第二章汽車的動(dòng)力性

1、第二章 汽車的動(dòng)力性 汽車運(yùn)輸是汽車的最基本的功能，其運(yùn)輸效率由在各種使用條件下的平均速度來體現(xiàn)，主要取決于汽車的動(dòng)力性。因此，在汽車各種使用性能中，動(dòng)力性是最重要、最基本的性能。前章結(jié)尾回目錄本章結(jié)尾前章結(jié)尾回目錄本章結(jié)尾前章結(jié)尾回目錄前章結(jié)尾回目錄本章結(jié)尾前章結(jié)尾回目錄第二章第二章 汽車的動(dòng)力性汽車的動(dòng)力性 第一節(jié)第一節(jié) 汽車的動(dòng)力性指標(biāo)汽車的動(dòng)力性指標(biāo)第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力第三節(jié)第三節(jié) 汽車動(dòng)力性分析汽車動(dòng)力性分析第四節(jié)第四節(jié) 汽車行駛的附著條件汽車行駛的附著條件第五節(jié)第五節(jié) 汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇第六節(jié)第六節(jié) 汽車動(dòng)力性試驗(yàn)方法汽車

2、動(dòng)力性試驗(yàn)方法第一節(jié)第一節(jié) 汽車的動(dòng)力性指標(biāo)汽車的動(dòng)力性指標(biāo) 若使汽車具有盡可能高的平均行駛速度，就必須提高汽車的最高車速、加速能力和爬坡能力。汽車的動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)有 汽車的最高車速，km/h； 汽車的加速時(shí)間，s； 汽車的最大爬坡度，%。 汽車的動(dòng)力性是指汽車在良好路面上直線行駛時(shí)由汽車受到的縱向外力決定的所能達(dá)到的平均行駛速度，表示汽車以最大可能平均行駛速度運(yùn)送貨物或乘客的能力。 maxaVjtmaxi第一節(jié)第一節(jié) 汽車的動(dòng)力性指標(biāo)汽車的動(dòng)力性指標(biāo)l 汽車的最高車速指汽車在水平良好的路面（混凝土或?yàn)r青路面）上所能達(dá)到的最高行駛速度。l 汽車加速時(shí)間分為原地起步加速時(shí)間和超車加速時(shí)間。l 原

3、地起步加速時(shí)間指汽車由擋或擋起步，并以最大的加速?gòu)?qiáng)度（包括選擇恰當(dāng)?shù)膿Q擋時(shí)機(jī)）逐步換至最高擋后，行駛到某一預(yù)定的距離或達(dá)到某一車速所需要的時(shí)間。其預(yù)定距離通常為400m或0.25mile，預(yù)定車速通常為100km/h或60mile/h。 l 超車加速時(shí)間用最高擋或次高擋由某一較低車速全力加速至某一高速所需的時(shí)間。采用較多的是低速為30km/h或40km/h，而高速為80%最高車速或某一高速。l 最大爬坡度是指滿載時(shí)汽車以擋在良好路面上所能通過的最大坡度。 道路和載荷情況對(duì)汽車的動(dòng)力性指標(biāo)的試驗(yàn)值有重要影響。在進(jìn)行汽車動(dòng)力性試驗(yàn)時(shí)，其道路條件應(yīng)為干燥、清潔、平直的混凝土或?yàn)r青路面；而各國(guó)對(duì)載荷條

4、件的規(guī)定不同，我國(guó)規(guī)定為滿載，并要求裝載均勻；并且，上述指標(biāo)均應(yīng)在無風(fēng)或微風(fēng)條件下測(cè)定。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的動(dòng)力性指標(biāo)汽車的動(dòng)力性指標(biāo)第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力 本節(jié)從縱向外力（地面驅(qū)動(dòng)力、行駛阻力）出發(fā)，建立汽車的行駛方程式，作為分析汽車的動(dòng)力性的基礎(chǔ) 汽車的運(yùn)動(dòng)狀況取決于汽車所受到的各種外力。因此，以下從分析汽車行駛時(shí)所受到的縱向外力（地面驅(qū)動(dòng)力、行駛阻力）出發(fā)，建立汽車的行駛方程式，以作為分析汽車的動(dòng)力性的基礎(chǔ)。第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力 一、汽車的驅(qū)動(dòng)力 1汽車驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的有效轉(zhuǎn)矩經(jīng)汽車傳動(dòng)系傳到驅(qū)動(dòng)輪上；此時(shí)，

5、作用于驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生一個(gè)對(duì)地面的圓周力；地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的反作用力（方向與相反）即是驅(qū)動(dòng)汽車行駛的外力，稱為汽車的驅(qū)動(dòng)力。 驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩 是由發(fā)動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩 經(jīng)傳動(dòng)系傳至驅(qū)動(dòng)輪而產(chǎn)生的，因而取決于發(fā)動(dòng)機(jī)所輸出的有效轉(zhuǎn)矩 、變速器速比 、主傳動(dòng)系速比 和機(jī)械效率 。 對(duì)于普通汽車，驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩 （Nm）的值為tgetiiTT0tTeTeTgi0ittTrTFtt式中： 汽車的驅(qū)動(dòng)力，N； 驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩，Nm； r 車輪半徑，m。第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力 tFtT 2汽車驅(qū)動(dòng)力的影響因素 影響汽車驅(qū)動(dòng)力的因素包括：發(fā)動(dòng)機(jī)有效轉(zhuǎn)矩 、變速器速比 、主傳動(dòng)系速比 、機(jī)

6、械效率 、車輪半徑r。 1）發(fā)動(dòng)機(jī)有效轉(zhuǎn)矩 節(jié)氣門全開（或高壓油泵在最大供油位置）時(shí)的速度特性曲線稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線，見圖；而節(jié)氣門部分開啟（或部分供油量位置）時(shí)的速度特性曲線稱為發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷特性曲線。 和 之間有如下關(guān)系： 發(fā)動(dòng)機(jī)在帶有空氣濾清器、水泵、 風(fēng)扇、消聲器、發(fā)電機(jī)等全部附件時(shí) 測(cè)得的發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的 使用外特性曲線，見虛線。 9550eeenTPeTgi0itePeT第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力 2）傳動(dòng)系的機(jī)械效率 發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率 在經(jīng)傳動(dòng)系傳遞至驅(qū)動(dòng)輪的過程中，若產(chǎn)生的功率損失為 （kW），則傳動(dòng)系機(jī)械效率為: ewetPPPePw

7、P傳動(dòng)系功率損失可分為機(jī)械損失和液力損失兩大類。機(jī)械損失是指齒輪傳動(dòng)副、軸承、油封等處的摩擦損失。液力損失是指消耗于旋轉(zhuǎn)零件攪動(dòng)潤(rùn)滑油、零件表面與潤(rùn)滑油之間的表面磨擦等的功率損失?？偝擅Q傳動(dòng)效率（%）46檔變速器95副變速器或分動(dòng)器958檔以上變速器90單級(jí)減速主減速器96雙級(jí)減速主減速器92萬向節(jié)98傳動(dòng)系各總成的傳動(dòng)效率 第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力 3）車輪半徑r 車輪處于無載荷作用時(shí)的半徑稱為自由半徑 （m）。汽車靜止時(shí)，在汽車重力作用下車輪中心到輪胎與道路接觸面間的距離稱為靜力半徑 （m）；車輪承受垂直載荷和轉(zhuǎn)矩時(shí)的半徑稱為動(dòng)態(tài)半徑 （m）。顯然， 。 滾

