2.1汽車的驅(qū)動力和行駛阻力ppt課件

1、1.2 汽車的驅(qū)動力和行駛阻力汽車的驅(qū)動力和行駛阻力tFF驅(qū)動力驅(qū)動力:行駛阻力之和行駛阻力之和:0tq gTttT i iTFrrfiwjFFFFF1.2 汽車的驅(qū)動力和行駛阻力汽車的驅(qū)動力和行駛阻力汽車動力傳遞路線：發(fā)動機(jī)汽車動力傳遞路線：發(fā)動機(jī)離合器離合器變速器變速器副變速器副變速器傳動軸傳動軸主減速器主減速器差速器差速器半軸半軸輪邊減速器輪邊減速器車輪車輪傳動系的主要組成傳動系的主要組成手動或自動變速箱，其內(nèi)部的齒輪系使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與所要求的行駛速度匹配半軸，在后橋半軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)，將動力由差速器傳到后輪主減速器和差速器，將動力流方向改變90，并允許彎道行駛或兩側(cè)附著條件不同時一側(cè)車輪比另一

2、側(cè)車輪轉(zhuǎn)的快鐘形殼，其內(nèi)由離合器對于手動變速器或液力變矩器對于自動變速器）傳動軸，將動力從變速器傳到主減速器萬向節(jié)，并使傳動軸可隨后橋跳動發(fā)動機(jī)經(jīng)過傳動系提供車輛驅(qū)動所需的功率轉(zhuǎn)矩速度）1.2 汽車的驅(qū)動力和行駛阻力汽車的驅(qū)動力和行駛阻力車輪對地面的作用力地面對車輪的作用力n圖1-2 汽車驅(qū)動力外特性曲線：節(jié)氣門外特性曲線：節(jié)氣門(油門油門)全開時，全開時，轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系q部分負(fù)荷特性：節(jié)氣門部分開啟時，部分負(fù)荷特性：節(jié)氣門部分開啟時，轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系q使用特性曲線：即帶有附件水泵、使用特性曲線：即帶有附件水泵、發(fā)電機(jī)等時的負(fù)荷

3、特性。通常汽油發(fā)電機(jī)等時的負(fù)荷特性。通常汽油機(jī)減小機(jī)減小15，而柴油機(jī)減小，而柴油機(jī)減小510。( ), Nm, kW9549tqtqeTf nT nPn發(fā)動機(jī)的速度特性發(fā)動機(jī)的速度特性2r/ minrad/s60n汽油發(fā)動機(jī)外特性中的功率與轉(zhuǎn)矩曲線汽油發(fā)動機(jī)外特性中的功率與轉(zhuǎn)矩曲線柴油發(fā)動機(jī)外特性中的功率與轉(zhuǎn)矩曲線發(fā)動機(jī)過渡工況下的負(fù)荷特性n在過渡工況，功率和轉(zhuǎn)矩下降約在過渡工況，功率和轉(zhuǎn)矩下降約5%5%6%6%。tqtqstqsdd0.0007 0.0008TTTTTt發(fā)動機(jī)的使用外特性發(fā)動機(jī)外特性曲線的擬合與插值發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩，Nm發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，rpm方法一：擬合方法二：插值如果有m個點，則有

4、m-1個樣條函數(shù)；常用的樣條函數(shù)是3次多項式；所有給定的點都在樣條曲線上；相鄰兩段對應(yīng)的樣條函數(shù)在公用節(jié)點處的一階和二階導(dǎo)數(shù)值相等。傳動系的機(jī)械效率TinTinPPPT11200 r/min21600 r/min31900 r/min42200 r/mineTePPPT等速行駛工況下：造成機(jī)械損失的主要部件造成機(jī)械損失的主要部件 變速器和主減速器變速器和主減速器(含差速器含差速器)主要損失形式主要損失形式 液力損失和機(jī)械摩擦損失。液力損失和機(jī)械摩擦損失。 液力損失液力損失,如攪動和磨擦。它與潤滑油品如攪動和磨擦。它與潤滑油品種、溫度、轉(zhuǎn)速、油面高度等有關(guān)。種、溫度、轉(zhuǎn)速、油面高度等有關(guān)。傳動系

