同济大学《汽车理论》第一章 汽车轮胎力学与空气动力学
汽车理论第一章
轮胎纵向力学特性
轿车轮胎的滚动阻力系数可用下式估算：
式中的f０值：良好沥青或水泥路面为0.014，砂石路 面为0.020，卵石路面为0.025。 货车轮胎气压较高，其滚动阻力系数可用下式估算：
轮胎纵向力学特性
在许多性能计算中，常将滚动阻力系数视为车速的 线性函数。 在通常的胎压范围内(约179KPa)，式(1-7) 可给出客车轮胎在水泥地面上的f 值。
轮胎纵向力学特性
③前束阻力Ｆv
轮胎纵向力学特性
由于前束角一般较小( <２°)，其前束阻力比滚动 阻力小得多，故一般可忽略不计，在整车测量时， 将它计入滚动阻力之中。
轮胎纵向力学特性
（2）转弯时的滚动阻力 转弯时滚动阻力Ｆr 大小取决于行驶速度和转向半 径Ｒ，转弯的滚动阻力系数fＲ，由以下公式确定：
湿路面上φmax ≈1.2 φs
轮胎纵向力学特性
φ –s 曲线形状与许多因素有关
（1）路面性质 干燥碎石路面的φmax和φs较高，而在雪地或结， 而在冰雪路面上φmax仅为0.2或更小。
轮胎纵向力学特性
（1）在s =0 ~15％ 之间， φ 随s 线性增长。 （2）在s = 15％ ~30％之间， φ 值可达到最大，最大 的φmax称为峰值附着系数； （3）在s = 30％ ~100％， 曲线下降，在滑动率 为100％时降为滑动附 着系数φs。
干燥路面上 φmax ≈1.2 φs
轮胎纵向力学特性
当车轮滚动时，如图1-8a)所示，在法线n-n前后相对应 点d和d变形虽然相同，但由于弹性迟滞现象，处于加载 压缩过程的前部d点的地面法向反作用力就会大于处于 卸载恢复过程的后部d点的地面法向反作用力。 这可以 从图1-8b)中看出，设取同一变形δ，加载压缩时的受力 为CF，卸载恢复时受力为DF，显然CF大于DF。这样，就 使地面法向反作用力前后的分布并不对称，而使它们的 合力Ｆz相对于法线n-n‘向前移了一个距离ａ。
第一章 轮胎力学与汽车空气动力学(20070925)
由于轮胎具有侧向弹性，车轮行驶方 向将偏离车轮平面方向，这就是轮胎 的侧偏现象。
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
轮胎侧向动力学特性
当侧偏角不超过4~5度时，侧偏角和侧 偏力成线性关系，汽车正常行驶驶 时，侧向加速度不超过0.4g，侧偏角 不超过4~5度。
Fy = K
y
⋅α
根据右手系定则，正的侧偏力产生负 的侧偏角。一般轿车的轮胎侧偏刚度 大约在
轮胎拖距
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
回正力矩的影响因素
从而使回正力矩开始时逐步增大，侧偏角为4~6度达到最大 值；侧偏角再增大，回正力矩下降，在10~16时回正力矩为 零；侧偏角再增大，回正力矩为负值。 在同样侧偏角下，尺寸大的轮胎一般回正力矩大。子午线轮 胎的回正力矩比斜交轮胎大。轮胎气压低，接地印迹长，轮 胎拖距大，回正力矩也就大。 当轮胎上作用有纵向力作用时，需消耗地面提供的部分附着 力，因而侧向力利用的附着力减小，故在一定侧偏角下，驱 动力增加时，回正力矩达最大值后再下降，在制动力作用 下，回正力矩不断减小，到一定制动力时下降为零，其后便 变为负值。
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
附着系数的影响因素
路面的磨擦系数 行驶车速 轮胎的花纹 路面平整度 有水和油时
ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
三、整车坐标系
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
轮胎侧向动力学特性
汽车行驶过程中，由于路面的侧向倾 斜、侧向风或曲线行驶时的离心力等 作用，车轮中心将产生一个侧向力， 相应在地面上产生地面侧向作用反 力，这个力称为侧偏力。
汽车理论第三版第一章习题答案
1.1、试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理 和作用形式?