8、動(dòng)半徑是以車輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)與實(shí)際車輪滾動(dòng)距離之間的關(guān)系換算得出車輪半徑，即： 式中： 車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)； S滾動(dòng)圈時(shí)車輪前進(jìn)的距離，m。rrnSr20rsrdr0rsrdrrn第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力 汽車的驅(qū)動(dòng)力與車速之間的函數(shù)關(guān)系曲線稱為汽車的驅(qū)動(dòng)力圖，可用于全面表示汽車的驅(qū)動(dòng)力的大小及其變化。 利用發(fā)動(dòng)機(jī)使用外特性曲線中的轉(zhuǎn)矩曲線，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 與汽車驅(qū)動(dòng)力 的關(guān)系式，可得到驅(qū)動(dòng)力與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系曲線。進(jìn)而根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 與汽車行駛速度 之間的關(guān)系，作出驅(qū)動(dòng)力圖，即各個(gè)擋位下汽車驅(qū)動(dòng)力與車速間的關(guān)系曲線。0377. 0iinrVgeaeTtFenaV4

9、汽車的驅(qū)動(dòng)力圖 驅(qū)動(dòng)力圖根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線中轉(zhuǎn)矩曲線求得，表明汽車使用各擋位時(shí)在各車速下所能產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力的最大值。第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力 汽車行駛需要的能量取決于其所受到的行駛阻力，其動(dòng)力性高低決定于汽車的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力的相互作用。 汽車的行駛阻力分為穩(wěn)定行駛阻力和動(dòng)態(tài)行駛阻力兩大類。汽車在水平道路上等速直線穩(wěn)定行駛時(shí)，必須克服輪胎與地面相互作用而產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力和車身與空氣相互作用而產(chǎn)生的空氣阻力；當(dāng)汽車在坡道上穩(wěn)定行駛時(shí)，還必須克服重力沿坡道的分力，稱為坡度阻力。汽車加速行駛時(shí)需要克服與加速度方向相反的動(dòng)態(tài)行駛阻力慣性力，即加速阻力。第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛

10、時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力二、汽車的行駛阻力 1滾動(dòng)阻力 車輪滾動(dòng)時(shí)，輪胎與路面的接觸區(qū)域產(chǎn)生法向、切向的相互作用力以及二者的相應(yīng)變形。其相對(duì)剛度決定了輪胎和支承路面變形的特點(diǎn)和相對(duì)大小。 當(dāng)彈性輪胎在硬路面上滾動(dòng)時(shí)（動(dòng)力性分析時(shí)的道路條件），輪胎的變形是主要的；而當(dāng)彈性輪胎在軟路面上滾動(dòng)時(shí)（通過性分析時(shí)的道路條件），支撐路面的沉陷變形是主要的。這些變形都將伴隨著能量損失，是滾動(dòng)阻力產(chǎn)生的根本原因。第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力 用彈簧輪模型說明彈性輪胎變形導(dǎo)致滾動(dòng)阻力產(chǎn)生的機(jī)理 假設(shè)彈簧輪周圍分布著一個(gè)個(gè)小彈

11、簧和減振器。車輪滾動(dòng)過程中，各個(gè)彈簧反復(fù)交替經(jīng)歷壓縮過程和伸展過程，在壓縮過程和伸展過程中，需克服減振器阻尼的作用而消耗阻尼功，該克服阻尼做功的過程表現(xiàn)為車輪的滾動(dòng)阻力。 從彈性輪胎受力變形的角度分析，可知這種能量消耗是滾動(dòng)阻力產(chǎn)生的原因。 加載變形過程曲線與卸載變形恢復(fù)過程曲線的差異，導(dǎo)致了輪胎接地面上壓力分布的變化，進(jìn)而導(dǎo)致阻礙車輪滾動(dòng)的阻力偶和阻力的產(chǎn)生。第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力 由于彈性車輪滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了阻力偶 ，因此若使從動(dòng)車輪在硬路面上等速滾動(dòng)，必須相應(yīng)在車輪中心施加推力 ，使之與相應(yīng)的地面切向反作用力構(gòu)成力偶矩克服 。即： 因此： f 稱為滾動(dòng)阻力系數(shù)

12、， 。可見滾動(dòng)阻力系數(shù)指車輪在一定條件下滾動(dòng)時(shí)所需之推力與車輪負(fù)荷之比，即單位汽車重力所需之推力。這樣，在分析汽車行駛阻力時(shí)，不必具體考慮車輪滾動(dòng)時(shí)所受到的滾動(dòng)阻力偶矩，只要知道滾動(dòng)阻力系數(shù)即可求出滾動(dòng)阻力。 1pFfTfTfpTrF1fFraFrTFzztp1zpFFraf1fFFFzpf1第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力從動(dòng)輪滾動(dòng)阻力計(jì)算 驅(qū)動(dòng)輪在硬路面等速滾動(dòng)時(shí)的受力見圖。由于彈性遲滯現(xiàn)象而使驅(qū)動(dòng)輪的法向反作用力的作用點(diǎn)前移了距離，在驅(qū)動(dòng)輪上也產(chǎn)生了滾動(dòng)阻力偶 。 由此可見，由于彈性遲滯現(xiàn)象產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力偶，也使驅(qū)動(dòng)輪受到滾動(dòng)阻力的作用。因此，由驅(qū)動(dòng)力矩產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力

13、 在克服了 后，才能轉(zhuǎn)化為作用在驅(qū)動(dòng)車輪上驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)的地面切向反作用力 。 fTftxTTrF2ftftxFFrTrTF2tFfF2xF第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力 滾動(dòng)阻力的大小取決于滾動(dòng)阻力系數(shù) f。試驗(yàn)表明：滾動(dòng)阻力系數(shù)的大小與路面的種類、行駛車速以及輪胎的構(gòu)造、材料、氣壓等有關(guān)。行駛車速對(duì)滾動(dòng)阻力系數(shù)有很大影響，見左圖。 輪胎的結(jié)構(gòu)、簾線和橡膠的品種不同，輪胎承載后滾動(dòng)變形量也不同，而且變形后胎面、輪胎內(nèi)部材料之間的摩擦也有很大差異，因此對(duì)滾動(dòng)阻力系數(shù)f的值都有影響。 車速和輪胎類型對(duì)滾動(dòng)阻力系數(shù)的影響 氣壓對(duì)滾動(dòng)阻力系數(shù)的影響 第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱

14、向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力路面類型滾動(dòng)阻力系數(shù)良好的瀝青或混凝土路面0.0100.018一般瀝青或混凝土路面0.0100.018碎石路面0.0200.025良好的卵石路面0.0250.030坑洼的卵石路面0.0300.050干燥壓緊土路0.0250.035雨后壓緊土路0.0500.150泥濘土路（雨季或解凍期）0.1000.250干砂0.1000.300濕砂0.0600.150結(jié)冰路面0.0150.030壓緊的雪道0.0300.050滾動(dòng)阻力系數(shù)的數(shù)值 第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力 路面不同，輪胎滾動(dòng)時(shí)的變形量及由此所引起的彈性遲滯損失也不同，因而其滾動(dòng)阻力系數(shù)不同。

