《汽车动力性常》PPT课件.ppt

第二章汽车动力性,本节课内容提要,汽车动力性概念汽车动力性指标驱动轮受力分析.,第二章汽车动力性,用户需要生产企业需要公安和交通管理部门的需要:1995年交通部为了提高在用汽车的技术性能，发布了JT/T198-95汽车技术等级评定标准，将动力性作为第一项主要性能进行评定。,汽车动力性的由来,第二章汽车动力性,汽车动力性在良好、平直的路面上行驶时所能达到的平均行驶速度。,动力性与用户的目标相联系海豚:跳的高度老虎:跨步距离跳的远壕沟起重机:起吊的重量装载机:最大牵引力,综合指标,第一节汽车动力性的评价指标,最大车速umax加速时间t最大爬坡度imax,EvaluationCriteriaofVehiclePerformance,MaximumSpeedAccelerationTimeMaximumGradability,最高车速umax,最高车速，是指汽车在平直、良好道路（混凝土或柏油）上所能达到的平均最高行驶车速。,Max.Speed,GB/T1254490汽车最高车速试验方法,最高车速试验图,加速时间评价方法,超车加速时间以最高档或次高档，以最大加速强度,把握最好的换档时机,加速至某一高速所用的时间。,原地起步加速时间由I或II档起步，以最大加速强度,并考虑换档时机，一般用0400m或者0（96.6mile/h)100km/h的时间表示原地起步的加速时间。,Accelerationtime,汽车加速度曲线,GB/T1254390汽车加速性能试验方法,爬坡能力的评价,以满载、良好路面上的imax来表示。商用车30或16.5；越野汽车60或31；轿车最高车速较大，且通常在良好的市区道路行驶，一般不强调爬坡度。有的国家要求汽车在常遇坡道上汽车必须保持的速度表明其加速能力。,MaximumGradability,最大爬坡度,最大爬坡度，按GB/T12539进行一系列不同坡度,最低档,节气门全开,汽车满载问题:最大爬坡度时,没有合适的坡度怎么办?,第二节汽车受力分析,汽车行驶方程式是：,汽车动力传递路线：发动机离合器变速器副变速器传动轴主减速器差速器半轴轮边减速器车轮,图22汽车驱动力,TractiveForce,一、汽车的驱动力,主减速器传动比,部分负荷特性：节气门部分开启时，转矩或功率等与转速的关系使用特性曲线：即带有附件时的负荷特性，通常汽油机小15，而柴油机小10,外特性曲线：节气门(油门)全开时，转矩或功率等与转速的关系,1.发动机的速度特性,图1-3汽油发动机外特性,BrakingTorqueBrakingHorsepower,2.传动系机械效率T,主要损失部件变速器和主减速器(含差速器)主要损失形式液力损失和机械摩擦损失。液力损失,如搅动和磨擦。它与润滑油品种、温度、转速、油面高度等有关。,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轿车T=0.900.92商用车T=0.820.85越野车T=0.800.85,典型的传动系效率值,3.车轮半径r,自由半径r(无载状态)静力半径rs(静载状态)滚动半径rr=rs=r=s/(2n)(负载运动状态)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F=2.99,定义：用Ft-ua曲线图来全面地描述汽车的驱动力。若已知外特性曲线、传动系速比、传动系机械效率就可求计算驱动力。,4.汽车的驱动力图,本节小节,动力性的由来动力性概念动力性的指标驱动轮受力分析驱动力的计算方法驱动力影响因子,(课后思考题)最大爬坡度时,没有合适的坡度怎么办?,二、汽车行驶阻力,1.滚动阻力Ff:轮胎内部摩擦产生的迟滞损失。这种迟滞损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。,定义：汽车直线行驶时受到的空气阻力在汽车行驶方向上的分力。