c12 汽車驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力

1.2汽車的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力汽車動(dòng)力傳遞路線：發(fā)動(dòng)機(jī)→離合器→變速器→副變速器→傳動(dòng)軸→主減速器→差速器→半軸→輪邊減速器→車輪手動(dòng)或自動(dòng)變速箱，其內(nèi)部的齒輪系使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與所要求的行駛速度匹配半軸，在后橋半軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)，將動(dòng)力由差速器傳到后輪主減速器和差速器，將動(dòng)力流方向改變90°，并允許彎道行駛或兩側(cè)附著條件不同時(shí)一側(cè)車輪比另一側(cè)車輪轉(zhuǎn)的快鐘形殼，其內(nèi)由離合器（對(duì)于手動(dòng)變速器）或液力變矩器（對(duì)于自動(dòng)變速器）傳動(dòng)軸，將動(dòng)力從變速器傳到主減速器萬(wàn)向節(jié)，并使傳動(dòng)軸可隨后橋跳動(dòng)Engine+Driveline1.2汽車的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力汽車動(dòng)力傳遞路線：發(fā)動(dòng)機(jī)→離合器→變速器→副變速器→傳動(dòng)軸→主減速器→差速器→半軸→輪邊減速器→車輪傳動(dòng)系的主要組成手動(dòng)或自動(dòng)變速箱，其內(nèi)部的齒輪系使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與所要求的行駛速度匹配半軸，在后橋半軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)，將動(dòng)力由差速器傳到后輪主減速器和差速器，將動(dòng)力流方向改變90°，并允許彎道行駛或兩側(cè)附著條件不同時(shí)一側(cè)車輪比另一側(cè)車輪轉(zhuǎn)的快鐘形殼，其內(nèi)由離合器（對(duì)于手動(dòng)變速器）或液力變矩器（對(duì)于自動(dòng)變速器）傳動(dòng)軸，將動(dòng)力從變速器傳到主減速器萬(wàn)向節(jié)，并使傳動(dòng)軸可隨后橋跳動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)傳動(dòng)系提供車輛驅(qū)動(dòng)所需的功率（轉(zhuǎn)矩×速度）1.2汽車的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力汽車動(dòng)力傳遞路線：發(fā)動(dòng)機(jī)→液力變矩器→自動(dòng)變速器→萬(wàn)向傳動(dòng)裝置→主減速器→差速器→半軸→車輪手動(dòng)或自動(dòng)變速箱，其內(nèi)部的齒輪系使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與所要求的行駛速度匹配半軸，在后橋半軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)，將動(dòng)力由差速器傳到后輪主減速器和差速器，將動(dòng)力流方向改變90°，并允許彎道行駛或兩側(cè)附著條件不同時(shí)一側(cè)車輪比另一側(cè)車輪轉(zhuǎn)的快鐘形殼，其內(nèi)由離合器（對(duì)于手動(dòng)變速器）或液力變矩器（對(duì)于自動(dòng)變速器）傳動(dòng)軸，將動(dòng)力從變速器傳到主減速器萬(wàn)向節(jié)，并使傳動(dòng)軸可隨后橋跳動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)傳動(dòng)系提供車輛驅(qū)動(dòng)所需的功率（轉(zhuǎn)矩×速度）1.2汽車的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力驅(qū)動(dòng)力（穩(wěn)態(tài)）:(驅(qū)動(dòng)力=行駛阻力之和)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性部分負(fù)荷特性：節(jié)氣門部分開啟時(shí)，轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系外特性曲線：節(jié)氣門(油門)全開時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩或功率等與轉(zhuǎn)速的關(guān)系汽油發(fā)動(dòng)機(jī)外特性中的功率與轉(zhuǎn)矩曲線汽油發(fā)動(dòng)機(jī)外特性中的功率與轉(zhuǎn)矩曲線柴油發(fā)動(dòng)機(jī)外特性中的功率與轉(zhuǎn)矩曲線發(fā)動(dòng)機(jī)外特性討論對(duì)于功率相同的柴油機(jī)和汽油機(jī)，認(rèn)為前者的動(dòng)力性優(yōu)于后者。為什么？課外探究：試從熱效率、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放及噪聲幾個(gè)方面分析柴油機(jī)和汽油機(jī)的異同。發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)渡工況下的負(fù)荷特性在過(guò)渡工況，功率和轉(zhuǎn)矩下降約5~6%。發(fā)動(dòng)機(jī)的使用外特性使用特性曲線：即帶有附件（水泵、發(fā)電機(jī)等）時(shí)的負(fù)荷特性。通常汽油機(jī)減小15％，而柴油機(jī)減小5~10％。發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性思考計(jì)算汽車動(dòng)力性指標(biāo)時(shí)，需要用什么特性曲線？外特性曲線部分負(fù)荷特性曲線使用特性曲線發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線的擬合與插值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，Nm發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，rpm方法一：擬合方法二：插值如果有m個(gè)點(diǎn)，則有（m-1）個(gè)樣條函數(shù)；常用的樣條函數(shù)是3次多項(xiàng)式；所有給定的點(diǎn)都在樣條曲線上；相鄰兩段對(duì)應(yīng)的樣條函數(shù)在公用節(jié)點(diǎn)處的一階和二階導(dǎo)數(shù)值相等。傳動(dòng)系的機(jī)械效率ηT1—1200r/min2—1600r/min3—1900r/min4—2200r/min等速行駛工況下：造成機(jī)械傳動(dòng)系功率損失的主要部件

