《汽车行驶理论》PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,2,章 汽车行驶理论,教学内容：,汽车的驱动力和行驶阻力,汽车的行驶条件,汽车的动力因数与特性图,（第3讲）,重点解决的问题：,汽车的行驶阻力由哪些因素构成？,如何保证汽车稳定行驶？,汽车的动力因数对研究汽车动力性能有何作用？,第,2,章 汽车行驶理论,1,学习目的：,道路设计是以满足汽车行驶的要求为前提的。,汽车运动基本规律及对公路的要求，指导公路设计；保证公路的使用品质、服务等级。汽车行驶理论是公路线形设计的理论基础。,2,研究内容：,研究汽车的驱动力和行驶阻力；,分析汽车运动的基本规律；,研究汽车主要动力性能,分析影响汽车主要使用性能的因素。,3汽车行驶对道路的基本要求：,安全：,保证汽车的行驶稳定性，避免发生翻车、倒溜、侧滑等；,迅速：,行驶速度,平均技术速度。,经济：,运输成本：低,运输生产率：高,评价汽车运输工作效率的指标有：,汽车运输生产率,周转率,运输成本,油料及轮胎消耗，保养周期,舒适：,视觉上：线形美观，赏心悦目，自然环境与景观设计,生理上：平稳、不颠簸，离心力,小,心理上：轻松，有安全感，心情愉快。,安全、迅速、经济、舒适,第,2,章 汽车行驶理论,2.1,汽车的动力、行驶阻力及汽车的行驶条件,2.1.1 汽车的牵引力,汽车的动力来源：,汽车行驶的驱动力来自它的内燃发动机。,在发动机里热能转化成机械能经过传动系变速和传动，将曲轴的扭矩传给驱动轮，产生,M,k,的扭矩驱动汽车驱动轮旋转，轮胎对路面产生向后的水平推力，则路面对车辆产生向前的推力，驱使汽车行驶。,r,T=M,k,/,r,M,k,发动机输出的功率,N,e与产生的扭矩,M,e的关系：,1汽车发动机外特性曲线,N-n曲线,M-n曲线,耗油量g,e,-n曲线,发动机转速特性曲线：,东风EQ-140发动机外特性曲线,扭矩,M,n,扭矩Me,传动比,i,k,汽车传动系统,2牵引力与曲轴扭矩的关系,（,1,）发动机扭矩的传递：,传到传动轴上的扭矩为：,M,n,=,M,e,i,k,k,经主传动器的半轴而传到汽车驱动轮上的扭矩值为,M,k,=M,n,i,0,0,。,=M,e,i,0,0,i,k,k,令,m,=,0,k,，,m,称为传动系的机械效率,M,k,= M,e,i,0,i,k,m,（,2,）,牵引力,F,t,与曲轴扭矩,M,e,的关系：,r,k,车轮工作半径，即计入轮胎弹性变形后的车轮半径（,m,）。它与内胎气压，外胎构造、路面的刚性与平衡性以及车轮上的荷载有关。其值一般为,0.93,r,0,0.96,r,0,，,r,0,为未变形前轮胎的自由半径。,2牵引力与曲轴扭矩的关系,车速V与发电机转速关系：,驱动轮上的转速为：,车速,V,与发电机转速关系：,驱动力,F,t,与行车速度之间的关系式：,汽车行驶阻力种类：,滚动阻力,R,f,坡度阻力,R,i,空气阻力,R,w,惯性阻力,R,j,2.1.2 汽车的行驶阻力,1.,滚动阻力,R,f,法向反作用力,Z,的作用点较车轮法线前移了一个距离,a,，,因而产生一个滚动阻力距,M,f,，,其值为,M,f,=,G,k,a,由平衡条件得：,M,f,=,T,1,r,k,（,水平推力,T,1,）,T,1,=,M,f,/,r,k,=,G,k,a/r,k,令,f,=,a,/,r,k,，,称为滚动阻力系数,， 则,T,1,=,G,k,f,1.,滚动阻力,R,f,对整个车辆，为克服滚动阻力矩所必须的推力为,T=T,1,=,G,a,f,滚动阻力,R,f,为：,R,f,=,G,a,f,当汽车在坡度角,的公路上行驶时，其车轮负荷变为,G,a,cos,，,则其滚动阻力为,R,f,=,G,a,cos,f,汽车在坡道上行驶时，汽车重力在平行路面方向上的分力，称为坡度阻力,。,坡度阻力计算公式：,R,i,=,G,a,sin,因坡道倾角一般较小，认为,sin,tg,i,，,则,R,i,= ,G,a,tan,= ,G,a,i,（,N,）,式中：,R,i,坡度阻力 （,N,）；,G,a,车辆总重力（,N,）；,i,道路纵坡度，上坡为正；下坡为负。,2. 坡度阻力,R,i,汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力，车后的真空吸力及空气质点与车身表面的摩擦力阻碍汽车前进，总称为空气阻力。