0.4 汽车行驶的基本原理
0.4 汽车行驶的基本原理
0.4.1 汽车行驶的驱动力与行驶阻力
1.汽车的驱动力F (图0-14) t
地面对驱动轮产生反作用力F推动汽车前进,F称为汽车的驱动力。 tt
F=T/r tt
式中 T——作用于驱动轮上的转矩(N?m); t
r——车轮半径(m)。
2.汽车的行驶阻力F
汽车行驶时需要克服各种阻力.
F=F+F+F+F fwij
(1)滚动阻力F f
由车轮滚动时轮胎与路面发生变形而产生的。
F=W•f ft
式中 F——滚动阻力(N); f
W——车轮载荷(N); t
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。
(2)空气阻力F w
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外
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。
(3)坡度阻力F i
当汽车上坡行驶时,汽车重力沿坡道的分力称为汽车坡度阻力。
F=Gsinα i
式中 G——汽车重力,G,mg(N);
α——坡度角。
道路的坡度是以坡高h与底长s之比来表示,即
i=h/s=tgα
我国公路
规定,高速公路平原微丘区最大坡度为3,,山岭重丘区为 5,;一般四级路面山岭重丘区最大坡度为9,。当坡度不大时,cosα?1,sinα?tagα=i,则
F?Gi i
(4)加速阻力
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。
3.汽车行驶方程及驱动条件
汽车行驶的动力方程
F=F+F+F+F tfwij
当汽车驱动力等于滚动阻力、空气阻力和坡度阻力之和时,汽车匀速行驶;当驱动力大于后三者时,汽车才能起步或加速行驶;当驱动力小于后三者时,则汽车无法起步或减速行驶。
汽车的行驶的驱动条件
F?F+F+F tfwi
0.4.2 汽车行驶的附着条件
1.汽车行驶的附着条件
附着力F:地面对轮胎的切向反作用力的极限值。它与驱动轮法向反作用力F成正比: zφ
F,Fφ zφ
式中 φ——附着系数。
汽车行驶的附着条件:地面切向反作用力不能大于附着力。
F?F,Fφ ztφ
驱动――附着条件
汽车行驶必须同时满足驱动条件和附着条件,即为:
F+F+F?F?F tfwiφ
2.汽车附着力影响因素分析
(1)附着系数φ
主要取决于路面的种类和状况、轮胎结构、气压等使用条件有关。
硬路面的附着系数较高。但当路面有尘土覆盖或潮湿后,附着系数显著下降。
轮胎的结构及材料对附着系数的影响也很显著。细而浅花纹的轮胎在硬路面上有较好的附着力,而在松软地面上花纹宽而深的轮胎则可获得较大的附着系数。
低气压、宽断面和子午线轮胎,与地面接触面积大,附着系数比一般轮胎高。
当车速提高时,附着系数下降。
在严寒冬季冰雪路面行驶的车辆易打滑,为了增加附着力,可采用特殊花纹的轮胎或在轮胎上绕防滑链。也可以在路面撒砂等应急
。
(2)驱动轮的法向反作用力F z
该作用力与汽车的总体布置、行驶状况及道路的坡度有关。
对于两轮驱动的汽车,只有作用在驱动轮上的反作用力才能产生附着力。而该反作用力与汽车整体重力在两车轮上的分配比例有关。全轮驱动汽车的所有车轮都是驱动轮,附着力最大。
后轮驱动的汽车在加速或上坡时,驱动轮的法向反作用力增加。前轮驱动的汽车相反。