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1.3 汽车驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图1.3.1 驱动力—行驶阻力平衡图前面得到汽车的行驶方程式为t f i W F F F F F j =+++或 2021.15tq g TD a T i i C Au du Gf Gi m r dtηδ=+++ 此方程表明了汽车行驶时，驱动力和各行驶阻力之间的平衡关系。
当发动机转速特性、变速器传动比、主减速比、机械效率、车轮半径、空气阻力系数、汽车迎风面积及汽车总质量等初步确定后，便可利用此式分析汽车在良好路面（沥青、混凝土路面）上的行驶能力，即确定节流阀全开时，汽车能达到的最高车速、加速能力和爬坡能力。
为了清晰而形象地表明汽车行驶时的受力情况及其平衡关系，一般是采用汽车行驶方程式用图解法来进行分析的。
汽车的驱动力-行驶阻力平衡图就是最基本的一种，将汽车行驶中经常遇到的滚动阻力和空气阻力叠加后画在驱动力图上，并表明该叠加量随车速的变化关系曲线。
图1-9即为一具有五挡变速器汽车的驱动力-行驶阻力平衡图。
1.3.2 利用驱动力—行驶阻力平衡图图解汽车动力性指标1.3.2.1 最高车速汽车的最高车速是指汽车在无风的条件下，在水平、良好的路面上，节流阀全开，变速器置于最高挡所能达到的车速。
根据汽车行驶方程j i W f t F F F F F +++=此时，，，0=i F 0=j F W f t F F F +=，即驱动力-行驶阻力平衡图上曲线（此时为最高挡驱动力曲线）与t F 5t F W f F F +曲线的交点对应的车速，就是最高车速（图中为175km/h ）。
从图中还可以看出，当车速低于最高车速时，驱动力大于行驶阻力，这样，汽车就可以利用剩下来的驱动力加速或爬坡，或牵引挂车。
当需要在119km/h 等速行驶时，驾驶员可以关小节流阀开度(图中虚线)，此时发动机只用部分负荷特性工作，相应地得到虚线所示驱动力曲线，以使汽车达到新的平衡。
1.3.2.2 汽车的加速能力汽车的加速能力可用它在水平良好路面上行驶时，能产生的加速度来评价。
汽车的动力性汽车的动力性是指汽车直线行驶在良好路面上所能达到的平均行驶速度。
1 汽车动力性的评价指标汽车的最高车速Vamax（km／h）：是指在水平良好的路面（混凝土或沥青路）上汽车能达到的最高行驶车速。
加速能力：是指汽车在各种行驶条件下迅速提高行驶速度的能力。
评价指标：原地起步加速时间和超车加速时间。
汽车的最大爬坡度imax（％）：汽车的最大爬坡度是指满载时汽车在良好路面上能顺利通过的最大坡度。
爬坡能力是指车辆在一定坡长及坡度上匀速连续爬坡的能力。
2 汽车动力性的测定条件道路：水泥或沥青路面，干燥、清洁和平直路段，路面最大坡度i≤3％，测试路段长度大于3km。
温度为0~35℃，大气压99.33～101.99kPa，风速不大于3rn／s。
装载：满载、均匀；3 汽车的受力分析汽车的驱动力与行驶阻力的平衡关系式称为汽车的行驶方程式。
即Ft=∑F阻=Ff+Fw+Fi+Fj3.1 汽车的驱动力Ft发动机产生的有效转矩，经传动系传到驱动轮上，此时作用于驱动轮上的转矩Ｍt（N．m）产生一个对地面的圆周力Fo，地面对驱动轮的反作用力Ft，（方向与Fo相反）即是汽车的驱动力，单位为N。
其数值为Ft＝Ｍt/R Mt= Me .ig.io.η式中，R一车轮半径，m。
Me―发动机输出的有效转矩，N ·m ; ig―变速器的传动比；io―主减速器的传动比；η―传动系的传动效率。
3.1.1 发动机转矩发动机的功率Pe、转矩Me以及燃油消耗率ge与发动机曲轴转速n之间的函数关系。
常以曲线表示，则曲线称为发动机的速度特性曲线，如图1所示。
发动机外特性曲线：加速踏板位置最大即发动机节气门全开时的速度特性曲线；发动机特性曲线常是在试验台上未带空气滤清器、水泵、风扇、消声器、发电机等条件下测得的，带上全部附件时的发动机特性曲线称为使用特性曲线。
