汽車?yán)碚摮?jí)總結(jié)(考研筆記)[1]

1、備注：各課次內(nèi)容中：用紅色字標(biāo)記的是重點(diǎn)，加粗且斜體標(biāo)記的是難點(diǎn)，既用紅色標(biāo)記又加粗斜體標(biāo)記的既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。課次1：內(nèi)容：第一章、汽車的動(dòng)力性 1-1 汽車的動(dòng)力性指標(biāo)1-2 汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力一、汽車驅(qū)的驅(qū)動(dòng)力：發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性，傳動(dòng)系的機(jī)械效率，車輪半徑，汽車的驅(qū)動(dòng)力圖。課次2： 二、汽車的行駛阻力：滾動(dòng)阻力及滾動(dòng)阻力系數(shù)，空氣阻力及空氣阻力系數(shù)，上坡阻力，加速阻力。課次3：三、汽車的行駛方程式1-3 汽車行駛的驅(qū)動(dòng)與附著條件，附著力與附著利用率課次4：1-4 汽車的驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡：驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖，利用驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖分析汽車的動(dòng)力性指標(biāo)。1-5 汽車的動(dòng)力因數(shù)與動(dòng)力特

2、性圖：利用動(dòng)力特性圖分析汽車的動(dòng)力性指標(biāo)。課次5：1-6 汽車的功率平衡：利用功率平衡圖分析汽車的動(dòng)力性指標(biāo)。課后習(xí)題：汽車動(dòng)力性習(xí)題試驗(yàn)1：汽車動(dòng)力性路上試驗(yàn)課次6：第二章 汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性 2-1 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)2-2 汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性與萬(wàn)有特性，汽車穩(wěn)定行駛時(shí)燃油經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算課次7：2-2 汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算：汽車的加速、減速與停車怠速的耗油量計(jì)算。 2-3 影響汽車燃沒(méi)油經(jīng)濟(jì)性的因素：影響汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的使用因素，影響汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的結(jié)構(gòu)因素，提高汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的途徑。試驗(yàn)2：汽車燃油經(jīng)濟(jì)性實(shí)驗(yàn)課次8：第三章 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率與傳動(dòng)系傳動(dòng)比的選擇 3

3、-1 發(fā)動(dòng)機(jī)功率的選擇3-2 傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比的確定課次9：3-3 傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比的確定3-4 傳動(dòng)系檔數(shù)與各檔傳動(dòng)比的確定課后習(xí)題：汽車燃油經(jīng)濟(jì)性及傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)選擇習(xí)題課次10：第四章 汽車的制動(dòng)性 4-1 制動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)4-2 制動(dòng)時(shí)車輪的受力：地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力與附著力的關(guān)系，滑動(dòng)率與附著系數(shù)的關(guān)系。課次11：4-3 汽車的制動(dòng)效能：汽車的制動(dòng)減速度，制動(dòng)距離，汽車制動(dòng)效能的恒定性4-4 制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性：制動(dòng)跑偏，制動(dòng)側(cè)滑。課次12：4-5 前后制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系：一、地面對(duì)前、后車輪的法向反作用力，前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的理想分配曲線， 二、具有固定比值的前、后制動(dòng)器

4、制動(dòng)力實(shí)際分配線，同步附著系數(shù)及其選擇，制動(dòng)過(guò)程分析課次13：三、在附著系數(shù)不同的道路上的制動(dòng)過(guò)程分析、利用附著系數(shù)與附著效率。4-6 制動(dòng)力調(diào)節(jié)：制動(dòng)力調(diào)節(jié)原理，制動(dòng)系限壓閥、比例閥，防抱制動(dòng)系統(tǒng)。課次14：第七章 汽車的通過(guò)性 7-1 汽車通過(guò)性概述7-2 汽車間隙失效、通過(guò)性的幾何參數(shù)7-3 汽車越過(guò)臺(tái)階、壕溝的能力課后習(xí)題：汽車制動(dòng)性和通過(guò)性習(xí)題課次15：第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性5-1概述：操縱穩(wěn)定性概念，車輛坐標(biāo)系，剛體運(yùn)動(dòng)微分方程。5-2輪胎的側(cè)偏特性：輪胎坐標(biāo)系，輪胎側(cè)偏現(xiàn)象與側(cè)偏特性， 課次16：5-2輪胎的側(cè)偏特性：影響側(cè)偏特性的諸因素，有外傾角時(shí)輪胎的滾動(dòng)。5-3線性二自由

5、度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)：汽車操縱系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)：二自由度汽車的運(yùn)動(dòng)微分方程式課次17：5-3線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)：汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，汽車的瞬態(tài)響應(yīng) 。5-4汽車操縱穩(wěn)定性與懸架、轉(zhuǎn)向系的關(guān)系：懸架的側(cè)傾特性，側(cè)傾時(shí)左右車輪垂直載荷變化對(duì)汽車轉(zhuǎn)向性能的影響課次18：5-4汽車操縱穩(wěn)定性與懸架、轉(zhuǎn)向系的關(guān)系：側(cè)傾時(shí)車輪外傾角的變化對(duì)汽車轉(zhuǎn)向性能的影響，運(yùn)動(dòng)側(cè)偏對(duì)汽車轉(zhuǎn)向性能的影響。課次19：5-5側(cè)偏柔度、不足轉(zhuǎn)向量及氣車時(shí)域響應(yīng)的計(jì)算課后習(xí)題：汽車操縱穩(wěn)定性習(xí)題試驗(yàn)3：汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向試驗(yàn)課次20：第六章 汽車的行駛平順性6-1人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)：

6、人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)，汽車行駛平順性的評(píng)價(jià)方法與主要指標(biāo)，研究汽車行駛平順性的基本方法。 2課次21：6-2路面的統(tǒng)計(jì)特性：路面功率譜，空間頻率譜密度轉(zhuǎn)化為時(shí)間頻率譜密度，路面輸入譜。課次22：6-3汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng):單質(zhì)量系統(tǒng)的自由振動(dòng)，單質(zhì)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性，單質(zhì)量系統(tǒng)在路面隨機(jī)激勵(lì)下的響應(yīng)，譜分析與方差（均方根值）的計(jì)算。課次236-4車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)課次246-4車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)復(fù)習(xí)課后習(xí)題：汽車行駛平順性習(xí)題課次25：考試汽車?yán)碚撈嚴(yán)碚撌茄芯科囍饕褂眯阅艿目茖W(xué)，是在分析汽車運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律的基礎(chǔ)上研究汽車主要使用性能與其結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在聯(lián)系，分析

