汽车发动机原理与汽车理论基本课件

《汽车发动机原理与汽车理论基本课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车发动机原理与汽车理论基本课件（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第一节 汽车的动力性指标第二节 汽车的驱动力第三节 汽车的行驶阻力第四节 汽车的动力方程 第五节 汽车行驶的驱动附着条件第六节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图第七节 汽车的功率平衡第八节 装有液力变矩器的动力特性第九节 影响汽车动力性的主要因素第十节 汽车的驾驶性能第十一节 汽车动力性试验第十二章 汽车的动力性第一节 汽车的动力性指标 一、汽车的最高车速 二、汽车的加速能力 三、汽车的爬坡能力汽车的最高车速vmaxn最高车速是指在良好的水平路面（混凝 土或沥青）上汽车能达到的最高行驶车速 。n 轿车：vmax=130200km/h；n 客车：vmax=90130km/h；n 货车：vm

2、ax=80110km/h。n在使用中，将加速踏板踩到底，变速器 挂入最高档位。汽车的加速能力n加速能力可用汽车以最大加速强度加速行驶时的加速度、加 速时间或加速行程来表示。在实际中评价汽车的加速能力最常 用的指标是加速时间。n分类： .原地起步加速时间： 由低档（I或II档）起步，以最大的 加速强度（包括选择恰当的换档时机）逐步换至最高档位后达 到某一预定距离或车速所需的时间。一般用0400m或 0100km/h的时间表示原地起步加速能力。.超车加速时间:用最高档或次高档由某一较低车速全力加 速到某一高速所需的时间。有时也采用加速过程曲线表示加速 能力。汽车的爬坡能力n汽车的爬坡能力：用满载时

3、汽车在良好路面上的最 大爬坡度（档的最大爬坡度）表示。n不同的车辆对爬坡能力的要求： 轿车:最高车速大，加速时间短，经常在较好的道 路上行驶，一般不强调它的爬坡能力。 货车:在各种道路上行驶，要求它具备足够的爬坡 能力。一般30即16.7； 越野车：在坏路或无路条件下行驶。60或31。n为了维持道路上各种车辆能畅通行驶，要求各种车 辆在常见的坡道上行驶速度相差不能太悬殊，所以 ，也可用汽车在常遇的坡道上必须达到的车速来表 明汽车的爬坡能力。第二节 汽车的驱动力 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 使用特性曲线：即带有附件时的负荷特 性，通常汽油机小15，而柴油机小10外

4、特性曲线：节气门(油门)全开时，转 矩或功率等与转速的关系传动系的传动效率n传动系的功率损失包括变速器、传动轴万向节、主 减速器等部件产生的功率损失。其中变速器和主减速 器产生的功率损失所占的比例最大。n传动系功率损失的分类：n 机械损失功率：与啮合齿轮对数、传递的扭矩有关 。n 液力损失功率：搅动和磨擦。它与润滑油品质、温 度、油面高度、转速等有关。n传动系各部件的传动效率：见表7-1。车轮的半径n自由半径r0：车轮处于无载荷时的半径。 n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。rs与法向载荷和胎压有关。n动力半径rg：驱动车轮除承受法向载荷外，还承受扭矩作 用，轮胎

5、产生径向变形和切向变形。这时车轮中心至轮胎 与道路接触面切向反力之间的距离。n滚动半径rr ：子午线轮胎 F=3.05斜交轮胎 F=2.99 n应用：rs用于动力学分析；rr用于运动学分析；一般分析 不计差别： rsrrr 汽车的驱动力图 定义：在各个档位上，汽车的驱动力与 车速之间的函数关系曲线。 若已知发动机外特性曲线、 传动系的传动比、传动效率 、车轮半径等参数时，就可 作出汽车驱动力图。作图步骤 （1）建立坐标系； （2）确定汽车传动系的传动比、传动效率T和车 轮半径r； （3）在发动机外特性曲线上任取一点B，确定这一 点的转速nB和对应的有效扭矩MeB； （4）根据驱动力计算公式分别

