第2讲 1-3汽车驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 1-4汽车行驶的附着条件与汽车的附着率

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第2讲 2学时

教学目的及要求:

掌握汽车的驱动力-行驶阻力平衡图的绘制,汽车加速度曲线的绘制,汽车的加速度倒数曲线的绘制,汽车的加速时间曲线的绘制,汽车爬坡度曲线的绘制,汽车动力特性图的绘制。

主要内容:

§1-3汽车驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图

§1-4汽车行驶的附着条件与汽车的附着率

教学重点:

驱动力-行驶阻力平衡图及利用驱动力-行驶阻力平衡图分析汽车的动力性,汽车的动力因数,动力特性图及利用动力特性图分析汽车的动力性 教学难点:

动力特性图及利用动力特性图分析汽车的动力性

教学过程:

§1—3 汽车行驶的驱动与附着条件

一、汽车行驶的驱动与附着条件:

1、驱动条件—首先得有劲

δm du dt = F t – (F f + F W + F i ) ≥ 0

F t ≥F f +F W +F i

2、附着条件—有劲还得使得上

用F φ表示轮胎切向反力的极限,在硬路面上它与驱动轮所受的法向反力成正比:(φ为附着系数)

(1)驱动轮的附着力:

前轮驱动汽车: F φ1 = F Z1φ

后轮驱动汽车: F φ2 = F Z2φ

全轮驱动汽车: F φ1 = F Z1φ F φ2 = F Z2φ

(2)汽车的附着力:

前轮驱动汽车: F φ = F Z1φ

后轮驱动汽车: F φ = F Z2φ

全轮驱动汽车: F φ = F Z φ = F Z1φ+F Z1φ

对前驱动轮 F x1 ≤ F Z1φ

前驱动轮的附着率: C φ1 = F X1F Z1

则要求 C φ1 ≤φ

对后驱动轮F

x2 ≤ F

Z2

φ

后驱动轮的附着率: C

φ2 =F X2 F Z2

则要求C

φ2 ≤φ

∴F t≤F Z2(f+φ)∵f<<φ∴F t≤F Z2φ

一般形式F t ≤F Z

φφ

3、驱动与附着条件:

F f+F W+F i≤F t≤F Zφφ

二、汽车的附着力:F

φ

1、汽车附着力——在车轮与路面没有相对滑动的情况下,路面对车轮提供的切向

反力的极限值。

Fφ=F Zφφ

Fφ取决于:

①在硬路面上——可以是最大的静摩擦力,

主要取决于路面与轮胎的性质;

②在软路面上——取决于土壤的剪切强度和车轮与土壤的结合强度

2、Fφ的影响因素:

⑴载重量:

增加驱动轮的法向反力X2,有利于驱动。

例:越野车由货车的F Z2↗(F Z2+F Z1),使Fφ↗

⑵轮胎结构:

深大花纹——在松软路面上,使土壤与车轮的结合强度提高;

松软路上放气P↘——胎面接地面积大,嵌入土壤的花纹数多,抓地能力强,且沉陷量小,土壤阻力小;

⑶附着系数:φ

取决于路面种类与状况、轮胎结构(花纹、材料等)及u a等因素。

三、驱动轮的法向反作用力

——汽车行驶时重量再分配

1、根据受力图列方程:

将作用在汽车上的各力对前、后轮接地面中心取矩,则得:

F Z1 = G

L(bcosα- h g sinα)–

1

L(mh g

du

dt+∑T j)- F ZW1-

1

L∑T f

F Z2 = G

L(acosα+ h g sinα)+

1

L(mh g

du

dt+∑T j)- F ZW2+

1

L∑T f

式中,∑T j = T jW1+T jW2 ,∑T f = T f1+T f2

忽略旋转质量的惯性阻力偶矩和滚动阻力偶矩:

F Z1 = F ZS1–mh g

L

du

dt- F ZW1

F Z2 = F ZS2 + mh g

L

du

dt- F ZW2

作用在驱动轮上的地面切向反作用力:

前轮驱动:F X1 = F f2 + F W + F i + m du dt

后轮驱动:F X2 = F f1 + F W + F i + m du dt

低挡加速或爬坡时,后轮驱动汽车的后轮附着率:

C φ2 = F X2F Z2 = F i + m du dt F ZS2 + mh g L du dt = L(i + 1gcos αdu dt ) a + h g (i + 1gcos αdu dt ) 令等效坡度 q = i + 1gcos αdu dt 则 C φ2 = Lq a + h g q 在附着系数为φ的路面上能通过的最大等效坡度为:

q = φa L - φh g

低挡加速或爬坡时,前轮驱动汽车的前轮附着率:

C φ1 = Lq b - h g q 在附着系数为φ的路面上能通过的最大等效坡度为:

q = φb L + φh g

对于四轮驱动汽车,定义后轴转矩分配系数为Ψ:

Ψ = T t2T t1 + T t2

则后轴转矩分配系数为(1-Ψ) C φ1 = L(1-Ψ)q b - h g q C φ2 = L Ψq a + h g q C φ1 > C φ2时: q = φb L(1-Ψ) + φh g

C φ1 < C φ2时: q = φa L Ψ - φh g

分析:

①与汽车静止时地面法向反力比较:

F Z1 =

G b L F Z2 = G a L

上式中第一项为汽车静止不动时前后轴上的静载荷;第二项为行驶中产生的动载荷。动载荷的绝对值随坡度、加速度以及速度的增加而增大。

②汽车行驶时:

Z 1↘,Z 2↗,即:重量再分配现象。

∴汽车多后轮驱动。

例题:

一全轮驶动的汽车,总重G=30000N ,在φ=0.7,f=0.02,α=20°的坡度上行驶,该车可否爬上此坡?(M e =150Nm ,r=0.4m ,i g1=6,i 0=5,ηt =0.8,sin α=0.34,cos α=0.94,F W ≈0,Fj ≈0)

解:先校核附着条件:F t

F t = T tq i g i 0ηt r

=150·6·5·0.8/0.4

=9000N

F φ=Gcos αφ

=30000·0.94·0.7

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