汽车理论---第一章__汽车动力性(1.3-1.5)

刺”号汽车创造的，车速第一 次超过了声速，达到 1227.73km/h。
邹旭东 制作 zxd@
为何相差如 此之大？
1-1汽车的动力性指标
二、加速时间t

原地起步加速时间：汽车在平直、良好的道路上 ，由I挡或II挡原地起步，并以最大加速强度（包 括选择恰当的换挡时机）逐步换到高挡后达到某 一高速所需要的时间。常用100km/h加速时间来 评价。
邹旭东 制作 zxd@
1-1汽车的动力性指标
柯尼塞克Koe1018匹马力，最高时速达到了 387.87km/h，2,173,950美元。
邹旭东 制作 zxd@
1-1汽车的动力性指标
Leblanc Mirabeau
凯迪拉克赛威 2.8
201km/h
奥迪A6L 2.8 宝马530i 奔驰E 280
235km/h 250km/h 250km/h
本田雅阁 2.0
本田雅阁 2.4 奥迪A4 1.8T
197km/h
219km/h 220km/h
奥迪A4 2.0
230km/h
高级轿车 红旗CA7460 奔驰S600(5.8L) 宝马760 宾利雅致(6.8L ) 迈巴赫(5.5L ) 劳斯莱斯幻影(6.7L )
邹旭东 制作 zxd@
1-1汽车的动力性指标
Mclaren F1

为Mclaren F1的超级跑车，强劲的动力性能可使百 公里加速达到2.9秒，其最高时速超过370公里
邹旭东 制作 zxd@
1-1汽车的动力性指标
Saleen S7 Twin Turbo
汽车理论
第一章 汽车动力性
第一节 动力性评价指标 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图 与动力特性图 第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附 着率 第五节 汽车的功率平衡 第六节 装有液力变矩器的汽车的动力性

F z1
mg
b L
h g
L
mg
s in G
m
du dt
F w
（1-3）
F z2
mg
a L
h g
L
mg
s in G
m
du dt
F w
（1-4）
2021-11-4
汽車理論 第 * 頁
2. 汽車的附著力
➢ 當汽車利用其極限附著力以通過大坡度和以高加速度行駛時，動載荷的絕對值 也達到最大值。此時，汽車附著力與各行駛阻力之間的關係為：
發動機最大功率所 對應的轉矩為
T
9549
P emax
P
n
p
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汽車理論 第 * 頁
1.2.1 汽車驅動力
2、傳動系總傳動比：與動力傳動路線（汽車動力傳動系佈置 形式）有關。 汽車傳動系常見佈置形式：4×2後驅（如圖8所示）、4×2前 驅（如圖9所示）和4×4全驅（如圖10所示）。
2021-11-4
➢ 1．汽車行駛的驅動—附著條件
F FF F F
f
i
w
t
必要與充分條件
第一個條件（汽車行駛的驅動條件）：驅動力必須大於滾動阻力、坡度阻 力和空氣阻力之和，即：
F F F F
t
f
i
w
必要條件
第二個條件（附著條件）：汽車驅動力不能大於附著力，否則驅動輪將發 生滑轉，不能正常行駛，即
F t
F
F z
充分條件
僅與行駛速度有關，還與汽車迎風面積、空氣阻力係數有關，其運算式為：
F
C D
Au2
w 21.15
測試方法：進行風洞試驗。

常用原地起步加速与超车加速时间表示汽车的加速 能力。
3）汽车能爬上的最大坡度imax 满载（或某一载质量）时汽车在良好路面上的最大 爬坡度。
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一、汽车的驱动力
汽车发动机产生的转矩经传动系传至车轮上。作 用于驱动轮上的转矩Tt产生一对地面的圆周作用力:
Ft
Tt r

Ttqigi0T
由平衡条件得 Fx1r Tf
故
Fx1

Tf r

Fz
a r
பைடு நூலகம்
令 f a ，且考虑到
r
FZ 与 W 的 大 小 相 等 ， 常 将Fx1写作
Fx1 Wf 或Ff 1 fW
式中，f 称为滚动阻力系 数。要注意的是：只存 在滚动阻力偶，滚动阻 力只是一个名义上的说 法。Fx1是地面切向力。
上式可写成
F＝FX 2 FZ2
FX 2
FZ 2
FX 2 FZ 2
称为后轮驱动汽车的驱动轮的附着率 C 2
，即
C 2
前轮驱动汽车行驶的驱动－附着条件
F＝FX1 FZ1
即：
FX 1 FZ 1
C1

地面驱动力和附着力的关系
当地面驱动力小于附着力时，其它条件不变，地面 驱动力随名义驱动力（由发动机所产生的传到车轮的力） 的增大或变速比的增大而增大，当地面驱动力达到附着 力之后，名义驱动力或变速比再增大，地面驱动力也不 会再增大了。
诱导阻力：空气升力在水平方向的投影。
Fw

