏纵向稳定性条件，所以，应对汽车装载高度有所限制。二、

汽车行驶的横向稳定性1.汽车在平曲线上受力分析汽车在平曲线上行驶时产生的离心力为：由于路面横向倾角一般很小，则，，其中称为横向超高坡度(简称超高率)，所以将离心力与汽车重力分解为平行于路面的横向力和垂直于路面的竖向力，即①．横向力是汽车行驶的不稳定因素，竖向力是稳定因素。将车速（m/s）化成（km/h），则

（2—33）②．采用横向力系数来衡量稳定性程度，其意义单位车重的横向力，即

2.横向倾覆条件分析汽车在具有超高的平曲线上行驶时，由于横向力的作用，可能使汽车绕外侧车轮触地点产生向外横向倾覆的危险。为使汽车不产生倾覆，必须使倾覆力矩小于或等于稳定力矩。即因比小得多，可略去不计，则将此式代入式(2—33)并整理，得

3.横向滑移条件分析汽车在平曲线上行驶时，因横向力的存在，可能使汽车沿横向力的方向产生横向滑移。为使汽车不产生横向滑移，必须使横向力小于或等于轮胎和路面之间的横向附着力，即

式中：—横向附着系数，一般=（0.6～0.7）利用此式可计算出汽车在平曲线上行驶时，不产生横向滑移的最小平曲线半径或最大允许行驶速度。①．汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于横向力系数值的大小。现代汽车在设计制造时重心较低，一般，即，而所以。③．

装载过高时可能发生倾覆现象。4.横向稳定性的保证

可见，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象，为此，在道路设计中应保证汽车不产生横向滑移，同时也就保证了横向倾覆的稳定性。②．横向倾覆和滑移的条件分别是：第四节汽车的制动性汽车的制动性是指汽车行驶中强制降低车速以至停车，或在下坡时能保持一定速度行驶的能力。一、汽车制动性的评价指标评价汽车制动性的指标：制动效能（制动距离）制动效能的热稳定性制动时汽车的方向稳定性二、制动距离：制动距离是汽车从制动生效到汽车完全停住，这段时间内所走的距离。1.制动平衡方程式汽车制动时，制动力P取决于轮胎与路面之间的附着力。在附着系数较小的路面上，若制动力大于附着力，车轮将在路面上滑移，易使制动方向失去控制。所以P值的极限值为

P=G汽车在部分滑动部分滚动的情况下附着力最大。制动平衡方程式为：-P=RW+Rf+Ri+RI

P+Rf+Ri+RI=0（忽略空气阻力）2.制动距离附录资料：不需要的可以自行删除节能与新能源汽车

--纯电动汽车目录1概述2新能源汽车现状

3

纯电动汽车技术原理及优势4纯电动汽车商业模式简介5远期展望概述基本概念以内燃机为主要动力系统，综合利用各种技术降低油耗的叫节能汽车。

“新能源汽车”是指采用新型动力系统，使用非石油燃料的汽车。规划中的新能源汽车主要是指纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车。纯电动汽车是以电池为储能单元，以电动机为驱动系统的车辆。纯电动汽车的特点：结构相对简单，生产工艺相对成熟。新能源汽车现状序号国家/区域鼓励政策行动计划1美国《2001年美国未来能源保证法案》《美国新的综合性能源计划》《美国下一代电动汽车协议》未来10年投入10亿美元，至2015年普及100万辆插电式混合动力汽车2欧盟欧洲汽车制造商协会《2010税收导则》，除意大利和卢森堡，所有西欧国家出台了对电动车的减税、免税或补贴政策奥地利：25万辆推广计划丹麦：2020年，电动汽车占新售车辆1/10西班牙：2014年普及100万辆3德国《国家电动车发展计划》，2009-2012年投入5亿欧元用于纯电动和插电式混合动力汽车的研发产业化到2020年、2030年分别普及100万辆和500万辆纯电动汽车和插电式混合动力汽车4法国《新车置换金》《法国清洁汽车购买奖励体系》2015年推广电动汽车10万辆5英国《私人购买新能源汽车补贴细则》低碳汽车示范运行与研发资助政策2015年推广电动汽车24万辆6日本《下一代汽车的补助金制度》《日本电动汽车购买补助手册》到2020年普及以电动汽车为主体的“下一代汽车”达到1350万辆国外政策世界各国普遍将发展电动汽车确立为节能减排的重要途径和政府战略性计划，出台各类发展鼓励政策和行动计划。新能源汽车现状电动汽车科技发展“十二五”专项规划 形成“三横三纵三大平台”（三纵：混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车；三横：电池、电机、电控;三大平台：标准检测、能源供给、集成

示范战略重点与任务布局）

《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020）》

汽车工业转型的主要战略取向——纯电驱动当前重点推进——纯电动汽车和混合动力汽车产业化推广普及：非插电式混合动力汽车、节能内燃机汽车

国内政策新能源汽车已经成为我国七大战略性新型产业之一新能源汽车现状国内发展状况经过多年的酝酿，国内纯电动汽车日趋成熟，有多款电动车已取得国家公告吉利熊猫EK电动汽车系列动力源：铅酸电池最高车速：80km/h北汽福田迷迪纯电动轿车动力源：锂电池组续航：100—150公里

东风风神，EJ02纯电动汽车动力源：磷酸铁锂电池，电机类型：风神采用永磁同步电机长安奔奔MINI纯电动汽车动力源：磷酸铁锂电池组电机类型：永磁直流无刷电机

比亚迪E6纯电动汽车动力源：铁电池续航：200—300公里

众泰2008EV纯电动汽车动力源：锂离子电池续航：300公里纯电动汽车纯电动汽车技术原理分类领域整车共性技术

整车和系统集成网络通讯和控制技术强电安全技术电磁兼容性技术整车轻量化技术整车匹配标定和试验技术系统标定和优化技术智能感应及显示技术故障诊断和容错控制技术热管理技术分类和领域纯电动汽车核心技术分类领域控制系统关键技术电制动技术安全技术控制软件开发仿真系统设计诊断技术车用驱动电机系统关键技术驱动电机及其控制技术系统集成系统热管理位置/转速传感器高性能绝缘材料高性能永磁材料电力电子元器件IGBT车用动力电池系统关键技术

动力电池及成组技术系统集成电池管理系统正负极材料锂离子电池隔膜纯电动汽车核心技术分类领域电动辅助系统关键技术电空调电转向电制动电动汽车的主要组成和核心部件“三大件”驱动系统电动汽车的心脏驱动系统的功用是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充入蓄电池中。实现一种“再生”效应。驱动系统包括：电子控制器、功率转换器、电动机、机械传动装置和驱动车轮等。常用的驱动电机：

1、直流有刷电动机、

2、交流感应电动机、

3、开关磁阻电动机、

4、无刷直流电动机及永磁同步电机控制系统对驱动机的控制

主要功能是根据驾驶员的操作和当前的工况，在保证安全和动力性要求的前提下选择尽可能优化的工作模式。