第一章 汽车的动力性
第一章 汽车的动力性
汽车的动力性
良好的路面
直线行驶
平均行驶速度
运输效率等
最基本的性能
纵向受力行驶方程式
动力性评价指标
第一节 汽车的动力性指标
汽车动力性指标的要素
汽车能爬上的最大坡度
maxi
汽车的最高车速
maxau
汽车的加速时间
t
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?? FFt
汽车的动力性 汽车行驶方向 的运动状态 汽车的纵向外力
驱动力与行驶阻力
汽车的行驶方程式
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
汽车动力传动过程
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
发动机 变速器 减速器等
传动系
驱动轮 驱动力
行驶阻力
滚动阻力
坡度阻力
加速阻力
空气阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一、汽车的驱动力
au
r
tF 0F
r
TF t
t ?
tT
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
r
iiTF Tgtq
t
?0?
Tgtqt iiTT ?0?
tTe PP ??
wtTtq TT ??? ?
0iig
w
?? ?
r
TF t
t ?
输入功率 × 机械效率＝输出功率
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?发动机的转速特性
发动机的外特性曲线
发动机的使用外特性曲线
发动机的部分特性曲线
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
发动机特性曲线
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
9 5 5 01 0 0 0
1
60
2 nTnTTFvP tq
tqe ????
??
kw
tqT
N·m
n r/min
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
kktq nananaaT ????? ?2210
典型汽车发动机外特性曲线
近似的发动机转矩多项式描述
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
“发动机性能曲线”图中能看出什么？
发动机性能曲线
通过发动机性能曲线，可以明白相应发动机的
转数、输出功率和扭矩。发动机的转数是指发动机
在单位时间（分钟）内的旋转圈数，一般用 rpm表
示单位。右图为发动机性能曲线图，图中的横轴上
标有转数值，右边的纵轴上标有扭矩值，左侧纵轴
上标有输出功率值。图中的红色曲线，表示发动机
在特定转速下的相应输出功率，它基本呈直线延伸
的状态；蓝色曲线表示发动机在特定转速下的相应
扭矩值，它的变化比较平缓。
输出功率和扭矩
发动机的输出功率和扭矩，在产品说明书中一
般以 KW和 Nm来表示。最大功率是指发动机所能够
产生的最大动力输出，把它与转速结合起来表示。
比如,68kW/6000rpm。功率是指发动机工作的效
率，用其产生的扭矩乘以相应的转数而计算出来。
转数越高意味着输出功率越大，但转速过高时通常
会出现回落。扭矩是表示发动机所输出的旋转力量，
它的表现方式与功率相同，用具体数字与转速一起
表示。比如,×× Nm/3200rpm。扭矩影响着汽车
起动、加速的性能以及牵引能力、爬坡性能和经济
性。
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?传动系的机械效率
in
Tin
T P
PP ???
e
T
e
Te
in
Tin
T P
P
P
PP
P
PP ?????? 1? 等速行驶工况
功率输入 Pin 功率输出 PT传动系
变速器、
减速器等
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
传动系的功率损失
机械损失 液力损失
摩擦 润滑油
齿轮传动副之间 轴承摩擦 。。。 润滑油的搅动 润滑油与零件之间
的表面摩擦
。。。
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
.CT ??
传动系效率的检测
0.9~0.92 轿车
0.82~0.85 货车与客车
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?车轮的半径
r
rs
rr
W
W
自由半径
静力半径
滚动半径 ?
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
w
r n
Sr
?2?
FdCR ? ?? 22 FdCr Rr ??
?滚动半径的理论计算
?滚动半径的近似计算
)1 0 0 0 0/1(' aRR uCC ???
?一般近似
rrr rs ??
欧洲轮胎于轮辋技术协会
（ ETRTO）
德国橡胶企业协会
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
r
iiTF Tgtq
t
?0?
at uF ~
?汽车的驱动力图
0
0
377.0
1000
1
3600
60
1
2
2
ii
rn
ii
n
r
nrru
g
g
wa
?
??????
????
?
??
发动机外特性曲线
Pe,Ttq ~ n
传动系的传动 ig,i0
传动效率 ηT
车轮半径 r
汽车行驶速度 ua
发动机转速 n
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
货车的驱动力图
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?? FFt
二、汽车的行驶阻力
jiwf FFFFF? ????
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?滚动阻力
轮胎 /路面接触 轮胎变形
载荷 迟滞损失
阻力偶
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
aFT Zf ??? ? RL FF
W
?
d d’
n
n’
W
hO
C
A
D
E Fδ
加载
卸载
WC
WD
拖距 a 滚动阻力偶矩
a
ZF
迟滞现象分析
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?从动轮滚动时的受力情况
W
n
n’
a
ZF
1pF
1XF
au
W
n
n’
1pF
1XF
au
fT
ZF
r
r
fp TrF ?1
r
aF
r
TF
z
f
p ??1
aFT zf ? WFr
af
z ??,
WfFp ?1
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
1pF fF
等速行驶
WfFF pf ?? 1
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
auf 000056.00076.0 ??
4
410 )1 0 0()1 0 0(
aa ufufff ???
推荐使用的滚动摩擦系数
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?驱动轮滚动时的受力情况
W
n
n’
aZ
F
2pF
2XF
W
n
n’
2pF
2XF
au
fT
ZF
r
r
au
tT
tT
ftX TTrF ??2 ftftX FF
r
T
r
TF ????
2
r
TF t
t ?
