汽车原理及构造-6-汽车原理_汽车动力性_驱动力与行驶阻力

1第一章汽车动力性本节重点计算并分析汽车行驶过程中的驱动力和行驶阻力。第二节汽车的驱动力与行驶阻力返回目录2TtF0Ftrua第二节汽车的驱动力与行驶阻力一、驱动力Ft驱动力Ft：发动机产生的转矩经传动系传到驱动轮，产生驱动力矩Tt，驱动轮在Tt的作用下给地面作用一圆周力F0，地面对驱动轮的反作用力Ft即为驱动力。3TtF0Ftrtqg0TtTiiFrrTFttttqg0TTTiiuaTt—驱动力矩；Ttq—发动机转矩；第二节汽车的驱动力与行驶阻力一、驱动力Ftig—变速器传动比；i0—主减速器传动比；ηT—传动系的机械效率。4riiTFT0gtqt能否解释为什么汽车低挡的加速能力好于高挡？思考Ft与发动机转矩Ttq、变速器传动比ig、主减速器传动比i0、传动系的机械效率ηT和车轮半径r等因素有关。第二节汽车的驱动力与行驶阻力由可知5发动机的转速特性，即Pe、Ttq、b=f（n）关系曲线。节气门开启程度的不同外特性曲线部分负荷特性曲线思考计算汽车动力性指标时，需要用什么特性曲线？1.发动机的转速特性第二节汽车的驱动力与行驶阻力69550tqenTP第二节汽车的驱动力与行驶阻力7第二节汽车的驱动力与行驶阻力带上全部附件设备时的发动机特性曲线，称为使用外特性曲线。一般，使用外特性与外特性相比：汽油机的最大功率约小15%；货车柴油机的最大功率约小5%；轿车与轻型货车柴油机的最大功率约小10%。8inTinTPPP等速行驶时einPPeTeTeT1PPPPPPT－传动系损失的功率。Pin—输入传动系的功率；第二节汽车的驱动力与行驶阻力2.传动系的机械效率ηT9部件名称ηT4～6挡变速器95%辅助变速器（副变速器或分动器）95%8挡以上变速器90%单级减速主减速器96%双级减速主减速器92%传动轴的万向节98%第二节汽车的驱动力与行驶阻力表1-1传动系各部件的传动效率10自由半径：车轮处于无载时的半径。静力半径rs：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。滚动半径rr：车轮几何中心到速度瞬心的距离。第二节汽车的驱动力与行驶阻力3.车轮半径11riiTFT0gtqt0ga377.0iinru做出的Ft-ua关系图，即驱动力图。依据下面两式以及发动机外特性曲线第二节汽车的驱动力与行驶阻力4.汽车的驱动力图120100020003000400050006000700080000102030405060708090100110120130140150160170180190200210220230240250260270280290300310320ua/(km/h)Ft/NFt1Ft2Ft3Ft4Ft5Ft6奥迪A4轿车驱动力图1a/(kmh)u131tF2tF3tF4tF5tF第二节汽车的驱动力与行驶阻力14jiwfFFFFF滚动阻力Ff第二节汽车的驱动力与行驶阻力二、汽车的行驶阻力汽车在行驶过程中将会遇到哪些行驶阻力？如何保证汽车可以加速或爬坡？空气阻力Fw坡度阻力Fi加速阻力Fj汽车行驶总阻力思考15软路面上硬路面上产生滚动阻力的主要原因轮胎变形轮胎变形和路面变形轮胎变形为什么会产生滚动阻力？轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。1.滚动阻力Ff第二节汽车的驱动力与行驶阻力思考16ua加载变形区卸载变形区n'n思考由轮胎的迟滞损失图看，在轮胎径向变形相同的情况下，地面作用在加载变形区与卸载变形区的法向反力是否相等？第二节汽车的驱动力与行驶阻力17aun'nW'dd1pF1XFaun'nWp1F1XFaraun'nW1pF1XFZFZFOEFCDAhZF1）从动轮受力分析第二节汽车的驱动力与行驶阻力FZdFZd’fTZF18aFTZff1pTrFraFrTFZf1prafp1FWfWFf1pWfFfrTFfff—滚动阻力系数第二节汽车的驱动力与行驶阻力aun'nWp1F1XFarZFaun'nW1pF1XFfTZF令19auWp2F2XFZFtTaraFTrFZXt2ftTTrTrTFXft2ftFF即路面作用于驱动轮的切向力FX2比Ft要小。