1、第二章第二章 汽车的动力性汽车的动力性同济大学同济大学 汽车学院汽车学院朱西产朱西产 教授教授 汽车在良好路面上直线行驶时，由汽车受到的纵向汽车在良好路面上直线行驶时，由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。外力决定的、所能达到的平均行驶速度。 本章将介绍汽车动力性的评价指标，汽车的驱动力、本章将介绍汽车动力性的评价指标，汽车的驱动力、行驶阻力、动力因数、附着力等；介绍动力性指标的确行驶阻力、动力因数、附着力等；介绍动力性指标的确定方法；功率平衡等。定方法；功率平衡等。第二章汽车的动力性思考思考 按照对汽车动力性的基本定义，如按照对汽车动力性的基本定义，如何评价汽车的动力性？从哪几
2、方面评价何评价汽车的动力性？从哪几方面评价会比较全面？不同车型对动力性的要求会比较全面？不同车型对动力性的要求是否相同？是否相同？第二章 汽车的动力性第一节汽车的动力性指标第一节 汽车的动力性指标1.最高车速uamax 重型货车重型货车（总质量（总质量14t） 90km/h 中型货车中型货车（总质量（总质量614t） 100km/h 微型和轻型货车微型和轻型货车（总质量（总质量6t） 80 130km/h 城市铰接客车城市铰接客车 60 90km/h 客车客车 125km/h商用车的速度相对较低，其主要商用车的速度相对较低，其主要技术参数是载质量或载客量。技术参数是载质量或载客量。微型（经济型
3、）轿车微型（经济型）轿车（发动排量（发动排量/L1.0 /L1.0 ） 奥拓奥拓 0.8 120km/h 吉利吉利 1.0 120km/h 夏利夏利 1.0 137km/h 奇瑞奇瑞QQ 0.8 130km/h 普及（紧凑）型轿车普及（紧凑）型轿车（1.01.0发动排量发动排量/L /L 1.61.6） 吉利吉利 1.3 155km/h 夏利夏利 1.3 165km/h 羚羊羚羊 1.3 168km/h 西耶那西耶那 1.5 168km/h 赛欧赛欧 1.6 165km/h 波罗波罗 1.4 172km/h 富康富康 1.6 180km/h 捷达捷达 1.6 170km/h 飞度飞度 1.3手
4、动手动 165km/h 飞度飞度 1.3CVT 160km/h 飞度飞度 1.5手动手动 180km/h 飞度飞度 1.5CVT 175km/h从这组数据能获从这组数据能获取什么信息？取什么信息？第一节 汽车的动力性指标中高级轿车中高级轿车2.5发动机排量发动机排量/L4.0凯迪拉克赛威凯迪拉克赛威 2.8 201km/h奥迪奥迪A6L 2.8 235km/h宝马宝马530i 250km/h奔驰奔驰E 280 250km/h高级轿车高级轿车红旗红旗CA7460 185km/h奔驰奔驰S600(5.8L) 250km/h宝马宝马760 250km/h宾利雅致宾利雅致(6.8L ) 270km/h
5、迈巴赫迈巴赫(5.5L ) 250km/h劳斯莱斯幻影劳斯莱斯幻影(6.7L ) 240km/h第一节 汽车的动力性指标中级轿车中级轿车（1.6发动机排量发动机排量/L2.5）普桑普桑 1.8 150km/h桑塔纳桑塔纳3000 1.8 185km/h宝来宝来 1.8手动手动 206km/h宝来宝来 1.8T手动手动 221km/h宝马宝马318i 214km/h蒙迪欧蒙迪欧 2.0 205km/h本田雅阁本田雅阁 2.0 197km/h本田雅阁本田雅阁 2.4 219km/h奥迪奥迪A4 1.8T 220km/h奥迪奥迪A4 2.0 230km/h第一节 汽车的动力性指标跑车的最高车速跑车的
6、最高车速第一节 汽车的动力性指标跑车的最高车速跑车的最高车速第一节 汽车的动力性指标跑车的最高车速跑车的最高车速思思考考汽车的最高车速这么汽车的最高车速这么高，在高速公路上可高，在高速公路上可以得到充分发挥吗？以得到充分发挥吗？中国高速公路中国高速公路允许允许的最高车速的最高车速120km/h德国高速公路不限速德国高速公路不限速第一节 汽车的动力性指标SUV的最高车速的最高车速宝马宝马X5(4.4L) 230km/h陆虎览胜陆虎览胜(4.0L) 210km/h宝马宝马X5(3.0L) 202km/h大众途锐大众途锐(3.0L) 197km/h捍马捍马H2(6.0L) 180km/h帕杰罗速跑帕
7、杰罗速跑(3.0L) 175km/h对最高车速的总结对最高车速的总结通过以上数据的对比分析，能得到一些什么结论？通过以上数据的对比分析，能得到一些什么结论？思思考考查阅资料：查阅资料：F1方程式赛车的最高车速可以达到多少？方程式赛车的最高车速可以达到多少？发动机发动机排量越大，汽车最高车速越高；排量越大，汽车最高车速越高；配置相同发动机的前提下，手动挡比自动挡车速更高；配置相同发动机的前提下，手动挡比自动挡车速更高；发动机排量相同的前提下，车身越小，最高车速越高；发动机排量相同的前提下，车身越小，最高车速越高；SUV配备的发动机排量普遍较大，但与配备相同发动机排配备的发动机排量普遍较大，但与配