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?空气阻力
汽车行驶
空气作用
空气阻力
压力阻力
（法向力）
摩擦阻力
（切向力）
形状阻力
内循环阻力
诱导阻力
干挠阻力
形状阻力
58%
干挠阻力
14% 内循环阻力
12%
诱导阻力
7%
摩擦阻力
9%
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
2
2
1
rDw uACF ??
42 2 2 5 8.1 ???? msN?
ar uu ?
空气阻力的计算
15.21
)
3 60 0
1 00 0
(2 25 8.1
2
1
2
2
aD
aDw
AuC
uACF
?
???
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?s inGFi ?
?? s int a n ??? shi
?坡度阻力
汽车上坡行驶 汽车重力沿坡道的分力 坡度阻力
s
h
Fi
G α
GiFi ?
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
坡度与坡度角的关系
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?? s inc o s GfG
FFF if
???
???
道路阻力
坡度阻力
滚动阻力
)( ifGF ???
if ??? ??? GF道路阻力系数
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?加速阻力
汽车加速行驶 克服加速运动的惯性力 加速阻力
汽车质量
平移质量
旋转质量
平移惯性力
惯性力偶矩
汽
车
加
速
行
驶
汽车旋转质量
换算系数
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
汽车旋转质量
换算系数功率方程
dtdE
汽车动能
汽车旋转质量换算系数
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
r
uiiTP gtq
e
0?
uFFFP iwft )( ????
发动机功率
外力的功率
摩擦阻力的功率 uFP
rr ??
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
wgii ?? 0?
发动机转速 车轮转速传动系
)(0 dtdiudtduiridtd gg ???
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
转动惯量
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?加速时飞轮的转矩
tqT dt
dIT
ftq
??
dt
dI
f
?
?传动系输入转矩
dt
dITT
ftqtq
???'
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?半轴施加于驱动轮的转矩
Tgftqt iidt
dITT ??
0)( ??
tT2
1
u
tTe PP ?? wtTtq TT ??? ?'
0iig
w
?? ?
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
)1()( 0 Tgftqr iidtdITT ?? ???
?摩擦阻力转矩
?摩擦阻力转矩换算到车轮周缘的摩擦阻力
dt
di
r
uiiI
dt
du
r
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r
TF gTgfTgfTgtqr
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2
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0 )1()1()1( ??? ???????
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
2022 )(
2
1)(
2
1
2
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r
uImuE g
fw ?? ???
?汽车的动能
?功率方程
u
dt
di
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FFF
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PPP
dt
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2
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2
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2
00
2022
??? ?
?
?
?
?
?????
???
??? ??
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
u
dt
di
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dt
du
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FFFF
dt
di
r
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dtduu
r
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f
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2
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020
2
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?
?
?????
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?
整理上式得
加速阻力为
dt
di
r
uiiIdtdu
r
iiI
r
ImF gTgf
T
g
f
w
j 2
2
020
2 /])([
?? ???? ??
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
T
g
f
w
mr
iiI
mr
I ??
2
2
0
2
21 ???
?
dtduriiIr ImF Tgfwj /])([ 202 ??? ???
?汽车旋转质量换算系数
固定传动比变速器的加速阻力为
0?dtdig
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
轿车旋转质量与传动比的关系
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
jiwft FFFFF ????
三、汽车的行驶方程式
?? FFt
dt
dumGuACfG
r
iiT
a
DTgtq ?????? ???? s i n
15.21c o s
20
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
一、驱动力－行驶阻力平衡图
有固定传动比的汽车行驶方程式
jiwft FFFFF ????
dt
dumGuACfG
r
iiT
a
DTgtq ?????? ???? s i n
15.21c o s
20
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
汽车驱动力 — 行驶阻力平衡图
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
行驶方程式 汽车的基本参数
汽车的动力性能
最高车速 加速能力 爬坡能力
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
?最高车速的确定
驱动力 行驶阻力
?加速时间的确定
最低稳定车速 一定的距离（ 0～ 400m）一定的速度（ 80％ u
max）
加速时间
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
dt
dumF
j ?? ?
jiwft FFFFF ????
0?iF
汽车的加速度曲线（ a ~ ua）
)]([1 wft FFFmdtdu ???? ?
aua ~
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
汽车的加速度曲线（ a ~ ua）
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
汽车的加速度倒数曲线（ 1/a ~ ua）
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
dt
dua ? du
adt
1? Adu
adtt
u
u
t ??? ?? 2
1
1
0
汽车的加速度倒数曲线（ 1/a ~ ua）
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
加速时间的积分方法
1/a ~ ua 曲线 加速时间
矩形积分
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
BJ130汽车的加速时间曲线
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
)( wfti FFFF ???
?爬坡能力的确定
驱动力 Ft
空气阻力 Fw
滚动阻力 Ff
爬坡能力
等速
0/ ?dtdu
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
)15.21(s i n 20 aDTgtq uACGfriiTG ??? ??
G
FFF wft )(a r c s in ????
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
典型的汽车爬坡度 — 车速曲线（ i ~ ua）
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
jiwft FFFFF ????
g d t
du
G
FF wt ?????
二、汽车的动力特性图
gdt
duD ????
动力因
素
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
汽车的动力特性图（ D ~ ua）
Ft ~ ua D ~ ua
gdt
duD ????
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
典型的汽车的动力特性图（ D ~ ua）
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
fDi I ?? m a xm a x
汽车的动力特性图（ D ~ ua）
最高车速的确定 最大爬坡度的确定
阻力曲线
加速时间的确定
)( fDgdtdu ?? ? 2
22
m a xm a x
m a x 1
1a r c s i n
f
fDfD II
?
?????
