1、汽车理论,吉林大学汽车系,授课教师,刘明树 史文库 陈志勇,课程性质、目的,课程性质：根据作用于汽车上的外力特性，分析与汽车动力学有关的汽车各主要使用性能：动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性及通过性。各部分分别介绍了各使用性能的评价指标和评价方法，建立了有关的动力学方程，分析了汽车及其零部件结构形式和结构参数对各使用性能的影响，阐述了使用性能预测的基本计算方法。另外，简介了性能试验方法以及高效节能汽车技术等。,课程性质、目的,课程目的：使学生掌握汽车各主要使用性能的评价指标和评价方法，掌握汽车运动规律分析方法及其数学推导过程，了解汽车及其零部件结构形式和结构参数对各使用性能的影
2、响规律，达到车辆工程专业本科培养方案要求的“系统地掌握车辆工程基本知识、基本技能和所学的专业知识，初步具备综合运用所学知识分析和解决车辆工程中遇到的研究、运用、规划、设计制造以及试验等问题的能力目标”。,考核方式,平时成绩、实验成绩和理论考试成绩均按100分计，则学生最终评定成绩为： 平时成绩5%+试验成绩15%+理论考试成绩80% (1) 其中：平时成绩按平时作业给分，根据教学内容布置平时作业； 试验由实验室组织实施教学，考虑试验态度和实验报告成绩综合评定； 理论课成绩以考试卷面成绩为准。,教材,余志生. 汽车理论. 北京：机械工业出版社,学习本课程前应掌握,高等数学 理论力学 随机振动 汽
3、车构造 发动机理论,第一章 汽车的动力性,定义：汽车的动力性系指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。 汽车是一种高效率的运输工具，运输效率之高低在很大程度上取决于汽车的动力性。所以，动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。本章将从分析汽车行驶时的受力出发，建立行驶方程式，并以图表的形式按汽车动力性评价指标的要求确定汽车的动力性。,第一章 汽车的动力性,1.1 汽车的动力性指标 汽车的动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的一种性能。 动力性直接决定了汽车的运输效率 汽车的动力性主要可由三方面的指标来评定：,最高车速uamax, km/h 加速时间t,
4、 s 最大爬坡度imax, %,最高车速：在水平良好的路面（混凝土或沥青）上汽车能达到的最高行驶速度。 宝马760Li，排量5.97L，最高车速250Km/h 奔驰S600，排量6.12L，最高车速250Km/h 布加迪EB16.4威龙最高车速 407km/h,加速时间 原地起步加速时间：汽车由第挡或挡起步并以最大加速强度（包括选择恰当的换档时机）逐步换至高挡后到达某一预订的距离或车速所需的时间。 一般用0400m的秒数或0100km/h所需的时间来表示。 超车加速时间：用最高挡或次高挡由某一较低车速全力加速至某一高速所需的时间。 一般是由30km/h或40km/h全力加速行驶至某一高速所需的
5、时间。,用加速过程曲线即车速-时间曲线全面反映加速能力,最大爬坡度 汽车的上坡能力用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度imax%表示。 货车：30%（16.7） 越野汽车：60%（31 ）,1.2 汽车的驱动力与行驶阻力 确定汽车的动力性，就是确定汽车沿行驶方向的运动状况。为此，需要掌握沿汽车行驶方向作用于汽车的各种外力，即驱动力与行驶阻力。根据这些力的平衡关系建立汽车行驶方程式，就可以估算汽车的最高车速、加速度和最大爬坡度。 汽车的行驶方程式： Ft=F Ft驱动力，发动机转矩经传动系传到驱动轮得到。 F行驶阻力和，包括滚动阻力、空气阻力、加速阻力和坡度阻力。,一、汽车的驱动力,1、发动机的
6、转速特性 如将发动机的功率、转矩以及燃油消耗率与发动机曲轴转速之间的函数关系用曲线表示，则此曲线称为发动机转速特性曲线或简称为发动机特性曲线。如果发动机节气门全开（或高压油泵在最大供油量位置），则此特性曲线称为发动机外特性曲线；如果节气门部分开启（或部分供油），则称为发动机部分负荷特性曲线。,发动机制造厂提供的发动机特性曲线，有时是在试验台上未带水泵、发电机等条件下测得的。带上全部附件设备时的发动机特性曲线称为使用外特性曲线。 使用外特性的功率小于外特性的功率。,2、传动系的机械效率 输入传动系的功率经传动系传至驱动轮的过程中，为了克服传动系各部件的摩擦，消耗了一部分功率。,传动系的功率损失由
7、传动系部件的功率损失组成，其中变速器和主减速器所占的比重最大。 传动系功率损失： 机械损失：齿轮传动副、轴承、油封等处的摩擦损失； 液力损失：润滑油的搅动，润滑油与旋转部件表面的摩擦。,传动系效率： 轿车： 0.90.92 货、客车： 0.820.85 越野车： 0.80.85,传动系的效率是在专门的试验台上测得的。 试验结论： 1、档效率高于档； 2、相同档位下，转矩高时效率高，转速低时效率高。,3、车轮半径 自由半径：车轮处于无载时的半径。 静力半径：汽车静止时车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离称为静力半径。 滚动半径：由车轮滚动圈数与实际车轮滚动距离之间的关系来换算：,对汽车作动力学分析
8、时，应该用静力半径； 对汽车作运动学分析时，应该用滚动半径； 一般常不计它们的差别，统称为车轮半径r;,4、汽车驱动力图,二、汽车的行驶阻力,1、滚动阻力,滚动阻力系数与路面种类、行驶车速、轮胎构造、材料、气压等有关，由试验确定。,转弯行驶时，轮胎发生侧偏现象，滚动阻力大幅度增加。试验表明可增加50%100%。但在一般的动力性分析中，常不考虑由转弯增加的阻力。,2、空气阻力 汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力称为空气阻力。 压力阻力:作用在汽车外表面上的法向压力的合力 在行驶方向的分力 空气阻力 摩擦阻力：由于空气的粘性在车身表面产生的切 向力的合力在行驶方向的分力,压力阻力：
9、形状阻力：与车身主体形状有关。 干扰阻力：车身表面突起物引起的阻力，如后视镜、门把手、引水槽等 内循环阻力：冷却系、车身通风等所需 空气流经车体内部时构成的阻力 诱导阻力：空气升力在水平方向的投影,一般轿车阻力的大致比例,现代车身空气动力学工程师认为，轿车车身设计应遵循下列要点来降低空气阻力系数： （1）车身前部：发动机盖应向前下倾。面与面交接处的棱角应为圆柱状。挡风玻璃应尽可能躺平且与车顶圆滑过渡。前支柱应圆滑，侧窗应与车身相平。尽量减少灯、后视镜等凸出物。凸出物的形状应接近流线型。在保险杠下面的前面，应装有合适的扰流板。车轮盖应与轮胎相平。,（2）整车：整个车身应向前12 。水平投影应为腰鼓形，后端稍稍收缩，前端呈半圆形。 （3）汽车后部：最好采用舱背式（hatch back）或直背式（fast back）。应有后扰流板。若用折背式（notch back），则行李箱盖板至地面距离应高些，长度要短些，后面应有鸭尾式结构。,（4）车身底部：所有零部件应在车身下表面内且较平整，最好有平滑的盖板盖住底部,3、坡度阻力,4、加速阻力,三、汽车行驶方程式,从而,第三节,汽车的驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图,(1) 静态轴荷的法向反作用力,(2) 动态分量,(3) 空气升力,(4) 滚动阻力偶矩产生的部分,1、,2、,第五节 汽车的功率平衡,