8、备相同发动机排量的轿车相比，最高车速要低。量的轿车相比，最高车速要低。第一节 汽车的动力性指标 现今内燃机汽车的最高车速记录为现今内燃机汽车的最高车速记录为660km/h，由塞默，由塞默兄弟在兄弟在1965年年11月创造。月创造。 世界上车速的最高记录是英国飞行员安迪世界上车速的最高记录是英国飞行员安迪格林格林（Andy Green）在美国内华达州西北的盐湖上，于）在美国内华达州西北的盐湖上，于1997年年10月驾驶一辆喷气式发动机驱动的月驾驶一辆喷气式发动机驱动的“冲刺冲刺”号汽车创造的，号汽车创造的，车速第一次超过了声速，达到车速第一次超过了声速，达到1227.73km/h。第一节 汽车的
9、动力性指标2.加速时间t 飞度飞度1.5L 12.0s 红旗红旗CA7460 10.5s 捍马捍马H2 10.0s 宝马宝马523Li 9.6s 奥迪奥迪A8 7.0s 宝马宝马750 6.6s 奔驰奔驰S600 6.5s宝来宝来1.8 M（手动挡）（手动挡）/A（自动挡）（自动挡） 11.1s/12.7s宝来宝来1.8T M （手动挡）（手动挡）/A（自动挡）（自动挡） 9.0s/10.5s手动挡汽车的加速时间更短手动挡汽车的加速时间更短法拉利法拉利 575M Maranello 4.2s宝时捷宝时捷911 3.9s兰博基尼兰博基尼 Gallardo 4.2s第一节 汽车的动力性指标（1）原
10、地起步加速时间1） 0100km/h的加速时间2）静止到400m或静止到1km的冲刺时间60100km/h （4挡挡/5挡）挡） 10.8s / 13.7s80120km/h （4挡挡/5挡）挡） 10.6 s/ 14.1s思考：从这组数据可得到什么信息？思考：从这组数据可得到什么信息？第一节 汽车的动力性指标奥迪奥迪A6 1.8T 静止到静止到400m冲刺时间冲刺时间7.9s 静止到静止到1km冲刺时间冲刺时间33.4s在一般的技术参数中往往不给此项数据在一般的技术参数中往往不给此项数据（2）超车加速时间宝马宝马520i 低挡的超车加速能力更强。低挡的超车加速能力更强。tanhiSsh坡度的
11、概念坡度的概念货车满载货车满载 imax=30越野车越野车 imax=60车型车型最大爬坡度最大爬坡度imax切诺基切诺基30通用开拓者通用开拓者50长丰猎豹长丰猎豹70帕杰罗帕杰罗70陆虎陆虎100陆地巡洋舰陆地巡洋舰100一些一些SUV车型的最大爬坡度车型的最大爬坡度第一节 汽车的动力性指标3.最大爬坡度imax第一节 汽车的动力性指标 美国对轿车的爬坡能力有如下规定：美国对轿车的爬坡能力有如下规定： 能以能以104km/h（65mile/h）通过）通过6的坡道；的坡道； 满载时不低于满载时不低于80km/h； 在在6的坡道上，的坡道上，096km/h（60mile/h）的）的 加速时间不
12、应大于加速时间不应大于20s。第二章 汽车的动力性 本节重点计算并分析汽车行驶过程中的本节重点计算并分析汽车行驶过程中的驱动力和行驶阻力。驱动力和行驶阻力。第二节 汽车的驱动力与行驶阻力TtF0Ftrua第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力一、驱动力Ft驱动力驱动力Ft：发动机产：发动机产生的转矩经传动系传到生的转矩经传动系传到驱动轮，产生驱动力矩驱动轮，产生驱动力矩Tt，驱动轮在，驱动轮在Tt的作用的作用下给地面作用一圆周力下给地面作用一圆周力F0，地面对驱动轮的反，地面对驱动轮的反作用力作用力Ft即为驱动力。即为驱动力。TtF0Ftrtq g0TtT i iFrrTF
13、ttttq g0TTT i iuaTt驱动力矩；驱动力矩；Ttq 发动机转矩；发动机转矩；第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力一、驱动力Ftig变速器传动比；变速器传动比；i0主减速器传动比；主减速器传动比；T传动系的机械效率。传动系的机械效率。riiTFT0gtqt能否解释为什么汽车低挡的加速能力好于高挡？能否解释为什么汽车低挡的加速能力好于高挡？思考思考 Ft 与发动机转矩与发动机转矩Ttq、变速器传动比、变速器传动比 ig、主减、主减速器传动比速器传动比 i0、传动系的机械效率、传动系的机械效率T 和车轮半径和车轮半径 r 等因素有关。等因素有关。第二节第二节 汽车
14、的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力由由 可知可知 驱动力和车速都与发动机特性有直接关系，可以通过发驱动力和车速都与发动机特性有直接关系，可以通过发动机特性曲线找出驱动力与车速之间的关系。动机特性曲线找出驱动力与车速之间的关系。发动机发动机uaFt 计算驱动力是为了确定汽车的动力性指标，也即要找出计算驱动力是为了确定汽车的动力性指标，也即要找出驱动力和车速的关系。驱动力和车速的关系。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力发动机的转速特性，即发动机的转速特性，即Pe、Ttq、b=f（n）关系曲线。关系曲线。节气门开启程度的不同节气门开启程度的不同外特性曲线外特性曲线部分负