精确
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
一、汽车行驶的附着条件
驱动力大 动力性强
驱动力大 足够的附着力 （切向力） 动力性强
满足轮胎与地
面的附着条件
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
地面对轮胎的作用力
切向的作用力
极限值
附着力
附着力大小的计算
?? ??? ZX FFF m a x
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
?222 ZXft FFrTT ???
汽车行驶的附着条件
对于驱动轮
驱动力 附着力
???
2
2
2
Z
X
F
FC
附着率
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
二、汽车的附着力与地面的反作用力
汽车的附着力
地面附着系数
法向反作用力
路面的种类和状况
行驶车速
车轮的运动状况
汽车的总体布置
行驶的状况
车身的形状
道路的坡度
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
汽车加速上坡时的受力图
α
hg
a b
L
ua
du/dt
FZ1
FZ2
Tf1
Tf2
Tjw2
FZw1
FZw2Gsina
Gcosa
Tje
FX1 FX2
mdu/dt
Tjw1
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
0c o ss i n)()( 211211 ?????????? bGhGTTThdtdumLFTTLF gjwjwjegZwffZ ??
整理后得
L
rfGF
dt
du
rL
I
rL
iiI
L
h
g
G
L
h
L
bGF
Zw
wgfgg
Z ??? c o s)()s i n( c o s 1
0
1 ???????
?
对后轮与路面的接触中心取矩
静态分
量 动态分量
空气升
力
滚动阻力
偶
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
0c o ss i n)()( 212212 ?????????? aGhGTTThdtdumLFTTLF gjwjwjegZwffZ ??
对前轮与路面的接触中心取矩
L
rfGF
dt
du
rL
I
rL
iiI
L
h
g
G
L
h
L
aGF
Zw
wgfgg
Z ??? c o s)()s i n( c o s 2
0
2 ???????
?
整理后得
静态分
量 动态分量
空气升
力
滚动阻力
偶
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
)s in( c o s1 LhLbGF gZs ?? ??
)s in( c o s2 LhLaGF gZs ?? ??
前、后轮法向反力的构成
静态分量
空气升力
动态分量
滚动阻力偶
法向反作用力
dt
du
rL
I
rL
iiI
L
h
g
GF wgfg
Zd )( 01
?????
dt
du
rL
I
rL
iiI
L
h
g
GF wgfg
Zd )( 02
????
21 21 rLfZw uACF ?＝
22 21 rLrZw uACF ?＝
LrfG ?cos?
LrfG ?cos
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
典型轿车前、后升力系数的比较
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
11 )s i n( c o s Zw
gg
Z Fdt
du
L
h
g
G
L
h
L
bGF ???? ??
简化的前、后轮的法向反力
22 )s i n( c o s Zw
gg
Z Fdt
du
L
h
g
G
L
h
L
aGF ???? ??
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力
作用在驱动轮上的切向作用力
汽车行驶工况的受力图
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
α
Tf1
Tf2
Tjw2
WBsina
WBcosa
FX1
mBdu/dt
FW
WBcosab’/L-Tt’/L
a’ L b’
WBcosaa’/L+Tt’/L
Tt’
Fp2
Fp1
Fp1
WBcosab’/L-Tt’/L
WBcosaa’/L+Tt’/L
Fp2
Tjw1Tt’
FZ1
FZ2
GW1sina
GW2sina
m1du/dt
m2du/dtTf1
Tf2
FX2
FZ1
FZ2
前轮驱动汽车加速
上坡时的受力图
GW2cosa
GW1cosa
FX2
FX1
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
2222 s in Xwp FGdt
dumF ??? ?
222 jwfX TTrF ??
2
22
2 f
jwf
X Fr
T
r
TF ???
从动轮受力分析
?在 X方向
?对中心取矩
2222 s in fwp FGdt
dumF ??? ?
忽略
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
dt
dumWFFF
Bwpp 221 s in ???? ?
2222 s i n fwp FGdt
dumF ??? ?
车身受力分析
?在 X方向
dt
dummWGFFF
BBwwfp )(s i n)( 2221 ?????? ?
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
dt
dumGFF
wpX 1111 s in ??? ?
dt
dumm
WGFFF
B
Bwwfp
)(
s in)(
2
221
??
???? ?
dt
dumGFFF
wfX ???? ?s i n21
驱动轮受力分析
?在 X方向
'21 jiwfX FFFFF ????
与 Fj区别
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
后轮驱动汽车
作用在驱动轮上的切向作用力
'12 jiwfX FFFFF ????
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
四、附着率
附着率
直线行驶
充分发挥驱动力
最低的附着系数
汽车的行驶工况
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
附着率
附着率的计算
地面切向反作用力
地面法向反作用力
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
dt
du
L
h
g
G
FF
FFFF
F
F
C
g
ZwZs
jiwf
Z
X
??
???
??
22
'
1
2
2
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?加速上坡行驶时的附着率（后轮驱动）
后驱动轮的附着率
忽略滚动阻力和空气阻力
)
1
c os
1
(
1
c os
1
1
c os
1
)
c os
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1
c os
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2
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?
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
dt
du
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1
c o s
1
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L
h
L
a
qC
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?2?
?? ?2C
L
h
L
a
q
g?
?
?
1
等效坡度
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
前驱动轮的附着率
dt
du
L
h
g
GFF
FFFF
F
F
C
g
ZwZs
jiwf
Z
X
??
???
??
11
'
2
1
1
2?
