汽车行驶的附着条件与汽车的附着率培训课件

1、汽车理论,第五讲,主讲教师：杨志华,学时,48,2,第一章,汽车动力性,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,本节将介绍附着力、附着条件、附着率等基本概,念，分析汽车在纵向坡道上加速上坡时的受力,确,定汽车在不同行驶条件下的附着率,返回目录,本节内容较复杂，公式较繁琐，我们需要掌握的是,基本思想和重要结论,3,路面条件,附着系数,干沥青路面,0.7,0.8,湿沥青路面,0.5,0.6,干燥的碎石路,0.6,0.7,干土路,0.5,0.6,湿土路,0.2,0.4,滚压后的雪路,0.2,0.3,m,a,x,X,Z,F,F,F,F,1,附着力,附着系数，与路面,和轮胎都有关,地面对轮胎切向反作,

2、用力的极限值（最大值,即为附着力,F,Z,地面作用在车轮上,的法向反力,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,常见路面的,平均,附着系数,思考：为什么汽车在湿土路上容,易出现打滑现象,4,思考,光面胎和带花纹的轮胎在,干燥硬路面上的附着系数有何,不同,轮胎花纹起什么作用,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,胎面与,的关系,5,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,6,F1,方程式赛车在不同天气条件下,使用的不同胎面花纹的轮胎,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,7,2,2,2,f,t,Z,X,F,F,r,T,T,2,2,Z,X,F,F,后轮驱动时，附

3、着条件是,附着条件：地面作用在驱动轮上的切向反力小于驱动,轮的附着力,驱动轮上的切向反力主要与哪些因素有关？其,大小可否通过驾驶员合理控制,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,2,附着条件,思考,匀速行驶时,8,2,2,Z,X,F,F,令,后轮驱动汽车的附着条件,也可以表达为,2,2,2,Z,X,F,F,C,C,2,后轮驱动汽车驱动,轮的附着率,3,附着率,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,由附着条件可得,前轮驱动时，附着条件是,令,1,1,1,Z,X,F,F,C,1,1,Z,X,F,F,C,1,前轮驱动汽车驱动,轮的附着率,前轮驱动汽车的附着条件,也可以表达为,1,C,附着率是

4、完成规定工况对路面提出的最低要求，其大小取,决于“规定工况”，与实际路面条件无关,2,C,9,以前轮驱动为例,如果,F,X,1,小,F,Z,1,大，则,小，附,着条件容易得到满足,F,X,1,小,1,C,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,路面条件好，车速低,F,f,小；行驶车速低,F,w,小；路面平坦,F,i,小；不急加速,F,j,小,什么,路面,条件下,附着条,件不易满足,湿滑路面、冰雪,路面、沙地等,当路面有积雪时,起步用,高挡好还是用低挡好,用高挡轻踩加速,踏板起步较好,汽车在什么,工况,下工作,附着条件会不易满足,起步急加速,解,释,为,什,么,10,2,2,f,2,r,t,2

5、,Z,X,F,r,T,T,T,F,解决方案,装用,TCS,ASR,驱动力控制系统，通过对驱,动轮作用制动力矩控制起步过程的,F,X,2,进而减少燃油喷射量,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,起步过程中，驱动轮的严重滑转会加剧轮胎的磨损,11,max,X,F,sin,i,G,F,c,o,s,G,i,F,F,只,有,才,有,可,能,爬,上,坡,道,sin,cos,G,G,1,o,1,0,0,4,5,i,即,越野车能否爬上,100,的坡道,8,0,max,越野汽车爬坡时,即只有附着系数大于,1,时,才有可能,爬上,100,的坡道,思考,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,F,12,二、

6、汽车的附着力与地面法向反作用力,汽车在加速上坡时，附着条件不易满足,以下将在此工况下，分析路面作用在车轮上的法向,力,F,Z,和切向力,F,X,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,13,cos,d,d,sin,cos,cos,d,d,sin,cos,2,w,0,g,f,w,g,g,2,1,w,0,g,f,w,g,g,1,L,rf,G,F,t,u,Lr,i,i,I,Lr,I,L,h,g,G,L,h,L,a,G,F,L,rf,G,F,t,u,Lr,i,i,I,Lr,I,L,h,g,G,L,h,L,b,G,F,Z,Z,Z,Z,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,静态轴荷,动态分量,空气升