15、荷特性曲线部分负荷特性曲线思思考考计算汽车动力性指标时，需要用什么特性曲线？计算汽车动力性指标时，需要用什么特性曲线？1.发动机的转速特性第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力9550tqenTP 第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力发动机转速特性曲线发动机转速特性曲线第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 带上全部附件设备时的带上全部附件设备时的发动机特性曲线，称为发动机特性曲线，称为使用使用外特性曲线外特性曲线。一般，使用外。一般，使用外特性与外特性相比：特性与外特性相比
16、： 汽油机的最大功率约汽油机的最大功率约小小15%； 货车柴油机的最大功率货车柴油机的最大功率约约小小5%； 轿车与轻型货车柴油机轿车与轻型货车柴油机的最大功率约的最大功率约小小10%。宝来轿车发动机的基本参数如下宝来轿车发动机的基本参数如下 ： 水冷，直列四缸，每缸五气门水冷，直列四缸，每缸五气门最大功率最大功率 110kW/5700 r/min最大转矩最大转矩 210Nm/17504600 r/min缸径缸径行程行程 81mm86.4mm压缩比压缩比 9.3:1思考思考 宝来轿车发动机的转矩输出特性是否理想？为什么？宝来轿车发动机的转矩输出特性是否理想？为什么？ 汽车起步加速时汽车起步加速
17、时，过早换入高挡（即发动机转速较低时即换入过早换入高挡（即发动机转速较低时即换入高挡高挡) ) 是否有利于其加速性？是否有利于其加速性？ 发动机最大转矩对应的转速较低好还是较高好？发动机最大转矩对应的转速较低好还是较高好？ 第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力inTinTPPP 等速行驶时等速行驶时einPP eTeTeT1PPPPPPT传动系损失的功率。传动系损失的功率。Pin输入传动系的功率；输入传动系的功率；第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力2.传动系的机械效率T转速转速机械损失机械损失液力损失液力损失转矩转矩齿轮对数齿轮对数过低，热容量小过
18、低，热容量小过高，搅油损失大过高，搅油损失大油面高度油面高度温度温度润滑油品质润滑油品质直接挡直接挡T最高最高T高高损失小损失小齿轮对数少齿轮对数少T高高损失的比重小损失的比重小损失大损失大Ttq大大传动系损失的功率传动系损失的功率PT主要与哪些因素有关？主要与哪些因素有关？ 第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力PT思考思考传动系效率曲线传动系效率曲线第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力挡挡挡挡11200r/min 21600r/min 31900r/min 42000r/min部件名称部件名称T46 挡变速器挡变速器95%辅助变速器（副变速器或分动
19、器）辅助变速器（副变速器或分动器）95%8 挡以上变速器挡以上变速器90%单级减速主减速器单级减速主减速器96%双级减速主减速器双级减速主减速器92%传动轴的万向节传动轴的万向节98%第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力表表1-1 传动系各部件的传动效率传动系各部件的传动效率自由半径自由半径：车轮处于无载时的半径。：车轮处于无载时的半径。静力半径静力半径rs：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。面间的距离。滚动半径滚动半径rr：车轮几何中心到速度瞬心的距离。：车轮几何中心到速度瞬心的距离。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻
20、力汽车的驱动力与行驶阻力3.车轮半径riiTFT0gtqt0ga377. 0iinru 做出的做出的Ft - ua关系图，即驱动力图。关系图，即驱动力图。依据下面两式依据下面两式以及发动机外特性曲线以及发动机外特性曲线第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力4.汽车的驱动力图nminntqnpnmaxn/(rmin-1)800330057006200Ttq/(Nm )142195159143ig1=2.13Ft1/N5438746860895477ua1/(kmh-1 )7.129.250.554.9例：已知奥迪例：已知奥迪A4轿车发动机的数据（如下表所示），轿车发动机的数据