15、汽車在不同路面上以中低速行駛時(shí)，其滾動(dòng)阻力系數(shù)的數(shù)值范圍見表。 0.014 良好瀝青或混凝土路面 = 0.025 卵石路面 0.020 砂石路面 貨車輪胎氣壓高，推薦用如下計(jì)算公式來計(jì)算滾動(dòng)阻力系數(shù)： 汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，輪胎發(fā)生側(cè)偏現(xiàn)象，滾動(dòng)阻力大幅度增加。 )194001 (20aVff0faVf000056. 00076. 0 驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下的輪胎，作用有驅(qū)動(dòng)力矩，使胎面相對(duì)于路面有一定滑動(dòng)，增大了輪胎滾動(dòng)時(shí)的能量損失，表現(xiàn)為滾動(dòng)阻力系數(shù)增大。 在進(jìn)行動(dòng)力性分析時(shí)，若無滾動(dòng)阻力系數(shù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以用以下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算。第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力乘用車輪胎的滾動(dòng)阻力系

16、數(shù) 2坡度阻力 汽車上坡行駛時(shí)，汽車重力沿坡道的分力稱為汽車坡度阻力。 式中：G汽車總重力，N。 坡度角，。 道路坡度可以用坡高和底長(zhǎng)之比來表示。坡度阻力可以近似用下式計(jì)算： 式中：i道路坡度，%。 同理，汽車在坡道上行駛時(shí)的滾動(dòng)阻力可用下式計(jì)算： 坡度較小時(shí)，上式近似為： 這兩種阻力之和稱為道路阻力，即： 式中： 道路阻力系數(shù)，。Fi G sinFi G tan G ifGFfcosfGFfGifGfGFFFif)()sincos(第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力3空氣阻力 汽車直線行駛時(shí)受到的空氣作用力在行駛方向上

17、的分力稱為空氣阻力。根據(jù)流體力學(xué)有關(guān)結(jié)論，常把汽車空氣阻力的總數(shù)值總結(jié)成與氣流相對(duì)速度的動(dòng)壓力成正比的計(jì)算公式 221rDwVACF空氣阻力系數(shù) 空氣密度42msN DC迎風(fēng)面積， ，可近似取為輪距與汽車高度的乘積 A相對(duì)速度，m/s 2mrV 2）空氣阻力的構(gòu)成 空氣阻力主要由壓差阻力、誘導(dǎo)阻力、表面阻力、內(nèi)循環(huán)阻力構(gòu)成。 （1）壓差阻力 作用在汽車外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向的分力稱為壓差阻力。壓差阻力與車身主體形狀有很大關(guān)系，因而又稱為形狀阻力，約占整個(gè)空氣阻力的58%。 車輛向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于其主體形狀所限，表面上的渦流分離現(xiàn)象是不可避免的，被車輛分開的空氣無法在后部平順合攏和回

18、復(fù)原狀，這樣在車輛后部形成渦流區(qū)），產(chǎn)生負(fù)壓，從而使運(yùn)動(dòng)方向上產(chǎn)生了阻力。渦流分離的范圍越大即渦流區(qū)域越大，壓差阻力也就越大。第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力（2）誘導(dǎo)阻力：車輛上部和底部的空氣壓力不同，這就引起了橫向氣流以及車輛的升力，橫向氣流也會(huì)在車身表面產(chǎn)生渦流分離現(xiàn)象，造成壓差產(chǎn)生所謂誘導(dǎo)阻力。誘導(dǎo)阻力一般占空氣阻力的7%左右。 （3）表面阻力：表面阻力又稱為摩擦阻力，是由于空氣的黏性在車身表面產(chǎn)生的切向力的合力。顯然，較長(zhǎng)的車輛（如大客車）的表面阻力就比較可觀。（左圖）（4）內(nèi)循環(huán)阻力。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系、車身通風(fēng)等所需空氣流經(jīng)車體內(nèi)部時(shí)由于動(dòng)量損失構(gòu)成的阻力即為內(nèi)循

19、環(huán)阻力（右圖），約占空氣阻力的12%左右。第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力 3）降低空氣阻力系數(shù)的措施 采取以下措施可以降低汽車的空氣阻力系數(shù)。l車身前部發(fā)動(dòng)機(jī)罩適當(dāng)向前下傾。面與面的交接處平滑圓孤狀。前風(fēng)窗玻璃與發(fā)動(dòng)機(jī)罩和車頂?shù)倪^渡應(yīng)圓滑，玻璃應(yīng)盡可能地傾斜。減少燈、后視鏡等凸出物。凸出物應(yīng)接近流線型。保險(xiǎn)杠下應(yīng)有合適的擾流板。車輪罩應(yīng)光滑且與車輪相平。l整個(gè)車身應(yīng)向前傾12水平投影應(yīng)為腰鼓形，后端應(yīng)稍微收縮，前端呈半圓形。l汽車尾部較好的形狀為艙背式或直背式。行李倉(cāng)上蓋板應(yīng)短而高?！皵n流翼”（或汽車尾翼）具有降低空氣阻力和提高穩(wěn)定性的作用。在高速公路上以120 km/

20、h的車速行駛時(shí)，安裝擾流冀能省油14%。l底部要求蓋住零部件使其平整化，并由中部或后輪向后逐步升高。l改迸散熱器和通風(fēng)的進(jìn)口和出口位置。載貨汽車車頂部安裝導(dǎo)流罩，汽車側(cè)面應(yīng)安裝防護(hù)板。第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力 4加速阻力 加速阻力指汽車加速行駛時(shí)所需克服的因其質(zhì)量加速運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力。 汽車加速時(shí)，不僅平移的質(zhì)量產(chǎn)生慣性力，引起了平移質(zhì)量加速阻力 ，旋轉(zhuǎn)的質(zhì)量也要產(chǎn)生慣性力偶矩，產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)質(zhì)量加速阻力 。二者的大小為： 式中： M汽車總質(zhì)量，kg； I折算到驅(qū)動(dòng)輪上的汽車全部旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，； 車輪的角加速度，rad/ ； 汽車的加速度，m/

21、 ； r車輪半徑，m。 汽車的總加速阻力為： 令： ，稱為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，顯然1。因此：dtdVMFjtFjrIrddtIr2dVdtjtFjrFdtddtdVdtdVMrMIdtdVrIMFFFrtj 22121rMIdtdVMFj2s第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車行駛時(shí)的縱向外力2sI的值為：式中： 發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器和變速器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，； 傳動(dòng)軸、差速器等轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 全部車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，； 變速器速比； 主傳動(dòng)器速比。 的值為：mgocwIiiIiII2220mIcIwIgi0i22202202211111rIiiMrIiMrIMrMImgcw第二節(jié)第二節(jié) 汽車行駛時(shí)的縱向外力汽車

22、行駛時(shí)的縱向外力第三節(jié)第三節(jié) 汽車動(dòng)力性分析汽車動(dòng)力性分析 一、汽車行駛方程式和驅(qū)動(dòng)條件 若把汽車速度變化時(shí)的慣性力看成與加速度方向相反的外力，則汽車行駛過程中，汽車的驅(qū)動(dòng)力與汽車的行駛阻力始終處于平衡狀態(tài)，描述這種平衡關(guān)系的關(guān)系式稱為汽車行駛方程式。 FFt汽車的驅(qū)動(dòng)力 汽車的行駛阻力之和 dtdVMVACiGfGFFFFFaDjwift15.212汽車行駛方程式表示汽車驅(qū)動(dòng)力與汽車行駛阻力的數(shù)量關(guān)系，是進(jìn)行汽車動(dòng)力性分析的基礎(chǔ)。第三節(jié)第三節(jié) 汽車動(dòng)力性分析汽車動(dòng)力性分析 當(dāng)驅(qū)動(dòng)力大于滾動(dòng)阻力、坡度阻力和空氣阻力之和后，汽車才能加速行駛。該條件是汽車行駛的必要條件，稱為汽車行駛的驅(qū)動(dòng)條件 )