7、汽車主要使用性能的各種影響因素，從而指出正確設(shè)計(jì)汽車和合理使用汽車的基本途徑。對(duì)汽車提出的使用性能的要求是多方面的，汽車?yán)碚撝饕芯科嚨膭?dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、平順性和通過(guò)性等。汽車的動(dòng)力性學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)重點(diǎn)掌握汽車的動(dòng)力性指標(biāo)，熟練分析汽車的受力情況，深入理解汽車的行駛方程式，并熟練運(yùn)用汽車的力平衡圖和功率平衡圖分析汽車的動(dòng)力性指標(biāo)。汽車的動(dòng)力性是指汽車在良好路面上直線行駛時(shí)，由汽車受到的縱向外力決定的、所能達(dá)到的平均行駛速度。汽車是一種高效率的運(yùn)輸工具，運(yùn)輸效率之高低很大程度上取決于汽車的動(dòng)力性。所以，動(dòng)力性是汽車各種性能中最基本最重要的性能。1.1節(jié) 汽車動(dòng)

8、力性指標(biāo)從獲得盡可能高的平均行駛速度的觀點(diǎn)出發(fā)，汽車的動(dòng)力性主要有以下三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。1.1.1 汽車的最高車速 最高車速是指在水平良好的路面(混凝土或?yàn)r青)上，汽車能達(dá)到的最高行駛車速。1.1.2 汽車的加速時(shí)間 汽車的加速時(shí)間表示汽車的加速能力，它對(duì)平均行駛車速有很大影響。常用原地起步加速時(shí)間與超車加速時(shí)間來(lái)表明汽車的加速能力。原地起步加速時(shí)間，指汽車由檔或檔起步，并以最大的加速?gòu)?qiáng)度(包括選擇恰當(dāng)?shù)膿Q檔時(shí)機(jī))逐步換至最高檔后，到某一預(yù)定的距離或車速所需的時(shí)間。超車加速時(shí)間，指用最高檔或次高檔由某一較低車速全力加速至某一高速所需的時(shí)間。由于超車時(shí)兩車輛并行，容易發(fā)生安全事故，所以超車加速能力強(qiáng)

9、，并行行程短，行駛就安全。一般常用0400m或0100km/h所需的時(shí)間來(lái)表明汽車的原地起步加速能力。對(duì)超車加速能力還沒(méi)有一致的規(guī)定，采用較多的是用最高檔或次高檔，由某一中等車速全力加速行駛至某一高速所需的時(shí)間。轎車對(duì)加速時(shí)間尤為重視。1.1.3 汽車的最大爬坡度 汽車滿載時(shí)，在良好路面上的最大爬坡度，表示汽車的上坡能力。顯然，汽車的最大爬坡度指檔最大爬坡度。轎車最高車速大，加速時(shí)間短，經(jīng)常在較好的道路上行駛，一般不強(qiáng)調(diào)它的爬坡能力；而且它的檔加速能力大，故爬坡能力也強(qiáng)。貨車在各種地區(qū)的各種道路上行駛，所以必須具有足夠的爬坡能力。實(shí)際上，代表了汽車的極限爬坡能力，它應(yīng)比實(shí)際行駛中遇到的道路最大

10、爬坡度超出很多。這是因?yàn)閼?yīng)考慮到在坡道上停車后，順利起步加速、克服松軟坡道路面的大阻力等要求的緣故。一般貨車在30%即16.7左右，越野汽車要在壞路或無(wú)路條件下行駛，因而爬坡能力是一個(gè)很重要的指標(biāo)，它的最大爬坡度可達(dá)60%即31左右。 三個(gè)指標(biāo)的測(cè)定，均應(yīng)在無(wú)風(fēng)的條件下進(jìn)行。確定汽車的動(dòng)力性，就是確定汽車沿行駛方向的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。因此，需要掌握沿汽車行駛方向作用于汽車上的各種外力，即驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力。根據(jù)這些力的平衡關(guān)系，建立汽車行駛方程式，就可以估算汽車的最高車速、加速時(shí)間和最大爬坡度。8.2節(jié) 汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力確定汽車的動(dòng)力性，就是確定汽車沿行駛方向的運(yùn)動(dòng)狀況。為此需要掌握沿汽車行駛方向

11、作用于汽車的各種外力，即驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力。根據(jù)這些力的平衡關(guān)系，建立汽車行駛方程式，就可以估算汽車的各項(xiàng)動(dòng)力性能指標(biāo)。汽車的行駛方程式為 式中 汽車驅(qū)動(dòng)力； 行駛阻力之和。1.2.1 汽車的驅(qū)動(dòng)力 在汽車行駛中，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的有效轉(zhuǎn)矩，經(jīng)變速器、傳動(dòng)軸、主減速器等后，由半軸傳給驅(qū)動(dòng)車輪。如果變速器傳動(dòng)比為、主減速比為、傳動(dòng)系的機(jī)械效率為，則傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩，即驅(qū)動(dòng)力矩為 如圖1.1所示，此時(shí)作用于驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生對(duì)地面的圓周力，則地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的反作用力，即為汽車驅(qū)動(dòng)力。如果驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑為，就有，因而，汽車驅(qū)動(dòng)力為 圖1.1汽車的驅(qū)動(dòng)力 (1.1) 下面將對(duì)式(1.1)中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩丁、

12、傳動(dòng)系機(jī)械效率及車輪半徑等作進(jìn)一步討論，并作出汽車的驅(qū)動(dòng)力圖。1.2.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩及燃油消耗率與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系，即為發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)全開(kāi)，或高壓油泵處于最大供油量位置時(shí)，此特性稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性，對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線稱為外特性曲線；如果節(jié)氣門(mén)部分開(kāi)啟，則稱為發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷特性曲線。圖1.2為某發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線。為發(fā)動(dòng) 1.2.1.2 傳動(dòng)系的機(jī)械效率發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率，經(jīng)傳動(dòng)系傳到驅(qū)動(dòng)車輪的過(guò)程中，要克服傳動(dòng)系各部件的摩擦而有一定的損失。若損失的功率為，則傳到驅(qū)動(dòng)輪的功率為-，傳動(dòng)系的機(jī)械效率為 (1.5) 1.2.1.3 車輪半徑 輪胎的尺寸及

13、結(jié)構(gòu)直接影響汽車的動(dòng)力性。車輪按規(guī)定氣壓充好氣后，處于無(wú)載時(shí)的半徑，稱為自由半徑。 在汽車重力作用下，輪胎發(fā)生徑向變形。車輪中心與輪胎接地面的距離稱為靜力半徑。靜力半徑小于其自由半徑，它取決于載荷、輪胎的徑向剛度，以及支承面的剛度。 作用于車輪上除徑向載荷外，還有轉(zhuǎn)矩。車輪中心至輪胎與道路接觸面切向反作用力之間的距離為動(dòng)力半徑。此時(shí)輪胎不僅產(chǎn)生徑向變形，同時(shí)還產(chǎn)生切向變形。其切向變形取決于輪胎的切向剛度、輪胎承受的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離心慣性力等。 以車輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)與車輪實(shí)際滾動(dòng)距離之間關(guān)系換算得出的車輪半徑，稱為車輪的運(yùn)動(dòng)半徑(滾動(dòng)半徑)，即 (1.6)顯然，對(duì)汽車作動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，應(yīng)該用靜力半徑；而

