1、汽车理论2011年 9月第二章 汽车纵向动力学动力性同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案汽车的动力性定义：在良好、平直的路面上行驶时所能达到的平均行驶速度。m a xu 最高速度 加速时间 t 原地起步加速 超车加速 最大爬坡度m axi评价指标：同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案汽车的动力性动力性能 富康 98 8E X - 1 捷达 AT 01 00 km /h 加速时间（ s ） 15 .3 7 14 .0 1 50 14 0km /h 加速时间（ s ） 26 .7 1 27 .9 0 04 00 m 加速时间（ s ） 19 .9 7 19 .3 0 04 00 m 终点车速（ k
2、 m /h ） 1 13 .7 1 15 .8 典型轿车对比案例同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案汽车的动力性3.最大爬坡度 imax汽车的上坡能力。以 1档满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度表示。是极限爬坡能力。轿车：一般不强调货车： imax =30%（约 16.5 ）越野汽车： imax =60%有时也以汽车在一定坡道上必须达到的车速来表示爬坡能力。如：美国对轿车爬坡要求， 能以 104 km/h车速通过 6%的坡道。同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案动力性感觉指数（ P F I） 定义：通过测量每一档位下的最大加速度，并每个档位的最大加速度进行不同权重的加权处理，得到车辆的 动力性
3、感觉指数（ PFI） ，单位和加速度一样，为 m/s2。PFI = amax,1 * F1 + amax,2 * F2 + + a max,n * FnF1 F2 F3 F4 F5 F6 F7四档 0.2222 0.33330.33330.1111五档 0.2 0.3 0.3 0.1 0.1六 档 0.1818 0.27270.27270.09090.09090.0909七 档 0.15 0.22 0.22 0.20 0.07 0.07 0.07同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案动力性感觉指数（ P F I） 12名德国大众富有经验的驾驶员对 13款车型动力性打分与其 PFI值比较同济大学
4、,汽车学院 左曙光教授教案动力性感觉指数（ P F I） 大众各车型 PFI值与排放对比同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案汽车行驶驱动力与行驶阻力汽车的驱动力rTF tt Tgtqt iiTT 0riiTF Tgtqt0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 车轮同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案汽车的驱动力1.定义发动机产生的转矩，经传动系至驱动轮，转矩 Tt对地面产生圆周力 Fo，地面对驱动轮的反作用力 Ft即为驱动力。2.表达式Ft =Tt /rr 车轮半径驱动轮转矩 Tt与发动机转矩Ttq的关系为：故：riiTF togtqt
5、同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案发动机的速度特性发动机外特性曲线 ：发动机节气门置于全开位置发动机部分负荷特性曲线 ：发动机节气门置于部分开启位置台架试验特性曲线 ：发动机台架试验时所获得的曲线。使用外特性曲线 ：带上全部附件时的外特性。与台架试验特性相差 515%。同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案发动机的速度特性9549nTP tqe发动机的外特性是通过发动机台架实验获得的。在已知发动机最大功率和对应声速时，发动机的外特性可根据以下式估算：32m axpppee nnnnBnnAPP汽油机 直喷式柴油机 预燃式柴油机A 1 0.5 0.6B 1 1.5 1.4同济大学 ,汽车学院 左
6、曙光教授教案发动机转速特性曲线 汽油机扭矩曲线的最大扭矩点出现在中等使用转速区，它的具体位置则由进气系统决定 。 柴油机 的 扭矩曲线 更平坦一些，甚至会随着转速的下降而略有提升。柴油机外特性曲线同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案电 动机转速特性曲线Insight车用永磁电机扭矩特性 Insight车用永磁电机功率特性同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案传动系机械效率传动系各部件（变速器、万向节、主减速器）的摩擦导致的功率损失。由试验测得。汽车各部件的传动效率机械变速器的轿车： T =0.90.92货车、客车： T =0.820.85eTeTeT PPPPP 1同济大学 ,汽车学院 左曙光教