1 2
CD
A
ur2
在无风条件下，ur＝ua，将ρ＝1.2588N·g2·m-4代入上 式，经过单位换算，得

二、汽车的附着力
1．
Fx Fx , Fz
式中 ——取决于路面、车速、车轮的运动状况
Fz ——与汽车总体布置、行驶状况、坡度i有关 2．汽车加速上坡时的受力及 Fz1 与 Fz2
在坡度不大，路面良好，作用于前后轮上的惯 性阻力矩很小，风压中心与整车质心大致重合时， 有下面近似关系
汽车理论讲义（第1版）
汽车理论讲义（第1版）
赵又群编著
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汽车理论讲义（第1版）
赵又群编著
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
汽车的驱动力图 驱动力—车速关系曲线
Ft ua
Ft
Ttqig i0t
r
ua
0.377 rn ig i0
汽车理论讲义（第1版）
赵又群编著
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
二、汽车的行驶阻力 （ F Ff Fｗ Fi Fj ）
汽车理论讲义（第1版）
赵又群编著
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
Fw
1 2
C
D
Au
2 r
CD ——空气阻力系数，与雷诺系数有关
——空气密度，一般为1.2258 Ns2m4
ur ——相对速度，无风时为 ua m / s
A ——迎风面积，ua 方向投影面积
（１）速度增大，对应给予足够的重视。
式中 ——附着系数
Fxmax 不足够大，将引起驱动轮在路面滑转。Ft 的 增大，只会使驱动轮加速旋转，地面切向反作用力 并不会增加。
所以，地面切向反作用力不能大于附着力。
对于后轮驱动的汽车
Fx 2
Tt
Tf 2 r
Fz 2
Ft Fz2 f
汽车理论讲义（第1版）

汽车理论 第一章 汽车动力性
1.1、试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理 和作用形式?
1）定义：汽车在水平道路上行驶时受到的道路 在行驶反方向上的分力称为滚动阻力。 2）产生机理：由于轮胎内部摩擦产生，弹性轮 胎在硬路面上行驶时加载变形曲线和卸载变形 曲线不重合会有能量损失，即弹性物质的迟滞 损失。这种迟滞损失表现为一种阻力偶。

青岛理工大学 邹旭东 zxd@
1.8
解：（1）先求汽车旋转质量换算系数 2 2 I w 1 I f ig i0 T 1 1 2 1.4168 2 m r m r 驱动力为：
Ft
Ttqig i0t r
6597.36( N m)
则根据驱动力阻力平衡方程式
F f 2 Fw Fi F j F f 2 Fi FX 1 C 1 Ghg du FZ 1 FZs1 FZs1 FZw1 gL dt
imax tan max 11.6%
青岛理工大学 邹旭东 zxd@
1.7答：
2）附着力决定着汽车的最大切向力 (1)对于 ＝0. 2，求极限加速度
0.367
Ft F f Fw
2
Ft 494.312 0.131ua
Tq 6.9 5.83 0.85
0.377 0.3697n 2 494.312 0.131( ) 5.83 6.09
青岛理工大学 邹旭东 zxd@
1.3-2）
⑴最高车速： 把Tq的拟合公式也代入可求得最大车速对应的 发动机转速：n>4000 rpm，只能代入最大转速 4000rpm，得
D 1挡 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 2挡 3挡 4挡

第一章汽车的动力性1汽车动力性：指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。

2汽车动力性主要由三方面指标来评定：1）汽车的最高车速µamax：是指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上汽车能达到的最高行驶车速2）汽车的加速时间t：表示汽车的加速能力。

常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力原地起步加速时间指汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步，并以最大的加速强度（包括选择恰当的换挡时机）逐步换至最高挡后到某一预定的距离或车速所需的时间。

超车加速时间指用最高档或次高挡由某一较低车速权利加速至某一高速所需的时间3）汽车的最大爬坡度ⅰmax：是指Ⅰ挡最大爬坡度。

汽车的上坡能力实用满载（或某一载质量）时汽车在良好路面上的最大爬坡度ⅰmax表示的。

3汽车的驱动力：地面对驱动轮的反作用力Ft（方向与Fo相反）即是驱动汽车的外力，此外力称为汽车的驱动力。

4汽车驱动力公式Ft=5汽车驱动力图6汽车的行驶阻力的分类1）滚动阻力Ff2）空气阻力Fw（汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力）空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分压力阻力又分为四部分：形状阻力、干扰阻力、内循环阻力、诱导阻力3）坡度阻力Fi（汽车重力沿坡道的分力表现为汽车的坡度阻力）道路阻力：由于坡度阻力和滚动阻力均属于与道路有关的阻力，而且均与汽车重力成正比，故可以把这两种阻力合在一起称作道路阻力4）加速阻力Fj（汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时的惯性力） 7汽车行驶方程式 Ft=Ff+Fw+Fi+Fj (N)Ff=Wf f-滚动阻力系数 W-车轮负荷Fw=CDAua²/21.15 CD-空气阻力系数 A-迎风面积m² ua-汽车行驶速度km/h Fi=Gsinα G-汽车重力Fj=δm du/dt δ-汽车旋转质量换算系数 m-汽车质量kg du/dt 行驶加速度m/s ²第二章汽车的燃油经济性1汽车的燃油经济性：在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的油消耗量经济行驶的能力2汽车燃油经济性的评价指标：汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。

