项目二-汽车的动力性

项目二汽车的动力性点击此处输入内容目录•任务一|•任务二|汽车动力性基础理论汽车动力性检测项目二汽车的动力性01汽车动力性基础理论项目二汽车的动力性一、汽车动力性评价指标项目二汽车的动力性（一）汽车的最高车速汽车的最高车速是指汽车以额定最大总质量，在风速不大于3m/s的条件下，在干燥、清洁、平直的良好路面（混凝土或沥青）上所能达到的最高稳定行驶速度，它对长途运输车辆的平均行驶速度影响很大。一些车辆的最高车速如表所示。车型奥迪上海通用GS广州雅阁0LV6捷达AT都市先锋富康988上海帕萨特B5奇瑞1.6L风神7200最高车速（km/h）228200200190182195168192一、汽车动力性评价指标项目二汽车的动力性二、汽车的动力学分析项目二汽车的动力性（一）汽车的行驶驱动力汽车发动机产生的有效转矩Me经传动系统传到驱动轮上，此时作用在驱动轮上的转矩Mt便对地面产生一个向后的圆周力F0。根据作用力与反作用力原理，地面对驱动轮产生一个向前的反作用力Ft，即Ft为驱动汽车的外力，称为汽车的行驶驱动力，如图所示，其计算公式为式中：Mt——作用于驱动轮上的转矩，N·m；r——车轮半径，m。汽车的行驶驱动力ttMFr二、汽车的动力学分析项目二汽车的动力性（一）汽车的行驶驱动力在汽车的设计中，已知发动机和传动系统的相关参数，根据式求出各挡位的Ft值，再根据发动机转速与汽车行驶速度之间的关系求出车速Va，即可求得各挡位的Ft-Va曲线，称为汽车的驱动力图，如图2-2所示。该图直观地显示了驱动力随车速变化的规律，不同挡位的驱动力与车速之间的函数关系曲线不同。某汽车的驱动力图二、汽车的动力学分析项目二汽车的动力性（二）汽车的行驶阻力1、滚动阻力滚动阻力是指当车轮滚动时轮胎与路面发生变形所产生的力，其计算公式为式中：G——汽车总重力，N；f——滚动阻力系数，它与轮胎结构、轮胎气压、车速和路面性质等有关。fFGf二、汽车的动力学分析项目二汽车的动力性（二）汽车的行驶阻力2、空气阻力汽车行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力称为空气阻力，它包括摩擦阻力和压力阻力两部分。摩擦阻力是指空气黏性在车身表面产生的切向力在行驶方向上的分力，它与车身表面粗糙度及表面积有关。组成摩擦阻力压力阻力形状阻力干扰阻力诱导阻力内循环阻力比例8%～10%55%～60%12%～18%5%～8%10%～15%空气阻力的组成15.212aDwAUCF二、汽车的动力学分析项目二汽车的动力性（二）汽车的行驶阻力2、空气阻力压力阻力是指空气作用在汽车外形表面上的法向压力在行驶方向上的分力，它包括以下四部分。形状阻力：汽车行驶时，空气流经车身，汽车前方空气相对被压缩，压力升高；车身尾部和圆角处空气压力较低，形成涡流，引起负压。诱导阻力：汽车上下部空气压力差（即升力）在水平方向的分力。干扰阻力：突出于车身表面的部分所引起的空气阻力，如门把手、后视镜、翼子板、悬架导向杆、驱动轴等。内循环阻力：发动机冷却系、车身内通风等空气流经车体内部时形成的阻力。二、汽车的动力学分析项目二汽车的动力性（二）汽车的行驶阻力3、上坡阻力如图所示，汽车上坡行驶时，重力在平行于路面方向的分力，称为汽车的上坡阻力Fi，其计算公式为式中：G—汽车总重力，N；a—坡度角，°。道路坡度通常用坡高h与底长s之比的百分数来表示，即isinFG汽车的上坡阻力100%tanhis二、汽车的动力学分析项目二汽车的动力性（二）汽车的行驶阻力4、加速阻力汽车加速行驶时，需要克服的加速运动惯性力称为加速阻力。汽车的质量越大，加速阻力越大。二、汽车的动力学分析项目二汽车的动力性（三）汽车的行驶方程与驱动条件1、汽车的行驶方程汽车只有克服各种行驶阻力才能正常行驶。表示汽车驱动力与行驶阻力之间关系的等式，称为汽车的驱动平衡方程，也称为汽车的行驶方程，即当上式两边的大小关系发生变化时，汽车的运动状态也会随之发生变化。