27吉林大学网络教育汽车理论课件

A/m项，m增加，A增加有限。因此， A/m随总质量的增加而减少。(2～3m2)
货车比功率随总质量增加而减小。通常， 重型货车比功率约7.35kW/t。
有的国家对汽车比功率有规定，以保证 汽车动力性不低于一定的水平，防止阻
碍正常交通流。
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许洪国320051031
吉林大学汽车理论第三章_汽车动力 装置参数匹配
适当地选择最小传动比，既能保证 汽车的动力性，也能有合适的燃油 经济性。
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吉林大学汽车理论第三章_汽车动力 装置参数匹配
3.3 最大传动比的确定
最大传动比是汽车为I档时传动系的总传动 比。因主减速器传动比是固定的，普通汽 车没有分动器和轮边减速器，只要确定I档 传动比即可。
在选择最小传动比时，也要考虑最高档 (直接档)有足够的动力性，即动力因数。
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吉林大学汽车理论第三章_汽车动力 装置参数匹配
最小传动比的选择，既要考虑汽车 的最高车速，也要考虑最高档的动 力因数，特别是对货车。
主减速器传动比过小，会造成汽车 运行时发动机负荷率过大，反而不 利于提高燃油经济性。
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•最小传动比与最高车速的关系 许洪国3200 装置参数匹配
结论
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吉林大学汽车理论第三章_汽车动力 装置参数匹配
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•P=Peak Power 许洪国320051031
吉林大学汽车理论第三章_汽车动力 装置参数匹配
•3.2 最小传动比的选 择
•最高挡行驶
•变速器传动比
•最小传动比 •主减速器传动比

Qs
Peb
1.02ua g
Pe
1
T
ua 3600
F
Qs 1.02buag360u0aT
F C b F
T
C为常数； F 为总行驶阻力， FFf Fw。
影响燃油经济性的因素有以下三个：
1.燃油消耗率b
燃油消耗率与发动机负荷率及发动机自身有关。 负荷率＝使用负荷 最大负荷
15
第三节 影响汽车燃油经济性的因素
4.正确地保养与调整
16
第三节 影响汽车燃油经济性的因素
（1）制动器间隙要合适
间隙过小，容易出现“自刹”现象，损耗发动机功 率，导致制动器发热，消耗燃油；
间隙过大，制动反应“迟钝”，导致制动距离加长。
（2）轮毂轴承预紧度调整要正常
预紧度过低，轮胎打摆，直线行驶性差； 预紧度过大，轴承发热，轴承磨损加快。 行驶中紧急制动（急刹车）、高速行车中猛打转向 盘都会造成轴承早期磨损。
Ff=Gf
Fw

CD Aua2 21.15
ua=80km/h ua=50km/h
3.传动效率ηT
传动效率越高，油耗越低。
提高传动系统（尤其是变速器、驱动桥和传 动轴）的设计水平、制造装配工艺、按规程 进行维修保养，以及尽可能使用直接挡行驶 等措施，都可以提高传动效率。
以上讨论的是等速油耗的影响因素。
汽车理论
第十讲
主讲教师：杨志华
学时：48
第二章 汽车的燃油经济性
第三节 影响汽车燃油经济性的因素
本节将分析影响汽车燃油经济性的 各个因素。
从而进一步寻求在使用和设计两方 面提高汽车燃油经济性因素
等速百公里油耗
Qs
Peb