第一章【1 】汽车的动力性1.1 试解释轮胎滚动阻力的界说,产活力理和感化情势.界说:汽车在程度道路上等速行驶时受到的道路在行驶偏向上的分力称为滚动祖力.2)产活力理:因为轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支律路面上行驶时加载变形曲线和卸载变形曲线不重合会有能全损掉,即弹性物资的迟滞损掉.这种迟滞损掉表示为一种阻力偶.当车轮不滚动时,地面临丰轮的法向反感化力的散布是前后对称的;当车轮滚动时,因为弹性阻滞现象,处于紧缩进程的前部点的地面法向反感化力就会大于处于紧缩进程的后部点的地面法向反感化力,如许,地面法向反感化力的散布前后不合错误称,而使他们的合力F Z相对于法线前移一个距离a,它随弹性迟滞损掉的增大变大.即滚动时有滚动阻力偶T f=F Z.•a阻碍车轮滚动.3]感化情势:T f =Wf,T f =T f/r1.2 滚动阻力系数与哪些身分有关？答：滚动阻力系数与路面的种类.行驶车速以及轮胎的构造.材料和蔼压有关.1.3a2由盘算机作图有：1.4 空车.满载时汽车动力性有无变更？为什么？答：动力性会产生变更.因为满载时汽车的质量会增大,重心的地位也会产生转变.质量增大,滚动阻力.坡度阻力和加快阻力都邑增大,加快时光会增长,最高车速下降.重心地位的转变会影响车轮附着率,从而影响最大爬坡度.1.5 若何选择汽车发念头功率？答：发念头功率的选择常先从包管汽车预期的最高车速来初步肯定.若给出了期望的最高车速,选择的发念头功率应大体等于,但不小于以最高车速行驶时的行驶阻力功率之和.发念头的最大功率但也不宜过大,不然会因发念头负荷率偏低影响汽车的燃油经济性.在现实工作中,还应用现有汽车统计数据初步估量汽车比功率来肯定发念头应有功率.许多国度还对车辆应有的最小比功率作出划定,以包管路上行驶车辆的动力性不低于必定程度,防止某些机能差的车辆阻碍车流.1.6 超车时该不该换入低一挡的排挡？答：超车时排挡的选择,应当使车辆在最短的时光内加快到较高的车速,所所以否应当换入低一挡的排挡应当由汽车的加快度倒数曲线决议.假如在该车速时,汽车在此排档的加快度倒数大于低排挡时的加快度倒数,则应当换入低一档,不然不该换入低一挡.1.7可得.最大爬坡度为:第二章汽车的燃油经济性2.1“车开得慢,油门踩得小,就必定省油” ,或者“只要发念头省油,汽车就必定省油”这两种说法对不合错误？答：不合错误.由汽车百公里等速耗油量图,汽车一般在接近低速的中等车速时燃油消费量最低,其实不是在车速越低越省油.由汽车等速百公里油耗算式（2-1）知,汽车油耗量不但与发念头燃油消费率有关,并且还与车速.档位选择.汽车的状态.汽车的质量应用系数等应用身分有关,还与汽车的质量和总体尺寸.传动系.轮胎的选择有关,发念头省油时汽车不必定就省油.2.2 试述无级变速器与汽车动力性.燃油经济性的关系.答：①采取无级变速后,理论上战胜了发念头特点曲线的缺点,使汽车具有与等功率发念头一样的驱动功率,充分施展了内燃机的功率,大大地改良了汽车动力性.②同时,发念头的负荷率高,用无级变速后,使发念头在最经济工况机遇增多,进步了然油经济性.2.3 用发念头的“最小燃油消费特点”和战胜行驶阻力应供给的功率曲线,肯定包管发念头在最经济状态下工作的“无级变速器调节特点” .答：由发念头在各类转速下的负荷特点曲线的包络线即为发念头供给必定功率时的最低燃油消费率曲线,如教材图2-9a.应用此图可以找动身念头供给必定功率时的最经济状态（转速与负荷） .把各功率下最经济状态运转的转速与负荷率标明在外特点曲线上,便得到“最小燃油消费特点” .无级变速器的传动比 i'与发念头转速n及汽车行驶速度u a之间关系2.4 若何从改良汽车底盘设计方面来进步燃油经济性？答：汽车底盘设计应当从合理匹配传动系传动比.缩减尺寸和减轻质量.合理选择轮胎来进步燃油经济性.2.5 为什么汽车发念头与传动体系匹配不好会影响汽车燃油经济性与动力性？试举例解释. 答：在必定道路前提下和车速下,固然发念头发出的功率雷同,但传动比大时,后备功率越大,加快和爬坡才能越强,但发念头负荷率越低,燃油消费率越高,百公里燃油消费量就越大,传动比小时则相反.所以传动体系的设计应当分解斟酌动力性和经济性身分.如最小传动比的选择,根据汽车功率均衡图可得到最高车速u max(驱动力曲线与行驶阻力曲线的交点处车速),发念头达到最大功率时的车速为u p.当主传动比较小时,u p>u max,汽车后备功率小,动力性差,燃油经济性好.当主传动比较大时,则相反.最小传动比的选择则应使 u p与 u max邻近,不成为寻求单纯的的动力性或经济性而下降另一方面的机能.2.6 试剖析超速档对汽车动力性和燃油经济性的影响.答：汽车在超速档行驶时,发念头负荷率高,燃油经济性好.但此时,汽车后备功率小,所以须要设计适合的次一挡传动比包管汽车的动力性须要.2.8 轮胎对汽车动力性.燃油经济性有些什么影响？答：1）轮胎对汽车动力性的影响重要有三个方面：①轮胎的构造.帘线和橡胶的品种,对滚动阻力都有影响, 轮胎的滚动阻力系数还会随车速与充气压力变更.滚动阻力系数的大小直接影响汽车的最高车速.极限最大加快度和爬坡度. ②汽车车速达到某一临界值时,滚动阻力敏捷增长,轮胎会产生很安全的驻波现象,所以汽车的最高车速应当低于该临界车速.③轮胎与地面之间的附着系数直接影响汽车的极限最大加快度和爬坡度. 2）轮胎对燃油经济性的影响轮胎的滚动阻力系数直接影响汽车的燃油经济性.滚动阻力大燃油消费量显著升高. 2.9 为什么公共汽车起步后,驾驶员很快换入高级？答：因为汽车在低档时发念头负荷率低,燃油消费量好,高级时则相反,所认为了进步燃油经济性应当在起步后很快换入高级. 2.10 达到动力性最佳换档机会是什么？达到燃油经济性的最佳换档机会是什么？二者是否雷同？答：达到动力性最佳应当使汽车加快到必定车速的时光最短,换档机会应根据加快度倒数曲线肯定,包管其笼罩面积最小.