当时，汽车将起步或加速行驶。当时，汽车将等速行驶。当时，汽车将无法起步或减速行驶直至停车。所以汽车行驶的驱动条件为上式为汽车行驶的必要条件，但还不是汽车行驶的充分条件。tfwijFFFFFtfwiFFFFtfwiFFFFtfwiFFFFtfwiFFFF…二、汽车的动力学分析项目二汽车的动力性（三）汽车的行驶方程与驱动条件2、驱动力—行驶阻力平衡图汽车的驱动力—行驶阻力平衡图如图所示。图中既有各挡的驱动力，又有滚动阻力以及滚动阻力和空气阻力叠加后得到的行驶阻力曲线。图中可以清楚地看到不同车速时驱动力和行驶阻力之间的关系。当汽车以最高挡行驶时，曲线与曲线的交点便是最高车速，此时驱动力和行驶阻力相等，汽车处于稳定的平衡状态，为175km/h；当车速低于最高车速时，驱动力大于行驶阻力，此时汽车可以利用剩余的驱动力加速或爬坡。汽车的驱动力—行驶阻力平衡图t5FfwFFamaxvamaxv二、汽车的动力学分析项目二汽车的动力性（四）汽车行驶的附着力1、汽车行驶的附着条件当发动机传递到车轮的驱动力超过了车轮能够提供的附着力时，车轮就会打滑或空转，这说明驱动力并不能随意增大，即汽车的行驶不仅受到驱动条件的制约，而且还受车轮与地面附着条件的限制。地面对轮胎的切向反作用力的极限值称为附着力，它与驱动轮法向反作用力成正比，其公式为式中：——附着系数。汽车行驶时，地面切向反作用力不能大于附着力，否则会发生驱动轮滑转现象，因此，汽车行驶的附着条件为汽车行驶时必须同时满足驱动条件和附着条件，用公式表示为这就是汽车行驶的充分必要条件，称为汽车行驶的驱动—附着条件。φzFFφFzFtφzFFF„fwitφFFFFF剟二、汽车的动力学分析项目二汽车的动力性（四）汽车行驶的附着力2、汽车附着力的影响因素1）附着系数该值主要与路面种类和状况、轮胎结构和气压、车速等因素有关。（1）硬路面附着系数较大，长期使用或温度升高使路面硬度下降时，附着系数也会减小。当路面有尘土覆盖或变潮湿时，附着系数会显著减小。（2）花纹细而浅的轮胎在硬路面上有较大的附着系数，而花纹宽而深的轮胎在软路面上有较大的附着系数。低气压、宽断面以及子午胎等条件，会使轮胎与地面接触面积增大，从而附着系数增大，如图所示。（3）汽车行驶速度提高时，多数情况下附着系数是减小的。只有在结冰路面上，车速提高时，附着系数略有增大，但车速过高会对汽车的制动性和行驶稳定性产生不利影响。二、汽车的动力学分析项目二汽车的动力性（四）汽车行驶的附着力2、汽车附着力的影响因素2）驱动轮的地面法向反作用力该作用力与汽车的总体布置、行驶状况及道路坡度有关。对于两轮驱动的汽车，只有作用在驱动轮上的反作用力才能产生附着力，而该反作用力与汽车整体重力在车轮上的分配比例有关。当汽车上坡或加速时，前轮荷载减小，后轮荷载增加；当汽车下坡或减速时，荷载变化正好相反。（a）子午胎（b）斜交胎子午胎（左）与斜交胎（右）与地面接触面积比较三、汽车的功率平衡项目二汽车的动力性（一）功率平衡方程汽车在行驶过程中，不仅存在驱动力与行驶阻力的相互平衡，而且每一瞬时，发动机发出的有效功率Pe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，称为汽车的功率平衡，其平衡方程为式中：Pe——发动机的有效功率，kW；Pf——滚动阻力消耗功率，kW；Pw——空气阻力消耗功率，kW；Pi——上坡阻力消耗功率，kW；Pj——加速阻力消耗功率，kW；——传动系的机械效率。efwijT1()PPPPPT三、汽车的功率平衡项目二汽车的动力性（二）功率平衡图与驱动力—行驶阻力平衡图类似，功率平衡方程也可以用图像来表示，称为功率平衡图。一辆三挡汽车的功率平衡图如图所示，最高挡时发动机功率曲线与阻力功率曲线相交点的车速，便是汽车在良好水平路面上等速行驶的最高车速。当汽车在良好水平路面上以速度等速行驶时，汽车的阻力功率为线段bc，此时，驾驶员控制节气门在某一开度，发动机功率如图中虚线所示，即可维持汽车等速行驶。