1）定义：汽车在水平道路上行驶时受到的道路 在行驶反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。
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 I w 1 I f ig i0 T 1 1 2 1.4168 2 m r m r 驱动力为：
Ft
Ttqig i0t r
6597.36( N m)
则根据驱动力阻力平衡方程式
F f 2 Fw Fi F j F f 2 Fi FX 1 C 1 Ghg du FZ 1 FZs1 FZs1 FZw1 gL dt
imax tan max 11.6%
青岛理工大学 邹旭东 zxd@
1.7答：
2）附着力决定着汽车的最大切向力 (1)对于 ＝0. 2，求极限加速度
0.367
Ft F f Fw
2
Ft 494.312 0.131ua
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 2挡 3挡 4挡
《汽车理论》第一章汽车的动力性与绪论课后答案详细解答
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 f f = （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r i i T F To g q t η=3210(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-= og i i rn u 377.0= 行驶阻力为w f F F +：215.21a D w f U A C Gf F F +=+2131.0312.494a U +=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m in /600n min r =，m in/4000n max r =，取六个点分别代入公式：………………………………2）⑴最高车速：有wf 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4000m ax =n r/min∴93.9483.5*0.14000*367.0*377.0max ==U Km/h ⑵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 +-= ⇒Gf F 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z x F 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（GFwFt D -=为动力因素）Ⅱ时，22022111ri i I m r I m T g f w ηδ++=∑2222367.085.0*83.5*09.3*218.038001367.0598.3798.1380011+++= =1.128r i i T F To g q t η=321000(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。
汽车理论课件第一章汽车的动力性
汽车的行驶阻力
01
定义
汽车行驶阻力是指在汽车行驶过程中，阻碍汽车运动的外力，包括滚动
阻力、空气阻力和坡道阻力等。
02 03
产生原理
滚动阻力是由于轮胎与地面之间的摩擦产生的；空气阻力是由于汽车表 面与空气之间的摩擦和压差产生的；坡道阻力是由于汽车重力沿坡道的 分力产生的。
影响因素
行驶阻力的大小与汽车的质量、速度、行驶路况、车体形状和空气动力 学特性等因素有关。
汽车动力性的评价指标
01
02
03
最高车速
指在良好路面上，汽车能 达到的最高行驶速度。
加速时间
指在一定行驶距离内，汽 车从某一较低车速加速到 某一高速所需的时间。
最大爬坡度
指汽车满载时在良好路面 上以最低前进挡所能爬越 的最大坡度。
汽车动力性的影响因素
发动机特性
发动机的最大功率、最 大转矩以及相应的转速 等参数对汽车动力性有
汽车的加速时间分析
加速时间定义
01
指汽车从某一较低的车速加速到某一较高的车速所需的时间。
加速时间的影响因素
02
主要包括发动机扭矩、变速器挡位、汽车总质量、轮胎滚动半
径等。
加速时间的测试方法
03
通常在专业的汽车试验场进行，通过使用专业的测时仪器来测
量。
汽车的爬坡能力分析
爬坡能力定义
指汽车在良好的路面上所能克服的最大坡度。
04
汽车的动力性分析
汽车的最高车速分析
最高车速定义