14、作運(yùn)動(dòng)學(xué)分析時(shí)應(yīng)該用滾動(dòng)半徑。但在一般的分析中常不計(jì)它們的差別，統(tǒng)稱為車輪半徑，即認(rèn)為 1.2.1.4 汽車的驅(qū)動(dòng)力圖 在各個(gè)排檔上，汽車驅(qū)動(dòng)力與車速之間的函數(shù)關(guān)系曲線，稱為汽車驅(qū)動(dòng)力圖。它直觀地顯示變速器處于各檔位時(shí)，驅(qū)動(dòng)力隨車速變化的規(guī)律。 當(dāng)已知發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線、傳動(dòng)系的傳動(dòng)比及機(jī)械效率、車輪半徑等參數(shù)時(shí)，即可作出汽車驅(qū)動(dòng)力圖。具體方法如下：（1）從發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線上取若干(、)。（2）根據(jù)選定的不同檔位傳動(dòng)比，按式(1)算出驅(qū)動(dòng)力值。（3）根據(jù)轉(zhuǎn)速、變速器傳動(dòng)比及主減速比，由下式計(jì)算與所求對(duì)應(yīng)的速度： (1.7)（4）建立-坐標(biāo)，選好比例尺，對(duì)每個(gè)檔位，將計(jì)算出的值(，)分別描點(diǎn)并連成

15、曲線，即得驅(qū)動(dòng)力圖。 圖1.3即為某五檔變速器貨車的驅(qū)動(dòng)力圖。從驅(qū)動(dòng)力圖中可以看出驅(qū)動(dòng)力與其行駛速度的關(guān)系及不同檔位驅(qū)動(dòng)力的變化。驅(qū)動(dòng)力圖可以作為工具用來(lái)分析汽車的動(dòng)力性。1.2.2 汽車的行駛阻力汽車在水平道路上等速行駛時(shí)必須克服來(lái)自地面的滾動(dòng)阻力和來(lái)自空氣的空氣阻力；當(dāng)汽車在坡道上上坡行駛時(shí)，還必須克服 圖1.3 汽車驅(qū)動(dòng)力圖 重力沿坡道的分力，即坡度阻力；另外汽車加速行駛時(shí)還需要克服的阻力即加速阻力。因此汽車行駛的總阻力為 + (1.8)上述各種阻力中，滾動(dòng)阻力和空氣阻力是在任何行駛條件下均存在的。坡度阻力和加速阻力僅在一定行駛條件下存在。水平道路上等速行駛時(shí)就沒(méi)有坡度阻力和加速阻力。1

16、.2.2.1 滾動(dòng)阻力 汽車行駛時(shí)，車輪與地面在接觸區(qū)域的徑向、切向和側(cè)向均產(chǎn)生相互作用力，輪胎與地面亦存在相應(yīng)的變形。無(wú)論是輪胎還是地面，其變形過(guò)程必然伴隨著一定的能量損失。這些能量損失是使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生滾動(dòng)阻力的根本原因。1.2.2.1.1 彈性車輪在徑向加載后卸載過(guò)程中形成的彈性遲滯損失當(dāng)汽車車輪在水平路面上，且不受側(cè)向力作用時(shí)，車輪與地面間將產(chǎn)生徑向和切向的相互作用力。圖1.4為輪胎在硬支承路面上受徑向載荷時(shí)的變形過(guò)程及對(duì)應(yīng)的曲線。圖1.4 輪胎徑向變形曲線a)輪胎受力 b)變形曲線 從圖1.4中可見(jiàn)，當(dāng)彈性車輪在硬支承路面上，對(duì)其進(jìn)行加載和卸載的過(guò)程中，徑向載荷與由其引起的輪胎徑向變

17、形量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。加載變形曲線與卸載變形曲線并不重合，則可知加載與卸載不是可逆過(guò)程，存在著能量損失。面積為加載過(guò)程中對(duì)輪胎所作的功；面積為卸載過(guò)程中，輪胎恢復(fù)變形時(shí)釋放的功。兩面積之差即為加載與卸載過(guò)程的能量損失。這一部分能量消耗在輪胎各組成部分相互間的摩擦，以及橡膠、簾線等物質(zhì)分子間的摩擦，最后轉(zhuǎn)化為熱能而消失在大氣中。這種損失稱為彈性物質(zhì)的遲滯損失。 從圖1.4b中可見(jiàn)，在同樣變形量的情況下，處于加載過(guò)程的載荷較大，即圖中。這說(shuō)明當(dāng)車輪在徑向載荷作用下滾動(dòng)時(shí)，由于彈性遲滯現(xiàn)象，使地面對(duì)車輪的法向支持力為不對(duì)稱分布，其法向反力合力作用線，相對(duì)于車輪中心線前移了一段距離，因而形成了阻礙車輪滾

18、動(dòng)的力偶矩。1.2.2.1.2 等速滾動(dòng)從動(dòng)輪受力分析及滾動(dòng)阻力系數(shù)圖1.5 從動(dòng)輪在硬路面上滾動(dòng)時(shí)的受力情況a)受力分析 b)滾動(dòng)阻力 在水平路面等速直線滾動(dòng)的汽車從動(dòng)輪，如圖1.5a所示，其法向反力的合力相對(duì)車輪垂直中心線前移了一段距離。值隨彈性損失的增大而增大。車輪所承受的徑向載荷，與法向反力，大小相等，方向相反，即=-。 若法向反力通過(guò)車輪中心，則是從動(dòng)輪在硬路面上等速直線滾動(dòng)的受力情況，如圖1.5b所示。圖中力矩為作用于車輪上阻礙車輪滾動(dòng)的滾動(dòng)力偶矩，且=。要使從動(dòng)輪等速直線滾動(dòng)，必須通過(guò)車輪中心，通過(guò)車軸施加以推力，它與地面切向反力構(gòu)成一力偶矩來(lái)克服滾動(dòng)力偶矩，由車輪中心力矩平衡條

19、件，得 =故所應(yīng)施加推力為 或式中稱為滾動(dòng)阻力系數(shù)，可見(jiàn)滾動(dòng)阻力系數(shù)是單位汽車重力所需的推力。換言之，滾動(dòng)阻力等于滾動(dòng)阻力系數(shù)與車輪負(fù)荷的乘積。故車輪滾動(dòng)阻力為 (1.9)這樣，在分析汽車的行駛阻力時(shí)，可不必具體計(jì)算阻礙車輪滾動(dòng)的力偶矩，而只計(jì)算滾動(dòng)阻力(實(shí)際作用在車輪上的是滾動(dòng)阻力偶矩)。1.2.2.1.3 等速滾動(dòng)的驅(qū)動(dòng)輪受力分析圖1.6為驅(qū)動(dòng)輪在硬路面上等速直線滾動(dòng)時(shí)的受力圖。圖中為道路對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的切向反力，為車架通過(guò)懸架給輪軸的反推力，法向反作用力也由于輪胎彈性遲滯損失，使其作用線前移一段距離，即在驅(qū)動(dòng)輪上同樣作用有滾動(dòng)力偶矩。由對(duì)車輪中心的力矩平衡條件得：圖1.6 驅(qū)動(dòng)輪在硬路面上滾動(dòng)