21、（如下表所示），ig1=2.13，i0=6.333，r=0.317m，T=0.90，由，由和可以对应计算出和可以对应计算出 1 挡的挡的Ft1和和ua1。riiTFT0gtqtag 00.377nrui i第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力奥迪奥迪 A4 轿车驱动力图轿车驱动力图1a/(km h )u1 tF2tF3tF4tF5tF第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力jiwfFFFFF滚动阻力滚动阻力Ff第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力二、汽车的行驶阻力汽车在行驶过程中将会遇到哪些行驶阻力？汽车在行驶过程中将会遇到哪些行驶
22、阻力？如何保证汽车可以加速或爬坡？如何保证汽车可以加速或爬坡？空气阻力空气阻力Fw坡度阻力坡度阻力Fi加速阻力加速阻力Fj汽车行驶总阻力汽车行驶总阻力思考思考1.滚动阻力Ff第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力GfFf2.空气阻力FW第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力221rDwuACF15.212aDwAuCF isinFG汽车重力沿坡道的分力。汽车重力沿坡道的分力。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力3.坡度阻力Fi路面路面imax高速公路平原微丘区高速公路平原微丘区3%高速公路山岭重丘区高速公路山岭重丘区5%一级汽车专用
23、公路平原微丘区一级汽车专用公路平原微丘区5%一级汽车专用公路平原重丘区一级汽车专用公路平原重丘区6%四级公路四级公路平原微丘区平原微丘区6%四级公路四级公路平原重丘区平原重丘区9%一般道路的坡度均较小。一般道路的坡度均较小。一些常见路面的坡度一些常见路面的坡度第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力itansinGiGGFtansini第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力道路阻力道路阻力cos()FGfGiG fifiFFFsincosGGf第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力滚动阻力和坡度阻力之和。滚动阻力和坡度阻力之和。一般道路
24、一般道路 较小，较小， 1， i令令f+i= ， 为道路阻力系数为道路阻力系数FGsin平移质量的惯性力平移质量的惯性力 旋转质量的惯性力偶矩旋转质量的惯性力偶矩第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力汽车加速行驶时，克服其质量加速运动时的惯性力。汽车加速行驶时，克服其质量加速运动时的惯性力。tumFddj2 2f g 0Tw22111I i iImrmr 旋转质量换算系数旋转质量换算系数IW 车轮转动惯量；车轮转动惯量；If飞轮转动惯量。飞轮转动惯量。4.加速阻力第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力挡位不同，挡位不同，值不同值不同 总质量越小的车，旋转
25、质量换算系数值越大。总质量越小的车，旋转质量换算系数值越大。第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力总质量不同，总质量不同，值不同值不同tfwijFFFFFcos1 tq g 0T2Dadcossin21.15dT i iC AuGfuGmrt tq g0T2Dad21.15dT i iC AuGfuGimrt sintani 第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力三、汽车行驶方程式20gf2w2212121ruiiIruImuE汽车受到外力的功率为汽车受到外力的功率为PuFFFP)(iwf第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力用功率方
26、程推导用功率方程推导和汽车行驶方程式和汽车行驶方程式汽车以车速汽车以车速u行驶时的动能为行驶时的动能为E发动机功率为发动机功率为PeuriiTTP0gtqetqe传动系摩擦阻力的负功率为传动系摩擦阻力的负功率为PruFPrrFr 传动系摩擦力转换到车轮轮缘的阻力。传动系摩擦力转换到车轮轮缘的阻力。加速时飞轮和车轮的受力图加速时飞轮和车轮的受力图第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力ruiiii0g0ge无级变速时无级变速时tiutuiritddddddgg0eT0geftqtddiitITT如果只考虑飞轮的转动惯量，加速时作用于驱动轮的转矩如果只考虑飞轮的转动惯量，加速时作