达到燃油经济性的换档机会应当根据由“最小燃油消费特点”肯定的无级变速器幻想变速特点,斟酌道路的Ψ值,在最接近幻想变速特点曲线的点进行换档.二者一般是不雷同的.第四章汽车的制动性4.1 一轿车驶经有积水层的一优越路面公路,当车速为100km/h 时要进行制动.为此时有无可能消失划水现象而损掉制动才能？轿车轮胎的胎压为 179.27kPa.解：4.3作出这种划定的目标是为了包管束动时汽车的偏向稳固性和有足够的制动效力.4.56）两种回路的优缺点比较双回路体系 a)制动系增益最大,一个回路掉效时的最大制动减速度也比b),c)大,所以其机能较优. 双回路体系b).c)制动系增益雷同,假如不斟酌轴距的影响,两者在一个回路掉效时的制动效力雷同.但是,c) 在一个回路掉效时,制动力感化在一侧车轮上,车身阁下受力轻微不均衡,会产生跑偏等问题.第五章汽车的把持稳固性5.1 一轿车（每个）前轮的侧偏刚度为-50176N/rad.外倾刚度为-7665N/rad.若轿车向左转弯,将使前轮均产生正的外倾角,其大小为 4 度.设侧偏刚度与外倾刚度均不受左.右轮负载转移的影响,试求由外倾角引起的前轮侧偏角.解：（°5.2 6450N 轻型客车在实验中发明过多转向和中性转向现象,工程师们在悬架上加装横向稳固杆以进步前悬架的侧倾角刚度,成果汽车的转向特点变成缺少转向.试剖析其理论根据（请求有须要的公式和曲线） .5.3 汽车的稳态响应有哪几种类型？表征稳态响应的具体参数有哪些？它们彼此之间的关系若何？答：汽车的稳态响应有三种类型,即中性转向.缺少转向和过多转向. 表征稳态响应的参数有稳固性因数K,前.后轮的侧偏角角绝对值之差(α1–α21) ,转向半径的比R/R0,静态储备系数S.M.等. 它们之间的彼此关系为：5.4 举出三种暗示汽车稳态转向特点的办法,并解释汽车重心前后地位和内.外轮负荷转移若何影响稳态转向特点？5.5 汽车转弯时车轮行驶阻力是否与直线行驶时一样？答：不一样.汽车转弯时因为侧倾力矩的感化,左.右车轮的垂直载荷不再相等,所受阻力亦不相等.别的,车轮还将受到地面侧向反感化力.5.6 主销内倾角和后倾角功效有何不合？答：主销内倾角的感化,是使车轮在偏向盘收到渺小干扰时,前轮会在回正力矩感化下主动回正.别的,主销内倾还可削减前轮传至转向机构上的冲击,并使转向简便. 主销后倾的感化是当汽车直线行驶有时受外力感化而稍有偏转时, 主销后倾将产生车轮转向反偏向的力矩使车轮主动回正,可包管汽车支线行驶的稳固性. 汽车转向轮的回正力矩起源于两个方面,一个是主销内倾角,依附前轴轴荷,和车速无关;一个是主销后倾角, 依附侧倾力,和车速有关;速度越高,回正力矩就越大.5.7 横向稳固杆起什么感化？为什么有的车装在前悬架,有的装在后悬架,有的前后都装？答：横向稳固杆的主要感化是增长汽车的侧倾刚度,防止汽车在转向时产生过多的侧倾.别的,横向稳固杆还有转变汽车稳态转向特点的感化,其机理在题5.2 中有述.横向稳固装配的地位也是因为前.后侧倾刚度的请求,以及若何调节稳态转向特点的身分决议的.5.8 某种汽车的质心地位.轴距和前后轮胎的型号已定.按照二自由度把持稳固性模子,其稳态转向特点为过多转向,试找出五种改良其特点的办法.答：①增长主销内倾角;②增大主销后倾角;③在汽车前悬架加装横向稳固杆;④使汽车前束具有在紧缩行程减小,回复复兴行程增大的特点;⑤使后悬架的侧倾转向具有趋于缺少转向的特点.5.9 汽车空载和满载是否具有雷同的把持稳固性？答：不具有雷同的把持稳固.因为汽车空载和满载时汽车的总质量.质心地位会产生变更,这些将会影响汽车的稳固性因数.轮胎侧偏刚度.汽车侧倾刚度等把持稳固性参数.5.10 试用有关公式解释汽车质心地位对重要描写和评价汽车把持稳固性.稳态响应指标的影响.答：以静态储备系数为例解释汽车质心地位对稳态响应指标的影响：当中性转向点与质心地位重应时,S.M.＝0,汽车为中性转向特点;当质心在中性转向点之前时, S.M.为正值,汽车具出缺少转向特点;当质心在中性转向点之后时, S.M.为负值,汽车具有过多转向特点.5.115.12 稳态响应中横摆角速度增益达到最大值时的车速称为特点车速uch .证实：特点车速uch ? 1/ K ,且在特征车速时的横摆角速度增益,为具有相等轴距 L 中性转向汽车横摆角速度增益的一半. 答：特点车速指汽车稳态横摆角速度增益达到最大值时的车速,汽车稳态横摆角速度增益为：5.136答：进步把持稳固性5.17 习题图5 为三种前自力悬架对车轮相对车身垂直高低位移时前束变更的影响.试问图中哪一条曲线具有侧倾过多转向后果？答：曲线1 对应的前自力悬架,转弯时车厢侧倾,内侧前轮处于反弹行程,前束增长,车轮向汽车纵向中间线转动,外侧前轮处于紧缩行程,前束减小,车轮向外迁移转变.采取这种悬架导致汽车的侧倾转向增长了缺少转向量,具有侧倾缺少转向后果. 曲线 2 对应的前自力悬架,曲线较其他两种更切近纵坐标轴,解释这种悬架的侧倾转向量很小,几乎等于零. 曲线 3 对应的前自力悬架,转弯时车厢侧倾,内侧前轮处于反弹行程,前束减小,车轮向汽车纵向中间线相反方向迁移转变,外侧前轮处于紧缩行程,前束增大,车轮向内迁移转变.采取这种悬架导致汽车的侧倾转向增长了过多转向量, 具有侧倾过多转向后果.5.18 转向盘力特点与哪些身分有关,试剖析之.答：转向盘力随汽车活动状态而变更的纪律称为转向盘力特点,与下列身分有关：转向器传动等到其变更纪律. 转向器效力.动力转向器的转向盘操纵力特点.转向杆系传动比.转向杆系效力.由悬架导向杆系决议的主销地位. 轮胎上的载荷.轮胎气压.轮胎力学特点.地面附着前提.转向盘迁移转变惯量.转向柱摩擦阻力以及汽车整体动力学特性等.5.19 地面感化于轮胎的切向反感化力是若何掌握转向特点的？答：参考教材第六节.第六章汽车的平顺性6.1查表得,人的主不雅感触感染为很不舒畅.6.26.36.5。

