汽車理論、汽車運用工程精ppt課件

.,第三章汽車的使用性能,為實現(xiàn)汽車運用的最佳效果，就必須科學(xué)合理的運用車輛。而掌握汽車使用性能是汽車合理使用，提高汽車運用效果的關(guān)鍵。,.,第三章汽車的使用性能,一、教學(xué)目標(biāo)掌握汽車的使用性能及其評價指標(biāo)。掌握汽車各種使用性能指標(biāo)的影響因素。掌握汽車各種使用性能指標(biāo)的分析方法。掌握汽車各種使用性能指標(biāo)的試驗方法。二、教學(xué)指導(dǎo)資料準備：教材、汽車運行視頻、教學(xué)課件等。儀器工具：五輪儀、非接觸式速度測試儀、油耗計、加速度計、制動減速度儀、制動試驗臺、時間信號發(fā)生器、測力轉(zhuǎn)向盤、陀螺儀、人體振級測量儀，及其長度、高度、角度測量器具等。教學(xué)活動：課堂講授，學(xué)生分組討論，汽車使用性能試驗等。,.,第三章汽車的使用性能,第一節(jié)汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)和質(zhì)量參數(shù)第二節(jié)汽車動力裝置的特性第三節(jié)汽車的動力性第四節(jié)汽車的燃油經(jīng)濟性第五節(jié)汽車的制動性第六節(jié)汽車的操縱穩(wěn)定性第七節(jié)汽車的通過性第八節(jié)汽車的行駛平順性第九節(jié)汽車的質(zhì)量利用和使用方便性,.,3.1汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)和質(zhì)量參數(shù)主要介紹汽車整車的結(jié)構(gòu)參數(shù)和質(zhì)量參數(shù)，這些參數(shù)對于汽車的使用性能有很大影響。,.,3.1汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)和質(zhì)量參數(shù),3.1.1汽車的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)1汽車的外廓尺寸汽車的外廓尺寸指車輛的長度、寬度及高度。車輛長度：垂直于車輛的縱向?qū)ΨQ平面并分別抵靠在汽車前、后最外端突出部位的兩垂直面之間的距離。車輛寬度：平行于車輛縱向?qū)ΨQ平面并分別抵靠車輛兩側(cè)固定突出部位的兩平面之間的距離。車輛高度：在車輛無裝載質(zhì)量時，車輛支承水平地面與車輛最高突出部位相抵靠的水平面之間的距離。,.,3.1汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)和質(zhì)量參數(shù),我國對汽車的外廓尺寸界限的規(guī)定為：車輛高4m；車輛寬2.5m；車輛長：貨車、越野車12m，客車12m，鉸接式客車18m，半掛汽車列車16.5m，全掛汽車列車20m。,.,3.1汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)和質(zhì)量參數(shù),2汽車的軸距和輪距軸距：汽車在直線行駛位置時，同側(cè)相鄰兩軸的車輪落地中心點到車輛縱向?qū)ΨQ平面的兩條垂線間的距離。輪距：在支承平面上，同軸左右車輪兩軌跡中心間的距離。3汽車的前懸和后懸前懸：通過兩前輪中心的垂面與抵靠在車輛最前端并垂直于車輛縱向?qū)ΨQ平面的垂面之間的距離。后懸：通過車輛最后端車輪的軸線的垂面與抵靠在車輛最后端并垂直于車輛縱向?qū)ΨQ平面的垂面之間的距離。,.,3.1汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)和質(zhì)量參數(shù),3.1.2車輛的質(zhì)量和質(zhì)心位置參數(shù)1.汽車的質(zhì)量參數(shù)整車干質(zhì)量：裝備有車身、全部電氣設(shè)備和車輛正常行駛所需要的輔助設(shè)備的完整車輛的質(zhì)量與選裝裝置質(zhì)量之和。整車整備質(zhì)量：整車干質(zhì)量、冷卻液質(zhì)量、燃料質(zhì)量與隨車件質(zhì)量之和。裝載質(zhì)量：貨運質(zhì)量與客運質(zhì)量之和總質(zhì)量：整車整備質(zhì)量與裝載質(zhì)量之和。最大軸載質(zhì)量：制造廠考慮到材料強度、輪胎的承載能力等因素而核定出的軸載質(zhì)量；允許最大軸載質(zhì)量：車輛管理部門根據(jù)使用條件而規(guī)定的軸載質(zhì)量。,.,3.1汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)和質(zhì)量參數(shù),2質(zhì)心位置參數(shù)（1）質(zhì)心水平位置參數(shù)質(zhì)心縱向水平位置參數(shù)：包括質(zhì)心距前軸中心線的水平距離L1（m）和質(zhì)心距后軸中心線的水平距離L2（m）。橫向水平位置參數(shù)：質(zhì)心距左側(cè)和右側(cè)車輪連線的距離B1和B2。,.,3.1汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)和質(zhì)量參數(shù),（2）質(zhì)心高度質(zhì)心高度指質(zhì)心距車輛支承平面的垂直距離（m）。采用側(cè)傾試驗臺測試汽車質(zhì)心高度時，用液壓舉升機構(gòu)緩慢舉升試驗臺面及被試汽車，使其向右傾斜，直到汽車左側(cè)車輪負荷為零或脫離試驗臺面時為止。根據(jù)舉升角度直接計算出質(zhì)心高度：,.,3.2汽車動力裝置的特性動力裝置指汽車中實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換與傳遞功能的部件的集成。對于內(nèi)燃機動力汽車，通常將發(fā)動機與變速器的集成稱為汽車動力裝置或稱汽車動力總成。性能指標(biāo)用來表征發(fā)動機的性能特點，是評價發(fā)動機性能優(yōu)劣的依據(jù)。,.,3.2汽車動力裝置的特性,3.2.1發(fā)動機的性能指標(biāo)發(fā)動機性能指標(biāo)包括：動力性指標(biāo)、經(jīng)濟性指標(biāo)和強化指標(biāo)等。1動力性指標(biāo)發(fā)動機對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，Te（Nm）。發(fā)動機在單位時間內(nèi)對外輸出的有效功稱為有效功率，Pe（kW，發(fā)動機曲軸每分鐘的回轉(zhuǎn)次數(shù)稱為發(fā)動機轉(zhuǎn)速，n（r/min）表示。有效功率、有效轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速三者間有如下關(guān)系：單位氣缸工作容積發(fā)出的有效功稱為平均有效壓力，Pme（MPa）。,.,3.2汽車動力裝置的特性,2經(jīng)濟性指標(biāo)發(fā)動機的經(jīng)濟性指標(biāo)包括：有效熱效率、有效燃油消耗率等。燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量Ql（kW）轉(zhuǎn)化為有效功We（kW）的百分數(shù)稱為有效熱效率：發(fā)動機每輸出1kWh的有效功所消耗的燃油量稱為有效燃油消耗率，ge（g/kWh)。