27、用于驱动轮的转矩第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力0geftqtddiitITT 设传动系无任何摩擦阻力，作用于驱动轮的转矩为设传动系无任何摩擦阻力，作用于驱动轮的转矩为tTertttqfg 0Td(1)dTTTTIi it传动系各处摩擦转换到驱动轮处的摩擦阻力转矩为传动系各处摩擦转换到驱动轮处的摩擦阻力转矩为Tr第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力tiruiiIturiiIri iTrTFdd)1 (dd)1 ()1 (g2Tg20f2T202gfT0gtqrrutiruiiIturiiIriiTPdd)1 (dd)1 ()1 (g2Tg20f2
28、T202gfT0gtqr传动系摩擦损耗的功率为传动系摩擦损耗的功率为Pr传动系各处摩擦转换到车轮周缘的总摩擦阻力为传动系各处摩擦转换到车轮周缘的总摩擦阻力为Fr2 2f g 0w22222tq g 0fwid111d222I i iImuuutrrT i iFFFr utiruiiIturiiIriiTdd)1 (dd)1 ()1 (g2Tg20f2T202gfT0gtq第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力由汽车整体动能对时间的变化率等于所有作用力的功率，可得下式由汽车整体动能对时间的变化率等于所有作用力的功率，可得下式tiruiiItuuriiIrImddddg22g2
29、0f2202gf2wutiruiiIturiiIFFFFdd1dd1g2Tg20f2T202gfiwft)()(tiruiiIturiiIrImFFFFddddg2Tg20f2T202gf2wiwft由上式得出汽车的行驶方程式由上式得出汽车的行驶方程式第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力tiruiiItumtiruiiIturiiIrImFddddddddg2Tg20fg2Tg20f2T202gf2wj2T202gf2w1mriiImrI第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力由上式可得汽车的加速阻力为由上式可得汽车的加速阻力为tiruiiItumtir
30、uiiIturiiIrImFddddddddg2Tg20fg2Tg20f2T202gf2wj第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力由上式可得汽车的加速阻力为由上式可得汽车的加速阻力为 如果汽车装有有级式固定传动比变速器，如果汽车装有有级式固定传动比变速器， 加速加速阻力阻力 ，所以，所以为装有固定传动比变速器汽车为装有固定传动比变速器汽车的旋转质量换算系数。的旋转质量换算系数。gd0ditjdduFmt tiruiiItumtiruiiIturiiIrImFddddddddg2Tg20fg2Tg20f2T202gf2wj第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶
31、阻力由上式可得汽车的加速阻力为由上式可得汽车的加速阻力为 如果汽车装有传动比连续变化的无级变速器，加速阻如果汽车装有传动比连续变化的无级变速器，加速阻力为上述两项之和，其中第二项加速阻力是由于传动比力为上述两项之和，其中第二项加速阻力是由于传动比变化率变化率 使发动机飞轮加速而产生的。使发动机飞轮加速而产生的。gd /dit第二章第二章 汽车的动力性汽车的动力性 本节将通过作图法确定汽车动力性指标。本节将通过作图法确定汽车动力性指标。第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图jiwftFFFFF第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图 在驱动力图的在驱动力图的基础上，画出基础上，画出
32、Ff+FW=f (ua) 就是驱就是驱动力行驶阻力平衡动力行驶阻力平衡图。图。一、驱动力行驶阻力平衡图FfFf+FWFfFf+FWuamax第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图au最高车速行驶时最高车速行驶时Fi=0Fj=0Ft=Ff+Fw发动机以部分发动机以部分负荷工作即可负荷工作即可思考思考 当当Ff+FW与与Ft5没有没有交点时，如何确定最高交点时，如何确定最高车速？此时对应的发动车速？此时对应的发动机工况如何？机工况如何？1.确定uamaxuamax=205km/h奥迪奥迪A4 轿车驱动力轿车驱动力行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图1a/(km h )u)(1ddwftFFFmtu
