汽车的行驶原理.ppt
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式中 G——汽车重力，G＝mg（N） α——坡度角
坡道阻力Fi：
我们需要明白“上坡的角度”与“坡度”完全是两个概念。下图可以看出，按照公共 设施的设计规律，高速公路的上坡角度一般设计在3度以内。 汽车车库的出口大约是8度。 20度就已经是一般轿车的爬坡能力极限。30度则是楼梯的倾斜设计极限。
坡道角度 1 2 3 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Ft ΣF
V Ft
ΣF
行驶时总阻力与驱动力的关系
驱动力和总阻力的关系
行驶状态
Ft > ΣF Ft =ΣF Ft <ΣF
加速 匀速 减速、停止
附着条件
附着力Fφ：由附着作用所决定的阻碍车轮滑动的力的最大 值（地面对轮胎的切向反作用力的极限值）。
附着力与车轮所承受垂直于地面的法向力G（称为附着重 力）和附着系数成正比。
空气阻力Fw 汽车行驶时受到空气作用力在行驶方向上的
分力称为空气阻力。它由空气阻力由压力阻力与 摩擦阻力两部分组成。
压力阻力是空气作用在汽车外表面上的法向 压力的合力在行驶方向的分力。
摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面产生 的摩擦作用的阻力。 影响空气阻力的因素
主要有汽车形状、迎风面积和车速。在汽车行 驶的速度范围内，空气阻力与车速的平方成正比， 当车速很高时，空气阻力是行驶阻力的主要部分。
附着力
Hale Waihona Puke Baidu
汽车附着力影响因素： （1）附着系数 （2）驱动轮的法向反作用力
路面的种类和状况
汽车的附着力
地面附着系数
行驶车速 车轮的运动状况
汽车的总体布置
法向反作用力
车身的形状 行驶的状况
道路的坡度
二． 附着条件
1. 附着力F ：地面对轮胎切向反作用力的极限值 F=G G---驱动轮方向反作用力 ---附着系数
Ft = F0
F0 = Mt ／ r
Ft ΣF
✓ ΣF = Ff + Fw+ Fi + Fj
滚动
空气
坡道
加速
滚动阻力Ff 由车轮滚动时轮胎与路面发生变形而产生的。
Ff =Wt•f
式中 Ff ——滚动阻力（N） Wt ——车轮载荷（N） f——滚动阻力系数。
滚动阻力系数与轮胎结构、轮胎气压、车速 和路面性质等有关。
百分比 1.7/100 3.5/100 5.2/100 7.0/100 8.7/100 18/100 27/100 36/100 47/100 58/100 70/100 84/100 100/100
坡道阻力Fi
坡道角度 1 2 3 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45
百分比 1.7/100 3.5/100 5.2/100 7.0/100 8.7/100 18/100 27/100 36/100 47/100 58/100 70/100 84/100 100/100
Fo
Mt rr
(N)
式中 rr ——车轮的滚动半径。
M t ------力矩
驱动轮与地面接触处向地面施加一个力F0 ，其数值为Mi 与车轮半径r之比。
汽车行驶基本 原理图
汽车行驶的基本原理
汽车行驶必须具备两个基本的行驶条件：驱动条件和附着条件。
1．驱动条件 汽车必须具有足够的驱动力，以克服各种行驶阻力。这些
阻力主要包括滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。
汽车在水平路面上等速行驶时，会受到来自地面的滚动 阻力Ff和来自空气的空气阻力Fw；当汽车在坡道上上坡行驶 时，还必须克服重力沿坡道的分力坡度阻力Fi；而当汽车加 速行驶时需要克服加速阻力Fj。所以，汽车在行驶过程中须 克服的总阻力为：
∑F=Ff+Fw+Fi+Fj
坡道阻力Fi
坡道阻力Fi：
Fi=Gsinα
式中 G——汽车重力，G＝mg（N） α——坡度角
高级不大于10度,一级不大于15度,二级不大于25度, 三级不大于30度,四级不大于35度.大于35度的路就不是 等级公路