指在无风条件下，在水平、良好的沥青或水泥路面上，汽车所能 达到的最大行驶速度。
最高车速的影响因素
主要包括发动机功率、变速器挡位、汽车总质量、空气阻力系数、 轮胎滚动半径等。
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
汽车理论知到章节答案智慧树2023年同济大学
汽车理论知到章节测试答案智慧树2023年最新同济大学第一章测试1.汽车行驶时的空气阻力与空气与汽车相对运动速度的平方成正比，与迎风面积成正比。
（）参考答案:对2.作用在汽车上的外力主要来自于地面和空气介质两方面。
（）参考答案:对3.作用在汽车上的气动力是消耗能量的摩擦阻力。
（）参考答案:错4.空气阻力主要包括为压力阻力和摩擦阻力。
( )参考答案:对5.压力阻力包括（）参考答案:诱导阻力;内循环阻力;形状阻力;干扰阻力第二章测试1.表征汽车动力性的三个指标分别为最高速度、加速时间和最大爬坡度。
（）参考答案:对2.汽车行驶阻力包括（）参考答案:空气阻力;加速阻力;坡道阻力;滚动阻力3.附着力表示的是地面对轮胎切向反作用力的极限值。
（）参考答案:对4.汽车行驶的附着条件是驱动轮的地面切向反作用力小于等于附着力。
（）参考答案:对5.汽车动力装置的参数系指发动机的功率和传动系的传动比。
（）参考答案:对6.用以表示汽车加速能力的指标是加速时间，常用原地起步加速时间和超车加速时间来表示。
（）参考答案:对第三章测试1.我国和欧洲常用的表示汽车燃油经济性的指标是行驶100km所消耗的燃油升数。
（）参考答案:对2.影响汽车燃油经济性的因素有（）参考答案:对汽车进行保养和维护;行驶车速;使用挂车;挡位选择3.在汽车结构方面，改善汽车燃油经济性的措施有（）参考答案:减轻汽车重量;选用效率更高的发动机;改善汽车外形;缩减汽车总尺寸4.发动机的负荷率越低，汽车的燃油经济性越好。
（）参考答案:错5.车开越慢，油门踩得越小，就一定省油。
（）参考答案:错6.与汽油车相比，柴油车颗粒物（PM）排放量多，氮氧化物（NOx）排放量多。
（）参考答案:对第四章测试1.汽车制动性的评价指标（）参考答案:制动时汽车的方向稳定性;制动效能;制动效能的恒定性2.制动时汽车的方向稳定性主要指的是？（）参考答案:侧滑;失去转向能力的性能;制动时汽车不发生跑偏3.滑动附着系数是指s=100%的制动力系数。
同济大学-汽车理论-习题
习题一第一章汽车的动力性1.汽车动力性的指标有那些？它们能否相互代替？为什么？（提示：要考虑发动机的运行状态）2.可以提高汽车动力性的主动控制型式有那些？它们在控制对象等方面有何不同？3.说明四轮驱动的汽车，如果其前后与左右车轮分别在路面附着条件不同的路面，与在均匀路面相比其动力性的变化情况。
4.给出综合式、正透液力变矩器与发动机共同工作的输出特性曲线，并说明各部分如何获得？第二章汽车的燃油经济性1.汽车的使用情况（车速、档位与载荷）对燃油经济性有何影响？2.汽车的最低燃油消耗率与最小燃油消耗特性曲线如何获得？如何保证发动机的运行实现？（提示：考虑应使用的传动系等因素）3.简述使用液力传动的车辆燃油经济性的计算过程？第三章汽车动力装置参数的选定1.能否使得车辆的行驶状态不变而改变发动机的运行状态？这样会对燃油经济性有何影响？2.如果传动系统的速比按下式分配，和按等比级数分配相比，车辆动力性与经济性等性能有何不同？第四章汽车的制动性1.车辆的同步附着系数如何改变？I曲线之上的B线有无意义？2.曲线行驶时，如果汽车的前轮或后轮抱死，分别很可能出现怎样的情况？为什么？3.汽车空载时的I曲线为什么在满载时的下方，试详细分析在小于同步附着系数路面上制动时，两种工况下制动器、地面制动力及车辆加速度等的变化过程。
第五章汽车的操纵稳定性1.汽车的车速对车辆瞬态响应特性有何影响？（提示：先说明对固有特性、阻尼的影响，然后再结合有关公式或时域内的曲线分析）2.试分析汽车瞬态响应的稳定条件？3. 为什么汽车都有适当的不足转向特性？4.一辆行驶的汽车，如果其所受到的侧向力总是指向同一方向，且行驶状态不变，那么当它向相反的方向行驶时侧偏角、侧偏力及由于侧偏所引起的回正力矩的大小与方向是否会发生变化？怎样变化？5.汽车前后悬架侧倾角刚度的比值对车辆的转向特性有何影响？为什么？第六章汽车的平顺性1.试推证：路面速度时间功率谱密度与空间功率谱密度之间的关系？2.汽车的平顺性与行驶安全性（车轮动载）时常是一对矛盾，解决它们可有那些途径？3. 在双轴振动系统中，为什么希望其角振动的频率小些？一、简答题1、什么是轮胎的迟滞损失？它何形成滚动阻力？2、什么是汽车的动力性？其评价指标是什么？