汽车驾驶与维护

通过试验表明，对于变速器所有挡位来说，较高的挡位，传动效率也 较高，直接挡的传动效率最高，所以应尽可能采用高速挡行驶，最好为 直接挡。
2．汽车的行驶阻力
汽车行驶过程中所遇到的阻力可分为4种：滚动阻力Ff 、空气阻力 Fw、上坡阻力Fi和加速阻力Fj 。 (1)滚动阻力 滚动阻力是当车轮在路面上滚动时，由于两者间的相互作用力和相 应变形所引起能量损失的总称。 整车滚动阻力计算公式 汽车在水平路面上直线行驶的滚动阻力可写成下列公式
图1-2 空气环绕汽车示意图
①空气阻力的组成
空气阻力可分为摩擦阻力和压力阻力2部分。摩擦阻力是空气粘连在 车身表面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，约占空气阻力的8％～10％。压力阻力是作用在汽车 外表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力。
压力阻力包括下列4部分： a．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。其值与车身外形有关，约占空气阻力的55 ％～60％。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阻力的主要因素。
中等职业学校教材
汽车驾驶与维护
汽车运用与维修专业 （含岗位培训行业中级技术工人等级考核）
第一篇 汽车驾驶
第一章 汽车驾驶基础知识
第一节 汽车行驶原理
一、作用于汽车的驱动力与行驶阻力
1.汽车的驱动力 (1)驱动力的产生 汽车发动机产生的扭矩经传动系传至驱动轮，驱动轮便产生一个作用 于路面的圆周力F，路 面则对驱动轮作用一个反作用力Ft，Ft，与F大小相等， 方向相反，如图1－1所示。
b．干扰阻力 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12％～18％。
c．诱导阻力 汽车上下部压力差(即升力)在水平方向的分力，约占空气阻力的5％～8 ％。 d.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内部时形成的阻力， 约占空气阻力的 10％～15％。
平均行驶速度既不是汽车的实际行驶速度，也不是汽车的最大速度，而是一 个计算值。
(2)影响汽车平均行驶速度的因素
汽车平均行驶速度是驾驶员的技术水平、车辆技术性能与状况、道路、交通条 件、载荷等功能效率的综合反映。因此，影响平均行驶速度的主要因素有： ①驾驶员的技术水平 驾驶员的技术水平主要是指驾驶员操作技能的熟练程度及对所驾驶的车辆技术 状况、性能、结构原理掌握的如何，对交通环境及各种情况处理的是否正确等。 ②车辆的技术性能与状况 车辆的技术性能主要是指牵引性能(包括最大行驶速度和加速性能)、制动性能、 操纵性和稳定性等。 ③道路条件 道路条件好坏对汽车平均行驶速度的影响也是很大的。如公路的等级、行车路 面的宽度、道路的照明、转弯半径、安全设施、纵向坡度和坡长、交叉路口数量、 上下坡的多少等，都影响汽车的行驶速度。 ④交通条件 交通条件对平均行驶速度的影响也是十分显著的。如在市区交通密度(台／km) 大时，平均行驶速度也相应地下降。 ⑤载质量的影响 如果汽车输出功率保持一定，载质量越大其平均行驶速度越低。
以上5种阻力的合力在汽车行驶方向上的分力即为空气阻力。常将空气阻力 的作用点称为风压中心。一般它与汽车的重心不重合。风压中心离地高度hw对汽 车高速行驶的稳定性有很大影响。当汽车高速行驶时， hw愈高，汽车前轴负荷愈 轻，严重时可能导致汽车失去控制。
②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，空气阻力的数值通常由 下式确定:
比例常数φ称为附着系数，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。 如果驱动轮发生滑转(例如在冰雪、泥泞等坏路面上行驶)，汽车将 不能行驶。为了避免驱动轮产生滑转现象，汽车行驶还必须满足附着条 件。汽车行驶的附着条件可近似写成
(3)上坡阻力
当汽车上坡行驶时，汽车所受重力在乎行于路面方向的分力，称为汽 车的上坡阻力，用Fi表示，如图1－3所示。Fi与汽车所受重力及坡度角α 的关系为
道路坡度常用坡高与底长之比的百分数来表示，即
当α为10°～15°时，则 故
当坡度较大时，要按(1-8)式计算Fi。
图1-3 汽车的上坡阻力
(4)加速阻力 加速阻力Fj是汽车加速行驶时，其质量加速运动的惯性 力。Fj包括汽车平移质量加速行驶的惯性力和旋转质量加速 旋转的惯性力矩。 加速总阻力计算公式：
式中δ称为旋转质量换算系数，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平移质量惯性力应扩大的 倍数。
二、汽车行驶的驱动与附着条件 1．汽车行驶的驱动条件 若 Ft＝Ff＋Fw＋Fi时，汽车将等速行驶； Ft>Ff＋Fw＋Fi时，汽车将加速行驶； Ft<Ff＋Fw＋Fi时，汽车将无法开动或减速行驶以至停车。 可见汽车行驶的必要条件是：
二、汽车的燃料经济性