?加速上坡行驶时的附着率（前轮驱动）
忽略滚动阻力和空气阻力
)
1
c os
1
(
1
c os
1
1
c os
1
)
c os
s i n
(
1
c os
1
c os
s i n
)s i nc os(
s i n
1
'
1
dt
du
g
i
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h
L
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du
g
i
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L
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gL
h
L
b
dt
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G
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du
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L
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
dt
du
giq
1
c o s
1
???
q
L
h
L
b
qC
g?
?1?
?? ?1C
L
h
L
b
q
g?
?
?
1
等效坡度
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
不同驱动形式汽车的等效坡度与地面附着系数曲线（ q ~ φ）
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
四轮驱动
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
附着系数与汽车速度曲线（ Cφ 2 ~ ua）
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
dt
du
L
h
g
G
FF
FFFF
F
F
C
g
ZwZs
jiwf
Z
X
??
???
??
22
'
1
2
2
2?
?高速行驶时的附着率
后驱动轮的附着率
忽略坡度阻力和加速阻力
22
1
2
ZwZs
wf
FF
FFC
?
??
?
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
地面反力与车速的关系曲线
（ FX2,FZ2 ~ ua） 附着系数与车速的关系曲线 （ Cφ2 ~ ua）
第五节 汽车的功率平衡
汽车行驶状态
驱动力 行驶阻力
行驶阻力功率发动机功率
第五节 汽车的功率平衡
发动机功率
行驶阻力功率
滚动阻力功率 Pf
空气阻力功率 Pw
坡度阻力功率 Pi
加速阻力功率 Pj
第五节 汽车的功率平衡
jiwft FFFFF ????
att uFP ?
dt
dumGuACfG
r
iiT
a
DTgtq ?????? ???? s i n
15.21c o s
20
Tte PP ?/?
)3 6 0 03 6 0 07 6 1 4 03 6 0 0(1 3 dtdumuG iuuACG f uP aaaDa
T
e
????? ?
?
f随车速 ua的增大,Pf
的增加更快 Pw是车速 ua的三次函数
4
410 )1 0 0()1 0 0(
aa ufufff ???
第五节 汽车的功率平衡
汽车功率平衡图
发动机功率 Pe
阻力功率 (Pf+Pw)/ηT
车速 ua
发动机外特性曲线
（ Pe ~ n） ua=0.377nr/igi0
第五节 汽车的功率平衡
汽车的功率平衡图
第五节 汽车的功率平衡
汽车的后备功率
一定的速度等速行驶
阻力功率
(Pf+Pw)/ηT 发动机功率 P’e
节气门
某一开
度
Twfe PPP ?/)( ?? 后备功率
节气门全开
第五节 汽车的功率平衡
汽车的后备功率图（ P’ ~ ua）
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
变速器 ig
分级式变速器
无级式变速器 液力变矩器
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
发动机的外特性比较
活塞式内燃机 等功率发动机 活塞式蒸气机
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
功率平衡与驱动力－行驶阻力平衡图
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
活塞式内燃机
优点
缺点
改进措施
分级式变速器
无级式变速器
体积小
重量轻
价格便宜
燃料供应方便
后备功率小
等功率发动机
的性能
ig=0.377npr/i0ua传动效率非常高
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
活塞式内燃机＋变速器的汽车
与等功率汽车性能比较
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
无级式变速器 液力变矩器
动液传动
三挡或四挡
AMT
转矩变化范围小
改善汽车的性能
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
液力变矩器简图
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
p
T
T
TK ?
KinT nT
pp
TT ???
p
T
n
ni?
液力变矩器的特性－无因次特性
无因次特性
变矩比 K
效率 η
λ p ~ i 特性
25 ppp ngDT ???
泵轮转矩
系数
涡轮输
出转矩
泵轮输
入转矩
速比
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
液力变矩器的特性－无因次特性
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
变矩比 K
效率 η
泵轮转矩系数 λ p
变矩器
台架试验
Tp
TT
np
nT
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
液力变矩器的透过性
泵轮转矩系数 λp
速比 i
λp不随 i变化
λp随 i变化
非透过性
透过性
泵轮载荷变化情况
与涡轮载荷的关系
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
液力变矩器的非透过性曲线
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
)( pp nfT ?非透过性变矩器
)(nfTtq ?
发动机的转速
曲线的交点
阻力变化 汽车的运动状态变化 发动机的转速不变
汽车的运动状态变化 涡轮转矩变化 涡轮轴的转速改变
负载 泵轮转速
非透过性
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
液力变矩器的透过性曲线
透过性液力变矩器扩展了发动机运转的转速范围
和相应的转矩范围
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
透过度 p
pc
p
pc
p
T
T
p
?
? 00
??
涡轮不动时，泵轮
的转矩和转矩系数
K=1时，泵轮的转
矩和转矩系数
非透过性
透过性
p = 1 ~ 1.2
p > 1.2
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
pT KTT ?
液力变矩器的输出特性
发动机外特性曲线
Ttq ~ n
pT inn ?