3、汽车行驶的驱动与附着条件是什么？4、液力传动的传力特点是什么？5、什么是汽车的燃油经济性，其评价指标和常用单位是什么？6、什么是制动效能、制动效能恒定性和制动是的方向稳定性？7、前轴侧滑与后轴侧滑对制动时的方向稳定性各有什么影响？8、中性转向、不足转向和过多转向对汽车操纵稳定性各有什么影响？9、什么是瞬态反应时间、超调量、横摆角速度的波动周期和稳定时间？10、什么是倍频带和1/3倍频程？11、由车身振动单质量各级系统模型分析得知，悬架系统的阻尼系数C和固有频率f0以及频率比λ0对汽车平顺性各有何影响？二、综合题1、在同一路段较滑的陡路面上，为什么后轴驱动的汽车满时可以通过，而空载时反而通不过？2、为什么公共汽车起步后，驾驶员很快换入高挡？3、一辆行驶在泥泞路面上的汽车，因前方突然一行人横穿马路，驾驶员采取紧急制动措施，其结果该车穿出自己车道而横在马路上，请分析产生这一后果的原因。
同济大学-汽车理论-教学大纲
《汽车理论》课程教学大纲课程编号： 190020 学分： 3 总学时：54大纲执笔人：吴光强大纲审核人：左曙光英文名称：Automotive Principle一、课程性质与目的本课程是汽车专业的一门最重要的专业课，其目的是在综合学生所学的力学、数学、汽车构造与设计、振动分析与自动控制等方面的基础课与技术基础课的基础上，学习汽车计算与分析的有关理论，完成汽车专业学生必要的、综合的培养与训练，为学生将来汽车设计与分析及其解决问题能力的提高奠定基础。
二、课程基本要求学生应能熟练地掌握主要按车辆坐标系分类的各种整车动力学性能的定义、评价指标及其计算方法，分析轮胎特性、发动机、整车与系统参数及路面等各种因素对汽车性能的影响及几大性能之间的联系。
此外，还应掌握汽车的排放性能计算，现代电动汽车（包括混合动力、纯电动汽车和燃料电池汽车）等的理论。
三、课程基本内容主要内容包括：汽车所受到的外力，按车辆坐标系为主阐述的有关理论，即纵向、侧向和垂向动力学等方面，介绍汽车几大性能的定义、评价指标及其计算（重点介绍有关的公式，及性能指标确定的作图法与解析法）方法，此外还使学生了解汽车碰撞安全性及现代电动汽车等的内容。
四、实验或上机内容对汽车的几大性能进行计算机编程计算，得到相应的性能指标。
此外，还将通过后续的《汽车试验学》课程的学习，掌握其实验测试方法。
五、前修课程要求《汽车构造》、《液压与液力传动》、《自动控制原理》、《振动分析》和《积分变换》等六、学时分配序号内容学时安排小计理论课时实验课时习题课时上机课时1轮胎力学与汽车空气动力学 10000102汽车纵向动力学 12000123汽车经济性与排放性 600064汽车转向系统动力学 600065汽车操纵动力学 800086汽车的平顺性 800087汽车碰撞安全性 100018现代电动汽车 100019汽车性能计算 00222总计5002254七、教材与主要参考书1. 教材吴光强.汽车理论，人民交通出版社，2007.22. 主要参考书（1）余志生.汽车理论，机械工业出版社，2006.5（2）米奇克.汽车动力学，人民交通出版社，1990.8 同济大学汽车学院版权所有© 2006。
(完整版)《汽车理论》知识点最新全总结
《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•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：（）汽车的最高车速（）汽车的加速时间（）汽车的最大爬坡度。
•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。
.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 _____________•汽车的驱动力系数是驱动力与径向载荷之比。
•汽车动力因数屮。
•汽车行驶的总阻力可表示为:刀 _。
其中，主要由轮胎变形所产生的阻力称：滚动阻力。
•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。
•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。
•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。
.车速达到某一临界车速时，滚动阻力迅速增长，此时轮胎发生驻波_______ 现象。
第二章•汽车的燃油经济性•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。