➢ 车轮旋转轴线在地平面上的投影 线为Y轴，以向左为正方向。
X轴和Y轴的交点就是坐标系原点O。 ➢ Z轴过原点O，垂直于地平面，以
向上为正方向。
正方向标示、而非
注意：
“受力实况”P164
• 由于车轮有外倾角γ（或上下跳动），车轮平面不一定垂直于地面；
• 由于轮胎有侧偏角α，X轴未必指向车轮速度方向。
• 钢丝子午线轮胎比尼龙子午线轮胎的侧偏刚度还要大些。
➢ 相同种类的轮胎，尺寸较大的轮胎具有较高的侧偏刚度。 ➢ 降低高宽比（扁平率），轮胎的侧偏刚度会显著提高。如图5-12
高宽比—轮胎断面高与轮胎断面宽之比，即H/B 。
解读轮胎规格：
• 降低高宽比还可以提高轮胎与地面的附着能力， 车辆的驱动、制动和极限转向能力会得到提高。 “追求高性能的运动型轿车”P174
➢ 在同一FZ作用下， FX和FY之间服从附 着椭圆关系。
➢ 由A到B，对应滑动率s的增大， FX和 FY的变动规律符合第四章的结论。
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17
§5-2 轮胎的侧偏现象与侧偏特性
6.行驶速度
➢ 在正常车速范围内时，速度的变 化对轮胎侧偏特性的影响很小。
➢ 车速很高时，侧偏刚度随着车速 的升高而下降，尤其是侧偏角较 大时。 这并不是行驶速度本身造成的，
L
P165
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6
§5-1 概述
上述 “理想刚性”条件，有些是不符合实际的。汽车系统存在
一些实际特性，使得：
②
① 各车轮的实际指向（即轮胎坐标 系的X轴）并不总是与各自的 “名义指向”完全重合；
② 各车轮的实际行驶方向也并不一 定沿着其轮胎坐标系的X轴方向。

➢世界上车速的最高记录是英国飞行员安迪·格林 （Andy Green）在美国内华达州西北的盐湖上，于1997 年10月驾驶一辆喷气式发动机驱动的“冲刺”号汽车创造 的，车速第一次超过了声速，达到1227.73km/h。
B
17
第一节 汽车的动力性指标
2.加速时间t
汽车的加速时间有两个含义，单位均为s。
宝马520i
（2）超车加速时间
60～100km/h （4挡/5挡） 10.8s / 13.7s 80～120km/h （4挡/5挡） 10.6 s/ 14.1s
思考：从这组数据可得到什么信息？
低挡的超车加速能力更强。
B
20
第一节 汽车的动力性指标
坡度的概念
s
3.最大爬坡度imax
h
i tan h
B
3
汽车理论研究的主要内容
汽车理论主要研究汽车的各项性能。
动力性
汽
车
燃油经济性
的
性 能
制动性
主
要 包
操纵稳定性
括
平顺性
通过性
汽车动力装置 参数的确定
汽车设计追求 的是最高性价比
B
4
学习思路
评价指标
评价指标的确定
学习过程中要注 重理论联系实际
分析影响因素
B
5
第一章 汽车的动力性
➢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。
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。

成的阻力。
诱导阻力：伴随着形状阻力而产生的附加阻力。
（2）摩擦阻力—源于空气与车身的切向作用力。
➢
空气阻力的基本计算
Fw
CD Au2 [N] 21.15
其中，迎风面积A(m2)；车速u(m/s)。 其余讨论P23~24，有兴趣自阅。
2.坡度阻力 Fi Gsin G tan Gi 其中，α为坡道角；i为坡度。
这是一般驱动行驶工况（兼具速
度、加速度和爬坡度）的汽车真实
受力状况。本节的重点，是研究汽
车的纵向受力：
驱动轮的地面推力FX2、 从动轮的地面阻力FX1、 空气阻力Fw、 坡度阻力Fi。
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5
§1-2 汽车驱动动力学分析
一、轮胎与地面的相互作用—驱动力与滚动阻力
“不真实…画不出”P11 匀速从动轮的滚动阻力是真实存在的
道路阻力 F Ff Fi G( f cos sin ) G( f i)
道路阻力系数 f cos sin f i
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16
§1-2 汽车驱动动力学分析
由牛顿第二定律，汽车行驶时，恒存在FX驱 FX从 Fw Fi ma。 • 其中，空气阻力 Fw 和坡度阻力 Fi 的计算与汽车匀速与否无关；
2.最大爬坡度imax—汽车依靠其自身动力能匀速向上行驶的 最大坡度。
坡度是角度的正切 i tan h
Lα
“坡度”的直观性和理论意义P9 排除倒档或动力冲坡的可能、不考虑几何通过性的限制。
思考：对应的驾驶条件是否“挂1档、油门踩到底”？
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2
§1-1 概述
3.加速时间 ➢ 原地起步加速时间—汽车停止于水平道路上，以能够获得