汽车的行驶阻力
01
定义
汽车行驶阻力是指在汽车行驶过程中，阻碍汽车运动的外力，包括滚动
阻力、空气阻力和坡道阻力等。
02 03
产生原理
滚动阻力是由于轮胎与地面之间的摩擦产生的；空气阻力是由于汽车表 面与空气之间的摩擦和压差产生的；坡道阻力是由于汽车重力沿坡道的 分力产生的。
影响因素
行驶阻力的大小与汽车的质量、速度、行驶路况、车体形状和空气动力 学特性等因素有关。
汽车动力性的评价指标
01
02
03
最高车速
指在良好路面上，汽车能 达到的最高行驶速度。
加速时间
指在一定行驶距离内，汽 车从某一较低车速加速到 某一高速所需的时间。
最大爬坡度
指汽车满载时在良好路面 上以最低前进挡所能爬越 的最大坡度。
汽车动力性的影响因素
发动机特性
发动机的最大功率、最 大转矩以及相应的转速 等参数对汽车动力性有
汽车的加速时间分析
加速时间定义
01
指汽车从某一较低的车速加速到某一较高的车速所需的时间。
加速时间的影响因素
02
主要包括发动机扭矩、变速器挡位、汽车总质量、轮胎滚动半
径等。
加速时间的测试方法
03
通常在专业的汽车试验场进行，通过使用专业的测时仪器来测
量。
汽车的爬坡能力分析
爬坡能力定义
指汽车在良好的路面上所能克服的最大坡度。
04
汽车的动力性分析
汽车的最高车速分析
最高车速定义
指在无风条件下，在水平、良好的沥青或水泥路面上，汽车所能 达到的最大行驶速度。
最高车速的影响因素
主要包括发动机功率、变速器挡位、汽车总质量、空气阻力系数、 轮胎滚动半径等。

