《汽车理论》第一章 汽车轮胎力学与空气动力学
《汽车理论（第3版）》知识点
《汽车理论（第3版）》知识点汽车理论（第3版）知识点第⼀章绪论1.汽车使⽤性能分类：（1）对⾃然环境条件的适应性1）动⼒性：指汽车在良好、平直的路⾯上⾏驶时所能达到的平均⾏驶速度。
2）通过性：汽车以⾜够⾼的平均车速通过各种坏路和⽆路地带的能⼒。
a.⽀承通过性。
b.⼏何通过性：纵向通过⾓，间隙失效，顶起失效，触头或托尾失效3）操纵性：直线⾏驶性，最⼩转弯半径（2）技术经济性主要⽤⽣产率和燃油经济性来表⽰，主要评价指标有：⽣产率，油耗，可靠性与耐⽤性，维修保养⽅便性（维护费⽤）。
（3）劳动保护性指驾驶员⼯作的安全性和使驾驶员的⾝体健康不受损害的性能，主要评价指标有：舒适性（平顺性、噪声、空调、驾驶性、空间），稳定性（操纵稳定性），制动性，驾驶室的牢固程度。
第⼀章地⾯－轮胎⼒学1.轮胎是连接汽车车⾝与道路的唯⼀部件，其基本职能是⽀承车辆重量、传递驱动和制动⼒矩，吸振以及保证转向稳定性。
2.轮胎⼒学是研究轮胎受⼒、变形和运动响应之间关系的，它的主要任务是建⽴精确实⽤的数学模型，描述轮胎的⼒学特性。
第⼀节作⽤在轮胎上的⼒和⼒矩1.轮胎坐标系2.作⽤在轮胎上的⼒和⼒矩在轮胎坐标系中，地⾯作⽤在轮胎上的主要⼒和⼒矩有：纵向⼒F x －地⾯切向反作⽤⼒沿x轴的分量；侧向⼒F y －地⾯切向反作⽤⼒沿y轴的分量；地⾯法向反作⽤⼒F z ；翻转⼒矩M x －地⾯反作⽤⼒绕x轴的⼒矩；滚动阻⼒矩M y －地⾯反作⽤⼒绕y 轴的⼒矩；回正⼒矩M z －地⾯反作⽤⼒绕z 轴的⼒矩第⼆节轮胎的纵向⼒学特性1. 滚动阻⼒：由于弹性轮胎的内摩擦、地⾯变形的阻尼（软路⾯）以及轮胎与地⾯间的弹性变形和局部的滑移等造成的。
轮胎内部摩擦产⽣迟滞损失，这种损失表现为阻碍车轮运动的阻⼒偶。
滚动阻⼒系数f ：车轮在⼀定条件下，滚动所需要推⼒Fp1与负荷W1之⽐，即单位重⼒的推⼒，影响因素：1）速度，100/,.200/,a a u km h f const u km h f <≈>↑↑产⽣驻波现象，⾼温、脱落和爆裂。
【汽车理论-吴光强(第二版)】第一章
在同样的侧偏角值时增 加充气压力可降低回正 力矩。
第一节
轮胎力极其特性
轮胎侧偏特性及影响因素
影响轮胎侧偏特性的主要因素 (2)垂直力和切向力
一定侧偏角下，驱动力或 制动力增加时，侧向力逐 渐减少。
第一节
轮胎力极其特性
轮胎侧偏特性及影响因素
影响轮胎侧偏特性的主要因素 (2)垂直力和切向力 驱动时纵向力造成的侧偏力矩的 作用与回正力矩相同，制动时它 们的方向相反。 前轮驱动的汽车 加速转弯时会受到一个附加的回 正力矩；制动转弯时回正力矩不 仅会被减少，甚至成负值，这样 使车轮侧偏加大，形成过多转向。
当车速低于128km/h时，用上式预测f 之值，可得到 满意精度。
第一节
轮胎力极其特性
轮胎纵向力学特性
轮胎在特定工作条件下有一个临界速度，超过此临 界值将出现驻波现象。
第一节
②湿路面
轮胎力极其特性
轮胎纵向力学特性
在湿路面上，车轮必须排 挤水层，因此，相对干路 面来说，滚动阻力将要增 加，增量称为穿水阻力Ｆsch， 穿水阻力与车速va 和轮胎宽 度b有关： 总的滚动阻力应是干路面上滚 动阻力Ｆf 加上穿水阻力Ｆsch
影响轮胎侧偏特性的主要因素 (2) 路面有薄水层时对轮胎侧特性也有影响。
第一节
轮胎力极其特性
轮胎侧偏特性的数学模型
建立数学模型的目标： （1）找到轮胎结构参数和使用参数与轮胎侧偏特性间 的数学关系； （2）根据上述研究结果为汽车设计、轮胎设计和汽车 动力学的研究提供有用资料。
第一节
轮胎力极其特性
（2）车速 在干燥路面上速度在20km/h以上时，对φs 的影响很 小，仅在v < 20km/h的低速时， φs 才略有上升，这 是因为低速时r 变小，轮胎接地面积变大。
汽车理论第一章习题答案
2
1.5、 如何选择汽车发动机功率?
