汽车行驶驱动力、附着条件以及汽车附着力
1.3驱动力与附着力解析
Ft Z2
全轮驱动的汽车，Zφ是作用于所有驱动轮的地面法向反 作用力。因此，全轮驱动的汽车的附着力较大。
3.汽车行驶的驱动与附着条件
将汽车行驶的驱动条件与附着条件联写，得
Ff Fi Fw Ft Z
汽车行驶的驱动与附着条件，也是汽车行驶的充分与必要 条件。 （必要条件）驱动条件：汽车本身能够产生足够的驱动力 ，发动机能产生足够大的扭矩或功率，足以克服各种行驶 阻力。
sin tan i
2 a
Meik i0m CD Av Gdu Gf Gi r 21.15 gdt
1.3.2汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
1.汽车行驶的驱动条件
Ft F f Fw Fi Ft F f Fw Fi Ft F f Fw Fi
壤，这时附着系数φ的数值不仅取决于轮胎与土壤间的摩擦
作用，同时还取决于土壤的抗强度。只有当嵌入轮胎花纹沟 槽的土壤被剪切脱开基层时，轮胎在接地面积内才产生相对
滑动，车轮发生滑转。
汽车行驶的附着条件可近似地写成：
或
Ft F Ft Z
Zφ——作用于所有驱动轮的地面法向反作用力 双轴汽车后轮驱动时，Zφ=Z2，Z2是后轮的地面法向反作 用力，附着条件为
由于胎面在接地过程中的微小滑
动，胎面上大量的细微花纹可进一步 擦去接角面间的水膜，这样轮胎接地 面积后部可以与路面直接接角，因而 可提供足够的附着力。 宽断面轮胎和子午线轮胎由于与 地面的接触面积增大，附着系数较高。 合成橡胶制成的轮胎也较天然橡胶的 轮胎有较高的附着系数。
F1方程式赛车在不同天气条件下 使用的不同胎面花纹的轮胎
2.轮胎的结构和气压
轮胎的结构： 细而浅的花纹
2-4汽车行驶附着条件
综上所述，汽车行驶中，前轴、后轴的法向反力分别 为
FZ1
Gb l
mh l
dv dt
FW
hW l
F1s
FZ
2
G
a l
m
h l
dv dt
FW
hW l
F2s
第二章 汽车动力性 第四节 汽车行驶附着条件 首页 前页 后页 末页 7/20
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 《汽车运用工程》 人民交通出版社
FZ 2w
FW
hW l
hw—空气阻力合力作用 点离地高度
第二章 汽车动力性 第四节 汽车行驶附着条件 首页 前页 后页 末页 5/20
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一、车轮法向反力 4.升力引起的法向反力
在高速行驶的轿车上．由
于迎面气流的作用，在前
后轴上引起反力的变化，
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二、附着条件限制的加速能力
驱动轮的驱动力 Fx1的极限值
FX1 FZ1
FZ1 ----前驱动轮与路面间的法向反力 —附着系数
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二、附着条件限制的加速能力
由图可知
FZ1
G
b l
m
h l
dv dt
(G
b l
m
h l
dv )
dt
Ff
汽车动力装置参数的确定和理论
查阅资料：F1方程式赛车的最高车速可以达到多少？
汽车动力装置参数的确定和理论
➢现今内燃机汽车的最高车速记录为660km/h，由塞默 兄弟在1965年11月创造。
➢世界上车速的最高记录是英国飞行员安迪·格林 （Andy Green）在美国内华达州西北的盐湖上，于1997年 10月驾驶一辆喷气式发动机驱动的“冲刺”号汽车创造的， 车速第一次超过了声速，达到1227.73km/h。
汽车动力装置参数的确定和理论
商用车的速度相对较低，其主要 汽车动力装置参数的确定技和理论术参数是载质量或载客量。
微型（经济型）轿车
（发动排量/L≤1.0 ）
奥拓 0.8
