第一章 汽車(chē)的動(dòng)力性

第一章汽車(chē)的動(dòng)力性汽車(chē)的動(dòng)力性定義：

汽車(chē)在良好路面上直線(xiàn)行駛時(shí)由汽車(chē)受到的縱向外力決定的，所能達(dá)到的平均行駛速度?；靖拍睿?/p>

動(dòng)力性的評(píng)價(jià)指標(biāo)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力與各種行駛阻力汽車(chē)行駛的驅(qū)動(dòng)—附著條件第一章汽車(chē)動(dòng)力性重點(diǎn)內(nèi)容：

分析汽車(chē)動(dòng)力性的方法（圖解法）驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力平衡圖動(dòng)力特性圖功率平衡圖第一節(jié)汽車(chē)動(dòng)力性指標(biāo)動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)有：最高車(chē)速加速時(shí)間最大爬坡度1.最高車(chē)速u(mài)amax

在水平良好的路面上汽車(chē)能達(dá)到的最高行駛速度（km/h）。u(m/s)載荷？滿(mǎn)載商用車(chē)最高車(chē)速

重型貨車(chē)（總質(zhì)量>14t）

90km/h

中型貨車(chē)（總質(zhì)量6～14t）

100km/h

微型和輕型貨車(chē)（總質(zhì)量<6t）

80～

130km/h

城市鉸接客車(chē)60～

90km/h

客車(chē)125km/h

商用車(chē)的速度相對(duì)較低，其主要技術(shù)參數(shù)是載質(zhì)量或載客量。微型（經(jīng)濟(jì)型）轎車(chē)（發(fā)動(dòng)排量/L≤1.0）奧拓0.8

120km/h

吉利1.0

120km/h

夏利1.0

137km/h

奇瑞QQ0.8

130km/h

普及（緊湊）型轎車(chē)（1.0＜發(fā)動(dòng)排量/L≤

1.6）吉利1.3155km/h

夏利1.3165km/h

羚羊1.3168km/h

西耶那1.5168km/h

賽歐1.6165km/h

波羅1.4172km/h

富康1.6180km/h

捷達(dá)1.6170km/h

飛度1.3手動(dòng)

165km/h

飛度1.3CVT160km/h

飛度1.5手動(dòng)

180km/h

飛度1.5CVT175km/h從這組數(shù)據(jù)能獲取什么信息？中高級(jí)轎車(chē)2.5＜發(fā)動(dòng)機(jī)排量/L≤4.0凱迪拉克賽威2.8

201km/h奧迪A6L2.8

235km/h寶馬530i

250km/h奔馳E280

250km/h高級(jí)轎車(chē)紅旗CA7460185km/h奔馳S600(5.8L)250km/h寶馬760250km/h賓利雅致(6.8L)270km/h邁巴赫(5.5L)250km/h勞斯萊斯幻影(6.7L)240km/h中級(jí)轎車(chē)1.6＜發(fā)動(dòng)機(jī)排量/L≤2.5）桑塔納30001.8

185km/h寶來(lái)1.8手動(dòng)

206km/h寶來(lái)1.8T手動(dòng)

221km/h蒙迪歐2.0

205km/h本田雅閣2.0

197km/h本田雅閣2.4

219km/h奧迪A41.8T

220km/h奧迪A42.0

230km/h跑車(chē)的最高車(chē)速跑車(chē)的最高車(chē)速跑車(chē)的最高車(chē)速思考汽車(chē)的最高車(chē)速這么高，在高速公路上可以得到充分發(fā)揮嗎？中國(guó)高速公路允許的最高車(chē)速120km/h德國(guó)高速公路不限速SUV的最高車(chē)速寶馬X5(4.4L)230km/h陸虎覽勝(4.0L)210km/h寶馬X5(3.0L)202km/h大眾途銳(3.0L)197km/h捍馬H2(6.0L)180km/h帕杰羅速跑(3.0L)175km/h對(duì)最高車(chē)速的總結(jié)通過(guò)以上數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，能得到一些什么結(jié)論？思考

發(fā)動(dòng)機(jī)排量越大，汽車(chē)最高車(chē)速越高；

配置相同發(fā)動(dòng)機(jī)的前提下，手動(dòng)擋比自動(dòng)擋車(chē)速更高；

發(fā)動(dòng)機(jī)排量相同的前提下，車(chē)身越小，最高車(chē)速越高；

SUV配備的發(fā)動(dòng)機(jī)排量普遍較大，但與配備相同發(fā)動(dòng)機(jī)排量的轎車(chē)相比，最高車(chē)速要低。距離：0400m或車(chē)速0100km/h所需時(shí)間（s）第一節(jié)汽車(chē)動(dòng)力性指標(biāo)