23、(iwftFFFF 汽車在路面狀況良好的水泥或混凝土路面上行駛時(shí)，其動(dòng)力性主要受汽車的驅(qū)動(dòng)條件的制約。采用增大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、加大傳動(dòng)比等措施可以增大汽車驅(qū)動(dòng)力，使汽車的驅(qū)動(dòng)條件得以滿足。但是這些措施只有在驅(qū)動(dòng)輪與路面不發(fā)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象時(shí)才有效。 第三節(jié)第三節(jié) 汽車動(dòng)力性分析汽車動(dòng)力性分析二、汽車動(dòng)力性分析的方法 其動(dòng)力性可用驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖、動(dòng)力特性圖和功率平衡圖來進(jìn)行分析 1.驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖 把滾動(dòng)阻力、空氣阻力以同樣坐標(biāo)和比例尺畫在汽車驅(qū)動(dòng)力圖上，所得曲線圖稱為汽車驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖。 汽車在水平路面上勻速行駛時(shí)，汽車受到的行駛阻力包括：滾動(dòng)阻力、空氣阻力。汽車在這種行駛狀況下，驅(qū)

24、動(dòng)力應(yīng)與該兩阻力之和相等。15.212aDwftVACfGFFF 2動(dòng)力特性圖 稱為動(dòng)力因數(shù)。利用汽車的動(dòng)力因數(shù)D可以比較不同汽車的動(dòng)力性。 根據(jù)動(dòng)力因數(shù)的定義和汽車行駛方程式，有： 根據(jù)動(dòng)力因數(shù)的定義，利用汽車的驅(qū)動(dòng)力圖可以得到汽車在各檔下的動(dòng)力因數(shù)與車速的關(guān)系曲線，稱為動(dòng)力特性圖。 GFFDwtdtdVgifGFFDwt第三節(jié)第三節(jié) 汽車動(dòng)力性分析汽車動(dòng)力性分析 3功率平衡圖 汽車行駛時(shí)，不僅驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力互相平衡，驅(qū)動(dòng)輪功率與汽車行駛的阻力功率也是互相平衡的。 當(dāng)汽車在平直道路上穩(wěn)定行駛時(shí)，上式為： 以發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線中的功率曲線為基礎(chǔ)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車車速的關(guān)系式，可得到發(fā)動(dòng)機(jī)功

25、率與行駛車速的關(guān)系曲線。功率平衡方程式也可用圖解法表示。若把汽車在平直道路上穩(wěn)定行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)需克服的阻力功率以同樣的座標(biāo)繪在發(fā)動(dòng)機(jī)功率與行駛車速的關(guān)系曲線上，即為汽車功率平衡圖。PePrt1t(PfPiPwPj)1tVa3600(G f GiCDAVa221.15M dVdt)15.21(36001)(12aDatwfteVACfGVPPP第三節(jié)第三節(jié) 汽車動(dòng)力性分析汽車動(dòng)力性分析第三節(jié)第三節(jié) 汽車動(dòng)力性分析汽車動(dòng)力性分析三、汽車動(dòng)力性分析 利用以上介紹的驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖、動(dòng)力特性圖或功率平衡圖，確定汽車的動(dòng)力性指標(biāo)即最高車速、加速時(shí)間和最大爬坡度的數(shù)值，并據(jù)此評(píng)價(jià)汽車的動(dòng)力性。 1.

26、汽車的最高車速 汽車的最高車速（km/h）指汽車在水平良好的路面（混凝土或?yàn)r青路）上所能達(dá)到的最高行駛速度。因此，汽車以最高車速行駛時(shí)的坡度阻力和加速阻力均為零，汽車驅(qū)動(dòng)力全用于克服滾動(dòng)阻力和空氣阻力。此時(shí)有： 。 因此，繪出汽車的驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖，汽車以最高擋行駛時(shí)的驅(qū)動(dòng)力曲線與阻力曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的車速，即為汽車在給定道路阻力條件下行駛時(shí)所能達(dá)到的最高車速。 汽車在水平良好的水泥、混凝土路面上穩(wěn)定行駛時(shí)： 在動(dòng)力特性圖上繪上汽車滾動(dòng)阻力f的變化曲線，汽車以最高擋行駛時(shí)的動(dòng)力因數(shù)曲線與滾動(dòng)阻力系數(shù)曲線的的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的車速，即為汽車在給定道路阻力條件下行駛時(shí)所能達(dá)到的最高車速。 汽車以最高

27、擋在平直道路上穩(wěn)定行駛時(shí)，其發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線 與需克服的阻力功率 曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的車速，即為汽車在給定道路阻力條件下行駛時(shí)所能達(dá)到的最高車速。jftFFFfD ePtwfPP第三節(jié)第三節(jié) 汽車動(dòng)力性分析汽車動(dòng)力性分析 2汽車的加速時(shí)間 稱汽車的驅(qū)動(dòng)力與滾動(dòng)阻力和空氣阻力之差 為后備驅(qū)動(dòng)力。若該后備驅(qū)動(dòng)力全部用來加速，因此時(shí)坡度阻力為零，根據(jù)汽車行駛方程式，汽車所能達(dá)到的加速度為： 因此，根據(jù)驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖，繪出汽車以不同擋位和不同車速行駛時(shí)的后備驅(qū)動(dòng)力與車速的關(guān)系曲線。然后，據(jù)上式得到汽車各擋節(jié)氣門全開時(shí)的加速度曲線，見圖。 可以看出，一般高擋位的加速度小于低擋位的加速度，擋的加速度最大

28、；但由于有的越野汽車擋的值很大，使用擋時(shí)，其旋轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力矩過大，反而使擋的加速度小于擋的加速度。)(wftFFFdVdt1M Ft(FfFw)第三節(jié)第三節(jié) 汽車動(dòng)力性分析汽車動(dòng)力性分析 這樣，利用汽車的加速度曲線圖，可得到加速度倒數(shù)隨車速的變化曲線。其速度曲線下自 到 的面積，即為汽車在給定道路條件下，以節(jié)氣門全開加速時(shí)，車速由 上升 到所需的時(shí)間。dt 1dVdtdV MFt(Ff Fw)dVtj1dVdtdVV1V2MFt(FfFw)dVV1V21V1V2V2V第三節(jié)第三節(jié) 汽車動(dòng)力性分析汽車動(dòng)力性分析 動(dòng)力因數(shù)與滾動(dòng)阻力系數(shù)之差 為后備動(dòng)力因數(shù)，根據(jù)動(dòng)力特性圖可得到汽車各擋的后備