但当汽车使用最高挡以速度行驶时，发动机能产生的最大功率为线段ac，此时线段ab可用来加速或爬坡，即称为汽车的后备功率。amaxvavavefwT1()PPP四、汽车动力性的主要影响因素项目二汽车的动力性在汽车的行驶驱动力公式中，若发动机输出的有效转矩为Me，变速器的传动比为，主减速器的传动比为，传动系的效率机械为，则可表示为由上式可知，汽车的驱动力Ft与发动机的有效转矩Me、传动系的各传动比及传动系的机械效率成正比，与车轮半径r成反比。因此，汽车的动力性与发动机参数和传动系参数密切相关。ekoTtMiiFrkioiT四、汽车动力性的主要影响因素项目二汽车的动力性（一）发动机参数两台不同的发动机，其外特性曲线也不同。发动机的外特性曲线形状对汽车的动力性有较大的影响，外特性曲线形状不同的汽车动力平衡图如图所示。两条曲线最大功率对应的转速相等，但曲线1的后备功率较大，使汽车具有较大的加速能力和上坡能力，因此动力性较好。同时，在达到最大功率前，曲线1具有较低的临界车速，可以减少换挡次数，有利于提高汽车的平均行驶速度。外特性曲线形状不同的汽车动力平衡图三、汽车的功率平衡项目二汽车的动力性（二）传动系参数1、传动系的机械效率传动系的机械效率越高，功率损失越小，发动机的有效功率将更多地转变为驱动功率，汽车动力性越好。2、主减速器的传动比当变速器处于直接挡时，主减速器传动比将直接影响汽车的动力性。在其他条件相同、主减速器传动比不同时，直接挡功率平衡图如图所示。主减速器传动比不同时的直接挡功率平衡图三、汽车的功率平衡项目二汽车的动力性（二）传动系参数4、变速器的挡数3、变速器的传动比变速器一挡的传动比对汽车动力性影响最大。一挡传动比越大，在满足附着条件的情况下，汽车的最大爬坡度越大。变速器各挡的传动比应按等比级数分配，这样，汽车在换挡加速过程中功率利用程度最高，加速时间最短。变速器的挡数增加，发动机在接近最大功率的工况下工作的机会增加，发动机的平均功率利用率较高，可得到较大的后备功率。例如，在两挡变速器的一挡与直接挡之间增加两个挡位时，如图所示。变速器的挡数对汽车动力性的影响02汽车动力性检测项目二汽车的动力性一、汽车动力性检测参数项目二汽车的动力性汽车动力性检测有室内台架试验和室外道路试验两种方式。台架试验在室内进行，不受外界环境、天气等客观因素的影响，只与测试设备的精度有关，所以汽车检测站广泛采用台架试验的方法。道路试验的条件与车辆实际运行的条件相符，其结果更能真实地体现汽车的动力性。二、汽车底盘测功机项目二汽车的动力性（一）汽车底盘测功机的结构汽车底盘测功机一般由滚筒装置、测量装置、飞轮机构、控制装置等构成，其结构如下图所示，外形如右图所示。汽车底盘测功机机械部分结构示意图二、汽车底盘测功机项目二汽车的动力性（一）汽车底盘测功机的结构1、滚筒装置在测功试验中，滚筒装置相当于能够连续移动的路面，汽车的驱动轮驱动滚筒旋转。汽车底盘测功机的滚筒装置有单滚筒式和双滚筒式两种类型，如图所示。（b）双轮双滚筒式（a）单轮单滚筒式（c）单轮双滚筒式二、汽车底盘测功机项目二汽车的动力性（一）汽车底盘测功机的结构1、滚筒装置1）单滚筒试验台2）双滚筒试验台二、汽车底盘测功机项目二汽车的动力性（一）汽车底盘测功机的结构2、测量装置测功装置用于吸收和测量汽车驱动轮的输出功率，通常称为测功器，它是一种加载装置，可模拟汽车在道路上行驶时所受的各种阻力。常用的测功器有水力式、电力式和电涡流式三种类型。1）测功装置水冷电涡流测功器的结构示意图二、汽车底盘测功机项目二汽车的动力性（一）汽车底盘测功机的结构2、测量装置测速装置的核心部件是测速传感器，常用的测速传感器有光电式、磁电式和测速发电机等类型。测速传感器一般安装在从动滚筒一端，随从动滚筒一起转动，把滚筒转速转化为电信号，该电信号经放大送入中间处理装置，换算为车速（km/h）并在指示装置上显示出来。在测功、等速和燃油经济性等试验中，都需要用底盘测功机对试验车速进行