20、時(shí)的受力情況 (1.10)由上式可見(jiàn)，真正作用在驅(qū)動(dòng)輪上驅(qū)動(dòng)汽車行駛的力為地面對(duì)車輪的切向反作用力，其數(shù)值等于驅(qū)動(dòng)力減去驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)阻力。1.2.2.1.4 滾動(dòng)阻力系數(shù)的影響因素 滾動(dòng)阻力系數(shù)與路面種類及其狀態(tài)、車速及輪胎等有關(guān)，其數(shù)值通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。(1)路面種類及其狀態(tài)對(duì)滾動(dòng)阻力系數(shù)的影響 表1.1列出了車速為50km/h時(shí)，汽車在各種路面上行駛時(shí)的車輪滾動(dòng)阻力系數(shù)值。滾動(dòng)阻力系數(shù)主要受路面的影響。路面的種類及其狀態(tài)都影響滾動(dòng)阻力系數(shù)。表1.1 滾動(dòng)阻力系數(shù)值路面類型滾動(dòng)阻力系數(shù)良好的瀝青或混凝土路面一般的瀝青或混凝土路面碎石路面良好卵石路面坑洼的卵石路面壓緊土路(干燥的)壓緊土路(雨后的)

21、泥濘土路(雨季或解凍期)干砂濕砂結(jié)冰路面壓緊的雪道0.0100.0180.0180.0200.0200.0250.0250.0300.0350.0500.0250.0350.0500.1500.1000.2500.1000.3000.0600.1500.0150.0300.0300.050(2)輪胎的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)對(duì)滾動(dòng)阻力系數(shù)的影響子午線輪胎與普通斜交輪胎相比，具有較低的滾動(dòng)阻力系數(shù)。 減小簾線層可使胎體減薄，從而可相應(yīng)降低滾動(dòng)阻力系數(shù)。因此，采用高強(qiáng)力粘膠簾布、合成纖維簾布或鋼絲簾布等，均可在保證輪胎強(qiáng)度的條件下減少簾布層數(shù)。(3)汽車行駛速度對(duì)滾動(dòng)阻力系數(shù)的影響當(dāng)車速在100km/h以下時(shí)，

22、滾動(dòng)阻力系數(shù)變化不大；當(dāng)車速在100km/h以上時(shí)，滾動(dòng)阻力系數(shù)隨車速提高而增大較快，當(dāng)車速高到一定數(shù)值后，輪胎發(fā)生駐波現(xiàn)象，輪胎周緣不是圓形，出現(xiàn)明顯的波浪狀。滾動(dòng)阻力系數(shù)迅速增大，輪胎的溫度也迅速升高，使輪胎簾線層脫落，幾分鐘內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)爆破現(xiàn)象。(4)輪胎氣壓對(duì)滾動(dòng)阻力系數(shù)的影響輪胎氣壓對(duì)滾動(dòng)阻力系數(shù)的影響很大。在硬路面上行駛的汽車，輪胎氣壓低時(shí)，變形較大，滾動(dòng)時(shí)的遲滯損失增大，滾動(dòng)阻力系數(shù)相應(yīng)增大。隨著輪胎氣壓增高，硬路面上的滾動(dòng)阻力系數(shù)逐漸減小。汽車在軟路面上行駛，氣壓低，輪胎變形大，使輪胎與地面接觸面積增大,單位面積壓力下降，地面變形小，使?jié)L動(dòng)阻力系數(shù)相應(yīng)減小。1.2.2.2 空氣阻

23、力汽車直線行駛時(shí)受到的空氣作用力在行駛方向上的分力，稱為空氣阻力。它分為壓力阻力和摩擦阻力兩部分。作用在汽車外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向上的分力稱為壓力阻力。摩擦阻力是由于空氣的粘性在車身表面產(chǎn)生的切向力的合力在行駛方向上的分力。壓力阻力又分為四部分：形狀阻力、干擾阻力、內(nèi)循環(huán)阻力、誘導(dǎo)阻力。形狀阻力與車身主體形狀有關(guān)，流線型越好，形狀阻力越?。桓蓴_阻力是車身表面突起物，如后視鏡、門(mén)把手、車燈等引起的阻力；發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系、車內(nèi)通風(fēng)等空氣流經(jīng)車體內(nèi)部時(shí)構(gòu)成的阻力，為內(nèi)循環(huán)阻力；誘導(dǎo)阻力是空氣升力在水平方向上的投影。對(duì)于一般轎車，這幾部分阻力的比例大致為：形狀阻力占58%，干擾阻力占14%，

24、內(nèi)循環(huán)阻力占12%，誘導(dǎo)阻力占7%，摩擦阻力占9%。空氣阻力中，形狀阻力占的比重最大，所以，改善車身流線形狀，是減小空氣阻力的關(guān)鍵。空氣阻力(N)的計(jì)算公式為 (1.11)式中 相對(duì)速度，在無(wú)風(fēng)時(shí)即為汽車的行駛速度(km/h)； 迎風(fēng)面積(m2)； 空氣阻力系數(shù)?？諝庾枇ψ饔糜谟娠L(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)得的風(fēng)帆中心，以代替分布于整個(gè)汽車表面的力。為考查汽車造型對(duì)空氣阻力的影響，在圖1.7所示的4種車頭和4種車尾組合的轎車模型上做空氣阻力系數(shù)值的測(cè)定實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用完全圓形的車頭C型，代替擋風(fēng)玻璃傾角45階梯形車頭D型，對(duì)減小汽車空氣阻力并無(wú)明顯改善，但比較陡的擋風(fēng)玻璃(E)或垂直的擋風(fēng)玻璃(F)，使值

25、顯著增加。 圖1.7 轎車模型的空氣阻力系數(shù) 由圖中所示Z型車尾呈細(xì)長(zhǎng)的a) 隨車型變化 b)汽車模型 空氣阻力系數(shù)值最小，但這種造型是不實(shí)際的。車尾裝上適當(dāng)尺寸的擾流板、保險(xiǎn)杠下部或駕駛室頂部安裝適當(dāng)?shù)膶?dǎo)流板，都會(huì)減小空氣阻力系數(shù)。為減小干擾阻力，首要的是減少車身外突起物的數(shù)量，其突起物的形狀也最好接近流線型。1.2.2.3 坡度阻力如圖1.8所示，當(dāng)汽車上坡行駛時(shí)，其重力沿坡道斜面的分力表現(xiàn)為對(duì)汽車行駛的一種阻力，稱坡度阻力。坡度阻力(N)按下式計(jì)算： (1.12)式中道路坡度角()。坡道的表示方法是用坡度，即用坡高與底長(zhǎng)之比表示： 圖1.8 汽車的上坡阻力 當(dāng)坡道角1015時(shí)，則： (1