•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。
•货车采用拖挂运输可以降低燃油消耗量，主要原因有两个：（）带挂车后阻力增加，发动机的负荷率增加，使燃油消耗率下降（）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。
•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_________________________ 动比和改善汽车外形与轮胎。
•发动机的燃油消耗率，一方面取决于发动机的种类、设计制造水品；另一方面又与汽车行驶时_________ 关。
•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。
汽车理论(第一章)
Ft
Ttqig i0T r
u a r r 2nw n 1 1 r 2 3600 ig i0 60 1000 0.377 rn ig i0
第一章
汽车的动力性
第二节
载荷
汽车的驱动力和行驶阻力
迟滞损失
2.2行驶阻力
2.2.1滚动阻力(硬路面)
产生原因
平移惯性力
旋转质 量换算 系数
惯性力偶矩
mr
2 2 g 0 2
T
影响因素：与加速度、变 速器类型、结构尺寸及档位 有关。
参考数据：P16图1-21
第一章
汽车的动力性
第二节
汽车的驱动力和行驶阻力
2.3汽车的行驶方程式
Ft F
Ttqig i0T r
Ft Ff Fw Fi Fj
8000 7000
6000 Ft1 5000 Ft2 Ft3 4000 Ft4 Ft5 3000 Ft6 Ff+Fw 2000
F /N
1000
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310
第二节
汽车的驱动力和行驶阻力
滚动阻力系数
a Fp 物理意义：单位车重之推力； f , 影响因素：路面、轮胎结构,材料,气压,行驶车速； r W
确定方法：试验或经验公式。
常见路面的滚动阻力系数的值
路面类型 良好的沥青或混凝土路面 一般的沥青或混凝土路面 碎石路面 良好的卵石路面 坑洼的卵石路面 压紧土路：干燥的 雨后的 滚动阻力系数 0.010~0.018 0.018~0.020 0.020~0.025 0.025~0.030 0.035~0.050 0.025~0.035 0.050~0.150 路面类型 泥泞土路（雨季或解冻期）
《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。
同济大学 汽车空气动力学 - 2012 复习课
-5Pa·sm2·s−1= v：汽车空气动力学问题分析，经常采用哪些基本的简化假设？2思考题：1) 按图写出伯努利方程；2) 写出其适用条件；3) 计算实例。
02-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.00.2135791113151719212325272931333537394) 气动阻力的形成？压差阻力：摩擦阻力：交替脱落，尾流区的流动脉动具有固定频率。
此流动现象有von Karman发，现，故称之为“Karman涡街(vortex street)”。
卡门涡街的频率用无量纲化参数“斯特罗哈数(St)”表示。
圆柱Strouhal数，St = f D / U ~ 0.2卡门涡街的气动力：周期性的“气动升力”卡门涡街的后果：振动和噪声（相差两个数量级）流动分离的后果：a) 压力恢复丢失Î压差阻力; b) 涡流损失能量•a);b)19. 弯曲管内的流动，最容易发生流动分离的位置？•弯管进口的外侧•弯管出口的内侧为什么？Î离心力形成的逆压梯度in terms of aerodynamics, it is absolutely ineffectiveJARAY Car (The streamlined car, a new shape for an automobile body):* Together with W. Klemperer, JARAY carried out measurements in the wind tunnel of Count Zeppelin at Friedrichshafen, Germany•汽车尾流的三维马蹄涡：1) 从汽车背部的倾斜角对后部流动分离特性的影响出发，解释如下图中气动阻力和倾角φ的关系。