QT-發(fā)動機在單位時間內(nèi)的耗油量，kg/h；Pe-發(fā)動機的有效功率，kW。,.,3.2汽車動力裝置的特性,3強化指標(biāo)強化指標(biāo)指發(fā)動機承受熱負荷和機械負荷能力的評價指標(biāo)。標(biāo)定工況下，單位排量輸出的有效功率稱為升功率，PL。比質(zhì)量kp（kg/kW）指發(fā)動機的干質(zhì)量m（kg）與標(biāo)定功率Pe（kW）之比，即：發(fā)動機平均有效壓力Pme（MPa）與活塞平均速度vm（m/s）的乘積稱為強化系數(shù)b。即：vm（m/s）與發(fā)動機標(biāo)定轉(zhuǎn)速n（r/min）和活塞行程S（mm）間的關(guān)系為：,.,3.2汽車動力裝置的特性,3.2.2汽車發(fā)動機特性1發(fā)動機的速度特性速度特性曲線：發(fā)動機輸出功率Pe（kW）、有效轉(zhuǎn)矩Te（Nm）和有效燃油消耗率ge（g/kWh）隨曲軸轉(zhuǎn)速n（r/min）的關(guān)系曲線。外特性曲線：節(jié)氣門全開時的速度特性曲線。使用外特性曲線：帶有全部附件時，所測得的發(fā)動機特性曲線。部分負荷特性曲線：節(jié)氣門部分開啟時的速度特性曲線。,.,3.2汽車動力裝置的特性,2發(fā)動機的負荷特性（1）發(fā)動機負荷發(fā)動機負荷用節(jié)氣門開度表示，還常用負荷率表示。負荷率指發(fā)動機在一定轉(zhuǎn)速下實際輸出的功率與節(jié)氣門全開時所能發(fā)出的最大功率之比的百分數(shù)。即：式中：節(jié)氣門部分打開時發(fā)出的功率，kW；節(jié)氣門全開時發(fā)出的功率，kW。,.,3.2汽車動力裝置的特性,負荷特性指發(fā)動機轉(zhuǎn)速不變，其經(jīng)濟性指標(biāo)隨負荷而變化的關(guān)系。表明了在發(fā)動機某一轉(zhuǎn)速ne時，不同有效輸出功率Pe或負荷率U下的有效燃油消耗率ge。,.,3.2汽車動力裝置的特性,3發(fā)動機的萬有特性為了全面地展示發(fā)動機的性能，常應(yīng)用多參數(shù)的特性曲線，即萬有特性曲線。應(yīng)用最廣的萬有特性曲線為：在以轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩為橫、縱坐標(biāo)的坐標(biāo)系中畫出的等油耗曲線和等功率曲線。在萬有特性圖中，最內(nèi)層的等燃油消耗率曲線是最經(jīng)濟的區(qū)域，燃油消耗率最低。,.,3.2汽車動力裝置的特性,3.2.3機械式變速器的輸出特性1變速器的基本作用理想的等功率特性曲線：即使在低轉(zhuǎn)速下，輸出功率也不變。其對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩特性是雙曲線轉(zhuǎn)矩特性。內(nèi)燃機在低轉(zhuǎn)速時所能發(fā)出的功率很小。內(nèi)燃機作為汽車的動力源時，需要配置機械式或液力式無級變速系統(tǒng)，改變發(fā)動機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，使驅(qū)動輪的功率和扭矩特性接近理想特性。,.,3.2汽車動力裝置的特性,2機械式變速器輸出特性如果變速器只有一個傳動比且速比為1，則驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩特性與理想的雙曲線轉(zhuǎn)矩特性相差甚大。顯然，增加變速器擋數(shù)或合理地選擇各擋傳動比，使變速器扭矩輸出特性與理想轉(zhuǎn)矩特性曲線越接近，二者間空隙越小，則功率利用的可能性越大。,.,3.3汽車的動力性汽車運輸是汽車的最基本的功能，其運輸效率由在各種使用條件下的平均速度來體現(xiàn)，主要取決于汽車的動力性。因此，在汽車各種使用性能中，動力性是最重要、最基本的性能。,.,3.3汽車的動力性,3.3.1汽車動力性的評價指標(biāo)若使汽車具有盡可能高的平均行駛速度，就必須提高汽車的最高車速、加速能力和爬坡能力。汽車的動力性指標(biāo)包括：-汽車的最高車速，km/h-汽車的加速時間，s-汽車的最大爬坡度，%。,汽車的動力性是指汽車在良好路面上直線行駛時由汽車受到的縱向外力決定的所能達到的平均行駛速度，表示汽車以最大可能平均行駛速度運送貨物或乘客的能力。,.,3.3汽車的動力性,汽車的最高車速指汽車在水平良好的路面（混凝土或瀝青路）上所能達到的最高行駛速度。汽車加速時間分為原地起步加速時間和超車加速時間。原地起步加速時間：汽車由第檔或第擋起步，并以最大的加速強度（包括選擇恰當(dāng)?shù)膿Q檔時機）逐步換至最高檔后，行駛到某一預(yù)定的距離或達到某一車速所需要的時間。其預(yù)定距離通常為400m，預(yù)定車速通常為100km/h。超車加速時間：用最高擋或次高檔由某一較低車速全力加速至某一高速所需的時間。采用較多的是低速為30km/h或40km/h，而高速為80%最高車速或某一高速。最大爬坡度：滿載時以檔在良好路面上所能通過的最大坡度。,.,道路和載荷情況對汽車動力性指標(biāo)的試驗值有重要影響。進行汽車動力性試驗時道路條件應(yīng)為干燥、清潔、平直的水泥或瀝青路面；各國對載荷條件的規(guī)定不同，我國規(guī)定為滿載，裝載均勻；上述指標(biāo)均應(yīng)在無風(fēng)或微風(fēng)條件下測定。,3.3汽車的動力性,.,汽車動力性決定于汽車的驅(qū)動力和行駛阻力的相互作用。汽車的行駛阻力分為穩(wěn)定行駛阻力和動態(tài)行駛阻力。在水平道路上等速直線穩(wěn)定行駛時:滾動阻力空氣阻力；當(dāng)汽車在坡道上穩(wěn)定行駛時:坡度阻力汽車加速行駛時:加速阻力。,3.3汽車的動力性,3.3.2汽車的行駛阻力,.,1滾動阻力（1）滾動阻力的產(chǎn)生車輪滾動時，輪胎與路面的接觸區(qū)域產(chǎn)生法向、切向的相互作用力以及二者的相應(yīng)變形。其相對剛度決定了輪胎和支承面變形的特點和相對大小。當(dāng)彈性輪胎在硬路面上滾動時（動力性分析時的道路條件），輪胎的變形是主要的；而當(dāng)彈性輪胎在軟路面上滾動時（通過性分析時的道路條件），支撐路面的沉陷變形是主要的。這些變形都將伴隨著能量損失，是滾動阻力產(chǎn)生的根本原因。,3.3汽車的動力性,.,3.3汽車的動力性,用彈簧輪模型說明彈性輪胎變形導(dǎo)致滾動阻力產(chǎn)生的機理,假設(shè)彈簧輪周圍分布著一個個小彈簧和減振器。車輪滾動過程中，各個彈簧反復(fù)交替經(jīng)歷壓縮過程和伸展過程，在壓縮過程和伸展過程中，需克服減振器阻尼的作用而消耗阻尼功，該克服阻尼做功的過程表現(xiàn)為車輪的滾動阻力。,.,從彈性輪胎受力變形的角度分析，可知這種能量消耗是滾動阻力產(chǎn)生的原因。,加載變形曲線與卸載變形恢復(fù)曲線的差異，導(dǎo)致了輪胎接地面上壓力分布的變化，進而導(dǎo)致阻礙車輪滾動的阻力偶和阻力的產(chǎn)生。,3.3汽車的動力性,.,由于彈性車輪滾動時產(chǎn)生了阻力偶，因此若使從動車輪在硬路面上等速滾動，必須相應(yīng)在車輪中心施加推力，使之與相應(yīng)的地面切向反作用力構(gòu)成力偶矩克服。