汽车的功率平衡图

二．名词解释1.汽车的动力性：指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:最高车速、加速时间及最大爬坡度2.汽车的后备功率：将发动机功率Pe与汽车经常遇到的阻力功率之差。

公式表示为（Pf Pw）Pe-ηt3.附着力：地面对轮胎切向反作用力的极限值4.汽车功率平衡图：若以纵坐标表示功率，横坐标表示车速，将发动机功率、经常遇到的阻力功率对车速的关系曲线绘在坐标图上，即得功率平衡图。

5.汽车的驱动力图：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Ft—Ua来全面表示汽车的驱动力，称为汽车的驱动力图。

6.最高车速：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。

7.发动机特性曲线：将发动机的功率Pe、转矩以及燃油消耗率与发动机曲轴转速n之间的函数关系以曲线表示，则此曲线称为发动机转速特性曲线或简称为发动机特性曲线。

8.附着率：汽车直线行驶状态下，充分发挥驱动力作用时要求的最低附着系数。

9.等速百公里燃油消耗量：汽车在一定载荷下，以最高挡在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量。

10.汽车的燃油经济性：在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的燃油消耗量经济行驶的能力。

11.等速百公里燃油消耗量曲线：常测出每隔10km/h或20km/h速度间隔的等速百公里燃油消耗量，然后在图上连成曲线12.汽车比功率：单位汽车总质量具有的发动机功率13.同步附着系数：（实际前后制动器制动力分配线）线与（理想前后轮制动器制动力分配曲线）I曲线交点处的附着系数14.I曲线：前、后车轮同时抱死时前、后轮制动器制动力的关系曲线15.制动效能：在良好路面上，汽车以一定初速制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。

它是制动性能最基本的评价指标。

16.汽车的制动性：汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力17.地面制动力：由制动力矩所引起的、地面作用在车轮上的切向力。

气阻力也算出并画上，作出汽车驱动力-行驶阻力平衡图，
并以此来确定汽车的动力性。
超速演示
汽车驱动力-行驶 阻力平衡图
表征不同车 速时驱动力和行驶 阻力之间的关系。
特征点：最高车速， 仅有滚动阻力和空 气阻力。
小于最高车 速时，汽车可用剩 余驱动力加速或爬 坡。
需等速行驶 时，发动机可工作 在部分负荷特性。
一、汽车行驶方程式
根据上面逐项分析的汽车行驶阻力，可以得到汽车
的行驶方程式为：Ft=Ff+Fw+Fi+Fj
或：
T i i tq g 0 T
Gf
CA D
u2 Gi m du
r
21.15 a
dt
为清晰而形象地表明汽车行驶时的受力情况及其平衡
关系，一般是将汽车行驶方程式用图解法来进行分析。即
在汽车驱动力图上把汽车行驶中经常遇到的滚动阻力和空
汽车的质量分为平移的质量和旋转的质量两部
分。把旋转质量的惯性力偶矩转化为平移质量的惯性
力，并以系数δ作为计入旋转质量惯性力偶矩后的汽
车质量换算系数， 因而汽车加速时的阻力:
Fj
m
du dt
δ ——汽车旋转质量换算系数，（δ>1）；
m ——汽车质量，单位为kg； du ——行驶加速度。 dt
δ主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动
轮胎在硬路面上滚动 时，主要是轮胎变形。
轮胎在硬支承路面上受 径向力时的加载和减载曲线 不重合。其面积之差为能量 损失，由轮胎内摩擦产生弹 性迟滞损失。
迟滞损失表现为阻碍车 轮滚动的阻力偶。
2. 滚动阻力偶分析
▪ 车轮不滚动：地面对车轮的法向反作用力对称。
▪ 车轮滚动：处于前部d点的地面法向反力（CF）大于处 于恢复的后部d’点地面反力（DF），合力Fz前移距离a， 与法向载荷W不重合。

功率平衡图的绘制
绘制发动机功率pe与车速的关系曲线，将发动机的外 特性曲线Pe=f(n)曲线转化为pe=f(va)，便可在pe-va坐标系内 绘出发动机的功率pe与车速va的关系曲线，利用下式将发 动机转速换算成车速va。
0.377nr va i0ik
对应于汽车变速器的每一个挡位，可以绘出一条发动 机功率曲线。
CD Ava3 a 3600g
dv dt
功率平衡图
以汽车行驶速度为横坐标， 以功率为纵坐标的坐标系内， 将发动机功率Pe及汽车在良好 水平路面上等速行驶时消耗的 阻力功率（Pf+Pw)/ηm对车速 的关系曲线给出而得到。
利用汽车的功率平衡图分 析某些动力性问题更为方便。
后备功率
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
1
m
(Pf
Pw
)
➢后备功率用于加速和
爬坡。
（2）汽车的加速能力 水平路面加速行驶 i=0
Pj
m
Pe
Pf Pw
m
不同车速时的加速度为
dv dt
3600gηm δGva
Pe
Pf
Pw ηm
（3）汽车的上坡能力 粗略计算爬坡度近似值
高速行驶时，汽车主要 克服空气阻力功率。
对于轿车 在80km/h时，空气阻力 等于Ff 100km/h时，Fw占总阻 力的70%。
功率平衡图确定汽车的动力性
（1）汽车的最高速度（va,max) 良好水平路面 最高速度
dv 0 , i 0 dt
Pe
Pf Pw
m
最高档的发动机功率Pe与 (Pf+Pw)/ηm曲线交点对应的车 速即为汽车的最高车速va,max 。

第一章 汽车的动力性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 ）。

发动机的最低转速n min =600r/min,最高转速n max =4000r/min 。

装载质量 2000kg 整车整备质量 1800kg 总质量 3880kg 车轮半径 传动系机械效率 ηt = 滚动阻力系数 f = 空气阻力系数×迎风面积 C D A = 主减速器传动比 i 0= 飞轮转动惯量 I f =•m 2二前轮转动惯量 I w1=•m 2 四后轮转动惯量 I w2=•m 2变速器传动比 ig(数据如下表)轴距 L= 质心至前轴距离（满载） a= 质心高（满载） hg=分析：本题主要考察知识点为汽车驱动力－行使阻力平衡图的应用和附着率的计算、等效坡度的概念。

只要对汽车行使方程理解正确，本题的编程和求解都不会有太大困难。

常见错误是未将车速的单位进行换算。

2）首先应明确道路的坡度的定义tan i α=。

求最大爬坡度时可以对行使方程进行适当简化，可以简化的内容包括两项cos 1α≈和sin tan αα≈，简化的前提是道路坡度角不大，当坡度角较大时简化带来的误差会增大。

计算时，要说明做了怎样的简化并对简化的合理性进行评估。

3）已知条件没有说明汽车的驱动情况，可以分开讨论然后判断，也可以根据常识判断轻型货车的驱动情况。