汽车的行驶原理

1、汽车概述,汽车的行驶原理,驱动力Ft：地面对车轮施加的一个与驱动轮向地面施加的力数 值相等、方向相反的反作用力。其大小决定于发动 机和传动系统输送给驱动轮的驱动转矩和地面附着力。,“梅赛德斯-奔驰”E350,汽车的驱动力 (N) 式中 车轮的滚动半径。 -力矩,汽车行驶基本原理图,Ft = F0,驱动轮与地面接触处向地面施加一个力F0 ，其数值为Mi 与车轮半径r之比。,汽车行驶的基本原理,汽车行驶必须具备两个基本的行驶条件：驱动条件和附着条件。,1驱动条件 汽车必须具有足够的驱动力，以克服各种行驶阻力。这些阻力主要包括滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。,汽车在水平路面上等速行驶时，会受

2、到来自地面的滚动阻力Ff和来自空气的空气阻力Fw；当汽车在坡道上上坡行驶时，还必须克服重力沿坡道的分力坡度阻力Fi；而当汽车加速行驶时需要克服加速阻力Fj。所以，汽车在行驶过程中须克服的总阻力为： F=Ff+Fw+Fi+Fj,F0 = Mt r,Ft = F0,滚动阻力Ff 由车轮滚动时轮胎与路面发生变形而产生的。 Ff =Wtf 式中 Ff 滚动阻力（N） Wt 车轮载荷（N） f滚动阻力系数。 滚动阻力系数与轮胎结构、轮胎气压、车速和路面性质等有关。,空气阻力Fw 汽车行驶时受到空气作用力在行驶方向上的分力称为空气阻力。它由空气阻力由压力阻力与摩擦阻力两部分组成。 压力阻力是空气作用在汽车

3、外表面上的法向压力的合力在行驶方向的分力。 摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面产生的摩擦作用的阻力。 影响空气阻力的因素 主要有汽车形状、迎风面积和车速。在汽车行驶的速度范围内，空气阻力与车速的平方成正比，当车速很高时，空气阻力是行驶阻力的主要部分。,空气阻力Fw,风阻系数：描述Fw大小，轿车为0.280.4。,空气阻力,正面阻力：板块顶风； 摩擦阻力：空气与车身，高速可略； 外型阻力：高速时，主要部分。,风洞试验,人造均匀气流。奔驰公司，其风扇直径就达8.5m，电动机4000kW，空气流速达270kmh。建造一个耗资数亿美元，甚至10多亿美元，而且每做一次汽车风洞试验的费用也是相当大的。目前

4、世界上的实车风洞还不多，主要集中在日、美、德、法、意等国的大汽车公司。,V200km/h时，Fw几乎占F的85%。风阻系数每降 低10，燃油节省7左右。,坡道阻力Fi： 汽车上坡时其重力沿坡道上的分力。其大小决定于坡道的坡度和汽车总质量。,Fi=Gsin 式中G汽车重力，Gmg（N） 坡度角,坡道阻力Fi： 我们需要明白“上坡的角度”与“坡度”完全是两个概念。下图可以看出，按照公共设施的设计规律，高速公路的上坡角度一般设计在3度以内。 汽车车库的出口大约是8度。20度就已经是一般轿车的爬坡能力极限。30度则是楼梯的倾斜设计极限。,坡道阻力Fi,坡道阻力Fi,坡道阻力Fi：,Fi=Gsin 式中

5、G汽车重力，Gmg（N） 坡度角,汽车一般能轻松爬上15%的坡度，普通轿车极限能爬上20陡坡，最好的66军用越野车可爬60%（31)的坡。货车在各种地区的各种道路上行驶，所以必须具有足够的爬坡能力，一般max在30%即16.7左右在城市里最常见的大坡是地下停车场的坡，10%-15%,高级不大于10度,一级不大于15度,二级不大于25度,三级不大于30度,四级不大于35度.大于35度的路就不是等级公路,加速阻力Fj 汽车加速行驶时，需要克服汽车质量加速运动时的惯性力，这就是加速阻力。 汽车的质量越大，加速阻力越大。,加速阻力Fj,汽车正常情况下的状态： 当FtF时，剩余驱动力为0，汽车将匀速行驶

6、； 当Ft F时，汽车将加速行驶； 当Ft F时，汽车将减速直至停车。,驱动力与总阻力的关系,行驶时总阻力与驱动力的关系,附着条件 附着力F：由附着作用所决定的阻碍车轮滑动的力的最大值（地面对轮胎的切向反作用力的极限值）。 附着力与车轮所承受垂直于地面的法向力G（称为附着重力）和附着系数成正比。 -附着系数：附着力与驱动轮的法向反作用力之比。其值与轮胎的结构和气压、路面的结构和状况等有关； G-附着重力：汽车总重力分配到驱动轮上的那部分。 附着条件： FtF 汽车行驶的充分必要条件 FFtF,驱动力大,动力性强,驱动力大,足够的附着力 （切向力）,动力性强,满足轮胎与地面的附着条件,驱动力,附

7、着力,汽车附着力影响因素： （1）附着系数 （2）驱动轮的法向反作用力,汽车的附着力,地面附着系数,法向反作用力,行驶车速,车轮的运动状况,汽车的总体布置,行驶的状况,车身的形状,道路的坡度,路面的种类和状况,附着条件,附着力F ：地面对轮胎切向反作用力的极限值 F=G G-驱动轮方向反作用力 -附着系数 驱动力与附着力,汽车行驶充分必要条件,F Ft F,返回,作业,一、填空题 1 、汽车的驱动力是由 产生的。 2 、汽车的坡道阻力是汽车上坡时其 沿坡道上的 。 3 、坡道阻力的大小决定于坡道的 和汽车 。 4 、总阻力的公式为 。 5 、当Ft=F时，汽车 行驶；当FtF时，汽车 行驶；当

8、FtF时，汽车 行驶或 。 6 、附着力与车轮所承受垂直于地面的 和 成 比。 7、滚动阻力系数与 、 和 等有关。 8、影响空气阻力的因素主要有汽车的 、迎风 和 。车速越快空气阻力就越 。 9、坡度越大坡道阻力就越 。 10、加速阻力与汽车的 和 有关 11、汽车行驶的充分必要条件： 。,作业,一、填空题 1 、汽车的驱动力是由 发动机 产生的。 2 、汽车的坡道阻力是汽车上坡时其 重力 沿坡道上的 分力 。 3 、坡道阻力的大小决定于坡道的 坡度 和汽车 总质量 。 4 、总阻力的公式为 F = Ff + Fw+ Fi + Fj 。 5 、当Ft=F时，汽车 均匀 行驶；当FtF时，汽车 加速 行驶；当FtF时，汽车 减速 行驶或 停止 。 6 、附着力与车轮所承受垂直于地面的附着重力（法向力）和附着系数成