★變速器和主減速器(含差速器)主要損失形式

★機(jī)械摩擦損失和潤(rùn)滑損失。

★機(jī)械摩擦損失是指齒輪傳動(dòng)副、軸承、油封等處的摩擦損失?！餄?rùn)滑損失則指?jìng)鲃?dòng)部件中消耗于潤(rùn)滑油的攪動(dòng)、潤(rùn)滑油與運(yùn)動(dòng)零件間的表面摩擦引起的功率損失。。傳動(dòng)系的機(jī)械效率ηT汽車傳動(dòng)系總成機(jī)械效率4～6檔變速器ηT=0.966～8檔變速器ηT=0.95傳動(dòng)軸ηT=0.98主減速器ηT=0.96(單級(jí))或0.92(雙級(jí))不同類別汽車的傳動(dòng)系機(jī)械效率轎車ηT=0.90~0.92商用車ηT=0.82~0.85越野車ηT=0.80~0.85典型的傳動(dòng)系機(jī)械效率值自由半徑r靜力半徑rs滾動(dòng)半徑rr=S/(2πnw)

S—行駛距離，nw—滾動(dòng)圈數(shù)rr與r、rs輪的近似關(guān)系

rr=(2r+rs)/3車輪半徑rrsr歐洲輪胎與輪輞技術(shù)協(xié)會(huì)推薦的公式

rr=F×d/(2π) 其中:子午線輪胎F=3.05

斜交輪胎

F=2.99動(dòng)力學(xué)分析用靜力半徑rs，運(yùn)動(dòng)學(xué)分析用滾動(dòng)半徑rr。一般分析常不計(jì)它們的差別，統(tǒng)稱為車輪半徑r，即認(rèn)為

rsrrr車輪半徑r汽車的驅(qū)動(dòng)力圖輪胎材料的彈性遲滯特性汽車的行駛阻力——滾動(dòng)阻力自由狀態(tài)Wh受力狀態(tài)汽車的行駛阻力——滾動(dòng)阻力彈性車輪在硬路面上的滾動(dòng)滾動(dòng)過(guò)程中，對(duì)稱點(diǎn)的徑向變形相同，但法向力不同從動(dòng)輪在硬路面上滾動(dòng)時(shí)的受力汽車的行駛阻力——滾動(dòng)阻力

輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生遲滯損失，這種損失表現(xiàn)為阻礙車輪運(yùn)動(dòng)的阻力偶。滾動(dòng)阻力系數(shù)（從動(dòng)輪）車輪在一定條件下，滾動(dòng)所需要推力Fp1與負(fù)荷W1之比，即單位重力的推力。滾動(dòng)阻力系數(shù)在實(shí)際計(jì)算車輪縱向力時(shí)，可不必考慮阻力偶，而用滾動(dòng)阻力替代。且有驅(qū)動(dòng)輪在硬路面上滾動(dòng)時(shí)的受力汽車的行駛阻力——滾動(dòng)阻力作用于驅(qū)動(dòng)車輪的縱向力是地面切向反力Fx2，在數(shù)值上它等于汽車驅(qū)動(dòng)力Ft與滾動(dòng)阻力Ff之差。驅(qū)動(dòng)力與地面切向反力滾動(dòng)阻力系數(shù)的測(cè)定方法牽引法滑行法轉(zhuǎn)鼓法1.速度ua對(duì)

f的影響滾動(dòng)阻力系數(shù)的影響因素1.速度ua對(duì)

f的影響滾動(dòng)阻力系數(shù)的影響因素各輪胎不同1.速度ua對(duì)

f的影響滾動(dòng)阻力系數(shù)的影響因素2.

輪胎的結(jié)構(gòu)、材料、簾線對(duì)f的影響也很大。子午線輪胎

f

小，天然橡膠

f

低。

滾動(dòng)阻力系數(shù)的影響因素3.充氣壓力的影響

滾動(dòng)阻力系數(shù)的影響因素輪胎充氣壓力輪胎徑向變形

f輪胎充氣壓力車輪動(dòng)載和道路應(yīng)力道路壽命輪胎載荷f(稍微)滾動(dòng)阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式轉(zhuǎn)彎時(shí)的滾動(dòng)阻力驅(qū)動(dòng)力的影響一些輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)SR級(jí)——允許最高速度180

