1、1汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座動力總成科 金永鎮2011.5.24汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 21講座目的講座目的2動力性指標，動力性指標， 基本理論基本理論3傳動系統傳動系統4行駛阻力行駛阻力5發動機的輸出特性和驅動力發動機的輸出特性和驅動力6行駛性能曲線行駛性能曲線7課題課題目錄目錄汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性

2、能曲線 7課題 31 1講座目的講座目的理解車輛行駛過程發生的阻力以及為克服該阻力而需要的驅理解車輛行駛過程發生的阻力以及為克服該阻力而需要的驅動力動力理解為彌補發動機扭矩特性與必需的驅動力特性差異而產生理解為彌補發動機扭矩特性與必需的驅動力特性差異而產生的按裝變速器的必要性的按裝變速器的必要性理解根據發動機扭矩特性與行駛阻力而求得的行駛性能曲線理解根據發動機扭矩特性與行駛阻力而求得的行駛性能曲線理解根據行駛性能曲線而得到的剩余驅動力與最高車速，最理解根據行駛性能曲線而得到的剩余驅動力與最高車速，最高加速度，爬坡性能間的關系高加速度，爬坡性能間的關系1.1.講座目的講座目的汽車動力性基礎知識入

3、門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 4動力性：是指車輛依靠發動機動力克服行駛阻力而行駛的性能動力性：是指車輛依靠發動機動力克服行駛阻力而行駛的性能最高車速最高車速加速性能加速性能爬坡性能爬坡性能指標：指標：2.2.動力性指標，動力性指標， 基本理論基本理論參數：參數：行駛阻力行駛阻力 所需馬力所需馬力 扭矩扭矩2 2動力性指標，基本理論動力性指標，基本理論2.12.1動力性指標動力性指標汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統

4、 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 5)()(srlRRRFdtdvmm驅動力驅動力 F滾動阻力滾動阻力 Rr空氣阻力空氣阻力 Rl爬坡阻力爬坡阻力 Rsam2.2.動力性指標，動力性指標， 基本理論基本理論2.2.1 運動方程式運動方程式（ （一般式一般式） ）2.2 2.2 基本理論基本理論汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 6F: : 驅動力驅動力R: 行駛阻力行駛阻力2.2.2 運動方程式運動方程式（ （等速行駛等速行駛） ）a

5、srlRRRRRF驅動力 F滾動阻力 Rr空氣阻力 Rl爬坡阻力 Rs加速阻力 Ra2.2.動力性指標，動力性指標， 基本理論基本理論汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 73.3.傳動系統傳動系統1F1z2z速比 i（輸出軸每轉1次的輸入軸轉數）iNNzzrrrFrFTT211212112212221122zrzr1r2r1N2N2F21FFN: 轉速，z: 齒數，r: 分度圓半徑3.3.傳動系統構成傳動系統構成3.1 3.1 速比計算速比計算3.1.13.1.1方

6、法方法1 1汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 81221TTNNi減速比減速比（ （變速比變速比） ）2T1T1N2NrTF/2驅動力6026022211NTNTP輸出輸出(單位時間所作功單位時間所作功） ）2211NTNT減速增扭輸入軸輸出軸r3.3.傳動系統構成傳動系統構成3.1.23.1.2速比計算方法速比計算方法2 2汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力

7、 6行駛性能曲線 7課題 9111 IT222 IT1221212112211121 iIIiIIiIITTTiIT2212 齒輪齒輪1的扭矩的扭矩（ （從輸入軸上看從輸入軸上看） ）齒輪齒輪2的扭矩的扭矩（從輸出軸上看從輸出軸上看）齒輪2的扭矩（從輸入軸看）從輸入軸卡的齒輪1，2的扭矩111 IT222 ITiNNTT11221入力軸出力軸3.3.傳動系統構成傳動系統構成3.1.3 3.1.3 轉動慣量的換算（在輸入軸上的當量慣量）轉動慣量的換算（在輸入軸上的當量慣量）汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的

8、輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 10將發動機扭矩傳遞到輪胎的裝置：變速器，傳動軸，差速器，驅動軸傳動軸驅動軸變速器差速器3.3.傳動系統構成傳動系統構成3.23.2傳動系統構成傳動系統構成3.2.13.2.1傳動系統布置傳動系統布置汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 113.3.傳動系統構成傳動系統構成3.2.2 3.2.2 變速器（變速器（T/M)T/M)汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統