涡轮输出功率 TT
涡轮输出转速 nT
液力变矩器
的输出特性
汽车的动力性
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
非透过性
液力变矩器的输出特性 透过性液力变矩器的输出特性
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
?非透过性液力变矩器与透过性液力变矩器的比较
P33 主要从其效率方面入手
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
液力耦合器
nT的转速增加 Tt逐渐减小
Tt<Tp时，处于不利的工况 液力耦合器工况
（ Tt=Tp）
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
汽车动力性计算（装有液力变矩器）
涡轮上的转矩
涡轮上的转速
车速公式
TT
nT
Ua=0.377rnT/i’
液力变矩器后面传动
装置的传动比
驱动力公式 Ft=TTi’ηT/r
汽车的驱动力图
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
汽车的驱动力图
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
装有液力变矩器汽车的特点
第一章 汽车的动力性
汽车的动力性
良好的路面
直线行驶
平均行驶速度
运输效率等
最基本的性能
纵向受力行驶方程式
动力性评价指标
第一节 汽车的动力性指标
汽车动力性指标的要素
汽车能爬上的最大坡度
maxi
汽车的最高车速
maxau
汽车的加速时间
t
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?? FFt
汽车的动力性 汽车行驶方向 的运动状态 汽车的纵向外力
驱动力与行驶阻力
汽车的行驶方程式
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
汽车动力传动过程
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
发动机 变速器 减速器等
传动系
驱动轮 驱动力
行驶阻力
滚动阻力
坡度阻力
加速阻力
空气阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一、汽车的驱动力
au
r
tF 0F
r
TF t
t ?
tT
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
r
iiTF Tgtq
t
?0?
Tgtqt iiTT ?0?
tTe PP ??
wtTtq TT ??? ?
0iig
w
?? ?
r
TF t
t ?
输入功率 × 机械效率＝输出功率
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?发动机的转速特性
发动机的外特性曲线
发动机的使用外特性曲线
发动机的部分特性曲线
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
发动机特性曲线
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
9 5 5 01 0 0 0
1
60
2 nTnTTFvP tq
tqe ????
??
kw
tqT
N·m
n r/min
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
kktq nananaaT ????? ?2210
典型汽车发动机外特性曲线
近似的发动机转矩多项式描述
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
“发动机性能曲线”图中能看出什么？
发动机性能曲线
通过发动机性能曲线，可以明白相应发动机的
转数、输出功率和扭矩。发动机的转数是指发动机
在单位时间（分钟）内的旋转圈数，一般用 rpm表
示单位。右图为发动机性能曲线图，图中的横轴上
标有转数值，右边的纵轴上标有扭矩值，左侧纵轴
上标有输出功率值。图中的红色曲线，表示发动机
在特定转速下的相应输出功率，它基本呈直线延伸
的状态；蓝色曲线表示发动机在特定转速下的相应
扭矩值，它的变化比较平缓。
输出功率和扭矩
发动机的输出功率和扭矩，在产品说明书中一
般以 KW和 Nm来表示。最大功率是指发动机所能够
产生的最大动力输出，把它与转速结合起来表示。
比如,68kW/6000rpm。功率是指发动机工作的效
率，用其产生的扭矩乘以相应的转数而计算出来。
转数越高意味着输出功率越大，但转速过高时通常
会出现回落。扭矩是表示发动机所输出的旋转力量，
它的表现方式与功率相同，用具体数字与转速一起
表示。比如,×× Nm/3200rpm。扭矩影响着汽车
起动、加速的性能以及牵引能力、爬坡性能和经济
性。
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?传动系的机械效率
in
Tin
T P
PP ???
e
T
e
Te
in
Tin
T P
P
P
PP
P
PP ?????? 1? 等速行驶工况
功率输入 Pin 功率输出 PT传动系
变速器、
减速器等
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
传动系的功率损失
机械损失 液力损失
摩擦 润滑油
齿轮传动副之间 轴承摩擦 。。。 润滑油的搅动 润滑油与零件之间
的表面摩擦
。。。
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
.CT ??
传动系效率的检测
0.9~0.92 轿车
0.82~0.85 货车与客车
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?车轮的半径
r
rs
rr
W
W
自由半径
静力半径
滚动半径 ?
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
w
r n
Sr
?2?
FdCR ? ?? 22 FdCr Rr ??
?滚动半径的理论计算
?滚动半径的近似计算
)1 0 0 0 0/1(' aRR uCC ???
?一般近似
rrr rs ??
欧洲轮胎于轮辋技术协会
（ ETRTO）
德国橡胶企业协会
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
r
iiTF Tgtq
t
?0?
at uF ~
?汽车的驱动力图
0
0
377.0
1000
1
3600
60
1
2
2
ii
rn
ii
n
r
nrru
g
g
wa
?
??????
????
?
??
发动机外特性曲线
Pe,Ttq ~ n
传动系的传动 ig,i0
传动效率 ηT
车轮半径 r
汽车行驶速度 ua
发动机转速 n
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
货车的驱动力图
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?? FFt
二、汽车的行驶阻力
jiwf FFFFF? ????
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?滚动阻力
轮胎 /路面接触 轮胎变形
载荷 迟滞损失
阻力偶
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
aFT Zf ??? ? RL FF
W
?
d d’
n
n’
W
hO
C
A
D
E Fδ
加载
卸载
WC
WD
拖距 a 滚动阻力偶矩
a
ZF
迟滞现象分析
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?从动轮滚动时的受力情况
W
n
n’
a
ZF
1pF
1XF
au
W
n
n’
1pF
1XF
au
fT
ZF
r
r
fp TrF ?1
r
aF
r
TF
z
f
p ??1
aFT zf ? WFr
af
z ??,
WfFp ?1
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
1pF fF
等速行驶
WfFF pf ?? 1
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
auf 000056.00076.0 ??
4
410 )1 0 0()1 0 0(
aa ufufff ???
推荐使用的滚动摩擦系数
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?驱动轮滚动时的受力情况
W
n
n’
aZ
F
2pF
2XF
W
n
n’
2pF
2XF
au
fT
ZF
r
r
au
tT
tT
ftX TTrF ??2 ftftX FF
r
T
r
TF ????
2
r
TF t
t ?