即：因此：f稱為滾動阻力系數(shù)指車輪在一定條件下滾動時所需之推力與車輪負荷之比。滾動阻力為推動車輪滾動前進的推力所引起的地面切向反作用力。二者大小相等方向相反。在分析行駛阻力時，只要知道滾動阻力系數(shù)即可求出滾動阻力。,3.3汽車的動力性,.,驅(qū)動輪在硬路面等速滾動時。由于彈性遲滯現(xiàn)象而使驅(qū)動輪的法向反作用力的作用點前移了距離，在驅(qū)動輪上也產(chǎn)生了滾動阻力偶。由此可見，由于彈性遲滯現(xiàn)象產(chǎn)生的滾動阻力偶，也使驅(qū)動輪受到滾動阻力的作用。因此，由驅(qū)動力矩產(chǎn)生的驅(qū)動力在克服了后，才能轉(zhuǎn)化為作用在驅(qū)動車輪上驅(qū)動汽車前進的地面切向反作用力。,3.3汽車的動力性,.,（2）滾動阻力系數(shù)滾動阻力系數(shù)的大小與路面的種類、行駛車速以及輪胎的構(gòu)造、材料、氣壓等有關(guān)。行駛車速對滾動阻力系數(shù)有很大影響。輪胎的結(jié)構(gòu)、簾線和橡膠的品種不同，輪胎承載后滾動變形量也不同，而且變形后胎面、輪胎內(nèi)部材料之間的摩擦有很大差異,車速和輪胎類型對滾動阻力系數(shù)的影響,氣壓對滾動阻力系數(shù)的影響,3.3汽車的動力性,.,滾動阻力系數(shù)的數(shù)值,3.3汽車的動力性,路面不同，輪胎滾動時的變形量及由此所引起的彈性遲滯損失也不同，因而其滾動阻力系數(shù)不同。汽車在不同路面上以中低速行駛時，其滾動阻力系數(shù)的數(shù)值范圍見表。,.,0.014良好瀝青或水泥路面=0.025卵石路面0.020砂石路面貨車輪胎氣壓高，滾動阻力系數(shù)為：轉(zhuǎn)彎行駛時，輪胎發(fā)生側(cè)偏現(xiàn)象，滾動阻力大幅度增加。,驅(qū)動狀態(tài)下的輪胎，作用有驅(qū)動力矩，胎面相對于路面有滑動，增大了能量損失，滾動阻力系數(shù)增大。滾動阻力系數(shù)可以用經(jīng)驗公式估算。轎車輪胎的滾動阻力系數(shù)：,3.3汽車的動力性,.,2坡度阻力汽車上坡行駛時，汽車重力沿坡道的分力稱為汽車坡度阻力。式中：G-汽車總重力，N。-坡度角，。道路坡度用坡高和底長之比來表示。坡度阻力用下式計算：式中：i-道路坡度，%。,3.3汽車的動力性,.,3.3汽車的動力性,同理，汽車在坡道上行駛時的滾動阻力可用下式計算：坡度較小時，上式近似為：滾動阻力與坡度阻力之和稱為道路阻力，即：式中：-道路阻力系數(shù)，。,.,3.3汽車的動力性,3空氣阻力,汽車直線行駛時受到的空氣作用力在行駛方向上的分力稱為空氣阻力。（1）空氣阻力的計算,空氣阻力系數(shù),空氣密度,迎風(fēng)面積，近似為輪距與汽車高度的乘積,A,相對速度，m/s,.,3.3汽車的動力性,若取=1.2258，以Km/h計；在無風(fēng)狀態(tài)下：；空氣阻力等于：由于迎風(fēng)面積A受到乘坐使用空間的限制不易進一步減少，所以降低CD值是降低空氣阻力的主要手段。,.,（2）空氣阻力的構(gòu)成空氣阻力主要由壓差阻力、誘導(dǎo)阻力、表面阻力、內(nèi)部阻力構(gòu)成。壓差阻力：外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向的分力稱為壓差阻力。約占整個空氣阻力的58%。,車輛運動時，由于主體形狀所限，被車輛分開的空氣無法在后部平順合攏和回復(fù)原狀，在車輛后部形成渦流區(qū)，產(chǎn)生負壓，在運動方向上產(chǎn)生了阻力。渦流分離的范圍越大，壓差阻力也越大。,3.3汽車的動力性,.,誘導(dǎo)阻力：車輛上部和底部的空氣壓力不同，引起橫向氣流以及車輛的升力，在車身表面產(chǎn)生渦流分離現(xiàn)象，造成壓差產(chǎn)生所謂誘導(dǎo)阻力。誘導(dǎo)阻力一般占空氣阻力的7%左右。表面阻力：由于空氣的粘性在車身表面產(chǎn)生的切向力的合力。較長的車輛的表面阻力較大。內(nèi)部阻力：又稱為內(nèi)循環(huán)阻力。發(fā)動機冷卻系、車身通風(fēng)等所需空氣流經(jīng)車體內(nèi)部時由于動量損失構(gòu)成的阻力即為內(nèi)循環(huán)阻力，約占空氣阻力的12%左右。,3.3汽車的動力性,.,（3）降低空氣阻力系數(shù)的措施發(fā)動機罩適當(dāng)向前下傾。面與面交接處平滑圓孤。風(fēng)擋玻璃與發(fā)動機罩和車頂?shù)倪^渡應(yīng)圓滑，玻璃盡可能傾斜。減少凸出物。車身前傾1-2，水平投影為腰鼓形，后端微收縮，前端呈半圓形。尾部為艙背式或直背式。行李倉上蓋板應(yīng)短而高。底部蓋住零部件使其平整化，中部或后輪向后逐步升高。改迸散熱器和通風(fēng)的進口和出口位置。載貨汽車車頂部安裝導(dǎo)流罩，汽車側(cè)面應(yīng)安裝防護板。,3.3汽車的動力性,.,4加速阻力汽車加速行駛時所需克服的因其質(zhì)量加速運動所產(chǎn)生的慣性力。平移質(zhì)量引起平移質(zhì)量加速阻力旋轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)質(zhì)量加速阻力式中：M-汽車總質(zhì)量，kg；I-折算到驅(qū)動輪上的全部旋轉(zhuǎn)部件和車輪轉(zhuǎn)動慣量，kg/m2；-車輪的角加速度，rad/s2；-汽車的加速度，m/s2；r-車輪半徑，m。,3.3汽車的動力性,.,3.3汽車的動力性,汽車的總加速阻力為：令：，稱為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，顯然1。因此：,.,I的值為：式中：-發(fā)動機、離合器和變速器轉(zhuǎn)動慣量，kg/m2；-傳動軸、差速器等轉(zhuǎn)動慣量，-全部車輪轉(zhuǎn)動慣量，；-變速器速比；-主傳動器速比。的值為：,3.3汽車的動力性,.,3.3汽車的動力性,.,3.3汽車的動力性,3.3.3汽車的驅(qū)動力,1汽車驅(qū)動力的概念,汽車發(fā)動機產(chǎn)生的有效轉(zhuǎn)矩Te經(jīng)汽車傳動系傳到驅(qū)動輪上；此時，作用于驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩Tt產(chǎn)生一個對地面的圓周力F0；地面對驅(qū)動輪的反作用力Ft（方向與F0相反）即是驅(qū)動汽車行駛的外力，稱為汽車的驅(qū)動力。,.,驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩是由發(fā)動機的有效轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系傳至驅(qū)動輪而產(chǎn)生的，因而取決于發(fā)動機所輸出的有效扭矩、變速器速比、主傳動速比、機械效率。對于普通汽車，驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩（Nm）的值為,3.3汽車的動力性,2汽車驅(qū)動力的計算方法,式中：Ft-汽車的驅(qū)動力，N；Tt-驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩，Nm；r-車輪半徑，m。