3.1.2 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，为克服传动系各部件中的摩擦，会消耗掉一部分功率Pt，传动系的机械效率为η＝1一Pt／Pe传动系功率损失可分为机械损失和液力损失。
精心整理《汽车理论》设计报告汽车动力性、经济性的计算机模拟目录1汽车驱动力图 (1)1.1汽车驱动力图简介 (1)1.2汽车驱动力图 (2)2汽车驱动力-行驶阻力平衡图 (2)2.12.233.13.244.14.255.1汽车动力特性图简介 (6)5.2汽车动力特性图 (6)6汽车功率平衡图 (6)6.1汽车功率平衡图简介 (6)6.2汽车功率平衡图 (7)7汽车百公里油耗图 (7)7.1汽车百公里油耗图简介 (7)7.2汽车百公里油耗图 (8)参考文献 (8)附录 (8)汽车动力性、经济性的计算机模拟张少波（）摘要：通过MATLAB 计算机软件进行汽车动力性、经济性的计算机模拟，模拟得出汽车的各种特性曲线。
包括：驱动力图，驱动力-行驶阻力平衡图，爬坡度图，加速度图，动力特性图，功率平衡图，百公里油耗图。
同时对汽车特性曲线的计算公式加以统计汇总学习。
因此驱动力为（1.3）汽油发动机使用外特性的Tq-n 曲线的拟合公式为（1.4）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F t -u a 来全面表示汽车的驱动力，称为汽车的驱动力图。
设计中的汽车有了发动机的外特性曲线、传动系的传动比、传动效率、车轮半径等参数后，即可用式（1.1）求rT 0t T g tq i i T η=出各个档位的F t 值，再根据发动机转速与汽车行驶速度之间转换关系求出u a ，即可求得各个档位的F t 于u a 曲线。
发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为（1.5） 式中，u a 为汽车行驶速度（km/h ）;n 为发动机转速（r/min ）;r 为车轮半径（m ）; i g 为变速器传动比；i 0为主减速器传动比。
另：实际行驶中，发动机常在节气门部分开启下工作，相应的驱动力要比它小。
1.2汽车驱动力图其车辆基本参数见附录1，其Matlab 程序见附录2。
轮胎的构造、材料、气压等有关。
这里选取滚动阻力系数为良好的沥青或混凝土路面滚动阻力系数。
1.1汽车的驱动力--行驶阻力平衡图1.1.1计算说明:汽车的速度与转速之间的关系:0377.0i i rn U g a=汽车发动机的使用外特性n T tq ~曲线的拟合公式为: 432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.295313.19n n n n T tq -+-+-=汽车的驱动力:ri i T F tg tq t η0=汽车的行驶阻力:a D w f U A C Gf F F 15.21+=+1.1.2作图说明:在excel 表格中,按照不同档位的g i 值,可以依次建立每一个档位对应的a U ,tqT ,t F 和w f F F +,即如下图表1-1所示:图表1-1由于要求汽车的驱动力和行驶阻力平衡图,则在excel 表格中插入图表,分别以各个档位对应的速度值a U 作为其横坐标,t F 和w f F F +作为其纵坐标建立图表.横坐标的单位为km/h,纵坐标的单位为N,如下图1-2所示:图1-2注释:从图1-2上可以清楚地看出不同车速时驱动力和行驶阻力只见到的关系.汽车以最高档行驶时的最高车速可以直接在图1-2上找到.显然,5t F 曲线与w f F F +曲线的交点便是maxa U .