,压力阻力：压差阻力、干扰阻力、冷却系阻力,空气阻力： 诱导阻力,摩擦阻力,式中：,C,流线型系数；,空气密度，,kg/m,3,，,一般,= 1.2258N,s,2,/m,4,；,A,汽车迎风面面积，,m,2,；,v,H,汽车与空气相对速度，,m/s,；,n,随车速变化的指数，当,v,H,1m/s,，,n,=1,；,1,v,H,330m/s,，,n,=2,；,v,H,330m/s,，,n,=3,。,空气阻力,R,W,计算公式,：,3. 空气阻力,R,w,式中：,K,空气阻力系数，,kg/m,3,；,K=,C,。,其值可由道路试验，风洞试验等方法测得；,V,车速，,km/h,对汽车列车的空气阻力，一般可按每节挂车的空气阻力为其牵引车的,20%,折算。,则对,n,节挂车的汽车列车，其空气阻力为,R,W,=,（,1+0.2,n,）,KAV,2,/13,汽车的迎风面积,A,即汽车在纵轴的垂直面上的投影面积，可用投影法测得，也可用下列公式计算,载重汽车和公共汽车,A=BH,小客车,A,=0.78,B,1,H,3. 空气阻力,R,w,简化公式：,乘积KF称为汽车流线性因数,汽车变速行驶时，需要克服其质量变通运动时产生的惯性力和惯性力矩称为惯性阻力，用,R,j,表示。,汽车的质量：平移质量,旋转质量,4惯性阻力,R,j,汽车平移质量的惯性阻力,R,j1,为：,旋转质量的惯性力矩,R,j2,汽车上各回转部件：飞轮、离合器、变速器、齿轮、传动轴、主传动器,车轮等,飞轮的惯性力矩,M,je,为：,M,je,=,J,e,d,e,/,dt,车轮的惯性力矩,M,jk,为：,M,jk,=,J,k,d,k,/,dt,回转部件的惯性阻力,R,j,2,为,：,惯性阻力计算：,R,j,2,与,R,j,1,之和即汽车的惯性阻力,R,j,（,N,）,。引入一个系数,，得,式中,:,称为汽车回转质量换算系数。,主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动系的传动比有关，其值可用下式计算：,式中,1,与,2,为分别考虑汽车车轮和发动机飞轮的惯性影响而引用的两个系数。对一般汽车而言其数值变化不大；,1,在,0.03,0.05,之间；,2,对于小客车在,0.05,0.07,之间，对于载重汽车在,0.04,0.05,之间。,1汽车行驶的必要条件,为使汽车运动，汽车的牵引力必须与汽车运动时所遇到各项阻力之和平衡，即,F,t,=,R,f,R,i,+,R,W,R,j,（,牵引平衡方程）,代,入表达式，汽车的运动方程式为：,2.1.3 汽车的行驶条件,汽车行驶的必要条件：（亦称驱动条件）：,F,t,= R =,R,f,R,i,+,R,W,R,j,若,F,t,D,时： 减速行驶,，假设,=1，,由,当,D,时： 加速行驶,当,=D,时,:,等速行驶,最高车速就是指在良好的路面条件情况下，稳定行驶的汽车所能够达到的最大行驶速度。,dv/dt,=,0,，则,D=,直线与,D=f,（,V,）,曲线的交点所对应的速度,V,c,，,即为在道路阻力为,时，汽车可能的最大行驶速度。,2.,临界速度,1. 道路条件一定时的最高车速,图2.2.3 某排挡的动力特性图,最高车速就是指在良好的路面条件情况下，稳定行驶的汽车所能够达到的最大行驶速度。,dv/dt,=,0,，则,D=,直线与,D=f,（,V,）,曲线的交点所对应的速度,V,c,，,即为在道路阻力为,时，汽车可能的最大行驶速度。,2.,临界速度,1. 道路条件一定时的最高车速,图2.2.3 某排挡的动力特性图,对某一排挡的动力特性曲线，动力因数,D,均有一定的使用范围，且存在一个最大值,D,max,，其所对应的速度,V,k,称为该档的临界速度。,3. 汽车的最高速度,汽车的最高速度：是指节流阀全开、满载（不带挂车）、在表面平整坚实水平路段上，以直接档作稳定行驶时的速度。,最高速度,V,max,：,4. 汽车的最小稳定速度,汽车的最小稳定速度：是指满载（不带挂车）在路面平整坚实的水平路段上，稳定行驶时的最低速度（即临界速度,V,k,）。,结 论,1.,汽车的行驶阻力的构成：,汽车的行驶阻力由滚动阻力、坡度阻力、空气阻力及惯性阻力等四种形式构成。,2.,保证汽车稳定行驶的条件：,汽车稳定行驶是指汽车在其最大动力条件下可以自由地做匀速或加速行驶的状态。,保证汽车做稳定行驶的条件是汽车的驱动力必须与汽车运动时所遇到各项阻力之和平衡，即,F,t,=,R,f,R,i,+R,W,R,j,（必要条件），同时其,驱动力小于或等于轮胎与路面之间的附着力，即,F,t,G,（充分条件）。,3.,汽车的动力因数对研究汽车动力性能的作用：,通过汽车的动力特性图可以研究汽车在不同行驶条件下的动力因素变化情况。,利用汽车的动力因素,D-V,图可以研究汽车所具有的加速性能、爬坡能力、最大速度、最小速度等的性能。,