,.,3影響汽車驅(qū)動力的主要因素（1）發(fā)動機有效功率和有效扭矩節(jié)氣門全開（或高壓油泵在最大供油位置）時的速度特性曲線稱為發(fā)動機的外特性曲線，見圖；而節(jié)氣門部分開啟（或部分供油量位置）時的速度特性曲線稱為發(fā)動機部分負荷特性曲線。和之間有如下關(guān)系：發(fā)動機在帶有全部附件時測得的特性曲線稱為發(fā)動機的使用外特性曲線，見虛線。,3.3汽車的動力性,.,（2）傳動系的機械效率發(fā)動機發(fā)出的功率在經(jīng)傳動系傳遞至驅(qū)動輪的過程中，若產(chǎn)生的功率損失為（kW），則傳動系機械效率為:,傳動系功率損失分為機械損失和液力損失兩大類。機械損失指齒輪傳動副、軸承、油封等處的摩擦損失。液力損失指消耗于旋轉(zhuǎn)零件攪動潤滑油、零件表面與潤滑油之間的表面磨擦等的功率損失。,傳動系各總成的傳動效率,3.3汽車的動力性,.,（3）車輪半徑r車輪處于無載荷作用時的半徑稱為自由半徑（m）。汽車靜止時，在汽車重力作用下車輪中心到輪胎與道路接觸面間的距離稱為靜力半徑（m）；車輪承受垂直載荷和轉(zhuǎn)矩時的半徑稱為動態(tài)半徑（m）。顯然，。滾動半徑是以車輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)與實際車輪滾動距離之間的關(guān)系換算得出車輪半徑，即：式中：-車輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)；S-滾動圈時車輪前進的距離，m。,3.3汽車的動力性,.,汽車的驅(qū)動力與車速之間的函數(shù)關(guān)系曲線稱為汽車的驅(qū)動力圖。利用發(fā)動機使用外特性曲線中的扭矩曲線，根據(jù)發(fā)動機輸出扭矩與汽車驅(qū)動力的關(guān)系式，可得到驅(qū)動力與發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系曲線。進而根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系，作出各個擋位下汽車驅(qū)動力與車速間的關(guān)系曲線。,4汽車的驅(qū)動力圖,驅(qū)動力圖根據(jù)發(fā)動機外特性曲線中扭矩曲線求得，表明汽車使用各檔位時在各車速下所能產(chǎn)生的驅(qū)動力的最大值。,3.3汽車的動力性,.,3.3汽車的動力性,若把汽車速度變化時的慣性力看成與加速度方向相反的外力，則汽車行駛過程中，汽車的驅(qū)動力與汽車的行駛阻力始終處于平衡狀態(tài)，描述這種平衡關(guān)系的關(guān)系式稱為汽車行駛方程式。,汽車的驅(qū)動力汽車的行駛阻力之和,汽車行駛方程式是進行汽車動力性分析的基礎(chǔ)。,5汽車行駛方程式,.,3.3汽車的動力性,驅(qū)動力大于滾動阻力、坡度阻力和空氣阻力之和后，汽車才能加速行駛。該條件是汽車行駛的必要條件，稱為汽車行駛的驅(qū)動條件,汽車在路面狀況良好的水泥或混凝土路面上行駛時，其動力性主要受汽車的驅(qū)動條件的制約。采用增大發(fā)動機轉(zhuǎn)矩、加大傳動比等措施可以增大汽車驅(qū)動力，使汽車的驅(qū)動條件得以滿足。但是這些措施只有在驅(qū)動輪與路面不發(fā)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象時才有效。,3.3.4汽車行駛的條件1汽車行駛的驅(qū)動條件,.,3.3汽車的動力性,地面對輪胎的切向反作用力的極限值稱為附著力,附著力與作用于驅(qū)動輪上的法向反作用力成正比正比系數(shù)稱為附著系數(shù),2汽車行駛的附著條件（1）附著力的概念,.,3.3汽車的動力性,汽車行駛的第二個條件-附著條件,汽車行駛的驅(qū)動條件與附著條件連系起來，可得到汽車行駛的驅(qū)動-附著條件：,地面切向作用力不能大于附著力，否則將發(fā)生驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象，即：,（2）附著條件,.,3.3汽車的動力性,1）附著系數(shù),汽車的附著力取決于附著系數(shù)和作用于驅(qū)動輪上的地面法向反作用力,在良好的混凝土或瀝青路面上，路面干燥時為0.70.8，路面潮濕時為0.50.6干燥的碎石路面上為0.60.7土路上，干燥時為0.50.6，潮濕時為0.20.4,附著系數(shù)取決于路面的種類和狀況、汽車輪胎規(guī)格及胎面花紋；行駛車速和車輪運動狀況對附著系數(shù)也有影響。,（3）影響附著力大小的因素,.,3.3汽車的動力性,2）地面法向反作用力,若汽車總重為G，作用于驅(qū)動輪上的地面法向反作用力與汽車的總體布置、行駛狀況及道路的坡度有關(guān)。汽車加速上坡時，若忽略作用于前后車輪上的滾動阻力偶矩和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性阻力偶矩，將作用于汽車上的其余各力對前后車輪與道路接觸面中心取力矩，可得到作用于前后軸的地面法向反作用力。,.,汽車質(zhì)心高度,風(fēng)壓中心高,作用在前、后車輪上的地面切向反作用力,汽車重力G,道路坡度角,作用在前、后車輪上的法向反作用力,汽車軸距L,汽車質(zhì)心到前、后軸的距離-L1、L2,作用于前后軸的地面法向反作用力和：,3.3汽車的動力性,.,汽車在水平道路上均速行駛時,而汽車在水平道路上靜止時,3.3汽車的動力性,.,3.3汽車的動力性,（4）汽車的附著力,對前軸或后軸驅(qū)動的汽車而言，其附著力分別為,對于全輪驅(qū)動汽車而言，若前、后車輪的附著系數(shù)相等,只有汽車前、后驅(qū)動力的分配比值剛好等于其前、后輪法向反作用力的分配比值時，全輪驅(qū)動汽車才能真正利用此附著力,.,3.3汽車的動力性,1.驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖、動力特性圖和功率平衡圖,（1）驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖,把滾動阻力、空氣阻力以同樣坐標(biāo)和比例尺畫在汽車驅(qū)動力圖上，得到驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖。,汽車在水平路面上勻速行駛時，汽車受到的行駛阻力包括：滾動阻力、空氣阻力。驅(qū)動力應(yīng)與該兩阻力之和相等。,3.3.5汽車動力性分析,.,（2）動力特性圖稱為動力因數(shù)。可用于比較不同汽車的動力性。根據(jù)動力因數(shù)的定義和汽車行駛方程式：根據(jù)動力因數(shù)的定義，利用驅(qū)動力圖可以得到各檔的動力因數(shù)與車速的關(guān)系曲線，稱為動力特性圖。,3.3汽車的動力性,.,（3）功率平衡圖汽車行駛時，驅(qū)動輪功率與汽車行駛的阻力功率也互相平衡。當(dāng)汽車在平直道路上穩(wěn)定行駛時，上式為：,3.3汽車的動力性,.,3.3汽車的動力性,以發(fā)動機外特性曲線中的功率曲線為基礎(chǔ)，根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速與汽車車速的關(guān)系式，可得到發(fā)動機功率與行駛車速的關(guān)系曲線。