汽车运用工程学 教学课件 ppt 作者 陈焕江 第三章　汽车动力性

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1、10BW2,主编,第三章 汽车动力性 第四章 汽车的燃油经济性,第三章 汽车动力性,第三章 汽车动力性,第一节 汽车的动力性指标 第二节 汽车行驶方程式 第三节 汽车动力性分析 第四节 附着条件决定的汽车动力性 第五节 汽车驱动系统参数对汽车动力性的影响 第六节 汽车动力性试验,第一节 汽车的动力性指标,第一节 汽车的动力性指标,1. 汽车的最高车速 2.汽车的加速能力,图3-1 汽车加速曲线,第一节 汽车的动力性指标,3.汽车的爬坡能力,第二节 汽车行驶方程式,第二节 汽车行驶方程式,一、汽车的驱动力,图3-2 汽车的驱动力,第二节 汽车行驶方程式,图3-3 发动机特性曲线,第二节 汽车行驶

2、方程式,1.发动机有效转矩Te,图3-4 发动机部分负荷特性 曲线中的功率与转矩曲线,第二节 汽车行驶方程式,2.传动系的机械效率,表3-1 传动系各总成的传动效率,3.车轮半径r 4.汽车的驱动力图,第二节 汽车行驶方程式,图3-5 装有五档变速器的某型汽车的驱动力图,第二节 汽车行驶方程式,二、汽车的行驶阻力,图3-6 弹簧轮模型,第二节 汽车行驶方程式,1.滚动阻力,图3-7 某轮胎的径向变形曲线,第二节 汽车行驶方程式,图3-8 弹性轮胎在硬路面上滚动时的受力情况 a)前移 b)产生滚动阻力偶矩,第二节 汽车行驶方程式,图3-9 驱动轮在硬路面 等速滚动时的受力,第二节 汽车行驶方程式

3、,表3-2 不同路面的滚动阻力系数,第二节 汽车行驶方程式,图3-10 车速和轮胎类型对滚动阻力系数的影响,第二节 汽车行驶方程式,图3-11 气压对滚动阻力系数的影响,第二节 汽车行驶方程式,图3-12 滚动阻力系数与驱动力系数的关系,第二节 汽车行驶方程式,图3-13 汽车转弯行驶时的滚动阻力,第二节 汽车行驶方程式,2.坡度阻力和道路阻力,图3-14 汽车坡度阻力,第二节 汽车行驶方程式,3.空气阻力 (1)空气阻力的形成 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。,图3-15 压力阻力的形成,第二节 汽车行驶方程式,图3-16 不同形式轿车的涡流区,第二节 汽车行

4、驶方程式,图3-17 车辆的内部气流,(2)空气阻力的计算,第二节 汽车行驶方程式,图3-18 大众集团汽车空气阻力系数的逐年变化情况,第二节 汽车行驶方程式,表3-3 汽车空气阻力系数和迎风面积的变化范围,(3)降低空气阻力系数的措施 采取以下措施可以降低汽车的空气阻力系数。 4.加速阻力,第二节 汽车行驶方程式,图3-19 汽车的旋转部件简图,第二节 汽车行驶方程式,图3-20 汽车旋转质量换算系数 a)轿车旋转质量换算系数与传动系总传动比的关系 b)货车旋转质量换算系数与传动系总传动比的关系,第二节 汽车行驶方程式,三、汽车行驶方程式,第三节 汽车动力性分析,第三节 汽车动力性分析,一、

5、汽车的驱动条件 二、驱动力行驶阻力平衡图、动力特性图和功率平衡图 1.驱动力行驶阻力平衡图,图3-21 汽车驱动力行驶阻力平衡图,第三节 汽车动力性分析,2.动力特性图 3.功率平衡图,图3-22 汽车的功率平衡图,第三节 汽车动力性分析,三、汽车动力性分析 1.汽车的最高车速amax (1)利用驱动力行驶阻力平衡图分析 汽车的最高车速Vamax(km/h)指汽车在水平良好的路面上所能达到的最高行驶速度。 (2)利用动力特性图分析 (3)利用功率平衡图分析 如图3-22所示，汽车以最高档在平直道路上稳定行驶时，其发动机功率曲线Pe与需克服的阻力功率曲线的交点所对应的车速，即为汽车的最高车速。

