汽车理论：第二章 汽车的动力性 各种外力.ppt

第二章第二章汽车的动力性汽车的动力性( (作用于汽车的各种外力作用于汽车的各种外力) )§本章首先阐述汽车驱动力、各种行驶阻力、本章首先阐述汽车驱动力、各种行驶阻力、附着力及地面法向反作用力，建立驱动与附着力及地面法向反作用力，建立驱动与附着条件及汽车驱动力平衡方程附着条件及汽车驱动力平衡方程§这些内容是分析汽车动力性的基础这些内容是分析汽车动力性的基础 汽车在行驶过程中受到各种外力的作用汽车在行驶过程中受到各种外力的作用§沿汽车行驶方向作用于汽车的外力有驱动力和行沿汽车行驶方向作用于汽车的外力有驱动力和行驶阻力；驶阻力；§在垂直于地面方向作用于汽车的外力，有重力垂在垂直于地面方向作用于汽车的外力，有重力垂直于地面方向的分力和地面对车轮的法向反作用直于地面方向的分力和地面对车轮的法向反作用力；力；§汽车横向平面内水平方向上的侧向力汽车横向平面内水平方向上的侧向力§汽车的运动状态取决于作用在汽车上的各种外力汽车的运动状态取决于作用在汽车上的各种外力之间的关系之间的关系§汽车的动力性决定于汽车的驱动力、行驶阻力及汽车的动力性决定于汽车的驱动力、行驶阻力及附着力之间的关系附着力之间的关系。

第一节第一节 汽车的驱动力汽车的驱动力§一、汽车的驱动力一、汽车的驱动力§( (一一) )驱动力的产生驱动力的产生§动力传递路线：发动机（动力传递路线：发动机（ ））→→离合器离合器（（ ））→→变速器（变速器（ ））→→万向节传动轴（万向节传动轴（ ））→→主减速器（主减速器（ ））→→差速器（差速器（ ））→→半半轴轴→→车轮（车轮（ ））§作用于驱动轮上的转矩：作用于驱动轮上的转矩： N.m汽车的传动系统汽车的传动系统轿车的传动系统轿车的传动系统驱动力驱动力§驱动力：驱动力： N （（1-1）） §则：则： N§式中式中: : —发动机的有效扭矩，发动机的有效扭矩，N N．．m m; ;§ — —变速器传动比；变速器传动比； § ——主减速器传动比主减速器传动比；； § —— 传动系的机械效率传动系的机械效率; ; § — —作用于驱动轮的转矩，作用于驱动轮的转矩，N N．．m m; ;§ — —车轮半径，车轮半径，m m。

图图1-11-1汽车的驱动力汽车的驱动力汽车发动机产生的扭矩汽车发动机产生的扭矩T Tt t经传动系传至驱动轮，经传动系传至驱动轮，驱动轮便产生一个作用驱动轮便产生一个作用于路面的圆周力于路面的圆周力F F0 0，路，路面则对驱动轮作用一个面则对驱动轮作用一个反作用力反作用力F Ft t，，F Ft t与与F F0 0大大小相等，方向相反小相等，方向相反F Ft t即为驱动汽车的外力，即为驱动汽车的外力，称为汽车的驱动力称为汽车的驱动力 ( (二二) ) 与发动机扭矩与发动机扭矩 的关系的关系 §是由发动机产生经传动系传至驱动轮的扭矩，由传动过程可是由发动机产生经传动系传至驱动轮的扭矩，由传动过程可知：知： N N．．m m (1-2) (1-2)§将式将式(1-2)(1-2)代入代入§得汽车的驱动力得汽车的驱动力 N.mN.m （（1-31-3））§由上式可知，由上式可知，汽车的驱动力与发动机的扭矩、传动系的各传汽车的驱动力与发动机的扭矩、传动系的各传动比及传动系的机械效率成正比，与车轮半径成反比。

动比及传动系的机械效率成正比，与车轮半径成反比§因为因为 N.mN.m 故故 N N§式中：式中： ——发动机在转速为发动机在转速为n n时的功率，时的功率，kWkW 二、汽车的驱动力图二、汽车的驱动力图§表示汽车驱动力表示汽车驱动力 与车速与车速 之间函数关系的曲线即之间函数关系的曲线即§ 曲线，通常称为汽车的驱动力图驱动力图曲线，通常称为汽车的驱动力图驱动力图的作法如下：的作法如下： §驱动力图的纵坐标为汽车的驱动力驱动力图的纵坐标为汽车的驱动力 ，横坐标为车，横坐标为车速速 §车速车速 与发动机转速与发动机转速 的换算关系如下的换算关系如下§汽车的速度常用汽车的速度常用 表示，则表示，则 做做 曲线图曲线图( (汽车的驱动力图汽车的驱动力图) ) （（1 1）计算参数）计算参数 特性、特性、 、、 ；； （（2 2）运用公式）运用公式 （（3 3）在某一确定的档位）在某一确定的档位 下为定值。

若已知下为定值若已知 特性、特性、 ，便，便可按式可按式 求出对应于不同发动机转速的求出对应于不同发动机转速的 值4 4）再按）再按 的对应关系，在的对应关系，在 坐标系内找出对应点，将所得坐标系内找出对应点，将所得各点连接成圆滑曲线，就得到汽车在该档位下的驱动力曲线各点连接成圆滑曲线，就得到汽车在该档位下的驱动力曲线 发动机的速度特性发动机的速度特性§如将发动机的功率、转矩以及燃油消耗率凸与发如将发动机的功率、转矩以及燃油消耗率凸与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示，则此动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示，则此曲线称为发动机速度特性曲线或简称为发动机特曲线称为发动机速度特性曲线或简称为发动机特性曲线§发动机节气门全开发动机节气门全开( (或高压油泵在最大供油量位或高压油泵在最大供油量位置置) )，则此特性曲线称为发动机外特性曲线；，则此特性曲线称为发动机外特性曲线；§节气门部分开启节气门部分开启( (或部分供油或部分供油) )，则称为发动机部，则称为发动机部分负荷特性曲线。

分负荷特性曲线§发动机制造厂提供的发动机特性曲线，有时是在试验台上发动机制造厂提供的发动机特性曲线，有时是在试验台上未带水泵、发电机等条件下测得的带上全部附件设备时未带水泵、发电机等条件下测得的带上全部附件设备时的发动机特性曲线称为使用外特性曲线的发动机特性曲线称为使用外特性曲线 发动机外特性曲线发动机外特性曲线使用外特性曲线的功率小于外特性的功率使用外特性曲线的功率小于外特性的功率§使用外特性曲线的功率小于外特性的功率使用外特性曲线的功率小于外特性的功率§一般汽油发动机使用外特性的最大功率比一般汽油发动机使用外特性的最大功率比外特性的最大功率约小外特性的最大功率约小1515～～2525％；％；§货车柴油机的使用外特性最大功率约小货车柴油机的使用外特性最大功率约小5 5～～1010％；％；§轿车与轻型汽车柴油机约小轿车与轻型汽车柴油机约小1010～～1515％ 将外特性曲线转化成数据将外特性曲线转化成数据§为了便于计算，常采用多项式来描述由试为了便于计算，常采用多项式来描述由试验台测得的、接近于抛物线的发动机转矩验台测得的、接近于抛物线的发动机转矩曲线，即曲线，即 §式中，系数式中，系数 可由最小二乘法来确可由最小二乘法来确定；拟合阶数定；拟合阶数 随特性曲线而异，一般在随特性曲线而异，一般在2 2、、3 3、、4 4、、5 5中选取。

中选取 例如，北京内燃机总厂生产的例如，北京内燃机总厂生产的492Q492Q发动机，由发动机，由试验测得的转矩特性为：试验测得的转矩特性为： 可由如下五次多项式来表示：可由如下五次多项式来表示： 式中：式中： 为发动机转矩为发动机转矩( )；； 为发动机转速为发动机转速( ) 经验公式计算发动机外特性：经验公式计算发动机外特性： §1 1、计算汽油发动机外特性、计算汽油发动机外特性§已知给定最大功率已知给定最大功率 及其相应的曲轴转速及其相应的曲轴转速 2 2、计算柴油发动机外特性、计算柴油发动机外特性 §已知给定最大功率已知给定最大功率 及其相应的曲轴转速及其相应的曲轴转速 §（（1 1）直接喷射柴油机的外特性）直接喷射柴油机的外特性 （（2 2）有预燃室的柴油机外特性）有预燃室的柴油机外特性 3 3、已知给定最大功率、已知给定最大功率 及其相应的曲轴转速及其相应的曲轴转速 ；最大转矩；最大转矩 及其相应的曲轴转速及其相应的曲轴转速 计算。

计算 —最大功率时相应的转矩n1n2n3n4n5n6n7n8n9…Ttq1Ttq2Ttq3Ttq4Ttq5Ttq6Ttq7Ttq8Ttq9…计算结果列表：计算结果列表：对应于不同的档位，有不同的驱动力曲线，如图对应于不同的档位，有不同的驱动力曲线，如图1-21-2所示由图可见，在不同档位下，图可见，在不同档位下， 曲线对应的速度区间也不同曲线对应的速度区间也不同 图图1-2 1-2 某汽车的驱动力图某汽车的驱动力图 三、传动系的机械效率三、传动系的机械效率§发动机产生的功率发动机产生的功率 ，经传动系传至驱动轮，经传动系传至驱动轮的过程中，必须克服传动系各机构的各种阻的过程中，必须克服传动系各机构的各种阻力，因而消耗一部分功率，称为传动系的功力，因而消耗一部分功率，称为传动系的功率损失率损失 § 由离合器，变速器、万向传动机构及主减由离合器，变速器、万向传动机构及主减速器的功率损失组成其中变速器和主减速速器的功率损失组成其中变速器和主减速器的功率损失所占比例最大器的功率损失所占比例最大§传动系的机械效率为传动系的机械效率为 传动系的功率损失可分为传动系的功率损失可分为机械损失机械损失和和液力损失液力损失两大类。

