第一章汽车动力性

汽车理论关志伟主讲汽车工程系《汽车理论》课程是交通类交通运输、交通工程、汽车维修教育工程等专业的一门专业基础课，主要学习汽车的使用性能。课程性质研究方法以汽车运动学、动力学为基础，以理论分析和试验研究密切结合的研究方法，研究汽车主要使用性能与其结构参数之间的内在联系，探讨各种影响汽车主要使用性能的因素，从而指出:正确设计汽车和道路，合理选用汽车，合理改装汽车，以及科学有效地进行汽车试验的途径。学习本课程的目的通过本课程的学习，使得同学们能够为后续专业课程，例如汽车设计基础、汽车运用工程、汽车运输学等课程打下理论基础。也为今后在实际工作中，合理选用汽车、改装各种汽车（特种汽车、专用汽车和汽车装卸机械化）、新型汽车设计、正确地进行汽车试验等创造条件。汽车的两个重要使用性能汽车的环保性能和安全性已经成为汽车的两个最主要使用性能，但是在我国目前的汽车理论课程中还没有体现出来。汽车的安全性主要可以分成主动安全和被动安全，前者是指预防性措施，即避免交通事故发生的能力，而后者是减轻事故后果的能力。汽车使用性能汽车是当今最为普遍使用的交通运输工具。汽车应该有高的运输生产率、低的运输成本、安全可靠和舒适方便的工作条件。汽车为了适应这种工作条件，而发挥最大工作效益的能力称做汽车的使用性能。汽车的主要使用性能通常有：汽车的动力性、汽车的燃料经济性能、汽车的制动性、汽车的操纵稳定性、汽车的行驶稳定性、汽车的平顺性和汽车的通过性能。这些主要使用性能的评价指标、理论分析、影响因素和提高的措施就是本课程各章节讲述的主要内容。返回汽车安全性汽车的操纵稳定性、电子控制防抱死系统(ABS)、电子控制差速器锁定系统（EDS）、牵引力控制系统（TCS）、平顺性和通过性能等都属于汽车主动安全的范畴；而柔性转向器、汽车后护栏、汽车侧护栏或者侧护板、乘员安全带、安全气囊（SRS）、汽车车身的安全设计均属于汽车被动安全的研究内容。车辆行驶安全性ABS的工作情况无ABS工作情况车辆环保性能标准类别欧洲Ⅰ号标准欧洲Ⅱ号标准欧洲Ⅲ号标准欧洲Ⅳ号标准实施时间1995年底前1995-20002000-20052005年底起HC（%）1.11.10.660.46CO（%）4.542.11.5NOx（%）8753.5PM（%）0.360.150.10.02欧洲商用汽车废气排放标准（仅供参考）车辆操纵稳定性能第一章汽车动力性汽车动力性定义：在良好、平直的路面上行驶时，由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。主要研究内容：1.分析受力2.建立行驶方程式3.以图表的形式，按汽车动力性评价指标确定汽车的动力性。在一般情况下，如何评价汽车动力性？捷达都市先锋轿车整车性能参数如下表所示。让我们先来看一下哪些参数能体现汽车的动力性能。最高车速（km/h）190制动距离（50km/h）/m9.8加速性（0-100km/h）/s13.7风阻系数0.32最小转弯半径（m）5.25CO排放怠速/%1.5百公里等速油耗（90km/h）/L7.1HC排放/×1.0E-0065001.1汽车动力性评价指标1.最大车速umax2.加速时间t3.最大爬坡度imax加速时间的评价方法原地起步加速时间：即由I或II档起步，以amax，并考虑换档时间，一般用0~400m或者0~100km/h的时间表示原地起步的加速时间；超车加速时间：以最高档或次高档，以amax加速至某一高速所用的时间。ut汽车的加速过程曲线二档原地起步换档加速超车加速爬坡能力的评价以满载、良好路面上的imax来表示。一般商用车imax＝30%或16.5º；轿车的最高车速大，通常在良好的市区道路行驶，可爬坡的坡度很大（一般不强调它的爬坡能力）；越野汽车imax＝60％或31º。有的国家要求汽车在常遇坡道上必须保证的速度表明其爬坡能力。控制这个指标可以保证车辆的动力性相差不致太悬殊，以维持路面上各种车辆畅通行驶。1.2汽车驱动力和行驶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图1-2汽车驱动力autF0FrZFWtTTractiveForceriiTFrTFiiTTTgtqtttTgtqt00（一）发动机的转速特性外特性曲线：节气门全开时转矩或功率与转速的关系min/,9549)(rnkWnTPmNnfTtqetq，，maxePmaxtqTtqnpnminnmaxn图1-3发动机（汽油机）外特性曲线图1-4汽油发动机外特性及部分负荷特性tTePntTeP发动机数学模型的描述发动机数学模型的描述，包括发动机外特性（使用外特性，对于柴油机来说是功率特性）和发动机万有特性。发动机特性数学模型的真实程度如何，是关系到汽车动力性、燃油经济性模拟计算可信度的关键之一。发动机外特性的发动机转矩可以看成是发动机转速的函数（曲线）。发动机的万有特性是把发动机的有效燃油消耗率看作为发动机转速和有效转矩的函数（曲面）。kktqnananaaT2210为了便于计算，常采用多项式来描述发动机外特性。式中系数由最小二乘法确定；曲线拟合的阶数在2、3、4、5中选取。（二）传动系机械效率ηT主要损失部件（所占比例最大大）★变速器、主减速器(含差速器)主要损失形式★机械摩擦损失和液力损失。液力损失，指搅动和磨擦。它与润滑油品种、温度、转速、油面高度等有关。典型的传动系效率值4～6档变速器的机械效率：0.966～8档变速器的机械效率：0.95传动轴：0.98主减速器：0.96（单级），0.92(双级)汽车的机械效率轿车ηT=0.90~0.92商用车ηT=0.82~0.85越野车ηT=0.80~0.85（三）车轮半径o自由半径ro静力半径rso滚动半径rr=s/(2πn)o欧洲车轮委员会rr=F*d/(2π)o其中:子午线轮胎F=3.05斜交轮胎F=2.99（四）汽车的驱动力图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，就可由下式计算驱动力。00377.0/iinruriiTFgaTgtqt返回0102030405060708090100050001000015000图1-5汽车驱动力图返回