6、2.汽车的加速能力,第三节 汽车动力性分析,(1)利用驱动力行驶阻力平衡图分析 汽车驱动力与滚动阻力和空气阻力之差Ft(Ff+Fw)，称为汽车的后备驱动力。,图3-23 汽车动力特性图及动力性分析,第三节 汽车动力性分析,图3-24 汽车的加速度曲线,第三节 汽车动力性分析,图3-25 加速度倒数曲线,第三节 汽车动力性分析,(2) 利用动力特性图分析 称动力因数与滚动阻力系数之差Df为后备动力因数。,图3-26 后备功率曲线图,第三节 汽车动力性分析,(3) 利用功率平衡图分析 利用汽车的功率平衡图也可确定汽车的加速能力。 3.汽车的爬坡能力 (1) 利用驱动力行驶阻力平衡图分析 若后备驱动

7、力Ft(Ff+Fw)全部用来爬坡，则Fj=0，根据行驶方程式得到：,图3-27 汽车爬坡度图,第三节 汽车动力性分析,(2)利用动力特性图分析 (3)利用功率平衡图分析,第四节 附着条件决定的汽车动力性,第四节 附着条件决定的汽车动力性,一、附着力和附着条件 二、汽车的附着力 1.附着系数 2.驱动轮上的法向反作用力,图3-28 汽车加速上坡时的受力图 G汽车重力 道路坡度角 汽车质心高度 风压中心高区 、作用在前后车轮上的滚动阻力偶矩 、作用在前后车轮上的惯性阻力偶矩 、作用在前后车轮上的法向反作用力 、作用在前后车轮上的地面切向反作用力 L汽车轴距 、汽车质心到前后轴的距离,第四节 附着条

8、件决定的汽车动力性,3.汽车的附着力 三、附着条件限制下汽车的动力性 1.附着条件限制的加速能力,图3-29 前轮驱动汽车加速行驶时受力图,第四节 附着条件决定的汽车动力性,2. 附着条件限制的爬坡能力,图3-30 前轮驱动汽车上坡时受力图,第五节 汽车驱动系统参数对汽车动力性的影响,第五节 汽车驱动系统参数对汽车动力性的影响,一、发动机功率 二、汽车传动系的传动比 1.传动系最小传动比的确定 (1)Vamax设计 最高车速(即阻力功率曲线与驱动功率曲线的交点所对应的车速)对应于发动机最大功率点的转速ne(Pemax)。 (2)高速设计 最高车速对应的发动机转速高于发动机最大功率点的转速ne(

9、Pemax)，其优点是有较大的后备功率，缺点是达不到理论最高车速；而且，当以Vamax行驶时，发动机转速过高，因而噪声、磨损和油耗都过高。,第五节 汽车驱动系统参数对汽车动力性的影响,(3) 低速设计 最高车速对应的发动机转速低于发动机最大功率点的转速ne(Pemax)，其优点是汽车以Vamax行驶时，发动机转速较低；同时，发动机负荷率较高，油耗下降。,图3-31 最小传动比的确定方法,第五节 汽车驱动系统参数对汽车动力性的影响,2.传动系最大传动比的确定 3.传动系档数与各档传动比的确定 (1)传动系的档数 因为使用条件不同，汽车功率不同，且对整车性能要求不同，因而不同类型汽车的传动系应具有

10、不同的档位数。 (2)各档传动比的确定 确定了汽车的最小传动比itmin、最大传动比itmax及变速器的档位数后，应当确定中间各档的传动比。 1)等比级数分配。,第五节 汽车驱动系统参数对汽车动力性的影响,图3-32 换档过程中车速与发动机转速的关系,第五节 汽车驱动系统参数对汽车动力性的影响,2)渐进式速比分配。 三、轮胎尺寸与形式对汽车动力性的影响,第六节 汽车动力性试验,第六节 汽车动力性试验,一、汽车动力性道路试验 1.试验条件 1)试验汽车的装载质量为厂定的最大装载质量，且装载物均匀分布，固定牢靠，不因潮湿等条件变化而改变其质量。 2)轮胎气压应符合该试验车技术条件的规定，误差不超过

11、10kPa。 3)试验车使用的燃料、润滑油(脂)、制动液的牌号和规格均应符合该车技术条件和现行国家标准的规定，同一次试验必须使用同一批燃料和润滑油。,第六节 汽车动力性试验,)试验必须在无雨无雾的天气中，相对湿度小于95%，气温040，风速不大于3m/s。 )试验道路应是清洁、干燥、平坦的混凝土或沥青铺成的平直路面，长度不小于8m，纵向坡度在0.1%以内。 )试验用仪器、设备必须经过检查，符合精度要求。 2.试验仪器,图3-33 五轮仪 a)非接触式 b)接触式 c)主机,第六节 汽车动力性试验,3.试验项目 (1)最高车速Vamax 汽车发动机节气门全开，汽车变速器挂最高档，待达到最高稳定车