两大类§（（1 1）机械损失）机械损失——指齿轮传动副、轴承，油封等指齿轮传动副、轴承，油封等处的摩擦损失处的摩擦损失§机械损失与啮合传动的齿轮对数和传递的扭矩有机械损失与啮合传动的齿轮对数和传递的扭矩有关也受制造和装配质量影响也受制造和装配质量影响§（（2 2）液力损失）液力损失——指消耗于润滑油的搅动、润滑指消耗于润滑油的搅动、润滑油与旋转零件表面的摩擦等功率损失油与旋转零件表面的摩擦等功率损失§液力损失随润滑油、的粘度液力损失随润滑油、的粘度( (粘度取决于润滑油粘度取决于润滑油品种和温度品种和温度) )、箱件内油面的高度以及旋转件的、箱件内油面的高度以及旋转件的转速增加而增大转速增加而增大 图图1-3 8×81-3 8×8驱动型汽车传动系总的功率损失与行驶速驱动型汽车传动系总的功率损失与行驶速度和润滑油温度的关系度和润滑油温度的关系 由图由图1-31-3可见，总的来说，提高可见，总的来说，提高车速使传动系损失增加这是由车速使传动系损失增加这是由于车速升高时，液力损失和由各于车速升高时，液力损失和由各总成传递的扭矩均有所增加总成传递的扭矩均有所增加当各总成润滑油温度降低时，粘当各总成润滑油温度降低时，粘度增大，传动系总的功率损耗也度增大，传动系总的功率损耗也增大。

增大其主要原因都是液力损失增加了其主要原因都是液力损失增加了 1—油温 2— 3—传动系的效率是在专门试验台上测得的传动系的效率是在专门试验台上测得的§CAl0BCAl0B汽车变速器汽车变速器IVIV档、档、V V档的传动效率试验，证明档的传动效率试验，证明了如下的结论：了如下的结论：§（（1 1）该变速器，在）该变速器，在IVIV档档 ( (直接档直接档) )工作时，啮合齿工作时，啮合齿轮没有传递扭矩，因此，比轮没有传递扭矩，因此，比V V档档( (超速档超速档) )时的传动效时的传动效率要高§（（2 2）同一档位下，传递扭矩增加时，液力损失所占）同一档位下，传递扭矩增加时，液力损失所占比例减少，传动效率较高比例减少，传动效率较高§（（3 3）在同一档位、同一扭矩下转速低时搅油损失小，）在同一档位、同一扭矩下转速低时搅油损失小，传动效率比转速高时要高传动效率比转速高时要高 提高传动效率措施：提高传动效率措施：§（（1 1）对于变速器所有的档位来说，）对于变速器所有的档位来说，较高的较高的档位，传动效率也较高档位，传动效率也较高。

直接档的传动效直接档的传动效率最高，所以应尽可能采用高速档行驶，率最高，所以应尽可能采用高速档行驶，最好为直接档最好为直接档§（（2 2）若）若将齿轮间的啮合间隙及轴承，油封将齿轮间的啮合间隙及轴承，油封的松紧度调整好，新出厂的汽车按规范走的松紧度调整好，新出厂的汽车按规范走合合，均可以提高传动系的机械效率均可以提高传动系的机械效率提高传动效率措施提高传动效率措施§（（3 3）采用减少润滑油粘度的办法来降低传动）采用减少润滑油粘度的办法来降低传动系的液力损失系的液力损失§综合各种试验研究的结果表明综合各种试验研究的结果表明在传动系总的损失中，因传递在传动系总的损失中，因传递扭矩造成的损失所占比重较小对传动系损失有影响的基本扭矩造成的损失所占比重较小对传动系损失有影响的基本因素是各总成结构型式和润滑油粘度因素是各总成结构型式和润滑油粘度§这种方法通常有两种形式：这种方法通常有两种形式：§① ① 选择合适的润滑油基础油，并向基础油中加入特种添加选择合适的润滑油基础油，并向基础油中加入特种添加剂§② ② 对在使用中润滑油温度低于标准值的总成采取保温措施对在使用中润滑油温度低于标准值的总成采取保温措施。

通常采用安装护板，利用绝热材料保温等办法来减少各总成通常采用安装护板，利用绝热材料保温等办法来减少各总成的散热例如，采取保温措施可使的散热例如，采取保温措施可使6×66×6驱动型汽车的油耗平驱动型汽车的油耗平均下降均下降3 3～～4 4％§③ ③ 改变各总成的结构参数是一条复杂而艰巨的途径例如改变各总成的结构参数是一条复杂而艰巨的途径例如用强制润滑代替飞溅润滑是减少液力损失的一种有效方法，用强制润滑代替飞溅润滑是减少液力损失的一种有效方法，但实施却不容易但实施却不容易提高传动效率措施提高传动效率措施（（4 4）应按规范保养，按需要修理，以提高应按规范保养，按需要修理，以提高在汽车使用过程中，由于机件磨损，配合在汽车使用过程中，由于机件磨损，配合情况变坏，传动系效率将不断下降情况变坏，传动系效率将不断下降 §实际使用中，传动系效率受各种因素影响实际使用中，传动系效率受各种因素影响而变化，但对汽车进行一般动力性分析时而变化，但对汽车进行一般动力性分析时可将它视为常值可将它视为常值§传动系效率等于各总成传动效率的乘积传动系效率等于各总成传动效率的乘积 汽车的传动系效率汽车的传动系效率§货车、客车和越野汽车的传动系效率可根据货车、客车和越野汽车的传动系效率可根据其传动系的组合形式，按表其传动系的组合形式，按表1-11-1进行估算。

也进行估算也可把传动效率取为常数可把传动效率取为常数§单级主减速货车单级主减速货车 =0.90=0.90；；§双级主减速货车双级主减速货车 =0.85=0.85；；§4×44×4货车货车 =0.85=0.85；；§6 × 66 × 6货车货车 =0.80=0.80；；§有级机械变速传动的轿车有级机械变速传动的轿车 =0.90=0.90～～0.92传动系各总成的传动效率传动系各总成的传动效率 表表1-11-1四、车轮半径四、车轮半径 r r§现代汽车装用的弹性充气轮胎，在径向、切向、横现代汽车装用的弹性充气轮胎，在径向、切向、横向都有弹性故车轮半径因受力和运动状态不同而向都有弹性故车轮半径因受力和运动状态不同而异§1 1、自由半径、自由半径 车轮无载荷情况下的半径通常车轮无载荷情况下的半径通常指标准充气压力下的半径指标准充气压力下的半径§2 2、静力半径、静力半径 车轮只承受法向载荷、不转动、车轮只承受法向载荷、不转动、只有径向变形时轮轴中心至支承面间的距离只有径向变形时轮轴中心至支承面间的距离。

与法向载荷，轮胎的径向刚度及支承面刚度有关与法向载荷，轮胎的径向刚度及支承面刚度有关 车轮半径车轮半径 r r§3 3、动力半径、动力半径 滚动的车轮除承受法向载荷外，还受扭滚动的车轮除承受法向载荷外，还受扭矩作用，轮胎有径向和切向变形时，轮轴中心与支承面间的矩作用，轮胎有径向和切向变形时，轮轴中心与支承面间的距离用距离用 表示 与法向载荷、轮胎气压、及扭矩大小有与法向载荷、轮胎气压、及扭矩大小有关由于轮胎的切向刚度大，而且高速滚动时又有离心力作关由于轮胎的切向刚度大，而且高速滚动时又有离心力作用，使车轮半径略有增大，故用，使车轮半径略有增大，故 §4 4、滚动半径、滚动半径 表示车轮旋转运动与平移运动的折算半径表示车轮旋转运动与平移运动的折算半径§即车轮旋转转以后，轴心位移即车轮旋转转以后，轴心位移S S，由此折算出，由此折算出 也与法也与法向载荷、胎内气压、扭矩、路面状况有关向载荷、胎内气压、扭矩、路面状况有关 或或 §F F——计算常数，子午线轮胎计算常数，子午线轮胎F F=3.05;=3.05;斜交轮胎斜交轮胎F F=2.99=2.99；；§d d——欧洲轮胎、轮辋技术协会会员生产的轮胎自由直径。

欧洲轮胎、轮辋技术协会会员生产的轮胎自由直径 分析分析§弹性车轮在刚性路面上滚动，并受切向力作弹性车轮在刚性路面上滚动，并受切向力作用时，由于驱动力或制动力引起的轮胎变形用时，由于驱动力或制动力引起的轮胎变形不同，驱动力作用下的滚动半径减小，制动不同，驱动力作用下的滚动半径减小，制动力作用下的滚动半径增大力作用下的滚动半径增大§作动力学分析时，应用静力半径；作动力学分析时，应用静力半径；§作运动学分析时，应用滚动半径作运动学分析时，应用滚动半径§为了方便，在进行车辆性能的粗略估算时，为了方便，在进行车辆性能的粗略估算时，均采用车轮的滚动半径作为车轮的工作半径均采用车轮的滚动半径作为车轮的工作半径r r 各种车轮半径可由试验测得各种车轮半径可由试验测得静力半径可用下式估算：静力半径可用下式估算： 式中：式中：d d——轮辋直径，轮辋直径，inin；； b b——轮胎断面宽度，轮胎断面宽度，inin；； 入入——轮胎变形系数轮胎变形系数 轿车轿车 入入=0.12=0.12～～0.140.14 载货汽车、客车载货汽车、客车 入入=0.10=0.10～～0.120.12 超低压胎超低压胎 入入=0.12=0.12～～0.180.18。

国产汽车轮胎的自由半径与静力半径国产汽车轮胎的自由半径与静力半径 表表1-21-2部分国产汽车车轮滚动半径部分国产汽车车轮滚动半径 表表1-1-3 3 第二节第二节 汽车的行驶阻力汽车的行驶阻力§汽车行驶过程中所遇到的阻力可分为四种：汽车行驶过程中所遇到的阻力可分为四种：滚动阻力滚动阻力 ，空气阻力，空气阻力 、上坡阻力、上坡阻力 和加和加速阻力速阻力 §其中其中 、、 在任何行驶条件下总是存在的在任何行驶条件下总是存在的克服、所消耗的能量是纯消耗，不能回收利克服、所消耗的能量是纯消耗，不能回收利用克服 、、 所消耗的能量可分别在下坡所消耗的能量可分别在下坡和滑行时重新利用和滑行时重新利用 一、滚动阻力一、滚动阻力§滚动阻力滚动阻力 ——当车轮在路面上滚动时，由当车轮在路面上滚动时，由于两者间的相互作用力和相应变形所引起于两者间的相互作用力和相应变形所引起的能量损失的总称的能量损失的总称 ( (一一) )滚动阻力损失的组成滚动阻力损失的组成§装用弹性轮胎的汽车大多数行驶于坚硬路面装用弹性轮胎的汽车大多数行驶于坚硬路面上，此时滚动阻力主要是由轮胎变形引起的。

