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