若把汽車在平直道路上穩(wěn)定行駛時，發(fā)動機需克服的阻力功率以同樣的座標(biāo)繪在發(fā)動機功率與行駛車速的關(guān)系曲線上，即為功率平衡圖。,.,3.3汽車的動力性,利用以上介紹的驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖、動力特性圖或功率平衡圖，確定汽車的動力性指標(biāo)即最高車速、加速時間和最大爬坡度的數(shù)值，并據(jù)此評價汽車的動力性。,2.汽車動力性分析的方法,.,（1）汽車的最高車速汽車以最高車速行駛時的坡度阻力和加速阻力均為零，汽車驅(qū)動力全用于克服滾動阻力和空氣阻力。此時有：因此，繪出驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖，以最高檔行駛時的驅(qū)動力曲線與阻力曲線的交點所對應(yīng)的車速，即為最高車速。,3.3汽車的動力性,.,3.3汽車的動力性,汽車在水平良好的水泥、混凝土路面上穩(wěn)定行駛時：因此，在動力特性圖上繪上汽車滾動阻力f的變化曲線，以最高檔行駛時的動力因數(shù)曲線與滾動阻力系數(shù)曲線的的交點所對應(yīng)的車速，即為汽車在給定道路阻力條件下行駛時所能達到的最高車速。,.,3.3汽車的動力性,汽車以最高檔在平直道路上穩(wěn)定行駛時，其發(fā)動機功率曲線與需克服的阻力功率曲線的交點所對應(yīng)的車速，即為汽車在給定道路阻力條件下行駛時所能達到的最高車速。,.,（2）汽車的加速時間驅(qū)動力與滾動阻力和空氣阻力之差為后備驅(qū)動力。若后備驅(qū)動力全用來加速，因此時坡度阻力為零，根據(jù)行駛方程式：根據(jù)驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖，繪出不同檔位和不同車速的后備驅(qū)動力與車速的關(guān)系曲線。然后，得到各檔節(jié)氣門全開時的加速度曲線。,3.3汽車的動力性,.,3.3汽車的動力性,可以看出，一般高檔位的加速度小于低檔位的加速度，檔的加速度最大。由于有的越野汽車檔的值很大，使用檔時，其旋轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力矩過大，反而使檔的加速度小于檔的加速度。,.,利用汽車的加速度曲線圖，可得到加速度倒數(shù)隨車速的變化曲線。其速度曲線下自到的面積，即為汽車在給定道路條件下，以節(jié)氣門全開加速時，車速由上升到所需的時間。,3.3汽車的動力性,.,動力因數(shù)與滾動阻力系數(shù)之差為后備動力因數(shù)，根據(jù)動力特性圖得到各檔后備動力因數(shù)與車速的關(guān)系曲線。在平直路面上加速行駛時，由汽車行駛方程式得：因此：根據(jù)與車速的關(guān)系曲線，可求得不同檔位的加速度曲線，進而得到加速時間曲線。,3.3汽車的動力性,.,汽車的后備功率：在平直路面上加速行駛時：,根據(jù)汽車的功率平衡圖得到各檔后備功率隨車速的關(guān)系曲線。然后得汽車的加速度曲線。,3.3汽車的動力性,.,（3）汽車的最大爬坡度若后備驅(qū)動力、后備動力因數(shù)或后備功率全部用來爬坡，則此時加速阻力為零。檔所能通過的最大坡度即是最大爬坡度。若后備驅(qū)動力全部用來爬坡，=0，得到：汽車以檔（及低檔）所能通過的坡度較大。因此,3.3汽車的動力性,.,3.3汽車的動力性,根據(jù)汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖，可得到以各個檔位行駛時所通過的坡度角隨車速的關(guān)系曲線。其的最大值即是最大坡度角。爬坡能力一般用坡度值表示：由坡度角隨車速的關(guān)系曲線，可得到以各個檔位行駛時所通過的坡度隨車速的關(guān)系曲線，,.,3.3汽車的動力性,直接檔所能通過的道路坡度較小，因此直接檔最大爬坡度可用下式計算：式中：-直接檔最大驅(qū)動力。,.,若汽車的后備動力因數(shù)全部用來爬坡，此時加速阻力為零：采用檔上坡時，由于坡度較大，計算式為：整理得：汽車最大爬坡度為：,3.3汽車的動力性,.,汽車的后備功率全部用于爬坡時，加速阻力功率為零，由汽車功率平衡方程式得：因此：利用汽車后備功率曲線，可求得汽車各檔的爬坡度。以檔所能通過的坡度最大值，即為最大爬坡度。,3.3汽車的動力性,.,發(fā)動機功率和轉(zhuǎn)矩越大，汽車的動力性越好。發(fā)動機功率過大不但導(dǎo)致發(fā)動機尺寸、質(zhì)量、制造成本增大，汽車運行時發(fā)動機負荷率低，燃油經(jīng)濟性下降；同時，由于附著條件的限制，發(fā)動機功率過大對汽車動力性的提高也無作用。設(shè)計中，常先從保證汽車預(yù)期的最高車速來初步選擇發(fā)動機應(yīng)有的功率。這是因為最高車速越高，要求的發(fā)動機功率越大，汽車后備功率大，加速與爬坡能力必然較好。,3.3.6影響汽車動力性的驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù),3.3汽車的動力性,1發(fā)動機功率,.,若給出了最高車速，發(fā)動機功率應(yīng)等于汽車以最高車速行駛時行駛阻力功率之和，即,發(fā)動機最大功率（kW）與汽車總質(zhì)量M（kg）之比，即單位汽車總質(zhì)量具有的發(fā)動機功率稱為汽車比功率，常用單位為kW/t，計算式為：比功率的大小對汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性有很大影響，是選擇發(fā)動機功率的重要依據(jù)之一。,3.3汽車的動力性,.,2傳動系最小傳動比合理確定傳動系最小傳動比非常重要。當(dāng)變速器的最高檔為直接檔，即傳動比是1時，傳動系最小傳動比即為主傳動速比。傳動系最小傳動比由要求的最高車速決定。確定最小傳動比時，應(yīng)使所能達到的最高車速位于發(fā)動機最大功率點對應(yīng)的車速附近。根據(jù)汽車的最高車速對應(yīng)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速與發(fā)動機最大功率點轉(zhuǎn)速的相對大小，把確定最小傳動比的方法分為：Vamax設(shè)計、高速設(shè)計、低速設(shè)計。,3.3汽車的動力性,.,采用Vamax設(shè)計時，與相等。優(yōu)點是可以利用發(fā)動機發(fā)出的最大功率，達到理論最高車速。其缺點是在接近的車速范圍內(nèi)，后備功率較小。采用高速設(shè)計時，高于。優(yōu)點是有較大的后備功率，缺點是達不到理論最高車速；而且，以行駛時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速過高，噪聲、磨損和油耗都過高。,3.3汽車的動力性,采用低速設(shè)計時，低于。優(yōu)點是：汽車以行駛時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低；同時，發(fā)動機負荷率較高，油耗下降。缺點是達不到理論最高車速，同時后備功率小。,.,以上方法各有優(yōu)缺點。