上，此时滚动阻力主要是由轮胎变形引起的§汽车在松软路面上行驶时，滚动阻力主要来汽车在松软路面上行驶时，滚动阻力主要来自路面的塑性变形，其次是轮胎变形自路面的塑性变形，其次是轮胎变形§软路面上显著增大轮胎变形的同时，轮胎软路面上显著增大轮胎变形的同时，轮胎各组成部分之间也产生摩擦阻力各组成部分之间也产生摩擦阻力§此外，胎面与路面接触部位的相对滑移引起此外，胎面与路面接触部位的相对滑移引起的摩擦阻力，以及悬架弹簧变形时，悬架机的摩擦阻力，以及悬架弹簧变形时，悬架机构各零件之间的摩擦阻力都要消耗能量构各零件之间的摩擦阻力都要消耗能量 轮胎变形为什么会产生滚动阻力？轮胎变形为什么会产生滚动阻力？产生滚动阻力的主要原因产生滚动阻力的主要原因轮胎变形轮胎变形轮胎变形和路面变形轮胎变形和路面变形硬路面上硬路面上软路面上软路面上轮胎的迟滞损失轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失迟滞损失。

( (二二) )轮胎滚动时的弹性迟滞损失轮胎滚动时的弹性迟滞损失§弹性轮胎在硬路面上滚动时，轮胎在径向弹性轮胎在硬路面上滚动时，轮胎在径向和周向均有变形路面可近似地视为刚性，和周向均有变形路面可近似地视为刚性，下面从径向变形出发讨论轮胎滚动时滚动下面从径向变形出发讨论轮胎滚动时滚动阻力的形成阻力的形成 §弹性轮胎的每一截面相当于一个微小弹性弹性轮胎的每一截面相当于一个微小弹性体轮胎在硬路面上滚动时，轮胎的变形体轮胎在硬路面上滚动时，轮胎的变形可视为无数微小弹性体依次被压缩和恢复可视为无数微小弹性体依次被压缩和恢复松驰的过程松驰的过程 滚动阻力滚动阻力§车轮滚动时，轮胎与路面的接触区域产生车轮滚动时，轮胎与路面的接触区域产生法向、切向的相互作用力以及相应的轮胎法向、切向的相互作用力以及相应的轮胎和支承路面的变形和支承路面的变形§轮胎和支承面的相对刚度决定了变形的特轮胎和支承面的相对刚度决定了变形的特点当弹性轮胎在硬路面点当弹性轮胎在硬路面( (混凝土路、沥青混凝土路、沥青路路) )上滚动时，轮胎的变形是主要的上滚动时，轮胎的变形是主要的§此时由于轮胎有内部摩擦产生弹性迟滞损此时由于轮胎有内部摩擦产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时对它作的功不能全部回失，使轮胎变形时对它作的功不能全部回收。

收9.00-209.00-20轮胎的径向变形曲线轮胎的径向变形曲线图中图中0CA0CA为加载变形曲线，面积为加载变形曲线，面积0CAB00CAB0为加载过程中对轮胎作功；为加载过程中对轮胎作功；ADEADE为卸载变形曲线，面积为卸载变形曲线，面积ADEBAADEBA为卸载过程中轮胎恢复变为卸载过程中轮胎恢复变形时放出的功形时放出的功由图可知，两曲线并不重合，由图可知，两曲线并不重合，两面积之差两面积之差0CADEO0CADEO即为加载与即为加载与卸载过程之能量损失卸载过程之能量损失此能量系消耗在轮胎各组成部此能量系消耗在轮胎各组成部分相互间的摩擦以及橡胶、帘分相互间的摩擦以及橡胶、帘线等物质的分子间的摩擦，最线等物质的分子间的摩擦，最后转化为热能而消失在大气中后转化为热能而消失在大气中这种损失称为弹性物质的迟滞这种损失称为弹性物质的迟滞损失图图1-41-4弹性车轮弹性车轮（（从动轮受力分析从动轮受力分析））在硬路面上的滚动在硬路面上的滚动 分析，迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的一种阻力偶当车轮不滚动时，地面对车轮分析，迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的一种阻力偶当车轮不滚动时，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；但当车轮滚动时，在法线的法向反作用力的分布是前后对称的；但当车轮滚动时，在法线n-nn-n´ ´前后相对应点前后相对应点d d和和d d ´ ´( (图图1-4a)1-4a)变形虽然相同，但由于弹性迟滞现象，处于压缩过程的前部变形虽然相同，但由于弹性迟滞现象，处于压缩过程的前部d d点的点的地面法向反作用力就会大于处于恢复过程的后部地面法向反作用力就会大于处于恢复过程的后部d d´ ´点的地面法向反作用力，这可以点的地面法向反作用力，这可以从图从图1-4b1-4b中看出。

设取同一变形中看出设取同一变形δδ，压缩时的受力为，压缩时的受力为CFCF，恢复时受力为，恢复时受力为DFDF，而，而CFCF大大于于DFDF这样，就使地面法向反作用力的分布前后并不对称，而使它们的合力这样，就使地面法向反作用力的分布前后并不对称，而使它们的合力F FZ Z相对相对于法线于法线n-nn-n´ ´向前移了一个距离向前移了一个距离a(a(图图1-5a)1-5a)，它随弹性迟滞损失的增大而变大它随弹性迟滞损失的增大而变大合力合力FzFz与法向载荷形大小相等，方向相反与法向载荷形大小相等，方向相反F FZdZdF FZdZd’’( (三三) )轮胎的弹性迟滞损失表现为阻碍车轮滚动轮胎的弹性迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的阻力偶的阻力偶 图图1-51-5从动轮在硬路面上滚动时的受力情况从动轮在硬路面上滚动时的受力情况 分析分析§从动轮在硬路面上滚动时，由于地面法向反作用力分布从动轮在硬路面上滚动时，由于地面法向反作用力分布不对称，其合力不对称，其合力F FZ Z相对于车轮的垂直轴线向前移一个距相对于车轮的垂直轴线向前移一个距离离a a，如图，如图1-5a1-5a所示合力所示合力F FZ Z与与W W大小相等方向相反。

大小相等方向相反§如果将法向反作用力如果将法向反作用力F FZ Z平移至与车轮的垂直轴线重合，平移至与车轮的垂直轴线重合，则从动轮在硬路面上滚动时的受力情况如图则从动轮在硬路面上滚动时的受力情况如图1-5b1-5b所示，所示，即车轮滚动时受有滚动阻力偶矩即车轮滚动时受有滚动阻力偶矩 的阻碍作用的阻碍作用§欲使车轮滚动，必须在车轮中心加一推力欲使车轮滚动，必须在车轮中心加一推力F FP1P1，它与地面，它与地面切向反作用力构成一个力偶矩克服滚动阻力矩切向反作用力构成一个力偶矩克服滚动阻力矩( (四四) )滚动阻力系数及滚动阻力的计算滚动阻力系数及滚动阻力的计算 §1 1、从动轮在硬路面上滚动时：、从动轮在硬路面上滚动时： 由从动轮的平衡条件得由从动轮的平衡条件得: : 为克服滚动阻力偶矩为克服滚动阻力偶矩 ，应加之推力为，应加之推力为:若令若令 ，考虑，考虑 与与 的大小相等，则的大小相等，则 称为滚动阻力系数称为滚动阻力系数滚动阻力系数滚动阻力系数§滚动阻力系数滚动阻力系数 。

它表示车轮在一定条件下滚动时，它表示车轮在一定条件下滚动时，所需之推力与车轮负荷之比，即单位车重所需之推所需之推力与车轮负荷之比，即单位车重所需之推力试验表明，它不随力试验表明，它不随 增减而变化由此得滚增减而变化由此得滚动阻力的计算公式为动阻力的计算公式为 (1-8)(1-8) 即车轮滚动时的滚动阻力等于滚动阻力系数与车轮即车轮滚动时的滚动阻力等于滚动阻力系数与车轮负荷的乘积负荷的乘积 显然显然 §需要指出，滚动阻力只是一个计算值，用需要指出，滚动阻力只是一个计算值，用 代替代替 的作用，有利于动力性分析的简化的作用，有利于动力性分析的简化 2 2、驱动轮在硬路面上滚动时、驱动轮在硬路面上滚动时 图1-6 驱动轮在硬路面上滚动时的受力情况 —驱动轮的垂直载荷；驱动轮的垂直载荷； ——驱动力矩所引起的驱动力矩所引起的确地面切向反作用力；确地面切向反作用力； ——驱动轴对车轮的作驱动轴对车轮的作用力；用力； ——法向反作用力。

由法向反作用力由于轮胎的弹性迟滞损失于轮胎的弹性迟滞损失向前移了一个距离，因向前移了一个距离，因此产生滚动阻力偶矩此产生滚动阻力偶矩 ；； ——为车轮半径为车轮半径 地面切向反作用力地面切向反作用力§根据驱动轮的平衡条件，对轮心取矩 式中 得 §由此可见，作用在驱动轮上，真正驱动汽车行驶的力是地面切向反作用力 ，它的数值应为驱动力 减去驱动轮的滚动阻力 汽车在水平路面上直线行驶的滚动阻力汽车在水平路面上直线行驶的滚动阻力§整车的滚动阻力，也可引用上面推导出的公式，将整车的滚动阻力，也可引用上面推导出的公式，将汽车在水平路面上直线行驶的滚动阻力写成下面公汽车在水平路面上直线行驶的滚动阻力写成下面公式式 N N （（1-91-9）） 式中：式中： ——汽车重力，汽车重力，N N；； ——滚动阻力系数滚动阻力系数。

§公式公式(1-9)(1-9)中也包含了汽车行驶时轮胎的侧向变形、中也包含了汽车行驶时轮胎的侧向变形、切向变形、道路变形以及悬架零件的摩擦等所引起切向变形、道路变形以及悬架零件的摩擦等所引起的损失 ( (五五) )影响滚动阻力系数的因素影响滚动阻力系数的因素§滚动阻力系数的数值由试验确定其数值与轮胎滚动阻力系数的数值由试验确定其数值与轮胎( (结构、材结构、材料、气压料、气压) )，道路，道路( (路面的种类与状况路面的种类与状况) )及使用条件及使用条件( (行驶速行驶速度与受力情况度与受力情况) )有关§1 1、轮胎的结构，帘线和橡胶品种对滚动阻力都有、轮胎的结构，帘线和橡胶品种对滚动阻力都有影响§减少帘布层数，可以使胎体减薄而减小滚动阻力系数在保证轮胎有足够强减少帘布层数，可以使胎体减薄而减小滚动阻力系数在保证轮胎有足够强度和寿命的前提下）度和寿命的前提下）§采用合成纤维或钢丝帘线可以减少帘布层数采用合成纤维或钢丝帘线可以减少帘布层数§子午线轮胎较一般轮胎的滚动阻力系数小，而且随车速的变化小子午线轮胎较一般轮胎的滚动阻力系数小，而且随车速的变化小§9.00-209.00-20轮胎采用不同纤维所需帘布层数如表轮胎采用不同纤维所需帘布层数如表1-41-4。