9、 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 121速滑套2速3速4速後退主驅動主軸中間軸3.3.傳動系統構成傳動系統構成3.2.3 3.2.3 變速器動力傳遞路線變速器動力傳遞路線汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 13齒數比齒數比3.364, 3.545, 3.700, 3.889, 3.900, 4.111, 4.375, 4.625, 4.875問題：問題：FF車拉起手剎車，車拉起手剎車，AT處于處于P檔狀態，頂起前輪，此時將右前輪向前轉

10、了一檔狀態，頂起前輪，此時將右前輪向前轉了一定角度，問：前左輪會如何？定角度，問：前左輪會如何？3.3.傳動系統構成傳動系統構成3.2.4 3.2.4 主減速器主減速器(F/D)(F/D)汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 14Rr: 滾動阻力滾動阻力（輪胎滾動時的阻力輪胎滾動時的阻力）Rl: 空氣阻力空氣阻力（車輛推開空氣而前進時的阻力車輛推開空氣而前進時的阻力）Rs : 爬坡阻力（爬坡時重力在斜面方向的分力爬坡阻力（爬坡時重力在斜面方向的分力）Ra： ：加速阻力

11、加速阻力（車輛加速時的阻力車輛加速時的阻力）asrlRRRRR驅動力驅動力 F滾動阻力滾動阻力 Rr空氣阻力空氣阻力 Rl加速阻力加速阻力 Ra爬坡阻力爬坡阻力 Rs4.4.行駛阻力行駛阻力R R4.1 4.1 行駛阻力基本公式行駛阻力基本公式汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 15WRrr路面狀況滾動摩擦系數平滑油漆鋪裝路0.010平滑水泥鋪裝路0.011粗糙水泥鋪裝路0.014沙石路0.12粘土路0.20.3Rr與輪胎載重成正比與輪胎載重成正比Rr由于輪胎和地面

12、變形而產生由于輪胎和地面變形而產生變化變化 r隨路面狀況，輪胎內壓，隨路面狀況，輪胎內壓，輪胎載重，輪胎構造而變化輪胎載重，輪胎構造而變化VrR r： ：滾動阻力系數滾動阻力系數W： ：加在輪胎上的載重加在輪胎上的載重 (N)W4.4.行駛阻力行駛阻力R R4.2 4.2 滾動阻力滾動阻力R Rr r4.2.14.2.1滾動阻力定義滾動阻力定義汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 16r 0140 km/h區間內r隨速度的增加而緩慢增加（與速度近似線性關系） 140

13、km/h區間內因發生駐波現象阻力以與速度的二次方的關系增加WRrr速 度 (km/h)滾動阻力系數040801201602000.08輪胎：6.15-13 4 P載重: 2 795 N2400.060.040.02內壓 0.17 MPa內壓0.25 MPa駐波現象駐波現象)160/1(01.0Vr近似式近似式4.4.行駛阻力行駛阻力R R4.2.24.2.2滾動阻力圖滾動阻力圖汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 17FX : 空氣阻力FY : 橫向力FZ : 空氣升

14、力MX : 側傾力矩MY : 俯仰力矩MZ : 橫擺力矩4.4.行駛阻力行駛阻力R R4.3 4.3 空氣阻力空氣阻力R Rl l4.3.14.3.1車輛承受的空氣作用力車輛承受的空氣作用力汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 18.212constVPstatic伯努利方程式4.3.2 4.3.2 車體周圍氣流狀態（空氣壓力分布）車體周圍氣流狀態（空氣壓力分布）4.4.行駛阻力行駛阻力R R汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標

15、， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 19壓力阻力壓力阻力 形狀阻力：車身形狀 干擾阻力：表面凹凸 通風阻力：內循環阻力 誘導阻力：空氣升力摩擦阻力摩擦阻力形狀阻力形狀阻力58%58%干擾阻力干擾阻力14%14%通風阻力通風阻力12%12%摩擦阻力摩擦阻力9%9%誘導阻力誘導阻力7%7%4.4.行駛阻力行駛阻力R R4.3.4 4.3.4 空氣阻力空氣阻力R Rl l構成構成汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 20