120km/h
吉利 1.0
120km/h
夏利 1.0
137km/h
奇瑞QQ 0.8 130km/h
从这组数据能获 取什么信息？
汽车动力装置参数的确定和理论
普及（紧凑）型轿车
1.1 汽车动力性评价指标 1.2 汽车驱动力和行驶阻力 1.3 汽车驱动力－行驶阻力平衡图 1.4 汽车功率平衡 1.5 汽车行驶驱动力－附着条件以及 汽车附着力
汽车动力装置参数的确定和理论
汽车动力性 定义 在良好、平直的路面上行驶时，由 汽车纵向外力决定的、所能达到的平均 行驶速度。 本章将从分析汽车行驶时受力出发， 建立行使方程式，以图表的形式按汽车 动力性的评价指标确定汽车的动力性。
250km/h
宾利雅致(6.8L )
270km/h
迈巴赫(5.5L )
250km/h
劳斯莱斯幻影(6.7L ) 240km/h
跑车的最高车速
汽车动力装置参数的确定和理论
跑车的最高车速
汽车动力装置参数的确定和理论
简述汽车附着条件。
简述汽车附着条件。
汽车附着条件是指汽车在行驶时能达到的物理性能特征，它主要由轮胎、底盘、悬挂、制动系统及其它相关组件协同作用而形成。
1. 轮胎附着条件：轮胎在各种路面表面的摩擦力和抓地力是汽车行驶的重要因素，它可以有效地减少汽车的起步和制动距离，同时也可以改善汽车的抓地力和操控性能。
2. 底盘附着条件：底盘附着条件包括汽车的灵活性、车身刚度和悬挂的稳定性，除了汽车本身的配置以外，路面状况也是汽车行驶的重要因素。
3. 制动附着条件：制动附着条件是指汽车在制动时能够达到的抓地力。
它包括制动器的性能、轮胎的抓地力、路面状况以及汽车负载的影响等。
4. 其他附着条件：汽车在行驶时会受到风的影响，风的力会对汽车的行驶速度和方向有一定的影响，所以还需要考虑汽车的外形和空气动力学性能，以减少汽车受风力的影响。
汽车理论课程教学大纲
《汽车理论》课程教学大纲课程名称：汽车理论/Automobile Theory课程编码：课程类型：学科专业课总学时数/学分数：48/3实验(上机)学时：8适用专业：汽车维修工程教育先修课程：汽车构造、发动机原理制订日期：2005.10一、课程的性质、任务和教学目标汽车理论是为交通运输、汽车维修工程教育专业开设的一门重要的学科专业课。
通过学习该门课程，培养学生分析、解决问题的能力，为学习后继课程（汽车检测与诊断技术、汽车设计）从事工程技术工作、进行科学研究、以及开拓新技术，打下坚实的基础。
通过理论和实践教学，使学生掌握：1. 汽车动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性和通过性的基本概念、评价指标、计算方法；2.以理论分析和试验研究密切结合的方法，研究汽车主要使用性能与结构参数之间的内在联系，分析汽车主要使用性能的各种影响因素；3. 汽车动力传动系系统参数的基本匹配方法；4. 汽车主要使用性能的测试原理、所用仪器及测试方法。
二、课程教学内容及要求三、实验内容及要求实验内容：实验一、汽车动力性实验实验二、汽车燃油经济性实验试验三、汽车制动性实验实验教学要求见实验教学大纲。
五、教学方法和手段课堂教学采用多媒体教学手段与黑板相结合的方式，强调理论的应用性及实践性，在各章节中穿插具有工程背景的应用实例。
并辅之以实验教学。
课堂讲授为56学时，实验教学为8学时。
六、考核方式本课程为考试课。
期末笔试占总成绩的80%，平时作业、小测验占总成绩的10％，实验占总成绩的10%。
七、建议教材及教学参考书教材：《汽车理论》（第三版）余志生主编机械工业出版社 2005.3参考书：《汽车运用工程》（第三版）高延令主编人民交通出版社2004.4。
汽车理论1-4
四、附着率
1、加速、上坡时的附着率
1）后轮驱动汽车，驱动轮附着率为
Cϕ 2 FX2 = = FZ2 Ff1 + Fw + Fi + Fj′ Ghg du FZs2 − FZw2 + gL dt