答：依据（原则）：常先从保 1 证汽车预期的最高车速（动 P ≥ Pf + P e w ηt 力性）来初步选择发动机应 有的功率。 1 Gf CD A 3 P= uamax + uamax e ηt 3600 76140
(
)
发动机的最大功率应满足上 式的计算结果，但也不宜过 大，否则会因发动机负荷率 偏低影响汽车的燃油经济性 。
切向反力即驱动力
1.7答：
2）附着力决定着汽车的最大切向力 (1)对于ϕ ＝0. 2， F = F 1 = G ⋅ϕ t ϕ 1 则，极限车速
Ff 2 + F + F + Fj′ Ff 2 + F FX1 w i w Cϕ1 = = = Ghg du FZs1 − FZw1 FZ1 F 1 − FZw1 − Zs gL dt
du F = Ff + F + F +δm t w i dt
可能产生的最大加速度为：
du Ft = = 2.9m/ s2 dt δm
青岛理工大学 邹旭东 zxd@
1.8
解：将加速度代入到法向反力公式得
mhg du b mhg du FZ1 = FZs1 − = mg − = 6176.59N L dt L L dt
青岛理工大学 邹旭东 zxd@
1.7答：
1）
G b= 1 L G b 1 G = ⇒ G L a = (1− G )L 1 G
青岛理工大学 邹旭东 zxd@
1.7答：
1） 对于F.F.型轿车，驱动轮附着率为
q q 1 Cϕ1 = = = 0.57 0.615 b hg q −0.219 − q 0.615− 2.6 q L L
汽车理论第一章汽车的动力性
如果车身的空气阻力小，气流贴着车身流过，车 外表的紊流很少，用示踪物可以观察到气流的流过车 身的状况，如用发烟法或丝丛法。
〔三〕坡度阻力
汽车上坡行驶时，汽车重力沿坡道的分力表现为 汽车的坡度阻力，即
Fi Gsin
21.15
dt
第三节 汽车的驱动力—— 行驶阻力平衡图与动力特性图
一、驱动力－行驶阻力平衡图
最高车速、最大爬坡度 最高车速： 由驱动力－行驶阻力平衡图上曲线交点确定，或由 变速器最高挡速比和主传动比确定。
T tqig ri0TG f2 C 1 D .1 A 5u a2
最大爬坡度： 驱动力：一般取一挡最大扭矩点； 阻力：相应车速下的滚动阻力+坡度阻力
dt
推导过程如下
FX 2 FX1 Gsin Fw Fj0 力平衡,Fj0 考慮車身和飛輪
FX1r
Tf 1
Tjw1
Tf 1
Iw1
d
dt
Tf 1
Iw1 r
du dt
(力矩平衡)
FX1
Hale Waihona Puke Ff 1Iw1 r2
du dt
FX 2r
Tt
Tf 2
Tjw2
Tt
Tf 2
I w2
d
dt
Tt
Tf 2
〔3〕轮胎的充气压力。
滚动阻力的估算公式：
货车 轿车
f 0.00760.000056ua f f0f11u0a0f41u0a04
〔二〕空气阻力
汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的 分力称为空气阻力。
形状阻力
空气阻力压力阻力內 干循 扰环 阻阻 力力
汽车理论第一章习题答案
青岛理工大学 邹旭东 zxd@
1.8
解：（1）先求汽车旋转质量换算系数 2 2 Iw 1 I f ig i0 ηT 1 =1.4168 δ =1+ ∑2 + 2 m r m r 驱动力为：
F= t
Ttqigi0ηt r
= 6597.36(N ⋅ m)
则根据驱动力阻力平衡方程式
Tq ×6.9×5.83×0.85
0.377×0.3697n 2 = 494.312 + 0.131( ) 5.83×6.09
青岛理工大学 邹旭东 zxd@
1.3-2）
⑴最高车速： 把Tq的拟合公式也代入可求得最大车速对应的 发动机转速：n>4000 rpm，只能代入最大转速 4000rpm，得
D 1挡 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 2挡 3挡 4挡
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4、（续） 已知该货车装载质量为2500kg，总质量为 5400kg，轴距3.3m，质心至前轴的距离a为 1.68m（空载）和2.20（满载）。沙地滚阻 系数 f=0.15， 附着系数ϕ =0.4。
Tq →n ⇒F →u t u →n
0.377rn ua = igio
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1.3
行驶阻力为： 由计算机作图得
CD A 2 Ff + F = Gf + ua w 21.15 2 = 494.312 + 0.131 a u
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切向反力即驱动力
du F = Ff + F + F +δm t w i dt
可能产生的最大加速度为：
du Ft = = 2.9m/ s2 dt δm
01第一章 轮胎力学与汽车空气动力学
胎面花纹要增强与地面的附着性，保证必要的驱 动力和制动效能
轮胎边行驶，材料中摩擦损失或迟滞损失要小， 保证滚动阻力小 轮胎侧偏特性好，保证转向灵敏和良好的方向稳 定性
三、轮胎的种类及规格组成