6、求出发动机扭矩为 MeB时，汽车以不同档位行驶时的驱动力FtB、FtB、 （5）计算转速为nB时，汽车以不同档位行驶时的 车速vaB、vaB、 外特性曲线nBMeB一、滚动阻力 滚动阻力是指车轮在路面上滚动时，由于轮胎与 路面之间的相互作用而引起的能量损失。 1轮胎的变形分析:车轮滚动时，轮胎与路面的接 触区域产生相互作用力，轮胎和支 承路面发生相应的变形。当弹性轮 胎在混凝土、沥青等硬路面上滚动 时，轮胎的变形是主要的。如图7-3。这种损失称为弹性物 质的迟滞损失。 第三节 汽车的行驶阻力 轮胎的弹性迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的 一种阻力矩（Mf =Fza）。如图7-4所示。aFz2.从动轮

7、在硬路面上滚动时的受力情况：如图7-5所 示。 欲使从动轮等速滚动，在车轮中心施加一个推力Fp1 。f-滚动阻力系数。需要说明的是，在分析汽车行驶阻力时，不必具体考虑轮胎滚 动时所受到的滚动阻力矩，只要知道滚动阻力系数求出滚动阻 力就可以（它只是一个数值，无法在真正的受力图上表现出来 ）。Ff=Wf 3.驱动轮在硬路面上等速滚动时的受力情况：如图7 -6所示。 在驱动轮也作用有滚动阻力偶矩Mf2 。 结论 ：真正驱动汽车行驶的力是 地面切向反力Fx2，它在数值上等 于驱动力Ft减去滚动阻力Ff。滚动阻力系数 1) 影响因素：与路面的种类、车速以及轮胎 的结构、材料、胎压等有关。同一轮胎在不同的

8、 路面上的滚动阻力系数见表7-2。 2)滚动阻力系数的经验计算：u轿车： 式中：f0良好沥青或混凝土路面为0.014 ；卵石路面为0.025；砂石路面为0.020；u货车：f =0.0076+0.000056va va车速(km/h)。滚动阻力二、空气阻力 1.定义:汽车直线行驶时受到的空气作用力在 行驶方向上的分力。 2.分类:摩擦阻力和压力阻力。 3.空气阻力的计算： CD可通过道路试验、风洞试验等方法测得。 A指汽车在其纵轴的垂直平面上的投影面积； 也常用轮距与汽车高度乘积表示。 汽车的CD和A的数值如表7-2所示。影响 Fw 的因素：CD 和 A 由于乘坐空间的制约A变化不大 但CD变

9、化较大，195070年 CD =0.40.61990年CD =0.250.40概念车CD =0.2 CD大小对轿车（高速）汽车的性能影响极大 例如：帕萨特 (Passat ) CD= 0.28前部低， 过渡平滑， 后部加扰流板， 掠背式， 底部导流，平整化，向后应逐 步升高， 整车俯视形状为腰鼓式， 改进通风进口、出口位置， 商用车顶部安装导流罩系统。CD压力阻力u形状阻力：与汽车的主体形状有很大关系。占58。u干扰阻力：车身表面突起部位引起的阻力（如后视镜 、门把手、导水槽、驱动轴、悬架导向杆等） 。占14 。u内循环阻力：发动机冷却系统、车身通风等需要的空 气流经车体内部时形成的阻力。占1

10、2。u诱导阻力：空气升力在行驶方向的分力。占7。汽车的空气阻力系数和迎风面积三、坡度阻力 1.定义：当汽车上坡行驶时，汽车重力沿坡 道方向的分力 。 2.计算式： Fi=Gsin 3.道路坡度： 一般道路坡角较小，sintan=i，所以坡 度阻力为Fi=Gi 4.道路阻力F：由于坡度阻力与滚动阻力 都是与道路有关的阻力，且都与汽车重力 成正比，所以把两种阻力合在一起称为道 路阻力 。 F=Ff+Fi=fGcosa+Gsina 当坡角a较小时，cosa1，sinai，那么： F=Gf+Gi=G（f+i） 令 =f+i，称为道路阻力系数。 则 F=G四、加速阻力 1.定义:汽车加速行驶时，需要克服