第一章汽车的动力性1.什么是汽车的动力性，其评价指标是什么？各指标的含义是什么？汽车动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的，所能达到的平均行驶速度。

评价指标汽车的最高车速、汽车的加速时间、汽车能爬上的最大坡度。

最高车速是指在水平良好的路面上汽车能达到的最高行驶速度。

汽车的加速时间表示汽车的加速能力，包括原地起步加速时间和超车加速时间。

汽车爬坡能力是用满载或者一部分负载的汽车在良好路面上的最大爬上坡度表示的。

2.什么是汽车的驱动力，它与汽车的结构参数及发动机的性能有何关系？汽车的驱动力汽车发动机产生的转矩，经传动系统传至驱动轮上，地面对车轮的反作用力与发动机转矩、变速器传动比、主减速器传动比、传动系的机械效率成正比，与车轮半径成反比。

3.汽车的车速如何计算，他与发动机转速及传动系参数的关系？4.何为发动机外特性？何为发动机使用外特性？它与外特性的差别，计算汽车动力性应使用何种发动机特性？传动系的功率损失分为机械损失和液力损失，分别说明两种损失的具体表现形式。

外特性：发动机节气门全开的速度特性。

使用外特性：带上全部附件设备时的发动机特性。

差别：外特性的最大功率大于使用外特性。

计算动力性用：使用外特性。

机械损失：齿轮传动副、轴承、油封等处的摩擦损失。

液力损失：消耗于润滑油的搅动、润滑油与旋转零件之间的表面摩擦等功率损失。

5.车轮自由半径、滚动半径、静力半径的含义？自由半径：车轮处于无载时的半径。

滚动半径：车轮滚动距离与车轮滚动圈数的比值。

静力半径：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。

6.何为汽车的驱动力图？当已知发动机使用外特性能及汽车相应结构参数，如何作汽车的驱动力图？驱动力图：一般用根据发动机外特性确定的驱动力与车速之间的函数关系曲线来全面表示汽车的驱动力。

用发动机外特性曲线、传动系传动比、传动效率、车轮半径等参数求出各个档位的驱动力值t F ，再根据发动机转速求出汽车行驶速度a u ，即可求得t F —a u 曲线。

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vehicle acceleration history
Velocity 车速
汽
车
加
速 过
Gear shifting
程
曲
线
Time Diagram of velocity vs time
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爬坡能力的评价
The sloping ability evaluation
以满载、良好路面上的imax来表示: －－商用车30％或16.5º； －－越野汽车60％或31º。
n, r / min
rpm:
revolution per minute
部分负荷特性：节气门部分开启时，转矩或功 率等与转速的关系
使用负荷特性曲线：即带有附件时的负荷特性， 通常汽油机下降15％，而柴油机下降10％
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Pem ax
Ttq m ax
Braking Power ,kW
Braking Torque, Ｎ.m
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1.1 汽车动力性评价指标
Index Evaluating Vehicle Traction Performance
最大车速 umax 加速时间 t
最大爬坡度 imax
Maximum Speed Acceleration Time Maximum grade
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加速时间评价方法
Method evaluating acceleration time
Revolution, rpm
nm in
ntq
n p nmax
图1-3 汽油发动机外特性
Characteristic of engine speed at full throttle

第一章 汽车的动力性 1.1 汽车的动力性指标１）汽车的动力性指：汽车在良好路面上直线行驶时，由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。

2）汽车动力性的三个指标：最高车速、加速时间、最大爬坡度。

3）常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力。

4）汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度 imax 表示的。

货车的imax=30% ≈ 16.7 °,越野车的 imax= 60%≈ 31 °。

1.2 汽车的驱动力与行驶阻力 1）汽车的行驶方程式F tF fF wF iF jT tq i g i0 TC A2duGf cosDu aG sinmr21.15dtT tq i g i0 TC D A 2durGf21.15u aGimdt2）驱动力 F t ：发动机产生的转矩经传动系传到驱动轮，产生 驱动力矩 T t ，驱动轮在 T t 的作用下给地面作用一圆周力 F 0 ，地面对驱动轮的反作用力F t 即为驱动力。

3）传动系功率 P T 损失分为机械损失和液力损失。

4）自由半径 r ：车轮处于无载时的半径。

静力半径 r s ：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 r r ：车轮几何中心到速度瞬心的距离。