26、.13) 由于坡度阻力與滾動(dòng)阻力均屬與道路有關(guān)的汽車行駛阻力，故常把這兩種阻力之和稱為道路阻力(N)，即 (1.14) 令，稱為道路阻力系數(shù)。 當(dāng)坡度角較小時(shí)，則 (1.15)1.2.2.4 加速阻力 汽車加速行駛時(shí)，需克服其質(zhì)量的慣性，這就是加速阻力。汽車質(zhì)量分為平移質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量(飛輪、車輪等)兩部分。加速時(shí)平移質(zhì)量要產(chǎn)生慣性力，旋轉(zhuǎn)質(zhì)量要產(chǎn)生慣性力偶矩，為了便于計(jì)算，一般把旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力偶矩，轉(zhuǎn)化為平移質(zhì)量的慣性力，并以系數(shù)作為換算系數(shù)，則汽車加速時(shí)的加速阻力(N)為， (1.16)式中汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，(1), 主要與飛輪、車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以及傳動(dòng)系的傳動(dòng)比有關(guān)； 汽車質(zhì)量，(k

27、g)；汽車行駛加速度，(m/s2)。1.3節(jié) 汽車的行駛方程式與汽車行駛條件1.3.1 汽車行駛方程式根據(jù)上節(jié)分析的汽車各行駛阻力，可以得到汽車的行駛方程式為 或 (1.17) 該方程式表示了驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力的數(shù)量關(guān)系，但并未經(jīng)過(guò)周密的推導(dǎo)。本節(jié)將對(duì)汽車各部分取隔離體，進(jìn)行受力分析，以便更具體確切地說(shuō)明汽車的總體受力，同時(shí)推導(dǎo)出旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)并建立汽車行駛方程式。1.3.1.1 從動(dòng)輪在加速過(guò)程中的受力分析 圖1.9 加速時(shí)車輪的受力圖 圖1.10 加速時(shí)驅(qū)動(dòng)輪的受力圖從動(dòng)輪上的載荷 從動(dòng)輪的質(zhì)量 驅(qū)動(dòng)輪上的載荷 驅(qū)動(dòng)輪的質(zhì)量 地面對(duì)從動(dòng)輪的法向反作用力 地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的法向反作用力 從動(dòng)輪的

28、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量從動(dòng)軸對(duì)從動(dòng)輪的推力 驅(qū)動(dòng)軸對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的阻力地面切向反作用力 從動(dòng)輪滾動(dòng)阻力偶矩 地面切向反作用力 從動(dòng)輪平移慣性力 驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)阻力偶矩繞從動(dòng)輪重心的慣性力偶 半軸作用于驅(qū)動(dòng)輪的力矩 圖1.9為加速時(shí)從動(dòng)輪的受力圖。 根據(jù)力(力矩)平衡條件，沿水平方向各力合力為零，即 (1.18)繞車輪中心力矩之和為零，即 由于，則上式可寫(xiě)成 (1.19)故從動(dòng)軸對(duì)從動(dòng)輪的推力為 (1.20)可見(jiàn)，推動(dòng)從動(dòng)輪前進(jìn)的推力，要克服兩種阻力，即從動(dòng)輪的滾動(dòng)阻力和從動(dòng)輪的加速阻力。加速阻力又由平移質(zhì)量的加速阻力和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的加速阻力所組成。1.3.2 汽車的行駛條件 由汽車的行駛方程得： 可見(jiàn)

29、，驅(qū)動(dòng)力必須大于滾動(dòng)阻力、坡度阻力和空氣阻力后，才能加速行駛。若驅(qū)動(dòng)力小于這三個(gè)阻力之和，則汽車無(wú)法開(kāi)動(dòng)，正在行駛中的汽車將減速直至停車。因此，汽車行駛的第一個(gè)條件為 (1.25) 此條件為汽車行駛的驅(qū)動(dòng)條件，但它并不是汽車行駛的充分條件，實(shí)際上，驅(qū)動(dòng)力是受附著力限制的。增加發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩及增大傳動(dòng)比，可以增大驅(qū)動(dòng)力。但驅(qū)動(dòng)力達(dá)到路面可能給出的最大切向力，即附著力時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪會(huì)出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象，汽車不能前進(jìn)。 附著力是路面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪切向反力的極限值，在硬路面上，它與驅(qū)動(dòng)輪法向反作用力成正比，即 驅(qū)動(dòng)輪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)。式中為附著系數(shù)，它與路面的種類和狀況、車輪運(yùn)動(dòng)

30、狀況、胎壓及花紋有關(guān)，行駛車速對(duì)附著系數(shù)也有影響。在一般動(dòng)力性分析中只取附著系數(shù)的平均值，見(jiàn)表1.2。表1.2 輪胎與路面間的附著系數(shù)路面普通輪胎高壓輪胎干燥的瀝青或混凝土路面潮濕的混凝土路面潮濕的瀝青路面碎石路面(干)碎石路面(潮濕)土路(干)土路(濕)土路(泥)雪路(松軟)雪路(壓實(shí))冰路面0.700.800.50.450.60.600.700.400.500.500.600.300.400.150.250.200.350.200.350.100.200.500.700.40.350.500.600.300.400.400.500.200.400.150.250.200.350.120.2

31、00.080.15 硬路面的接觸強(qiáng)度大，地面的堅(jiān)硬及微小的凸起物和輪胎表面的機(jī)械嚙合作用等，使輪胎與地面之間產(chǎn)生較大的附著力，故附著系數(shù)較大。潮濕的路面和微觀凸凹、被污穢、灰塵所填的路面，附著系數(shù)下降。 輪胎氣壓對(duì)附著系數(shù)有較大的影響，在干燥的硬路面上，降低輪胎的氣壓，輪胎與路面微觀不平處的嚙合面積增大，使附著系數(shù)加大。在潮濕的硬路面上，適當(dāng)提高輪胎氣壓，可以提高對(duì)路面的單位壓力，有利于擠出接觸處的水分，附著系數(shù)提高。此外，在硬路面上行駛的汽車，胎面花紋做成淺而細(xì)的形狀，可以增強(qiáng)胎面與路面上微觀突起物間的嚙合作用，有利于提高附著系數(shù)。在軟路面上行駛的汽車，胎面花紋做成粗而深的花紋，可增大嵌入輪