33、 由驱动力由驱动力行行驶阻力平衡图可以驶阻力平衡图可以做出加速度曲线。做出加速度曲线。第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图Fi=02.确定加速时间tuatd1d Auauattuuuutd16 . 31d1da2a1210第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图思考：从图中看，在什思考：从图中看，在什么时候换挡可以使加速么时候换挡可以使加速时间最短？时间最短？ 由加速度曲线由加速度曲线做加速度倒数曲线，做加速度倒数曲线，再积分，即可求出再积分，即可求出加速时间。加速时间。第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图uatd1d 2a21a10111ddd3.6tuuuuttu
34、uAaa 由加速度曲线由加速度曲线做加速度倒数曲线，做加速度倒数曲线，再积分，即可求出再积分，即可求出加速时间。加速时间。思考：从图中看，在什思考：从图中看，在什么时候换挡可以使加速么时候换挡可以使加速时间最短？时间最短？第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图 积分时可积分时可以将积分区域以将积分区域划分成若干个划分成若干个小区间，采用小区间，采用图解积分的方图解积分的方法求面积和。法求面积和。第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图直接挡加速直接挡加速挡原地起步换挡加速挡原地起步换挡加速计算得到的加速度曲线计算得到的加速度曲线所用时间较短所用时间较短0ddtu)(wftiFFF
35、F15.21cossin2aDT0gtqAuCGfriiTGGFFF)(arcsinwft第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图3.确定最大爬坡度imax第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图 由驱动力由驱动力行驶行驶阻力平衡图和阻力平衡图和 i=tan可以做出爬坡度图。可以做出爬坡度图。tfw()arcsinFFFG jwiftFFFFFtguGFFddwtGFFDwtD动力因数。动力因数。第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图二、动力特性图思考：动力因数能否反映汽思考：动力因数能否反映汽车动力性的好坏？已知哪些车动力性的好坏？已知哪些参数可做出动力特性图？参数可做出
36、动力特性图？f第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图uamax1 1）计算最高车速0ddtu0ifD 由动力特性图确定动力性评价指标由动力特性图确定动力性评价指标tguDddtguifdd0ddtufDi 由动力特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。由动力特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图2）计算爬坡度 挡工作时，爬坡度较大，此时以挡工作时，爬坡度较大，此时以 imaxD1maxf 计算的误差也较大，可以用下式计算计算的误差也较大，可以用下式计算222max1max1max11arcsinffDfD1maxmaxmaxcossinDfmax2m
37、axsin1cos0i)(ddfDgtu 计算加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图解积计算加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图解积分即可计算加速时间。分即可计算加速时间。第三节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图做出加速度曲线做出加速度曲线3）计算加速时间第二章 汽车的动力性第四节 汽车行驶的驱动-附着条件与汽车的附着率 本节将介绍驱动条件、附着力、附着条件、附着本节将介绍驱动条件、附着力、附着条件、附着率等基本概念，分析汽车在纵向坡道上加速上坡时率等基本概念，分析汽车在纵向坡道上加速上坡时的受力的受力 ，确定汽车在不同行驶条件下的附着率。，确定汽车在不同行驶条件下的附着率。1.驱动条
38、件由汽车行驶方程式可以导出：由汽车行驶方程式可以导出： 第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率一、汽车行驶的驱动-附着条件)(iwftjFFFFF满足汽车行驶的驱动条件为：满足汽车行驶的驱动条件为： 第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率iwftFFFF当汽车驱动力的等于滚动阻力、空气阻力和坡度阻力当汽车驱动力的等于滚动阻力、空气阻力和坡度阻力之和时，后备驱动力等于零，汽车将维持等速行驶；当之和时，后备驱动力等于零，汽车将维持等速行驶；当汽车驱动力大于这三个阻力之和时，后备驱动力大于零，汽车驱动力大于这三个阻力之和时，后备驱动力大于零，可用于客服加速阻力使汽车加速行驶；当驱动力小于三可用于
