汽车理论的文章

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1、汽车理论,主讲 庞兴华,汽车理论研究目标 最高性价比,汽车的各项性能,汽车理论研究的主要内容,汽车动力性,汽车燃油经济性,汽车排放性,汽车操纵稳定性,汽车平顺性,汽车的主要性能,汽车制动性,参考教材：汽车理论 崔胜民 北京大学出版社 2016,动力性：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。,本章内容： 汽车动力性的评价指标； 汽车受力分析（驱动力、行驶阻力、动力因数、附着力等）。,第一章 汽车的动力性,返回目录,按照对汽车动力性的基本定义，如何评价汽车的动力性？从哪几方面评价会比较全面？不同车型对动力性的要求是否相同？,第一章 汽车动力性,第一节 汽车

2、的动力性指标,返回目录,第一节 汽车的动力性指标,1.最高车速uamax,重型货车（总质量14t） 90km/h,中型货车（总质量614t） 100km/h,微型和轻型货车（总质量6t） 80 130km/h,城市铰接客车 60 90km/h,客车 125km/h,商用车的速度相对较低，其主要技术参数是载质量或载客量。,微型（经济型）轿车 （发动排量/L1.0 ） 奥拓 0.8 120km/h 吉利 1.0 120km/h 夏利 1.0 137km/h 奇瑞QQ 0.8 130km/h,普及（紧凑）型轿车 （1.0发动排量/L 1.6） 吉利 1.3 155km/h 夏利 1.3 165km/

3、h 羚羊 1.3 168km/h 西耶那 1.5 168km/h 赛欧 1.6 165km/h 波罗 1.4 172km/h 富康 1.6 180km/h 捷达 1.6 170km/h 飞度 1.3手动 165km/h 飞度 1.3CVT 160km/h 飞度 1.5手动 180km/h 飞度 1.5CVT 175km/h,从这组数据能获取什么信息？,第一节 汽车的动力性指标,中高级轿车 2.5发动机排量/L4.0 凯迪拉克赛威 2.8 201km/h 奥迪A6L 2.8 235km/h 宝马530i 250km/h 奔驰E 280 250km/h,第一节 汽车的动力性指标,中级轿车 （1.6

4、发动机排量/L2.5） 普桑 1.8 150km/h 桑塔纳3000 1.8 185km/h 宝来 1.8手动 206km/h 宝来 1.8T手动 221km/h 宝马318i 214km/h 蒙迪欧 2.0 205km/h 本田雅阁 2.0 197km/h 本田雅阁 2.4 219km/h 奥迪A4 1.8T 220km/h 奥迪A4 2.0 230km/h,第一节 汽车的动力性指标,跑车的最高车速,第一节 汽车的动力性指标,跑车的最高车速,第一节 汽车的动力性指标,跑车的最高车速,思考,汽车的最高车速这么高，在高速公路上可以得到充分发挥吗？,中国高速公路允许的最高车速 120km/h 德国

5、高速公路不限速,第一节 汽车的动力性指标,SUV的最高车速 宝马X5(4.4L) 230km/h 陆虎览胜(4.0L) 210km/h 宝马X5(3.0L) 202km/h 大众途锐(3.0L) 197km/h 捍马H2(6.0L) 180km/h 帕杰罗速跑(3.0L) 175km/h,对最高车速的总结,通过以上数据的对比分析，能得到一些什么结论？,思考,发动机排量越大，汽车最高车速越高； 配置相同发动机的前提下，手动挡比自动挡车速更高； 发动机排量相同的前提下，车身越小，最高车速越高； SUV配备的发动机排量普遍较大，但与配备相同发动机排量的轿车相比，最高车速要低。,第一节 汽车的动力性指

6、标,现今内燃机汽车的最高车速记录为660km/h，由塞默兄弟在1965年11月创造。,世界上车速的最高记录是英国飞行员安迪格林（Andy Green）在美国内华达州西北的盐湖上，于1997年10月驾驶一辆喷气式发动机驱动的“冲刺”号汽车创造的，车速第一次超过了声速，达到1227.73km/h。,第一节 汽车的动力性指标,2.加速时间t,飞度1.5L 12.0s 红旗CA7460 10.5s 捍马H2 10.0s 宝马523Li 9.6s 奥迪A8 7.0s 宝马750 6.6s 奔驰S600 6.5s,宝来1.8 M（手动挡）/A（自动挡） 11.1s/12.7s 宝来1.8T M （手动挡）

7、/A（自动挡） 9.0s/10.5s 手动挡汽车的加速时间更短,法拉利 575M Maranello 4.2s 宝时捷911 3.9s 兰博基尼 Gallardo 4.2s,第一节 汽车的动力性指标,（1）原地起步加速时间,1） 0100km/h的加速时间,2）静止到400m或静止到1km的冲刺时间,60100km/h （4挡/5挡） 10.8s / 13.7s 80120km/h （4挡/5挡） 10.6 s/ 14.1s,思考：从这组数据可得到什么信息？,第一节 汽车的动力性指标,奥迪A6 1.8T 静止到400m冲刺时间7.9s 静止到1km冲刺时间33.4s 在一般的技术参数中往往不给