7、力,滚阻的作用,14,sin,cos,g,1,s,L,h,L,b,G,F,Z,sin,cos,g,2,s,L,h,L,a,G,F,Z,主要与质心位置,及坡度角有关,1,静态轴荷的法向反作用力,2,动态分量,t,u,Lr,i,i,I,G,g,Lr,I,G,g,L,h,g,G,F,Z,d,d,0,g,f,w,g,1,d,t,u,Lr,i,i,I,G,g,Lr,I,G,g,L,h,g,G,F,Z,d,d,0,g,f,w,g,2,d,思考：汽车加速前进,时,前后轮的垂直载荷,发生什么变化,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,15,F,Z,d1,F,Z,d2,加速时,后驱车容易满足,附着条件,跑车

8、大多采用后轮驱动,思考：加速时,前驱车还是后驱车容易满足附着条件,保时捷,911,双座跑车采用,后置式发动机,后轮驱动,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,16,绝大多数双座跑车采用中置发动机后轮驱动,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,思考：要想使发动机转矩得到充分发挥,又满足附,着条件,最理想的驱动方式是什么,四轮驱动,17,高级轿车,自重大,F,f,大；车速高，车体大,F,W,大,发动机排量大,F,t,大,思考：什么车型适合用四轮驱动,超级跑车,车速高,F,W,大；发动机排量大,F,t,大,越野车,道路条件差，附着系数小,重型货车,自重大,F,f,大，道路条件差，附着系数小,

9、第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,18,2,r,Lf,1,w,2,1,u,A,C,F,Z,2,r,Lr,2,w,2,1,u,A,C,F,Z,C,Lf,前空气升力系数,C,Lr,后空气升力系数,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,3,空气升力,19,4,滚动阻力偶矩产生的部分,此项较小，可以忽略不计,f,1,c,o,s,Z,r,f,F,G,L,cos,f,2,L,rf,G,F,Z,忽略旋转质量惯性阻力偶矩和滚动阻力偶矩之后,t,u,L,h,g,G,F,F,F,t,u,L,h,g,G,F,F,F,Z,Z,Z,Z,Z,Z,d,d,d,d,g,2,w,2,s,2,g,1,w,1,s,1,

10、第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,20,三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力,切向反作用力最大值出现在汽车加速爬坡的工况,以下将在此工况下进行分析,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,21,将整车分解为车身、驱动轮（前轮）、从动轮（后轮）三部分，分别分析其受力,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,基本思想,给定车辆参数、坡,度、车速和加速度,可以算出从动轮受,到的阻力、车身受,到的阻力，这些阻,力都需要由驱动轮,上的地面切向反力,克服，剩余部分用,于车辆加速,22,2,2,w,2,2,p,sin,d,d,X,F,G,t,u,m,F,2,j,w,2,f,2,T,T,r,F,X

11、,r,T,r,T,F,X,2,jw,2,f,2,2,f,2,F,F,X,t,u,m,G,F,F,d,d,si,n,2,2,w,2,f,2,p,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,T,jw2,很小，忽略不计,23,t,u,m,W,F,F,F,d,d,sin,B,B,w,2,p,1,p,t,u,m,m,G,W,F,F,F,d,d,sin,2,B,2,w,B,w,2,f,1,p,代入得,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,t,u,m,G,F,F,d,d,si,n,2,2,w,2,f,2,p,将,24,t,u,m,G,F,F,X,d,d,sin,1,1,w,1,p,1,t,u,m,G,F,

12、F,F,X,d,d,sin,w,2,f,1,将,代入得,j,i,w,2,f,F,F,F,F,注意,与,F,j,的区别,j,F,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,当汽车由前轮驱动时,j,i,w,2,f,1,F,F,F,F,F,X,j,i,w,1,f,2,F,F,F,F,F,X,同理可得,当汽车由后轮驱动时,t,u,m,m,G,W,F,F,F,d,d,sin,2,B,2,w,B,w,2,f,1,p,即，驱动轮的地面切向反力等于从动轮的滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和“加速阻力,汽车理论,第六讲,主讲教师：杨志华,学时,48,26,2,2,Z,X,F,F,令,后轮驱动汽车的附着条件,也可以表达

13、为,2,2,2,Z,X,F,F,C,C,2,后轮驱动汽车驱动,轮的附着率,回顾：附着率,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,由附着条件可得,前轮驱动时，附着条件是,令,1,1,1,Z,X,F,F,C,1,1,Z,X,F,F,C,1,前轮驱动汽车驱动,轮的附着率,前轮驱动汽车的附着条件,也可以表达为,1,C,附着率是完成规定工况对路面提出的最低要求，其大小取,决于“规定工况”，与实际路面条件无关,2,C,27,t,u,L,h,g,G,F,F,F,t,u,L,h,g,G,F,F,F,Z,Z,Z,Z,Z,Z,d,d,d,d,g,2,w,2,s,2,g,1,w,1,s,1,当汽车由前轮驱动时,j