分类：压力阻力和摩擦阻力压力阻力主要受形状、扰动和诱导阻力组成。形状阻力主要与汽车的形状有关，约占58。,2.空气阻力,干扰阻力：汽车突出部件，如后视镜、门把手、导水槽、驱动轴、悬架导向杆等，约占14。内循环阻力：发动机冷却系、车身通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力，占7。摩擦阻力：9。空气阻力Fw正比于气流相对运动的动压力：,影响Fw的因素：CD和A由于乘坐空间的制约A变化不大但CD变化较大，195070年CD=0.40.61990年CD=0.250.40概念车CD=0.2CD大小对轿车（高速）汽车的性能影响极大例如：帕萨特(Passat)CD=0.28,前部低，过渡平滑，后部加扰流板，掠背式，底部导流，平整化，向后应逐步升高，整车俯视形状为腰鼓式，改进通风进口、出口位置，商用车顶部安装导流罩系统。,降低的要点,CD,3.坡度阻力,汽车上坡时，汽车重力沿着坡道的分力称为坡道阻力Fi，即：Fi=Wsin=mgsin,上坡行驶时，重力在垂直于路面的分力为mgcos,则滚动阻力Ff为：Ff=fmgcos,当较小时，sintan=i。则i=h/s=tg。实际上，除了山岭重丘之外，普通公路坡度一般小于5%。这时，坡道阻力可表示为Fi=mgi同理，滚动阻力Ff可表示为Ff=fmgcosfmg,坡道阻力Fi和滚动阻力Ff均为与道路有关的行驶阻力，通常将这两个阻力合在一起，称作道路阻力F，即F=Ff+Fi=(i+f)mgmg则定义道路坡道阻力系数为=f+i,4.加速阻力,汽车加速行驶时，需要克服本身质量加速运动的惯性力，该力称为加速阻力Ff。,为了能用一个公式计算，一般把旋转质量惯性力偶矩在数值上等效转换为平移质量惯性力。对于固定档位，常用系数作为考虑旋转质量力偶矩后的汽车旋转质量换算系数。这时，汽车的加速阻力Fj为式中：为汽车旋转质量换算系数，1；du/dt为汽车加速度。,主要与发动机飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动系统的转动比有关，即式中：Iw为车轮的转动惯量；If为飞轮的转动惯量。,三、汽车行驶方程式,1.汽车行驶的驱动附着条件,四、汽车行驶条件,Adhensiveforce,后驱动汽车,第三节动力性的评价方法：驱动力行驶阻力图,一、驱动力行驶阻力图只要汽车行驶，汽车行驶阻力中的滚动阻力Ff和空气阻力Fw就存在。在良好典型路面上，汽车驱动力与这两个阻力之差就是汽车可用于克服坡道阻力Fi或是汽车加速需要克服的加速阻力Fj。这就是所谓的汽车驱动力和汽车行驶阻力的平衡。为了形象地说明汽车行驶时驱动力和行驶阻力的关系，通常将汽车驱动力Ft以及始终存在的两个行驶阻力Ff和Fw绘制成力和车速的关系曲线图，称为汽车驱动力行驶阻力平衡图.动力性指标(最高速度,加速能力,爬坡能力),便可分析汽车在附着条件良好路面上的行驶能力。即在油门全开时，汽车可能达到最高车速、加速能力和爬坡能力。,行驶方程式反映了汽车行驶时，驱动力和外界阻力之间的普遍情况。当已知条件：,图125汽车驱动力行驶阻力平衡图,驱动力Ft,1.最大速度和部分负荷时的力平衡以及uamax和部分负荷时的等速2.加速能力3.最大爬坡度,2.加速能力它用aj,但aj不方便评价。通常用加速时间或加速距离来评价。,图1-25汽车加速度速度图,加速度aj,图127加速度倒数曲线,由驱动力、滚动阻力和空气阻力，就可按行驶方程式计算加速度及其倒数，从而求得加速时间或者加速距离。,手工计算时,一般忽略原地起步过程的离合器打滑过程.即假设在最初时刻，汽车已具备起步换档所需的最低车速。换档时刻的确定：若I-II加速度曲线相交，则规定在交点处换档；若I-II的加速度曲线不相交，则规定在发动机最高转速处换档；换档时间一般忽略不计（正态分布t=0.20.4s)。