余志生汽车理论

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1、1/48TgtqtttjwiftiiTTrTFFFFFFFF0汽车动力传递路线：发动机汽车动力传递路线：发动机离合器离合器变速器变速器副变速器副变速器传动轴传动轴主减速器主减速器差速器差速器半轴半轴轮边减速器轮边减速器车轮车轮2/48图1-2 汽车驱动力autF0FrZFWtTrTFtt0FFtTractive Force3/48部分负荷特性部分负荷特性：节气门部分开启时，转矩：节气门部分开启时，转矩或功率等与转速的关系或功率等与转速的关系使用特性曲线使用特性曲线：即带有附件时的负荷特性，：即带有附件时的负荷特性，通常汽油机小通常汽油机小15，而柴油机小，而柴油机小10min/,9549),(

2、rnkWnTPNmnfTtqetq外特性曲线外特性曲线：节气门：节气门(油门油门)全开时，转全开时，转矩或功率等与转速的关系矩或功率等与转速的关系slr/602min/n4/48maxePmaxtqTtqnpnminnmaxn 图图1-3 汽油发动机外特性汽油发动机外特性Braking TorqueBraking Horsepower5/48发动机过渡工况的速度特性发动机过渡工况的速度特性在过渡工况，功率和转矩下降约在过渡工况，功率和转矩下降约5%5%6%6%。6/48外特性使用或制作方法表格法（辅助插值）曲线族方法数学模型法n1n2n3nnPe1Pe2Pe3PenTt1Tt2Tt3Ttnbe

3、1be2be3bentTePntTeP7/48tTePntTeP8/48)( 1 , 1 1 , 1,.,3213210 xfyxnyTnanananaaTtqmtqm),( 1 , 1, 1 , 1, 1 , 1),(2121xxfyxnxTybTnfbtqetqe9/48图图1-4 汽油发动机外特性及部分负荷特性汽油发动机外特性及部分负荷特性tTePntTeP10/48mnnnmnmnnnmnnmnmnmnnnmnnnenennKTTKKKKKKKKKKKKKKKKKKnnnnnnPP/,/)11(213)11()21(2)21()21(2)23)(11()11()11()()()(max

4、333322311/48传动系机械效率传动系机械效率T主要损失部件主要损失部件 变速器和主减速器变速器和主减速器( (含差速器含差速器) )主要损失形式主要损失形式 液力损失和机械摩擦损失。液力损失和机械摩擦损失。 液力损失液力损失,如搅动和磨擦。它与润滑油品如搅动和磨擦。它与润滑油品种、温度、转速、油面高度等有关种、温度、转速、油面高度等有关。%100)1 (%1002PPPPPTeTeT12/48汽车传动系总成机械效率46档变速器T =0.9668档变速器T =0.95传动轴T = 0.98主减速器T = 0.96 (单级) T = 0.92(双级)汽车传动系机械效率l轿车T=0.900.

5、92l商用车T=0.820.85l越野车T=0.800.8513/48某汽车变速器的机械效率某汽车变速器的机械效率1, 01,0236. 00058. 000098. 0)()()0325. 0exp(076. 02400130)443. 0exp(938. 05006)()()()(),(2444321ggggggEtqtqTgEtqgEtqTiiiiififTTTnifTfnfTfiTnTf14/48车轮半径车轮半径 r自由半径 r静力半径 rs滚动半径 rr= rs = r=s/(2n) S行驶距离，n转动圈数欧洲车轮委员会 rr= Fd/(2)其中:子午线轮胎 F=3.05 斜交轮胎

6、F=2.9915/48定义：定义： 用用Ft-ua曲线图来全面地描述曲线图来全面地描述汽车的驱动力。若已知外特性曲汽车的驱动力。若已知外特性曲线、传动系速比、传动系机械效线、传动系速比、传动系机械效率就可求计算驱动力。率就可求计算驱动力。aurtqT16/481tF2tF3tF4tFtF驱动力au车速，汽车驱动力图17/48汽车行驶阻力汽车行驶阻力滚动阻力滚动阻力Ff : 轮胎内部摩擦产生轮胎内部摩擦产生的迟滞损失。这种迟滞损失表现的迟滞损失。这种迟滞损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。为阻碍车轮运动的阻力偶。18/48CDKNF,mmh/ZF图图1-9 轮胎径向变形曲线轮胎径向变形曲线19/48

7、1ZFa1xF1fT1W1pFau图图1 1111120/48滚动阻力系数滚动阻力系数 轮胎内部摩擦产生迟滞损失，这种轮胎内部摩擦产生迟滞损失，这种损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。111111111111WFffWFrafFraFrFrFaFTWFppzppxzfz则令滚动阻力系数ff21/48滚动阻力系数滚动阻力系数 车轮在一定条件下，滚动所车轮在一定条件下，滚动所需要推力需要推力Fp1与负荷与负荷W1之比，之比，即单位重力的推力即单位重力的推力：22/48阻力偶用滚动阻力描述阻力偶用滚动阻力描述 滚动阻力无法在受力图上画出，它是滚动阻力无法在受力图上画出，它

8、是一个数值，在受力图上它是切向反力。一个数值，在受力图上它是切向反力。在实际计算时，可不必考虑阻在实际计算时，可不必考虑阻力偶，而用滚动阻力替代力偶，而用滚动阻力替代23/48滚动阻力系数的试验确定法滚动阻力系数的试验确定法牵引法、滑行法和转鼓法牵引法、滑行法和转鼓法1. 速度速度ua对对 f 的影响的影响脱落和爆裂。产生驻波现象，高温、fhkmuconstfhkmuaa,/200.,/100对对 f 的影响因素的影响因素24/48 2. 轮胎的结构、材料、帘线对轮胎的结构、材料、帘线对f 的的影响也很大。子午线轮胎影响也很大。子午线轮胎 f 小，天然小，天然橡胶橡胶 f 低。低。25/48f

