,学习情境2 汽车动力性能检测,学习目标,1、能够描述汽车动力性的评价指标。 2、能够理解汽车的驱动力-行驶阻力平衡图。 3、能够理解汽车行驶的驱动-附着条件。 4、能够分析影响汽车动力性的主要因素。 5、能够运用检测设备完成汽车动力性检测。 6、能够了解国家相关的检测标准。 7、能够对检测结果进行分析判定。,1.最高车速 最高车速Vamax （km/h）是指汽车在水平良好的路面（沥青或混凝土）上所能达到的最高行驶速度。 我国相关标准规定试验测定汽车最高车速时，要求达到以下条件：车辆装载质量应为厂定最大装载质量，轮胎冷充气压应符合试验车辆技术条件规定，风速不大于3m/s，试验道路应为清洁、干燥、平坦的沥青或混凝土铺装的直线道路等。 2.加速能力 汽车的加速能力是指汽车在各种使用条件下迅速提高行驶速度的能力，通常用加速过程中的加速时间t（单位s）来评定。 汽车加速时间包括原地起步加速时间和超车加速时间两种。 原地起步加速时间指汽车由低档起步，并以最大的加速强度逐步换至最高档，达到某一车速或距离所需的时间。一般常用原地起步行驶，从0100km/h车速所需的时间来表明汽车原地起步加速能力；也有用原地起步从以0400m距离所需的时间来表明汽车原地起步加速能力。,2.1汽车动力性能评价指标,学习情境2 汽车动力性能检测,超车加速时间指用高档由某一较低车速全力加速至某一高速所需的时间。因为超车时与被超车辆并行，容易发生交通事故，所以超车时间短可以缩短并行行程，以提高行驶安全性。超车加速时间一般采用以最高档或次高档由30km/h或40km/h全力加速至某一高速（一般为80%uamax）所需的时间。还有用加速过程曲线即车速-时间关系曲线全面反映加速能力。 3.爬坡能力 汽车的爬坡能力是用汽车满载时在良好路面上的最大爬坡度imax来表示。最大爬坡度imax是汽车爬过的最大坡道角度max的正切值，即： imax=tanmax 显然，汽车的最大爬坡度是指一挡时的最大爬坡度。轿车最高车速大，加速时间短，一般不强调它的爬坡能力，但由于一挡加速能力好，故爬坡能力也强。货车的常用行驶道路条件要求其必须具有足够的爬坡能力，一般在30%即16.7左右。越野汽车要在坏路或无路条件下行驶，故爬坡能力是一个很重要的指标，它的最大爬坡度要求达到60%即31左右。,2.1汽车动力性能评价指标,学习情境2 汽车动力性能检测,汽车发动机发出的转矩，经传动系传给驱动车轮，此时作用于驱动车轮上的转矩Tt可由下式求得： 式中Ttq发动机转矩(Nm)； ig 变速器传动比； i0 主减速器传动比； T 传动系机械效率。 驱动车轮在Tt的作用下，在其与地面的接触处，车轮对地面作用一圆周力F0，与此同时，地面给驱动车轮一反作用力Ft，Ft即为驱动力，其值为： 式中r车轮半径（m）。 将式(2-1)代入式(2-2)，得： 上式即为驱动力的计算公式，由此看出汽车的驱动力是一个变量，其数值大小与变速器所处的档位有关，与发动机输出转矩有关。,2.2汽车的驱动力与行驶阻力 2.2.1汽车的驱动力,学习情境2 汽车动力性能检测,2.2汽车的驱动力与行驶阻力 2.2.2汽车的行驶阻力,2汽车的行驶阻力 汽车运动时需要克服运动中所遇到的各种阻力。这些阻力包括汽车在水平道路上等速行驶时来自汽车赖以行驶的地面的滚动阻力和来自汽车周围的空气阻力；汽车上坡行驶时的上坡阻力以及汽车在加速行驶过程中产生的加速阻力。因此汽车行驶的总阻力为： F FfFwFiFj 在上述各种阻力中，滚动阻力和空气阻力在任何行驶条件下都是存在的。克服这两个阻力所消耗的能量是纯消耗，不能回收利用。但坡度阻力和加速阻力并不是这样，它们可分别在下坡和滑行时重新利用。并且上坡阻力只在汽车上坡行驶时存在，在水平道路上行驶时没有；加速阻力只在汽车加速行驶时存在，等速行驶时没有加速阻力。