km/hSR-M+S——用于泥漿和積雪覆蓋路面HR級(jí)——允許最高速度210km/hVR級(jí)——允許最高速度大于210km/h浮動(dòng)橋與滾動(dòng)阻力思考重型貨車的“浮動(dòng)橋”為什么在空載時(shí)置于“浮動(dòng)”狀態(tài)可以減少整車的滾動(dòng)阻力？定義汽車直線行駛時(shí)受到的空氣力在汽車行駛方向的分力分類壓力阻力形狀阻力主要與汽車的形狀有關(guān)，約占58％干擾阻力：汽車突出部件，如后視鏡、門把手、導(dǎo)水槽、驅(qū)動(dòng)軸、懸架導(dǎo)向桿等，約占14％內(nèi)循環(huán)阻力：發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系、車身通風(fēng)等氣流流過(guò)汽車內(nèi)部，占12％誘導(dǎo)阻力：空氣升力在水平方向的分力，占7％摩擦阻力：9％汽車的行駛阻力——空氣阻力空氣阻力Fw正比于氣流相對(duì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)壓力：空氣阻力a)b)c)低CD值車身的一些特點(diǎn)低CD值車身的一些特點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋應(yīng)向前下傾車身前部低CD值車身的一些特點(diǎn)面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。車身前部低CD值車身的一些特點(diǎn)面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。過(guò)渡不理想車身前部低CD值車身的一些特點(diǎn)風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過(guò)渡。車身前部低CD值車身的一些特點(diǎn)風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過(guò)渡。越野車很難做到車身前部低CD值車身的一些特點(diǎn)盡量減少燈、后視鏡和門把手等凸出物。車身前部低CD值車身的一些特點(diǎn)上掀式前照燈（視頻）車身前部低CD值車身的一些特點(diǎn)在保險(xiǎn)杠下面，應(yīng)安裝合適的擾流板。車身前部低CD值車身的一些特點(diǎn)車輪蓋應(yīng)與輪胎相平。車身前部低CD值車身的一些特點(diǎn)思考：F1賽車為什么不用車輪蓋？低CD值車身的一些特點(diǎn)整車整個(gè)車身應(yīng)向前傾1°～2°。低CD值車身的一些特點(diǎn)整車水平投影應(yīng)為腰鼓形。低CD值車身的一些特點(diǎn)后端稍稍收縮，前端呈半圓形。整車低CD值車身的一些特點(diǎn)汽車后部最好采用艙背式或直背式。低CD值車身的一些特點(diǎn)汽車后部應(yīng)安裝后擾流板。低CD值車身的一些特點(diǎn)汽車后部應(yīng)安裝后擾流板。當(dāng)車速超過(guò)120km/h，尾翼會(huì)自動(dòng)升高160mm，為車身增加30％的下壓力；在車速低于80km/h，尾翼又會(huì)自動(dòng)降低。低CD值車身的一些特點(diǎn)汽車后部應(yīng)安裝后擾流板。低CD值車身的一些特點(diǎn)汽車后部應(yīng)安裝后擾流板。低CD值車身的一些特點(diǎn)汽車后部應(yīng)安裝后擾流板。低CD值車身的一些特點(diǎn)汽車后部若用折背式，則行李箱蓋板至地面距離應(yīng)高些，長(zhǎng)度要短些。低CD值車身的一些特點(diǎn)汽車后部后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu)。低CD值車身的一些特點(diǎn)汽車后部后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu)。低CD值車身的一些特點(diǎn)車身底部所有零件應(yīng)在車身下平面內(nèi)且較平整，最好有平滑的蓋板蓋住底部。低CD值車身的一些特點(diǎn)車身底部所有零件應(yīng)在車身下平面內(nèi)且較平整，最好有平滑的蓋板蓋住底部。底部比較凌亂低CD值車身的一些特點(diǎn)車身底部所有零件應(yīng)在車身下平面內(nèi)且較平整，最好有平滑的蓋板蓋住底部。底部比較凌亂低CD值車身的一些特點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻通風(fēng)系統(tǒng)仔細(xì)選擇進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口的位置，精心設(shè)計(jì)內(nèi)部風(fēng)道。低CD值車身的一些特點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻通風(fēng)系統(tǒng)冷卻前制動(dòng)器冷卻前制動(dòng)器冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器冷卻后制動(dòng)器和潤(rùn)滑系統(tǒng)低CD值車身的一些特點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻通風(fēng)系統(tǒng)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)和前制動(dòng)器冷卻后制動(dòng)器為發(fā)動(dòng)機(jī)提供充足的空氣什么是超級(jí)跑車？限量生產(chǎn)、價(jià)格高昂、動(dòng)力強(qiáng)勁（3.5L以上、8缸以上）、起步快（0～100km/h時(shí)間在5s以內(nèi)）、技術(shù)超群、車身自重輕（采用碳纖維或輕質(zhì)合金材料）、外觀超前等。形象的描述：外觀鮮亮，讓人愛得要死；加速時(shí)令人皮膚繃緊、汗毛直豎，讓人嚇得要死；數(shù)量奇少，價(jià)格奇高，讓人想得要死。對(duì)于轎車和超級(jí)跑車，哪種車型的空氣阻力系數(shù)更大？為什么？思考三種超級(jí)跑車蘭博基尼法拉利保時(shí)捷降低CD值要遵循的要點(diǎn)總結(jié)未來(lái)轎車的外形降低CD值的要點(diǎn)導(dǎo)流板貨車和半掛車的空氣阻力也很重要，不少貨車駕駛室上已裝用導(dǎo)流板等裝置，以減小空氣阻力、節(jié)省燃油。一些常見車型的空氣阻力系數(shù)車型空氣阻力系數(shù)CD

帕薩特0.28

奧迪A40.28

現(xiàn)代0.29

奔馳C級(jí)0.26

奔馳S級(jí)0.27

保時(shí)捷0.31

陸虎覽勝0.38坡度阻力坡度阻力坡度阻力坡度阻力我國(guó)公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的最大縱坡高速公路一級(jí)汽車專用公路四級(jí)公路平原微丘區(qū)3％4％5％山嶺重丘區(qū)5％6％9％較小，則若較小，則道路阻力道路阻力道路阻力系數(shù)加速阻力其中加速阻力稱為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)貨車轎車汽車行駛方程式d的推導(dǎo)1加速過(guò)程中驅(qū)動(dòng)輪上的有效轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)輪加速消耗的轉(zhuǎn)矩：c)d的推導(dǎo)2不考慮從動(dòng)輪加速時(shí)的有效驅(qū)動(dòng)力注意：驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)阻力和有效驅(qū)動(dòng)力只具有數(shù)值上的意義d的推導(dǎo)3考慮從動(dòng)輪加速時(shí)的縱向力平衡方程(從動(dòng)輪慣性阻力)注意：驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)阻