吉林大学汽车理论第一章汽车动力性

1/109VehiclePerformance2/109主要研究内容:①分析受力;②建立行驶方程式;③以图、表(或编程)形式，按照评价指标，确定汽车的动力性。定义在平直良好路面上行驶时所能达到的平均行驶速度。Definition:Atthegoodandstraightandeventrack,theautodrivingcanreachattheaveragespeed.Maincontents:①Analysisissubjectedtothereactions;②Establishingthemotionequationofvehicle;③Withtheformofthediagram,thetableortheplaitdistance),pressthevehicletractiveevaluationindex,makesurethemotionofthevehicle.汽车动力性Veh.Perf.3/106第一章汽车动力性1.1汽车动力性评价指标1.2汽车驱动力和行驶阻力1.3汽车驱动力－附着条件以及附着力1.4汽车驱动力－行驶阻力平衡图1.5汽车功率平衡1.1Tractionperformanceevaluationindex1.2Tractionforcesandtheresistanceasvehicledriving1.3Drivingtractionforce,adhesiveconditionanditsforces1.4Balancediagrambetweenthetractionforce&drivingresistance1.5PowerbalanceVehicletractionperformance4/1091.1汽车动力性评价指标最大车速umax加速时间t最大爬坡度imaxIndexEvaluatingVehicleTractionPerformanceMaximumSpeedAccelerationTimeMaximumgrade5/109加速时间评价方法超车加速时间Overtakingaccelerationtime以最高档或次高档，以amax加速至某一高速所用的时间。原地起步加速时间Thestartaccelerationtime由I或II档起步，以amax，并考虑换档时间，一般用0～400m或0～100km/h的时间表示原地起步的加速时间。Methodevaluatingaccelerationtime6/106最高车速MaxSpeed最高车速，是指汽车在平直的良好道路(混凝土或柏油)上所能达到的平均最高行驶车速。Max.speed,meansthatthevehicledrivesonthestraightandevenandgood(concreteorasphalt)roadwaycanreachattheaverageandlargestspeed.7/109汽车加速过程曲线VelocityTimeDiagramofvelocityvstimevehicleaccelerationhistory车速Gearshifting8/109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16.5º；－－越野汽车60％或31º。轿车最高车速较大，且通常在良好的市区道路行驶，其爬坡度很大。对其无这项要求。有的国家要求汽车在常遇坡道上汽车必须保持的速度来表明其加速能力。TheslopingabilityevaluationSomenationsrequesttheMVonoftenmeetingtheroadofslopethespeedthattheMVmustkeeptoexpressesthatitacceleratestheability.9/109发动机传动系离合器、变速器、分动器、传动轴、主减速器、半轴驱动轮驱动力行驶阻力滚动阻力坡度阻力加速阻力空气阻力汽车动力传递路线：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1.2汽车驱动力和行驶阻力1.2Tractionforcesandresistancesasvehicledriving平衡10/1091.2汽车驱动力和行驶阻力TgtqtttjwiftiiTTrTFFFFFFFF0Tractionforceandresistancesasvehicledriving驱动力滚动阻力空气阻力加速阻力爬坡阻力驱动转矩行驶阻力发动机转矩Tractionforcetractioneffortdrivingforce11/109图1-2汽车驱动力mgWFZautF0FZFWtTrTFttrTFFtt0MVTractionForce1ZtZtFFFFNormalreactionrGravitySpeedRadiusTorque12/109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负荷特性曲线：即带有附件时的负荷特性，通常汽油机下降15％，而柴油机下降10％min/,kW,9549mN),(rnnTPnfTtqetq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fullthrottle/acceleratorrpm:revolutionperminute13/109maxePmaxtqTtqnpnminnmaxn图1-3汽油发动机外特性BrakingPower,kWRevolution,rpmCharacteristicofenginespeedatfullthrottleBrakingTorque,Ｎ.m14/109发动机过渡工况的速度特性在过渡工况，功率和转矩均下降约5%～6%。