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?空气阻力
汽车行驶
空气作用
空气阻力
压力阻力
（法向力）
摩擦阻力
（切向力）
形状阻力
内循环阻力
诱导阻力
干挠阻力
形状阻力
58%
干挠阻力
14% 内循环阻力
12%
诱导阻力
7%
摩擦阻力
9%
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
2
2
1
rDw uACF ??
42 2 2 5 8.1 ???? msN?
ar uu ?
空气阻力的计算
15.21
)
3 60 0
1 00 0
(2 25 8.1
2
1
2
2
aD
aDw
AuC
uACF
?
???
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?s inGFi ?
?? s int a n ??? shi
?坡度阻力
汽车上坡行驶 汽车重力沿坡道的分力 坡度阻力
s
h
Fi
G α
GiFi ?
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
坡度与坡度角的关系
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?? s inc o s GfG
FFF if
???
???
道路阻力
坡度阻力
滚动阻力
)( ifGF ???
if ??? ??? GF道路阻力系数
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?加速阻力
汽车加速行驶 克服加速运动的惯性力 加速阻力
汽车质量
平移质量
旋转质量
平移惯性力
惯性力偶矩
汽
车
加
速
行
驶
汽车旋转质量
换算系数
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
汽车旋转质量
换算系数功率方程
dtdE
汽车动能
汽车旋转质量换算系数
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
r
uiiTP gtq
e
0?
uFFFP iwft )( ????
发动机功率
外力的功率
摩擦阻力的功率 uFP
rr ??
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
wgii ?? 0?
发动机转速 车轮转速传动系
)(0 dtdiudtduiridtd gg ???
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
转动惯量
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?加速时飞轮的转矩
tqT dt
dIT
ftq
??
dt
dI
f
?
?传动系输入转矩
dt
dITT
ftqtq
???'
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
?半轴施加于驱动轮的转矩
Tgftqt iidt
dITT ??
0)( ??
tT2
1
u
tTe PP ?? wtTtq TT ??? ?'
0iig
w
?? ?
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
)1()( 0 Tgftqr iidtdITT ?? ???
?摩擦阻力转矩
?摩擦阻力转矩换算到车轮周缘的摩擦阻力
dt
di
r
uiiI
dt
du
r
iiI
r
iiT
r
TF gTgfTgfTgtqr
r 2
2
0
2
2
0
2
0 )1()1()1( ??? ???????
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
2022 )(
2
1)(
2
1
2
1
r
uiiI
r
uImuE g
fw ?? ???
?汽车的动能
?功率方程
u
dt
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r
uiiI
dt
du
r
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FFF
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PPP
dt
r
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r
u
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gTgfTgfTgtq
iwf
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rte
g
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2
1
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2
1
2
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2
0
2
2
0
2
00
2022
??? ?
?
?
?
?
?????
???
??? ??
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
u
dt
di
r
uiiI
dt
du
r
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FFFF
dt
di
r
uiiI
dtduu
r
ii
I
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ggfg
f
w
]
)1()1(
[
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2
2
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2
2
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2
2
22
020
2
?? ?
?
?
?????
???? ?
?
整理上式得
加速阻力为
dt
di
r
uiiIdtdu
r
iiI
r
ImF gTgf
T
g
f
w
j 2
2
020
2 /])([
?? ???? ??
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
T
g
f
w
mr
iiI
mr
I ??
2
2
0
2
21 ???
?
dtduriiIr ImF Tgfwj /])([ 202 ??? ???
?汽车旋转质量换算系数
固定传动比变速器的加速阻力为
0?dtdig
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
轿车旋转质量与传动比的关系
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
jiwft FFFFF ????
三、汽车的行驶方程式
?? FFt
dt
dumGuACfG
r
iiT
a
DTgtq ?????? ???? s i n
15.21c o s
20
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
一、驱动力－行驶阻力平衡图
有固定传动比的汽车行驶方程式
jiwft FFFFF ????
dt
dumGuACfG
r
iiT
a
DTgtq ?????? ???? s i n
15.21c o s
20
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
汽车驱动力 — 行驶阻力平衡图
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
行驶方程式 汽车的基本参数
汽车的动力性能
最高车速 加速能力 爬坡能力
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
?最高车速的确定
驱动力 行驶阻力
?加速时间的确定
最低稳定车速 一定的距离（ 0～ 400m）一定的速度（ 80％ u
max）
加速时间
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
dt
dumF
j ?? ?
jiwft FFFFF ????
0?iF
汽车的加速度曲线（ a ~ ua）
)]([1 wft FFFmdtdu ???? ?
aua ~
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
汽车的加速度曲线（ a ~ ua）
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
汽车的加速度倒数曲线（ 1/a ~ ua）
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
dt
dua ? du
adt
1? Adu
adtt
u
u
t ??? ?? 2
1
1
0
汽车的加速度倒数曲线（ 1/a ~ ua）
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
加速时间的积分方法
1/a ~ ua 曲线 加速时间
矩形积分
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
BJ130汽车的加速时间曲线
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
)( wfti FFFF ???
?爬坡能力的确定
驱动力 Ft
空气阻力 Fw
滚动阻力 Ff
爬坡能力
等速
0/ ?dtdu
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
)15.21(s i n 20 aDTgtq uACGfriiTG ??? ??
G
FFF wft )(a r c s in ????
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
典型的汽车爬坡度 — 车速曲线（ i ~ ua）
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
jiwft FFFFF ????
g d t
du
G
FF wt ?????
二、汽车的动力特性图
gdt
duD ????
动力因
素
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
汽车的动力特性图（ D ~ ua）
Ft ~ ua D ~ ua
gdt
duD ????