胎面花纹磨损的轮胎，比新胎面花纹磨损的轮胎，比新轮胎的滚动阻力系数小轮胎的滚动阻力系数小2 2、轮胎气压对滚动阻力系数的影响很大轮胎气压对滚动阻力系数的影响很大§气压降低时，在硬路面上气压降低时，在硬路面上轮胎变形大，因此滚动阻轮胎变形大，因此滚动阻力系数增大，见图力系数增大，见图1-71-7§但轮胎气压是根据载荷、但轮胎气压是根据载荷、平顺性、操纵稳定性等多平顺性、操纵稳定性等多方面因素而规定的方面因素而规定的§例如：红旗轿车为例如：红旗轿车为176176～～196kPa196kPa，，BJ212BJ212轻型越野轻型越野车前轮为车前轮为196kPa196kPa，后轮为，后轮为245kPa,245kPa,一般货车的轮胎一般货车的轮胎气压较高，如黄河气压较高，如黄河JNl50JNl50为为686kPa686kPa 图1-7 滚动阻力系数与行驶车速的关系 3 3、路面的种类和状况不同，使滚动阻力系数在很大范、路面的种类和状况不同，使滚动阻力系数在很大范围内变化围内变化§坚硬、平整而干燥的路面，滚动阻力系数最小坚硬、平整而干燥的路面，滚动阻力系数最小§路面不平，滚动阻力系数将成倍增长。

这是因为路路面不平，滚动阻力系数将成倍增长这是因为路面不平引起的轮胎和悬挂机件的附加变形及减震器面不平引起的轮胎和悬挂机件的附加变形及减震器内产生的阻力要多消耗能量内产生的阻力要多消耗能量§松软路面的塑性变形使滚动阻力系数增加很多松软路面的塑性变形使滚动阻力系数增加很多§车速在车速在50km50km／／h h以下时，不同路面上的滚动阻力系数以下时，不同路面上的滚动阻力系数值见表值见表1-51-5滚动阻力系数的数值滚动阻力系数的数值 表表1-51-5 行车速度对滚动阻力系数影响行车速度对滚动阻力系数影响§行车速度对滚动阻力系数影响很大如图行车速度对滚动阻力系数影响很大如图1-71-7，车速，车速在在50km/h50km/h以下时，滚动阻力系数变化不大在以下时，滚动阻力系数变化不大在1OOkm1OOkm／／h h以上时增长较快以上时增长较快§车速达某一高速时，如车速达某一高速时，如150150～～200km/h200km/h左右，滚动阻左右，滚动阻力系数迅速增长这时轮胎发生驻波现象，轮胎周力系数迅速增长这时轮胎发生驻波现象，轮胎周缘不再是圆形而呈明显的波浪状出现驻波后，滚缘不再是圆形而呈明显的波浪状。

出现驻波后，滚动阻力系数显著增加动阻力系数显著增加 在进行汽车动力性分析时，一般取良好硬路在进行汽车动力性分析时，一般取良好硬路面的滚动阻力系数值面的滚动阻力系数值 驻波现象（图像）驻波现象（图像）驻波现象驻波现象  驻波现象：驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复，面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复，其残余变形形成了一种波，这就是驻波其残余变形形成了一种波，这就是驻波此时轮胎周缘不再是圆形，而呈明显的波此时轮胎周缘不再是圆形，而呈明显的波浪形轮胎刚离开地面时波的振幅最大，浪形轮胎刚离开地面时波的振幅最大，它按指数规律沿轮胎圆周衰减它按指数规律沿轮胎圆周衰减滚动阻力系数的经验公式滚动阻力系数的经验公式§对于轿车，当对于轿车，当 kmkm／／h h时，时， §当当 kmkm／／h h时，时， 值可按下式估算值可按下式估算§货车轮胎气压高，行驶速度低，其估算公式为货车轮胎气压高，行驶速度低，其估算公式为: : §轿车的轿车的 估算公式：估算公式： 滚动阻力系数的经验公式滚动阻力系数的经验公式§轿车的 估算公式：SRSR级级——允许最高速度为允许最高速度为180km/h180km/hHRHR级级——允许最高速度为允许最高速度为210km/h210km/hSR-M+SSR-M+S级级——用于泥浆和积雪覆盖路面。

用于泥浆和积雪覆盖路面 几种国产车型的滚动阻力系数几种国产车型的滚动阻力系数 §在使用中如果轮胎气压不足，前后轴的平行性差，在使用中如果轮胎气压不足，前后轴的平行性差，前轮定位失准等都会使滚动阻力系数增加当右前轮定位失准等都会使滚动阻力系数增加当右侧向力作用时，地面对轮胎产生侧向反作用力，侧向力作用时，地面对轮胎产生侧向反作用力，引起轮胎的侧向变形，例如在转弯行驶时，滚动引起轮胎的侧向变形，例如在转弯行驶时，滚动阻力系数大幅度增加阻力系数大幅度增加§应用表应用表1-51-5时，对于轿车，轮胎气压较低，轮胎时，对于轿车，轮胎气压较低，轮胎变形较大，其滚动阻力系数值应偏向上限对于变形较大，其滚动阻力系数值应偏向上限对于载货汽车，轮胎气压较高，其滚动阻力系数值应载货汽车，轮胎气压较高，其滚动阻力系数值应偏向下限偏向下限滚动阻力系数滚动阻力系数 f f 的数值的数值路面类型路面类型滚动阻力系数滚动阻力系数良好的沥青或混凝土路面良好的沥青或混凝土路面0.010~0.018一般的沥青或混凝土路面一般的沥青或混凝土路面0.018~0.020碎石路面碎石路面0.020~0.025良好的卵石路面良好的卵石路面0.025~0.030坑洼的卵石路面坑洼的卵石路面0.035~0.050压紧土路压紧土路干燥的干燥的0.025~0.035 雨后的雨后的0.050~0.150泥泞土路（雨季或解冻期）泥泞土路（雨季或解冻期）0.100~0.250干沙干沙0.100~0.300湿沙湿沙0.060~0.150结冰路面结冰路面0.015~0.030压紧的雪道压紧的雪道0.030~0.050滚动阻力系数滚动阻力系数转向：转向：离心力离心力 前、后轮产生侧偏力前、后轮产生侧偏力 侧偏力沿行驶方侧偏力沿行驶方向产生分力向产生分力 滚动阻力增加滚动阻力增加二、空气阻力二、空气阻力§汽车是在空气介质中行驶的。

汽车相对于汽车是在空气介质中行驶的汽车相对于空气运动时，空气作用力在行驶方向上的空气运动时，空气作用力在行驶方向上的分力称为空气阻力，用符号分力称为空气阻力，用符号 表示§汽车行驶时，围绕汽车的空气形成空气流汽车行驶时，围绕汽车的空气形成空气流§空气流线沿车身表面流过，在汽车后面并不终止，空气流线沿车身表面流过，在汽车后面并不终止，而是形成涡流而是形成涡流§地面附近的空气从车身底部和路面之间强制通过，地面附近的空气从车身底部和路面之间强制通过，因而产生阻力因而产生阻力§汽车车身的流线型越好，环绕汽车的空气流线愈汽车车身的流线型越好，环绕汽车的空气流线愈匀顺，产生的阻力也就愈小匀顺，产生的阻力也就愈小 ( (一一) )空气阻力的组成空气阻力的组成§空气阻力可分为摩擦阻力和压力阻力两大空气阻力可分为摩擦阻力和压力阻力两大部分§1 1、、摩擦阻力摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面是由于空气的粘性在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力产生的切向力的合力在行驶方向的分力摩擦阻力与车身表面质量及表面积有关，摩擦阻力与车身表面质量及表面积有关，约占空气阻力的约占空气阻力的8 8～～1010％。

％§2 2、、压力阻力压力阻力是作用在汽车外形表面上的法是作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力向压力的合力在行驶方向上的分力压力阻力包括下列四个部分：压力阻力包括下列四个部分：§（（1 1）形状阻力）形状阻力——汽车行驶时，空气流经车身，在汽车前方空气相对被汽车行驶时，空气流经车身，在汽车前方空气相对被压缩，压力升高，车身尾部和圆角处空气稀薄形成涡流，引起负压，由压缩，压力升高，车身尾部和圆角处空气稀薄形成涡流，引起负压，由汽车前后部压力差所引起的阻力称为形状阻力汽车前后部压力差所引起的阻力称为形状阻力§其值与车身外形有关，约占空气阻力的其值与车身外形有关，约占空气阻力的5555～～6060％形状阻力与车身主体％形状阻力与车身主体形状有很大关系例如，车头、车尾的形状及挡风玻璃的倾角等是影响形状有很大关系例如，车头、车尾的形状及挡风玻璃的倾角等是影响形状阻力的主要因素形状阻力的主要因素§（（2 2）干扰阻力）干扰阻力——突出于车身表面的部分所引起的空气阻力突出于车身表面的部分所引起的空气阻力§如门把手，后视镜、翼子板、悬架导向杆、驱动轴等，约占空气阻力的如门把手，后视镜、翼子板、悬架导向杆、驱动轴等，约占空气阻力的1212～～1818％。

％§（（3 3）诱导阻力）诱导阻力——汽车上下部压力差汽车上下部压力差( (即升力即升力) )在水平方向的分力，约占在水平方向的分力，约占空气阻力的空气阻力的5 5～～8 8％§（（4 4）内循环阻力）内循环阻力——发动机冷却系、车身内通风等所需空气流经车体发动机冷却系、车身内通风等所需空气流经车体内部时形成的阻力，约占空气阻力的内部时形成的阻力，约占空气阻力的1010～～1515％ §上述各种阻力各占比例的数值，是以轿车为例给出的由此可见，形状上述各种阻力各占比例的数值，是以轿车为例给出的由此可见，形状阻力所占比例最大，车身外形是影响空气阻力诸因素中的主要因素因阻力所占比例最大，车身外形是影响空气阻力诸因素中的主要因素因此，改进车身的形状设计，是减小空气阻力的主要措施此，改进车身的形状设计，是减小空气阻力的主要措施 （（1 1））形状阻力形状阻力 取决于车身主体形状取决于车身主体形状（（2 2））干扰阻力干扰阻力 车身表面的凸起物引起的阻力车身表面的凸起物引起的阻力 后视镜后视镜后视镜设计后视镜设计也要注重流线形也要注重流线形后视镜后视镜后视镜后视镜门把手门把手悬架导向杆和传动轴悬架导向杆和传动轴（（3 3）内循环阻力）内循环阻力 满足冷却、通风等需要，使空气流经满足冷却、通风等需要，使空气流经车体内部时构成的阻力。