因为此时驱动力和行驶阻力相等,汽车处于稳定的平衡状态.1.2绘制动力特性图1.2.1计算说明:汽车的速度与转速之间的关系:0377.0i i rn U g a =汽车的空气阻力和车速的关系:215.21a D w U A C F =动力因数:GF F D wt -=1.2.2作图说明:在excel 表格中,按照不同档位的g i 值,可以依次建立每一个档位对应的U,w F和D,即如下图1-3所示:a图1-3由于要求汽车的动力特性图,所以分别以汽车的速度U为横坐标,以动力因a数D为纵坐标建立汽车的动力特性图.其横坐标的单位为km/h,纵坐标为动力因数,无单位.所以该动力特性图如下图1-4所示:图1-4注释:f 为滚动阻力系数.1.3绘制功率平衡图1.3.1计算说明:汽车的速度与转速之间的关系:0377.0i i rn U g a=汽车发动机的使用外特性n T tq ~曲线的拟合公式为:432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.295313.19n n n n T tq -+-+-=汽车的功率为:9550n T P tq e =汽车遇到的阻力功率为:taD tatwf AUC GfUP P ηηη7614036003+=+1.3.2作图说明:根据转速分别算出汽车的转矩tq T ,功率e P ,以及对应各个档位下的车速4321,,,a a a a U U U U .并根据公式计算出汽车的行驶阻力taD tatwf AUC GfUP P ηηη7614036003+=+,所列图表如下图1-5所示:图1-5根据上图所得数据,以车速a U 为横坐标,以e P 和twf P P η+为纵坐标,将发动机功率e P 和汽车经常遇到的阻力功率twf P P η+对车速的关系绘制在坐标图上,即得汽车功率平衡图,如图1-6所示:图1-6注释:由图可见在不同档位时,功率的大小不变,只是各档发动机功率曲线所对应的车速位置不同,且低速时车速低,所占速度变化区域窄;高档时车速高,所占变化区域宽.f P 在低速范围内是一条斜直线,在高速时由于滚动阻力系数f 随车速a U 而增大,所以fP 随a U 以更快的速率加大;w P 则是车速a U 的三次函数.二者叠加后,阻力功率曲线twf P P η+-a U 是一条斜率越来越大的曲线.高速行驶时,汽车主要是克服空气阻力功率.2.1汽车的最高车速2.1.1 理论说明:汽车的功率完全是靠发动机曲轴的功率所提供,消耗在行驶中的各个环节.其中有滚动阻力功率f P ,空气阻力功率w P ,坡度阻力功率i P 和加速阻力功率j P .在还未达到最大的行驶速度max a U 时,发动机的功率在克服各种行驶阻力的同时还有剩余用来加速和爬坡.当发动机输出的功率和行驶阻力相等时,汽车处于稳定的平衡状态,车速也不再增加.此时的车速即为最大的车速max a U .2.1.2求最高车速max a U由上述的理论依据,我们直接可以在汽车的功率平衡图上读出汽车的最高车速max a U =98km/h.2.1.3求最大爬坡度:根据如下的公式432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.295313.19n n n n T tq -+-+-=ri i T F tg tq t η0=377.0i i rn Ug a=a D w f U A C Gf F F 15.21+=+))(arcsin(max GF F F w f t +-=αmaxmax tan α=i可知一档的最大爬坡度max i =0.374注释:一般所谓汽车的爬坡能力,是指汽车在良好路面上克服w f F F +后的余力全部用来(即等速)克服坡度阻力时能爬上的坡度,所以0=dtdu .因此,)(w f t i F F F F +-=.汽车的最大爬坡度max i 为1档时的最大爬坡度.2.1.4求最大爬坡的所对应的附着率:在加速及上坡过程中,主要的行驶阻力为加速阻力和坡度阻力,由上一问中是求最大爬坡度时的附着系数.所以空气阻力,滚动阻力和加速阻力均可以忽略不计.由上一问可知道汽车的最大爬坡度max i =0.374,即为汽车的等效下的坡度q.