项目二 汽车动力性能检测

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1、项目二 汽车动力性能检测1动力性评价指标v最高车速v加速性能v上坡能力2汽车的驱动力3一、滚动阻力v 滚动阻力Ff是当车轮在路面上滚动时 ，由于两者间的相互作用和相应变形所 引起的能量损失的总称。 v滚动阻力等于滚动阻力系数与车轮载荷的乘积 ：v Ff Wf4二、空气阻力 v 汽车直线行驶时受到的空气作用力在 行驶方向上的分力称为空气阻力。v空气阻力分为摩擦阻力与压力阻力两部 分。v 摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表 面产生的切向力在行驶方向上的分力；v 压力阻力是作用在汽车外形表面上的 法向压力在行驶方向上的分力。v 压力阻力分为形状阻力、干扰阻力、 内循环阻力和诱导阻力等四部分。5空气阻力

2、计算公式6空气阻力系数CD v CD值的大小和汽车外形关系极大，这就要求 汽车外形的流线型好。CD值可通过风洞试验测 定。根据现代空气动力学的原理，轿车车身常 采用下列方法降低CD值。v 1）整车v （1）在汽车侧视图上，它应前低后高 ，使车身呈l2的负迎角。这可减少流 人车底的空气量，使CD值下降，并可减 少升力。v （2）在俯视图上，车身两侧应为腰鼓 形，前端呈半圆状，后端有些收缩。78空气阻力系数CD v 2）车身前部v （1）发动机罩向前下方倾斜，面与面的交接处为大 圆弧的圆柱面。v （2）挡风玻璃为圆弧状，尽可能躺平且与中部供起 的车顶盖圆滑过渡。前窗与水平线夹角为30左右时， CD

3、值最低。v （3）前后玻璃支柱应圆滑，窗框高出玻璃面的程度 应尽可能小。v （4）用埋入式大灯、小灯和门把，灯的玻璃罩与车 头车尾组成圆滑的整体。v （5）后视镜等凸出物的形状应接近流线型。v （6）拱形保险杠与车头连成连续圆滑的整体。v （7）在保险杠之下的车头处，安装适当长度的向前 或前下方伸出的阻流板，虽然它本身产生一定的阻力 ，但它能抑制车头处较大涡流的产生。9空气阻力系数CD v 3)汽车后部v （1）在汽车侧视图上，后窗玻璃与水平线 呈25夹角以下的称为快背式车身；呈25 50夹角的称为舱背式车身。最好采用快背式 或舱背式。v （2）在其后端装有凸起的扰流板。它具有 阻滞作用，使流

4、过车身上表面气流的速度降低 ，从而降低了垂直于后窗表面的负压力的绝对 值，使空气阻力减小。v （3）在外观上有行李箱的称为折背式车身 ，它的后窗玻璃与水平线尽可能呈30角，并 采用短而高的行李箱。10空气阻力系数CD v 4）车身底部v （1）所有零部件在车身下应尽量齐 平，最好有平滑的底板盖住底部。v （2）盖板从车身中部或从车轮以后 上翘约为6角，这可顺利地引导车身下 的气流流向尾部，减少在车尾后形成的 涡流，使CD值下降。11v 5）发动机冷却进风系统v 恰当地选择进出风口位置、尺寸和形状，很 好地设计通风道，在保证冷却效果的前提下， 尽量减少气流内循环阻力。v 随着汽车的速度不断提高，

5、汽车的CD值在不 断地降低，如奥迪100型轿车在型基础 上采用优化措施，使CD值由原来的0.42降至 0.30。预计在不久的将来，轿车CD值可达0.2 。v 随着高速公路的发展，载货汽车的外形设计 也采用了减少CD值的方法。驾驶室顶盖、挡v 风玻璃及前胜在侧视图上具有大的圆弧，特 别是整个驾驶室装用导流板装置，可大幅度减 少CD值。12三 坡度阻力 v汽车上坡行驶时，汽车重力沿坡道的分力称为汽车上坡阻力Fv F Gsin (在坡度较大时 )v 道路坡度用坡道角及坡度i表示。v 坡度是坡高h与相应的水平距离s之比，可用百分比表示的，即 ：v i = h/s = tan= sinv F G i (