32、胎花紋內(nèi)的土壤的剪切斷面，達(dá)到提高附著系數(shù)的目的。輪胎花紋做成具有良好的排水功能的形狀，提高汽車在潮濕路面上的附著系數(shù)。 行駛車速對(duì)附著系數(shù)也有影響。在硬路面上，車速增加時(shí)，輪胎來(lái)不及與路面微小凸起部分很好嚙合，附著系數(shù)下降。雨天在硬路面上行駛，車速提高時(shí)，輪胎與路面間的水不易被擠出，使附著系數(shù)顯著下降。在松軟路面上行駛的汽車，由于汽車車速的提高，車輪的作用力很容易破壞土壤的結(jié)構(gòu)，造成附著系數(shù)也下降。 應(yīng)當(dāng)明確，附著力并不是汽車受到的一個(gè)力，它只是路面給車輪切向力的極限值。當(dāng)?shù)孛媲邢蛄_(dá)到此值時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪將產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)，汽車不能行駛，因此，汽車行駛應(yīng)滿足的第二個(gè)條件附著條件為(對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)的汽車)

33、(1.26) 而，所以上式可近似為 或 (1.27)式中 作用于所有驅(qū)動(dòng)輪上的地面法向反作用力。聯(lián)立式(1.25)和式(1.27)得汽車行駛的驅(qū)動(dòng)與附著條件為 (1.28)這就是汽車行駛的必要與充分條件。圖1.12為汽車加速上坡受力圖。可推導(dǎo)出、隨上述條件變化而變化的規(guī)律。圖1.12 汽車加速上坡受力圖1.4節(jié) 汽車驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖與動(dòng)力特性圖1.4.1 驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖 前面得到汽車的行駛方程式為 或 此方程表明了汽車行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)力和各行駛阻力之間的平衡關(guān)系。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性、變速器傳動(dòng)比、主減速比、機(jī)械效率、車輪半徑、空氣阻力系數(shù)、汽車迎風(fēng)面積及汽車總質(zhì)量等初步確定后，便可利用此式

34、分析汽車在良好路面（瀝青、混凝土路面）上的行駛能力，即確定節(jié)流閥全開(kāi)時(shí)，汽車能達(dá)到的最高車速、加速能力和爬坡能力。 為了清晰而形象地表明汽車行駛時(shí)的受力情況及其平衡關(guān)系，一般是采用汽車行駛方程式用圖解法來(lái)進(jìn)行分析的。汽車的驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖就是最基本的一種，將汽車行駛中經(jīng)常遇到的滾動(dòng)阻力和空氣阻力疊加后畫(huà)在驅(qū)動(dòng)力圖上，并表明該疊加量隨車速的變化關(guān)系曲線。圖1.13即為一具有五檔變速器汽車的驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖。1.4.2 利用驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖圖解汽車動(dòng)力性指標(biāo) 利用汽車驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖，我們可以圖解分析汽車的各項(xiàng)動(dòng)力性指標(biāo)。圖1.13 汽車驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖1.4.2.1 最

35、高車速汽車的最高車速是指汽車在無(wú)風(fēng)的條件下，在水平、良好的路面上，節(jié)流閥全開(kāi)，變速器置于最高檔所能達(dá)到的車速。根據(jù)汽車行駛方程此時(shí)，即驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖上曲線（此時(shí)為最高檔驅(qū)動(dòng)力曲線）與曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車速，就是最高車速（圖中為175km/h）。 從圖中還可以看出，當(dāng)車速低于最高車速時(shí)，驅(qū)動(dòng)力大于行駛阻力，這樣，汽車就可以利用剩下來(lái)的驅(qū)動(dòng)力加速或爬坡，或牽引掛車。當(dāng)需要在低于最高車速的某一車速(如160km/h)等速行駛時(shí)，駕駛員可以關(guān)小節(jié)流閥開(kāi)度(圖中虛線)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)只用部分負(fù)荷特性工作，相應(yīng)地得到虛線所示驅(qū)動(dòng)力曲線，以使汽車達(dá)到新的平衡。1.4.2.2 汽車的加速能力汽車的加速能力可

36、用它在水平良好路面上行駛時(shí)，能產(chǎn)生的加速度來(lái)評(píng)價(jià)。由于加速度的數(shù)值不易測(cè)量；一般常用加速時(shí)間來(lái)表明汽車的加速能力。例如用直接檔行駛時(shí)，由最低穩(wěn)定速度加速到一定距離或80%所需時(shí)間（新車一般用0100km/h所需的時(shí)間）。由汽車行駛方程得： 顯然利用圖1.13，可計(jì)算得各檔的加速度曲線如圖1.14所示。有的汽車檔的值甚大，檔的加速度可能比I檔的還要大。根據(jù)加速度圖，可以進(jìn)一步求得由某一車速加速至另一較高車速所需的時(shí)間。由于故 圖1.14 汽車的行駛加速度曲線 如果畫(huà)出加速度倒數(shù)隨速度變化的曲線，可用圖解積分法求出曲線下的面積，即為加速過(guò)程中的加速時(shí)間。1.4.2.3 汽車的爬坡能力汽車的爬坡能力

37、是用最大爬坡度來(lái)評(píng)定。最大爬坡度%是指汽車滿載時(shí)，在良好路面上以最低檔所能爬行的最大坡度。此時(shí)汽車在良好路面上克服后的力，全部用來(lái)克服坡度阻力，故，即因此 式中，應(yīng)為，但的數(shù)值本來(lái)就較小，且，故可認(rèn)為 這樣利用圖1.13，即可求出汽車能爬上的坡道角，并相應(yīng)地求出坡度值，如圖1.15所示。其中最大爬坡度為檔時(shí)的最大爬坡度，直接檔最大爬坡度亦應(yīng)引起注意，因?yàn)槠嚱?jīng)常是以直接檔行駛的，如果過(guò)小，迫使汽 圖1.15 汽車爬坡度圖 車在遇到較小的坡度時(shí)經(jīng)常換檔，這樣就影響了行駛的平均速度；其數(shù)值按下式求出： (1.29) 式中 直接檔時(shí)的最大驅(qū)動(dòng)力。1.4.3 動(dòng)力因數(shù) 利用汽車驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖可

38、以確定汽車的動(dòng)力性，但不能用來(lái)直接評(píng)價(jià)不同種類汽車的動(dòng)力性。因?yàn)榉N類不同的汽車，其質(zhì)量或外形有所不同，因此各行駛阻力也不同，也就是說(shuō)即使驅(qū)動(dòng)力相近的汽車，其動(dòng)力性也不相近。所以可以預(yù)想到表征動(dòng)力性的指標(biāo)，應(yīng)該是一種既考慮驅(qū)動(dòng)力，又包含汽車自重和空氣阻力在內(nèi)的綜合性參數(shù)。將汽車行駛方程式進(jìn)行一定的變換，便可找出評(píng)定汽車動(dòng)力性的參數(shù)。 (1.30)式(1.30)的右邊是汽車行駛時(shí)的道路阻力系數(shù)及加速度與的乘積，左邊是汽車本身所具有的參數(shù)。若令為汽車的動(dòng)力因數(shù)，并以符號(hào)D表示，則 (1.31)式(1.31)稱為汽車的動(dòng)力平衡方程。由式(1.31)可知，不論汽車自重等參數(shù)有何不同，只要有相等的動(dòng)力因數(shù)