2) 模型1和2的不同何在?1)在10度以内，阻力随着角度增大而减小10度以外，阻力迅速增大，直到某个临界角度越过临街角度后，阻力突然下降原因：在10度以内，倾角减弱了背部的尾流区10度后，出现三维纵向涡，且随着角度增大而加强，使阻力增大临街角度后，这种三维涡突然破碎，接近于方背车，尾流区以相对较弱的二维分离为主2)模型1侧面没有倾斜，三维涡破碎的临街状态非常明显，而模型而侧面有倾斜，临界角度增大，且不像模型1明显-Kamm-back (in abbreviation “K-back”)=PF⋅T–车越长，阻力越小–目标CD值对应最小车长+ 减阻措施•CD与车宽–车越宽，阻力系数越小–目标CD值对应最小车宽•CD与车高–车越高，阻力系数越大–目标CD值对应最大车宽2) 名称和符号。
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
汽车空气动力学课件培训
4）气流速度测量：气流速度的大小可用风速管或热 线风速议及压差法测量。
5）气流方向测量：气流常用五孔探头或热线风速议 测量。
6）气流紊流度测量：采用紊流球、压力球或热线风 速议测量气流的紊流度。
汽车的发展距今已有一百多年的历史，而把空气动 力学的概念理论研究结果引入汽车设计是从上世界 20年代末期才开始的。总共经历了四个阶段：基本 形状造型、流线形化造型、细部优化、整体优化。
基本形：汽车车身外形酷似水滴，但加上车轮和行驶 系统后，整个流场已不是单纯的水滴外形，气动阻力 很大。
流线形：汽车外形不再是简单的水滴形，地面效应已 被人们认识。首先出现了半车身形造型，采用罩住车 轮等减阻措施，认识到消除尾部的气流分离及车身前 部流场与后部流场的相互影响等
作用在汽车上的所有空气力的合力集中点称为空气 动力中心，它与汽车重心并不总是重合。当二者偏 离时，便以此偏距为力臂而形成力矩。
汽车重心与气动中心
四、空气阻力与汽车基本尺寸的关系
车长与阻力的关系：车越长，阻力越小。
车宽与阻力的关系：车越宽，阻力越小。
车高与阻力的 关系：车越高，阻力越大。
§2节 汽车空气动力学的发展
三、汽车空气动力特性对操纵稳定性的影响
空气流经汽车时，在车上作用有三个力和三个力矩， 它们分别对汽车的操纵稳定性起着至关重要的作用。
1、升力与纵倾力矩对操纵稳定性的影响
由于汽车车身上部和下部不对称，导致气流上下流速 不等，使车身上部和下部形成压差，从而产生升力及 纵倾力矩。汽车前后轮上也有升力的产生。前轮的升 力使汽车上浮，前轮失去附着力而使汽车失去控制； 后轮上的升力减小了后轮负荷，使驱动力减小。
3、侧倾力矩对操纵稳定性的影响
风从汽车侧面吹来，就会产生侧向力。侧向力绕 x轴产生侧倾力矩，使两边车轮受力不等，影响 了汽车转向特性。
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。
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一、滚动阻力
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？
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。
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，
fz
（）轮胎结构
➢子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小～％； ➢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。
（）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。
（）驱动力
思考
为什么驱动力系数很大时，气压越低 越小？
胎面滑移
接地面积 胎面滑移 滑移引起的
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？
）从动轮受力分析
ua
n W
FZ
F p1
’
C
A
D
ua
r
d d' FX1
n'
n
W
FZ
F p1
a
FX1
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OE F
h
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FZ
F p1
T
F
f
Z
FX1
n'
Tf FZa
Fp1r Tf
Fp1
Tf r
FZ
a r
令 fa
r
—滚动阻力系数
Fp1 Wf
f Fp1 W
Ff Wf
Ff
Tf r
ua
r
ua
n
W
FZ