5、的機(jī)械效率Tn汽車傳動系總成機(jī)械效率n46檔變速器T =0.96n68檔變速器T =0.95n傳動軸T = 0.98n主減速器T = 0.96 (單級) 或0.92(雙級)n不同類別汽車的傳動系機(jī)械效率n轎車T=0.900.92n商用車T=0.820.85n越野車T=0.800.85典型的傳動系機(jī)械效率值n自由半徑 rn靜力半徑 rsn滾動半徑 rr= S/(2nw)n S行駛距離，nw滾動圈數(shù)nrr與r、rs輪的近似關(guān)系n rr= (2r+rs)/3車輪半徑 rrsrn歐洲輪胎與輪輞技術(shù)協(xié)會推薦的公式n rr= Fd/(2)n其中:子午線輪胎 F=3.05n 斜交輪胎 F=2.99n動力學(xué)分

6、析用靜力半徑 rs，運動學(xué)分析用滾動半徑 rr 。n一般分析常不計它們的差別，統(tǒng)稱為車輪半徑r，即認(rèn)為nrs rr r車輪半徑 rriiTFgtqtT00377. 0iinruga汽車的驅(qū)動力圖輪胎材料的彈性遲滯特性汽車的行駛阻力滾動阻力自由狀態(tài)Wh受力狀態(tài)汽車的行駛阻力滾動阻力彈性車輪在硬路面上的滾動滾動過程中，對稱點的徑向變形相同，但法向力不同從動輪在硬路面上滾動時的受力汽車的行駛阻力滾動阻力q 輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生遲滯損失，這種輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生遲滯損失，這種損失表現(xiàn)為阻礙車輪運動的阻力偶。損失表現(xiàn)為阻礙車輪運動的阻力偶。111111111111則令WFffWFrafFraFrFrFaFTWF

7、ppzppxzfz滾動阻力系數(shù)ff滾動阻力系數(shù)（從動輪）n車輪在一定條件下，滾動所需要車輪在一定條件下，滾動所需要推力推力Fp1Fp1與負(fù)荷與負(fù)荷W1W1之比，即單位重之比，即單位重力的推力。力的推力。滾動阻力系數(shù)v在實際計算車輪縱向力時，在實際計算車輪縱向力時，可不必考慮阻力偶，而用可不必考慮阻力偶，而用滾動阻力替代。滾動阻力替代。p11FfWf1p1TFr且有且有222WfFraFzf22222222/ftxfxtZxtZxtFFFFFFraFFrTaFrFT驅(qū)動輪在硬路面上滾動時的受力汽車的行駛阻力滾動阻力n作用于驅(qū)動車輪的縱向力是地面切向作用于驅(qū)動車輪的縱向力是地面切向反力反力Fx2，

8、在數(shù)值上它等于汽車驅(qū)動，在數(shù)值上它等于汽車驅(qū)動力力Ft與滾動阻力與滾動阻力Ff之差。之差。22222ftftxftxFFrTrTFTTT驅(qū)動力與地面切向反力滾動阻力系數(shù)的測定方法n牽引法牽引法n滑行法滑行法n轉(zhuǎn)鼓法轉(zhuǎn)鼓法1. 速度速度ua對對 f 的影響的影響脫落和爆裂。產(chǎn)生駐波現(xiàn)象，高溫、km/h,200.constkm/h,100fufuaa滾動阻力系數(shù)的影響因素2. 輪胎的結(jié)構(gòu)、資料、簾線對輪胎的結(jié)構(gòu)、資料、簾線對f 的影響也很的影響也很大。子午線輪胎大。子午線輪胎 f 小，天然橡膠小，天然橡膠 f 低。低。 滾動阻力系數(shù)的影響因素輪胎充氣壓力輪胎充氣壓力輪胎徑向變形輪胎徑向變形 f f

9、輪胎充氣壓力輪胎充氣壓力車輪動載和道路應(yīng)力車輪動載和道路應(yīng)力道路壽命道路壽命輪胎載荷輪胎載荷 f f( (略微略微) )車速和充氣壓力的影響aaaaufufufuff商用車,轎車000056. 00076. 0:商用車)19440/1 (轎車：220甚至增加幾十倍。側(cè)滑時。通常不考慮轉(zhuǎn)彎的影響轉(zhuǎn)彎時f%,f10050滾動阻力系數(shù)的經(jīng)驗公式轉(zhuǎn)彎時的滾動阻力驅(qū)動力的影響一些輪胎的滾動阻力系數(shù)SRSR級級允許最高速度允許最高速度180 km/h180 km/hSR-M+SSR-M+S用于泥漿和積雪覆蓋路面用于泥漿和積雪覆蓋路面HRHR級級允許最高速度允許最高速度210 km/h210 km/hVRV