39、，便能克服同樣的坡度和產(chǎn)生同樣的加速度(設(shè)兩汽車的值相同)。因此，目前常把動(dòng)力因數(shù)作為表征汽車動(dòng)力特性的指標(biāo)。1.4.4 汽車的動(dòng)力特性圖及其應(yīng)用利用-和的函數(shù)關(guān)系，根據(jù)式(1.31)計(jì)算出并作出-關(guān)系曲線，因此，目前常把動(dòng)力因數(shù)作為表征汽車動(dòng)力特性的指標(biāo)。稱為動(dòng)力特性圖，如圖1.16所示。再將汽車滾動(dòng)阻力系數(shù)隨車速變化關(guān)系曲線，以同樣的比例尺畫(huà)在動(dòng)力特性圖上，就可以方便地分析汽車動(dòng)力特性。1.4.4.1 最高車速在汽車達(dá)到最高車速時(shí)，故汽車的動(dòng)力平衡方程式(31)變?yōu)?，即圖15 圖1.16 動(dòng)力特性圖 中高速檔動(dòng)力因數(shù)曲線與滾動(dòng)阻力系數(shù)曲線交點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的車速為最高車速。1.4.4.2 各檔爬坡

40、能力在各檔爬最大坡度時(shí)，加速度，動(dòng)力平衡方程式為 因此，曲線與曲線之間的距離，就是汽車各檔的爬坡能力。粗略估算時(shí)，就是汽車的最大爬坡度。實(shí)際上,檔所能上的坡度一般較大，因此，1，故的誤差較太，此時(shí) 解此三角函數(shù)方程，求得然后再根據(jù)換算成坡度。1.4.4.3 加速能力評(píng)定汽車的加速能力時(shí)，設(shè)，則動(dòng)力平衡方程為 因此，在汽車動(dòng)力特性圖上，曲線與曲線之間距離的倍；就是汽車各檔的加速度。當(dāng)求直接檔加速度時(shí)，若粗略判斷，可取，m/s2,則加速度值就是曲線與曲線之間距離的10倍。 由上述可見(jiàn)，用動(dòng)力特性圖求解汽車的動(dòng)力性指標(biāo)十分合適和方便，在汽車的技術(shù)文件中常用動(dòng)力特性來(lái)表征汽車的動(dòng)力性。在動(dòng)力特性圖上幾

41、個(gè)重要參數(shù)如下：（1）汽車在水平良好路面上的最高車速。（2） 檔最大動(dòng)力因數(shù)。它可粗略地代表最大爬坡能力。（3）直接檔的最大動(dòng)力因數(shù)。它說(shuō)明了汽車以直接檔行駛時(shí)的爬坡與加速能力，該值對(duì)汽車行駛的平均速度有很大影響。1.5節(jié) 汽車的功率平衡 汽車行駛時(shí)，不僅存在驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力的平衡關(guān)系，而且也存在發(fā)動(dòng)機(jī)功率和汽車行駛的阻力功率間的平衡關(guān)系。即發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的有效功率，始終等于機(jī)械傳動(dòng)損失與全部運(yùn)動(dòng)阻力所消耗的功率。1.5.1 功率平衡方程 汽車運(yùn)動(dòng)阻力所消耗的功率，有滾動(dòng)阻力功率、空氣阻力功率、坡度阻力功率及加速阻力功率，它們的表達(dá)式為 功率平衡方程為 即 當(dāng)較小時(shí)，上式可寫(xiě)成1.5.2 功率平衡

42、圖及其應(yīng)用汽車的功率平衡關(guān)系也可以用圖解法表示。以縱坐標(biāo)表示功率，橫坐標(biāo)表示車速，將發(fā)動(dòng)機(jī)功率、汽車經(jīng)常遇到的阻力功率，對(duì)應(yīng)于車速的關(guān)系曲線繪在坐標(biāo)圖上，即得到如圖1.17所示功率平衡圖。 可見(jiàn)由于發(fā)動(dòng)機(jī)功率隨車速的變化，實(shí)際上是隨轉(zhuǎn)速的變化，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在各檔位對(duì)應(yīng)的行駛車速不同，因此得出圖示的各檔功率與行駛車速的關(guān)系曲線。在低速范圍內(nèi)為一直線，在高速時(shí)由于是的一次函數(shù)，是的二次函數(shù)；而 圖1.17 汽車功率平衡圖 則是的三次函數(shù)。兩者疊加后，阻力功率曲線是一條斜率越來(lái)越大的曲線。它與檔位無(wú)關(guān)，只與車速有關(guān)，所以高速時(shí)，汽車主要克服空氣阻力而消耗功率。1.5.2.1 最高車速汽車達(dá)最高車速時(shí)，

43、則 即功率平衡圖中，發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線(直接檔)與阻力功率曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車速，稍大于最高檔時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率對(duì)應(yīng)的車速。1.5.2.2 加速能力評(píng)價(jià)加速能力時(shí)，則 所以，不同車速時(shí)的加速度為1.5.2.3 上坡能力評(píng)價(jià)汽車上坡能力時(shí)，粗略計(jì)算求出汽車的爬坡度為 功率平衡圖上，各檔功率曲線表示汽車在該檔上，不同車速時(shí)可能發(fā)出的功率?？傋枇β是€表示在平直良好路上，以不同車速等速行駛時(shí)所需要的功率。兩者間的功率差值為后備功率，它可以用來(lái)使汽車加速、爬坡等。 利用功率平衡的方法求解動(dòng)力性問(wèn)題顯得麻煩。但汽車的速度越高，遇到阻力越大，克服阻力所消耗的功率就越大，因此，功率平衡是從能量轉(zhuǎn)換角度研究汽車動(dòng)力

44、性的。利用功率平衡，還可以研究行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率，即一定工況下，克服阻力所需發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出功率和該工況下發(fā)動(dòng)機(jī)能夠發(fā)出的最大功率的比值，以便研究經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。1.6 節(jié) 影響汽車動(dòng)力性的主要因素1.6.1發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響1.6.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的影響 發(fā)動(dòng)機(jī)功率愈大，汽車的動(dòng)力性愈好。設(shè)計(jì)中發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的選擇必須保證汽車預(yù)期的最高車速。最高車速愈高，要求的發(fā)動(dòng)機(jī)功率愈大，其后備功率也大，加速和爬坡能力必然較好。但發(fā)動(dòng)機(jī)功率不宜過(guò)大，否則在常用條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率過(guò)低，油耗增加。單位汽車重力所具有的發(fā)動(dòng)機(jī)功率稱為比功率或功率利用系數(shù)。比功率和汽車的類型有關(guān)。總重力49kN(5t)的貨車其比功

