05吉林大学远程网络教育余志生汽车理论课件杨志华48讲

第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
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
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
2.附着条件
后轮驱动时，附着条件是 匀速行驶时，
FX 2 FZ 2
Hale Waihona Puke Tt Tf 2 FX 2 FZ 2 r
空气升力 滚阻的作用
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
（1）静态轴荷的法向反作用力
hg b FZs1 G cos sin L L hg a FZs 2 G cos sin L L
主要与质心位置 及坡度角有关。
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
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。
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率 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。
基本思想：
给定车辆参数、坡 度、车速和加速度，
进而减少燃油喷射量
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
思考
max 0.8 ，越野车能否爬上100％的坡道？
越野汽车爬坡时
Fi G sin
FXmax F G cos
只有F Fi才有可能爬上坡道
G cos G sin
i 100% 即 45
1
o
即只有附着系数大于1时，才有可能爬上100%的坡道。
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
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。
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
hg b G FZ 1 G cos sin L g L hg a G FZ 2 G cos sin L g L
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
C 2—后轮驱动汽车驱动
轮的附着率；
后轮驱动汽车的附着条件 也可以表达为
C 2
C1
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。
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
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。
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
du Fp 2 m2 Gw 2 sin FX 2 dt
FX 2 r Tf 2 Tjw 2
FX 2 Tf 2 Tjw 2 r r
以前轮驱动为例， 如果FX1小、FZ1大，则 C1小，附 着条件容易得到满足。
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 湿滑路面、冰雪
FX1小
件不易满足？
当路面有积雪时，起步用 高挡好还是用低挡好？
路面、沙地等。
用高挡轻踩加速 踏板起步较好。 起步急加速。
汽车在什么工况下工作，
附着条件会不易满足？
解 释 为 什 么 ？
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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。
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。
FX 2 Tt Tr 2 Tf 2 / r FZ 2
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
思考：加速时，前驱车还是后驱车容易满足附着条件？
后驱车容易满足 附着条件
加速时 FZd1
FZd2
跑车大多采用后轮驱动
保时捷911 双座跑车采用 后置式发动机 后轮驱动。
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绝大多数双座跑车采用中置发动机后轮驱动。
du dt
du FX 1 Ff 2 Fw G sin m dt
代入得
Ff 2 Fw Fi Fj
注意 Fj 与Fj的区别 当汽车由前轮驱动时
同理可得： 当汽车由后轮驱动时
FX 1 Ff 2 Fw Fi Fj
FX 2 Ff 1 Fw Fi Fj
重型货车 自重大，Ff大，道路条件差，附着系数小。
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（3）空气升力
CLf－前空气升力系数；CLr－后空气升力系数。
1 FZw1 CLf Aur2 2
FZw 2
1 CLr Aur2 2
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（4）滚动阻力偶矩产生的部分
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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 1.附着力 F
常见路面的平均附着系数
地面对轮胎切向反作
用力的极限值（最大值）
即为附着力。
路面条件 干沥青路面
附着系数 0.7～0.8
湿沥青路面
干燥的碎石路 干土路 湿土路 滚压后的雪路
0.5～0.6
0.6～0.7 0.5～0.6 0.2～0.4 0.2～0.3
静态轴荷
hg
I f ig i0 du FZw1 G rf cos L Lr Lr dt L hg I w I f ig i0 du FZw 2 G rf cos L Lr Lr dt L
w
I
动态分量
rf FZf1 G cos L
FZf2
rf G cos L
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
G hg du FZ 1 FZs1 FZw1 g L dt hg du G FZ 2 FZs 2 FZw 2 g L dt
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。
思考
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？
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3.附着率
由附着条件可得 前轮驱动时，附着条件是
FX 2 FZ 2
令 C 2
FX 2 FZ 2
FX 1 FX 1 FZ1 令 C1 FZ 1
汽车理论
第五讲
主讲教师：杨志华
学时：48
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。 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。
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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
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
思考：什么车型适合用四轮驱动？ 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。
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。
Tjw2很小，忽略不计
FX 2 Ff 2
du Fp 2 Ff 2 Gw 2 sin m2 dt
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
du Fp1 Fp 2 Fw WB sin mB dt
将 Fp 2 Ff 2 Gw 2 sin m2 代入得
du dt
du Fp1 Ff 2 Fw (WB Gw 2 ) sin (mB m2 ) dt
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
du FX 1 Fp1 Gw1 sin m1 dt
将 Fp1 Ff 2 Fw (WB Gw 2 ) sin (mB m2 )
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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”。
FX max F FZ
FZ—地面作用在车轮上 的法向反力；
—附着系数，与路面
和轮胎都有关。
思考：为什么汽车在湿土路上容 易出现打滑现象？
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
思考
胎面与
的关系？
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？
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（2）动态分量
G hg g I w g I f ig i0 du FZd1 L G Lr G Lr dt g
思考：汽车加速前进 时，前后轮的垂直载荷 发生什么变化？
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FZd 2
G hg g I w g I f ig i0 du g L G Lr G Lr dt