39、客服加速阻力使汽车加速行驶；当驱动力小于三个阻力之和时，汽车将不能开动，正在行驶中的汽车将个阻力之和时，汽车将不能开动，正在行驶中的汽车将减速直至停车。减速直至停车。路面条件路面条件附着系数附着系数干沥青路面干沥青路面0.70.8湿沥青路面湿沥青路面0.50.6干燥的碎石路干燥的碎石路0.60.7干土路干土路0.50.6湿土路湿土路0.20.4滚压后的雪路滚压后的雪路0.20.3maxXZFFFF2.附着力附着系数，附着系数，与路面与路面和轮胎都有关。和轮胎都有关。 地面对轮胎切向反作地面对轮胎切向反作用力的极限值（最大值）用力的极限值（最大值）即为附着力。即为附着力。 FZ地面作用在车轮上地
40、面作用在车轮上的法向反力；的法向反力；第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率常见路面的常见路面的平均平均附着系数附着系数思考：为什么汽车在湿土路上容思考：为什么汽车在湿土路上容易出现打滑现象？易出现打滑现象？思考思考 光面胎和带花纹的轮胎在光面胎和带花纹的轮胎在干燥硬路面上的附着系数有何干燥硬路面上的附着系数有何不同？不同？ 轮胎花纹起什么作用？轮胎花纹起什么作用？第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率胎面与胎面与 的关系？的关系？第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率F1方程式赛车在不同天气条件下方程式赛车在不同天气条件下使用的不同胎面花纹的轮胎使用的不同胎面花纹的轮胎第四节 汽车行驶
41、的附着条件与汽车的附着率 胎面的四道沟槽减小了车轮和地面间的有效接地面积，胎面的四道沟槽减小了车轮和地面间的有效接地面积，使车轮的附着力下降，汽车的车速得以控制。使车轮的附着力下降，汽车的车速得以控制。第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率222ftZXFFrTT22ZXFF后轮驱动时，附着条件是后轮驱动时，附着条件是附着条件：地面作用在驱动轮上的切向反力小于驱动附着条件：地面作用在驱动轮上的切向反力小于驱动轮的附着力。轮的附着力。驱动轮上的切向反力主要与哪些因素有关？其驱动轮上的切向反力主要与哪些因素有关？其大小可否通过驾驶员合理控制？大小可否通过驾驶员合理控制？第四节 汽车行驶的附着条件
42、与汽车的附着率3.附着条件思考思考22ZXFF令令后轮驱动汽车的附着条件后轮驱动汽车的附着条件也可以表达为也可以表达为222ZXFFCC 2后轮驱动汽车驱动后轮驱动汽车驱动轮的轮的附着率；附着率；4.附着率第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率由附着条件可得由附着条件可得前轮驱动时，附着条件是前轮驱动时，附着条件是令令111ZXFFC11ZXFFC 1前轮驱动汽车驱动前轮驱动汽车驱动轮的轮的附着率；附着率；前轮驱动汽车的附着条件前轮驱动汽车的附着条件也可以表达为也可以表达为1C附着率越小或路面附着系数越大附着率越小或路面附着系数越大 ，附着条件越容易满足。，附着条件越容易满足。2C第四节 汽
43、车行驶的附着条件与汽车的附着率路面附着系数低时车轮会出现滑转（路面附着系数低时车轮会出现滑转（视频视频） 前轮驱动时，前轮驱动时， 如果如果FX1小、小、FZ1大、大、 小，附着条件小，附着条件容易得到满足。容易得到满足。FX1小小1C第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率 路面条件好，车速低，路面条件好，车速低，Ff 小；行驶车速低，小；行驶车速低，Fw 小；路面平坦，小；路面平坦，Fi 小；不急加速，小；不急加速，Fj 小。小。什么什么路面路面条件下，附着条条件下，附着条件不易满足？件不易满足？湿滑路面、冰雪湿滑路面、冰雪路面、沙地等。路面、沙地等。当路面有积雪时，起步用当路面有积雪时，
44、起步用高挡好还是用低挡好？高挡好还是用低挡好？用高挡轻踩加速用高挡轻踩加速踏板起步较好。踏板起步较好。汽车在什么汽车在什么工况工况下工作，下工作，附着条件会不易满足？附着条件会不易满足？起步急加速。起步急加速。解释为什么？解释为什么？22f2rt2/ZXFrTTTF解决方案解决方案 装用装用TCS（ASR）驱动力控制系统，通过对驱驱动力控制系统，通过对驱动轮作用制动力矩控制起步过程的动轮作用制动力矩控制起步过程的FX2。进而减少燃油喷射量进而减少燃油喷射量第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率 起步过程中，驱动轮的严重滑转会加剧轮胎的磨损。起步过程中，驱动轮的严重滑转会加剧轮胎的磨损。max