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
典型的汽车的动力特性图（ D ~ ua）
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图与动力特性图
fDi I ?? m a xm a x
汽车的动力特性图（ D ~ ua）
最高车速的确定 最大爬坡度的确定
阻力曲线
加速时间的确定
)( fDgdtdu ?? ? 2
22
m a xm a x
m a x 1
1a r c s i n
f
fDfD II
?
?????
精确
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
一、汽车行驶的附着条件
驱动力大 动力性强
驱动力大 足够的附着力 （切向力） 动力性强
满足轮胎与地
面的附着条件
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
地面对轮胎的作用力
切向的作用力
极限值
附着力
附着力大小的计算
?? ??? ZX FFF m a x
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
?222 ZXft FFrTT ???
汽车行驶的附着条件
对于驱动轮
驱动力 附着力
???
2
2
2
Z
X
F
FC
附着率
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
二、汽车的附着力与地面的反作用力
汽车的附着力
地面附着系数
法向反作用力
路面的种类和状况
行驶车速
车轮的运动状况
汽车的总体布置
行驶的状况
车身的形状
道路的坡度
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
汽车加速上坡时的受力图
α
hg
a b
L
ua
du/dt
FZ1
FZ2
Tf1
Tf2
Tjw2
FZw1
FZw2Gsina
Gcosa
Tje
FX1 FX2
mdu/dt
Tjw1
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
0c o ss i n)()( 211211 ?????????? bGhGTTThdtdumLFTTLF gjwjwjegZwffZ ??
整理后得
L
rfGF
dt
du
rL
I
rL
iiI
L
h
g
G
L
h
L
bGF
Zw
wgfgg
Z ??? c o s)()s i n( c o s 1
0
1 ???????
?
对后轮与路面的接触中心取矩
静态分
量 动态分量
空气升
力
滚动阻力
偶
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
0c o ss i n)()( 212212 ?????????? aGhGTTThdtdumLFTTLF gjwjwjegZwffZ ??
对前轮与路面的接触中心取矩
L
rfGF
dt
du
rL
I
rL
iiI
L
h
g
G
L
h
L
aGF
Zw
wgfgg
Z ??? c o s)()s i n( c o s 2
0
2 ???????
?
整理后得
静态分
量 动态分量
空气升
力
滚动阻力
偶
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
)s in( c o s1 LhLbGF gZs ?? ??
)s in( c o s2 LhLaGF gZs ?? ??
前、后轮法向反力的构成
静态分量
空气升力
动态分量
滚动阻力偶
法向反作用力
dt
du
rL
I
rL
iiI
L
h
g
GF wgfg
Zd )( 01
?????
dt
du
rL
I
rL
iiI
L
h
g
GF wgfg
Zd )( 02
????
21 21 rLfZw uACF ?＝
22 21 rLrZw uACF ?＝
LrfG ?cos?
LrfG ?cos
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
典型轿车前、后升力系数的比较
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
11 )s i n( c o s Zw
gg
Z Fdt
du
L
h
g
G
L
h
L
bGF ???? ??
简化的前、后轮的法向反力
22 )s i n( c o s Zw
gg
Z Fdt
du
L
h
g
G
L
h
L
aGF ???? ??
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力
作用在驱动轮上的切向作用力
汽车行驶工况的受力图
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
α
Tf1
Tf2
Tjw2
WBsina
WBcosa
FX1
mBdu/dt
FW
WBcosab’/L-Tt’/L
a’ L b’
WBcosaa’/L+Tt’/L
Tt’
Fp2
Fp1
Fp1
WBcosab’/L-Tt’/L
WBcosaa’/L+Tt’/L
Fp2
Tjw1Tt’
FZ1
FZ2
GW1sina
GW2sina
m1du/dt
m2du/dtTf1
Tf2
FX2
FZ1
FZ2
前轮驱动汽车加速
上坡时的受力图
GW2cosa
GW1cosa
FX2
FX1
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
2222 s in Xwp FGdt
dumF ??? ?
222 jwfX TTrF ??
2
22
2 f
jwf
X Fr
T
r
TF ???
从动轮受力分析
?在 X方向
?对中心取矩
2222 s in fwp FGdt
dumF ??? ?
忽略
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
dt
dumWFFF
Bwpp 221 s in ???? ?
2222 s i n fwp FGdt
dumF ??? ?
车身受力分析
?在 X方向
dt
dummWGFFF
BBwwfp )(s i n)( 2221 ?????? ?
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
dt
dumGFF
wpX 1111 s in ??? ?
dt
dumm
WGFFF
B
Bwwfp
)(
s in)(
2
221
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???? ?
dt
dumGFFF
wfX ???? ?s i n21
驱动轮受力分析
?在 X方向
'21 jiwfX FFFFF ????
与 Fj区别
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
后轮驱动汽车
作用在驱动轮上的切向作用力
'12 jiwfX FFFFF ????
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
四、附着率
附着率
直线行驶
充分发挥驱动力
最低的附着系数
汽车的行驶工况
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
附着率
附着率的计算
地面切向反作用力
地面法向反作用力
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
dt
du
L
h
g
G
FF
FFFF
F
F
C
g
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Z
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22
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1
2
2
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?加速上坡行驶时的附着率（后轮驱动）
后驱动轮的附着率
忽略滚动阻力和空气阻力
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1
c os
1
(
1
c os
1
1
c os
1
)
c os
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c os
1
c os
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
dt
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L
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L
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?? ?2C
L
h
L
a
q
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1
等效坡度
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
前驱动轮的附着率
dt
du
L
h
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F
F
C
g
ZwZs
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Z
X
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11
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2
1
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?加速上坡行驶时的附着率（前轮驱动）
忽略滚动阻力和空气阻力
)
1
c os
1
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1
c os
1
1
c os
1
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c os
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
dt
du
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1
c o s
1
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q
L
h
L
b
qC
g?