為綜合其優(yōu)缺點，可設(shè)置超速檔。即：當(dāng)變速器采用直接檔時，根據(jù)高速設(shè)計確定其主傳動速比，使直接檔具有較大的后備功率；而在此基礎(chǔ)上，再增加一個傳動比小于1的稱之為超速檔的檔位，并將使用超速檔時傳動系的最小速比按低速設(shè)計，以提高發(fā)動機的負荷率，降低發(fā)動機的有效比油耗。所謂超速檔只是指變速器速比小于1，輸入軸轉(zhuǎn)速高于輸出軸轉(zhuǎn)速而言。汽車采用超速檔行駛時所能達到的最高車速并非一定高于采用直接檔時的汽車車速。,3.3汽車的動力性,.,3.3汽車的動力性,3傳動系最大傳動比,對于普通汽車，傳動系最大傳動比一般是變速器擋傳動比與主減速器傳動比之積。汽車的最大傳動比應(yīng)根據(jù)汽車的最大爬坡度、汽車最低穩(wěn)定車速及附著條件三個方面確定。,.,3.3汽車的動力性,（1）最大爬坡度汽車以檔全力爬坡時，加速阻力為零；因車速很低，可忽略空氣阻力。汽車的最大驅(qū)動力應(yīng)克服汽滾動阻力和坡度阻力：因此，的值不應(yīng)小于：,（2）最低穩(wěn)定車速在松軟地面上行駛時，為避免土壤受沖擊剪切破壞后減小地面附著力，其汽車能在極低車速下穩(wěn)定行駛，傳動系的最大傳動比應(yīng)與所要求得最低穩(wěn)定車速相適應(yīng)。最大傳動比應(yīng)滿足：,.,（3）附著條件驗算汽車上坡或加速時是否滿足附著條件的要求。汽車克服最大坡度時的驅(qū)動力應(yīng)滿足：道路附著系數(shù)可取0.50.6。是驅(qū)動輪上的地面法向反作用力。雙軸驅(qū)動的越野汽車：前（后）軸驅(qū)動的汽車，驅(qū)動輪上的地面法向反作用力：,3.3汽車的動力性,.,4傳動系檔數(shù)動力性而言，檔位數(shù)多，增加了發(fā)動機發(fā)揮最大功率附近高功率的機會，提高了汽車的加速與爬坡能力；燃油經(jīng)濟性而言，檔位數(shù)多，增加了發(fā)動機在低燃油消耗率區(qū)工作的可能性，降低了油耗。檔位數(shù)還影響到檔與檔之間的傳動比的比值。比值過大造成換檔困難。一般比值不宜大于1.71.8。最大傳動比與最小傳動比的比值越大，檔位數(shù)也應(yīng)越多。,3.3汽車的動力性,.,3.3汽車的動力性,轎車的行駛車速高，比功率大，最高檔的后備功率也大，常用操縱方便的3檔或4檔變速器；近年來，為了進一步節(jié)省燃油，裝用手動變速器的轎車普遍采用5檔變速器，或采用6擋變速器。輕型貨車和中型貨車比功率小，所以一般采用5檔變速器。重型貨車的比功率更小，但使用條件卻更復(fù)雜，所以一般采用6檔至十幾個檔的變速器，以適應(yīng)復(fù)雜的使用條件，使汽車具有足夠的動力性與良好的燃油經(jīng)濟性。,.,5變速器各檔傳動比各檔速比分配應(yīng)使換檔過程中發(fā)動機工作穩(wěn)定，并使功率得到充分利用。（1）等比級數(shù)分配變速器相鄰兩檔傳動比的比值接近常數(shù)。各檔速比以等比級數(shù)分配時，換檔過程中發(fā)動機的轉(zhuǎn)速變化范圍相同，工作較穩(wěn)定。汽車車速Va與發(fā)動機轉(zhuǎn)速n的關(guān)系為：,3.3汽車的動力性,.,用I擋起步，隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高，汽車行駛速度隨之增加。當(dāng)轉(zhuǎn)速達到時，開始換檔。假設(shè)換擋過程中車速沒有降低，則換上檔時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速應(yīng)降到，離合器才能平順接合。此時有：同理，在擋時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速升到換擋，應(yīng)把發(fā)動機轉(zhuǎn)速降到才能無沖擊地接合離合器。若換擋過程中車速沒有降低，則與的關(guān)系為：,3.3汽車的動力性,.,3.3汽車的動力性,若各檔傳動比按等比級數(shù)分配，滿足，則：這說明如果每次在發(fā)動機轉(zhuǎn)速升到換檔，則換檔時的發(fā)動機的速度變化范圍相等，均為。按等比級數(shù)分配傳動比還能充分利用發(fā)動機提供的功率，提高汽車的動力性。若檔位選擇恰當(dāng)，按等比級數(shù)分配傳動比的變速器，能使發(fā)動機經(jīng)常在接近外特性最大功率處的較大功率范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，從而增大了汽車的后備功率，提高了汽車的加速或上坡能力。,.,（2）漸進式速比分配現(xiàn)代轎車使用車速范圍大，多采用漸進式速比分配，高檔間速比之比（換檔時車速差）明顯減小。各檔速比關(guān)系為：其中：=1.11.2。換檔不能瞬間完成，必然車速降低。由于空氣阻力影響，高速換檔時車速降低量遠大于低速換檔。因此，較高檔間速比的比值應(yīng)小于較低檔間速比的比值，才能使換檔時發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍不變。此外，汽車主要以較高檔行駛，所以較高檔位相鄰兩檔傳動比的比值應(yīng)小些，以使換檔方便，并增加發(fā)動機在功率較大范圍內(nèi)工作的可能性，提高汽車動力性。,3.3汽車的動力性,.,汽車的驅(qū)動力與輪胎半徑成反比，車速與輪胎半徑成正比良好路面上行駛的汽車，附著系數(shù)較大，直徑減小使輪胎接地面積減小時，也可得到足夠的驅(qū)動力。用減小主減速器傳動比可以彌補因此導(dǎo)致的車速降低。輪胎尺寸和主減速器傳動比減小，使汽車質(zhì)心高度降低，提高了汽車的行駛穩(wěn)定性，有利于汽車的高速行駛。輪胎型式、花紋、氣壓對汽車的動力性也有影響。為提高動力性，應(yīng)減小滾動阻力，同時增加附著力。硬路面上行駛的汽車，裝用具有小而淺的花紋的子午線輪胎并采用較高的輪胎氣壓；松軟路面上行駛的汽車，采用寬而深的輪胎花紋和較低的輪胎氣壓。,3.3汽車的動力性,6輪胎尺寸與型式,.,（1）試驗條件裝載質(zhì)量為廠定的最大裝載質(zhì)量，且均勻分布，固定牢靠。輪胎氣壓應(yīng)符合規(guī)定，誤差不超過10kPa。燃料、潤滑油（脂）、制動液的牌號和規(guī)格均應(yīng)符合規(guī)定無雨無霧，相對濕度小于95%，氣溫040風(fēng)速不大于3m/s。試驗道路應(yīng)是清潔、干燥、平坦的混凝土或瀝青鋪成的平直路面，長23km，寬度不小于8m，縱向坡度在0.1%以內(nèi)。試驗用儀器、設(shè)備必須經(jīng)過檢查，符合精度要求,3.3汽車的動力性,3.3.7汽車動力性試驗1汽車動力性道路試驗,.,（2）試驗儀器五輪儀或非接觸式汽車速度測量儀。五輪儀主要由主機、第五輪傳感器和腳踏開關(guān)等部分組成。非接觸式汽車速度測量儀，傳感元件用吸盤吸附在汽車保險杠下部，向路面發(fā)射光束，并接收路面的反射波，根據(jù)反射波的變化情況，測出行駛速度。,3.3汽車的動力性,.,（2）試驗項目1）最高車速節(jié)氣門全開，變速器掛最高檔，達到最高穩(wěn)定車速后，測定其駛過1000m所用的時間，經(jīng)計算可求得最高車速。試驗往返各進行一次，記錄試驗結(jié)果，并取平均值。