车体内部时构成的阻力（（4 4）诱导阻力）诱导阻力 空气升力在水平方向的投影空气升力在水平方向的投影  由于流经车顶的气流速度大于流经车底的气流速度，使得车底的由于流经车顶的气流速度大于流经车底的气流速度，使得车底的空气压力大于车顶，从而空气作用在车身上的垂直方向的压力形成压空气压力大于车顶，从而空气作用在车身上的垂直方向的压力形成压差，这就是差，这就是空气升力空气升力分析分析§由于车速不断提高，不仅对轿车而且对货由于车速不断提高，不仅对轿车而且对货车的形状也越来越重视车的形状也越来越重视§以上五种阻力的合力在汽车行驶方向上的以上五种阻力的合力在汽车行驶方向上的分力即为空气阻力分力即为空气阻力§常将空气阻力的作用点称为风压中心一常将空气阻力的作用点称为风压中心一般它与汽车的重心不重合风压中心离地般它与汽车的重心不重合风压中心离地高度对汽车高速行驶的稳定性有很大影高度对汽车高速行驶的稳定性有很大影响当汽车高速行驶时，愈高，汽车前轴响当汽车高速行驶时，愈高，汽车前轴负荷愈轻，严重时可能导致汽车失去操纵负荷愈轻，严重时可能导致汽车失去操纵 打开天窗换气和打开侧窗换气有何不同？打开天窗换气和打开侧窗换气有何不同？ 打开天窗换气时，天窗上方打开天窗换气时，天窗上方的压力低于车内的压力。

的压力低于车内的压力思考思考夏季在高速公路上开空调省油还是开窗通风夏季在高速公路上开空调省油还是开窗通风省油？省油？( (二二) )空气阻力的计算空气阻力的计算 §在汽车行驶速度范围内，根据空气动力学原理，空气阻力的在汽车行驶速度范围内，根据空气动力学原理，空气阻力的数值通常由下式确定，数值通常由下式确定，§式中：式中： ——空气阻力系数，无因次系数，主要取决于车身形空气阻力系数，无因次系数，主要取决于车身形状其物理意义是单位动压力状其物理意义是单位动压力 在每在每 迎风面积上产迎风面积上产生的空气阻力生的空气阻力§ ——汽车的迎风面积，汽车的迎风面积， ; ;§ — —空气密度，一般空气密度，一般 =1.2258 =1.2258 ；；§ ——汽车与空气的相对速度，汽车与空气的相对速度，m m／／s s §无风时无风时 汽车行驶速度；汽车行驶速度；§顺风时顺风时 汽车行驶速度汽车行驶速度- -风速；风速；§逆风时逆风时 汽车行驶速度汽车行驶速度+ +风速。

风速§如果汽车行驶速度如果汽车行驶速度 以以kmkm／／h h计，计，§ 则上式为则上式为 （（1-10））分析分析§空气阻力是与空气阻力系数及迎风面积成正比的，从结构上空气阻力是与空气阻力系数及迎风面积成正比的，从结构上降低空气阻力主要应从降低空气阻力主要应从 降低入手降低入手§空气阻力又与速度的平方成正比，汽车行驶的速度愈高，空空气阻力又与速度的平方成正比，汽车行驶的速度愈高，空气阻力愈大，空气阻力相对于滚动阻力的比率就显著的增加气阻力愈大，空气阻力相对于滚动阻力的比率就显著的增加§现代汽车的行驶速度很高，因而空气阻力对汽车的动力性和现代汽车的行驶速度很高，因而空气阻力对汽车的动力性和燃料经济性的影响日益受到重视所以降低高速汽车的值就燃料经济性的影响日益受到重视所以降低高速汽车的值就成为试验与研究的重要课题成为试验与研究的重要课题§式式(1-10)(1-10)表明，空气阻力是与表明，空气阻力是与 及及A A值成正比的。

值成正比的A A值受到值受到乘坐使用空间的限制不易进一步减少，所以降低乘坐使用空间的限制不易进一步减少，所以降低 值是降值是降低空气阻力的主要手段低空气阻力的主要手段5050～～7070年代初，轿车年代初，轿车 值维持在值维持在0.40.4～～0.60.6之间但自之间但自7070年代能源危机后，为了进一步降低油年代能源危机后，为了进一步降低油耗，各国都致力于设法降低耗，各国都致力于设法降低 值，至值，至9090年代，不少轿车的年代，不少轿车的§ 值已降到值已降到0.30.3甚至更低一点如甚至更低一点如CITROENZXCITROENZX富康轿车的富康轿车的 值为值为0.3150.315，而，而PassatPassat轿车的轿车的 值已低到值已低到0.280.28 分析分析§现代车身空气动力学工程师认为，低CD值的轿车车身应遵循下列要点(参看图1-18) 1 1）车身前部）车身前部发动机盖应向前下倾发动机盖应向前下倾面与面交接处的棱角应为圆柱状面与面交接处的棱角应为圆柱状过渡不理想过渡不理想风窗玻璃应尽可能风窗玻璃应尽可能“躺平躺平”，且与车，且与车顶圆滑过渡。

顶圆滑过渡风窗玻璃应尽可能风窗玻璃应尽可能“躺平躺平”，且与车，且与车顶圆滑过渡顶圆滑过渡越野车很难做到越野车很难做到尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物上掀式前照灯上掀式前照灯在保险杠下面，应安装合适的扰流板在保险杠下面，应安装合适的扰流板扰流板扰流板车轮盖应与轮胎相平车轮盖应与轮胎相平整个车身应向前倾整个车身应向前倾1°1°～～2°2°水平投影应为腰鼓形水平投影应为腰鼓形后端稍稍收缩，前后端稍稍收缩，前端呈半圆形端呈半圆形最好采用舱背式或直背式最好采用舱背式或直背式应安装后扰流板应安装后扰流板应安装后扰流板应安装后扰流板  当车速超过当车速超过120km/h，尾翼会自动升高，尾翼会自动升高160mm，，为车身增为车身增加加30％％的下压力；在车速低于的下压力；在车速低于80km/h，尾翼又会自动降低尾翼又会自动降低应安装后扰流板应安装后扰流板若用折背式，则行李箱盖板至地面距若用折背式，则行李箱盖板至地面距离应高些，长度要短些离应高些，长度要短些后面应采用鸭尾式结构后面应采用鸭尾式结构车身底部车身底部所有零件应在车身下平面内且较平整，最好有平所有零件应在车身下平面内且较平整，最好有平滑的盖板盖住底部。

滑的盖板盖住底部底部比较凌乱底部比较凌乱发动机冷却通风系统发动机冷却通风系统 仔细选择进风口与出风口的位置，精心设计内部风道仔细选择进风口与出风口的位置，精心设计内部风道冷冷却却发发动动机机和和制制动动器器冷冷却却前前制制动动器器冷冷却却前前制制动动器器冷冷却却后后制制动动器器和和润润滑滑系系统统为发动机提供充足的空气为发动机提供充足的空气冷冷却却后后制制动动器器冷冷却却发发动动机机和和前前制制动动器器思考：对于轿车和超级跑车，哪种车型的空气阻力系数更大？思考：对于轿车和超级跑车，哪种车型的空气阻力系数更大？为什么？为什么？什么是超级跑车？什么是超级跑车？  限量生产、价格高昂、动力强劲（限量生产、价格高昂、动力强劲（3.5L以上、以上、8缸以上）、起步快缸以上）、起步快（（0～～100km/h时间在时间在5s以内）、技术超群、车身自重轻（采用碳纤维或以内）、技术超群、车身自重轻（采用碳纤维或轻质合金材料）、外观超前等轻质合金材料）、外观超前等  形象的描述：形象的描述：外观鲜亮，让人爱得要死；加速时令人皮肤绷紧、外观鲜亮，让人爱得要死；加速时令人皮肤绷紧、汗毛直竖，让人吓得要死；数量奇少，价格奇高，让人想得要死。

汗毛直竖，让人吓得要死；数量奇少，价格奇高，让人想得要死答案答案  由于尾翼的影响、发动机和制动器通风冷却的需要，超级跑车的空气由于尾翼的影响、发动机和制动器通风冷却的需要，超级跑车的空气阻力系数一般会大于普通轿车阻力系数一般会大于普通轿车兰博基尼跑车兰博基尼跑车  在冷却通风口关闭且扰流板摆平时，在冷却通风口关闭且扰流板摆平时，CD值为值为0.33；展开时，；展开时，CD值为值为0.36减小减小C CD D值要遵循的要点总结如下：值要遵循的要点总结如下：未来轿车的外形未来轿车的外形货车和半挂车的空气阻力也很重要，不少货车和半挂车的空气阻力也很重要，不少货车驾驶室上已装用导流板等装置，以减货车驾驶室上已装用导流板等装置，以减小空气阻力、节省燃油小空气阻力、节省燃油导流板导流板三种超级跑车三种超级跑车法拉利法拉利兰博基尼兰博基尼保时捷保时捷( (三三) )空气阻力系数空气阻力系数 §值的大小和汽车外形的关系极大，即和车头与车尾的形状及值的大小和汽车外形的关系极大，即和车头与车尾的形状及其组合有很大关系各种车身形状的值由风洞试验测定其组合有很大关系各种车身形状的值由风洞试验测定。

§采用各种车头和车尾的形状组合进行理论上的研究，其风洞采用各种车头和车尾的形状组合进行理论上的研究，其风洞试验结果如图所示试验结果如图所示 一些常见车型的空气阻力系数一些常见车型的空气阻力系数车型车型空气阻力系数空气阻力系数CD 帕萨特帕萨特0.28 奥迪奥迪A40.28 现代现代0.29 奔驰奔驰C级级0.26 奔驰奔驰S级级0.27 保时捷保时捷0.31 陆虎览胜陆虎览胜0.38当前流行的轿车尾部形状有当前流行的轿车尾部形状有§（普通阶梯式、半斜顶式、斜顶式及厢式其中斜顶式和半斜顶式具有较小的 值 图图1-9 1-9 不同尾部形状的轿车空气阻力系数的比较不同尾部形状的轿车空气阻力系数的比较a)a)普通阶梯式，普通阶梯式，b)b)半斜顶式，半斜顶式，c)c)斜顶式，斜顶式，d)d)厢式厢式 §在重型牵引车在重型牵引车——半挂车汽车列车装上成套的附加装半挂车汽车列车装上成套的附加装置时，如图所示，空气阻力可减少置时，如图所示，空气阻力可减少3939％其中，除％其中，除高车身汽车驾驶室上装导流板之外，侧裙是特别有高车身汽车驾驶室上装导流板之外，侧裙是特别有益的。