按结构组成： 内胎轮胎和无内胎轮 胎 按胎体中帘线排列方 式： 普通斜线胎、带束斜交 帘线胎、子午线轮胎
Tz
1.1.3 轮胎纵向动力学特性
一、滚动阻力 由公式可得阻力偶为：
a r
T
f
Fp1 r Fz a或 Fp1 Fz
令 f a
，考虑到
f
r
F W , F
z
F p1
从动轮受力情况
得
r
（1-1）
——车轮半径 ——滚动阻力
F W f
f
F
f
f
——滚动阻力系数
可知：滚动阻力等于滚动阻力系数与车轮垂直载荷（或地面法向反作用力）之积
， 由平衡条件可得：
2
lb m u lb F y1 F c L R L
式中， 故总的转弯阻力增量
la m u la F y2 F c L R L
2
L ，l a ，lb 分别为轴距，质心到前轴中心与后轴中心的距离
F
y1sin
F
1
F y 2 sin
m u (l b sin 2 RL
轮 胎 六 分 力
符号 名 称
纵向力 测向力
意
义
Fx Fy
地面对轮胎的反作用力眼坐标系x轴的分量 地面对轮胎的反作用力沿坐标系y轴的分量
Fz Tx
汽车动力学之空气动力学
•
•
1.空气动力学基础知识节
1.3 压力系数
定义
常用压力系数来表示物体在气流流场中表面各点压力的大小。 压力系数定义： CP =
P－P∞ V )2 C = 1 － ( ； 可整理为： P 2 V∞ ρV∞ /2
ＣＰ≤１。ＣＰ＝１处，Ｖ＝０，是驻点。
表示方法
矢量法 坐标法
汽车空气动力学
2.汽车空气动力与空气动力矩
前四种为压力阻力。
Cd总值：0.45 A—形状阻力(Cd=0.262)； B—干扰阻力(Cd=0.064)； C—形状阻力(Cd=0.053)； D—形状阻力(Cd=0.031)； E—形状阻力(Cd=0.040)。
3.空气阻力
3.2 形状阻力
形状阻力主要是压差阻力，是由车身的外部形状决定的。
前风窗对空气阻力的影响 • 前风窗对气流的影响 • 减小前风窗处空气阻力的措施
•
1.空气动力学基础知识节 • 减小形状阻力的措施 • 降低逆压梯度 减缓物体背流面的截面变化，使分离 点（分离线）向后移，减小尾流区。 • 增大紊流度 增大物面的粗糙度。 分离是产生在附面层 • 流体没有粘度，就没有附面层。 • 没有附面层，就不会产生气流分离现象。 汽车上的分离区 气流在前风窗下部、车顶前端、行李前 部等处分离后，又重新附着，形成分离区（亦 称为“气泡”( bubble)）。
理想的发动机空气冷却系统
• • • • • • 气流通道为密封的直管道； 散热器面积大，进入的气流速度低； 全部气流都流经散热器； 通道面积变化缓和，无涡流产生； 流经散热器的气流为紊流； 可根据散热要求调节气流流量。
汽车空气动力学
4.空气升力
4.1 空气升力
汽车理论课件.pdf
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
轮胎规格示例
同济大学,汽车学院 左曙光教ห้องสมุดไป่ตู้教案
速度标记
速度标记 （GSY）
F M P Q
最高车速 （km/h）
80 130 150 160
速度标记 （GSY）
R S T H
最高车速 （km/h）
170 180 190 210
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
负荷指数（L1）
f
一般的沥青或水泥路 0.018~0.020
碎石路
0.020~0.025
压紧土路、干燥路面 0.025~0.035
汽车理论
左曙光
电话: 69589233 (办) 办公室: 新能源汽车工程中心313室
2013年9月
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
发动机
电子电 器
车身
发动 机
转向 系统
行驶 系统
其它：车身、仪表及显示、照明与信号、电气 与电子系统、空调、取暖及通风、雨刷……
制动 系统
传动系 统
设计最优性能的汽车
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
汽车理论的整体内容
汽车行驶过程的力学特性分析 汽车的主要性能与评价指标 汽车整车动力参数的选定与匹配
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
汽车理论的参考书、方法及要求
汽车理论，机械工业出版社，余志生主编 2007年5 月（第五版）
汽车理论，人民交通出版社，吴光强主编 2007年2月
意义
Fx
纵向力
地面对轮胎的反作用力眼坐标系x轴的分量
Fy
侧向力
地面对轮胎的反作用力沿坐标系y轴的分量
Fz
法向力
《汽车理论》知识点总结
《汽车理论》知识点全总结第一部分：填空题第一章．汽车的动力性1．从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发，汽车的动力性指标主要是：（1）汽车的最高车速Umax（2）汽车的加速时间t（3）汽车的最大爬坡度imax。
2．常用原地起步加速时间和超车加速时间来表明汽车的加速性能。
3．汽车在良好路面的行驶阻力有：滚动阻力，空气阻力，坡道阻力，加速阻力。
4．汽车的驱动力系数是驱动力与径向载荷之比。
5．汽车动力因数D=Ψ+δdu/g dt。
6．汽车行驶的总阻力可表示为：∑F=Ff+Fw+Fj+Fi 。
其中，主要由轮胎变形所产生的阻力称：滚动阻力。
