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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。,3,1.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？,4,光面胎和
2、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,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,匀速行驶时，,8,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
3、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。,9,以前轮驱动为例， 如果FX1小、FZ1大，则 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
4、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,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。,11,，越野车能否爬上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,12,二、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。
5、,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,13,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 空气升力 滚阻的作用,14,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,15,FZd1,FZd2,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,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
6、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，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,18,CLf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,19,（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
7、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,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,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,23,代入得,第四节 汽车行驶的
8、附着条件与汽车的附着率,将,24,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,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,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；,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,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,附着率是完成规定工况对路面提出的最低要求，其大小取决于“
9、规定工况”，与实际路面条件无关。,27,当汽车由前轮驱动时,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,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,29,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；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。,将,代入,30,2）前轮驱动汽车,当汽车由后轮驱动时,同理可得，当汽车由
10、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？,31,3）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,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。反之亦然。,单纯前驱,单纯后驱,四驱,33,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,
11、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）,34,2. 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,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？,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。,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
12、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： =F2。 该模型有一定近似、略偏于安全。,38,另外，上述关于附着问题的讨论，仅限于汽车的直线行驶动力性能。即，附着率不超过地面附着系数，只是可以确保“可以实现”。 而实际上，汽车高速行驶时，为了保持转向能力和侧向抗干扰能力，轮胎和地面之间的侧向附着能力也很重要。（可以视作“侧向储备”。）,理论分析和实验都表明，轮胎承受很大地面切向反力时（如高速行驶），地面侧向反力会下降很多。就是说，高速行驶的车辆，当附着率接近附着系数时，地面附着能力全部用于纵向，基本上丧失了侧向附着能力。,也就说，附着率不仅不能超过附着系数、接近也是不可以的。 换言之，为保证安全行驶所要求的附着系数远比附着率高许多。,39,第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率,本节内容结束,下一节,
