汽车工程学-2-4-汽车行驶受力分析课件

1本节将通过作图法确定汽车动力性指标。第三节

汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图2第三节汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图在驱动力图的基础上，画出Ff+FW=f(ua)

就是驱动力行驶阻力平衡图。一、驱动力—行驶阻力平衡图FfFf+FW3FfFf+FWuamax第三节汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图最高车速行驶时Fi=0Fj=0Ft=Ff+Fw发动机以部分负荷工作即可思考

当Ff+FW与Ft5没有交点时，如何确定最高车速？此时对应的发动机工况如何？1.确定uamax4uamax=205km/h奥迪A4轿车驱动力—行驶阻力平衡图5由驱动力—行驶阻力平衡图可以做出加速度曲线。第三节汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图Fi=02.确定加速时间t6第三节汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图思考：从图中看，在什么时候换挡可以使加速时间最短？由加速度曲线做加速度倒数曲线，再积分，即可求出加速时间。7第三节汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图由加速度曲线做加速度倒数曲线，再积分，即可求出加速时间。思考：从图中看，在什么时候换挡可以使加速时间最短？8第三节汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图积分时可以将积分区域划分成若干个小区间，采用图解积分的方法求面积和。9第三节汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图直接挡加速Ⅱ挡原地起步换挡加速计算得到的加速度曲线所用时间较短10第三节汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图3.确定最大爬坡度imax11第三节汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图由驱动力—行驶阻力平衡图和

i=tanα可以做出爬坡度图。12D—动力因数。第三节汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图二、动力特性图思考：动力因数能否反映汽车动力性的好坏？已知哪些参数可做出动力特性图？13f第三节汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图uamax1）计算最高车速由动力特性图确定动力性评价指标14由动力特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。第三节汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图2）计算爬坡度Ⅰ挡工作时，爬坡度较大，此时以imax＝D1max－f

计算的误差也较大，可以用下式计算15

计算加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图解积分即可计算加速时间。第三节汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图做出加速度曲线3）计算加速时间16下一节第三节汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图本节内容结束17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。18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0.2～0.31.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用力的极限值（最大值）即为附着力。FZ—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？19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？20第四节汽车行驶的附着条件与汽车的附着率21F1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22胎面的四道沟槽减小了车轮和地面间的有效接地面积，使车轮的附着力下降，汽车的车速得以控制。第四节汽车行驶的附着条件与汽车的附着率23第四节汽车行驶的附着条件与汽车的附着率Adhensiveforce2.附着条件24后轮驱动时，附着条件是附着条件：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25令后轮驱动汽车的附着条件也可以表达为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附着率越小或路面附着系数越大，附着条件越容易满足。26第四节汽车行驶的附着条件与汽车的附着率路面附着系数低时车轮会出现滑转（视频）27前轮驱动时，如果FX1小、FZ1大、小，附着条件容易得到满足。FX1小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，Ff

小；行驶车速低，Fw

小；路面平坦，Fi

小；不急加速，Fj

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？28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FX2。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。29

，越野车如何爬上100％的坡道？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30此时必须依靠越野轮胎花纹的抓地性，并与良好的路面相配合，才能提高附着系数。第四节汽车行驶的附着条件与汽车的附着率31二、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FZ和切向力FX。第四节汽车行驶的附着条件与汽车的附着率32第四节汽车行驶的附着条件与汽车的附着率33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

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34FZd1FZd2加速时后驱车容易满足附着条件跑车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35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36高级轿车自重大，Ff大；车速高，车体大，FW大；发动机排量大，Ft大。思考：什么车型适合用四轮驱动？超级跑车车速高，FW大；发动机排量大，Ft大。越野车道路条件差，附着系数小。重型货车自重大，Ff大，道路条件差，附着系数小。第四节汽车行驶的附着条件与汽车的附着率37CLf－前空气升力系数；CLr－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38第四节汽车行驶的附着条件与汽车的附着率39第四节汽车行驶的附着条件与汽车的附着率40第四节汽车行驶的附着条件与汽车的附着率41地面法向反作用力（4）滚动阻力偶矩产生的部分此项较小，可以忽略不计忽略旋转质量惯性阻力偶矩和滚动阻力偶矩之后第四节汽车行驶的附着条件与汽车的附着率42三、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43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44第四节汽车行驶的附着条件与汽车的附着率Tjw2很小，忽略不计45代入得第四节汽车行驶的附着条件与汽车的附着率将46将

代入得注意与Fj的区别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同理可得：当汽车由后轮驱动时47四、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。1.加速、上坡行驶时的附着率1）后轮驱动汽车第四节汽车行驶的附着条件与汽车的附着率48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

为加速上坡行驶时要求的地面附着系数。当在一定附着系数的路面上行驶时，汽车能通过的最大等效坡度为q。将代入492）前轮驱动汽车当汽车由后轮驱动时同理可得，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？50驱动方式或车型Ψ前轮驱动0后轮驱动1Audi0.5BMW325i0.63M.B.4Matic0.653）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51通常前、后驱动轮的附着率不相等，汽车的等效坡度受附着率较大驱动轮的限制。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。52如果前、后轮驱动力可以通过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53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