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1、第1讲2 学时教学目的和要求：1. 了解课程的任务、内容，掌握其学习方法2. 掌握汽车驱动力含义3. 掌握发动机转矩的获取教学主要内容：第一章汽车的动力性 1-1汽车的动力性指标 1-2汽车的驱动力与行驶阻力教学重点与难点：1. 汽车动力性的评价指标2. 汽车的驱动力图3. 滚动阻力，空气阻力，加速阻力教学过程：第一章汽车的动力性 1-1汽车动力性的评价指标1、汽车的最咼车速：Uamax （ km/h）（1）满载、水平、良好路面（混凝土或沥青）；（2）最高档、全油门。2、汽车的加速能力：加速时间t （s）（或加速路程）（1）原地起步加速时间：用I、U档起步，并以最大的加速强度连续换档，换 至最
2、高档后至某一预定车速或路程所需的时间。（0 / ua ）（2）超车加速时间：用最高、次高档由某一较低车速全力加速至某一更高车速 所需的时间。（Ua1/Ua2）3、汽车的最大爬坡度：imax （ %）（1）满载、良好路面；（2）最低档（I档）。针对不同用途的汽车，侧重于不同的指标：轿车路况好（Uamax）；公共汽车一一分段（t）；越野车坏路、无路（imax）。 1 2汽车的驱动力与行驶阻力汽车的行驶方程式：Ft=艺 F一、汽车的驱动力：1、产生:发动机的Ttq T传动系T车轮Tt T对地面圆周力FoT地面反作用在轮胎上的Ft2、数值大小：Tt Ttqigio n tFt =rr3、参数讨论（影响
3、因素）： 发动机转矩：Ttq发动机转速特性：发动机油量调节机构位置一定时，发动机的转矩Ttq、功率Pe以及燃油消耗率b随发动机转速n的变化关系。发动机节流阀全开（或高压油泵在最大供油量位置）的转速特性为发动机的外 特性；发动机节流阀部分开启（或部分供油）的转速特性为发动机的部分转速特性。带上全部附件设备（空气滤清器、水泵、风扇、消声器、发电机等）时的发动 机特性一一发动机的使用特性。使用外特性功率小于外特性功率。 最大功率（汽油 机小约15%、货车柴油机小约5%、轿车柴油机小约10%）。为便于计算，常用拟合多项式来描述发动机的转矩外特性：Ttq = ao + ain + a2n2 + + an
4、kk=2,3,4,5Ttq是变量（随负荷、转速变化）Ft将随Ttq而变化传动系的机械效率：n tP 输出Pe-PtPtn t = x 100% =x 100% = （1-） x 100%P输入PePePt为传动系损失功率，包括：机械损失：磨擦Ttq/液力损失：搅油/J n/ 相同档位、相同转矩：n增加，使n t减小（因为n增加，使搅油损失增加） 相同档位、相同转速：Ttq增加，使n t增大（因为Ttq增加，虽然机械损失有所增加，但 Pe增加更多，使n t增大。） 直接档：n t最大实际上：n t基本上保持不变，在对汽车进行初步动力性分析时可视为常数。车轮半径：r（m）自由半径r。：静力半径rs
5、：滚动半径rr：S rr =2n Npir = 0.0254$ +B（1-入）对于低压胎（标记B-d或BRd :单位inch）入：轮胎径向变形系数（标准胎取 0.10.16） 4、汽车的驱动力图：用Ft ua图全面表示汽车的驱动力Ttqigio n tFt =-rrn ua = 0.377-igio分析：Ft与档位的关系：不同档位，Ft的变化范围不同，低档的Ft高； Ua与档位的关系：不同档位，ua的变化范围不同，高档的ua高 二、汽车的行驶阻力：滚动阻力、空气阻力、坡度阻力、加速阻力汽车的总阻力：刀F = Ff + FI + Fw + Fj（一）滚动阻力：Ff1力的产生（形成原因）：轮胎（坚
6、硬路面上）、地面（松软路面上）变形过程中，内部分子摩擦而损失 的能量。下面分析在硬路面上Ff的产生：能量观点（解释现象）：功能原理一一弹性迟滞损失。OCA为加载曲线，ADE为卸载曲线。即：曲线OCADEO所围的面积为弹性迟滞损失变形内部分子摩擦生热热量散发 力学方法（简化问题）： 从动轮：地面法向反力在d点在4点地面法向反力的分布前后不对称f合力Fz1前移一段距离a一为便于受力分析和计算，将 FZ1力线后移到与 W1重合，则出现滚动阻力偶 矩 Tf1= Fz1 a欲作等速流动，必须由加于车轮中心的推力 Fp1与地面切向反力Fx1构成一力 偶矩，来克服滚动阻力偶矩，即 Fx1 r=Tf1aFx1