12、速后，测定其驶过1000m所用的时间，经计算可求得最高车速。 (2)汽车加速性能测定 1)超车加速能力试验。 2)起步加速能力试验。 (3)上坡能力试验 上坡能力应在一组坡度不同的坡道上试验，坡道长度应大于车长的23倍。 (4)滚动阻力测定 用滑行试验法可测定汽车低速行驶时的滚动阻力。,第六节 汽车动力性试验,二、汽车动力性室内试验 1.汽车动力性试验原理,图3-34 汽车底盘测功机试验原理,第六节 汽车动力性试验,2.汽车传动系统传动效率试验,图3-35 传动系效率试验台 1液力缸 2传动轴 3齿轮箱 4变速器 5转矩传感器,3.车轮滚动阻力试验,第六节 汽车动力性试验,图3-36 轮胎试验

13、台,第六节 汽车动力性试验,4.汽车空气阻力系数的风洞试验,图3-37 回流式整车风洞 (功率：625kW；最大风速：145km/h),第四章 汽车的燃油经济性,第四章 汽车的燃油经济性,第一节 汽车燃油经济性的评价指标 第二节 汽车燃油经济性的计算方法 第三节 汽车燃油经济性的试验方法 第四节 汽车燃油消耗量标准 第五节 影响汽车燃油经济性的结构因素,第一节 汽车燃油经济性的评价指标,第一节 汽车燃油经济性的评价指标,第二节 汽车燃油经济性的计算方法,第二节 汽车燃油经济性的计算方法,一、汽车燃油消耗方程式 二、汽车等速百公里燃油消耗量计算,图4-1 发动机负荷特性曲线,第二节 汽车燃油经济

14、性的计算方法,图4-2 用功率平衡和负荷特性计算汽车等速百公里油耗,第二节 汽车燃油经济性的计算方法,图4-3 等速百公里燃油消耗量曲线,第二节 汽车燃油经济性的计算方法,图4-4 不同道路阻力的等速百公里油耗曲线,第二节 汽车燃油经济性的计算方法,三、汽车循环工况百公里燃油消耗量计算,图4-5 不同档位的等速百公里油耗曲线,第二节 汽车燃油经济性的计算方法,1. 汽车匀速行驶工况燃油消耗量,2.加速行驶工况燃油消耗量 (1)等加速行驶工况燃油消耗量,第二节 汽车燃油经济性的计算方法,图4-6 等加速过程的燃油消耗量计算,第二节 汽车燃油经济性的计算方法,(2) 不等加速行驶工况燃油消耗量 汽

15、车在不等加速行驶工况的燃油消耗量计算方法与等加速时类似。 3.怠速停车时的燃油消耗量 4.减速行驶工况的燃油消耗量 5.整个循环工况的燃油消耗量 四、汽车运行燃油消耗量的计算,第二节 汽车燃油经济性的计算方法,第二节 汽车燃油经济性的计算方法,表4-1 道路分级和修正系数,表4-2 海拔高度(气压)修正系数,表4-3 气温区间及修正系数,第三节 汽车燃油经济性的试验方法,第三节 汽车燃油经济性的试验方法,表4-4 影响汽车燃料经济性的使用因素,一、不控制的道路试验 二、控制的道路试验 三、道路循环试验 1.基本试验条件 (1)汽车 1)汽车必须清洁，关闭车窗和驾驶室通风口，由恒温器控制的空气流

16、必须处于正常调整状态。,第三节 汽车燃油经济性的试验方法,2)试验时，汽车必须进行预热行驶，使发动机、传动系及其他部分预热到规定的温度状态。 3)轮胎充气压力应符合该车技术条件的规定，误差不超过10kPa。 (2)装载质量 1)乘用车试验质量为整备质量加上180kg，当车辆的50%载质量大于180kg时，则车辆的试验质量为整备质量加上50%载质量。 2)商用车试验质量为：M1、M2类城市客车为装载质量的65%；其他车辆为满载。,第三节 汽车燃油经济性的试验方法,)装载质量应均匀分布且固定牢靠，试验过程中不得晃动和颠簸。 (3)道路条件 试验道路应为清洁、干燥、平坦的，用沥青或混凝土铺成的直线道路。 (4)气候条件 试验应在无雨无雾、相对湿度小于95%、气温035、气压740770mmHg(1mmHg=133.32Pa)、风速不大于3m/s的天气条件下进行。 (5)测试仪器精度 车速测定仪器和油耗计的精度为0.1%，计时器最小读数为0.1s。 2.等速行驶百公里燃油消耗量试验