c12 汽車驅(qū)動力和行駛阻力

1.2汽車的驅(qū)動力和行駛阻力汽車動力傳遞路線：發(fā)動機→離合器→變速器→副變速器→傳動軸→主減速器→差速器→半軸→輪邊減速器→車輪手動或自動變速箱，其內(nèi)部的齒輪系使發(fā)動機轉(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Engine+Driveline1.2汽車的驅(qū)動力和行駛阻力汽車動力傳遞路線：發(fā)動機→離合器→變速器→副變速器→傳動軸→主減速器→差速器→半軸→輪邊減速器→車輪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動力傳遞路線：發(fā)動機→液力變矩器→自動變速器→萬向傳動裝置→主減速器→差速器→半軸→車輪手動或自動變速箱，其內(nèi)部的齒輪系使發(fā)動機轉(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)動力和行駛阻力驅(qū)動力（穩(wěn)態(tài)）:(驅(qū)動力=行駛阻力之和)發(fā)動機的速度特性部分負荷特性：節(jié)氣門部分開啟時，轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系外特性曲線：節(jié)氣門(油門)全開時，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系汽油發(fā)動機外特性中的功率與轉(zhuǎn)矩曲線汽油發(fā)動機外特性中的功率與轉(zhuǎn)矩曲線柴油發(fā)動機外特性中的功率與轉(zhuǎn)矩曲線發(fā)動機外特性討論對于功率相同的柴油機和汽油機，認為前者的動力性優(yōu)于后者。為什么？課外探究：試從熱效率、動力性、經(jīng)濟性、排放及噪聲幾個方面分析柴油機和汽油機的異同。發(fā)動機過渡工況下的負荷特性在過渡工況，功率和轉(zhuǎn)矩下降約5~6%。發(fā)動機的使用外特性使用特性曲線：即帶有附件（水泵、發(fā)電機等）時的負荷特性。通常汽油機減小15％，而柴油機減小5~10％。發(fā)動機的速度特性思考計算汽車動力性指標(biāo)時，需要用什么特性曲線？外特性曲線部分負荷特性曲線使用特性曲線發(fā)動機外特性曲線的擬合與插值發(fā)動機轉(zhuǎn)矩，Nm發(fā)動機轉(zhuǎn)速，rpm方法一：擬合方法二：插值如果有m個點，則有（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。傳動系的機械效率ηT1—1200r/min2—1600r/min3—1900r/min4—2200r/min等速行駛工況下：造成機械傳動系功率損失的主要部件

★變速器和主減速器(含差速器)主要損失形式

★機械摩擦損失和潤滑損失。

★機械摩擦損失是指齒輪傳動副、軸承、油封等處的摩擦損失?！餄櫥瑩p失則指傳動部件中消耗于潤滑油的攪動、潤滑油與運動零件間的表面摩擦引起的功率損失。。傳動系的機械效率ηT汽車傳動系總成機械效率4～6檔變速器ηT=0.966～8檔變速器ηT=0.95傳動軸ηT=0.98主減速器ηT=0.96(單級)或0.92(雙級)不同類別汽車的傳動系機械效率轎車ηT=0.90~0.92商用車ηT=0.82~0.85越野車ηT=0.80~0.85典型的傳動系機械效率值自由半徑r靜力半徑rs滾動半徑rr=S/(2πnw)

S—行駛距離，nw—滾動圈數(shù)rr與r、rs輪的近似關(guān)系

rr=(2r+rs)/3車輪半徑rrsr歐洲輪胎與輪輞技術(shù)協(xié)會推薦的公式

rr=F×d/(2π) 其中:子午線輪胎F=3.05

斜交輪胎

F=2.99動力學(xué)分析用靜力半徑rs，運動學(xué)分析用滾動半徑rr。一般分析常不計它們的差別，統(tǒng)稱為車輪半徑r，即認為

rsrrr車輪半徑r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

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。滾動阻力系數(shù)（從動輪）車輪在一定條件下，滾動所需要推力Fp1與負荷W1之比，即單位重力的推力。滾動阻力系數(shù)在實際計算車輪縱向力時，可不必考慮阻力偶，而用滾動阻力替代。且有驅(qū)動輪在硬路面上滾動時的受力汽車的行駛阻力——滾動阻力作用于驅(qū)動車輪的縱向力是地面切向反力Fx2，在數(shù)值上它等于汽車驅(qū)動力Ft與滾動阻力Ff之差。驅(qū)動力與地面切向反力滾動阻力系數(shù)的測定方法牽引法滑行法轉(zhuǎn)鼓法1.速度ua對

f的影響滾動阻力系數(shù)的影響因素1.速度ua對

f的影響滾動阻力系數(shù)的影響因素各輪胎不同1.速度ua對

f的影響滾動阻力系數(shù)的影響因素2.