所以用公式qL h L a q C g +=2ϕ可求得最大爬坡度时所对应的附着率=2ϕC 0.5243.1绘制汽车加速度倒数曲线3.1.1计算说明: 汽车的驱动力:ri i T F tg tq t η0=汽车的滚动阻力:Gf F f = 汽车的空气阻力:215.21a D w U A C F =汽车旋转质量换算系数:22022111ri i I mrI mt g f w ηδ+∑+=(注释:δ为汽车旋转质量换算系数,且δ>1.w I 为车轮的转动惯量,f I 为飞轮的转动惯量.其中,有两前轮的转动惯量1w I ,在计算的时候要乘以2,四后轮的转动惯量为2w I ,计算的过程中要乘以4.)汽车加速度倒数:)(1w f t F F F m a +-=δ根据该公式算出相应的参数值,并按照各自的档位在excel 中创建表格,如图3-1所示图3-1分别以速度a U 和加速度倒数a 1为横纵坐标建立图表,如图3-2所示图3-2注释:由于加速度的数值不易测量,实际中常用加速时间来表明汽车的加速能力.由图3-2可以看出,高档位时的加速度值要小一些,低档位时的加速度值要大一些.4.1绘制最高档与次高档的等速百公里油耗曲线4.1.1计算说明:汽车的速度与转速之间的关系:0377.0i i rn U g a=汽车的功率为:9550n T P tq e =汽车的燃油消耗率:44332210e e e e P B P B P B P B B b ++++=汽车的滚动及空气阻力功率:twf P P η+=taU Gf η215.2177.2+(注释:在万有特性图上有等燃油消耗率曲线,同时根据题中所给的拟合公式可以确定出发动机在一定转速n,发出一定的功率e P 时的燃油消耗率b.题中,计算汽车的燃油消耗率时所用的功率为发动机的净功率e P .此外,计算时还需要汽车在水平路面上等速行驶时,为克服滚动阻力与空气阻力,发动机应提供的功率twf P P η+)汽车百公里燃油消耗量:gU b P Q a e s ρ02.1=(注释:b 为燃油消耗率[g/(kw/h)];ρ为燃油密度(kg/L);汽油的ρg 可以取6.96-7.15N/L,本题中取为7.00N/L)根据以上公式可以算出所要求的数据并列出图4-1图4-14.1.2作图说明:以车速a U 为横坐标,以twf P P η+为纵坐标建立坐标系,所得即为最高档与次高档的等速百公里燃油消耗曲线,如图4-2所示汽车理论期中考核图4-2注释:在较低速度和较高车速时,不管是在最高档还是在最高档,其燃油消耗量都比较大;在超过20km/h,3档的燃油消耗量开始急剧增加,四档的燃油消耗两却增加的不是很明显,所以在较高车速正常行驶时应尽量选用最高档以减少燃油的消耗.11。
汽车理论第四版(余志生著)课后答案下载汽车理论第四版(余志生著)课后答案下载本书为全国高等学校机电类专业教学指导委员会汽车与拖拉机专业小组制订的规划教材，并于“九五”期间被教育部立项为“普通高等教育九五部级重点教材”和“面向21世纪课程教材”，于“十五”期间被教育部立项为“普通高等教育十五国家级规划教材”。
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汽车理论第四版(余志生著)：推荐理由点击此处下载汽车理论第四版(余志生著)课后答案汽车理论第四版(余志生著)：书籍目录第4版前言第3版前言第2版前言第1版前言常用符号表第一章汽车的动力性第一节汽车的动力性指标。
第二节汽车的驱动力与行驶阻力一、汽车的驱动力二、汽车的行驶阻力三、汽车行驶方程式第三节汽车的驱动力，行驶阻力平衡图与动力特性图一、驱动力一行驶阻力平衡图二、动力特性图第四节汽车行驶的附着条件与汽车的附着率一、汽车行驶的附着条件二、汽车的附着力与地面法向反作用力三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力四、附着率第五节汽车的功率平衡第六节装有液力变矩器汽车的动力性参考文献第二章汽车的燃油经济性第一节汽车燃油经济性的评价指标第二节汽车燃油经济性的计算第三节影响汽车燃油经济性的因素一、使用方面二、汽车结构方面第四