5)汽车行驶阻力 : F F f F w F i F j6)滚动阻力 Ff：在硬路面上，由轮胎变形产生；在软路面上，由轮胎变形和路面变形产生。

7）轮胎的迟滞损失指：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。

8）滚动阻力系数 f 指：车轮在一定条件下滚动时所需的推力与车轮负荷之比。

故Ff=W*f 。

9）驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复，其残余变形形成了一种波，这就是驻波。

此时轮胎周缘不再是圆形，而呈明显的波浪形。

发动机排量越大，汽车最高车速越高； 配置相同发动机的前提下，手动挡比自动挡车速更高； 发动机排量相同的前提下，车身越小，最高车速越高； SUV配备的发动机排量普遍较大，但与配备相同发动机排 量的轿车相比，最高车速要低。
查阅资料：目前陆地行驶的最高车速可以达到多少？
11
第一节 汽车的动力性指标
➢现今内燃机汽车的最高车速记录为660km/h，由塞默 兄弟在1965年11月创造。
提示
➢汽车某性能的“指标”、或者说“评价指标”，是指 若干可以用来评价该性能优劣的参数。 评价指标必须是整车性能参数，而不是某个结构设计参数。 比如，这一章介绍的动力性，“最高车速”就是一个评价 指标；汽车的最高车速与发动机功率有关，但“发动机功 率”不是评价指标，而是一个结构参数。
汽车理论
第一节 汽车的动力性指标
S
可见，“坡度”指的不是坡道 的角度，而是该角度的正切值。
汽车的最大爬坡度就是满载（或某一载质量）时 汽车在良好路面上所能爬上的最大坡度。
例如，很多货车的最大爬坡度imax为30%，也就是 16.7°左右。
汽车理论
第一节 汽车的动力性指标
美国对轿车的爬坡能力有如下规定：
➢能以104km/h（65mile/h）通过6％的坡道； ➢满载时不低于80km/h； ➢在6％的坡道上，0～96km/h（60mile/h）
手动挡汽车的加速时间更短
法拉利 575M Maranello 4.2s
宝时捷911
3.9s
兰博基尼 Gallardo
4.2s
14
第一节 汽车的动力性指标
2）静止到400m或静止到1km的冲刺时间
奥迪A6 1.8T 静止到400m冲刺时间7.9s 静止到1km冲刺时间33.4s

Ft
Ttqig i0T r
u a r r 2nw n 1 1 r 2 3600 ig i0 60 1000 0.377 rn ig i0
第一章
汽车的动力性
第二节
载荷
汽车的驱动力和行驶阻力
迟滞损失
2.2行驶阻力
2.2.1滚动阻力(硬路面)
产生原因
平移惯性力
旋转质 量换算 系数
惯性力偶矩
mr
2 2 g 0 2
T
影响因素：与加速度、变 速器类型、结构尺寸及档位 有关。
参考数据：P16图1-21
第一章
汽车的动力性
第二节
汽车的驱动力和行驶阻力
2.3汽车的行驶方程式
Ft F
Ttqig i0T r
Ft Ff Fw Fi Fj
8000 7000
6000 Ft1 5000 Ft2 Ft3 4000 Ft4 Ft5 3000 Ft6 Ff+Fw 2000
F /N
1000
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310
第二节
汽车的驱动力和行驶阻力
滚动阻力系数
a Fp 物理意义：单位车重之推力； f , 影响因素：路面、轮胎结构,材料,气压,行驶车速； r W
确定方法：试验或经验公式。
常见路面的滚动阻力系数的值
路面类型 良好的沥青或混凝土路面 一般的沥青或混凝土路面 碎石路面 良好的卵石路面 坑洼的卵石路面 压紧土路：干燥的 雨后的 滚动阻力系数 0.010~0.018 0.018~0.020 0.020~0.025 0.025~0.030 0.035~0.050 0.025~0.035 0.050~0.150 路面类型 泥泞土路（雨季或解冻期）

rr
CR
2
Fd
2
德国橡胶企业协会 u一般近似
CR' CR(1 ua /10000)
rs rr r
4. 驱动力图
定义： 用Ft-ua曲线图来全面地描述
汽车的驱动力。若已知外特性曲 线、传动系速比、传动系机械效 率就可求计算驱动力。
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
Pe
T
Ttq
2n
60
1 1000
Ttqn 9550
kw
Pe max
Ttq max
nmin
Braking Torque Braking Horsepower
ntq
np nmax
汽油发动机外特性
发动机性能曲线 发动机的转数一般用rpm表示。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。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。
最大车速umax 加速时间t 最大爬坡度imax
Maximum Speed Acceleration Time Maximum Gradability