2）驱动轮受力分析第二节汽车的驱动力与行驶阻力204a4a10100100ufufffua高f大货车f=0.0076+0.000056ua3）影响Ff的因素第二节汽车的驱动力与行驶阻力轿车（1）车速ua21第二节汽车的驱动力与行驶阻力zf22轮胎的两个最重要参数：极限速度和承载量。第二节汽车的驱动力与行驶阻力临界车速（最高车速）当汽车车速超过临界车速时，轮胎会出现驻波现象，其周缘呈明显的波浪状，且轮胎温度快速增加。后果是大量发热导致轮胎破损或爆胎。驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复，其残余变形形成了一种波，这就是驻波。此时轮胎周缘不再是圆形，而呈明显的波浪形。轮胎刚离开地面时波的振幅最大，它按指数规律沿轮胎圆周衰减。23驻波现象（图像）第二节汽车的驱动力与行驶阻力24子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小20%～30％；滚动阻力与轮胎的帘线（棉、人造丝、尼龙、钢丝）和橡胶品质有关。（2）轮胎结构第二节汽车的驱动力与行驶阻力25（3）气压第二节汽车的驱动力与行驶阻力气压越高，轮胎变形及由其产生的迟滞损失就越小，滚动阻力也越小。26（4）驱动力第二节汽车的驱动力与行驶阻力27为什么驱动力系数很大时，气压越低f越小？Ft胎面滑移Ffpa接地面积胎面滑移滑移引起的Ff思考第二节汽车的驱动力与行驶阻力28上高速公路时，轮胎气压应该适当高一些。在松软路面、泥泞路面、雪地行驶时，可适当降低轮胎气压。第二节汽车的驱动力与行驶阻力在高速公路上，轮胎变形产生的滚动阻力大还是滑移产生的滚动阻力大？胎压高轮胎变形小迟滞损失少Ff小胎压低滑移小Ff小上高速公路前要检查胎压，在给定的胎压范围内，胎压适当高一些好还是低一些好？思考思考29路面类型滚动阻力系数良好的沥青或混凝土路面0.010~0.018一般的沥青或混凝土路面0.018~0.020碎石路面0.020~0.025良好的卵石路面0.025~0.030坑洼的卵石路面0.035~0.050压紧土路干燥的0.025~0.035雨后的0.050~0.150泥泞土路（雨季或解冻期）0.100~0.250干沙0.100~0.300湿沙0.060~0.150结冰路面0.015~0.030压紧的雪道0.030~0.050第二节汽车的驱动力与行驶阻力由轮胎与土壤之间的粘着性所致（5）路面条件表1-2滚动阻力系数f的数值30离心力前、后轮产生侧偏力侧偏力沿行驶方向产生分力滚动阻力增加（6）转向第二节汽车的驱动力与行驶阻力31（1）压力阻力（占91％）汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力称为空气阻力。作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力。2.空气阻力FW第二节汽车的驱动力与行驶阻力32第二节汽车的驱动力与行驶阻力33取决于车身主体形状。1）形状阻力第二节汽车的驱动力与行驶阻力34后视镜车身表面的凸起物引起的阻力。2）干扰阻力第二节汽车的驱动力与行驶阻力35后视镜后视镜设计也要注重流线形第二节汽车的驱动力与行驶阻力36后视镜第二节汽车的驱动力与行驶阻力37后视镜第二节汽车的驱动力与行驶阻力38门把手第二节汽车的驱动力与行驶阻力39悬架导向杆和传动轴第二节汽车的驱动力与行驶阻力40满足冷却、通风等需要，使空气流经车体内部时构成的阻力。4）诱导阻力空气升力在水平方向的投影。第二节汽车的驱动力与行驶阻力3）内循环阻力由于流经车顶的气流速度大于流经车底的气流速度，使得车底的空气压力大于车顶，从而空气作用在车身上的垂直方向的压力形成压差，这就是空气升力。