7．汽车加速时产生的惯性阻力是由：平移质量和旋转质量对应的惯性力组成。
8．附着率是指：汽车直线行驶状况下，充分发挥驱动力作用时要求的最低地面附着系数。
9．汽车行驶时，地面对驱动轮的切向反作用力不应小于滚动阻力、加速阻力与坡道阻力之和，同时也不可能大于驱动轮法向反作用力与附着系数的乘积。
第二章．汽车的燃油经济性1．国际上常用的燃油经济性评价方法主要有两种：即以欧洲为代表的百公里燃油消耗量和以美国为代表的每加仑燃油所行驶的距离。
2．评价汽车燃油经济性的循环工况一般包括：等速行驶，加速、减速和怠速停车多种情况。
3．货车采用拖挂运输可以降低燃油消耗量，主要原因有两个：（1）带挂车后阻力增加，发动机的负荷率增加，使燃油消耗率b下降（2）汽车列车的质量利用系数（即装载质量与整车整备质量之比）较大。
4．从结构方面提高汽车的燃油经济性的措施有：缩减轿车尺寸和减轻质量、提高发动机经济性、适当增加传动系传动比和改善汽车外形与轮胎。
5．发动机的燃油消耗率，一方面取决于发动机的种类、设计制造水平；另一方面又与汽车行驶时发动机的负荷率有关。
6．等速百公里油耗正比于等速行驶时的行驶阻力与燃油消耗率，反比于传动效率。
7．混合动力电动汽车有：串联式，并联式和混联式三种结构形式。
第三章．汽车动力装置参数的选定1．汽车动力装置参数系指：发动机的功率和传动系的传动比；它们对汽车的动力性和燃油经济性有很大影响。
汽车理论 第一章
第一章1.1、试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式?答：1）定义：汽车在水平道路上等速行驶时受到的道路在行驶方向上的分力称为滚动阻力。
2）产生机理：由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支撑路面上行驶时加载变形曲线和卸载变形曲线不重合会有能量损失，即弹性物质的迟滞损失。
这种迟滞损失表现为一种阻力偶。
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；当车轮滚动时，由于弹性迟滞现象，处于压缩过程的前部点的地面法向反作用力就会大于处于压缩过程的后部点的地面法向反作用力，这样，地面法向反作用力的分布前后不对称，而使他们的合力Fa 相对于法线前移一个距离a, 它随弹性迟滞损失的增大而变大。
即滚动时有滚动阻力偶矩 a F T z f = 阻碍车轮滚动。
3）作用形式：滚动阻力 fw F f = r T F ff =（f 为滚动阻力系数）1.2、滚动阻力系数与哪些因素有关？提示：滚动阻力系数与路面种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关。
1.3、确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4档或5档变速器，任选其中的一种进行整车性能计算）： 1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。
2）求汽车的最高车速、最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。
3）绘制汽车行驶加速倒数曲线，用图解积分法求汽车有Ⅱ档起步加速行驶至70km/h 的车速－时间曲线，或者用计算机求汽车用Ⅱ档起步加速至70km/h 的加速时间。
轻型货车的有关数据：汽油发动机使用外特性的Tq —n 曲线的拟合公式为432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-= 式中, Tq为发功机转矩(N ·m)；n 为发动机转速(r ／min)。
发动机的最低转速n min =600r/min ，最高转速n max =4000 r ／min装载质量 2000kg 整车整备质量 1800kg 总质量 3880 kg 车轮半径 0.367 m传动系机械效率 ηт＝0.85波动阻力系数 f ＝0.013 空气阻力系数×迎风面积 C D A ＝2.772m 主减速器传动比 i0＝5.83飞轮转功惯量 I f ＝0.218kg ·2m 二前轮转动惯量 I w1＝1.798kg ·2m四后轮转功惯量 I w2＝3.598kg ·2m变速器传动比i g (数据如下表)轴距 L ＝3.2m质心至前铀距离(满载) α＝1.947m质心高(满载) h g ＝0.9m解答：1）（取四档为例）由uF n u n Tq Tq F t t →⇒⎪⎭⎪⎬⎫→→→即ri i T F To g q t η=432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-=og i i rnu 377.0=行驶阻力为w fF F +：215.21a D w fU A C Gf F F +=+ 2131.0312.494aU +=由计算机作图有※本题也可采用描点法做图：由发动机转速在min /600n min r =，min /4000n max r =，取六个点分别代入公式： ……………………………… 2）⑴最高车速：有w f t F F F +=⇒2131.0312.494a t U F += 分别代入a U 和t F 公式：2)09.6*83.53697.0*377.0(131.0312.494367.085.0*83.5*9.6*n