加速、上坡时，忽略风阻和滚阻，将各表达式 代入上式并整理得 1 du i+ Fi + Fj′ g cos α dt Cϕ 2 = = Ghg du a hg 1 du FZs2 + + (i + ) gL dt L L g cos α dt
汽车理论
第一章 汽车动力性
第一节 动力性评价指标 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 第三节 汽车的驱动力－行驶阻力平衡图 与动力特性图 第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附 着率 第五节 汽车的功率平衡 第六节 装有液力变矩器的汽车的动力性
邹旭东 制作 zxd@
第一章 汽车动力性 1-4 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
邹旭东 制作 zxd@
1-4 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
三、地面切向反作用力
由从动轮受力平衡
du Fp2 = m2 + Gw2 sin α + FX2 dt Tf2 Tjw2 FX2 = + ≈ Ff2 r r
du Fp2 = m2 + Gw2 sin α + Ff2 dt
邹旭东 制作 zxd@
?
1-4 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
二、附着力与地面法向反作用力
汽车全受力图
邹旭东 制作 zxd@
1-4 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
二、附着力与地面法向反作用力
各力对前后轮接地中心取矩：
1.4汽车的行驶的附着条件与附着率
1.4 汽车的行驶的附着条件与附着率1.4.1 汽车行驶的附着条件2z F 附着力是路面对驱动轮切向反力的极限值，在硬路面上，它与驱动轮法向反作用力成正比，即max X Z F F F ϕϕ==式中，ϕ称为附着系数，它是由路面与轮胎决定的。
由作用在驱动轮上的转矩T 引起的地 t 面切向反作用不能大于附着力，否则将发生驱动轮滑转现象，即对于后轮驱动的汽车222t f X Z T T F F rϕ−=≤这就是汽车行驶的附着条件。
对于前轮驱动汽车，其前驱动轮的附着率亦不能大于地面附着系数。
驱动轮地面法向反作用力与汽车的总体布置、行驶状况及道路的坡度有关。
式中ϕ为附着系数，它与路面的种类和状况、车轮运动状况、胎压及花纹有关，行驶车速对附着系数也有影响。
在一般动力性分析中只取附着系数的平均值，见表1-3。
1.4.2 汽车的附着力与地面法向反作用力汽车的附着力决定于附着系数以及地面作用于驱动轮的法向反作用力。
附着系数主要取决于路面的种类和状况，行驶车速对附着系数也有影响。
图1-13 为汽车加速上坡时的受力图。
图中，G 为汽车重力；α为道路坡度角；g h 为汽车质心高；1f T 、2f T 为作用在前、后轮上的滚动阻力偶矩；je T 为作用于横置发动机飞轮上的惯性阻力偶矩；1jw T 、2jw T 为作用在前、后车轮上的惯性阻力偶矩；1Zw F 、2Zw F 为作用于车身上并位于前、后轮接地点上方的空气升力；1Z F 、2Z F 为作用在前、后轮上的地面法向反作用力；、为作用在前、后轮上的地面切向反作用力；L 为汽车轴矩；、为汽车质心至前、后轴之距离。
1X F 2X F a b 若将作用在汽车上的诸力对前、后轮与道路接触面中心取力矩，则得1122cos sin cos cos sin cos g g f g o w Z Zw g g f g o w Z Zw h h I i i I b G du r F G F G L L g L Lr Lr dt L h h I i i I a G du F G F G L L g L Lr Lr dt L frf αααααα⎫⎛⎞⎛⎞=−−+±−−⎪⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎪⎝⎠⎬⎛⎞⎛⎞⎪=+++±−+⎜⎟⎜⎟⎪⎜⎟⎝⎠⎝⎠⎭∑∑ （1-10） 在式(1-10)中不能再计入对前、后轮与道路接触面中心的距。