29、動(dòng)力因數(shù)與車速的關(guān)系曲線。 在平直路面上加速行駛時(shí)，由汽車行駛方程式得： 因此： 根據(jù)與車速的關(guān)系曲線，利用上式即可求得汽車不同擋位的加速度曲線，以同樣的方法可得到加速時(shí)間曲線。D f gdVdtdVdtD f gfD 第三節(jié)第三節(jié) 汽車動(dòng)力性分析汽車動(dòng)力性分析 稱 為汽車的后備功率。 由汽車功率平衡方程式，汽車在平直路面上加速行駛時(shí)，有：整理得： )(1wftePPPPjVa3600 M dVdttPe1t(Pf Pw)dVdt3600 tVa MPe1t(Pf Pw) 首先根據(jù)汽車的功率平衡圖得到汽車各擋的后備功率隨行駛車速的關(guān)系曲線。然后根據(jù)上式可得汽車的加速度曲線。第三節(jié)第三節(jié) 汽車動(dòng)

30、力性分析汽車動(dòng)力性分析3. 汽車的最大爬坡度 若汽車的后備驅(qū)動(dòng)力、后備動(dòng)力因數(shù)或后備功率全部用來爬坡，則此時(shí)汽車加速阻力為零，據(jù)此可求得汽車以各擋位以某一車速爬坡時(shí)所能通過的坡度。汽車以擋所能通過的最大坡度即是汽車的最大爬坡度。 若汽車的后備驅(qū)動(dòng)力 全部用來爬坡， =0， 根據(jù)汽車行駛方程式得到： 求汽車以擋（及低擋）的爬坡能力時(shí)，由于所能通過的坡度較大。因此)(wftFFFjF)(wftiPPFtgGF)(sinwftiFFFGFGFFFwft)(arcsin第三節(jié)第三節(jié) 汽車動(dòng)力性分析汽車動(dòng)力性分析 直接擋所能通過的道路坡度較小，因此直接擋最大爬坡度可用下式計(jì)算： 式中： -直接擋最大驅(qū)動(dòng)

31、力。 同理，若汽車的后備動(dòng)力因數(shù)全部用來爬坡，此時(shí)汽車的加速阻力為零，根據(jù)汽車行駛方程式，有： 采用擋上坡時(shí)，由于坡度較大，計(jì)算式為： 整理得： 汽車的最大爬坡度即擋的最大爬坡度為：GFFFiwft)(max0max0max0tFfDimaxmaxmax1sincosaafDmax arcsinD1max f1 D1max2 f21 f2imaxtanmax第三節(jié)第三節(jié) 汽車動(dòng)力性分析汽車動(dòng)力性分析 汽車的后備功率 全部用于爬坡時(shí)，加速阻力功率為零，由汽車功率平衡方程式得： 因此： 利用汽車后備功率曲線，據(jù)上式即可求得汽車各擋的爬坡度。汽車以擋所能通過的坡度最大值，即為該車的最大爬坡度。)(1

32、wftePPP)(13600wftetaiPPPiGVP)(13600wfteatPPPGVi第三節(jié)第三節(jié) 汽車動(dòng)力性分析汽車動(dòng)力性分析第四節(jié)第四節(jié) 汽車行駛的附著條件汽車行駛的附著條件 一、附著力和附著條件 地面對(duì)輪胎的切向反作用力的極限值稱為附著力 F 附著力與作用于驅(qū)動(dòng)輪上的法向反作用力成正比，正比系數(shù)稱為附著系數(shù) zFF第四節(jié)第四節(jié) 汽車行駛的附著條件汽車行駛的附著條件汽車行駛的第二個(gè)條件附著條件 ZtiwfFFFFF)(FFt 汽車行駛的驅(qū)動(dòng)條件與附著條件連系起來，可得到汽車行駛的驅(qū)動(dòng)-附著條件： 地面切向作用力不能大于附著力，否則將發(fā)生驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象，即：第四節(jié)第四節(jié) 汽車行駛的附

33、著條件汽車行駛的附著條件二、汽車的附著力和地面法向反作用力 1附著系數(shù) 汽車的附著力取決于附著系數(shù)和作用于驅(qū)動(dòng)輪上的地面法向反作用力 l 在良好的混凝土或?yàn)r青路面上，路面干燥時(shí)為0.70.8，路面潮濕時(shí)為0.50.6l 干燥的碎石路面上為0.60.7l 土路上，干燥時(shí)為0.50.6，潮濕時(shí)為0.20.4 附著系數(shù)主要取決于路面的種類和狀況、汽車輪胎規(guī)格及胎面花紋；此外，行駛車速和車輪運(yùn)動(dòng)狀況對(duì)附著系數(shù)也有影響。在汽車動(dòng)力性分析中，一般只需取附著系數(shù)的平均值。第四節(jié)第四節(jié) 汽車行駛的附著條件汽車行駛的附著條件2地面法向反作用力 若汽車的總重為G，則作用于驅(qū)動(dòng)輪上的地面法向反作用力與汽車的總體布置

34、、行駛狀況及道路的坡度有關(guān)。 汽車加速上坡時(shí)的受力圖如圖所示。若忽略作用于前后車輪上的滾動(dòng)阻力偶矩和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性阻力偶矩，將作用于汽車上的其余各力對(duì)前后車輪與道路接觸面中心取力矩，可得到作用于前后軸的地面法向反作用力和。Fz1L2LG coshgLG sinhgLM dVdthwLFwFz2L1LG coshgLG sinhgLM dVdthwLFw汽車質(zhì)心高度gh風(fēng)壓中心高wh作用在前、后車輪上的地面切向反作用力汽車重力G 道路坡度角作用在前、后車輪上的法向反作用力1zF2zF1xF2xF汽車軸距L 汽車質(zhì)心到前、后軸的距離 L1、L2 作用于前后軸的地面法向反作用力和：第四節(jié)第四節(jié) 汽車行

35、駛的附著條件汽車行駛的附著條件wwzwwzFLhGLLFFLhGLLF1221GLLFGLLFzz1221汽車在水平道路上均速行駛時(shí)而汽車在水平道路上靜止時(shí)第四節(jié)第四節(jié) 汽車行駛的附著條件汽車行駛的附著條件第四節(jié)第四節(jié) 汽車行駛的附著條件汽車行駛的附著條件3汽車的附著力 對(duì)前軸或后軸驅(qū)動(dòng)的汽車而言，其附著力分別為111zFF222zFF對(duì)于全輪驅(qū)動(dòng)汽車而言，若前、后車輪的附著系數(shù)相等)(21zzFFF只有汽車前、后驅(qū)動(dòng)力的分配比值剛好等于其前、后輪法向反作用力的分配比值時(shí)，全輪驅(qū)動(dòng)汽車才能真正利用此附著力 1. 附著條件限制的加速能力 汽車使用低速擋在平直道路上急加速時(shí)，坡度阻力為零，其車輪受

36、到的地面切向力比較大。由于低速擋所對(duì)應(yīng)的車速較低，所以空氣阻力忽略不計(jì)。 受到附著條件限制時(shí)，汽車受到的地面切向作用力 即等于汽車驅(qū)動(dòng)輪的附著力 。對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)的汽車，當(dāng)受到附著條件限制時(shí)，其驅(qū)動(dòng)輪與路面間的切向作用力為： 前驅(qū)動(dòng)汽車加速行駛時(shí)的受力見圖，切向作用力 與行駛阻力的平衡關(guān)系為： 1111zxFFFFx1 Ff 2 M dVdt1xFxFF第四節(jié)第四節(jié) 汽車行駛的附著條件汽車行駛的附著條件三、附著條件限制下的汽車動(dòng)力性 作用于前后軸的地面法向作用力、分別為： 設(shè)前輪的附著系數(shù)（后輪設(shè)為）為常數(shù)，則作用于驅(qū)動(dòng)輪的地面切向作用力為： 因此有： 后輪的滾動(dòng)阻力為作用于后輪的垂直載荷與滾動(dòng)

