第二章汽车动力性 ●●●●● ●●●● ●●。●●
第二章 汽车动力性
●●●●● ●●●● ●●0 §2-1汽车行驶需要的功率和能量 ●●● ●●●● 汽车行驶时所需要的功率取决于行驶阻力: P(F 匀速 驱=P(F·V) 加速 、汽车的行驶阻力 1.车辆阻力2.空气阻力3.上坡(度)阻力4.加速阻力 1.车轮阻力 组成:1)滚动阻力 2)路面阻力 3)轮胎侧偏阻力 1)滚动阻力 a.变形阻力 b.摩擦力
汽车行驶时所需要的功率取决于行驶阻力： 当 匀速 加速 §2-1 汽车行驶需要的功率和能量 ( ) P P F Va 驱 = ( ) P P F Va 驱 = 一、汽车的行驶阻力 1．车辆阻力 2．空气阻力 3．上坡（度）阻力 4．加速阻力 1．车轮阻力 组成：1）滚动阻力 2）路面阻力 3）轮胎侧偏阻力 1）滚动阻力 a. 变形阻力 b. 摩擦力
●●●●● 1)滚动阻力 a.变形阻力b.摩擦力 ●●●● ●●0 a.变形阻力 ●●● ●●●● 轮胎在滚动时,有两种变形 径向变形 周向变形 Mt 载重时轮胎的径向变形 车轮滚动时周向变形图 轮胎滚动时的滞后损失 弹性轮胎在硬路面上的滚动实质,如下图
1）滚动阻力 a. 变形阻力 b. 摩擦力 a. 变形阻力 轮胎在滚动时，有两种变形： 径向变形 周向变形 轮胎滚动时的滞后损失。 弹性轮胎在硬路面上的滚动实质，如下图
W W W W 2 ⊥ 静止时地面法向反力的分布 (a) 弹性车轮在硬路面上的滾动 滚动阻力: M=F·l T'a=Mg M T 动时地面決向反力的前移 F=Z=G 令∫=,即滚动阻力系数
滚动阻力 ： ∵ ∴ 令 ，即滚动阻力系数. M F l g z = T r M F l 1 d = g = 2 r e F r M T Z g = = Fz = Z = Ga r e f =
b.摩擦力 ●●●●● ●●●● a)胎面与路面的摩擦 ●●0 ●●● b)轮胎变形使外胎与内胎,内胎与垫之间 ●●●● c)汽车振动时,钢板间及各活动悬架之间 2)路面阻力 a.柔软路面b.积水路面 3)轮胎侧偏阻力 当V=40km/h时 变形阻力:90~95 摩擦阻力:2~10 影响滚动阻力的因素: 1)车重:转动↑轮胎变形↑f↑ 2)路面:路面塑性变形大f 3)轮胎结构:子干胎比普通胎f↓刚度好变形小 4)轮胎气压:气压↓变形↑价但坏路刊 5)车速:当Va100fa<150~200 当Ⅶa↑,振动Hz↑,轮胎周向,侧向扭曲变形↑
b. 摩擦力 a) 胎面与路面的摩擦 b) 轮胎变形使外胎与内胎，内胎与 垫之间 c) 汽车振动时，钢板间及各活动悬架之间 2）路面阻力 a .柔软路面 b. 积水路面 3) 轮胎侧偏阻力 当Va=40km/h时 变形阻力：90～95% 摩擦阻力：2～10% 影响滚动阻力的因素： 1）车重：转动↑轮胎变形↑ f↑ 2）路面：路面塑性变形大 f↑ 3）轮胎结构：子干胎比普通胎 f↓ 刚度好变形小 4）轮胎气压：气压↓ 变形↑ f↑ 但坏路f↓ 5）车速： 当Va＜50km/h f≈c 当Va＞100 f↑ Va＜150～200 当Va↑，振动Hz↑，轮胎周向，侧向扭曲变形↑
2.空气阻力 ●●●●● ●●●● 定义:汽车在直线行驶时,空气作用力在行驶方向上的分力。8° 1)组成:空气阻力由表面阻力和压力阻力组成 ●●●● 表面阻力:空气有粘度 压力阻力:车外形状 诱导阻力:空气升力在水平方向投影 内部阻力:流经散热器,发动机,车箱的阻力 干扰阻力:表面突起物,车门把手,后视镜底盘 其中,压差和诱导阻力:50~90%(干扰在内) 内部阻力: 2~11% 表面阻力 3~30% 2)计算方法: 空气对物体的阻力与下列因素有关。 流速U:对汽车来说,相对速度v=∨a±Ⅵf 密度尸:空气密度,在一定条件下是常数 迎风面积A:与车形有关 F=C. A D 2 式中CD为无因次的空气阻力系数