益的 图图1-10 1-10 用于试验的附加设备范围用于试验的附加设备范围 间隔封罩，间隔封罩，2—2—车顶导流板，车顶导流板，3—3—车顶流线型罩壳，车顶流线型罩壳， 4—4—扰流器，扰流器，5—5—底盘填充物护板，底盘填充物护板，6—6—侧裙侧裙 ( (四四) )汽车的迎风面积汽车的迎风面积§汽车的迎风面积，是汽车行驶时受迎面空气流直接汽车的迎风面积，是汽车行驶时受迎面空气流直接冲击的面积，即汽车在垂直于行驶方向的平面上的冲击的面积，即汽车在垂直于行驶方向的平面上的投影面积一般在近似地计算汽车行驶的空气阻力投影面积一般在近似地计算汽车行驶的空气阻力时，可采用如下的简单公式估算汽车的迎风面积时，可采用如下的简单公式估算汽车的迎风面积§对于载货汽车对于载货汽车 §对于轿车对于轿车 §式中：式中： ——轮距，轮距， ；； ——车宽，车宽， ；； ——汽车高度，汽车高度， 汽车列车的空气阻力汽车列车的空气阻力§汽车列车的空气阻力，一般按每节挂车的空汽车列车的空气阻力，一般按每节挂车的空气阻力为其牵引车的气阻力为其牵引车的2020％进行近似计算。

因％进行近似计算因此，汽车列车的空气阻力为此，汽车列车的空气阻力为§式中：式中： ——挂车节数挂车节数 三、上坡阻力三、上坡阻力 当汽车上坡行驶时，汽车重力在平行于路面方向的分力当汽车上坡行驶时，汽车重力在平行于路面方向的分力, ,称称为汽车的上坡阻力，用为汽车的上坡阻力，用 表示，如图所示表示，如图所示 与与 汽车重力及坡度角汽车重力及坡度角 的关系为：的关系为：汽车重力及坡度角的关系图汽车重力及坡度角的关系图道路坡度§道路坡度 常用坡高与底长之比的百分数来表示，即 :坡度 与道路坡度角 的换算图我国各级公路允许的纵向坡度我国各级公路允许的纵向坡度§我国各级公路允许的我国各级公路允许的纵向坡度见表，四级纵向坡度见表，四级公路在特殊艰巨的山公路在特殊艰巨的山岭区，最大纵坡可增岭区，最大纵坡可增加加1 1％可见一般路面％可见一般路面坡度较小坡度较小路面路面imax高速公路平原微丘区高速公路平原微丘区3%高速公路山岭重丘区高速公路山岭重丘区5%一级汽车专用公路平一级汽车专用公路平原微丘区原微丘区5%一级汽车专用公路平一级汽车专用公路平原重丘区原重丘区6%四四级公路公路平原微丘区平原微丘区6%四四级公路公路平原重丘区平原重丘区9%当当 时，时，则则道路阻力道路阻力§当坡度较大时，按式当坡度较大时，按式 近似计算值的误差近似计算值的误差较大。

因此，仍然需要按式较大因此，仍然需要按式 进行的计进行的计算§由于坡度阻力与滚动阻力均属于与道路有关的阻由于坡度阻力与滚动阻力均属于与道路有关的阻力，而且均与车重成正比，故有时把这两种阻力力，而且均与车重成正比，故有时把这两种阻力合在一起称为道路阻力，用合在一起称为道路阻力，用 表示，即表示，即 道路阻力道路阻力§在坡路上，在坡路上， §所以所以 §令令 § 称为道路阻力系数，表示单位车重的道路称为道路阻力系数，表示单位车重的道路阻力§当当 较小时 §则则 四、加速阻力四、加速阻力§加速阻力加速阻力 是汽车加速行驶时，其质量加速运动的惯性力是汽车加速行驶时，其质量加速运动的惯性力 包括汽车平移质量加速行驶的惯性力包括汽车平移质量加速行驶的惯性力 和旋转质量加速旋和旋转质量加速旋转的惯性力矩转的惯性力矩 作用在汽车重心上，将作用在汽车重心上，将 也换算为作用于汽车重心上的也换算为作用于汽车重心上的等效惯性力等效惯性力 ，则，则 。

公式推导忽略得，加速阻公式推导忽略得，加速阻力力 式中：式中： ——汽车总重力，汽车总重力，N N ；； ——重力加速度，重力加速度， ；； ——行驶加速度，行驶加速度， ——旋转质量换算系数，其物理意义是将旋转质量旋转质量换算系数，其物理意义是将旋转质量的惯性力等效地叠加到平移质量上来时，平移质量惯性力应的惯性力等效地叠加到平移质量上来时，平移质量惯性力应扩大的倍数扩大的倍数旋转质量换算系数旋转质量换算系数δIW —车轮转动惯量；车轮转动惯量；If—飞轮转动惯量飞轮转动惯量经验公式经验公式 §(1)(1)发动机带离合器的旋转质量对加速阻力的影响和变速器的发动机带离合器的旋转质量对加速阻力的影响和变速器的速比速比 有关对同一个汽车加速度来说有关对同一个汽车加速度来说 愈大，发动机的角加愈大，发动机的角加速度愈大，速度愈大， 的影响愈大。

的影响愈大§(2)(2)汽车空档滑行时，汽车空档滑行时， ，则，则 ，可见，可见 总是大于总是大于1 1的§(3)(3)如果汽车的总重力如果汽车的总重力 小于满载时总重力小于满载时总重力 ，， 则则 可见可见 增大了，因而旋转质量惯性力所占增大了，因而旋转质量惯性力所占比例增大比例增大 § 的数值可根据试验测出旋转部件的转动惯量后进行计算的数值可根据试验测出旋转部件的转动惯量后进行计算而得到，主要与车型有关对于一般汽车而言，这两个系数数而得到，主要与车型有关对于一般汽车而言，这两个系数数值变化幅度不大值变化幅度不大 对于轿车在对于轿车在0.050.05～～0.070.07之间；对于载货汽之间；对于载货汽车在车在0.040.04～～0.050.05之间，之间， 在在0.030.03～～0.050.05之间挡位不同，挡位不同，δ值不同值不同总质量不同，总质量不同，δ值不同值不同 总质量越小的车，旋转质量换算系数值越大。

总质量越小的车，旋转质量换算系数值越大还可用经验公式进行计算还可用经验公式进行计算 §对于轿车： §对于载货汽车： §式中： —汽车空车重力，N按经验公式计算所得的几种国产车型的值列于表按经验公式计算所得的几种国产车型的值列于表 国外车型的实测资料，可供选定有关数据参考国外车型的实测资料，可供选定有关数据参考 §汽车的旋转质量换算系数汽车的旋转质量换算系数 旋转当量重力与汽车重力之比旋转当量重力与汽车重力之比 第三节第三节 汽车的驱动力平衡方程汽车的驱动力平衡方程§汽车行驶过程中，受到各种行驶阻力的作用汽车行驶过程中，受到各种行驶阻力的作用因此，为保证汽车正常行驶，必须有一定的因此，为保证汽车正常行驶，必须有一定的驱动力，以克服各种行驶阻力驱动力，以克服各种行驶阻力§表示汽车驱动力与行驶阻力之间关系的等式，表示汽车驱动力与行驶阻力之间关系的等式，称为汽车的驱动力平衡方程，即称为汽车的驱动力平衡方程，即 说明汽车行驶中驱动力与各行驶阻力的平衡关系其平衡说明汽车行驶中驱动力与各行驶阻力的平衡关系其平衡关系不同，则汽车的运动状态不同关系不同，则汽车的运动状态不同 汽车的行驶方程计算汽车的行驶方程计算§将驱动力与各行驶阻力的表达式代人上式，将驱动力与各行驶阻力的表达式代人上式，则则汽车的行驶方程汽车的行驶方程为为 反应了汽车的结构参数与使用参数的内在联系。

运用它反应了汽车的结构参数与使用参数的内在联系运用它分析求解汽车动力性问题极为方便分析求解汽车动力性问题极为方便 用功率方程推导用功率方程推导δ和汽车行驶方程式和汽车行驶方程式由上式可得汽车的加速阻力为由上式可得汽车的加速阻力为装有有级式固定传动比变速器汽车的装有有级式固定传动比变速器汽车的Fj  如果汽车装有有级式固定传动比变速器，如果汽车装有有级式固定传动比变速器， 加速加速阻力阻力 ，所以，所以δδ为装有固定传动比变速器汽车为装有固定传动比变速器汽车的旋转质量换算系数的旋转质量换算系数装有传动比连续变化的无级变速器汽车的装有传动比连续变化的无级变速器汽车的Fj  如果汽车装有传动比连续变化的无级变速器，加速阻如果汽车装有传动比连续变化的无级变速器，加速阻力为上述两项之和，其中第二项加速阻力是由于传动比力为上述两项之和，其中第二项加速阻力是由于传动比变化率变化率 使发动机飞轮加速而产生的使发动机飞轮加速而产生的第四节第四节 汽车行驶的驱动与附着条件汽车行驶的驱动与附着条件§一、汽车行驶的驱动条件一、汽车行驶的驱动条件§ 由汽车驱动力平衡方程可知：由汽车驱动力平衡方程可知： 若若 时，汽车将等速行驶；时，汽车将等速行驶； 时，汽车将加速行驶；时，汽车将加速行驶； 时，汽车将无法开动或减时，汽车将无法开动或减 速行驶以至停车。

速行驶以至停车 汽车行驶的必要条件汽车行驶的必要条件§可见汽车行驶的必要条件是：可见汽车行驶的必要条件是：§上式即汽车行驶的驱动条件它反应了汽车上式即汽车行驶的驱动条件它反应了汽车本身的行驶能力可以采用增加发动机扭矩，本身的行驶能力可以采用增加发动机扭矩，加大传动比的办法来增大汽车的驱动力，以加大传动比的办法来增大汽车的驱动力，以保证汽车的驱动条件保证汽车的驱动条件 二、汽车行驶的附着条件与汽车的附着率二、汽车行驶的附着条件与汽车的附着率§上面所述增大驱动力的办法是有限度的，它上面所述增大驱动力的办法是有限度的，它只有在驱动轮与路面不发生滑转时才有效只有在驱动轮与路面不发生滑转时才有效§在一定的轮胎与路面条件下，当驱动力增大在一定的轮胎与路面条件下，当驱动力增大到一定程度时，驱动轮将出现滑转现象，增到一定程度时，驱动轮将出现滑转现象，增大驱动轮的扭矩，只能使驱动轮加速旋转，大驱动轮的扭矩，只能使驱动轮加速旋转，地面切向反作用力并不增加地面切向反作用力并不增加§表明表明汽车行驶还要受轮胎与路面附着条件的汽车行驶还要受轮胎与路面附着条件的限制限制1 1、、附着力附着力§地面对轮胎切向反作用力的极限值地面对轮胎切向反作用力的极限值( (无侧向力作用时无侧向力作用时) )称为附着力称为附着力 。