37、阻力系數(shù)之積，因此： 由此，F(xiàn)x1Fz11(L2LGhgLMdVdt)1Fz1L2L G hgL M d Vd tFz 2L1L GhgL M d Vd t(L2LGhgLMdVdt)1Ff2MdVdtFf 2 Fz2 f (L1LG hgLM dVdt) fdVdt f L11 L2L (1 f ) hg g第四節(jié)第四節(jié) 汽車行駛的附著條件汽車行駛的附著條件 同理，對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)的汽車，其附著條件限制的加速度為： 全輪驅(qū)動(dòng)的汽車，若滿足 ，則：dVdt f L22 L1L (2 f ) hg g21d Vd t g第四節(jié)第四節(jié) 汽車行駛的附著條件汽車行駛的附著條件第四節(jié)第四節(jié) 汽車行駛的附著條

38、件汽車行駛的附著條件2.附著條件限制的爬坡能力汽車使用低速擋全力上坡時(shí)，加速阻力為零，由于此時(shí)車速較低，空氣阻力忽略不計(jì)。 前驅(qū)動(dòng)的汽車上坡時(shí)的受力圖，其受力平衡情況為Fx1Ff2GsinFz2fGsin1111zxFFFFz1L2LGcoshgLGsinFz2L1LGcoshgLGsin其中：前驅(qū)動(dòng)汽車受到附著條件限制時(shí)的最大爬坡度 imax tana f L11L2L (1 f)hg后驅(qū)動(dòng)汽車受到附著條件限制時(shí)的最大爬坡度 imax tana f L21L1L (2 f )hg對(duì)于全輪驅(qū)動(dòng)的汽車 imax tana 第四節(jié)第四節(jié) 汽車行駛的附著條件汽車行駛的附著條件由此可得： 1乘用車 與

39、良好道路相比，汽車在結(jié)冰道路上行駛時(shí)，由于附著條件的制約，其加速和上坡能力受到的限制要大得多（其他小的路況亦是如此）。此時(shí)，由于1 f，所以，在附著條件限制下，前輪驅(qū)動(dòng)的乘用車的爬坡度近似為： 因此，對(duì)于單軸驅(qū)動(dòng)的雙軸車輛，附著條件限制的加速和上坡能力與汽車質(zhì)心的縱向位置有關(guān)。 令牽引系數(shù)為： 式中： -驅(qū)動(dòng)輪靜態(tài)反力，前（后）驅(qū)動(dòng)時(shí) 在結(jié)冰道路上，由附著條件限制的爬坡度為：i tana L2LFz1GGFztztF21zzztFFF i tan第四節(jié)第四節(jié) 汽車行駛的附著條件汽車行駛的附著條件四、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置和附著條件 牽引系數(shù)的數(shù)值一方面與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置（發(fā)動(dòng)機(jī)前置或后置）有關(guān)，另一方面又與

40、質(zhì)量的軸間分配有關(guān)。發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)（簡(jiǎn)稱前置前驅(qū)動(dòng)）、發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)（又稱標(biāo)準(zhǔn)型驅(qū)動(dòng)）和發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)（簡(jiǎn)稱后置后驅(qū)動(dòng)）乘用車的 值與質(zhì)量M的關(guān)系見圖。 第四節(jié)第四節(jié) 汽車行駛的附著條件汽車行駛的附著條件 2載貨汽車和大客車 載貨汽車和大客車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置中：前置前驅(qū)動(dòng)用于輕型貨車和旅行車；后置后驅(qū)動(dòng)廣泛用于大客車，也用于一些輕型載貨汽車和旅行車；標(biāo)準(zhǔn)型驅(qū)動(dòng)廣泛用于中型和重型載貨汽車。 載荷變化對(duì) 值的影響與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置有關(guān)。發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)動(dòng)的載貨汽車或大客車，空載和滿載的值相差很大，發(fā)動(dòng)機(jī)后置后驅(qū)動(dòng)的大客車的載荷變化對(duì)值影響很小。 拖帶掛車后 值大幅度下降，所以汽車列車或鉸接式

41、大客車受附著條件限制比較嚴(yán)重。第四節(jié)第四節(jié) 汽車行駛的附著條件汽車行駛的附著條件l發(fā)動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩越大，汽車的動(dòng)力性越好。l但發(fā)動(dòng)機(jī)功率過大不但導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸、質(zhì)量、制造成本增大，而且汽車運(yùn)行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率低，燃油經(jīng)濟(jì)性顯著下降；同時(shí)，由于附著條件的限制，發(fā)動(dòng)機(jī)功率過大對(duì)汽車動(dòng)力性的提高也無作用。 設(shè)計(jì)中，常先從保證汽車預(yù)期的最高車速來初步選擇發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)有的功率。這是因?yàn)樽罡哕囁僭礁?，要求的發(fā)動(dòng)機(jī)功率越大，汽車后備功率大，加速與爬坡能力必然較好。 汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)功率、汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的擋數(shù)和傳動(dòng)比、輪胎尺寸與型式等。一、發(fā)動(dòng)機(jī)功率選擇 第五節(jié)第五節(jié) 汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

42、參數(shù)的選擇 若給出了最高車速，發(fā)動(dòng)機(jī)功率應(yīng)等于汽車以最高車速行駛時(shí)行駛阻力功率之和，即)15.21(360012maxmaxaDateVACfGVP 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 （kW）與汽車總質(zhì)量M（kg）之比，即單位汽車總質(zhì)量具有的發(fā)動(dòng)機(jī)功率稱為汽車比功率 ，其常用單位為kW/t，其計(jì)算式為： 發(fā)動(dòng)機(jī)比功率的大小對(duì)汽車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性有很大影響，是選擇發(fā)動(dòng)機(jī)功率的重要依據(jù)之一。因此，也可以利用現(xiàn)有汽車比功率的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，初步確定發(fā)動(dòng)機(jī)功率。bp1000PeMfg3.6tVamaxCDA76.14MtVamaxePpb第五節(jié)第五節(jié) 汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇二、傳動(dòng)系傳動(dòng)比的確定 第

43、五節(jié)第五節(jié) 汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇 對(duì)普通汽車傳動(dòng)系而言，傳動(dòng)系的傳動(dòng)比包括：傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比、傳動(dòng)系最大速比、變速器各擋速比。對(duì)越野汽車，傳動(dòng)系傳動(dòng)比還包括分動(dòng)器或副變速器的傳動(dòng)比和輪邊減速器的傳動(dòng)比。 1最小傳動(dòng)比的確定 汽車大多數(shù)時(shí)間以最高擋行駛，即用最小傳動(dòng)比的擋位行駛。因此，合理確定傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比非常重要。當(dāng)變速器的最高擋為直接擋，即傳動(dòng)比是1時(shí)，傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比即為主傳動(dòng)速比 。 傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比是由要求的最高車速?zèng)Q定的。當(dāng)驅(qū)動(dòng)功率和克服行駛阻力所需功率相等時(shí)，該點(diǎn)車速即為最高車速。確定汽車傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)使其所能達(dá)到的最高車速位于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率點(diǎn)所

