4.3 汽车行驶驱动力、附着条件以及汽车附着力

Ff Fw
Ft 4
Ff
车速ua，km / h
ua uamax
图1－25 汽车驱动力－行驶阻力平衡图
18/33
4. 最大速度和部分负荷时的力平衡
以及 uamax 和部分负荷时的等速
2. 加速能力
3. 最大爬坡度
19/33
2. 加速能力 它用aj,但aj不方便评价。通 常用加速时间或加速距离来评价。
16/33
驱动力与行驶阻力平衡图定义
为了清晰地描述汽车行驶时受力情 况及其平衡关系，通常将平衡方程式用 图解方式进行描述，即将驱动力Ft和常 见行驶阻力Fw和Ff 绘在同一张图上。
Ttqi0igT
r
mgf
cos
CD
Au
2 a
21.15
＋(
Fj
Fi )
17/33
驱动力Ft
Ft1
Ff mgf
Ft 2 Ft3
26/33
3. 利用驱动力-行驶阻力平衡图 确定汽车的爬坡能力
其前提条件是路面良好，克服 Fw+Ff 后 的全部力都用于克服坡道阻力，即
du dt a j 0
Ft Ff Fw Fi
Ff
Fw
mgf
CD Aua2 21.15
(假设 cos 1)
27/33
28/33
Ft mg
坡度i 100%
imax tg
tg(arcsin
Ft
(Ff mg
Fw ))
im ax
Fw Ff mg
i0 m ax
图1－29 汽车爬坡度
29/33
umax
30/33
动力特性图评价汽车动力性
Ft Ff Fw Fi Fj
Ft Fw Fi Ff m du
G
G
G dt
( f i ) du g dt
加速度：a j
du dt
1
m
(
Ft
Ff
Fw )
则加速度倒数曲线为
dt du t du
aj
aj
aj
du dt
Fj m
离散化处理后 t t u aj
20/33
或者a j
du dt
ds ds
du dt
udu 1
ds m (Ft F f Fw )
ds u du s udu
4.3 汽车行驶驱动力、附着条 件以及汽车附着力
4. 汽车行驶的驱动－附着条件
1/33
轮胎与地面的附着条件
F Fx max FZ Tt
若Fx FZ，
du m2 dt d
则产生滑转现象 dt
Fx 2
Iw2
d dt
W2
Fp 2
Tf 2
F0
FZ 2
Adhensive force
2/33
后驱动汽车
ua
23/33
由驱动力、滚动阻力和空气阻力，就可按 行驶方程式计算加速度及其倒数，从而求 得加速时间或者加速距离。
Ttq Ttq1 Ttq2 Ttq3 … … Ttqm
n
n1 n2 n3 … … n1m
Ft
Ft1 Ft2 Ft3 … … Ftm I 档
ua ua1 ua2 ua3 … … uam
Ft
L
1 hg
f
)
mg( a fhg L hg
)
L
11/33
12/33
全轮驱动
F ( FZ1 FZ 2 ) FZ
其前提条件是当
FZ1
mgb L
且FZ 2
mga L
13/33
前轮、后轮附着利用率
14/33
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
图1 24
ab ab L
aj
aj
uu
s s aj
21/33
加速度aj
a j1
aj2 a j3
Ff Fw
aj4
m
f
车速ua，km / h 图1-25 汽车加速度－速度图
ua uamax
22/33
1/ a j
ui u const
速度ua
1
加速时间曲线 1
aj4
1
a j3
1
aj2
a j1
图1－27 加速度倒数曲线
Fj3 a3
… … Fjm … … a1m
II 档
t
t1
t2
t3
Tm
1
a j m [Ft (Ff Fw )]
dt 1 du t 1 u
aj
aj
25/33
☆手工计算时,一般忽略原地起步过程 的离合器打滑过程.即假设在最初时刻， 汽车已具备起步换档所需的最低车速。 ☆换档时刻的确定：若I-II加速度曲线 相交，则规定在交点处换档；若I-II的 加速度曲线不相交，则规定在发动机最 高转速处换档；换档时间一般忽略不计 （正态分布t=0.2~0.4s)。 ☆计算加速时间的用途：确定汽车加速 能力；传动系最佳匹配；合理选择发动 机的排量。
max
arcsin
D1max
f
1
D2 1max
1 f 2
f
2
tg max
imax，在加速时i
0, du dt
g
(D
f)
33/33
后轮驱动 前轮驱动 全轮驱动
0.2
0.4
0.6
0.8
1
附着系数
不同驱动方式汽车的附 着利用率曲线
15/33
4.4 汽车驱动力-行驶阻力平衡图
行驶方程式反映了汽车行驶时，驱动力和外 界阻力之间的普遍情况。当已知条件：
便可分析汽车在附着条件良好路面上的行驶能 力。即在油门全开时，汽车可能达到最高车速、加 速能力和爬坡能力。
Ft1 Ft2 Ft3 … … Ftm II 档
ua ua1 ua2 ua3 … … uam
Ff Ff Ff Ff … … Ff
Fw Fw Fw Fw … … Fw
24/33
Fj Fj1 Fj2 Fj3 … … Fjm I 档
aj a1 a2 a3 … … a1m
Fj aj
Fj1 a1
Fj2 a2
1
Tf
2
Tj1
5T/3j32
m
du dt
hg
hg
mg
sin
Fwhw
0
前轮驱动和后轮驱动时地面法向反力 对后轮取矩，得到
6/33
对前轮取矩，得到
7/33
8/33
9/33
10/33
F 2
[
mga L
hg L
( F 2
Ff
)]
F 2
hg
L
F 2
mga mgfhg L
F 2
mg ( a
动力因数
31/33
动力因数D
D1m ax
imax
或i
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
g
du dt
D f i du
g dt
i0 max
D0 m ax
f
图1 30
汽车动力特性图及用途 um ax
32/33
在求imax
时，du dt
0
D
f
i
imax DImax f DImax f cosmax sin max
cosmax 1 sin 2 max
约束汽车行驶的第二个条件
汽车行驶的驱动附着条件 Ff Fw Fi Ft FZ 必要充分条件
3/33
2. 汽车附着力
F FZ
路面 混凝土（干） 混凝土（湿）
附着系数 0.7~0.8
0.5~0.6
路面
碎石 土路（干） 土路（湿）
附着系数 0.6~0.7 0.5~0.6 0.2~0.4
4/33
FZ1L
Fwhw
T
f
1
T
f
2
T
j1
Tj2
m
du dt
hg
hg
mg
sin
bmg
cos
0
前
轮 驱
Fw
ua
du
动 和 后 轮 驱 动
hw hg
T j1
Fx1
m du dt
hg
Tf1
dt
mg sin
Tj2
Tf 2
时 地 面 反 力
mg
a
cosmg
FZ1
b
L
FZ 2
Fx 2
FZ
2L
amg
cos
Fwhw
Tf