F p1
a
FX1
n' n
W
F p1
பைடு நூலகம்
FZ
Tf
FX1
n'
）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比要小。
）影响的因素
（）车速 高大
货车
轿车
f f0f11ua00f41ua004
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：主要用于研究
轮胎的纵向力学特性
• 一、滚动阻力 • 二、轮胎的附着性能
环形跑道（视频）
（注意观察弯道的倾斜情况）
.影响纵向力系数的因素
（）路面
表 各种路面的平均附着系数
路面
峰值附着系数 滑动附着系数
沥青或混凝土路面
～
沥青（湿）
～
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 小
胎压低 滑移小 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。
地面对轮胎的反作用力沿坐标系轴的 分量
地面对轮胎的反作用力沿坐标系轴的 分量 地面对轮胎反作用力绕轴产生的力矩 地面对轮胎反作用力绕轴产生的力矩
地面对轮胎反作用力绕轴产生的力矩
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
承载能力（）
负荷指数（）
承载能力（）
承载能力（）
承载能力（）
轮胎的变形参数与六分力
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
Fx
Fy
Fz Tx
Ty
Tz
名称
纵向力
测向力
法向力
侧倾力矩 滚动阻力矩
回正力矩
意义
地面对轮胎的反作用力眼坐标系轴的 分量
）纵向力系数大，地面纵向力大，制动距离短； ）侧向力系数大，地面可作用于车轮的侧向力大， 方向稳定性好； ）减轻轮胎磨损。
➢由 b 、 l 与 之间的关系可知，当滑动率 时，
l 0.1，即地面能产生的侧向力很小。
➢如果汽车直线行驶，在侧向外力作用下，容易发生侧滑； ➢如果汽车转向行驶，地面提供的侧向力不能满足转向的需 要，将会失去转向能力。
由轮胎
与土壤之 间的粘着 性所致
（）路面条件
表 滚动阻力系数 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
碎石路面
良好的卵石路面
坑洼的卵石路面
压紧土路
干燥的
雨后的
泥泞土路（雨季或解冻期）
干沙
湿沙
结冰路面
压紧的雪道
（）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
思考
什么情况下汽车会受到侧向外力的作用？
车身受到侧向风作用 路面侧倾
汽车转向行驶
➢为什么弯道要有一定的侧倾角？ ➢向内倾还是向外倾？ ➢倾角的大小依什么而定？
FY
FY
➢平地转向时，离心力由地面侧向力平衡。
当汽车在倾斜弯道转向时，离心力可由重力的分力平衡。
➢弯道内倾，可以减小所需的地面侧向力；倾角依道路 转弯半径和设计车速而定。
滑动率的计算
uw rw
rr0w uδ
uδ uwrr0w
s uδ 100%
uw
r
uw rr0w 100%
uw
w
uw
uδ
rr0
O（速度瞬心）
滑动率的计算
uw rw
rr0w uδ
uδ uwrr0w
s uδ 100% uw
纯滚动时 δ ， ； 纯滑动时 ω，
u w δ， ；
边滚边滑时 < <。
uw rr0w 100%
大家好
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
速度标记 负荷指数 轮辋直径 （） 轮胎型号（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 高度与宽度 的比值（百 分比）。
速度标记
速度标记（） 最高车速（） 速度标记（） 最高车速（）
uw
.纵向力系数 与b 滑动率
纵向力系数：地 面纵向力与作用在 车轮上的垂直载荷 的比值。
b
FX b FZ
峰值附着系数
滑动附着系数
～
纵向力系数随 滑动率而变化
.侧向力系数 l
侧向力系数：地面 作用于车轮的侧向力 与车轮垂直载荷之比。
l
FY FZ
侧向力系数也 随滑动率而变化
➢（防抱死制动系统）将制动时的滑动率控制在～ 之间，有如下优点：
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
.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。