7、 = Tf1/r = Fz1 r令f=a/r，f称为滚动阻力系数，考虑Fz1与W1大小相等从动轮上的滚动阻力大小为：Ff1 = W1 f 驱动轮：Fx2 r = Tt - Fz2 a Fx2 = Tt/r - Fz2 a = Ft - Ff2r总的滚动阻力：Ff = Ff1+Ff2 = W1f + W2f = G f在坡度为a的路面上：Ff = Geos a f2、f的影响因素：路面种类：路面越松软，f越大路面变形损失能量大）Ua :Ua /, f/ ua 200km/h, f/,发生驻波现象（ Ua /，单位时间变形次数/，局部产生共振，加载变形轮胎来不及卸 载回收能量，温度迅速增高，帘布层
8、与胎面脱落，很快爆胎。）轮胎结构：帘布层数越多，内部摩擦损失越大，f越大。轮胎气压：在硬路面上，气压变形/,弹性迟滞损失/（软路面上，变化趋势可能相反）3、f的经验公式：轿车：f = 0.014（1+Ua2/19440）货车：f = 0.0076+0.000056（二）空气阻力：Ft空气对汽车的作用力在行驶方向上的分力1、产生:宏观上，前一压力；后一真空吸力；侧一摩擦。细分： 摩擦阻力（9%） 压力阻力一形状阻力（58%）、干扰阻力（14%）、内循环阻力（12）、诱导阻力（7%）2、计算：1Fw = （2 p Ur2 ） CdA 括号中为动压力_ CDAUa2Fw = 21.153、影响因素：
9、 Ua： Ua /， Fw/A : A/，Fw/（受乘坐使用空间限制不可能减小）估算方法：小客车：A=0.94BH载货汽车：A=1.05BH公共汽车：A=1.20BHCd：（取决于车身主体的流线型） 45倾角档风玻璃与完全园形车头相比，Cd基本相同； K形车与短流线型相比，K形车的Cd小； 楔形和负升力翼减少升力； 导流板、连接软膜货车、半挂车等。（三）坡度阻力：Fi汽车重力沿坡道的分力。大小：Fi=G sina坡度：i= h =tg ai 较小时，sina tg a = i,则 Fi=G i 道路阻力：F” = Ff + Fi = G (f+i) =G 书 其中，书一一道路阻力系数。(四)
10、加速阻力：Fj加速时，需克服其质量加速运动时的惯性力。 计算：pl.平移质量惯性力：;旋转质量惯性力偶矩(飞轮、车轮等)。已知汽车加速度为du，则飞轮和车轮的惯性阻力偶矩为：d 3 wIw du车轮：Twj = Iw= 7 后d3 ed(3 wigio)Ifigio du飞轮：Tfj = If= If= 一dtdtr dt为便于计算，一般把旋转质量的惯性阻力偶矩转化成平移质量的惯性阻力, 以S作为质量换算系数(S 1)。1 刀Iwi Ifig2io2n tS = 1 +厂+厂m r m r经验公式：S = 1 + S 1 + S 22其中，S i S 2 = 0.030.05则汽车加速时的惯性
11、力为：Fj= S mdt三、汽车的行驶方程式：进行受力分析：1、从动轮和驱动轮在加速过程中的受力分析：(1) 从动轮:duFpi = mi dt + Fxid 3Fxi r = Tfi + IwiFfi = Tfi/rdt Iwi du故 Fxi = Ffi +2r dt从动轴作用于从动轮的水平力为：Iwi duFp1 = Ffi + (mi + r2)dt (i)即推动从动轮前进的力要克服从动轮的滚动阻力和加速阻力。(2) 驱动轮：duFx2 = Fp2 + m2&td 3,Fx2r + Iwi dt +Tf2 = Tt, Ff2 = Tf2/r, Ft=tT /rFt 为加速过程中驱动轮上
12、的驱动力(Ft F，其大小为:Iw2 duFt = pF + Ff2 + (m2 + 孑)甬2、加速时半轴施加于驱动轮的驱动转矩、实际驱动力及飞轮的加速阻力: 加速时半轴施加于驱动轮的驱动转矩为：d 3 e=(T-Tfj)igion t = (Ttq- If)igion t亠. 一 Ifigio du 、igi0 n t=tT /r =(T- T ) r dt 丿 rT tFt3、车身(除从动轮、驱动轮外的汽车其余部分)的受力分析：duFp2 = Fpi + Fw + mB dt 其中，mB为除从动轮和驱动轮外的汽车质量：m=mi+m2+mB4、整部汽车的行驶方程式：将Fpi式代入式，再将(3)式 Ft和式Fp2代入式: Ifigio du、igion t(Ttq-=Ffi + (mi +整理得：Ttqi gi 0 n trIwi du厂) + Fw + mBdu 厂 “ Iw2 dudl + Ff2 + (m2+ 孑)$1刀lw=Ff + Fw + (1+ T m rdu=Ff + Fw + 5 m dt1 lfig2io2、du m )m设汽车在坡道上行驶：Ft = Ff + Fw + Fi + 5 muTtqigio n t2_CDAua_du=Gcosa f + “ + Gsin a + 5 mr21.15dt