9、 的经验公式的经验公式aaaauf,ufu.f)/u(ff商用车轿车商用车：轿车：220000056000760194401甚至增加几十倍。侧滑时。通常不考虑转弯的影响转弯时f%,f1005026/482ZFa2xF2pF2WtT222WfFraFzf22222222/ftxfxtZxtZxtFFFFFFraFFrTaFrFT图图112驱驱动动轮轮受受力力图图au27/48真正驱动车轮前进的力是地面切真正驱动车轮前进的力是地面切向反力向反力Fx2。其。其在数值上等于汽车在数值上等于汽车驱动力驱动力Ft与滚动阻力与滚动阻力Ff之差。之差。28/48定义定义：汽车直线行驶时受到的空：汽车直线行驶时

10、受到的空气阻力在汽车行驶方向上的气阻力在汽车行驶方向上的分力。分力。分类分类：压力阻力和摩擦阻力：压力阻力和摩擦阻力 压力阻力主要受形状、扰动和压力阻力主要受形状、扰动和诱导阻力组成。诱导阻力组成。 形状阻力主要与汽车的形状有形状阻力主要与汽车的形状有关，约占关，约占58。29/48 干扰阻力：汽车突出部件，如后视镜、干扰阻力：汽车突出部件，如后视镜、门把手、导水槽、驱动轴、悬架导向门把手、导水槽、驱动轴、悬架导向杆等，约占杆等，约占14。 内循环阻力内循环阻力：发动机冷却系、车身通：发动机冷却系、车身通风等气流流过汽车内部，占风等气流流过汽车内部，占12。 诱导阻力：空气升力在水平方向的分诱

11、导阻力：空气升力在水平方向的分力，占力，占7。 摩擦阻力摩擦阻力：9。 空气阻力空气阻力Fw正比于气流相对运动的动正比于气流相对运动的动压力：压力：30/48影响影响 Fw 的因素：的因素：CD 和和 A由于乘坐空间的制约由于乘坐空间的制约A变化不大变化不大但但CD变化较大变化较大，195070年年 CD =0.40.6 1990年年CD =0.250.40 概念车概念车CD =0.2CD大小对轿车（高速）汽车的性能影响极大大小对轿车（高速）汽车的性能影响极大帕萨特帕萨特 (Passat ) CD= 0.2815.212rDwAuCF 31/48前部低，前部低，过渡平滑，过渡平滑，后部加扰流板

12、，后部加扰流板，掠背式，掠背式，底部导流，平整化，向后应逐底部导流，平整化，向后应逐步升高，步升高，整车俯视形状为腰鼓式，整车俯视形状为腰鼓式，改进通风进口、出口位置，改进通风进口、出口位置，商用车顶部安装导流罩系统。商用车顶部安装导流罩系统。CD32/4833/48坡道阻力坡道阻力34/48 35/48的关系驱动力和行驶阻力系数时很小时，例如当dtdummgiAuCmgfriiTiaDTgtq15.21%52036/48从动轮受力图dtddtduaudtdIw11ZF1fT1pFdtdum11W1xF37/48rgmfrFdtrduIdtrdudtdgrfmTTrFdtdIFFdtdugWF

13、WxwffxwxpZ1111111111111且从动轮受力分析从动轮受力分析dtddtduaudtdIw11ZF1fT1pFdtdum11W1xF38/48gmfdtdurImFgmfdtrduIdtdumFgmfdtrduIFwpwpwx12111121111211)(从动轮受力分析从动轮受力分析（续续）dtddtduaudtdIw11ZF1fT1pFdtdum11W1xF39/48主动轮受力图dtddtduaudtdIw22ZF2fT2pFdtdum22W2xFtT40/48驱动轮受力分析驱动轮受力分析rFdtdurIFFTdtdITrFFFdtdumfwxfwtxpxt222222222

14、且41/48驱动轮受力分析（驱动轮受力分析（续续）42/48gm31ZF2ZF1pF2pFwFdtdum3加速时车身受力图图22143/48车体受力分析车体受力分析44/48车体受力分析（续）车体受力分析（续）45/48转动质量换算系数转动质量换算系数46/48TgfwfwtTgftTgtiiIrmIrmFFdtdumFdtduriiIFiiF2202222200111转动质量换算系数转动质量换算系数(续续)47/4848/48小结小结 汽车行驶方程仅表示各个汽车行驶方程仅表示各个物理量之间的数量物理量之间的数量关系关系 汽车行驶方程有些项汽车行驶方程有些项并不是外力并不是外力 Ft不是作用于车轮的地面（切向）反作用力，仅不是作用于车轮的地面（切向）反作用力，仅为了计算方便才将其定义为为了计算方便才将其定义为驱动力驱动力 滚动阻力滚动阻力也不是作用于汽车上的阻力，而是以也不是作用于汽车上的阻力，而是以滚滚动阻力偶矩动阻力偶矩的形式作用于车轮上的形式作用于车轮上 作用在汽车上的惯性力是作用在汽车上的惯性力是mdu/dt而不是而不是mdu/dt 飞轮的飞轮的惯性力矩作用在汽车的横截面惯性力矩作用在汽车的横截面上，而不作上，而不作用于车轮上用于车轮上 Fj只是代表惯性力和惯性力矩的只是代表惯性力和惯性力矩的总效应总效应