0008.0~0007.0==-=γTdtωdγTΔTΔTTtqstqstqCharacteristicoftheenginespeedintransientconditionIntransientcondition,powerandtorquealldescendabout5%-6%.15/106外负荷特性的使用和制作方法表格法（辅助插值）曲线族法数学模型法n1n2n3……nnPe1Pe2Pe3……PenTt1Tt2Tt3……Ttnbe1be2be3……bentTePntTePFull-loadcharacteristicdiagrammethodInterpolationwithtableCurvesModeling16/109)(=⇒]1,1-[⇒⇒]1,1-[⇒+,......,+++=3213210xfyxnyTnanananaaTtqmtqmModelingforFull-&part-loadcharacteristicm7mopt5),(=⇒]1,1-[⇒⇒]1,1-[⇒,⇒]1,1-[⇒),(=2121xxfyxnxTybTnfbtqetqe17/109BrakingPower,kW图1-4汽油发动机外特性及部分负荷特性tTePntTePCharacteristicofenginespeedatfullandpartloadenginespeed,r/minBrakingTorque,N.m18/109333223)11()21(2)21()21(2)23)(11()11()11(])()()([nnmnnmnmnmnnnmnnneneKKKKKKKKKKKKKKnnnnnnPPApproximationforFull-&part-loadcharacteristicmnnnmnnKTTK/,/max3)11(213nmnKKK19/109传动系功率损失机械损失液力损失摩擦润滑油齿轮传动副间摩擦轴承摩擦。。。润滑油的搅动润滑油与零件表面间摩擦。。。传动系机械效率ηTTransmission'sefficiencyPowerlossLiquidL.Mecha.L.RubLubr.20/109传动系机械效率ηTTransmission'sefficiency损失主要部件:Partscausingtolose变速器和主减速器(含差速器)损失主要形式:Formscausingtolose液力损失和机械摩擦损失Mechanicalloss&liquidloss液力损失,如搅动和磨擦。与润滑油的性能、温度、转速、油面高度等有关。eTeTeTPP%PPP110021/1094～6档变速器4-6speedgearbox0.966～8档变速器6-8speedgearbox0.95传动轴driveshaft0.98离合器Clutch0.98主减速器differential0.96-0.92半轴semi-shaft0.99汽车机械效率MVmechanicalefficiency轿车PassengercarηT=0.90~0.92商用车CommercialVeh.ηT=0.82~0.85越野车(SUV)4WdriveVeh.ηT=0.80~0.85Typicaldrivesystemefficiency22/109某汽车变速器的机械效率)i(f)T.exp(.T)T.exp(.n)i(f)T(f)n(f)T(f)i,T,n,T(fgEtqtqTgEtqgEtqT443210325007602400130443093805006MechanicalefficiencyofMVgearbox101023600058000098024gggggi,i,.i.i.)i(f23/109轮胎半径rTireradius自由半径rUnloadedradius静力半径rsStaticradiuswithload滚动半径rrDynamicradiuswithloadrr=rs=r=s/(2πnw)S－行驶距离trip，n－转动圈数revolutions欧洲轮胎与轮辋委员会(ETRTO)推荐rr=Fd/(2π)F=3.05radialF=2.99bias德国橡胶工业协会推荐C’R=CR(1+Δua/1000),mmCircumferencelength24/109轮胎半径r（mm)车型规格自由静力滚动桑塔纳2000195/60R14295±3268±5286红旗CA7228l85/70HRl4312±3285±5301奥迪100195/65Rl5317±3291±5308跃进NJl0617.00-20452±4430±6448解放CA10919.00-20509±5485±6492东风EQl0929.⑷R20509±5476±6493黄河JNll8111.00-20542±6517±7525大小中25/109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、车轮半径就可求计算驱动力。aur汽车驱动力图MVtractionforcediagramDefinition:UsetheFt-uacurvestodescribecompletelytheMVtractionforce.Ifonehasalreadyknownthefullloadcharacteristiccurve,transmission,systemefficiencyandrollingradius,onecancalculatesthetractionforces.tF26/109转速－速度线性变换ggaiirniinrru00377.016026.36.3TgtqttriiTrTF0转矩－驱动力线性变换)()()(112atqaufnfTnfu27/109驱动力图制作DrawingdiagramoftractionTtqTtq1Ttq2Ttq3Ttqmnn1n2n3…n1mFtFt11Ft12Ft13…Ft1muaua11ua12ua13…ua1mI档FtFt21Ft22Ft