,3.3汽車的動力性,.,3.3汽車的動力性,2）加速時間超車加速時間變速器掛最高擋或次高檔，使汽車以30km/h或40km/h的穩(wěn)定車速駛?cè)朐囼灺范魏螅杆侔鸭铀偬ぐ宀鹊降?，使汽車加速行駛至該擋最高車速?0%以上；對于轎車應(yīng)達100km/h以上；用五輪儀記錄汽車的初速度和加速行駛的全過程和加速時間。應(yīng)在同一路段上，往返各進行一次試驗，其試驗結(jié)果取平均值。起步加速能力試驗進行起步加速性能試驗時，變速器置于常用起步擋位，迅速起步，并將加速踏板快速踏到底，使汽車盡快加速行駛，當(dāng)發(fā)動機達到最大功率轉(zhuǎn)速時，力求迅速換檔，用五輪儀測定汽車加速行駛的全過程。在同一路段往返各進行一次試驗，試驗結(jié)果取平均值。,.,3）最大爬坡度試驗應(yīng)在一組坡度不同的坡道上試驗，坡道長度應(yīng)大于車長23倍。也可用改變載荷或檔位的方法試驗，折算出最大爬坡度：式中：-折算出的汽車最大坡度角，；-試驗時的實際最大坡度角，；-汽車滿載總質(zhì)量，kg；M-試驗時的實際總質(zhì)量，kg；-檔速比；-試驗時實際使用擋位速比。,3.3汽車的動力性,.,4）滾動阻力測定用滑行試驗法可測定汽車低速行駛時的滾動阻力。試驗時先使汽車穩(wěn)定在某一車速行駛，而后換入空檔滑行至停車，由第五輪儀的記錄數(shù)據(jù)求出加速度值，然后用下式求出汽車低速行駛時的滾動阻力（低速行駛時取空氣阻力為零）：,3.3汽車的動力性,.,2汽車動力性室內(nèi)試驗（1）汽車動力性臺架試驗原理在底盤測功機上檢測汽車動力性時，驅(qū)動車輪放置在滾筒表面驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)，加載裝置通過給滾筒加載，模擬各種阻力，測量裝置可以測出驅(qū)動車輪上的驅(qū)動力或輸出功率。驅(qū)動輪作用于轉(zhuǎn)鼓的力矩:式中：L-測力臂長度，mF-測力臂上拉力，N。由固定汽車的鋼絲繩上拉力表測得掛鉤拉力，=。,3.3汽車的動力性,.,由驅(qū)動輪力矩平衡得：由轉(zhuǎn)鼓力矩平衡得：解出驅(qū)動輪的驅(qū)動力為：測出在各種車速下節(jié)氣門全開時的和F值，即可得到汽車的驅(qū)動力-車速關(guān)系曲線。利用汽車底盤測功機，還可以測得汽車驅(qū)動輪的驅(qū)動功率,3.3汽車的動力性,.,（2）傳動系傳動效率試驗傳動系統(tǒng)效率試驗臺的兩個被試變速器與齒輪箱、傳動軸構(gòu)成封閉驅(qū)動系統(tǒng)。由液力缸對系統(tǒng)加載，由轉(zhuǎn)矩傳感器上測出變速器輸入軸轉(zhuǎn)矩T，由電力測功器驅(qū)動封閉系統(tǒng)，提供的轉(zhuǎn)矩為T1。作為對比，把變速器拆下，換上一根傳動軸，這時電力測功機提供的轉(zhuǎn)矩為T2。T1-T2即為兩個變速器克服傳動損失所需轉(zhuǎn)矩，由此可求得效率：,3.3汽車的動力性,.,（3）車輪滾動阻力試驗輪胎試驗臺如圖。車輪由電力測功器驅(qū)動，轉(zhuǎn)矩為T1（Nm），轉(zhuǎn)鼓測功器的轉(zhuǎn)矩為Td（Nm），滾動阻力Ff（N）為：式中：rd-輪胎動力半徑，m；R-轉(zhuǎn)鼓半徑，m；W-輪胎鉛垂載荷，N。,3.3汽車的動力性,.,（4）空氣阻力系數(shù)的風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ惋L(fēng)洞試驗時，試驗?zāi)Ｐ捅仨毰c汽車實際行駛時幾何相似和空氣動力學(xué)相似。要求汽車與模型的雷諾數(shù)相等，即：式中：、-為汽車速度和風(fēng)洞中氣流速度，km/h；、-汽車實際長度和模型長度，m；、-大氣和風(fēng)洞中空氣密度，；、-大氣和風(fēng)洞中空氣黏度系數(shù)。由于=、=，空氣動力相似條件為:,3.3汽車的動力性,.,這說明，模型比汽車實長縮小多少倍，風(fēng)洞中氣流速度就要比汽車行駛速度提高多少倍。風(fēng)速提高，風(fēng)洞功率就必須加大。模型尺寸還受到風(fēng)洞尺寸的限制，一般模型橫截面積與風(fēng)洞試驗段橫截面積的比值不超過5。所以模型風(fēng)洞測出的空氣阻力系數(shù)往往比整車風(fēng)洞要小。,3.3汽車的動力性,.,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性汽車的燃油經(jīng)濟性是指汽車以最少的燃油消耗完成單位運輸工作量的能力。節(jié)約燃油就意味著汽車運輸成本的降低，經(jīng)濟效益的提高。同時，減少燃油消耗可以降低發(fā)動機所排出的有害氣體的量和排放量，是保護環(huán)境的重要措施。,.,3.4.1汽車燃油經(jīng)濟性的評價指標(biāo)用汽車在一定工況下行駛某一單位行程的燃油消耗量或汽車在一定工況下完成某一單位運輸工作量的燃油消耗量評價。百公里燃油消耗量（L/100km):行駛100km所消耗燃油的升數(shù)；百噸公里（千人公里）燃油消耗量（L/100或L/1000）：完成100（1000）運輸工作量所消耗燃油的升數(shù)。用消耗某一單位量燃油所能行駛的里程作為評價指標(biāo)。如：MPG或mile/usgal。,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,.,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,3.4.2汽車燃油經(jīng)濟性的評價工況汽車燃油經(jīng)濟性的評價工況分為穩(wěn)態(tài)工況和瞬態(tài)工況兩類。1穩(wěn)態(tài)工況穩(wěn)態(tài)工況：等速行駛工況，是汽車運行的基本工況。乘用車常用90km/h和120km/h的燃油消耗量（L/100km）來評價其燃油經(jīng)濟性。若測出每隔10km/h速度間隔的等速百公里燃油消耗量，則可據(jù)此繪出等速百公里燃油消耗曲線，可用于評價汽車的燃油經(jīng)濟性。,.,2.循環(huán)工況循環(huán)工況用于模擬汽車在不同條件下的實際運行工況，據(jù)此進行燃油經(jīng)濟性試驗，并以試驗所得的百公里燃油消耗量評價汽車相應(yīng)工況的燃油經(jīng)濟性。我國針對載貨汽車、城市公共汽車和乘用車提出了相應(yīng)的燃油經(jīng)濟性試驗規(guī)范。六工況循環(huán)：模擬干線公路車輛的行駛工況四工況循環(huán)：模擬城市公交客車站間的行駛工況十五工況循環(huán)：模擬乘用車、輕型汽車在城市道路上的運行工況十三工況循環(huán)：模擬乘用車和輕型汽車在市郊條件的運行工況。,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,.,（1）六工況循環(huán)試驗商用車燃油消耗量試驗采用六工況法循環(huán)試驗，整個循環(huán)共需96.2s，累計行程1350m。,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,.,（2）四工況循環(huán)試驗城市客車燃油消耗量試驗采用四工況法循環(huán)試驗，整個循環(huán)共需72.5s，累計行程700m。