计算加速时间的用途：确定汽车加速能力；传动系最佳匹配；合理选择发动机的排量。,注意,其前提条件是路面良好，克服Fw+Ff后的全部力都用于克服坡道阻力，即,3.利用驱动力-行驶阻力平衡图确定汽车的爬坡能力,二、动力特性图,动力因数,第四节汽车的功率平衡,汽车在行驶时驱动力与行驶阻力平衡发动机输出功率也与行驶阻力功率平衡,功率平衡图用纵坐标表示功率，横坐标表示车速，将发动机功率与经常遇到的阻力功率对车速的关系绘制在直角坐标图上，就得到功率平衡图。,档位不同时车速的范围不同，但是功率的大小不变，只是各档的功率曲线对应的车速位置不同。低档时车速低，速度变化区域窄；高档时车速高，所占速度变化区域大。滚动阻力功率在低速时近似为直线，而在高速时是二次曲线（低速、货车！）空气阻力功率曲线为三次函数在低速时以滚动阻力功率为主，而在高速时以空气阻力功率为主。,汽车后备功率越大，汽车的动力性越好。利用后备功率也可确定汽车的爬坡度和加速度。功率平衡也可描述汽车行驶时的发动机负荷率，有利于分析汽车燃油经济性。,后备功率,离合器打滑过程分析,在汽车起步离合器接合过程中，离合器从动盘上的扭矩是随离合器同步时间和接合时转速的变化而变化的。离合器的实际接合过程如右图所示。对离合器的接合过程我们最感兴趣的是离合器从动轴扭矩的增长过程，它是时间t的函数。,返回,发动机转速,离合器从动轴扭矩,离合器从动轴转速,换档规律,汽车在实际行驶时，货车高档位使用率90%以上。为了合理利用有限的档位，使汽车具有良好动力性和燃料经济性，将传动比间隔由低档到高档逐渐减小的偏等比级数分配各档传动比，使变速器在不同档位工作时发动机的转速范围不同。低档时转速范围宽，而高档时窄，使高档两档之间的重合区域增大。当汽车高速行驶变速器在高档之间换档时，发动机功率下降较小，在发动机工作区内平均功率较大。就燃料经济性，高档之间的传动比间隔减小，增加了发动机在经济区工作的可能性，可降低燃料消耗量。,换档时刻选择,为了保证汽车的动力性，应使汽车在较低的档位行驶。换档点的选择问题，应该在两档车速驱动力曲线相交时刻换档。在保证动力性的换档程序中，以驱动轮上驱动力的大小来判断相邻两个档位之间是否有交叉点。,动力性换档规律,换档时刻选择,汽车在一定的道路条件下按一定的工况行驶时，某时刻所需驱动功率一定，传动效率变化很小。汽车行驶的燃油消耗量与发动机的比油耗成正比。在经济性换档程序中，以发动机的比油耗作为换档判别依据，保证汽车总是以使发动机比油耗最小的档位行驶。在汽车运行工况中，速度是时间的连续函数，因此在经济性换档程序中，考虑了当前档i以及i+1和i-1档的经济性，从这三个档位中选取比油耗最小的档位作为该时刻变速器的工作档位。,经济性换档规律,1.如何利用汽车行驶方程式求轮式汽车的极限加速度？,2.在计算汽车动力性时所使用的发动机功率与计算汽车燃料经济性时所使用的发动机功率有何不同？,在计算汽车动力性时所使用的发动机功率与计算汽车燃料经济性时所使用的发动机功率有何不同？,前者使用是发动机的外特性。即,后者利用阻力功率反推求得发动机输出功率,第五节影响汽车动力性的主要因素,一、发动机参数的影响1，发动机的最大功率的影响2，发动机的最大转矩的影响3，发动机的外特性二、传动系的影响1，传动系的效率2，主减速器传动比,3，传动系的挡数4，变速器传动比三、空气阻力系数的影响四、汽车质量的影响五、轮胎的尺寸，形式的影响1，轮胎半径2，轮胎花纹，形式六、使用条件的影响,汽车滑行试验方法,执行标准:GB/T12536-90试验要点:1、第五轮仪或相应的车速、行程记录装置，精度不低于0.5%。2、在长约100Om的试验路段两端立上标杆作为滑行区段，汽车在进入滑行区段前车速应稍大于5Okm/h。汽车驶入滑行区段前，驾驶员将变速器排档放入空档(松开离合器踏板)，汽车开始滑行。当50km/h时(汽车应进入滑行区段)，用第五轮仪进行记录，直至汽车完全停住为止。在滑行过程中，驾驶员不得转动方向盘。,滑行图片,