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《汽车系统动力学配套教学课件第2版喻凡 第5章 纵向动力学性能分析.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第五章纵向动力学性能分析第一节动力的需求与供应第二节动力性第三节燃油经济性第四节驱动与附着极限和驱动效率□□□□□第五节制动性第一节动力的需求与供应一车辆对动力的需求这里介绍的车辆行驶阻力,实际上代表了车辆对动力的需求（记为Fdem）。按行驶状态的不同,车辆行驶阻力可分为稳态匀速行驶状态下的阻力和瞬态加速时的阻力两部分。前者包括车轮滚动阻力、空气阻力和坡度阻力;后者主要是指加速阻力。图5-1车辆加速上坡时所受到的行驶阻力第一节动力的需求与供应一车辆对动力的需求在车辆加速上坡时,作用于车辆的行驶阻力如图5-1所示,主要包括车轮滚
2、动阻力FR、空气阻力FD、坡度阻力FG和加速阻力Fa。其中关于车轮滚动阻力和车辆的空气阻力,已在第三章第四节和第四章第七节做了详细介绍。设车辆整备质量为mv,车辆装载质量为mc,当坡度角为αG时,由重力导致的坡度阻力FG为:FG=(mv+mc)gsinαG(5-1)考虑一般道路坡度较小,所以近似有:FG=(mv+mc)gtanαG=(mv+mc)giG式中,iG为路面坡度。第一节动力的需求与供应一车辆对动力的需求当车辆非匀速行驶时,必须克服由加速(或减速)所产生的惯性力,这里统一记为“加速阻力”Fa,它包括车身质量加速(或减速
3、)运动产生的平动(translational)分量Fa,t和车辆旋转部件加速(或减速)产生的转动(rotational)分量Fa,r,分别为:Fa,t=(mv+mc)ax(5-2)Fa,r==(5-3)式中,mv为车辆整备质量;mc为车辆装载质量;ax为车辆沿前进方向的加速度,等于;Ma为由旋转部件非匀速运动引起的惯性力矩;Θ为所有旋转部件换算到驱动桥的总等效转动惯量;为驱动轮的角加速度;rd为驱动轮滚动半径。由于θtw=x/rd,故有=/rd,且=ax,因此,加速阻力的转动分量可写为:Fa,r=Θ·ax/(5-4)第一节动力
4、的需求与供应一车辆对动力的需求对旋转质量总等效转动惯量Θ来说,必须考虑所有动力装置和传动系统部件的转动惯量,对图5-2所示的典型车辆而言,具体包括以下几方面:1)发动机、离合器:Θe+Θc;2)某特定传动比i时的传动系统(相对传动系统输入轴):ΘTi;3)驱动桥、差速器:Θdr;4)车轮(包括制动鼓或制动盘及半轴):Θw。在计算车轮质量转动惯量时须特别注意:不管是前轮驱动还是后轮驱动,或者是四轮驱动,必须考虑所有的车轮。第一节动力的需求与供应一车辆对动力的需求图5-2非匀速工况下需考虑的旋转质量的转动惯量第一节动力的需求与供应
5、一车辆对动力的需求采用某特定传动比ig和后轮(或前轮)驱动桥主减速器传动比i0的乘积,可以得到相对于该驱动桥传动比i的简化等效旋转质量转动惯量Θi,但要求替代的等效系统的输出必须相同,即:Θi=Θw+Θdr+(Θe+Θc+ΘTi)(5-5)将加速阻力平动分量Fa,t和加速阻力转动分量Fa,r相加,并将式(5-2)和式(5-4)代入,即得到总的车辆加速阻力Fa:Fa=ax(5-6)若定义一个仅与车辆参数有关的旋转质量换算系数δi:δi=+1(5-7)则车辆总的加速阻力可写成以下形式:Fa=(δimv+mc)ax(5-8)第一节动
6、力的需求与供应一车辆对动力的需求由式(5-5)可知,旋转质量惯性矩是传动系统传动比的二次函数,因而其大小很大程度上由传动系统传动比决定。不同典型车型在不同档位的旋转质量换算系数δi见表5-1。若旋转质量换算系数大于2时,表明更高的动力需求是用来加速旋转质量,而非用于车辆的平动加速。档位12345福特Escort1.321.151.101.071.06宝马730iA1.211.101.051.03戴姆勒-奔驰-bus1.611.181.081.061.03档位12468戴姆勒-奔驰1632K10.123.181.651.211.
7、08表5-1不同典型车型在不同档位的旋转质量换算系数δi第一节动力的需求与供应一车辆对动力的需求综上所述,代表车辆动力需求的车辆总行驶阻力FDem可写成:FDem=Fa+FG+FR+FD=(δimv+mc)ax+(iG+fR)(mv+mc)g+CDAu2(5-9)将各行驶阻力分量绘制在同一图中,就得到了车辆行驶阻力曲线图,如图5-3所示。由于反映了不同驱动工况下车辆所需的驱动力矩,所以行驶阻力曲线也称为动力需求特性曲线。图5-3车辆上坡时的行驶阻力曲线图第一节动力的需求与供应一车辆对动力的需求各行驶阻力分量对总行驶阻力的影响程
8、度与车辆的行驶状态有关。通常,对野外高速行驶的乘用车而言,空气阻力起主导作用;而对商用货车,空气阻力的影响相对较小。图5-4所示为典型商用车在不同行驶条件下各阻力分量引起的相对燃油消耗百分比。需强调的是,除空气阻力外,其他所有行驶阻力分量均与车重有关。这也意味着减小车重对节省