45、XFsiniGF cosGiFF只有才有可能爬上坡道sincosGG1o100%45i 即 ，越野车如何爬上，越野车如何爬上100的坡道？的坡道？8 . 0max越野汽车爬坡时越野汽车爬坡时即只有附着系数大于即只有附着系数大于1时，才有可能爬上时，才有可能爬上100%的坡道。的坡道。思考思考第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率F 此时必须依靠越野轮胎花纹的抓地性，并与良好此时必须依靠越野轮胎花纹的抓地性，并与良好的路面相配合，才能提高附着系数。的路面相配合，才能提高附着系数。第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率二、汽车的附着力与地面法向反作用力 汽车在加速上坡时，附着条件不易满足。汽车
46、在加速上坡时，附着条件不易满足。 以下将在此工况下，分析路面作用在车轮上的法向以下将在此工况下，分析路面作用在车轮上的法向力力FZ和切向力和切向力FX。第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率cosddsincoscosddsincos2w0gfwgg21w0gfwgg1LrfGFtuLriiILrILhgGLhLaGFLrfGFtuLriiILrILhgGLhLbGFZZZZ第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率?Fwsincosg1sLhLbGFZsincosg2sLhLaGFZ 主要与质心位置主要与质心位置及坡度角有关。及坡度角有关。（1）静态轴荷的法向反作用力（2）动态分量tuLri
47、iIGgLrIGgLhgGFZdd0gfwg1dtuLriiIGgLrIGgLhgGFZdd0gfwg2d 思考：汽车加速前进思考：汽车加速前进时，前后轮的垂直载荷时，前后轮的垂直载荷发生什么变化？发生什么变化？第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率加速时加速时后驱车容易满足后驱车容易满足附着条件附着条件跑车大多采用后轮驱动跑车大多采用后轮驱动思考：加速时，前驱车还是后驱车容易满足附着条件？思考：加速时，前驱车还是后驱车容易满足附着条件？ 保时捷保时捷911双座跑车采用双座跑车采用后置式发动机后置式发动机后轮驱动。后轮驱动。第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率 绝大多数双座跑车采用中置发
48、动机后轮驱动。绝大多数双座跑车采用中置发动机后轮驱动。第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率思考：要想使发动机转矩得到充分发挥，又满足附思考：要想使发动机转矩得到充分发挥，又满足附着条件，最理想的驱动方式是什么？着条件，最理想的驱动方式是什么？四轮驱动四轮驱动高级轿车高级轿车自重大，自重大，Ff大；车速高，车体大，大；车速高，车体大，FW大；大；发动机排量大，发动机排量大，Ft大。大。思考：什么车型适合用四轮驱动？思考：什么车型适合用四轮驱动？超级跑车超级跑车车速高，车速高，FW大；发动机排量大大；发动机排量大， Ft大。大。越野车越野车道路条件差，附着系数小。道路条件差，附着系数小。重型货
49、车重型货车自重大，自重大，Ff大，道路条件差，附着系数小。大，道路条件差，附着系数小。第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率2rLf1w21uACFZ2rLr2w21uACFZCLf前空气升力系数；前空气升力系数；CLr后空气升力系数。后空气升力系数。第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率（3）空气升力第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率（4）滚动阻力偶矩产生的部分此项较小，可以忽略不计此项较小，可以忽略不计f1cosZrfFGL cosf2LrfGFZ忽略旋转质量惯性阻力偶矩和滚动阻力偶矩之后忽略旋转质量
50、惯性阻力偶矩和滚动阻力偶矩之后tuLhgGFFFtuLhgGFFFZZZZZZddddg2w2s2g1w1s1第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力 切向反作用力最大值出现在汽车加速爬坡的工况，切向反作用力最大值出现在汽车加速爬坡的工况，以下将在此工况下进行分析。以下将在此工况下进行分析。第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率 将整车分解为车身、驱动轮（前轮）、从动轮（后轮）三部分，分别分析其受力。将整车分解为车身、驱动轮（前轮）、从动轮（后轮）三部分，分别分析其受力。第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率22w22psinddXFGtumF2jw2f