?1?
?? ?1C
L
h
L
b
q
g?
?
?
1
等效坡度
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
不同驱动形式汽车的等效坡度与地面附着系数曲线（ q ~ φ）
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
四轮驱动
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
附着系数与汽车速度曲线（ Cφ 2 ~ ua）
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
dt
du
L
h
g
G
FF
FFFF
F
F
C
g
ZwZs
jiwf
Z
X
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???
??
22
'
1
2
2
2?
?高速行驶时的附着率
后驱动轮的附着率
忽略坡度阻力和加速阻力
22
1
2
ZwZs
wf
FF
FFC
?
??
?
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
地面反力与车速的关系曲线
（ FX2,FZ2 ~ ua） 附着系数与车速的关系曲线 （ Cφ2 ~ ua）
第五节 汽车的功率平衡
汽车行驶状态
驱动力 行驶阻力
行驶阻力功率发动机功率
第五节 汽车的功率平衡
发动机功率
行驶阻力功率
滚动阻力功率 Pf
空气阻力功率 Pw
坡度阻力功率 Pi
加速阻力功率 Pj
第五节 汽车的功率平衡
jiwft FFFFF ????
att uFP ?
dt
dumGuACfG
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DTgtq ?????? ???? s i n
15.21c o s
20
Tte PP ?/?
)3 6 0 03 6 0 07 6 1 4 03 6 0 0(1 3 dtdumuG iuuACG f uP aaaDa
T
e
????? ?
?
f随车速 ua的增大,Pf
的增加更快 Pw是车速 ua的三次函数
4
410 )1 0 0()1 0 0(
aa ufufff ???
第五节 汽车的功率平衡
汽车功率平衡图
发动机功率 Pe
阻力功率 (Pf+Pw)/ηT
车速 ua
发动机外特性曲线
（ Pe ~ n） ua=0.377nr/igi0
第五节 汽车的功率平衡
汽车的功率平衡图
第五节 汽车的功率平衡
汽车的后备功率
一定的速度等速行驶
阻力功率
(Pf+Pw)/ηT 发动机功率 P’e
节气门
某一开
度
Twfe PPP ?/)( ?? 后备功率
节气门全开
第五节 汽车的功率平衡
汽车的后备功率图（ P’ ~ ua）
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
变速器 ig
分级式变速器
无级式变速器 液力变矩器
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
发动机的外特性比较
活塞式内燃机 等功率发动机 活塞式蒸气机
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
功率平衡与驱动力－行驶阻力平衡图
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
活塞式内燃机
优点
缺点
改进措施
分级式变速器
无级式变速器
体积小
重量轻
价格便宜
燃料供应方便
后备功率小
等功率发动机
的性能
ig=0.377npr/i0ua传动效率非常高
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
活塞式内燃机＋变速器的汽车
与等功率汽车性能比较
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
无级式变速器 液力变矩器
动液传动
三挡或四挡
AMT
转矩变化范围小
改善汽车的性能
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
液力变矩器简图
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
p
T
T
TK ?
KinT nT
pp
TT ???
p
T
n
ni?
液力变矩器的特性－无因次特性
无因次特性
变矩比 K
效率 η
λ p ~ i 特性
25 ppp ngDT ???
泵轮转矩
系数
涡轮输
出转矩
泵轮输
入转矩
速比
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
液力变矩器的特性－无因次特性
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
变矩比 K
效率 η
泵轮转矩系数 λ p
变矩器
台架试验
Tp
TT
np
nT
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
液力变矩器的透过性
泵轮转矩系数 λp
速比 i
λp不随 i变化
λp随 i变化
非透过性
透过性
泵轮载荷变化情况
与涡轮载荷的关系
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
液力变矩器的非透过性曲线
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
)( pp nfT ?非透过性变矩器
)(nfTtq ?
发动机的转速
曲线的交点
阻力变化 汽车的运动状态变化 发动机的转速不变
汽车的运动状态变化 涡轮转矩变化 涡轮轴的转速改变
负载 泵轮转速
非透过性
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
液力变矩器的透过性曲线
透过性液力变矩器扩展了发动机运转的转速范围
和相应的转矩范围
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
透过度 p
pc
p
pc
p
T
T
p
?
? 00
??
涡轮不动时，泵轮
的转矩和转矩系数
K=1时，泵轮的转
矩和转矩系数
非透过性
透过性
p = 1 ~ 1.2
p > 1.2
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
pT KTT ?
液力变矩器的输出特性
发动机外特性曲线
Ttq ~ n
pT inn ?
涡轮输出功率 TT
涡轮输出转速 nT
液力变矩器
的输出特性
汽车的动力性
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
非透过性
液力变矩器的输出特性 透过性液力变矩器的输出特性
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
?非透过性液力变矩器与透过性液力变矩器的比较
P33 主要从其效率方面入手
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
液力耦合器
nT的转速增加 Tt逐渐减小
Tt<Tp时，处于不利的工况 液力耦合器工况
（ Tt=Tp）
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
汽车动力性计算（装有液力变矩器）
涡轮上的转矩
涡轮上的转速
车速公式
TT
nT
Ua=0.377rnT/i’
液力变矩器后面传动
装置的传动比
驱动力公式 Ft=TTi’ηT/r
汽车的驱动力图
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
汽车的驱动力图
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
装有液力变矩器汽车的特点