2．空气阻力 定义：汽车在直线行驶时，空气作用力在行驶方向上的分力。 1）组成：空气阻力由表面阻力和压力阻力组成。 表面阻力：空气有粘度 压力阻力：车外形状 诱导阻力：空气升力在水平方向投影 内部阻力：流经散热器，发动机，车箱的阻力 干扰阻力：表面突起物，车门把手，后视镜底盘 其中，压差和诱导阻力： 50～90% （干扰在内） 内部阻力： 2～11% 表面阻力： 3～30% 2）计算方法： 空气对物体的阻力与下列因素有关。 流速 U ： 对汽车来说，相对速度V= Va±Vf 密度 ： 空气密度，在一定条件下是常数 迎风面积 A ：与车形有关 式中 为无因次的空气阻力系数。 2 0 2 F = C A D CD
●●●●● 在一般动力计算中,认为空气阻力作用在风帆中心 ●●●● ●●0 ●●● ●●●● CAV 21.15 式中:CD空气阻力系数,实验得出; A迎面面积,汽车在行驶方向的投影,m2; V相对速度,kmh。 例 A 典型轿车14~2604~0.6 货车3 0.8~1.0 大客车4~7 0.6~0.7 3)影响空气阻力因素 (1)车速:与Ⅴ成正比关系,而功率则与成正比关系 (2)A:车型,H!为好 (3)表面:突出物及光洁程度 (4)CD:车身形状(流线型好)
在一般动力计算中，认为空气阻力作用在风帆中心， N C AV F D W 21.15 2 = 式中：CD——空气阻力系数，实验得出； A——迎面面积，汽车在行驶方向的投影，m2； V——相对速度，km/h。 例： A 典型轿车 1.4～2.6 0.4～0.6 货 车 3～7 0.8～1.0 大 客 车 4～7 0.6～0.7 3）影响空气阻力因素 （1）车速： 与 V2成正比关系，而功率则与V3成正比关系 （2）A： 车型，H↓为好 （3）表面： 突出物及光洁程度 （4） ： 车身形状（流线型好） CD CD
3.坡度阻力:汽车重力沿坡道的分力。 F=G. sin a 式中:a—坡道角度 h ga ( 对公路来说:i很小<9% Sna≈tga 故 F=G,·Smc=G·tgc=G·i 由于坡道阻力及滚动阻力与道路有关,所以通常以道路阻力代表两者之和。 4.加速阻力 定义:汽车加速时,需要克服其质量加速时的惯性力 汽车质量 ①平移质量 ②旋转质量 F.=I·E/r
式中： ——坡道角度 ∵ 对公路来说： i 很小 ＜9% ∴ 故 由于坡道阻力及滚动阻力与道路有关，所以通常以道路阻力代表两者之和。 4．加速阻力 定义：汽车加速时，需要克服其质量加速时的惯性力。 汽车质量： ① 平移质量 ② 旋转质量 3．坡度阻力：汽车重力沿坡道的分力。 Fi = G sin = = tg s h i sin tg gdt Gdv Fjt = F I r jr = / F G G G i i f = sin = tg =
●●●●● ●●●● 为了便于计算: ●●0 ●●● 把旋转质量惯性力转化为平移质量惯性力,以杀数作为 ●●●● 计入旋转质量后的“汽车质量换算系数” dy g F.=6 dm (N) dt g 其中:δ—汽车旋转质量换算系数(δ>1); G汽车质量,Kg; dt 行驶加速度,m/s δ主要与飞轮的转动惯量2 车轮的转动惯量 R 传动系转动惯量 co有关
为了便于计算： 把旋转质量惯性力转化为平移质量惯性力，以系数 作为 计入旋转质量后的“汽车质量换算系数”。 即 （N） 其中： ——汽车旋转质量换算系数（ ＞1）； G ——汽车质量，Kg； ——行驶加速度，m/s2。 主要与飞轮的转动惯量 车轮的转动惯量 传动系转动惯量 有关 dt dv m g G dt dv Fj = = . dt dv 2 0 2 I i i m I R 2 0 I i c
●●●●● ●●●● ●●0 ●●● ●●●● C 速度改变时必须考虑的旋转郎件 忽略传动系:=1+ n 7 当进行动力性初步计算时,若不知道准确Ⅰm、lR,可按下列经验公式估算: 6=1+1+d 61≈62=0.03~0.05
忽略传动系： 当进行动力性初步计算时，若不知道准确 ，可按下列经验公式估算： m R m k r I i i r m I m 2 2 0 2 2 1 1 1 + = + m R I 、I 2 1 1 2 k = + + i 1 2 = 0.03 ~ 0.05