41思考夏季在高速公路上开空调省油还是开窗通风省油？第二节汽车的驱动力与行驶阻力打开天窗换气和打开侧窗换气有何不同？打开天窗换气时，天窗上方的压力低于车内的压力。（2）摩擦阻力（9％）由于空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。422rDw21uACF241.2258Nsm15.212aDwAuCFCD—空气阻力系数；A—迎风面积；ur—相对速度；ρ—空气密度。第二节汽车的驱动力与行驶阻力（3）空气阻力FW的计算43第二节汽车的驱动力与行驶阻力发动机盖应向前下倾（4）减小CD值要遵循的要点1）车身前部44第二节汽车的驱动力与行驶阻力面与面交接处的棱角应为圆柱状。45过渡不理想第二节汽车的驱动力与行驶阻力面与面交接处的棱角应为圆柱状。46第二节汽车的驱动力与行驶阻力风窗玻璃应尽可能“躺平”，且与车顶圆滑过渡。47第二节汽车的驱动力与行驶阻力越野车很难做到风窗玻璃应尽可能“躺平”，且与车顶圆滑过渡。48第二节汽车的驱动力与行驶阻力尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物。49第二节汽车的驱动力与行驶阻力上掀式前照灯（视频）50第二节汽车的驱动力与行驶阻力在保险杠下面，应安装合适的扰流板。51第二节汽车的驱动力与行驶阻力车轮盖应与轮胎相平。52思考：F1方程式赛车为什么不用车轮盖？第二节汽车的驱动力与行驶阻力53第二节汽车的驱动力与行驶阻力整个车身应向前倾1°～2°。2）整车54第二节汽车的驱动力与行驶阻力水平投影应为腰鼓形。55第二节汽车的驱动力与行驶阻力后端稍稍收缩，前端呈半圆形。56第二节汽车的驱动力与行驶阻力最好采用舱背式或直背式。3）汽车后部57应安装后扰流板。第二节汽车的驱动力与行驶阻力58第二节汽车的驱动力与行驶阻力当车速超过120km/h，尾翼会自动升高160mm，为车身增加30％的下压力；在车速低于80km/h，尾翼又会自动降低。应安装后扰流板。59第二节汽车的驱动力与行驶阻力应安装后扰流板。60第二节汽车的驱动力与行驶阻力应安装后扰流板。61第二节汽车的驱动力与行驶阻力应安装后扰流板。62第二节汽车的驱动力与行驶阻力若用折背式，则行李箱盖板至地面距离应高些，长度要短些。63后面应采用鸭尾式结构。第二节汽车的驱动力与行驶阻力64第二节汽车的驱动力与行驶阻力后面应采用鸭尾式结构。65第二节汽车的驱动力与行驶阻力所有零件应在车身下平面内且较平整，最好有平滑的盖板盖住底部。4）车身底部66第二节汽车的驱动力与行驶阻力底部比较凌乱67第二节汽车的驱动力与行驶阻力底部比较凌乱68第二节汽车的驱动力与行驶阻力仔细选择进风口与出风口的位置，精心设计内部风道。5）发动机冷却通风系统69冷却前制动器冷却前制动器冷却发动机和制动器冷却后制动器和润滑系统第二节汽车的驱动力与行驶阻力70冷却发动机和前制动器冷却后制动器为发动机提供充足的空气第二节汽车的驱动力与行驶阻力71什么是超级跑车？限量生产、价格高昂、动力强劲（3.5L以上、8缸以上）、起步快（0～100km/h时间在5s以内）、技术超群、车身自重轻（采用碳纤维或轻质合金材料）、外观超前等。形象的描述：外观鲜亮，让人爱得要死；加速时令人皮肤绷紧、汗毛直竖，让人吓得要死；数量奇少，价格奇高，让人想得要死。第二节汽车的驱动力与行驶阻力思考：对于轿车和超级跑车，哪种车型的空气阻力系数更大？为什么？72三种超级跑车兰博基尼法拉利保时捷第二节汽车的驱动力与行驶阻力73答案由于尾翼的影响、发动机和制动器通风冷却的需要，超级跑车的空气阻力系数一般会大于普通轿车。兰博基尼跑车在冷却通风口关闭且扰流板摆平时，CD值为0.33；展开时，CD值为0.36。第二节汽车的驱动力与行驶阻力思考：对于轿车和超级跑车，哪种车型的空气阻力系数更大？为什么？74减小CD值要遵循的要点总结如下：第二节汽车的驱动力与行驶阻力75第二节汽车的驱动力与行驶阻力未来轿车的外形7