44、對(duì)應(yīng)的車速附近。 根據(jù)汽車的最高車速對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 與發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率點(diǎn)轉(zhuǎn)速 的相對(duì)大小，把確定傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比的方法分為 設(shè)計(jì)、高速設(shè)計(jì)、低速設(shè)計(jì)三種。0imaxaV)(maxVn)(maxePn第五節(jié)第五節(jié) 汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇 采用 設(shè)計(jì)時(shí)， 與 相等。即：最高車速對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率點(diǎn)的轉(zhuǎn)速。這種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)是可以利用發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的最大功率，達(dá)到理論最高車速。其缺點(diǎn)是在接近的車速范圍內(nèi)，后備功率較小，加速、上坡和克服逆風(fēng)的能力不足。 采用高速設(shè)計(jì)時(shí)， 高于 。其優(yōu)點(diǎn)是有較大的后備功率，缺點(diǎn)是達(dá)不到理論最高車速；而且，當(dāng)以 行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過高，因而噪聲、磨損和

45、油耗都過高。 maxaV)(maxVn)(maxePn)(maxVn)(maxePn)(maxVn)(maxePnmaxaV 采用低速設(shè)計(jì)時(shí)， 低于 。其優(yōu)點(diǎn)是：汽車以行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低；同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率較高，油耗下降。缺點(diǎn)是達(dá)不到理論最高車速，同時(shí)后備功率小。第五節(jié)第五節(jié) 汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇 以上方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。為綜合其優(yōu)缺點(diǎn)，可設(shè)置超速擋。即：當(dāng)變速器采用直接擋時(shí)，根據(jù)高速設(shè)計(jì)確定其主傳動(dòng)速比，使直接擋具有較大的后備功率；而在此基礎(chǔ)上，再增加一個(gè)傳動(dòng)比小于1的稱之為超速擋的擋位，并將使用超速擋時(shí)傳動(dòng)系的最小速比按低速設(shè)計(jì)，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的有

46、效比油耗。 所謂超速擋只是指變速器速比小于1，輸入軸轉(zhuǎn)速高于輸出軸轉(zhuǎn)速而言。汽車采用超速擋行駛時(shí)所能達(dá)到的最高車速并非一定高于采用直接擋時(shí)的汽車車速。第五節(jié)第五節(jié) 汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇第五節(jié)第五節(jié) 汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇2最大傳動(dòng)比的確定 對(duì)于普通汽車，傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比一般是變速器擋傳動(dòng)比與主減速器傳動(dòng)比之積。汽車的最大傳動(dòng)比應(yīng)根據(jù)汽車的最大爬坡度、汽車最低穩(wěn)定車速及附著條件三個(gè)方面確定。 第五節(jié)第五節(jié) 汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇 1）最大爬坡度 汽車以擋全力爬坡時(shí)，加速阻力為零；因車速很低，可忽略空氣阻力。汽車的最大驅(qū)動(dòng)力應(yīng)克服

47、汽車的滾動(dòng)阻力和汽車在最大坡度上行駛時(shí)所產(chǎn)生的坡度阻力：因此， 的值不應(yīng)小于：Ft maxTemaxig1i0tr G f cosGsinig1G(f cosmaxsinmax)rTemaxi0t1gi 2）最低穩(wěn)定車速 越野汽車在松軟地面上行駛時(shí)，為避免土壤受沖擊剪切破壞后減小地面附著力，其汽車能在極低車速下穩(wěn)定行駛，傳動(dòng)系的最大傳動(dòng)比應(yīng)與所要求得最低穩(wěn)定車速相適應(yīng)。若汽車的最低穩(wěn)定車速為，發(fā)動(dòng)機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為，則傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比應(yīng)滿足：minminmax377. 0atVrni 3）附著條件 在確定最大傳動(dòng)比后，還應(yīng)計(jì)算驅(qū)動(dòng)輪的附著率。驗(yàn)算在汽車上坡或加速時(shí)是否滿足附著條件的要求。汽車克

48、服最大坡度時(shí)的驅(qū)動(dòng)力應(yīng)滿足： 道路附著系數(shù)可取0.50.6。 是驅(qū)動(dòng)輪上的地面法向反作用力。對(duì)于雙軸驅(qū)動(dòng)的越野汽車， ；而對(duì)于前（后）軸驅(qū)動(dòng)的汽車，其驅(qū)動(dòng)輪上的地面法向反作用力 則可用下式計(jì)算： ztgetFriiTF01maxmaxFz GcosmaxFz1 G (L2 cosmax hgsinmax) 1LFz2 G (L1 cosmax hgsinmax)1LzF第五節(jié)第五節(jié) 汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇 3傳動(dòng)系擋數(shù)的確定 傳動(dòng)系擋位數(shù)與汽車動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性有密切關(guān)系。l動(dòng)力性而言，擋位數(shù)多，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮最大功率附近高功率的機(jī)會(huì)，提高了汽車的加速與爬坡能力；l燃油

49、經(jīng)濟(jì)性而言，擋位數(shù)多，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)在低燃油消耗率區(qū)工作的可能性，降低了油耗。 擋位數(shù)還影響到擋與擋之間的傳動(dòng)比的比值。比值過大造成換擋困難。一般比值不宜大于1.71.8。最大傳動(dòng)比與最小傳動(dòng)比的比值越大，擋位數(shù)也應(yīng)越多。l乘用車的行駛車速高，比功率大，最高擋的后備功率也大，常用操縱方便的3擋或4擋變速器；近年來，為了進(jìn)一步節(jié)省燃油，裝用手動(dòng)變速器的乘用車普遍采用5擋變速器，或采用6擋變速器。l輕型貨車和中型貨車比功率小，所以一般采用5擋變速器。l重型貨車的比功率更小，但使用條件卻更復(fù)雜，所以一般采用6擋至十幾個(gè)擋的變速器，以適應(yīng)復(fù)雜的使用條件，使汽車具有足夠的動(dòng)力性與良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。第五節(jié)第

50、五節(jié) 汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇 4傳動(dòng)系各擋傳動(dòng)比的確定 變速器各擋速比的分配應(yīng)使換擋過程中發(fā)動(dòng)機(jī)的工作穩(wěn)定，并使發(fā)動(dòng)機(jī)功率得到充分利用。常用的確定各擋傳動(dòng)比的方法有以下兩種： 1）等比級(jí)數(shù)分配 汽車傳動(dòng)系各擋的傳動(dòng)比按比級(jí)數(shù)分配時(shí)，其變速器各擋的相鄰兩擋傳動(dòng)比的比值接近常數(shù)。各擋速比的關(guān)系為： 變速器各擋的速比以等比級(jí)數(shù)分配時(shí)，在換擋過程中發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化范圍相同，因此發(fā)動(dòng)機(jī)工作較穩(wěn)定。 汽車車速 與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n的關(guān)系為： 據(jù)上式求出汽車換擋過程中，每個(gè)擋位的車速所對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。442321qiqiqii0377. 0iirnVgaaV第五節(jié)第五節(jié) 汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的