责任划分原则
根据当事人的行为对事故发生的作用以及过错的严重程度确定责任 。
常见事故类型的责任划分
如追尾、并线、路口等常见事故类型的责任认定和划分。
CHAPTER 05
汽车新技术应用与发展趋势
新能源汽车技术介绍
新能源汽车定义及分类
阐述新能源汽车的概念，以及按照动力 来源的不同进行分类，如纯电动汽车、
探讨新兴技术，如人工智能、大数据、5G通信 等对汽车产业的影响和变革。
未来汽车技术发展面临的挑战
分析未来汽车技术发展面临的挑战，如技术成熟 度、法规政策、市场接受度等。
CHAPTER 06
总结回顾与课程延伸
关键知识点总结回顾
汽车基本构造与原理
包括发动机、底盘、车身、电气设备等部分 的组成及工作原理。
检查点火系统、燃油系统和发 动机控制系统，逐一排查故障
。
车辆行驶中熄火
检查点火系统、供油系统和进 气系统，确保各部件正常工作
。
刹车失灵
检查刹车油、刹车片和刹车盘 等部件，及时更换磨损严重的
部件。
空调不制冷
检查制冷剂、压缩机、冷凝器 和蒸发器等部件，找出故障原
因并进行维修。
润滑油、冷却液等耗材选用指南
汽车性能评价
掌握汽车动力性、经济性、制动性、操纵稳 定性等性能的评价指标及方法。
汽车维护与保养
了解汽车日常维护、定期保养的重要性及具 体操作步骤。
汽车故障诊断与排除
学习常见汽车故障的诊断方法及排除措施， 提高解决实际问题的能力。
课程延伸：实地考察或实践操作建议
01
参观汽车制造厂或维修车间
通过实地参观，了解汽车的生产过程、维修流程及相关设备的使用。
空气滤清器更换

三、汽车行驶方程式
Ft Ff Fw Fi Fj
Ttqigi 0T r CD A 2 du Gf cos ua G sin m 21.15 dt
cos 1
Ttq ig i 0T r
sin tan i
CD A 2 du Gf ua Gi m 21.15 dt
当需要以较低车速行驶时，可以关小 节气门，发动机以较低功率工作。
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第五节 汽车的功率平衡
二、后备功率
功率平衡无法定量求解加速度和爬 坡度，一般采用后备功率来评价汽 车的加速和爬坡能力。
发动机功率与滚动阻力 和空气阻力消耗的发动机
功率的差值是后备功率。
Pe
爬坡。
1
T
( Pf Pw )
后备功率用于加速和
7
第五节 汽车的功率平衡
行驶中消耗的发动机功率
1
T
( Pf Pw ) bc
发动机能提供的功率
Pe ac
后备功率
Pe 1 ( Pf Pw )
T
ac bc ab
思考：后备功率与所使用 的挡位是否有关？
8
05 147
6200 90 55 80 115 160
ig1=2.13 ig2=1.46 ig3=1.02 ig4=0.73
ua1 ua2 ua3 ua4
ig5=0.57
ig6=0.39
ua5
ua6
26
39
99
159
188
276
205
300
4
奥迪A 4 轿车功率平衡图
可见
du
gdt