,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,.,（3）十五工況循環(huán)試驗乘用車燃油消耗量試驗采用十五工況法循環(huán)試驗，整個循環(huán)共需195s。,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,.,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,（4）十三工況循環(huán)十三工況循環(huán)用于模擬乘用車和輕型汽車在市郊條件下行駛時的運行工況。整個循環(huán)共需400s。乘用車和輕型汽車燃油消耗量限值試驗規(guī)范由試驗1部和試驗2部構(gòu)成。,.,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,（5）美國機動車工程師協(xié)會（SAE）試驗循環(huán)美國機動車工程師協(xié)會（SAE）曾推薦了4種道路循環(huán)。,.,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,在汽車設(shè)計與開發(fā)工作中，常需要在樣車制成前，根據(jù)發(fā)動機臺架試驗得到的特性曲線和汽車的功率平衡圖，估算汽車的燃油經(jīng)濟性。,發(fā)動機每小時燃料消耗量,-發(fā)動機有效功率，kW-發(fā)動機有效油耗率，g/kWh,3.4.3汽車燃油消耗方程式,.,（kg/h）與汽車百公里耗油量（L/100km）的關(guān)系為：,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,式中：-燃油密度，kg/L；-汽車行駛速度，km/h。,根據(jù)以上二式得：,.,有效功率根據(jù)功率平衡方程式求出：令。,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,.,發(fā)動機有效功率（kW）：燃油消耗量Q（L/100km）：,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,燃油消耗量與發(fā)動機的有效油耗率、汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)、汽車行駛的道路條件、汽車運動狀況等影響因素有關(guān),.,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,指汽車在一定的載荷下，以最高檔在水平良好路面上等速行駛100km的燃油消耗量，是汽車燃油經(jīng)濟性的常用評價指標(biāo),發(fā)動機負荷特性、汽車的功率平衡圖和汽車燃油消耗方程式是求解汽車等速百公里燃油消耗量的依據(jù),等速行駛時，加速阻力功率為零，燃油消耗量（L/100km）為。,1.等速百公里燃油消耗量的計算,3.4.4汽車燃油經(jīng)濟性的計算方法,.,負荷特性給出發(fā)動機某轉(zhuǎn)速時，不同功率或負荷率U下的有效油耗率負荷率指在某相同轉(zhuǎn)速下節(jié)氣門部分打開時發(fā)出的功率與節(jié)氣門全開時發(fā)出的功率之比。,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,.,初步確定了汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)、汽車行駛的道路條件等影響因素，繪出汽車功率平衡圖和車速與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖。負荷率U為：式中：-部分負荷功率，kW；-全負荷功率，kW。,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,.,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,依次求出每隔l0km/h速度間隔的若干個車速下的等速百公里燃油消耗，在-坐標(biāo)系中得到若干個點，連接各點繪出該車在給定條件下的等速百公里燃油消耗量曲線。,.,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,則可據(jù)此評價道路條件變化或汽車某結(jié)構(gòu)參數(shù)（如檔位）的變化對汽車燃油經(jīng)濟性的影響,求出不同道路阻力系數(shù)下的等速百公里燃油消耗量曲線或不同檔位下的等速百公里燃油消耗量曲線,不同道路阻力等速百公里油耗曲線,不同檔位的等速百公里油耗曲線,.,汽車運行循環(huán)均由勻速行駛、加速行駛、減速行駛、停車、怠速等運行狀況構(gòu)成。計算汽車循環(huán)工況百公里燃油消耗量，必須進行勻速、加速、減速以及停車、怠速工況的耗油量計算。,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,2循環(huán)工況百公里燃油消耗量計算,.,（1）汽車勻速行駛工況燃油消耗量對于運行循環(huán)中以勻速工況行駛的各個階段，可求出各勻速階段的等速百公里燃油消耗量、（L/100km），而后根據(jù)各個階段的長度、（100km），求出各個勻速行駛階段的燃油消耗量、（L）。顯然：,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,.,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,（2）加速行駛工況燃油消耗量,1）等加速行駛工況燃油消耗量：,，稱為當(dāng)量道路阻力系數(shù)。以等加速度在道路阻力系數(shù)的道路上行駛時的燃油經(jīng)濟性，可以用在道路阻力系數(shù)的道路上穩(wěn)定行駛的燃油經(jīng)濟性表示。,.,汽車加速過程中，汽車行駛速度不斷變化。按速度每增長（km/h），把汽車整個加速過程分為n小區(qū)、，每個區(qū)間的持續(xù)時間（s）為：每個小區(qū)間中的行駛速度近似用車速的平均值代表。同時，由等加速度時的當(dāng)量道路阻力系數(shù)和車速，通過功率平衡圖和負荷特性可得車速在每一小區(qū)內(nèi)穩(wěn)定工作時的有效油耗率，顯然區(qū)間劃分越細計算結(jié)果的近似程度越好。,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,.,這樣，車速從上升到的小區(qū)的燃油消耗量（L/100km）和絕對油耗量（L）分別為：整個等加速過程所消耗的燃油量（L）為：,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,.,2）不等加速行駛工況燃油消耗量在不等加速行駛工況時，不同加速小區(qū)的當(dāng)量道路阻力系數(shù)不相同，即：。因此，為求解不等加速行駛工況的燃油消耗量，首先要解決的問題是各個加速小區(qū)的當(dāng)量道路阻力系數(shù)。設(shè)各加速小區(qū)的速度變化為（km/h），則該小區(qū)的加速度可以用平均加速度（）表示。即：,3.4汽車的燃油經(jīng)濟性,.,在道路阻力系數(shù)為的道路上