10、R級級允許最高速度大于允許最高速度大于210 km/h210 km/hn定義定義n汽車直線行駛時受到的空氣力在汽車行駛汽車直線行駛時受到的空氣力在汽車行駛方向的分力方向的分力n分類分類n壓力阻力壓力阻力n形狀阻力主要與汽車的形狀有關(guān)，約占形狀阻力主要與汽車的形狀有關(guān)，約占58n干擾阻力：汽車突出部件，如后視鏡、門干擾阻力：汽車突出部件，如后視鏡、門把手、導(dǎo)水槽、驅(qū)動軸、懸架導(dǎo)向桿等，把手、導(dǎo)水槽、驅(qū)動軸、懸架導(dǎo)向桿等，約占約占14n內(nèi)循環(huán)阻力：發(fā)動機(jī)冷卻系、車身通風(fēng)等內(nèi)循環(huán)阻力：發(fā)動機(jī)冷卻系、車身通風(fēng)等氣流流過汽車內(nèi)部，占?xì)饬髁鬟^汽車內(nèi)部，占12n誘導(dǎo)阻力：空氣升力在水平方向的分力，誘導(dǎo)阻力：

11、空氣升力在水平方向的分力，占占7n摩擦阻力：摩擦阻力：9汽車的行駛阻力空氣阻力15.212WaDAuCF空氣阻力空氣阻力Fw正比于正比于氣流相對運氣流相對運動的動壓力：動的動壓力：空氣阻力a)b)c)低CD值車身的一些特點降低CD值的要點前部低前部低過渡平滑過渡平滑后部加擾流板后部加擾流板掠背式掠背式底部導(dǎo)流，平整化，向后應(yīng)逐步升高底部導(dǎo)流，平整化，向后應(yīng)逐步升高整車俯視形狀為腰鼓式，整車俯視形狀為腰鼓式，改進(jìn)通風(fēng)進(jìn)口、出口位置，改進(jìn)通風(fēng)進(jìn)口、出口位置，商用車頂部安裝導(dǎo)流罩系統(tǒng)。商用車頂部安裝導(dǎo)流罩系統(tǒng)。a)b)c)降低CD值的要點坡度阻力hsghsinGFicosGisinFG坡度阻力坡度阻

12、力坡度阻力我國公路路線設(shè)計規(guī)范中規(guī)定的最大縱坡高速公路一級汽車專用公路四級公路平原微丘區(qū)345山嶺重丘區(qū)569iGGGFitansin較小，那么GfGfFcosf假設(shè) 較小，那么道路阻力sincosifGGfFFF道路阻力)(ifGGiGfF道路阻力系數(shù))(if 加速阻力其中tumFddj加速阻力2T202gf2w111riiImrIm稱為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)轎車貨車汽車行駛方程式tummAuCfmri iTFFFFFaTgtqjiwftddsing15.21cosg2D0的推導(dǎo)tT1 加速過程中驅(qū)動輪上的有效力矩tIiitITTdd)dd(w2wT0geftttIddw

13、2w驅(qū)動輪加速消耗的力矩：c)的推導(dǎo)2fF1fFwFtumddrTFt/t2 不考慮從動輪加速時的有效驅(qū)動力tumFFFFtddw2f1f注意：驅(qū)動輪的滾動阻力和有效驅(qū)動力只具有數(shù)值上的意義tFtT的推導(dǎo)1fF3 考慮從動輪加速時的縱向力平衡方程1aw2f1ftddFtumFFFFrtIF/ddw1w1atddw1a1f1pFFF(從動輪慣性阻力)注意：驅(qū)動輪的滾動阻力和有效驅(qū)動力只具有數(shù)值上的意義的推導(dǎo)4 d的推導(dǎo)1aw2f1ftddFtumFFFFtIiitITTdd)dd(w2wT0gefttrTFtt/rtIF/ddw1w1artItumFFFrtIiitITgeft/dddd/dd)

14、dd(w1ww2f1fw2wT0riitIrtIItumFFFriiTgg/dd/dd)(dd/T0efw2w1ww2f1fT0t的推導(dǎo)4 d的推導(dǎo)2T202f2wwft/dd/ddddrtuiiIrtuItumFFFgtumrImriiImFFFgdd)1 (2w2T202fwftriitIrtIItumFFFriiTgg/dd/dd)(dd/T0efw2w1ww2f1fT0t0weiigruw2w2T202f1mrImriiIg1.2小結(jié)n汽車行駛方程僅表示各個物理量之間的數(shù)量關(guān)汽車行駛方程僅表示各個物理量之間的數(shù)量關(guān)系，并非都是實際存在的力系，并非都是實際存在的力nFt Ft 不是作用于車輪的地面切向反作用力，不是作用于車輪的地面切向反作用力，也不是有效驅(qū)動力，僅為了計算方便才將其定也不是有效驅(qū)動力，僅