2.加速時(shí)間t

表示汽車(chē)的加速能力。有兩種表示方法：原地起步加速時(shí)間：

超車(chē)加速時(shí)間：用最高檔或次高檔由某一較低車(chē)速（30km/h或40km/h）全力加速至某一高速所需時(shí)間（s）。

新君越2.0T原地起步加速曲線(xiàn)圖

飛度1.5L12.0s

紅旗CA746010.5s

捍馬H210.0s

寶馬523Li9.6s

奧迪A87.0s

寶馬7506.6s

奔馳S6006.5s寶來(lái)1.8M（手動(dòng)擋）/A（自動(dòng)擋）11.1s/12.7s寶來(lái)1.8TM（手動(dòng)擋）/A（自動(dòng)擋）9.0s/10.5s法拉利

575MMaranello4.2s寶時(shí)捷9113.9s蘭博基尼

Gallardo4.2s0～100km/h加速時(shí)間

靜止到400m或靜止到1km的沖刺時(shí)間60～100km/h（4擋/5擋）10.8s/13.7s80～120km/h（4擋/5擋）10.6s/14.1s思考：從這組數(shù)據(jù)可得到什么信息？奧迪A61.8T

靜止到400m沖刺時(shí)間7.9s

靜止到1km沖刺時(shí)間33.4s

在一般的技術(shù)參數(shù)中往往不給此項(xiàng)數(shù)據(jù)超車(chē)加速時(shí)間寶馬520i

低擋的超車(chē)加速能力更強(qiáng)。坡度的概念貨車(chē)滿(mǎn)載

imax=30％越野車(chē)

imax=60％車(chē)型最大爬坡度imax切諾基30％通用開(kāi)拓者50％長(zhǎng)豐獵豹70％帕杰羅70％陸虎100％陸地巡洋艦100％一些SUV車(chē)型的最大爬坡度3.最大爬坡度imax

美國(guó)對(duì)轎車(chē)的爬坡能力有如下規(guī)定：

能以104km/h（65mile/h）通過(guò)6％的坡道；

滿(mǎn)載時(shí)不低于80km/h；

在6％的坡道上，0～96km/h（60mile/h）的加速時(shí)間不應(yīng)大于20s。第二節(jié)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力發(fā)動(dòng)機(jī)變速器減速器等傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力行駛阻力滾動(dòng)阻力坡度阻力加速阻力空氣阻力Ft=ΣF汽車(chē)行駛方程一、汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力

1.定義

2.表達(dá)式

根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩Tt與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Ttq的關(guān)系汽車(chē)是勻速？加速運(yùn)動(dòng)？

3.表達(dá)式涉及的幾項(xiàng)具體內(nèi)容

1）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性發(fā)動(dòng)機(jī)的功率Pe、轉(zhuǎn)矩Ttq及燃油消耗率b與曲軸轉(zhuǎn)速n之間的函數(shù)關(guān)系。用試驗(yàn)曲線(xiàn)或擬合多項(xiàng)式表達(dá)。發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線(xiàn)：發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)置于全開(kāi)位置發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷特性曲線(xiàn)：發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)置于部分開(kāi)啟位置

臺(tái)架試驗(yàn)特性曲線(xiàn)：發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)所獲得的曲線(xiàn)。

使用外特性曲線(xiàn)：帶上全部附件時(shí)的外特性。與臺(tái)架試驗(yàn)特性相差5-15%。

2）傳動(dòng)系機(jī)械效率

傳動(dòng)系的功率損失機(jī)械損失液力損失摩擦潤(rùn)滑油齒輪傳動(dòng)副之間軸承摩擦油封潤(rùn)滑油的攪動(dòng)潤(rùn)滑油與零件之間的表面摩擦

2）傳動(dòng)系機(jī)械效率

傳動(dòng)系各部件（變速器、萬(wàn)向節(jié)、主減速器）的摩擦導(dǎo)致的功率損失。由試驗(yàn)測(cè)得。

汽車(chē)各部件的傳動(dòng)效率

機(jī)械變速器的轎車(chē)：

ηT=0.9~0.92

貨車(chē)、客車(chē)：ηT=0.82~0.85

3）車(chē)輪半徑三個(gè)半徑自由半徑r0

車(chē)輪處于無(wú)載荷時(shí)的半徑。靜力半徑rs

汽車(chē)靜止時(shí)，車(chē)輪中心至輪胎與地面接觸面間的距離。用作動(dòng)力學(xué)分析。滾動(dòng)半徑rr

通過(guò)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)與實(shí)際車(chē)輪滾動(dòng)距離之間的關(guān)系換算可得滾動(dòng)半徑。用作運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。

一般可不計(jì)差別：

rs≈rr≈

r

4.汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力圖

發(fā)動(dòng)機(jī)外特性確定的是發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速關(guān)系。經(jīng)傳動(dòng)系到達(dá)車(chē)輪后，可表示為驅(qū)動(dòng)力與車(chē)速間的關(guān)系。