T q +=把q T 的拟和公式也代入可得： n>4000而4000max =n r/min∴93.9483.5*0.14000*367.0*377.0max ==U Km/h⑵最大爬坡度：挂Ⅰ档时速度慢，Fw 可忽略：⇒)(max w f t i F F F F +-=⇒GfF Gi t -=max⇒013.08.9*388014400max max-=-=f G F i t=0.366（3）克服该坡度时相应的附着率 zxF F =ϕ忽略空气阻力和滚动阻力得：6.0947.12.3*366.0/=====a il l a i F Fi z ϕ 3）①绘制汽车行驶加速倒数曲线（已装货）：40.0626)(1f D g du dt a -==δ （GFw Ft D -=为动力因素）Ⅱ时，22022111r i i I m r ImTg f wηδ++=∑2222367.085.0*83.5*09.3*218.038001367.0598.3798.1380011+++= =1.128ri i T F To g q t η=432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-=215.21a D w U A C F =由以上关系可由计算机作出图为：②用计算机求汽车用Ⅳ档起步加速至70km/h 的加速时间。
【汽车理论】第一章
• 轮胎力学是研究轮胎受 实用的数学模型，描述轮胎的力学特性。
车辆与动力工程学院 School of Vehicle &
Motive Power
表2-5 车轮滚动阻力系数
路面类型
滚动阻力系数 路面类型
滚动阻力系数
沥青或混凝土路面（新） 0.010~0.018 压实土路（雨后）
0.050~0.150
沥青或混凝土路面（磨 0.018~0.020 泥泞土路(雨季或解冻期) 0.100~0.250
旧）
0.020~0.025 干砂
0.100~0.300
碎石路面
0.035~0.030 湿砂
0.060~0.150
卵石路面（平）
0.035~0.050 结冰路面
0.015~0.030
卵石路面（坑洼）
0.025~0.035 压实雪道
0.030~0.050
压实土路（干燥）
Motive Power
轿车轮胎的滚动阻力以及滚动阻力系数与行驶车速以及充气压力的关系曲线
车辆与动力工程学院 School of Vehicle & Motive Power Engineering
3. 轮胎的结构、材料、帘线对f 的影响也很 大。子午线轮胎 f 小，天然橡胶 f 低。
车辆与动力工程学院 School of Vehicle &
• 弹性轮胎滚动时的土壤压实阻力
n 1
Frc
[b( pi pc )] n
1
(n 1)(kc bk ) n
弹滞损耗阻力
《汽车理论》知识点全总结
《汽车理论》知识点全总结第一章汽车结构与原理1.1 发动机结构与工作原理1.1.1 内燃发动机1.1.2 循环原理1.1.3 燃烧方式1.1.4 发动机排气系统1.2 变速器结构与原理1.2.1 自动变速器1.2.2 手动变速器1.2.3 变速器传动方式1.2.4 油压系统1.3 底盘结构与原理1.3.1 制动系统1.3.2 悬挂系统1.3.3 转向系统1.3.4 轮胎与轮毂1.4 电气系统1.4.1 电路结构1.4.2 点火系统1.4.3 充电系统1.4.4 起动系统第二章汽车行驶原理2.1 动力传动原理2.1.1 发动机输出轴动力传输2.1.2 变速器传动2.1.3 差速器工作原理 2.1.4 驱动轮力矩分配2.2 制动原理2.2.1 制动器工作原理 2.2.2 制动性能与平衡 2.2.3 防抱死制动系统 2.2.4 刹车系统维护2.3 转向原理2.3.1 转向系统构成2.3.2 机械转向原理2.3.3 动力转向原理2.3.4 转向系统故障排除2.4 悬挂原理2.4.1 悬挂系统类型2.4.2 悬挂性能调校2.4.3 悬挂系统故障排除 2.4.4 悬挂系统维护保养第三章汽车维修与保养3.1 引擎维护3.1.1 发动机机油更换 3.1.2 空气滤清器更换 3.1.3 火花塞更换3.1.4 发动机故障排除3.2 变速器维护3.2.1 自动变速器油更换3.2.2 手动变速器离合器维护 3.2.3 变速器故障排除3.2.4 变速器调整3.3 制动系统维护3.3.1 制动片更换3.3.2 刹车油更换3.3.3 制动系统排气3.3.4 刹车系统故障排除3.4 电气系统维护3.4.1 电瓶维护3.4.2 点火系统检查3.4.3 充电系统故障排除3.4.4 起动系统维护3.5 底盘系统维护3.5.1 悬挂系统调整3.5.2 转向系统调校3.5.3 轮胎更换与调整3.5.4 底盘系统故障排除第四章汽车安全驾驶与应急处理4.1 安全驾驶技巧4.1.1 安全行车知识4.1.2 驾驶常见错误与危险行为 4.1.3 安全行车意识培养4.1.4 长途驾驶安全知识4.2 应急处理技能4.2.1 路边故障排除4.2.2 车辆临时修理4.2.3 突发事故处理4.2.4 汽车救援知识4.3 驾驶员心理素质4.3.1 长途驾驶疲劳处理4.3.2 驾车压力应对4.3.3 交通事故心理疏导4.3.4 驾驶员心理健康培养总结通过对《汽车理论》知识点的全面总结，我们了解到汽车结构与原理、汽车行驶原理、汽车维修与保养、汽车安全驾驶与应急处理等方面的知识点。