15
第一节 汽车的动力性指标
思 考
通过以上数据的对比分析，能得到一些什么结论？
对最高车速的总结
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。
当加速时间不易定量计算时，有时可以用加速度来代替。在给 定起始和终止速度的条件下，加速度越大，加速时间就越短。
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第一节 汽车的动力性指标 2.加速时间t （1）原地起步加速时间
1） 0～100km/h的加速时间
飞度1.5L 红旗CA7460 捍马H2 宝马523Li 奥迪A8 宝马750 奔驰S600 12.0s 10.5s 10.0s 9.6s 7.0s 6.6s 6.5s 宝来1.8 M（手动挡）/A（自动挡） 11.1s/12.7s 宝来1.8T M （手动挡）/A（自动挡）
分析影响因素
重理论联系实际
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第一章
汽车的动力性
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。
本章将介绍汽车动力性的评价指标，汽车的驱动力、 行驶阻力以及动力因数的概念；介绍动力性指标的确定 方法；功率平衡；附着率等。
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第一节 汽车的动力性指标
1.最高车速uamax 重型货车（总质量>14t） 90km/h 中型货车（总质量6～14t） 100km/h
微型和轻型货车（总质量<6t） 80 ～ 130km/h
城市铰接客车 60 ～ 90km/h 客车 125km/h 商用车的速度相对较低，其主要技术 参数是载质量或载客量。 9

2.利用附着系数的计算
1）z 0，前轮先抱死
f
FXb1 FZ1
前轴利用附着系数
Fμ1
FXb1
G g
du dt
Gz
FZ1
G L
b hg
f
1 L
z
b zhg
40
第五节 前、后制动器制动力的比例关系
2） z 0 ，后轮先抱死
r
FXb2 FZ 2
后轴利用附着系数
FXb2
1
G
g
du dt
1
1.解析法确定 I 曲线
由理想的条件可得
Fμ1 Fμ1
Fμ 2
Fμ2 FZ1
FZ 2
G
Fμ1 Fμ1
Fμ 2
Fμ2 G b hg
a hg
FZ1
将
FZ 2
G
L G
L
b hg a hg
代入
消去变量
1 G
Fμ 2
2
hg
b2
4hg L G
Fμ1
G hg
2Fμ1
第五节 前、后制动器制动力的比例关系
五、利用附着系数与附着效率
1.利用附着系数
利用附着系数：对于一定的制动强度z，不发生车轮抱死
所要求的最小路面附着系数。
式中
i
FXbi FZi
FXbi——对应于制动强度z，汽车第 i 轴产生的地面制动力； FZi——制动强度为 z 时，地面对第 i 轴的法向反力；
前轮参与制动后 FXb
Fj
FZ2 FXb2 FZ 2
I 曲线以下的 r 线组没有意义
29
第五节 前、后制动器制动力的比例关系
4.制动过程分析

Ft Ff Fw Fi Fj
Ttqigi 0T
r
Gf
cos
CD A 21.15
ua2
G sin
m du
dt
cos 1
sin tan i
Ttqigi 0T
r
Gf
CD A 21.15
ua2
Gi m du
dt
16
五、驱动力—行驶阻力平衡图
Ft Ff Fw Fi Fj
21
ig5=0.57
ua5
26
ig6=0.39
ua6
39
3300 70 29 43 61 85 99
159
5700 96 50 73 105 147 188
276
6200 90 55 80 115 160 205
300
4
P /kW
奥迪A4轿车功率平衡图
120
Pe1
100
Pe2
80
Pe3
60
Pe4
40
所示）， i0=6.333， r=0.317m，由 ua 0.377rn /(igi0 ) 可以对 应计算出 各 挡的ua，即可画出 Pe —ua 曲线。
n /(r min1)
800
P / kW
62
ig1=2.13
ua1
7
ig2=1.46
ua2
10
ig3=1.02
ua3
15
上， 画出Ff+FW=f (ua) 就是驱 动力行驶阻力平衡图。
这里的“行驶阻力”指的就是Ff+FW。
Ff
17
最高车速行驶时 Fi=0 Fj=0
Ft=Ff+Fw
一般情况下，并不需要以最高车速行驶。此时，