45、率在較小范圍內(nèi)變化，一般在75kW/kN以上。轎車和總重力小于39.2kN的貨車比功率較大，動(dòng)力性很好。重型自卸汽車速度低，比功率較小。1.6.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩大，在、一定時(shí)，最大動(dòng)力因數(shù)較大，汽車的加速和上坡能力也強(qiáng)。1.6.1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線的形狀兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線形狀不同，但其最大功率和相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速可能相等。假定汽車的總質(zhì)量、流線型、傳動(dòng)比均為已知，為了便于比較，并假定總阻力功率曲線與兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線交于最大功率點(diǎn)，后備功率較大的外特性曲線所代表的汽車具有較大的加速能力和上坡能力，因而動(dòng)力性能較好。同時(shí)使汽車具有較低的臨界車速，換檔次數(shù)可以減少，因而有利

46、于提高汽車的平均行駛速度。1.6.2 主減速器傳動(dòng)比的影響傳動(dòng)系總傳動(dòng)比是傳動(dòng)系各部件傳動(dòng)比的乘積。普通汽車上沒(méi)有分動(dòng)器和副變速器，如果變速器的最高檔是直接檔，減速器傳動(dòng)比對(duì)汽車動(dòng)力性的影響，可利用汽車在直接檔行駛時(shí)的功率平衡圖來(lái)分析。主減速器的傳動(dòng)比不同，汽車功率平衡圖上發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線的位置不同，與水平路面行駛阻力功率曲線的交點(diǎn)所確定的最高車速不同。當(dāng)阻力功率曲線正好與發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線交在其最大功率點(diǎn)上，此時(shí)所得的最高車速最大，為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)的車速。因此，主減速器的傳動(dòng)比應(yīng)選擇到汽車的最高車速相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)的車速，這時(shí)最高車速最大。主減速器的傳動(dòng)比不同，汽車的后備功率也不同。增大，

47、發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線左移，汽車的后備功率增大，動(dòng)力性加強(qiáng)，但燃油經(jīng)濟(jì)性較差。減小，發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線右移，汽車的后備功率較小，但發(fā)動(dòng)機(jī)功率利用率高，燃油經(jīng)濟(jì)性較好。 1.6.3 傳動(dòng)系檔數(shù)的影響 無(wú)副變速器和分動(dòng)器時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)系檔數(shù)即為變速器前進(jìn)檔的檔數(shù)。變速器檔數(shù)增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)在接近最大功率工況下工作的機(jī)會(huì)增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的平均功率利用率高，后備功率增大。有利于汽車加速和上坡，提高了汽車中速行駛時(shí)的動(dòng)力性。檔數(shù)多，可選用最合適的檔位行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)有可能在大功率工況下工作。使功率利用的平均值增大。 檔數(shù)的多少還影響到檔與檔間傳動(dòng)比的比值。比值過(guò)大時(shí)會(huì)造成換檔困難。一般認(rèn)為比值不宜大過(guò)1.71.8。因此變速器頭檔傳

48、動(dòng)比越大，檔數(shù)也應(yīng)越多。各種汽車變速器檔數(shù)有大致的規(guī)律。貨車變速器檔數(shù)隨整車整備質(zhì)暈的增加而增多?？傎|(zhì)量3.5t以下輕犁貨車絕大多數(shù)采用四檔變速器。總質(zhì)量3.510t的汽車80%用五檔變速器。總質(zhì)量14t以上的汽車85%帶有副變速器，采用8、10、12個(gè)或更多檔。越野車總質(zhì)量在3.5t以下的多采用四檔變速器和兩檔分動(dòng)器。3.5t以上的采用五檔或六檔變速器和兩檔分動(dòng)器。轎車現(xiàn)在越來(lái)越多的采用五檔變速器。顯然，檔數(shù)多于五檔會(huì)使結(jié)構(gòu)和操縱變得大為復(fù)雜。1.6.4汽車外形的影響汽車的外形影響汽車的空氣阻力系數(shù)，對(duì)汽車動(dòng)力性也有影響。因?yàn)榭諝庾枇蛙囁倨椒匠烧?，克服空氣阻力所消耗的功率和車速的立方成?/p>

49、比，因此汽車的外形是否是流線型對(duì)汽車的最高車速影響很大。流線型外形對(duì)高速汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性影響十分顯著。但對(duì)汽車的爬坡能力和低速時(shí)的加速性能影響不大。1.6.5 汽車質(zhì)量的影響 汽車在使用中，其總質(zhì)量隨載運(yùn)貨物和乘客的多少而變化。尤其是載貨汽車拖帶掛車時(shí)，總質(zhì)量的變化更大，汽車質(zhì)量對(duì)其動(dòng)力性有很大影響。汽車總質(zhì)量增加時(shí)，動(dòng)力因數(shù)將隨之下降，而道路阻力和加速阻力隨之增大。故汽車的動(dòng)力性將隨汽車總質(zhì)量的增加而變差，汽車的最高行駛速度和上坡能力也下降。汽車的自身質(zhì)量對(duì)汽車動(dòng)力性影響也大，對(duì)于具有相同額定載重量的不同車型，其自身質(zhì)量較輕的總質(zhì)量也較輕，因而動(dòng)力性也較好。因此，對(duì)于額定載重質(zhì)量一定的汽

50、車，在保證剛度與強(qiáng)度足夠的前提下，盡量減輕自身質(zhì)量，可以提高汽車的動(dòng)力性。采用拖掛運(yùn)輸可以提高運(yùn)輸生產(chǎn)率，現(xiàn)在已被世界各國(guó)廣泛采用。汽車拖帶掛車或牽引車拖帶半掛車組成的汽車列車，其自身質(zhì)量相過(guò)較小(與同樣載重質(zhì)量的汽車相比)，同時(shí)可充分利用汽車的后備功率。因此，拖掛運(yùn)輸對(duì)提高運(yùn)輸效率和降低運(yùn)輸成本都有利。1.6.6 輪胎尺寸與型式的影響 汽車的驅(qū)動(dòng)力與滾動(dòng)阻力以及附著力都受輪胎的尺寸與型式的影響，故輪胎的選用與汽車的動(dòng)力性的關(guān)系十分密切。 汽車的驅(qū)動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)輪的半徑成反比，汽車的行駛速度與驅(qū)動(dòng)輪半徑成正比。但一般車輪半徑是根據(jù)汽車類型選定。輪胎花紋對(duì)附著性能有顯著影響。因而合理選用輪胎花紋與型式對(duì)汽車的動(dòng)力性有重要意義。1.6.7汽車運(yùn)行條件的影響運(yùn)行條件對(duì)汽車動(dòng)力性影響的主要因素有：氣候條件、高原山區(qū)、