,学习情境2 汽车动力性能检测,2.2汽车的驱动力与行驶阻力 2.2.2汽车的行驶阻力,（1）滚动阻力Ff 滚动阻力是当车轮在路面上滚动时，由于两者间的相互作用和相应变形所引起的能量损失的总称。 车轮滚动时，轮胎与路面的接触区域产生相互作用力，轮胎和支承路面发生相应的变形。由于轮胎和支承面的相对刚度不同，它们的变形特点也不同。当弹性轮胎在混凝土路、沥青路等硬路面上滚动时，轮胎的变形是主要的。这时，轮胎由于有内部摩擦产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时，损耗了一部分能量，如图2-2b）中OCADEO的面积大小。车轮在软路面上的滚动损失大部分是消耗于土壤的变形损失，即土壤变形时其微粒间的机械摩擦损失。 汽车行驶时，滚动阻力可用下式计算： 式中：G汽车的重力（N）； f滚动阻力系数。,学习情境2 汽车动力性能检测,2.2汽车的驱动力与行驶阻力 2.2.2汽车的行驶阻力,轮胎的结构、帘线及橡胶品种对滚动阻力系数都有影响。在保证轮胎具有足够的强度和使用寿命的前提下，采用较少的帘布层数、较薄的胎体以及采用较好的轮胎材料均可减少轮胎滚动时的迟滞损失，减小滚动阻力系数。子午线轮胎的滚动阻力系数比一般轮胎的低，且随车速变化小。轮胎的充气 压力对滚动阻力系数数值影响很大。在硬路面上行驶的汽车，轮胎气压降低，轮胎在滚动过程中的变形加大，迟滞损失增加，因而滚动阻力系数增大；在软路面上行驶的汽车，降低轮胎气压可增大轮胎与地面的接触面积，减小土壤变形，因而滚动阻力系数减小。但过多的降低轮胎气压，致使轮胎变形过大，由于轮胎变形而引起的滚动阻力急速增长，亦可导致滚动阻力系数增加。故在软路面上行驶的轮胎，对于一定的使用条件有一最佳轮胎气压值。 行车速度对滚动阻力系数影响很大。车速在100h以下时，滚动阻力系数随车速增加而略有增大，在100h以上时增长较快，车速达某一高速（如200h）时，滚动阻力系数迅速增大，轮胎发生驻波现象，此时不但滚动阻力显著增加，轮胎温度也快速上升，容易出现爆破现象，严重威胁行车安全。,学习情境2 汽车动力性能检测,2.2汽车的驱动力与行驶阻力 2.2.2汽车的行驶阻力,2.空气阻力Fw 汽车在空气介质中运动，空气介质本身也有运动，这均将对汽车的运动产生阻力。汽车行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力称为空气阻力。 空气阻力由摩擦阻力和压力阻力两部分组成。摩擦阻力是由于具有粘性的空气对车身表面的摩擦作用产生的，压力阻力是作用在汽车外形表面上的法向压力在行驶方向上的分力。 压力阻力又可分为形状阻力、干扰阻力、内循环阻力和诱导阻力四部分。形状阻力是由汽车形状引起的阻力，与车身主体形状有关；干扰阻力是车身表面突起物（一些如门把手、后视镜、引水槽、驱动轴等）引起的阻力；内循环阻力为发动机冷却系统以及车身通风等所需要的空气在车体内部流动时形成的阻力；诱导阻力是汽车行驶时的空气升力在行驶方向上的分力。 一般在轿车中，形状阻力占58%，干扰阻力占14%，内循环阻力占12%，诱导阻力占7%，摩擦阻力占9%。,学习情境2 汽车动力性能检测,2.2汽车的驱动力与行驶阻力 2.2.2汽车的行驶阻力,空气阻力是真实存在的力，汽车在无风条件下匀速行驶时，空气阻力计算公式如下： 式中： CD空气阻力系数； A汽车的迎风面积（m2）； Va汽车与空气的相对速度（km/h）。 由上式可知，空气阻力的大小取决于汽车与空气的相对速度va、汽车的迎风面积A以及空气阻力系数CD。A值受汽车运输效率和乘坐空间等的限制，不易进一步减少，所以减少空气阻力的主要方法是降低CD值。表2-2 汽车的空气阻力系数和迎风面积 车型迎风面积空气阻力系数典型轿车1.72.10.300.41货车370.61.0客车470.50.8 CD值可由道路试验、风洞试验等方法求得。