51、選擇汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇 駕駛員用I擋起步，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，汽車的行駛速度也隨之增加。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到 時(shí)，駕駛員開始換擋。假設(shè)換擋過程中車速?zèng)]有降低，則換上擋時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)降到 ，離合器才能平順無沖擊地接合。 此時(shí)有： 同理，若在擋時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升到 換擋，則應(yīng)把發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降到 才能無沖擊地接合離合器。同理若換擋過程中車速?zèng)]有降低，則 與 的關(guān)系為： 若各擋傳動(dòng)比是按等比級(jí)數(shù)分配，即滿足 時(shí)，則有： 這說明如果每次在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升到 換擋，則換擋時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)的速度變化范圍相等，均為 。021012377. 0377. 0iirniirngg2112ggiinn3212ggiinnqii

52、iigggg32211212nnnn1n2n1n2n2n1n2n1n22nn第五節(jié)第五節(jié) 汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇 按等比級(jí)數(shù)分配傳動(dòng)比還能充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率，提高汽車的動(dòng)力性。當(dāng)汽車需要較大功率（如全力加速或上坡）時(shí)，若擋位選擇恰當(dāng)，按等比級(jí)數(shù)分配傳動(dòng)比的變速器，能使發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常在接近外特性最大功率 處的較大功率范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而增大了汽車的后備功率，提高了汽車的加速或上坡能力。 maxeP第五節(jié)第五節(jié) 汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇 2）漸進(jìn)式速比分配 現(xiàn)代乘用車使用車速范圍大，多采用漸進(jìn)式速比分配，高擋間速比之比（換擋時(shí)車速差）明顯減小。其各擋（以4擋

53、變速器為例）速比關(guān)系為： 其中： =1.11.2。 因?yàn)閾Q擋不可能在瞬間完成，換擋必然帶來車速降低。由于空氣阻力的影響，高速換擋時(shí)車速降低量遠(yuǎn)大于低速換擋。因此，較高擋間速比的比值應(yīng)小于較低擋間速比的比值，才能使換擋時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的轉(zhuǎn)速范圍不變。此外，汽車主要以較高擋行駛，所以較高擋位相鄰兩擋傳動(dòng)比的比值應(yīng)小些，以使換檔方便，并增加發(fā)動(dòng)機(jī)在功率較大的范圍內(nèi)工作的可能性，提高汽車的動(dòng)力性。0043qqii1032qqii2021qqii0q第五節(jié)第五節(jié) 汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇 汽車的驅(qū)動(dòng)力與輪胎半徑成反比，車速與輪胎半徑成正比。輪胎半徑對(duì)驅(qū)動(dòng)力和車速的影響是矛盾的。l在良好路

54、面上行駛的汽車，附著系數(shù)較大，直徑減小使輪胎接地面積減小時(shí)，也可得到足夠的驅(qū)動(dòng)力。通過減小主減速器傳動(dòng)比可以彌補(bǔ)因此導(dǎo)致的車速降低的問題。輪胎尺寸和主減速器傳動(dòng)比減小，使汽車質(zhì)心高度降低，提高了汽車的行駛穩(wěn)定性，有利于汽車的高速行駛。l在軟路面上行駛的汽車，車速不高，要求增大輪胎半徑，以增加輪胎與路面間的接觸面積，增大附著力。 輪胎型式、花紋、氣壓對(duì)汽車的動(dòng)力性也有影響。為提高汽車的動(dòng)力性，應(yīng) 盡量減小汽車輪胎的滾動(dòng)阻力，同時(shí)增加道路與輪胎間的附著力。l在硬路面上行駛的汽車，裝用具有小而淺的花紋的子午線輪胎并采用較高的輪胎氣壓，有利于提高汽車的動(dòng)力性；l在松軟路面上行駛的汽車，采用寬而深的輪胎

55、花紋和較低的輪胎氣壓，對(duì)提高汽車動(dòng)力性和通過性有很大作用。第五節(jié)第五節(jié) 汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇三、輪胎尺寸與型式 1試驗(yàn)條件和儀器 1）試驗(yàn)條件 試驗(yàn)汽車的裝載質(zhì)量為廠定的最大裝載質(zhì)量，且裝載物均勻分布，固定牢靠，不因潮濕等條件變化而改變其質(zhì)量。 輪胎氣壓應(yīng)符合該試驗(yàn)車技術(shù)條件的規(guī)定，誤差不超過10 kPa。 試驗(yàn)車使用的燃料、潤(rùn)滑油（脂）、制動(dòng)液的牌號(hào)和規(guī)格均應(yīng)符合該車技術(shù)條件和現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，同一次試驗(yàn)必須使用同一批燃料和潤(rùn)滑油。 試驗(yàn)必須在無雨無霧的天氣中，相對(duì)濕度小于95%，氣溫040風(fēng)速不大于3m/s。 試驗(yàn)道路應(yīng)是清潔、干燥、平坦的混凝土或?yàn)r青鋪成的平直路

56、面，長(zhǎng)23 km，寬度不小于8 m，縱向坡度在0.1%以內(nèi)。 試驗(yàn)用儀器、設(shè)備必須經(jīng)過檢查，符合精度要求一、道路試驗(yàn)第六節(jié)第六節(jié) 汽車動(dòng)力性的試驗(yàn)方法汽車動(dòng)力性的試驗(yàn)方法 2）試驗(yàn)儀器 道路試驗(yàn)通常采用五輪儀或非接觸式汽車速度測(cè)量?jī)x來進(jìn)行記錄汽車行程、車速、行駛時(shí)間。l五輪儀主要由主機(jī)、第五輪傳感器和腳踏開關(guān)等部分組成。l非接觸式汽車速度測(cè)量?jī)x沒有滾動(dòng)的第五輪，檢測(cè)時(shí)把傳感元件用吸盤吸附在汽車保險(xiǎn)杠（或其他部位）下部，傳感元件可以向路面發(fā)射光束，并能接收路面的反射波，根據(jù)反射波的變化情況，可測(cè)出汽車的行駛速度。 第六節(jié)第六節(jié) 汽車動(dòng)力性的試驗(yàn)方法汽車動(dòng)力性的試驗(yàn)方法 1）最高車速 節(jié)氣門全開，

57、變速器掛最高擋，達(dá)到最高穩(wěn)定車速后，測(cè)定其駛過1000m所用的時(shí)間，經(jīng)計(jì)算可求得最高車速 。試驗(yàn)往返各進(jìn)行一次，記錄試驗(yàn)結(jié)果，并取平均值。 2）加速時(shí)間 （1）超車加速時(shí)間 變速器掛預(yù)定擋位（最高擋或次高擋），用五輪儀監(jiān)測(cè)距離、速度等有關(guān)參數(shù)。使汽車以30 km /h或40km/h的穩(wěn)定車速駛?cè)朐囼?yàn)路段后，迅速把加速踏板踩到底，使汽車加速行駛至該擋最高車速的80%以上；對(duì)于乘用車應(yīng)達(dá)到100km/h以上；用五輪儀記錄汽車的初速度和加速行駛的全過程和加速時(shí)間。應(yīng)在同一路段上，往返各進(jìn)行一次試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果取平均值。 （2）起步加速能力試驗(yàn) 進(jìn)行起步加速性能試驗(yàn)時(shí)，變速器置于該車常用起步擋位（擋或擋），迅速起步，并將加速踏板快速踏到底，使汽車盡快加速行駛，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最大功率轉(zhuǎn)速時(shí)，力求迅速無聲地?fù)Q擋，換擋后