汽车一般能轻松爬上15%的坡度，普通轿车极限 能爬上20°陡坡，最好的6×6军用越野车可爬60% （31°)的坡。货车在各种地区的各种道路上行驶，所 以必须具有足够的爬坡能力， 一般max在30%即16.7° 左右 在城市里最常见的大坡是地下停车场的坡， 10%--15%
2. 驱动力与附着力
驱动力与附着力的关系 Ft ≤F= G Ft >F= G
汽车状态 汽车正常行驶 汽车车轮打滑
汽车概述
§1 轿车的一般分类 §2 轿车的整体结构 §3 汽车的行驶原理
汽车的行驶原理
驱动力Ft：地面对车轮施加的一个与驱动轮向地面施加的力数 值相等、方向相反的反作用力。其大小决定于发动 机和传动 系统输送给驱动轮的驱动转矩和地面附着力。
“梅赛德斯-奔驰”E350
汽车的驱动力 Ft = F0
电动机4000kW，空气流速达270km／h。建造一个耗 资数亿美元，甚至10多亿美元，而且每做一次汽车风洞 试验的费用也是相当大的。目前世界上的实车风洞还不 多，主要集中在日、美、德、法、意等国的大汽车公司。
坡道阻力Fi：
汽车上坡时其重力沿坡道上的分力。其大小决定于 坡道的坡度和汽车总质量。
Fi=Gsinα
加速阻力Fj
汽车加速行驶时，需要克服汽车质量加速 运动时的惯性力，这就是加速阻力。
汽车的质量越大，加速阻力越大。
加速阻力Fj
驱动力与总阻力的关系
∑F Ff Fw Fi Fj
• 汽车正常情况下的状态： • 当Ft＝∑F时，剩余驱动力为0，汽车将匀速行驶； • 当Ft >∑F时，汽车将加速行驶； • 当Ft <∑F时，汽车将减速直至停车。
空气阻力Fw
✓ 正面阻力：板块顶风；
空气阻力 ✓ 摩擦阻力：空气与车身，高速可略； ✓ 外型阻力：高速时，主要部分。
风阻系数：描述Fw大小，轿车为0.28～0.4。
V＞200km/h时，Fw几乎占ΣF的85%。风阻系数每降
低10％，燃油节省7％左右。
风洞试验 人造均匀气流。奔驰公司，其风扇直径就达8.5m，
Fφ = Gφ
φ-附着系数：附着力与驱动轮的法向反作用力之比。其值 与轮胎的结构和气压、路面的结构和状况等有关；
G-附着重力：汽车总重力分配到驱动轮上的那部分。 附着条件：
Ft≤Fφ 汽车行驶的充分必要条件
Fφ≥Ft≥ΣF
驱动力大 驱动力大
驱动力
动力性强
足够的附着力 （切向力）
动力性强
满足轮胎与地 面的附着条件
坡道阻力Fi：
我们需要明白“上坡的角度”与“坡度”完全是两个概念。下图可以看出，按照公共 设施的设计规律，高速公路的上坡角度一般设计在3度以内。 汽车车库的出口大约是8度。 20度就已经是一般轿车的爬坡能力极限。30度则是楼梯的倾斜设计极限。
坡道角度 1 2 3 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Ft ΣF
V Ft
ΣF
行驶时总阻力与驱动力的关系
驱动力和总阻力的关系
行驶状态
Ft > ΣF Ft =ΣF Ft <ΣF
加速 匀速 减速、停止
附着条件
附着力Fφ：由附着作用所决定的阻碍车轮滑动的力的最大 值（地面对轮胎的切向反作用力的极限值）。
附着力与车轮所承受垂直于地面的法向力G（称为附着重 力）和附着系数成正比。
空气阻力Fw 汽车行驶时受到空气作用力在行驶方向上的
分力称为空气阻力。它由空气阻力由压力阻力与 摩擦阻力两部分组成。
压力阻力是空气作用在汽车外表面上的法向 压力的合力在行驶方向的分力。
摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面产生 的摩擦作用的阻力。 影响空气阻力的因素
主要有汽车形状、迎风面积和车速。在汽车行 驶的速度范围内，空气阻力与车速的平方成正比， 当车速很高时，空气阻力是行驶阻力的主要部分。
附着力
Hale Waihona Puke Baidu
汽车附着力影响因素： （1）附着系数 （2）驱动轮的法向反作用力
路面的种类和状况
汽车的附着力
地面附着系数
行驶车速 车轮的运动状况
汽车的总体布置
法向反作用力
车身的形状 行驶的状况
道路的坡度
二． 附着条件
1. 附着力F ：地面对轮胎切向反作用力的极限值 F=G G---驱动轮方向反作用力 ---附着系数
Ft = F0
F0 = Mt ／ r
Ft ΣF
✓ ΣF = Ff + Fw+ Fi + Fj
滚动
空气
坡道
加速
滚动阻力Ff 由车轮滚动时轮胎与路面发生变形而产生的。