汽车的燃料经济性是指汽车以最小的燃料消耗完成单位运输工作量 的能力，或指单位行程的燃料消耗量。 汽车燃料经济性的评价指标： 1．单位行驶里程(100km)的燃料消耗量 当燃料按质量计算时，用符号QS表示，其单位为kg／100km。 当燃料按容积计算时，用符号Ql表示，其单位为L／100km
式中 Fz——作用于所有驱动轮的地面法向反作用力。
3．汽车行驶的驱动与附着条件
将(1—11)和(1—13)联立可得
上式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。 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或功率，汽车传动 系有一定的传动比，以保证按公式(1－3)计算的驱动力Ft，足够大，足以 克服各种行驶阻力，即Ft≥Ff+Fw+Fi。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，汽车只满足驱动条件是不够的。 推动汽车行驶的驱动力Ft，是地面对驱动轮的切向反作用力，是地面 作用于汽车的外力。人们可以观察到，驱动轮被架空而离开地面时，无 论发动机产生多大扭矩，汽车都是不能行驶的。汽车行驶必须有外力作 用。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Ft不 能超过附着力，如果超过附着力，车轮将滑转。只有在附着力的限值之 内，驱动力才能真正发挥作用。
一、汽车的动力性
汽车的动力性是汽车最基本、最重要的性能。汽车的动力性直接影 响汽车的平均速度，因而对汽车的运输效率有决定性的影响。 1．汽车动力性指标 汽车的动力性主要由3方面指标来评定。 (1)汽车的最高车速 是指汽车满载，在水平良好路面上所能达到的最高行驶速度。 (2)汽车的加速能力 是指汽车在各种使用条件下迅速增加行驶速度的能力。常用加速过程 中的加速度a、加速时间t和加速行程s来评定加速能力，a愈大，t、s愈短， 则加速性愈好，平均车速就愈高，即动力性好。 (3)汽车的爬坡能力 汽车的爬坡能力用最大爬坡度来评定。最大爬坡度imax是指汽车满载 时用变速器最低挡在坚硬路面上等速行驶所克服的最大道路坡度。
2．汽车平均行驶速度
汽车平均行驶速度不仅能反映汽车运输生产率，同时也能反映各种 运行条件的影响。 (1)汽车平均行驶速度定义 汽车平均行驶速度等于总行驶里程与总行驶时间之比，
式中 s——总行驶里程，km；
t——总行驶时间，h。
总行驶时间包括与行驶条件有关的短暂停车时间，如在信号灯前、 铁路与公路交叉道前、过轮渡和会车等的停车时间，而其他停歇时间， 如装卸货物、乘客上下车、途中排除故障和行车人员用膳等停车时间， 均不计算在内。
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，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。
2．汽车行驶的附着条件
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。 地面对轮胎切向反作用力的极限值(无侧向力作用时)称为附着力Fφ。 在硬路面上，它与地 面对驱动轮的法向反作用力成正比，即
图1-1汽车的驱动力示意图
Ft即为驱动汽车的外力，称为汽车的驱动力。其数值为
式中 Mt－作用于驱动轮的扭矩，N.m；R－车轮半径，m。
Mt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
式中 Me——发动机的有效扭矩，N.m； ik——变速器传动比； io——主减速器传动比； η r――传动系的机械效率。
第二节 汽车的主要使用性能
汽车的使用性能是指汽车能适应各种使用条件而发挥最 大工作效率的能力。评价汽车工作效率的全面指标是运输生 产率和运输成本。而影响汽车运输生产率的主要因素是汽车 的平均行驶速度。 汽车的主要使用性能有： 汽车的动力性； 汽车的燃料经济性； 汽车的制动性； 汽车的平顺性； 汽车的通过性； 汽车的稳定性。
显然
式中 ρ－燃料的密度，汽油可取ρ(0．71 ～ 0．73)kg／L，柴油可取ρ(0．81～0．83)kg／L； QS以kg／l00km为单位。
2．单位运输工作量的燃料消耗量 若燃料以质量计，用符号QSG表示，其单位为kg／(100 t· km)。 若燃料以容积计，用符号Q1G表示，其单位为L／(100t· km)。 这种指标可以用来比较不同类型、不同载质量汽车的燃料经济性。 一般使用和保管部门多以容积计量燃料，因此，采用L／l00km或L／ (100t· km)为单位的较多。
：
式中 CD--空气阻力系数，无因次系数，主要取决于车身形状； A--汽车的迎风面积，m2； va--汽车行驶速度，km/h
上式表明，空气阻力是与空气阻力系数CD及迎风面积A成正比，空气阻力与 速度的平方成正比，汽车行驶的速度愈高，空气阻力愈大。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。
(3)提高汽车平均行驶速度途径 提高平均行驶速度的途径很多，主要有以下几个方面：