6、 当坡度角不大时 )v 由于坡度阻力与滚动阻力都是与道路有关的阻力，而且都和汽 车重力成正比所以可把这两种阻力合在一起考虑，称为道路阻 力，用F表示，即： v F = Ff + Fi = fG cos + G sin = Gf +Gi = G(f+i)v f + i = 称为道路阻力系数，则：v F = G 13四、加速阻力 v 汽车加速行驶时，需要克服汽车质量加速运动时的惯性力，这 就是加速阻力FJ。v 汽车的质量包括平移质量和旋转质量两部分，加速时平移质量产 生惯性力，旋转质量（主要是曲轴、飞轮、离合器总成和所有车轮 ）产生惯性力偶力矩。为了计算方便，通常把旋转质量的惯性力偶 力矩转化为平

7、移质量的惯性力，计算时，用系数作为计入旋转质 量惯性力偶矩的汽车质量换算系数。因此，汽车加速时的加速阻力 为：v v v 主要和飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动系的传动比有关。v 14v 汽车的行驶阻力为：v F Ff 十 Fw 十Fi 十 Fj15汽车的驱动力平衡方程 v 汽车行驶时，作用于汽车的外力有驱动力和行驶阻力， 它们相互平衡。表示汽车驱动力与行驶阻力之间关系的等 式，称为汽车的驱动力平衡方程，即： v v或 v v 说明汽车行驶中驱动力与各行驶阻力的平衡关系。 v 反映了汽车的结构参数与使用参数的内在联系。 v 汽车驱动力平衡方程可由严格的受力分析推导 而得。 16汽车行驶的

8、驱动与附着条件 v 一 、汽车行驶的 驱动条件v 由汽车驱动力平衡方程可知：v Ft = Ff+ Fw + Fi时，汽车将 等速行驶；v Ft Ff+ Fw + Fi时，汽车将 加速行驶；v Ft Ff+ Fw + Fi时，汽车将 无法开动或减速行驶以至停车。v 可见汽车行驶的必要条件是：称为汽车的驱动条件。 17二 、汽车行驶的附着条件 v 在一定的轮胎与路面条件下，当驱动力 增大到一定程度时，驱动轮将出现滑转现象 ，增大驱动轮的转矩，只能使驱动轮加速旋 转，地面明向反作用力并不增加。这表明汽 车行驶还要受轮胎与路面附着条件的限制。v 汽车行驶的附着条件可近似地写成：v Ft F18三、汽车

9、的驱动与附着条件v 将汽车的驱动条体与附着条件联写，则得：v Ff+ Fw + Fi Ft F v 上式即汽车行驶的驱动与附着条件，也是汽 车行驶的充分与必要条件。v 汽车行驶首先要满足驱动条件，即汽车本 身具有产生足够驱动力的必要条件。v 保证汽车正常行驶，轮胎与地面必须有良好 的附着性能，即附着力足够大，地面才能在附着 力的限制下对驱动轮作用足够的切向反作用。 19四、影响附着系数的因素影响附着系数的主要因素是：路面的种 类和状况、轮胎的结构和气压，还有其他一 些使用因素。1 路面的种类和状况2 轮胎的结构和气压3 使用因素20汽车的驱动力一行驶阻力平衡图与动力特性图 v 一、驱动力一行驶

10、阻力平衡图v 前面已得到汽车的行驶驱动力方程：v Ft = Ff + Fw + Fi + Fjv 汽车驱动力方程表明了汽车行驶时驱动力和外 界阻力之间的相互关系。，v 可以确定汽车在节气门全开时可能达到的最高 车速、加速能力和爬坡能力。 21v 汽车行驶驱动力方程通常用图解法进行 分析，比较清晰形象。v 图解法就是在汽车驱动力图上再画上汽 车行驶中经常遇到的滚动阻力和空气阻力曲 线，作出汽车驱动力一行驶阻力平衡图，并 用来确定汽车的动力性。v 图上既有各档的驱动力，又有滚动阻力 以及滚动阻力和空气阻力叠加后得到的行驶 阻力曲线。22汽车驱动力行驶阻力图23汽车行驶最高速度图解法 v 从图上可以