8、此项数据,（2）超车加速时间,宝马520i,低挡的超车加速能力更强。,坡度的概念,货车满载 imax=30 越野车 imax=60,一些SUV车型的最大爬坡度,第一节 汽车的动力性指标,3.最大爬坡度imax,第一节 汽车的动力性指标,美国对轿车的爬坡能力有如下规定： 能以104km/h（65mile/h）通过6的坡道； 满载时不低于80km/h； 在6的坡道上，096km/h（60mile/h）的 加速时间不应大于20s。,第一章 汽车动力性,重点分析并计算汽车行驶过程中的驱动力和行驶阻力。,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,返回目录,Tt驱动力矩；,Ttq 发动机转矩；,第二节 汽车的驱动力

9、与行驶阻力,一、驱动力Ft,ig变速器传动比；,i0主减速器传动比；,T传动系的机械效率。,发动机产生的转矩经传动系传到驱动轮，产生驱动力矩Tt，驱动轮在Tt的作用下给地面作用一圆周力F0，地面对驱动轮的反作用力Ft即为驱动力。,Ft 与发动机转矩Ttq、变速器传动比 ig、主减速器传动比 i0、传动系的机械效率T 和车轮半径 r 等因素有关。,驱动力和车速都与发动机特性有直接关系，可以通过发动机特性曲线找出驱动力与车速之间的关系。,发动机,ua,Ft,计算驱动力是为了确定汽车的动力性指标，也即要找出驱动力和车速的关系。,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,发动机的转速特性，即Pe、Ttq、b=f

10、（n）关系曲线。,节气门开启程度的不同,外特性曲线,部分负荷特性曲线,思考,计算汽车动力性指标时，需要用什么特性曲线？,1.发动机的转速特性,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,发动机转速特性曲线,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,带上全部附件设备时的发动机特性曲线，称为使用外特性曲线。一般，使用外特性与外特性相比： 汽油机的最大功率约小15%； 货车柴油机的最大功率约小5%； 轿车与轻型货车柴油机的最大功率约小10%。,宝来轿车发动机的基本参数如下 ： 水冷，直列四缸，每缸五气门 最大功率 110kW/5700 r/min 最大转矩

11、210Nm/17504600 r/min 缸径行程 81mm86.4mm 压缩比 9.3:1,思考,宝来轿车发动机的转矩输出特性是否理想？为什么？ 汽车起步加速时，过早换入高挡（即发动机转速较低时即换入高挡) 是否有利于其加速性？ 发动机最大转矩对应的转速较低好还是较高好？一般来说，达到最大扭矩时的转速低的好，可以尽早获得最大的加速力。但是也不能太低。,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,等速行驶时,PT传动系损失的功率。,Pin输入传动系的功率；,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,2.传动系的机械效率T,转速,机械损失,液力损失,转矩,齿轮对数,过低，热容量小,过高，搅油损失大,油面高度,温度,润

12、滑油品质,直接挡T最高,T高,损失小,齿轮对数少,T高,损失的比重小,损失大,Ttq大,传动系损失的功率PT主要与哪些因素有关？,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,PT,思考,传动系效率曲线,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,挡,挡,11200r/min 21600r/min 31900r/min 42000r/min,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,表1-1 传动系各部件的传动效率,自由半径：车轮处于无载时的半径。 静力半径rs：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。 滚动半径rr：车轮几何中心到速度瞬心的距离。,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,3.车轮半径,做出的Ft - ua关系图

13、，即驱动力图。,依据下面两式,以及发动机外特性曲线,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,4.汽车的驱动力图,例：已知奥迪A4轿车发动机的数据（如下表所示），ig1=2.13，i0=6.333，r=0.317m，T=0.90，由 和 可以对应计算出 1 挡的Ft1和ua1。,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,奥迪 A4 轿车驱动力图,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,滚动阻力Ff,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,二、汽车的行驶阻力,汽车在行驶过程中将会遇到哪些行驶阻力？如何保证汽车可以加速或爬坡？,空气阻力Fw,坡度阻力Fi,加速阻力Fj,汽车行驶总阻力,思考,软路面上,硬路面上,产生滚动阻力的主要原因

14、,轮胎变形,轮胎变形和路面变形,轮胎变形为什么会产生滚动阻力？,轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。,1.滚动阻力Ff,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,思考,ua,加载变形区,卸载变形区,思考,由轮胎的迟滞损失图看，在轮胎径向变形相同的情况下，地面作用在加载变形区与卸载变形区的法向反力是否相等？,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,1）从动轮受力分析,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,FZd,FZd,f滚动阻力系数,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,令,即路面作用于驱动轮的切向力FX2比Ft要小。,2）驱动轮受力分析,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,ua高 f 大,货车 f=0.0076+0.000056ua,3）影响Ff的因素,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,轿车,（1）车速 ua,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,轮胎的两个最重要参数：极限速度和承载量。,第二节 汽车的驱动力与行驶阻力,临界车速（最高车速） 当汽车车速超过临界车速时，轮胎会出现驻波现象，其周缘呈明显的波浪状，且轮胎温度快速增加。