汽车动力性_汽车动力性分析

1第二章汽车动力性本节将通过作图法确定汽车动力性指标。第三节汽车动力性分析2TtF0Ftrua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；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。由可知5驱动力和车速都与发动机特性有直接关系，可以通过发动机特性曲线找出驱动力与车速之间的关系。发动机uaFt计算驱动力是为了确定汽车的动力性指标，也即要找出驱动力和车速的关系。6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79550tqenTP8发动机转速特性曲线9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%。10宝来轿车发动机的基本参数如下：水冷，直列四缸，每缸五气门最大功率110kW/5700r/min最大转矩210N·m/1750～4600r/min缸径×行程81mm×86.4mm压缩比9.3:1思考宝来轿车发动机的转矩输出特性是否理想？为什么？汽车起步加速时，过早换入高挡（即发动机转速较低时即换入高挡)是否有利于其加速性？发动机最大转矩对应的转速较低好还是较高好？11inTinTPPP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；2.传动系的机械效率ηT12转速机械损失液力损失转矩齿轮对数过低，热容量小过高，搅油损失大油面高度温度润滑油品质直接挡ηT最高ηT高损失小齿轮对数少ηT高损失的比重小损失大Ttq大传动系损失的功率PT主要与哪些因素有关？PT思考13传动系效率曲线第二节汽车的驱动力与行驶阻力挡挡1—1200r/min2—1600r/min3—1900r/min4—2000r/min14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%表1-1传动系各部件的传动效率15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。3.车轮半径16riiTFT0gtqt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4.汽车的驱动力图17例：已知奥迪A4轿车发动机的数据（如下表所示），ig1=2.13，i0=6.333，r=0.317m，ηT=0.90，由和可以对应计算出1挡的Ft1和ua1。riiTFT0gtqtag00.377nruii180100020003000400050006000700080000102030405060708090100110120130140150160170180190200210220230240250260270280290300310320ua/(km/h)Ft/NFt1Ft2Ft3Ft4Ft5Ft6奥迪A4轿车驱动力图1a/(kmh)u191tF2tF3tF4tF5tF20jiwftFFFFF第三节汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图在驱动力图的基础上，画出Ff+FW=f(ua)就是驱动力行驶阻力平衡图。一、驱动力-行驶阻力平衡图Ff21Ffuamax'au最高车速行驶时Fi=0Fj=0Ft=Ff+Fw发动机以部分负荷工作即可思考当Ff+FW与Ft5没有交点时，如何确定最高车速？此时对应的发动机工况如何？1.确定uamax220100020003000400050006000700080000102030405060708090100110120130140150160170180190200210220230240250260270280290300310ua/(km/h)F/NFt1Ft2Ft3Ft4Ft5Ft6Ff+Fwuamax=205km/h奥迪A4轿车驱动力—行驶阻力平衡图1a/(kmh)u23)(1ddwftFFFmtu由驱动力-行驶阻力平衡图可以做出加速度曲线。Fi=02.确定加速时间t24uatd1dAuauattuuuutd16.31d1da2a1210第三节汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图思考：从图中看，在什么时候换挡可以使加速时间最短？由加速度曲线做加速度倒数曲线，再积分，即可求出加速时间。25uatd1d2a21a10111ddd3.6tuuuuttuuAaa由加速度曲线做加速度倒数曲线，再积分，即可求出加速时间。思考：从图中看，在什么时候换挡可以使加速时间最短？26积分时可以将积分区域划分成若干个小区间，采用图解积分的方法求面积和。27直接挡加速Ⅱ挡原地起步换挡加速计算得到的加速度曲线所用时间较短280ddtu)(wftiFFFF15.21cossin2aDT0gtqAuCGfriiTGGFFF)(arcsinwft3.确定最大爬坡度imax29由驱动力—行驶阻力平衡图和i=tanα可以做出爬坡度图。tfw()arcsinFFFG30jwiftFFFFFtguGFFddwtGFFDwtD—动力因数。二、动力特性图思考：动力因数能否反映汽车动力性的好坏？已知哪些参数可做出动力特性图？31fuamax1）计算最高车速0ddtu0ifD由动力特性图确定动力性评价指标tguDddtguifdd320ddtufDi由动力特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。2）计算爬坡度Ⅰ挡工作时，爬坡度较大，此时以imax＝D1max－f计算的误差也较大，可以用下式计算222max1max1max11arcsinffDfD1maxmaxmaxcossinDfmax2maxsin1cos330i)(ddfDgtu计算加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图解积分即可计算加速时间。做出加速度曲线3）计算加速时间34tumuGiuAuCGfuPdd360036007614036001aa3aDaTeaefwijTuPFFFFTaeFuP汽车行驶过程中，发动机发出的功率始终等于机械传动损失功率与全部运动阻力所消耗的功率。3580033005700620062709690ig1=2.13ua17295055ig2=1.46ua210437380ig3=1.02ua31561105115ig4=0.73ua42185147160ig5=0.57ua52699188205ig6=0.39ua639159276300例：已知奥迪A4轿车发动机及6个挡传动比的数据（如下表所示），i0=6.333，r=0.317m，由可以对应计算出各挡的ua，即可画出曲线。ag00.377/()urnii一、功率平衡图及间的关系图。1/(rmin)n/kWPea~Puea~Pufwta(~PPu+)/36奥迪A4轿车功率平衡图0204060801001200102030405060708090100110120130140150160170180190200210220230240250260270280290300310P/kWPe1Pe2Pe3Pe4Pe5Pe6阻力功率1a/(kmh)u37)(1wfTePPP后备功率用于加速和爬坡。二、后备功率发动机功率与滚动阻力和空气阻力消耗的发动机功率的差值是后备功率。第五节汽车的功率平衡38bcPP)(1wfTacPeabbcacPPP)(1wfTe行驶中消耗的发动机功率发动机能提供的功率后备功率思考：后备功率与所使用的挡位是否有关？39汽车的后备功率曲线