7、授教案典型变速器的传动效率分析同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案汽车的驱动力图oga iirnu 377.0发动机外特性确定的是发动机输出转矩和转速关系。经传动系到达车轮后，可表示为驱动力与车速间的关系。riiTF Tgtqt0同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案汽车的行驶阻力汽车行驶时的各种阻力：滚动阻力 以符号 Ff表示；空气阻力 以符号 Fw表示；坡度阻力 以符号 Fi表示；加速阻力 以符号 Fj表示；因此汽车行驶的总阻力为： F=Ff+Fw+Fi+Fj15.212aDwuACF GfF f 同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案汽车的坡度阻力汽车的坡度阻力iGGF i s iniGfG
8、GGfFFF if s i nc o s道路阻力 GifGF道路阻力系数同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案汽车的加速阻力加速阻力旋转质量换算系数dtdumFj 22022111riiImrImTgfw 不知道准确的 If、 Iw值，也可按下述经验公式估算 值：式中 12=0.030.05 。2211 gi 同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案汽车行驶的驱动 -附着条件与汽车的附着力一、驱动条件FtFf+Fw+Fi 上式为汽车的驱动条件，可以采用增加发动机转矩、加大传动比等措施来增大汽车驱动力。汽车行驶除受驱动条件制约外，还受 轮胎与地面附着条件 的限制。二、附着条件地面对轮胎切向反作用力的极
9、限值称为 附着力 F，在硬路面上与驱动轮法向反作用力 FZ成正比，常写成FXmax= F = FZ其中 ， FZ 作用于所有驱动轮上的地面法向反作用力； 附着系数 ， 由路面和轮胎决定 。同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案行驶的驱动 -附着条件Ff+Fw+FiFtFZ汽车行驶的驱动 -附着条件与汽车的附着力汽车的附着力 :汽车的附着力决定于附着系数和地面作用于驱动轮的法向反作用力(一辆汽车的附着力取决于汽车的驱动形式和载荷 )同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案汽车的附着力和法向载荷分析汽车加速上坡受力图汽车的附着力静态轴荷zFF 汽车法向反作用力 c o ss i nc o s 101 L
10、rfGFdtduLr iiILr ILhgGLhLbGF ZwgfwggZ c o ss i nc o s 202 LrfGFdtduLr iiILr ILhgGLhLaGF ZwgfwggZ 动态分量 空气升力 滚动阻力矩同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案汽车的附着力和法向载荷分析汽车前后空气升力系数空气升力21 21rLfZw uACF 22 21rLrZw uACF 降低空气升力方法 :车身前部压低 ,尾部肥厚向上的楔形造形 ,可以降低空气升力同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案汽车的附着力和法向载荷分析空气升力前阻风板、后扰流板对空气升力系数与空气阻力系数的影响同济大学 ,汽车学院
11、左曙光教授教案汽车的驱动轮上的切向力前轮驱动汽车在坡道上加速行驶时从动轮、驱动轮与车身的受力前轮驱动汽车后轮驱动汽车dtdumGFFFwfX s i n21dtdumGFFFwfX s i n12同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案汽车的驱动能力和附着率附着率 :汽车直线行驶状况下 ,充分发挥驱动力作用时要求的最低附着系数zti FFC 1、加速上坡行驶 (空阻和滚阻为零 )A、后轮驱动汽车dtdumGFFFwfX s i n12222zxFFC dtdugiLhLadtdugidtduLhgGFFdtdumFFFFFCggZwZsiwfzx1c o s11c o s1221222同济大学 ,
12、汽车学院 左曙光教授教案汽车的驱动能力和附着率1、加速上坡行驶A、后轮驱动汽车qLhLaqCg2 dtdugiq 1c o s1 等效坡度：包含了加速阻力在内的坡度加速上坡时，汽车要求的地面附着系数。如果地面附着系数一定，汽车能通过的最大等效坡度为：LhLaqg1同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案汽车的驱动能力和附着率dtdugiLhLbdtdugidtduLhgGFFdtdumFFFFFCggZwZsiwfzx1c o s11c o s1112111qLhLbqCg11、加速上坡行驶B、前轮驱动汽车加速上坡时，汽车要求的地面附着系数。如果地面附着系数一定，汽车能通过的最大等效坡度为：LhL
13、bqg1同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案汽车的驱动能力和附着率1、加速上坡行驶C、四轮驱动汽车前后轮的驱动力： dtdugGF X1s i n11 dtdugGF X1s i n2 后轴的转矩分配系数：212tttTTT qLhLbqCg 11qLhLaqCg 2前后轮上的附着率前轮上的附着率后轮上的附着率同济大学 ,汽车学院 左曙光教授教案汽车的驱动能力和附着率1、加速上坡行驶C、四轮驱动汽车注：附着系数一定的路面上行驶，前轮驱动先达到地面附着力而滑转，后轮也保持在前轮开始滑转的数值而不增加。（差速器） LhLbqg1（ 1）21 CC 时（ 2）21 CC 时LhLaqg（ 3）21 CC 时q前轮先滑后轮先滑重量全部利用为附着力一定的路面行驶时的最大等效坡度