11、清楚地看出不同车速时驱动力和 行驶阻力之间的关系。ft曲线与(FfFw)曲线的 交点便是uamax。因为此时驱动力和行驶阻力相 等，汽车处于相对稳定的平衡状态。图中最高 车速为88kmh。v 从图上还可以看出，当车速低于最高车速时 ，驱动力大于行驶阻力。这样，汽车就可以利 用剩下来的驱动力加速或爬坡。v 当需要在60kmh等速行驶时，驾驶员可以 减小节气门开度(图中虚线)，此时发动机只用 部分负荷特性工作，相应地得到虚线所示驱动 力曲线以使汽车达到新的平衡。24汽车的动力特性图 v 利用汽车的驱动力一行驶阻力平衡图，可以确定一台 汽车的最高车速、加速能力和上坡能力，可以评价同一类型 汽车的动力

12、性，但它不能用于评价不同类型汽车的动力性。 因为汽车的道路阻力和加速阻力均与汽车重力成正比，空气 阻力则与汽车外形等因素有关，所以不能单纯根据汽车驱动 力的大小，简单地判定汽车的动力性。v 需要有一个既考虑驱动力又包括汽车重力和空气阻力的 综合性参数。为此将汽车驱动力平衡方程进行一定的变换， 即可求得评价不同汽车的动力性参数：v 汽车的动力因数 D25汽车的动力特性图26(一)汽车的动力因数和动力特性图v由汽车行驶驱动力方程： v v v将汽车行驶动力方程两边除以汽车重力。当 较小时，经整理得：27汽车的动力特性图28汽车的功率平衡 v 汽车行驶时，其驱动力和行驶阻力是相互平衡的 ，汽车发动机

13、输出功率和汽车行驶的阻力功率也总是 平衡的。在汽车行驶时的每一时刻，发动机发出的功 率始终等于机械传动损失与全部运动阻力所消耗的功 率。v 汽车功率平衡方程式：v v 29影响汽车动力性的主要因素 v 为了提高汽车的动力性，使汽车具 有合理的动力性参数，必须对影响汽车 动力性的各种因素进行分析。影响汽车 动力性的主要因素有： v 发动机特性；v 传动系参数；v 汽车质量和使用因素等。 30一、发动机特性 v 发动机特性受其结构型式的影响，不同种类的发 动机有不同的特性。v 活塞式发动机的汽车在车速低时后备功率小，能提供的驱动力 也小，这是因为该发动机在低转速时功率较小，若不配备变速器 ，只能通

14、过很小的坡度。汽车上配备的发动机的功率越大,则汽车 的动力性越好，但功率过大，会使经济性降低。v 为了评价汽车的动力性能，可用汽车的比功率作为 指标。v 比功率是发动机最大功率Pemax与汽车总质量m之比，即Pm ，也称功率利用系数，其值大小因汽车型式的不同而异。v 汽车发动机的转矩特性对汽车动力性有很大影响。v 低速发动机，其转矩变化较大，适应性系数稍高，在低速范围 内，具有较大的转矩，但转速低将导致功率下降，降低了高速行 驶时的汽车动力性。v 高速发动机，其转矩变化较小，适应性系数稍减，但选择了适 当的传动系后，可以使转矩随转速增加而下降缓慢。 31二、传动系参数 v 传动系对汽车动力性的影响取决于主减速器 传动比、变速器档数与传动比等。v(一)主减速器传动比v 对于装有一定发动机的汽车，其动力性可因 改变主减速器传动比i o而有所变化。v 从提高汽车的加速性出发，io应尽可能大， 但若过分增大io，将使汽车最高速度uamax减小 ，并使发动机以较高转速工作，而影响其寿命 。 v 由于io加大，与之相应的主传动器外形尺寸加大， 使结构过于复杂，并减小驱动桥的离地间隙，影响汽 车的通过性。 32三、汽车总质量 v 汽车总质量增加，则汽车动力性能下降。所 以，减轻汽车自重，会改善汽车的动力