10
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
2.传动系的机械效率ηT
T Βιβλιοθήκη P P in T P in
Pin—输入传动系的功率； PT－传动系损失的功率。
P P in e
1 P T P e
11
等速行驶时
T
P P e T P e
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
思考
传动系损失的功率PT主要与哪些因素有关？ 转矩
一般道路 较小， ≈1，sin ≈i cos
Fψ Gf Gi G ( f i )
令f+i= ψ ， ψ为道路阻力系数
Fψ G
47
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
4.加速阻力
汽车加速行驶时，克服其质量加速运动时的惯性力。 平移质量的惯性力 旋转质量的惯性力偶矩
Fj m
43
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
3.坡度阻力Fi
汽车重力沿坡道的分力。
Fi G sin
44
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一些常见路面的坡度 路面
高速公路平原微丘区 高速公路山岭重丘区 一级汽车专用公路平原微丘区 一级汽车专用公路平原重丘区 四级公路平原微丘区 四级公路平原重丘区 一般道路的坡度均较小。
2）干扰阻力
车身表面的凸起物引起的阻力。
后视镜
33
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
后视镜
后视镜设计 也要注重流线形
34
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
后视镜
35
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
门把手
36
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
悬架导向杆和传动轴
37
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力

奥迪A4 1.8T 220km/h
奥迪A4 2.0
230km/h
中高级轿车
2.5＜发动机排量/L≤4.0
凯迪拉克赛威 2.8 201km/h
奥迪A6L 2.8
235km/h
宝马530i
250km/h
奔驰E 280
250km/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 )
230km/h 210km/h 202km/h 197km/h 180km/h 175km/h
思考
汽车的最高车速这么高， 在高速公路上可以得到充 分发挥吗？
中国高速公路允许的最高车速 120km/h 德国高速公路不限速
第一节 汽车的动力性指标
思
通过以上数据的对比分析，能得到一些什么结论？
考
对最高车速的总结
第一节 汽车的动力性指标
1.最高车速uamax
在水平良好的路面（沥青或混凝土）上汽车所 能达到的最高行驶车速。单位一般为km/h。
注意：最高车速和其他动力性指标一样，都是在规 定的载质量下定义的。不同国家或机构对不同车型 都制订了相应的标准。
第一节 汽车的动力性指标
1.最高车速uamax ➢重型货车（总质量>14t） 90km/h ➢中型货车（总质量6～14t） 100km/h ➢微型和轻型货车（总质量<6t） 80 ～ 130km/h ➢城市铰接客车 60 ～ 90km/h ➢客车 125km/h
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。

10
4.2 制动时车轮受力分析
1 地面制动力
Fxb
T r

Fxb
W
T
ua
Fp
2 制动器制动力
F
Braking Force
T r
F
F xb F
Fz
11
W
ua
Fp

Fxb
T
Fz
F
制动时车轮受力条件
12
3 地面制动力、制动器制动力与附着力的关系
F
F F b f
F


14
ua
ua
ua
15
滑 动 率 轮 胎 印 迹 变 化 规 律
随着制动强度的增加，车轮的滑动成分越来越大。它 通常用滑动率S表示。
uw rr 0w S 100% uw uw rr 0为纯滚动S 0

p
b
s
w 0, S 100%为纯滑动
0 S 100%为边滚边滑
制动效能定义 在良好路面上，汽车以规定的初始车速以规 定的踏板力制动到停车的制动距离或制动时 汽车的减速度。它是制动性能的最基本指标。
7
制动效能恒定性
抗热衰退性能--汽车在高速行驶或下长坡时制动 性能的保持程度。 抗水衰退性能--汽车涉水后制动性能的保持能力
汽车制动行驶方向稳定性评价常用制动 时汽车按给定路径行驶的能力。 制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力 时，汽车将偏离给定的行驶路径。这时， 汽车制动方向稳定性能不佳。
s 、 － S 关系曲线 b l
滑动率s:车轮运动中从滚动至滑动过程 滑动成分所占的比例
现象
纯滚动 u w rr 0 w s0 纯滑动 w＝ 0 s 100 ％