單位ua:km/hn:r/minr:mnTtquaFt

4.汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力圖

發(fā)動(dòng)機(jī)外特性確定的是發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速關(guān)系。經(jīng)傳動(dòng)系到達(dá)車(chē)輪后，可表示為驅(qū)動(dòng)力與車(chē)速間的關(guān)系。有何特點(diǎn)二、汽車(chē)的行駛阻力汽車(chē)行駛時(shí)的各種阻力：滾動(dòng)阻力——以符號(hào)Ff表示；空氣阻力——以符號(hào)Fw表示；坡度阻力——以符號(hào)Fi表示；加速阻力——以符號(hào)Fj表示；汽車(chē)行駛的總阻力為：∑F=Ff+Fw+Fi+Fj

（一）滾動(dòng)阻力

1.原因輪胎與路面接觸區(qū)域產(chǎn)生的法向、切向相互作用力輪胎和支承路面的變形

輪胎在硬路面上滾動(dòng)時(shí)，主要是輪胎變形。輪胎在硬支承路面上受徑向力時(shí)的加載和減載曲線(xiàn)不重合。其面積之差為能量損失，由輪胎內(nèi)摩擦產(chǎn)生彈性遲滯損失。

遲滯損失表現(xiàn)為阻礙車(chē)輪滾動(dòng)的阻力偶。2.滾動(dòng)阻力偶分析車(chē)輪不滾動(dòng)：地面對(duì)車(chē)輪的法向反作用力對(duì)稱(chēng)。車(chē)輪滾動(dòng)：aFz從動(dòng)輪滾動(dòng)時(shí)的受力情況Wnn’aWnn’滾動(dòng)阻力偶矩滾動(dòng)阻力滾動(dòng)阻力系數(shù)驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)時(shí)的受力情況Wnn’aWnn’什么是推動(dòng)汽車(chē)行駛的力？

滾動(dòng)阻力系數(shù)由試驗(yàn)確定。滾動(dòng)阻力系數(shù)與路面的種類(lèi)、行駛車(chē)速以及輪胎的構(gòu)造、材料、氣壓等有關(guān)。經(jīng)驗(yàn)公式：

（二）空氣阻力汽車(chē)直線(xiàn)行駛時(shí)受到的空氣作用力在行駛方向上的分力稱(chēng)為空氣阻力。壓力阻力（法向力）摩擦阻力（切向力）形狀阻力內(nèi)循環(huán)阻力誘導(dǎo)阻力干撓阻力汽車(chē)行駛空氣作用空氣阻力形狀阻力58%干撓阻力14%內(nèi)循環(huán)阻力12%誘導(dǎo)阻力7%摩擦阻力9%空氣阻力的計(jì)算：

或其中，ua—汽車(chē)車(chē)速（km/h），

A—迎風(fēng)面積（m2），

CD—空氣阻力系數(shù)。典型轎車(chē)CD=0.3～0.41動(dòng)壓力流線(xiàn)型因素（三）坡度阻力

汽車(chē)上坡行駛汽車(chē)重力沿坡道的分力坡度阻力shhgFiGα

道路阻力與道路阻力系數(shù)

當(dāng)不大時(shí)，

——道路阻力系數(shù)

——道路阻力

10°以?xún)?nèi)

(四)加速阻力

汽車(chē)的質(zhì)量分為平移的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)的質(zhì)量?jī)刹糠?。以系?shù)δ作為計(jì)入旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力偶矩后的汽車(chē)質(zhì)量換算系數(shù)，因而汽車(chē)加速時(shí)的阻力:

δ——汽車(chē)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，（δ>1）；

m——汽車(chē)質(zhì)量，單位為kg；

——行駛加速度。δ主要與飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及傳動(dòng)系的傳動(dòng)比有關(guān)。根據(jù)推導(dǎo)

若不知道準(zhǔn)確的If、∑Iw值，也可按下述經(jīng)驗(yàn)公式估算δ值：

δ=1+δ1+δ2i2g

式中δ1≈δ2=0.03~0.05。故，汽車(chē)的行駛方程式為：

Ft=Ff+Fw+Fi+Fj第三節(jié)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力平衡圖

與動(dòng)力特性圖一、驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖汽車(chē)的行駛方程式為：Ft=Ff+Fw+Fi+Fj

在汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力圖上把汽車(chē)行駛中經(jīng)常遇到的滾動(dòng)阻力和空氣阻力也算出并畫(huà)上，作出汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力平衡圖，并以此來(lái)確定汽車(chē)的動(dòng)力性。1.最高車(chē)速

僅有滾動(dòng)阻力和空氣阻力。小于最高車(chē)速時(shí)，汽車(chē)可用剩余驅(qū)動(dòng)力加速或爬坡。需等速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可工作在部分負(fù)荷特性。uamaxFt52.汽車(chē)加速能力的評(píng)價(jià)