迎风面积A是汽车在其纵轴的垂直平面上投影的面积，这面积可直接在投影面上测得，亦常用汽车的轮距与汽车的高度之乘积近似地表示。一般汽车的空气阻力系数和迎风面积如表2-2所示。,学习情境2 汽车动力性能检测,2.2汽车的驱动力与行驶阻力 2.2.2汽车的行驶阻力,3.坡度阻力Fi 汽车上坡行驶时，如图2-3所示，汽车重力沿坡道的分力称为汽车的坡度阻力，即： 当坡度角不大(15）时，因为sintan=i，故坡度阻力可近似用下式计算Fi=Gi。 由于坡度阻力与滚动阻力都与道路有关，而且都和汽车重力成正比，所以把这两种阻力合在一起称为道路阻力。,学习情境2 汽车动力性能检测,2.2汽车的驱动力与行驶阻力 2.2.2汽车的行驶阻力,4.加速阻力Fj 汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动的惯性力，就是加速阻力Fj。汽车的质量包括平移质量和旋转质量两部分，加速时平移质量产生惯性力，旋转质量产生惯性力偶矩。为了计算方便，通常把旋转质量的惯性力偶矩转化为平移质量的惯性力，计算时，用系数作为旋转质量惯性力偶矩的汽车质量换算系数。因此Fj的计算公式为： 式中：汽车旋转质量换算系数； G汽车重力（N）； g重力加速度（m/s2）； d/dt汽车行驶加速度（m/s2）。 值主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量和传动系的传动比有关。,学习情境2 汽车动力性能检测,2.3汽车行驶的驱动-附着条件 2.3.1驱动-附着条件,汽车在行驶过程中遇到各种阻力，为保证汽车能够正常行驶，就必须有足够的驱动力以克服这些阻力。驱动力与各阻力之间的关系应符合驱动力平衡方程，即 Ft = Ff+Fw+Fi+Fj 由此可知： 若Fj= 0，即Ft=Ff+Fw+Fi时，汽车将匀速行驶； 若Fj0，即FtFf+Fw+Fi时，汽车将加速行驶； 若Fj0，即FtFf+Fw+Fi时，汽车将减速行驶或无法起步。 所以，汽车行驶的驱动条件是 FtFf+Fw+Fi。 汽车行驶的驱动条件是汽车行驶的必要条件，但还不是充分条件，它反应了汽车本身的行驶能力。为了满足这一必要条件，可以采用增加发动机转矩、加大传动系传动比等方法来增大汽车的驱动力。,学习情境2 汽车动力性能检测,2.3汽车行驶的驱动-附着条件 2.3.1驱动-附着条件,汽车驱动力大，加速能力好，爬坡能力也强。但这个结论必须有一个前提条件：轮胎与路面之间必须有足够大的附着力。如果路面附着性能差，如冰雪路面，大的驱动力并不能有效地使车轮滚动向前，而可能引起车轮急剧加速滑转。由此可见，汽车正常行驶除受驱动条件制约外，还受轮胎与地面间附着条件的限制。 地面对轮胎切向反作用力的极限值称为附着力F。在硬路面上，它与驱动轮法向反作用力FZ成正比，即 式中，称为附着系数，它表示轮胎与路面的接触强度。驱动轮上的地面切向反作用力不能大于附着力，否则会发生驱动轮滑转，汽车无法正常行驶。因此，汽车的驱动力与附着力必须满足下列关系： FtF 该式即为汽车行驶的附着条件。 综上所述，汽车行驶的驱动-附着条件是 Ff+Fw+FiFtF,学习情境2 汽车动力性能检测,2.3汽车行驶的驱动-附着条件 2.3.1驱动-附着条件,此为汽车正常行驶的充分与必要条件。汽车行驶首先要满足驱动条件，即驱动力足够大，足以克服各种行驶阻力。但是推动汽车行驶的驱动力是地面对驱动轮的切向反作用力，是地面作用于汽车的外力。当驱动轮被架空而离开地面时，无论发动机产生多大转矩，汽车都是不能行驶的，为了保证汽车正常行驶，轮胎与地面必须有良好的附着性能，即附着力足够大，地面才能在附着力的限制下对驱动轮作用足够的切向反作