輪胎的結(jié)構(gòu)、材料、簾線對f的影響也很大。子午線輪胎

f

小，天然橡膠

f

低。

滾動阻力系數(shù)的影響因素3.充氣壓力的影響

滾動阻力系數(shù)的影響因素輪胎充氣壓力輪胎徑向變形

f輪胎充氣壓力車輪動載和道路應(yīng)力道路壽命輪胎載荷f(稍微)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)SR級——允許最高速度180

km/hSR-M+S——用于泥漿和積雪覆蓋路面HR級——允許最高速度210km/hVR級——允許最高速度大于210km/h浮動橋與滾動阻力思考重型貨車的“浮動橋”為什么在空載時置于“浮動”狀態(tài)可以減少整車的滾動阻力？定義汽車直線行駛時受到的空氣力在汽車行駛方向的分力分類壓力阻力形狀阻力主要與汽車的形狀有關(guān)，約占58％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，約占14％內(nèi)循環(huán)阻力：發(fā)動機冷卻系、車身通風(fēng)等氣流流過汽車內(nèi)部，占12％誘導(dǎo)阻力：空氣升力在水平方向的分力，占7％摩擦阻力：9％汽車的行駛阻力——空氣阻力空氣阻力Fw正比于氣流相對運動的動壓力：空氣阻力a)b)c)低CD值車身的一些特點低CD值車身的一些特點發(fā)動機蓋應(yīng)向前下傾車身前部低CD值車身的一些特點面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。車身前部低CD值車身的一些特點面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。過渡不理想車身前部低CD值車身的一些特點風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過渡。車身前部低CD值車身的一些特點風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過渡。越野車很難做到車身前部低CD值車身的一些特點盡量減少燈、后視鏡和門把手等凸出物。車身前部低CD值車身的一些特點上掀式前照燈（視頻）車身前部低CD值車身的一些特點在保險杠下面，應(yīng)安裝合適的擾流板。車身前部低CD值車身的一些特點車輪蓋應(yīng)與輪胎相平。車身前部低CD值車身的一些特點思考：F1賽車為什么不用車輪蓋？低CD值車身的一些特點整車整個車身應(yīng)向前傾1°～2°。低CD值車身的一些特點整車水平投影應(yīng)為腰鼓形。低CD值車身的一些特點后端稍稍收縮，前端呈半圓形。整車低CD值車身的一些特點汽車后部最好采用艙背式或直背式。低CD值車身的一些特點汽車后部應(yīng)安裝后擾流板。低CD值車身的一些特點汽車后部應(yīng)安裝后擾流板。當(dāng)車速超過120km/h，尾翼會自動升高160mm，為車身增加30％的下壓力；在車速低于80km/h，尾翼又會自動降低。低CD值車身的一些特點汽車后部應(yīng)安裝后擾流板。低CD值車身的一些特點汽車后部應(yīng)安裝后擾流板。低CD值車身的一些特點汽車后部應(yīng)安裝后擾流板。低CD值車身的一些特點汽車后部若用折背式，則行李箱蓋板至地面距離應(yīng)高些，長度要短些。低CD值車身的一些特點汽車后部后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu)。低CD值車身的一些特點汽車后部后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu)。低CD值車身的一些特點車身底部所有零件應(yīng)在車身下平面內(nèi)且較平整，最好有平滑的蓋板蓋住底部。低CD值車身的一些特點車身底部所有零件應(yīng)在車身下平面內(nèi)且較平整，最好有平滑的蓋板蓋住底部。底部比較凌亂低CD值車身的一些特點車身底部所有零件應(yīng)在車身下平面內(nèi)且較平整，最好有平滑的蓋板蓋住底部。底部比較凌亂低CD值車身的一些特點發(fā)動機冷卻通風(fēng)系統(tǒng)仔細選擇進風(fēng)口與出風(fēng)口的位置，精心設(shè)計內(nèi)部風(fēng)道。低CD值車身的一些特點發(fā)動機冷卻通風(fēng)系統(tǒng)冷卻前制動器冷卻前制動器冷卻發(fā)動機和制動器冷卻后制動器和潤滑系統(tǒng)低CD值車身的一些特點發(fā)動機冷卻通風(fēng)系統(tǒng)冷卻發(fā)動機和前制動器冷卻后制動器為發(fā)動機提供充足的空氣什么是超級跑車？限量生產(chǎn)、價格高昂、動力強勁（3.5L以上、8缸以上）、起步快（0～100km/h時間在5s以內(nèi)）、技術(shù)超群、車身自重輕（采用碳纖維或輕質(zhì)合金材料）、外觀超前等。形象的描述：外觀鮮亮，讓人愛得要死；加速時令人皮膚繃緊、汗毛直豎，讓人嚇得要死；數(shù)量奇少，價格奇高，讓人想得要死。對于轎車和超級跑車，哪種車型的空氣阻力系數(shù)更大？為什么？思考三種超級跑車蘭博基尼法拉利保時捷降低CD值要遵循的要點總結(jié)未來轎車的外形降低CD值的要點導(dǎo)流板貨車和半掛車的空氣阻力也很重要，不少貨車駕駛室上已裝用導(dǎo)流板等裝置，以減小空氣阻力、節(jié)省燃油。一些常見車型的空氣阻力系數(shù)車型空氣阻力系數(shù)CD

帕薩特0.28

奧迪A40.28

現(xiàn)代0.29

奔馳C級0.26

奔馳S級0.27

保時捷0.31

陸虎覽勝0.38坡度阻力坡度阻力坡度阻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)3％4％5％山嶺重丘區(qū)5％6％9％較小，則若較小，則道路阻力道路阻力道路阻力系數(shù)加速阻力其中加速阻力稱為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)貨車轎車汽車行駛方程式d的推導(dǎo)1加速過程中驅(qū)動輪上的有效轉(zhuǎn)矩驅(qū)動輪加速消耗的轉(zhuǎn)矩：c)d的推導(dǎo)2不考慮從動輪加速時的有效驅(qū)動力注意：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d的推導(dǎo)3考慮從動輪加速時的縱向力平衡方程(從動輪慣性阻力)注意：驅(qū)動輪的滾動阻