利用汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖可計(jì)算出各檔節(jié)氣門(mén)全開(kāi)時(shí)的加速度曲線(xiàn)。高檔位時(shí)的加速度要小些。

求汽車(chē)加速度：

加速時(shí)間由積分計(jì)算或圖解積分求出。圖解積分法：將a-ua曲線(xiàn)轉(zhuǎn)為1/a-ua曲線(xiàn)，曲線(xiàn)下兩個(gè)速度區(qū)間的面積表示通過(guò)此速度區(qū)間的加速時(shí)間；常將速度區(qū)間分為若干間隔，通過(guò)確定面積△1、△2…來(lái)計(jì)算總加速時(shí)間。因：dt=du/a，故計(jì)算原地起步加速時(shí)間時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題：1.起步車(chē)速的突變2.最佳換擋時(shí)間u1u2ⅠⅡⅢu1u2ⅠⅡⅢBJ1040輕型載貨汽車(chē)加速時(shí)間曲線(xiàn)3．爬坡能力二、動(dòng)力特性圖用途：用于分析汽車(chē)的動(dòng)力性

道路阻力系數(shù)令為汽車(chē)的動(dòng)力因數(shù)，以D表示。即動(dòng)力特性方程動(dòng)力特性圖汽車(chē)在各檔下的動(dòng)力因數(shù)與車(chē)速的關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)為動(dòng)力特性圖

D—ua關(guān)系曲線(xiàn)動(dòng)力特性圖的作用（1）uamax

：動(dòng)力特性圖（D-ua）直接檔與滾動(dòng)阻力系數(shù)曲線(xiàn)（f－ua）的交點(diǎn)，即為uamax。（2）imax

：即D曲線(xiàn)與f曲線(xiàn)間的距離就表示汽車(chē)的上坡能力。I檔時(shí)，可上坡度較大，此時(shí)誤差較大。應(yīng)按下式計(jì)算根據(jù)折算成最大爬坡度。（3）t

：加速時(shí)已知加速度值，求加速時(shí)間的方法與用驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖的方法相同。第四節(jié)汽車(chē)行駛的驅(qū)動(dòng)-附著條件

與汽車(chē)的附著力一、汽車(chē)行駛的驅(qū)動(dòng)條件

Ft≥Ff+Fw+Fi

上式為汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)條件，可以采用增加發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、加大傳動(dòng)比等措施來(lái)增大汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力。汽車(chē)行駛除受驅(qū)動(dòng)條件制約外，還受輪胎與地面附著條件的限制。第四節(jié)汽車(chē)行駛的驅(qū)動(dòng)-附著條件

與汽車(chē)的附著力二、汽車(chē)行駛的附著條件

地面對(duì)輪胎切向反作用力的極限值稱(chēng)為附著力Fφ，在硬路面上與驅(qū)動(dòng)輪法向反作用力FZ成正比，常寫(xiě)成

FXmax=Fφ=FZ·φ

其中，F(xiàn)Z—作用于所有驅(qū)動(dòng)輪上的地面法向反作用力；

φ—附著系數(shù)，由路面和輪胎決定。

作用在驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的地面切向反作用不能大于附著力，否則會(huì)發(fā)生驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)，即：

FX≤FZ·φ

對(duì)后輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)：

FX2/FZ2=Cφ2

φ，式中，Cφ2——后輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪的附著率

對(duì)前輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)：

FX1/FZ1=Cφ1

φ

將驅(qū)動(dòng)條件和附著條件連起來(lái)，有：

Ff+Fw+Fi≤Ft≤FZ·φ

汽車(chē)行駛的必要與充分條件，稱(chēng)為汽車(chē)行駛的驅(qū)動(dòng)-附著條件。Fx=Ft

－

Ff三、汽車(chē)的附著力與地面反作用力

汽車(chē)的附著力決定于附著系數(shù)和地面作用于驅(qū)動(dòng)輪的法向反作用力。

1.附著系數(shù)由路面種類(lèi)、狀況、車(chē)速等決定。平均值：良好的混凝土或?yàn)r青路面：干燥時(shí)，φ＝0.7-0.8

潮濕時(shí)，φ＝0.5-0.6土路：干燥時(shí)，φ＝0.5-0.6

潮濕時(shí)，φ＝0.2-0.42.驅(qū)動(dòng)輪地面法向反作用力與汽車(chē)的總體布置、車(chē)身形狀、行駛狀況、道路坡度有關(guān)。汽車(chē)加速上坡時(shí)的受力圖αhgabLuadu/dtFZ1FZ2Tf1Tf2Tjw2FZw1FZw2GsinaGcosaTjeFX1FX2mdu/dtTjw1前輪驅(qū)