在硬路面上，它与地面对驱动轮在硬路面上，它与地面对驱动轮的法向反作用力的法向反作用力 成正比，即成正比，即 § ——切向反作用力切向反作用力§比例常数比例常数 称为附着系数称为附着系数§物理意义：它表示轮胎与路面的接触强度在硬路物理意义：它表示轮胎与路面的接触强度在硬路面上它主要反映了轮胎与路面的摩擦作用，在松软面上它主要反映了轮胎与路面的摩擦作用，在松软路面上则与轮胎和路面的摩擦作用及土壤的抗剪强路面上则与轮胎和路面的摩擦作用及土壤的抗剪强度有关 常见路面的平均附着系数常见路面的平均附着系数路面条件路面条件附着系数附着系数干沥青路面干沥青路面0.7～～0.8湿沥青路面湿沥青路面0.5～～0.6干燥的碎石路干燥的碎石路0.6～～0.7干土路干土路0.5～～0.6湿湿土路土路0.2～～0.4滚压后的雪路滚压后的雪路0.2～～0.3胎面与胎面与 的关系？的关系？思考思考  光面胎和带花纹的轮胎在干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燥硬路面上的附着系数有何不同？？  轮胎花纹起什么作用？轮胎花纹起什么作用？F1F1方程式赛车在不同天气条件下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使用的不同胎面花纹的轮胎  胎面的四道沟槽减小了车轮和地面间的有效接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。

地面积，使车轮的附着力下降，汽车的车速得以控制2 2、附着率、附着率对于后轮驱动的汽车若考虑地面切向反作用力，则对于后轮驱动的汽车若考虑地面切向反作用力，则又可写成又可写成 式中式中 称为后轮驱动汽车的附着率称为后轮驱动汽车的附着率 ，，对于前轮驱动汽车，其前驱动轮的附着率亦不能大于地面附着对于前轮驱动汽车，其前驱动轮的附着率亦不能大于地面附着系数可以由发动机、传动系的参数及汽车的行驶工况确定汽车驱动可以由发动机、传动系的参数及汽车的行驶工况确定汽车驱动轮的附着率轮的附着率显然，驱动轮的附着率是表明汽车附着性能的一显然，驱动轮的附着率是表明汽车附着性能的一个重要指标，是汽车驱动轮在不滑转工况下充分发挥驱动力作个重要指标，是汽车驱动轮在不滑转工况下充分发挥驱动力作用所要求的最低地面附着系数用所要求的最低地面附着系数 汽车直线行驶状况下，充分发挥驱动力作用时要求的最低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附着系数加速、上坡行驶时的附着率加速、上坡行驶时的附着率1 1）后轮驱动汽车）后轮驱动汽车忽略空气阻力和滚动阻力忽略空气阻力和滚动阻力将将 代入代入q—包含加速阻力在内的等效坡度。

包含加速阻力在内的等效坡度令令   为加速上坡行驶时要求的地面附着系数当在一定附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着系数的路面上行驶时，汽车能通过的最大等效坡度为q2 2）前轮驱动汽车）前轮驱动汽车当汽车由后轮驱动时当汽车由后轮驱动时同理可得，当汽车由前轮驱动时同理可得，当汽车由前轮驱动时思考：如果思考：如果a=b，，哪种驱动方式的哪种驱动方式的等效坡度更大？等效坡度更大？ 3 3）四轮驱动汽车）四轮驱动汽车驱动方式或驱动方式或车型车型ΨΨ前轮驱动前轮驱动0后轮驱动后轮驱动1Audi0.5BMW325i0.63M.B.4Matic0.65令后轴的转矩分配系数为令后轴的转矩分配系数为对于四轮驱动汽车，前、后驱动力的分配是根据对于四轮驱动汽车，前、后驱动力的分配是根据中央差速器的结构确定的中央差速器的结构确定的  等等效坡度一定时，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。

不再增加  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驱动轮的限制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即即思考：如果路面附着系数思考：如果路面附着系数 ，，两种轿车两种轿车1 1挡的动挡的动力性可否得到充分发挥？力性可否得到充分发挥？高速行驶时的附着率高速行驶时的附着率  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随车速的提高而急剧增大，附着条件不易满足大，附着条件不易满足3 3、、汽车行驶的附着条件汽车行驶的附着条件§如果驱动轮产生滑转，汽车将不能行驶为如果驱动轮产生滑转，汽车将不能行驶为了避免驱动轮产生滑转现象，汽车行驶还必了避免驱动轮产生滑转现象，汽车行驶还必须满足附着条件须满足附着条件 §汽车行驶的附着条件可近似地写成汽车行驶的附着条件可近似地写成§ 或或 §式中：式中： ——作用于所有驱动轮的地面法向反作用于所有驱动轮的地面法向反作用力。

作用力 后轮驱动时，附着条件是：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附着条件：地面作用在驱动轮上的切向反力小于等于驱动轮的附着力于等于驱动轮的附着力三、汽车的驱动与附着条件三、汽车的驱动与附着条件§将汽车的驱动条件与附着条件联写，则得：将汽车的驱动条件与附着条件联写，则得：§即汽车行驶的驱动与附着条件，也是汽车即汽车行驶的驱动与附着条件，也是汽车行驶的充分与必要条件行驶的充分与必要条件 分析分析§汽车行驶首先要满足驱动条件，即汽车本身具有产生足够驱汽车行驶首先要满足驱动条件，即汽车本身具有产生足够驱动力的必要条件这就要求汽车发动机能产生足够大的扭矩动力的必要条件这就要求汽车发动机能产生足够大的扭矩或功率，汽车传动系有一定的传动比，以保证计算的驱动力或功率，汽车传动系有一定的传动比，以保证计算的驱动力足够大，足以克服各种行驶阻力，即足够大，足以克服各种行驶阻力，即 但是，上面的条件只是汽车行驶的必要条件，并不充分，就是说，上面的条件只是汽车行驶的必要条件，并不充分，就是说，汽车行驶只满足驱动条件是不够的。

汽车行驶只满足驱动条件是不够的 §路面对汽车作用的驱动力的最大值，要受附着力的限制驱路面对汽车作用的驱动力的最大值，要受附着力的限制驱动力动力 不能超过附着力不能超过附着力 ，只能小于或等于附着力因此，，只能小于或等于附着力因此，为了保证汽车正常行驶，轮胎与地面必须有良好的附着性能，为了保证汽车正常行驶，轮胎与地面必须有良好的附着性能，即附着力足够大，地面才能在附着力的限制以下对驱动轮作即附着力足够大，地面才能在附着力的限制以下对驱动轮作用足够的切向反作用力用足够的切向反作用力 前轮驱动时，附着条件是：前轮驱动时，附着条件是：C 1—前轮驱动汽车驱动轮的前轮驱动汽车驱动轮的附着率；附着率；前轮驱动汽车的附着条件也可以表达为前轮驱动汽车的附着条件也可以表达为令令附着率越小或路面附着系数越大附着率越小或路面附着系数越大 ，附着条件越容易满足附着条件越容易满足路面附着系数低时车轮会出现滑转路面附着系数低时车轮会出现滑转分析分析  前轮驱动时，前轮驱动时， 如果如果FX1小、小、FZ1大、大、 小，附着小，附着条件容易得到满足条件容易得到满足。

 路面条件好，车速低，路面条件好，车速低，Ff 小；行驶车速低，小；行驶车速低，Fw 小；路面平坦，小；路面平坦，Fi 小；不急加速，小；不急加速，Fj 小FX1小小问题问题 什么路面条件下，附什么路面条件下，附着条件不易满足？着条件不易满足？当路面有积雪时当路面有积雪时，，起步用起步用高挡好还是用低挡好？高挡好还是用低挡好？汽车在什么工况下工作汽车在什么工况下工作，，附着条件会不易满足？附着条件会不易满足？湿滑路面、冰雪湿滑路面、冰雪路面、沙地等路面、沙地等用低挡轻踩加速用低挡轻踩加速踏板起步较好踏板起步较好起步急加速起步急加速解解释释为为什什么么？？ 起步过程中，驱动轮的严重滑转会加剧起步过程中，驱动轮的严重滑转会加剧轮胎的磨损轮胎的磨损解决方案解决方案  装用装用TCS（（ASR））驱动力控制系统，通过对驱动驱动力控制系统，通过对驱动轮作用制动力矩控制起步过程的轮作用制动力矩控制起步过程的FX2进而减少燃油喷射量进而减少燃油喷射量 ，越野车如何爬上，越野车如何爬上100％的坡道？％的坡道？思考思考越野汽车爬坡时越野汽车爬坡时即只有附着系数大于即只有附着系数大于1时，才有可能爬上时，才有可能爬上100%的坡道。

的坡道  此时必须依靠越野轮胎花纹的抓地性，并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，才能提高附着系数与良好的路面相配合，才能提高附着系数四、影响附着系数的因素四、影响附着系数的因素§影响附着系数的主要因素是，路面的种类和状况，影响附着系数的主要因素是，路面的种类和状况，轮胎的结构和气压，还有其他一些使用因素轮胎的结构和气压，还有其他一些使用因素§1 1、松软土壤的抗剪强度较低，其附着系数较小松软土壤的抗剪强度较低，其附着系数较小§2 2、坚硬路面的附着系数较大，因为在硬路面上，、坚硬路面的附着系数较大，因为在硬路面上，轮胎的变形远较路面的变形为大，路面的坚硬微小轮胎的变形远较路面的变形为大，路面的坚硬微小凸起部分嵌入轮胎的接触表面，使接触强度增大凸起部分嵌入轮胎的接触表面，使接触强度增大§路面被污物路面被污物( (细沙，尘土，油污、泥细沙，尘土，油污、泥) )覆盖时，或路覆盖时，或路面潮湿时有水起润滑作用，都使下降面潮湿时有水起润滑作用，都使下降2020～～6060％，甚％，甚至更多 影响附着系数的因素影响附着系数的因素§3 3、轮胎花纹对值的影响也较大。