14、,i,w,2,f,1,F,F,F,F,F,X,j,i,w,1,f,2,F,F,F,F,F,X,当汽车由后轮驱动时,地面法向反力,地面切向反力,28,四、附着率,汽车直线行驶状况下，充分发挥驱动力作用时,要求的最低,附着系数。可以由上述法向反力和切向反力计算得到,1,加速、上坡行驶时的附着率,1,后轮驱动汽车,f1,w,i,j,2,2,g,2,s,2,w,2,d,d,X,Z,Z,Z,F,F,F,F,F,C,h,G,u,F,F,F,g,L,t,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,29,i,j,2,g,s2,d,d,Z,F,F,C,h,G,u,F,g,L,t,1,1,d,c,o,s,d,u,q

15、,i,g,t,令,忽略空气阻力和滚动阻力,q,包含加速阻力在内的,等效坡度,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,2,g,q,C,h,a,q,L,L,为加速上坡行驶时要求的地面附,着系数；换言之，当给定路面的附着系数,时，汽车能通过的最大等效坡度为,q,g,1,a,L,q,h,L,2,C,sin,cos,g,2,s,L,h,L,a,G,F,Z,t,u,g,i,L,h,L,a,t,u,g,i,d,d,1,cos,1,d,d,1,cos,1,g,将,代入,30,1,g,q,C,h,b,q,L,L,g,1,b,L,q,h,L,2,前轮驱动汽车,2,g,q,C,h,a,q,L,L,当汽车由后轮驱动

16、时,同理可得，当汽车由前轮驱动时,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,思考：如果,a,b,哪种驱动方式的,等效坡度更大,g,1,a,L,q,h,L,31,t2,t1,2,t,T,T,T,驱动方式或,车型,前轮驱动,0,后轮驱动,1,Audi,0.5,BMW325i,0.63,M.B.4Matic,0.65,3,四轮驱动汽车,令后轴的转矩分配系数为,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,32,d,d,1,sin,1,1,t,u,g,G,F,X,d,d,1,sin,2,t,u,g,G,F,X,q,L,h,L,b,q,C,g,1,1,q,L,h,L,a,q,C,g,2,通常前、后驱动轮的附

17、着率不相等,汽车的等效坡度受附着率较大,驱动轮的限制,L,h,L,b,q,g,1,L,h,L,a,q,g,2,1,C,C,若,2,1,C,C,若,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,等效坡度一定时，如果前轮附着率较大，前驱动轮的驱动力将先达,到地面附着力而滑转，后驱动轮驱动力也保持在前轮刚开始滑转时的数,值不再增加。反之亦然,1,g,q,C,h,b,q,L,L,2,g,q,C,h,a,q,L,L,单纯前驱,单纯后驱,四驱,33,t,u,g,G,G,G,d,d,sin,cos,q,如果前、后轮驱动力可以根据运动状况自动调节，同时达到,附着力极限,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,即

18、,注意，“锁定的,四轮驱动”就是,前、后轮驱动,力可以根据运动,状况自动调节,轴间差速问题,34,0,i,令,0,d,d,t,u,f1,w,2,s2,w2,Z,Z,F,F,C,F,F,2,高速行驶时的附着率,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,f1,w,i,j,2,2,g,2,s,2,w,2,d,d,X,Z,Z,Z,F,F,F,F,F,C,h,G,u,F,F,F,g,L,t,同样，也可以求出前轮驱动的附着率,对于给定车辆，基本上,取决于车速,35,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,思考：如果路面附着系数,两种轿车,1,挡的动,力性可否得到充分发挥,7,0,36,随着车速的增加，后轮的法向反作用力下降，而切向反作用力则,按车速的平方关系增大。因此，附着率,随车速的提高而急剧增大,附着条件不易满足,2,C,第四节,汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,思考：高速轿车该如何解决附着率过大的问题,37,按“附着率不超过附着系数”，可以精确定量求解,附着问题；但计算较繁琐，而且需要较多的车辆结,构参数,在某些允许粗略估算的场合，可以采用简化的模型,驱动力不超过驱动轮的附着力”。以后驱动为例,F,2,该模型有一定近似、略偏于安全,r,i,i,T,F,T,0,g,tq,t,L,a,G,38,另外，上述关于附着