16、221vACRDl阻力系數 CD空氣阻力系數 承用車0.30.450.0142 0.0213卡車0.50.60.02370.0284摩托車0.61.00.02840.0474CD:阻力系數l：空氣阻力系數(Pa/(km/h)2) ： 空氣密度（1.225 kg/m3)A ：前投影面積(m2)v :車速 (m/s)V :車速 (km/h)2AVRll考慮空氣密度（風洞試驗）不考慮空氣阻力（道路試驗）4.4.行駛阻力行駛阻力R R4.3.5 4.3.5 空氣阻力空氣阻力R Rl l基本公式基本公式汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統

17、4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 21CD1.150.470.340.1表1.1 簡單形狀物體的CD球球30圓錐圓錐2:1的長方形翼形翼形4.4.行駛阻力行駛阻力R R4.3.54.3.5阻力系數阻力系數 C CDD汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 22singmRS(%)tan100i道路坡度gmsingm4.4.行駛阻力行駛阻力R R4.4 4.4 爬坡阻力爬坡阻力R Rs s汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1

18、講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 23dtdVmmdtdvmmRa631.)()(符號加速時為+，減速時為-， m旋轉部分的換算質量加速阻力 Ra4.4.行駛阻力行駛阻力R R4.5 4.5 加速阻力加速阻力R Ra a-公式公式汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 24旋轉阻力扭矩換算成輪胎和地面近的驅動阻力rTF/dtdvmdtdvrIrvrIrIrTF2 /r)(212221IIirr

19、Im1I2I速比 i4.4.行駛阻力行駛阻力R R4.5 4.5 加速阻力加速阻力R Ra a-旋轉部分的換算質量計算之一旋轉部分的換算質量計算之一汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 252221ftetfWiiIIIIrm)(WItifiIW: 車輪及與其同轉部分的轉動慣量If : F/D輸入軸及與其同轉部分的轉動慣量It : T/M輸入軸及與其同轉部分的轉動慣量Ie: Eng輸入軸及與其同轉部分的轉動慣量（加速時使用，惰行.制動時為0）fIeItI m乘用車1檔

20、1.70m2檔0.54m3檔0.20m4檔0.10mJIS規格（承用車）含發動機 0.08m不含發動機0.05m從驅動輪看時旋轉部分的換算質量4.4.行駛阻力行駛阻力R R4.5 4.5 加速阻力加速阻力R Ra a-旋轉部分的換算質量計算之二旋轉部分的換算質量計算之二汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 26dtdvmmmmvACRRRRRrDasrl)(sincosgg221驅動力 F滾動阻力 Rr空氣阻力 Rl加速阻力 Ra爬坡阻力 Rs4.4.行駛阻力行駛阻力

21、R R4.6 4.6 行駛阻力小結行駛阻力小結汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 27平坦路面的行駛阻力測定方法平坦路面的行駛阻力測定方法惰行法惰行法:在某個車速下將在某個車速下將T/M置于空檔置于空檔， ，依靠慣性使其行駛依靠慣性使其行駛4.4.行駛阻力行駛阻力R R4.7 4.7 水平平坦路面行駛阻力測定法水平平坦路面行駛阻力測定法ABViv2/vvi2/vvit1t2tividtdva車速v時間車速v減速度車速v行駛阻力221vACmdtdvmmRDg/)(d

22、tdV221vACmdtdvmmDg)(惰行法測定惰行法測定風洞試驗風洞試驗（空氣阻力空氣阻力）和轉轂試驗和轉轂試驗（滾動阻力滾動阻力）求和求和汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 28FFFTr行駛方向TrFPrFT扭矩功率F驅動力驅動力懸架裝置5.5.發動機的輸出特性和驅動力發動機的輸出特性和驅動力5.1 5.1 驅動力定義驅動力定義汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性

23、和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 290255301015200936力 (kN)速 度 (m/s)051015時間 (s)速度 V力（質量加速度）100 km/h5 m/s25.25.2速度速度，驅動力的時間推移驅動力的時間推移5.5.發動機的輸出特性和驅動力發動機的輸出特性和驅動力汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 30車速V（/）理想功率與輸出特性理想功率與輸出特性內燃機的輸出功率與扭矩特性內燃機的輸出功率與扭矩特性功率，扭矩VTP扭矩 T雙曲線功率 P如果假

