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汽车理论
汽车的动力性
汽车的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。
汽车的动力性指标
汽车动力性主要由汽车的最高车速、加速时间和最大的爬坡度三个指标来评定。

汽车的最高车速是指汽车在无风的条件下,在水平、良好的路面(混凝土或沥青)上所能达到的最高行驶速度。以符号uamax表示,单位为km/h。

汽车的加速时间t反映汽车的加速能力。常用汽车原地起步加速时间与超车加速时间来表明。
原地起步加速时间:在无风的条件下,由停车状态起步后以最大加速强度连续换到最高档后,到某一预定的距离或车速所需的时间。预定距离常用400m 或1000m,预定车速常用100km/h或80km/h。
超车加速时间:在无风的条件下,用最高档或次高档,由一预定车速全力加速到某一高速所需的时间。没有一致的规定,多用由30km/h或40km/h加速到某一高速。

汽车的最大爬坡度imax反映汽车的爬坡能力。是指汽车在满载(或某一载质量)无风的条件下,在良好的路面上以最低前进档所能爬的最大坡度。
一般越野车imax可达60%即31°左右。
一些国家还规定汽车在常遇的坡道上能以一定的速度行驶来表明汽车的爬坡能力。如要求单车在3%的坡度上能以60km/h的车速行驶。
汽车的驱动力与行驶阻力
确定汽车的动力性,首先要分析沿行驶方向作用于汽车的各种外力,即驱动力与行驶阻力。根据这些力的关系,建立汽车行使方程式,就可以估算汽车的最高车速,加速度和最大爬坡度.
汽车的行驶方程式为:
汽车的驱动力
如图1-2。作用在驱动轮上的转矩Tt,对地面作用一圆周力F0,此时地面对驱动轮的反作用力Ft,即是驱动汽车行驶的外力,定义为汽车的驱动力。
Ft = Tt / r
驱动力公式
若以Ttq表示发动机的输出扭矩,ig表示变速器的传动比,i0表示主减速器的传动比,ηT表示传动系的机械效率,则作用在驱动轮上的转矩Tt为
Tt=Ttqigi0ηT (Nm)
Ft= Ttqigi0ηT /r (N)
由上式可知,汽车的驱动力Ft与发动机转矩、传动系机械效率和传动比及车轮半径有关。
(一). 发动机的转矩
在进行汽车动力估算时,发动机的转矩和功率一般利用在稳定工况下由发动机台架试验测定的使用外特性曲线求得。
发动机特性曲线:
发动机外特性曲线:如图1-3
使用外特性曲线:
在缺少试验数据时,可用近似公式来估算。
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(二). 传动系的机械效率
发动机所发出的功率Pe经传动系传至驱动轮的过程中,存在功率损失。如以PT表示传动系的功率损失,则传动系的机械效率为
ηT=(Pe-PT)/ Pe=1- PT/ Pe
传动系功率损失分为机械损失和液力损失。传动系效率是在专门的试验台上测得的。
在进行动力性估算时,把ηT看作一个常数。采用有级变速器的轿车ηT ~;货车、~;~;也可按表1-1对ηT进行估算。
(三). 车轮的半径
车轮的工作半径和轮胎的结构、气压、承受的载荷及转速等因素有关。
车轮充气后,未承受任何载荷时的半径称为自由半径。
汽车静止时,轮胎因承受载荷产生径向变形,车轮中心至路面与轮胎接触面间的距离称为静力半径rs。
若除径向载荷外,车轮上还作用有转矩,此时车轮中心至路面与轮胎接触面间的距离称为动力半径rd。
车轮半径
如以车轮转动圈数与实际车轮滚动距离之间的关系来换算,则可求得车轮的滚动半径rr。
由于静力半径、动力半径和滚动半径三者差别很小,在一般工程计算时,常不计它们的差别,统称为车轮半径r,认为rs≈rd≈rr≈r
(四). 汽车的驱动力特性图
汽车的驱动力Ft与车速ua的函数关系曲线称为汽车的驱动力特性图。
驱动力Ft的计算公式:
Ft= Ttqigi0ηt /r (N)
车速ua 的计算公式:
ua= (km/h)
该图能全面地表示出汽车各档驱动力与车速的关系。
二、汽车的行驶阻力
汽车行驶时需要不断地克服所遇到的各种阻力。
当汽车在水平道路上等速行驶时,需克服来自地面的滚动阻力Ff和来自空气的空气阻力Fw;
当汽车在坡道上行驶时,还需克服汽车的重力沿坡道的分力,称为坡度阻力或上坡阻力Fi;
当汽车加速时,还需克服汽车的惯性阻力,称为加速阻力Fj。
因此汽车行驶时所遇到的总阻力为
∑F=Ff+Fw+Fi+Fj
(一). 滚动阻力
车轮的轮胎接近绝对弹性体,图1-10为轮胎在硬路面上受径向载荷时的变形曲线。面积0CADE为加载与卸载过程的能量损失,称为弹性物质