车轮运动时，汽 车运动速度与车 轮角速度之比值
2021/2/21
汽车理论 第 26 页
1.2.2 汽车行驶阻力
➢ 1．轮胎滚动阻力
定义：指轮胎行驶单位距离的能量损失，主要是由轮胎和路面的变形引起 的。
汽车轮胎滚动阻力表达式为：
F mgf cos
f
G
➢ 2．空气阻力
定义：指汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力，它不
2021/2/21
最高车速是一些跑车特 别是超级跑车所追求的 一个重要参数之一。
左图为英国工程师研制 出的一辆超音速汽车， 采用劳斯莱斯喷气发动 机作为动力，车速达 1610km/h！
对于量产的超级跑车，
最高车速已突400km/h。
汽车理论 第 8 页
1.1.2 汽车加速能力
➢ 定义：指汽车在水平良好路面上所能达到的最大加速度， 常用汽车加速时间来表示，它对平均行驶车速有很大影响。
传动系的功率损失
2021/2/21
机械损失 摩擦
液力损失 润滑油
齿轮传动 副之间
轴承
其他
润滑油 的搅动
与零件之间 的表面摩擦
其他
汽车理论 第 25 页
1.2.1 汽车驱动力
4、车轮半径 分类：自由半径、静力半径和滚动半径。
车轮无载荷时 的半径
汽车轮静止不动 时，车轮中心至 轮胎与道路接触 面之间的距离
汽车动力性
定义：指汽车在良好路面上直线行驶时， 由汽车受到的纵向外力决定的、所能达 到的平均行驶速度。
汽车动力性是汽车各种性能中最基本 最重要的性能之一。
2021/2/21
汽车理论 第 3 页
1.1 汽车动力性评价指标
➢ 汽车动力性评价指标：分为未用汽车的动力性评价指标和在用汽车的动 力性评价指标，未做特殊说明，汽车动力性评价指标主要是指未用汽车 的动力性评价指标，即汽车最高车速、汽车加速能力和汽车爬坡能力。

传动效率与档位，齿 轮啮合情况轴承和油封松 紧等有关。 变速器挡位 越高，传动效率越高；走 合期后的效率最高。 同一挡位，转矩增加 时，润滑油损失所占比例 减少，传动效率较高。同 一挡位，转矩不变时，转 速低时搅油损失小，传动 效率比转速高时要高。 对汽车进行初步的动 力性分析时，可把传动效 率看作一个常数。
Vehicle Tractive Performace
授课章节：：
第1章 汽车的动力性 1.1汽车的动力性指标 1.2汽车的驱动力与行驶阻力
目的要求：
掌握汽车动力性的三方面评价指标、掌握沿汽 车行驶方向作用于汽车的各种外力、并在此基础上 掌握汽车行驶方程式的建立。
重点难点：
动力性的三方面评价指标、汽车驱动力。
1）原地起步加速时间
一般常用0→400m或0→100km／h的秒数表示汽车的原地起步加速 能力。如大中型轿车和小型轿车起步加速到100km／h所需时间约为10～ 17s和12～25s。
所需的时间。
2）超车加速时间
是指用最高挡或次高挡由某一中等车速全力加速至某一高速
对超车加速能力无统一规定，有时用加速过程曲线全面反映加 速能力。
式中， Ttq——发动机的有效转矩； ig——变速器的传动比； i0——主减速器的传动比； ——传动系的机械效率。 T

如有轮边减速器、分动器、液力传动装置等要计入相应的传 动比和机械效率。
2. 汽车的驱动力Ft
式中，r ——为车轮半径； Ft——汽车的驱动力；
第二次课 授课章节：：
第1章 汽车的动力性 1.2汽车的驱动力与行驶阻力
最高行驶速度。
1. 汽车的最高车速uamax
最高车速是指在水平的良好路面上汽车能达到的
此时汽车应为一定载荷，油门开度最大，变速器为最 高挡。

第一章 汽车的动力性1.1试说明轮胎滚动阻力的定义，产生机理和作用形式。

答：车轮滚动时,由于车轮的弹性变形、路面变形和车辙摩擦等原因所产生的阻碍汽车行驶的力称为轮胎滚动阻力。

产生机理和作用形式：(1)弹性轮胎在硬路面上滚动时，轮胎的变形是主要的，由于轮胎有内部摩擦，产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时对它做的功不能全部回收。

由于弹性迟滞，地面对车轮的法向作用力并不是前后对称的，这样形成的合力z F 并不沿车轮中心（向车轮前进方向偏移a ）。

如果将法向反作用力平移至与通过车轮中心的垂线重合，则有一附加的滚动阻力偶矩f z T F a =⋅。

为克服该滚动阻力偶矩，需要在车轮中心加一推力P F 与地面切向反作用力构成一力偶矩。

（2）轮胎在松软路面上滚动时，由于车轮使地面变形下陷，在车轮前方实际形成了具有一定坡度的斜面，对车轮前进产生阻力。

（3）轮胎在松软地面滚动时，轮辙摩擦会引起附加阻力。

（4）车轮行驶在不平路面上时，引起车身振荡、减振器压缩和伸长时做功，也是滚动阻力的作用形式。

1.2滚动阻力系数与哪些因素有关？答：滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料和气压有关。

这些因素对滚动阻力系数的具体影响参考课本P9。

1.3 确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4挡或5挡变速器，任选其中的一种进行整车性能计算）：1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。

2）求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。

3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用2档起步加速行驶至70km/h 的车速－时间曲线，或者用计算机求汽车用2档起步加速行驶至70km/h 的加速时间。

轻型货车的有关数据：汽油发动机使用外特性的Tq-n 曲线的拟合公式为23419.313295.27()165.44()40.874() 3.8445()1000100010001000q n n n n T =-+-+-式中，Tq 为发动机转矩（N •m ）;n 为发动机转速（r/min ）。