节装有液力变矩器汽车的燃油经济性计算第五节电动汽车的研究一、混合动力电动汽车的特点二、混合动力电动汽车的结构三、混合动力电动汽车的节油原理四、能量管理策略五、实例分析一一丰田混合动力电动汽车Prius六、电动汽车的动力性计算第六节汽车动力性、燃油经济性试验一、路上试验二、室内试验参考文献第三章汽车动力装置参数的选定第一节发动机功率的选择第二节最小传动比的选择第三节最大传动比的选择第四节传动系挡数与各挡传动比的选择第五节利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数一、主减速器传动比的确定二、变速器与主减速器传动比的确定三、发动机、变速器与主减速器传动比的确定参考文献第四章汽车的制动性第一节制动性的评价指标第二节制动时车轮的受力一、地面制动力二、制动器制动力三、地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系四、硬路面上的附着系数第三节汽车的制动效能及其恒定性一、制动距离与制动减速度二、制动距离的分析三、制动效能的恒定性第四节制动时汽车的方向稳定性一、汽车的制动跑偏二、制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失第五节前、后制动器制动力的比例关系一、地面对前、后车轮的法向反作用力二、理想的前、后制动器制动力分配曲线三、具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数四、前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析五、利用附着系数与制动效率六、对前、后制动器制动力分配的要求七、辅助制动器和发动机制动对制动力分配和制动效能的影响八、制动防抱装置第六节汽车制动性的试验参考文献第五章汽车的操纵稳定性第一节概述一、汽车操纵稳定性包含的内容二、车辆坐标系与转向盘角阶跃输入下的时域响应三、人一汽车闭路系统四、汽车试验的两种评价方法第二节轮胎的侧偏特性一、轮胎的坐标系二、轮胎的侧偏现象和侧偏力-侧偏角曲线三、轮胎的结构、工作条件对侧偏特性的影响四、回正力矩一一绕OZ轴的力矩五、有外倾角肘轮胎的滚动第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应一、线性二自由度汽车模型的运动微分方程二、前轮角阶跃输入下进入的汽车稳态响应一一等速圆周行驶三、前轮角阶跃输入下的瞬态响应四、横摆角速度频率响应特性第四节汽车操纵稳定性与悬架的关系一、汽车的侧倾二、侧倾时垂直载荷在左、右侧车轮上的'重新分配及其对稳态响应的影响三、侧倾外倾一一侧倾时车轮外倾角的变化四、侧倾转向五、变形转向一一悬架导向装置变形引起的车轮转向角六、变形外倾一一悬架导向装置变形引起的外倾角的变化第五节汽车操纵稳定性与转向系的关系一、转向系的功能与转向盘力特性二、不同工况下对操纵稳定性的要求三、评价高速公路行驶操纵稳定性的试验一一转向盘中间位置操纵稳定性试验四、转向系与汽车横摆角速度稳态响应的关系第六节汽车操纵稳定性与传动系的关系一、地面切向反作用力与“不足-过多转向特性”的关系二、地面切向反作用力控制转向特性的基本概念简介第七节提高操纵稳定性的电子控制系统一、极限工况下前轴侧滑与后轴侧滑的特点二、横摆力偶矩及制动力的控制效果三、各个车轮制动力控制的效果四、四个车轮主动制动的控制效果五、VSC系统的构成六、装有VSC系统汽车的试验结果第八节汽车的侧翻一、刚性汽车的准静态侧翻二、带悬架汽车的准静态侧翻三、汽车的瞬态侧翻第九节汽车操纵稳定性的路上试验一、低速行驶转向轻便性试验二、稳态转向特性试验三、瞬态横摆响应试验四、汽车回正能力试验五、转向盘角脉冲试验六、转向盘中间位置操纵稳定性试验参考文献第六章汽车的平顺性第一节人体对振动的反应和平顺性的评价一、人体对振动的反应二、平顺性的评价方法第二节路面不平度的统计特性一、路面不平度的功率谱密度二、空间频率功率谱密度C。