Ff =Wt•f
式中 Ff ——滚动阻力（N） Wt ——车轮载荷（N） f——滚动阻力系数。
滚动阻力系数与轮胎结构、轮胎气压、车速 和路面性质等有关。
百分比 1.7/100 3.5/100 5.2/100 7.0/100 8.7/100 18/100 27/100 36/100 47/100 58/100 70/100 84/100 100/100
坡道阻力Fi
坡道角度 1 2 3 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45
百分比 1.7/100 3.5/100 5.2/100 7.0/100 8.7/100 18/100 27/100 36/100 47/100 58/100 70/100 84/100 100/100
Fo
Mt rr
(N)
式中 rr ——车轮的滚动半径。
M t ------力矩
驱动轮与地面接触处向地面施加一个力F0 ，其数值为Mi 与车轮半径r之比。
汽车行驶基本 原理图
汽车行驶的基本原理
汽车行驶必须具备两个基本的行驶条件：驱动条件和附着条件。
1．驱动条件 汽车必须具有足够的驱动力，以克服各种行驶阻力。这些
阻力主要包括滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。
汽车在水平路面上等速行驶时，会受到来自地面的滚动 阻力Ff和来自空气的空气阻力Fw；当汽车在坡道上上坡行驶 时，还必须克服重力沿坡道的分力坡度阻力Fi；而当汽车加 速行驶时需要克服加速阻力Fj。所以，汽车在行驶过程中须 克服的总阻力为：
∑F=Ff+Fw+Fi+Fj
坡道阻力Fi
坡道阻力Fi：
Fi=Gsinα
式中 G——汽车重力，G＝mg（N） α——坡度角
高级不大于10度,一级不大于15度,二级不大于25度, 三级不大于30度,四级不大于35度.大于35度的路就不是 等级公路
汽车一般能轻松爬上15%的坡度，普通轿车极限 能爬上20°陡坡，最好的6×6军用越野车可爬60% （31°)的坡。货车在各种地区的各种道路上行驶，所 以必须具有足够的爬坡能力， 一般max在30%即16.7° 左右 在城市里最常见的大坡是地下停车场的坡， 10%--15%
2. 驱动力与附着力
驱动力与附着力的关系 Ft ≤F= G Ft >F= G
汽车状态 汽车正常行驶 汽车车轮打滑
汽车概述
§1 轿车的一般分类 §2 轿车的整体结构 §3 汽车的行驶原理
汽车的行驶原理
驱动力Ft：地面对车轮施加的一个与驱动轮向地面施加的力数 值相等、方向相反的反作用力。其大小决定于发动 机和传动 系统输送给驱动轮的驱动转矩和地面附着力。
“梅赛德斯-奔驰”E350
汽车的驱动力 Ft = F0
电动机4000kW，空气流速达270km／h。建造一个耗 资数亿美元，甚至10多亿美元，而且每做一次汽车风洞 试验的费用也是相当大的。目前世界上的实车风洞还不 多，主要集中在日、美、德、法、意等国的大汽车公司。
坡道阻力Fi：
汽车上坡时其重力沿坡道上的分力。其大小决定于 坡道的坡度和汽车总质量。
Fi=Gsinα
加速阻力Fj
汽车加速行驶时，需要克服汽车质量加速 运动时的惯性力，这就是加速阻力。
汽车的质量越大，加速阻力越大。
加速阻力Fj
驱动力与总阻力的关系
∑F Ff Fw Fi Fj
• 汽车正常情况下的状态： • 当Ft＝∑F时，剩余驱动力为0，汽车将匀速行驶； • 当Ft >∑F时，汽车将加速行驶； • 当Ft <∑F时，汽车将减速直至停车。
空气阻力Fw
✓ 正面阻力：板块顶风；
空气阻力 ✓ 摩擦阻力：空气与车身，高速可略； ✓ 外型阻力：高速时，主要部分。
风阻系数：描述Fw大小，轿车为0.28～0.4。
V＞200km/h时，Fw几乎占ΣF的85%。风阻系数每降
低10％，燃油节省7％左右。
风洞试验 人造均匀气流。奔驰公司，其风扇直径就达8.5m，
Fφ = Gφ
φ-附着系数：附着力与驱动轮的法向反作用力之比。其值 与轮胎的结构和气压、路面的结构和状况等有关；
G-附着重力：汽车总重力分配到驱动轮上的那部分。 附着条件：
Ft≤Fφ 汽车行驶的充分必要条件
Fφ≥Ft≥ΣF
驱动力大 驱动力大
驱动力
动力性强
足够的附着力 （切向力）
动力性强
满足轮胎与地 面的附着条件