具有细而浅花纹的、轮胎花纹对值的影响也较大具有细而浅花纹的轮胎在硬路面上有较好的附着能力具有宽而深花轮胎在硬路面上有较好的附着能力具有宽而深花纹的轮胎，在软路面上，使附着能力有所提高增纹的轮胎，在软路面上，使附着能力有所提高增加胎面的纵向条纹，在干燥的硬路面上，由于接触加胎面的纵向条纹，在干燥的硬路面上，由于接触面积减小，值有所下降，但在潮湿的路面上有利于面积减小，值有所下降，但在潮湿的路面上有利于挤出接触面中的水分，改善附着能力挤出接触面中的水分，改善附着能力§4 4、宽断面和子午线轮胎由于与地面的接触面积增大、宽断面和子午线轮胎由于与地面的接触面积增大值较高合成橡胶制成的轮胎也较天然橡胶的轮胎值较高合成橡胶制成的轮胎也较天然橡胶的轮胎具有较高的值具有较高的值 影响附着系数的因素影响附着系数的因素§5 5、轮胎的磨损也会影响附着能力，随着胎面、轮胎的磨损也会影响附着能力，随着胎面花纹深度减小，值将显著下降花纹深度减小，值将显著下降§6 6、降低轮胎气压，可使硬路面上值略有增加，、降低轮胎气压，可使硬路面上值略有增加，所以采用低压胎可获得较好的附着性能所以采用低压胎可获得较好的附着性能。

§7 7、汽车行驶速度提高时，多数情况下附着系、汽车行驶速度提高时，多数情况下附着系数是降低的这一点对于汽车的高速制动尤数是降低的这一点对于汽车的高速制动尤为不利 影响附着系数的因素影响附着系数的因素§8 8、气温升高时，路面硬度下降，附着系数也下降气温升高时，路面硬度下降，附着系数也下降当大气温度由当大气温度由18℃18℃上升到上升到34℃34℃时，沥青路面的附着时，沥青路面的附着系数会降低系数会降低1515％§9 9、长期使用已经磨损和风化的路面附着系数也会降、长期使用已经磨损和风化的路面附着系数也会降低例如，使用低例如，使用1515年的路面，由于压实和磨光的结年的路面，由于压实和磨光的结果，附着系数比新建时下降果，附着系数比新建时下降2020～～3030％§1010、附着系数还与车轮相对于地面的滑动率有关附着系数还与车轮相对于地面的滑动率有关§综上所述，附着系数受一系列因素的影响，而且有综上所述，附着系数受一系列因素的影响，而且有许多因素的变化往往很大许多因素的变化往往很大 分析分析§在一般动力性计算中只取附着系数的平均值在一般动力性计算中只取附着系数的平均值§在良好的混凝土或沥青路面上：在良好的混凝土或沥青路面上：§路面干燥时值为路面干燥时值为0 0．．7 7～～0.80.8；；§路面潮湿时值为路面潮湿时值为0.50.5～～0.60.6；；§其它路面：其它路面：§干燥的碎石路值为干燥的碎石路值为0 0．．6 6～～0 0．．7 7；；§干燥的土路值为干燥的土路值为0.50.5～～0.60.6；；§潮湿土路为潮湿土路为0.20.2～～0.40.4。

§不同类型的轮胎在各种路面上实际测得的附着系数不同类型的轮胎在各种路面上实际测得的附着系数值列于表值列于表各种路面的附着系数 五、车轮的地面法向反作用力五、车轮的地面法向反作用力§( (一一) )汽车在水平路面上静止汽车在水平路面上静止§当汽车停在水平路面上时，设汽车的重力当汽车停在水平路面上时，设汽车的重力 集中于汽车的重心集中于汽车的重心 上，前轴所承受的汽车上，前轴所承受的汽车重力重力 引起路面对前轮的法向反作用力引起路面对前轮的法向反作用力 ，，后轴所承受的汽车重力后轴所承受的汽车重力 引起路面对后轮即引起路面对后轮即驱动轮的法向反作用力驱动轮的法向反作用力 ，如图所示如图所示汽车在水平路面上静止时的受力情况汽车在水平路面上静止时的受力情况§设汽车重心至前轴间的距离为设汽车重心至前轴间的距离为 ，至后轴间的距离，至后轴间的距离为为 ，轴距为，轴距为 §根据汽车的平衡条件得根据汽车的平衡条件得:汽车在水平路面上静止时的受力图 `F FZ1Z1F FZ2Z2对前轮接地点取力矩，得对前轮接地点取力矩，得对后轮接地点取力矩，得对后轮接地点取力矩，得（二）汽车在水平路面上等速行驶（二）汽车在水平路面上等速行驶§汽车行驶时，汽车的受力情况将因行驶状汽车行驶时，汽车的受力情况将因行驶状况不同而有很大的变化，这必然引起车轮况不同而有很大的变化，这必然引起车轮的地面法向反作用力的变化。

的地面法向反作用力的变化 §汽车在水平路面等速行驶的受力情况如图汽车在水平路面等速行驶的受力情况如图所示汽车等速行驶的受力情况汽车等速行驶的受力情况 FZ1FZ2对对A A点取力矩平衡方程式，得点取力矩平衡方程式，得 求§故故§由于由于 ，代入上式，得，代入上式，得 §对对B B点取力矩：平衡式，解得点取力矩：平衡式，解得 ( (三三) )汽车加速上坡时汽车加速上坡时§汽车加速上坡时的受力情况如图所示图中汽车加速上坡时的受力情况如图所示图中假定汽车上坡时的上坡阻力和加速行驶的惯假定汽车上坡时的上坡阻力和加速行驶的惯性阻力都作用在汽车重心性阻力都作用在汽车重心C C上，其作用方向与上，其作用方向与汽车的行驶方向相反，与路面平行空气阻汽车的行驶方向相反，与路面平行空气阻力力 可视为作用在汽车正面风压中心上的集可视为作用在汽车正面风压中心上的集中力，风压中心的高度与汽车重心高度中力，风压中心的高度与汽车重心高度 不同，但对大部汽车来说两者非常接近不同，但对大部汽车来说两者非常接近   汽车在加速上坡时，附着条件不易满足。

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以下将在此工况下，分析路面作用在车轮上的法向力法向力FZFZ和切向力和切向力FXFX汽车加速上坡时的受力图汽车加速上坡时的受力图 ——道路坡变角，道路坡变角， ；； ——汽车重心高度，汽车重心高度， ；； ——汽车总重汽车总重力，力， ；； ——风压中心高度，风压中心高度， ；； ——作用在前、后轮上的滚作用在前、后轮上的滚动阻力偶矩，动阻力偶矩， ；； ——惯性力偶矩，惯性力偶矩， ；； ——作用作用在前、后轮上的地面法向反作用力，在前、后轮上的地面法向反作用力， ；； ——作用在前，后轮作用在前，后轮上的地面切向反作用力，上的地面切向反作用力， ；； ——汽车轴距，汽车轴距， ；； ——汽车重汽车重心至前、后轴之距离，心至前、后轴之距离，  求§欲求 ，将作用于汽车上的诸力对前轮、后轮与道路接触面中心取力矩，则得 式中 求§当略去滚动阻力偶矩、空气阻力的影响，且设 时 ，则式可写成  主要与质心位置主要与质心位置及坡度角有关。

及坡度角有关思考：加速时，前驱车还是后驱车容易思考：加速时，前驱车还是后驱车容易满足附着条件？满足附着条件？加速时加速时 F FZ Zd1d1 F FZ Zd2d2后驱车容易满足后驱车容易满足附着条件附着条件跑车大多采用后轮驱动跑车大多采用后轮驱动  保时捷保时捷911双座跑车采用双座跑车采用后置式发动机后置式发动机后轮驱动后轮驱动 绝大多数双座跑车采用中置发动机后轮驱动绝大多数双座跑车采用中置发动机后轮驱动思考：要想使发动机转矩得到充分发挥思考：要想使发动机转矩得到充分发挥，，又满足附又满足附着条件着条件，，最理想的驱动方式是什么？最理想的驱动方式是什么？四轮驱动四轮驱动思考：什么车型适合用四轮驱动？思考：什么车型适合用四轮驱动？高级轿车高级轿车自重大，自重大，Ff大；车速高，车体大，大；车速高，车体大，FW大；大；发动机排量大，发动机排量大，Ft大超级跑车超级跑车车速高，车速高，FW大；发动机排量大大；发动机排量大，， Ft大越野车越野车道路条件差，附着系数小道路条件差，附着系数小重型货车重型货车自重大，自重大，Ff大，道路条件差，附着系数小大，道路条件差，附着系数小。

分析分析§（（1 1）汽车行驶时，作用于前、后轮的地面法向反作用力与）汽车行驶时，作用于前、后轮的地面法向反作用力与汽车在水平路面上静止时是不同的这是由于汽车在各种行汽车在水平路面上静止时是不同的这是由于汽车在各种行驶情况下其负荷在前、后轴上的分配不同驶情况下其负荷在前、后轴上的分配不同§（（2 2）汽车行驶时，作用于前、后轮的法向反作用力与汽车）汽车行驶时，作用于前、后轮的法向反作用力与汽车重心位置，行驶情况及道路坡度有关重心位置，行驶情况及道路坡度有关§（（3 3）汽车上坡时，前轮的法向反作用力）汽车上坡时，前轮的法向反作用力 减小，后轮的法减小，后轮的法向反作用力向反作用力 增大而且增大而且 减小和减小和 增大的数值同为增大的数值同为 §（（4 4）当汽车加速行驶时，地面法向反作用力）当汽车加速行驶时，地面法向反作用力 减小而减小而 增大§（（5 5）一般汽车都以后轴为驱动轴上述变化趋向对于后轴）一般汽车都以后轴为驱动轴上述变化趋向对于后轴驱动型汽车的附着条件是有利的驱动型汽车的附着条件是有利的。

例如例如§当汽车上坡或加速需要加大驱动力时，由于当汽车上坡或加速需要加大驱动力时，由于地面作用于驱动轮的法向反作用力增大，附地面作用于驱动轮的法向反作用力增大，附着力也随之增大，有利于保证所需要的驱动着力也随之增大，有利于保证所需要的驱动力§有些轻型轿车采用前轮驱动，在上坡和加速有些轻型轿车采用前轮驱动，在上坡和加速时，其前轴的地面法向反作用力减小，对于时，其前轴的地面法向反作用力减小，对于保证附着条件是不利的保证附着条件是不利的 轴负荷重新分配系数轴负荷重新分配系数§汽车在各种行驶条件下负荷在前、后轴上的重新分汽车在各种行驶条件下负荷在前、后轴上的重新分配，用轴负荷重新分配系数来表示配，用轴负荷重新分配系数来表示§设：设： ——汽车在一般行驶条件下地面对前、后汽车在一般行驶条件下地面对前、后轮的法向反作用力；轮的法向反作用力；§ ——汽车停止在平路上时，地面对前，后汽车停止在平路上时，地面对前，后轮的法向反作用力；轮的法向反作用力；§ —前、后轴的轴负荷重新分配系数前、后轴的轴负荷重新分配系数。