24、定發動機的輸出功率P 不隨車速變化則 TV=const.eeNPTTNP/602發動機轉速Ne(rpm)功率，扭矩P/Ne 最大時扭矩最大扭矩 Te功率 PTmax5.5.發動機的輸出特性和驅動力發動機的輸出特性和驅動力5.3 5.3 理想與實際的功率，扭矩輸出特性比較理想與實際的功率，扭矩輸出特性比較汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 315.5.發動機的輸出特性和驅動力發動機的輸出特性和驅動力5.4 5.4 發動機輸出功率與扭矩特性發動機輸出功率與扭矩特性汽車動

25、力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 32eTetTieftTii發動機扭矩tifirFTF : 驅動力(N)Te : 發動機扭矩 (Nm)it : T/M速比if : 主減比Vr : 輪胎動態半徑(m)t : T/M傳動效率t : F/D傳動效率5.5.發動機的輸出特性和驅動力發動機的輸出特性和驅動力5.5 5.5 發動機扭矩與驅動力發動機扭矩與驅動力汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機

26、的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 33發動機轉速(rpm)eNteiNfteiiNtifir速比主減比)(602m/seftNiirv車速 V(km/h)5.5.發動機的輸出特性和驅動力發動機的輸出特性和驅動力5.6 5.6 發動機轉速與車速發動機轉速與車速汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 34ftfteiirTF)(1000602km/hfteiiNrV根據發動機扭矩與轉速可以求得驅動力與速度的關系（驅動力曲線）車速V驅動力F驅動力曲線驅動力曲線曲線群

27、的包絡線接近雙曲線通過變速器使驅動力接近雙曲線（變速器的必要性）1 速2 34發動機轉速Ne(rpm)扭矩 Te(Te , Ne)(F , V)雙曲線（發動機功率一定時）高速時開始時5.5.發動機的輸出特性和驅動力發動機的輸出特性和驅動力5.7 5.7 驅動力與速比驅動力與速比汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 35車速 (km/h)0408012016018014010060201000200030004000500060007000100020003000400

28、0500060007000發動機轉速 (rpm)驅動力行駛阻力 (N)50%45%40%35%30%25%20%15%10%5%3%水平1檔2檔3檔4檔sincosggmmAVRrl2ftftesiirTF驅動力行駛阻力主減速比 4.1111檔 3.5492檔 2.1973檔 1.4204檔 1.000車輛總質量 1615 kg輪胎半徑0308 m發動機最大扭矩 161.7Nm/3600 rpm發動機最大功率84.5 kW/5600 rpm1檔2檔3檔4檔6.6.行駛性能曲線行駛性能曲線6.16.1行駛性能曲線行駛性能曲線汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性

29、指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 36最高車速為剩余驅最高車速為剩余驅動力動力Fs=F-Rrl=0時的車速時的車速0)(2AVmiirTFlrftftesg)km/h(maxAmiirTVlrftfteg車速 (km/h)0408012016018014010060201000200030004000驅動力行駛阻力 (N)水平VmaxftfteiirTF2AVmRlrrlg6.6.行駛性能曲線行駛性能曲線6.2 6.2 最高車速最高車速汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統

30、 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 37max)()(ammAVmiirTFlrftftes2g即將剩余驅動力全部用于加速時的加速度 ammFaSmaxftfteiirTF2AVmRlrrlg驅動力行駛阻力車速 (km/h)max)(amm6.6.行駛性能曲線行駛性能曲線6.3 6.3 最大加速度最大加速度汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識入門講座1講座目的 2動力性指標， 基本理論 3傳動系統 4行駛阻力 5發動機的輸出特性和驅動力 6行駛性能曲線 7課題 38車速 (km/h)0408012010060204000500060007000驅動力行駛阻力 (N)50%45%40%35%因車速較低可以忽視空氣阻力（Rl=0）cossinggmmRrRsRrftftesiirTF1ggmmiirTrftfte11maxsin6.6.行駛性能曲線行駛性能曲線6.4 6.4 最大爬坡能力最大爬坡能力汽車動力性基礎知識入門講座汽車動力性基礎知識