汽车理论第一章
汽车理论第⼀章汽车的动⼒性汽车在良好路⾯上直线⾏驶时，由汽车受到的纵向外⼒决定的、所能达到的平均⾏驶速度。
汽车的动⼒性指标按照对汽车动⼒性的基本定义，如何评价汽车的动⼒性？从哪⼏⽅⾯评价会⽐较全⾯？不同车型对动⼒性的要求是否相同？对最⾼车速的总结发动机排量越⼤，汽车最⾼车速越⾼；配置相同发动机的前提下，⼿动挡⽐⾃动挡车速更⾼；发动机排量相同的前提下，车⾝越⼩，最⾼车速越⾼；配备的发动机排量普遍较⼤，但与配备相同发动机排量的轿车相⽐，最⾼车速要低。
⼀、驱动⼒Ft驱动⼒Ft：发动机产⽣的转矩经传动系传到驱动轮，产⽣驱动⼒矩Tt，驱动轮在Tt的作⽤下给地⾯作⽤⼀圆周⼒F0，地⾯对驱动轮的反作⽤⼒Ft即为驱动⼒。
与发动机转矩Ttq、变速器传动⽐ig、主减速器传动⽐i0、传动系的机械效率ηT 和车轮半径r 等因素有关。
1.发动机的转速特性发动机的转速特性，即Pe、Ttq、b=f（n）关系曲线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。
⼀般，使⽤外特性与外特性相⽐：汽油机的最⼤功率约⼩15%；货车柴油机的最⼤功率约⼩5%；轿车与轻型货车柴油机的最⼤功率约⼩10%。
3.车轮半径⾃由半径：车轮处于⽆载时的半径。
静⼒半径rs：汽车静⽌时，车轮中⼼⾄轮胎与道路接触⾯间的距离。
滚动半径rr：车轮⼏何中⼼到速度瞬⼼的距离。
⼆、汽车的⾏驶阻⼒滚动阻⼒Ff 空⽓阻⼒Fw坡度阻⼒Fi 加速阻⼒Fj轮胎的迟滞损失：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损失上，产⽣热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。
临界车速（最⾼车速）当汽车车速超过临界车速时，轮胎会出现驻波现象，其周缘呈明显的波浪状，且轮胎温度快速增加。
后果是⼤量发热导致轮胎破损或爆胎。
轮胎的两个最重要参数：极限速度和承载量。
驻波现象：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，其残余变形形成了⼀种波，这就是驻波。
汽车理论第一章课后答案(结)
挂Ⅰ档时速度慢， Fw可忽略 （这里计算忽略掉空气阻力）：
Fi Ft max (Ff Fw )
G sin a Ft Gf
a arcsin Ft Ff
G =21.47°（忽略了空气阻力）
i = tan a 0.39
（c）克服该坡度时相应的附着率 爬坡时（忽略空气阻力和滚动阻力）
Fxb1max 6597 .36 N
由于不记滚动阻力与空气阻力，即 Ff 、 Fw 0
这时汽车行驶方程式变为 Ft Fi Fj
Ttqigi0t Gi m du
；
r
dt
由于求最大加速度，所以爬坡度为 0。
当 TQ M eMax 140 N M 代入有：
(
du dt
Iw=2*Iw1+4*Iw2;%车轮总的转动惯量
for i=600:4000 %根据发动机外特性曲线计算（600—4000）转不同转速下的转矩
Ttq(i)=-19.313+295.27*(i/1000)-165.44*(i/1000)^2+40.874*(i/1000)^3-3.8445*(i/1000)^4;
答：依据（原则）：常先从保证汽车预期的最高车速来初步选择发动机应有的功率。〔从动力
性角度出发〕
u , i, t 这些动力性指标： max
j 选择发动机的功率应该大于等于以最高车速行驶时的阻力功
率。
Pe
=
1 ηt
Gf 3600
u amax
+
CDA 76140
u3 amax
、
Pe
Ft
Fw
为动力因素）
同济大学《汽车理论》第一章汽车轮胎力学与空气动力学精选全文完整版
3.FY－α曲线
FY k
k—侧偏刚度。
FY一定时希望侧 偏角越小越好，所 以 |k| 越大越好。
三、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响
轮胎的尺寸、型式和结构参数对侧偏刚度有显著影响。
大尺寸轮胎
大尺寸轮胎
子午线轮胎
侧偏刚度大
钢丝子午线轮胎
斜交轮胎 纤维子午线轮胎
侧偏刚度小
小尺寸轮胎
（1）扁平率小，k大
纵向滑移率 侧偏角 经向变形 车轮外倾角 车轮转速 前轮转向角
轮胎 模型
纵向力 侧向力 法向力 侧倾力矩 滚动助力矩 回正力矩
轮胎模型是汽车动力学研究的难点
• 目前还没有如此完备的轮胎模型 • 目前在车轮动力学研究中使用的三类轮胎
模型
–轮胎纵滑模型：主要用于汽车动力性、制动性 能研究
–轮胎侧偏模型：主要用于操纵稳定性研究 –轮胎垂直振动模型：主要用于NVH研究
第一节 轮胎力学
轮胎的基本知识
175/65 R 14 82 H
速度标记
负荷指数 轮辋直径 （in） 轮胎型号（R为子 午线，-为斜交胎） 扁平率（%） 轮胎宽度
➢轮胎的扁 平率：表征 轮胎的胎面 高度H与宽 度R的比值 （百分比）。
速度标记
速度标记 （GSY）
最高车速 （km/h）
速度标记 （GSY）
2.有外倾时FY与γ、α的关系
1）α=0
FY FYγ kγ
2）α≠0
FY FYαFYγ kkγ
3）有γ，FY=0，即a点
kkγ 0
kγ
k
4）γ过大对汽车产生 不良影响
影响轮胎与路面 的良好接触
汽车轮胎
5）外倾时产生的回正力矩
摩托车轮胎
汽车理论第一章