11、其质量加 速运动时产生的惯性力，称为加速阻力Fj。 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，旋转质量产生惯性 力偶距。 2. 计算式： 式中： -汽车旋转质量换算系数。 汽车旋转质量换算系数 主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动 惯量和传动系的传动比等有关。 在进行动 力性计算时，可按经验公式估算： 式中：1车轮旋转质量换算系数； 2飞轮旋转质量换算系数。 第四节 汽车的动力方程 1.汽车行驶的驱动条件(或必要条件)：第五节 汽车行驶的驱动附着条件 2.汽车行驶的附着条件(或充分条件)： 轮胎与路面之间附着条件可用附着力来表示。 附着力指地面对车轮切向反作用力的极限值，

12、用F 表示。 在硬路面上，附着力与驱动轮法向反作用力Fz2 （或垂直载荷W2）成正比，即： F=Fz2 -称为附着系数，与路面的种类和路面状况、 轮胎的结构和材料及车速等有关。实际上，附着力并不是作用在汽车上的外力，它只是地面对车 轮切向反作用力的极限值，当切向反作用力达到此极限值时， 驱动轮将产生滑转 。 u对于后轮驱动的汽车：FX2=Ft-Ff 2F=Fz2 FtF+Ff2 = Fz2 （+f） 与值相比，f值很小，故可忽略不计。 所以，汽车行驶的附着条件为: Ft F 结论：汽车行驶的驱动-附着条件为:第六节 动力性的评价方法：驱动力行驶阻力图 一、驱动力行驶阻力图 只要汽车行驶，汽车行

13、驶阻力中的滚动阻力Ff 和空气阻力 Fw 就存在。在良好典型路面上，汽车驱动力与这两个阻力 之差就是汽车可用于克服坡道阻力Fi 或是汽车加速需要克服 的加速阻力Fj 。这就是所谓的汽车驱动力和汽车行驶阻力的 平衡。 为了形象地说明汽车行驶时驱动力和行驶阻力的关系，通 常将汽车驱动力Ft 以及始终存在的两个行驶阻力Ff 和Fw 绘 制成力和车速的关系曲线图，称为汽车驱动力行驶阻力平 衡图.动力性指标(最高速度,加速能力,爬坡能力)便可分析汽车在附着条件良好路面上的行驶能 力。即在油门全开时，汽车可能达到最高车速、加 速能力和爬坡能力。行驶方程式反映了汽车行驶时，驱动力和外界阻力 之间的普遍情况。

14、当已知条件： 图125 汽车驱动力行驶阻力平衡图驱动力Ft1. 最大速度和部分负荷时的力平衡以及 uamax 和部分负荷时的等速2. 加速能力3. 最大爬坡度 2. 加速能力 它用aj,但aj不方便评价 。通常用加速时间或加速距离来评价。 图1-25 汽车加速度速度图加速度aj 图127 加速度倒数曲线由驱动力、滚动阻力和空气阻力，就 可按行驶方程式计算加速度及其倒数，从 而求得加速时间或者加速距离。 手工计算时,一般忽略原地起步过程 的离合器打滑过程.即假设在最初时刻 ，汽车已具备起步换档所需的最低车速 。 换档时刻的确定：若I-II加速度曲 线相交，则规定在交点处换档；若I-II 的加速度

15、曲线不相交，则规定在发动机 最高转速处换档；换档时间一般忽略不 计（正态分布t=0.20.4s)。 计算加速时间的用途：确定汽车加 速能力；传动系最佳匹配；合理选择发 动机的排量。 其前提条件是路面良好，克服 Fw+Ff 后的全部力都用于克服坡道阻力，即3. 利用驱动力-行驶阻力平衡图确定汽车的爬坡能力二、动力特性图动力因数 汽车在行驶时驱动力与行驶阻力平衡 发动机输出功率也与行驶阻力功率平衡第七节 汽车的功率平衡 功率平衡图 用纵坐标表示功率，横坐标表示车 速，将发动机功率与经常遇到的阻力功 率对车速的关系绘制在直角坐标图上， 就得到功率平衡图。 档位不同时车速的范围不同，但是功率的大小不变，只是各档的功率曲线对应的车 速位置不同。低档时车速低，速度变化区域 窄；高档时车速高，所占速度变化区域大。 滚动阻力功率在低速时近似为直线，而在高速时是二次曲线（低速、货车！） 空气阻力功率曲线为三次函数 在低速时以滚动阻力功率为主，而在高速时以空气阻力功