第一章汽车的动力性1.1试说明轮胎滚动阻力的定义，产生机理和作用形式。
答：车轮滚动时,由于车轮的弹性变形、路面变形和车辙摩擦等原因所产生的阻碍汽车行驶的力称为轮胎滚动阻力。
产生机理和作用形式：(1)弹性轮胎在硬路面上滚动时，轮胎的变形是主要的，由于轮胎有内部摩擦，产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时对它做的功不能全部回收。
由于弹性迟滞，地面对车轮的法向作用力并不是前后对称的，这样形成的合力zF并不沿车轮中心（向车轮前进方向偏移a）。
如果将法向反作用力平移至与通过车轮中心的垂线重合，则有一附加的滚动阻力偶矩。
为克服该滚动阻力偶矩，需要在车轮中心加一推力PF与地面切向反作用力构成一力偶矩。
（2）轮胎在松软路面上滚动时，由于车轮使地面变形下陷，在车轮前方实际形成了具有一定坡度的斜面，对车轮前进产生阻力。
（3）轮胎在松软地面滚动时，轮辙摩擦会引起附加阻力。
（4）车轮行驶在不平路面上时，引起车身振荡、减振器压缩和伸长时做功，也是滚动阻力的作用形式。
1.2滚动阻力系数与哪些因素有关？答：滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料和气压有关。
1.4空车、满载时汽车动力性有无变化？为什么？答：动力性会发生变化。
因为满载时汽车的质量会增大，重心的位置也会发生改变。
质量增大，滚动阻力、坡度阻力和加速阻力都会增大，加速时间会增加，最高车速降低。
重心位置的改变会影响车轮附着率，从而影响最大爬坡度。
1.5如何选择汽车发动机功率？答：发动机功率的选择常先从保证汽车预期的最高车速来初步确定。
若给出了期望的最高车速，选择的发动机功率应大体等于，但不小于以最高车速行驶时的行驶阻力功率之和，在实际工作中，还利用现有汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有功率。
不少国家还对车辆应有的最小比功率作出规定，以保证路上行驶车辆的动力性不低于一定水平，防止某些性能差的车辆阻碍车流。
汽车理论余志生第一章
驱动力图能全面表示汽车的驱动力。
2. 驱动力图的绘制 （1）求Ft
已知发动机的外特性曲线、传动系的传动比、传动效率、车轮 半径等参数，即可用下式求出发动机转速n下各个挡位的Ft值，
因是据外特性曲线求得的，所以是各挡 位驱动力的极限，实际行驶中，节气门常部 分开启，相应的驱动力较之为小。
（ 2） 求 u a
目的要求：
掌握沿汽车行驶方向作用于汽车的各种外力， 即驱动力与各种行驶阻力，并在此基础上重点掌握 汽车行驶方程式的建立。
重点难点：
驱动力与各种行驶阻力、汽车行驶方程式的建 立。
3.影响汽车驱动力的因素 影响汽车驱动力的因素主要有：发动机输出转 矩、传动系变速器和主减速器等的传动比、传动效 率和车轮半径。 （1）发动机输出转矩Ttq 1） 发动机特性曲线
式中， Ttq——发动机的有效转矩； ig——变速器的传动比； i0——主减速器的传动比； ——传动系的机械效率。 T
如有轮边减速器、分动器、液力传动装置等要计入相应的传 动比和机械效率。
2. 汽车的驱动力Ft
式中，r ——为车轮半径； Ft——汽车的驱动力；
第二次课 授课章节：：
第1章 汽车的动力性 1.2汽车的驱动力与行驶阻力
比较大，在这些挡位可以获得较高的驱动力，但最高行驶速度较低。
（3）传动系的机械效率 1）传动系的机械效率
设输入传动系的功率为Pin，传动系中损耗的功率为PT ，则传 动系的机械效率为
在等速行驶情况下，Pin＝Pe，故
传动系的功率损失由传动系中的部件——变速器、传动轴万向 节、主减速器等的功率损失所组成。其中变速器和主减速器的功率损 失占比重最大，其余部件的功率损失较小。
传动效率与档位，齿 轮啮合情况轴承和油封松 紧等有关。 变速器挡位 越高，传动效率越高；走 合期后的效率最高。 同一挡位，转矩增加 时，润滑油损失所占比例 减少，传动效率较高。同 一挡位，转矩不变时，转 速低时搅油损失小，传动 效率比转速高时要高。 对汽车进行初步的动 力性分析时，可把传动效 率看作一个常数。
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由轮胎 与土壤之 间的粘着 性所致
（5）路面条件
表1-2 滚动阻力系数 f 的数值
路面类型
滚动阻力系数
良好的沥青或混凝土路面 一般的沥青或混凝土路面
0.010~0.018 0.018~0.020
碎石路面
0.020~0.025
良好的卵石路面
0.025~0.030
坑洼的卵石路面 压紧土路
干燥的
0.035~0.050 0.025~0.035
Ft胎面滑移Ff pa接地面积胎面滑移滑移引起的Ff
.
思考
上高速公路前要检查胎压，在给定的胎压范围内，胎 压适当高一些好还是低一些好？
胎压高轮胎变形小迟 滞损失少Ff小
胎压低滑移小Ff小
思考
在高速公路上，轮胎变形产生的滚动阻力 大还是滑移产生的滚动阻力大？
上高速公路时，轮胎气压应该适当高一些。 在松软路面、泥泞路面、雪地行驶时，可适当降低轮胎气压。
Ty 滚动阻力矩 地面对轮胎反作用力绕x轴产生的力矩
Tz 回正力矩 地面对轮胎反作用力绕x轴产生的力矩
.
纵向滑移率 侧偏角 经向变形 车轮外倾角 车轮转速 前轮转向角
轮胎 模型
纵向力 侧向力 法向力 侧倾力矩 滚动助力矩 回正力矩
.
轮胎模型是汽车动力学研究的难点
• 目前还没有如此完备的轮胎模型 • 目前在车轮动力学研究中使用的三类轮胎
轮胎的迟滞损失：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 损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。
.
ua
n
加载变形区 n ' 卸载变形区
思
由轮胎的迟滞损失图看，在轮胎径向变形相同的情况下，
考
地面作用在加载变形区与卸载变形区的法向反力是否相等？
.
1）从动轮受力分析
51
195
66
300
81
462
96
710
52
200
67
307
82
475
97
730
53
206
68
315
83
487
98
750
54
212
69
325
84
500
99
775
55
218
70
335
85
515
100
800
56
224
71
345
86
530
101
825
57
230
72
355
87
545
102
850
58
236
73
365
88
560
103
875
59
243
74
375
89
580
104
900
60
250
75
387
90
600
105
925
61
257
76
400
91
615
106
950
62
265
77
412
92
630
107
975
63
272
78
425
93
650
108
1000
64
280
79
437 . 94
670
109
1030
轮胎的变形参数与六分力
雨后的
0.050~0.150
泥泞土路（雨季或解冻期） 干沙
0.100~0.250 0.100~0.300
湿沙
0.060~0.150
结冰路面 压紧的雪道
0.015~0.030
.
0.030~0.050
（6）转向
离心力前、后轮产生侧偏力 侧偏力沿行驶方向产生分力滚动阻力增加
.
二、轮胎的附着性能
车轮接近纯滚动
uw rr0w
车轮边滚边滑
uw rr0w
车轮抱死拖滑
uwrr0w w 0
.
1.滑动率
➢从制动过程的三个阶段看，随着制动强度的增加，车 轮几何中心的运动速度因滚动而产生的部分越来越少，因 滑动而产生的部分越来越多。 滑动率：车轮接地处的滑动速度与车轮中心运动速度的 比值。 ➢滑动率的数值说明了车轮运动中滑动成分所占的比例。
轮胎的状态参数：前轮转角、外倾角、转速 轮胎的变形参数：滑移率、侧偏角、经向变形
.
.
轮胎六分力
符号 名 称
意义
纵向力 地面对轮胎的反作用力眼坐标系x轴的
Fx
分量
Fy
测向力
地面对轮胎的反作用力沿坐标系y轴的 分量
Fz
Tx
法向力 侧倾力矩
地面对轮胎的反作用力沿坐标系z轴的 分量
地面对轮胎反作用力绕x轴产生的力矩
轿车
f f0f11ua00f41ua004
.
fz
.
（2）轮胎结构
➢子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小20%～30％； ➢滚动阻力与轮胎的帘线（棉、人造丝、尼龙、钢丝） 和橡胶品质有关。
.
（3）气压
➢气压越高，轮胎变形及由其产生的迟滞损失就越小， 滚动阻力也越小。
.
（4）驱动力
.
思考
为什么驱动力系数很大时，气压越低 f 越小？
a
FX1
n' n
W
F p1
FZ
Tf
FX1
n'
2）驱动轮受力分析
FX2rTt FZa
Tt Tf
FX2
Tt r
Tf r
Ft Ff
ua
Tt
FX2 F Z
W
F p2
a
r
➢即路面作用于驱动轮的切向力FX2比Ft要小。
.
3）影响Ff的因素
（1）车速 ua ua高 f 大
货车 f=0.0076+0.000056ua
模型
–轮胎纵滑模型：主要用于汽车动力性、制动性 能研究
–轮胎侧偏模型：主要用于操纵稳定性研究 –轮胎垂直振动模型：主要用于NVH研究
.
1.1.1 轮胎的纵向力学特性
• 一、滚动阻力 • 二、轮胎的附着性能
.
一、滚动阻力Ff
轮胎变形
硬路面上
产生滚动阻力的主要原因 软路面上
思考
轮胎变形和路面变形
轮胎变形为什么会产生滚动阻力？
第一章 汽车轮胎力学 与空气动力学
同济大学 汽车学院 朱西产 教授
.
第一节 轮胎力学
.
轮胎的基本知识
175/65 R 14 82 H
.
速度标记 负荷指数 轮辋直径 （in） 轮胎型号（R为子 午线，-为斜交胎） 扁平率（%） 轮胎宽度
.
➢轮胎的扁 平率：表征 轮胎的胎面 高度H与宽 度R的比值 （百分比）。
.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
滑动率s的计算
uw rw
rr0w uδ uδ uwrr0w
s uδ 100%
uw
r
uwrr0w 100%
uw
w
uw
uδ
rr0
O（速度瞬心）
.
滑动率s的计算
uw rw
rr0w uδ uδ uwrr0w
.
速度标记
速度标记 （GSY）
最高车速 （km/h）
速度标记 （GSY）
最高车速 （km/h）
F
80
R
170
M
130
S
180
P
150
T
190
Q
160
H
210
.
负荷指数（L1）
L1
承载能力
L1
承载能力 L1 承载能力
L1
承载能力
（kg）
（kg）
（kg）
（kg）
50
190
65
290
80
450
95
690
n
ua
W
F p1
FZ FZd FZd’
C
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T
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FZ
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令 fa
r
f—滚动阻力系数
Fp1 Wf
f Fp1 W
Ff Wf
Ff
Tf r
ua
r
ua
.
n
W
FZ
Fp1