简述汽车驱动力和附着条件之间的关系
简述汽车驱动力和附着条件之间的关系
汽车驱动力和附着条件之间有着密切的关系，它们在车辆的性能和操控方面起着至关重要的作用。
首先，汽车驱动力是指引发车辆沿着所选方向前进的力量。
常见的汽车驱动力有内燃机驱动力、电动机驱动力和混合动力驱动力等。
其中，内燃机驱动力通过燃烧燃料产生的能量来推动车辆前进。
而电动机驱动力则是通过电能转化为机械能来驱动车辆。
不同的驱动力系统具有不同的特点和性能，如内燃机具有高功率输出和长续航里程，而电动机则具有低噪音和零排放等优势。
然而，无论是什么类型的驱动力，车辆的附着条件都是驱动力能够充分发挥作用的前提。
附着条件是指车辆轮胎与路面之间的接触状态和摩擦力。
优异的附着条件可以提供良好的牵引力和操控性能，使得驱动力能够更有效地传递到地面，从而提高车辆的加速度和行驶稳定性。
附着条件受到多种因素的影响，包括路面状况、胎压、胎面材料和车速等。
例如，湿滑的路面会降低轮胎与路面之间的摩擦力，从而减少了驱动力的传递效果；胎压过高或过低都会使轮胎的接触面积减小或不均匀，进而影响附着条件的质量。
此外，驱动力和附着条件之间的关系还与车辆的重心分布和悬挂系统等因素有关。
合理的重心分布和悬挂系统设计可以改善车辆的平衡性和操控性能，从而更好地利用驱动力和附着条件的关系。
综上所述，汽车驱动力和附着条件密切相关。
优异的驱动力系统和良好的附着条件相互促进，使得车辆能够更高效地行驶和操控。
因此，在车辆设计和驾驶过程中，需要综合考虑驱动力和附着条件之间的关系，以提供更安全、可靠和高性能的汽车。
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前轮驱动和后轮驱动时地面法向反力
对后轮取矩，得到
FZ1LFwhwTf1Tf 2 Tj1Tj2 mdduthg
hgmgsinbmgcos 0
hw hg
FZ1
1[mg(b L
f
)cos mgghsinFwhg
mhg
du] dt
6/15
对前轮取矩，得到
FZ2Lam co g sF whwTf1Tf2Tj1Tj2md dh u tg hgmsgi nFwhw0
mg ( b h g f L hg
)
bhgf b
12/15
全轮驱动
F (F Z 1F Z2) F Z
其前提条件是当
FZ1mLg且 bFZ2
mga L
才能充分利用
13/15
前轮、后轮附着利用率
后轮驱动：F 2 a fh g
F L hg
前轮驱动：F1 b fh g
L
F 2
mga
mgfh L
g
F 2
mg ( a
L
1 hg
f
)
mg ( a fh g L hg
)
L
11/15
前驱动
hgf 0
FZmg
F 1
mg
[
b L
hg L
( F 1
Ff
)]
F 1( 1
hg L
)
mg
L
(b
hg
f
)
F 1
15/15
谢谢！
xiexie!
F L hg
通常前驱动汽车的静载 荷大于后轴。 质心的位置可用称重法 确定。
14/15
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
图124
ab ab L
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
不同驱动方式着 汽利 车用 的率 附曲线
汽车行驶的驱动附着条件 Ff Fw Fi Ft FZ 必要充分条件
3/15
2. 汽车附着力
F FZ
在 硬 路 面 主上 要， 取 决 于和 路状 面况 的， 种
车u速 a有 关 。
路面 混凝土（干） 混凝土（湿）
附着系数 0.7~0.8
0.5~0.6ຫໍສະໝຸດ 路面碎石 土路（干） 土路（湿）
前轮、后轮的动载荷
9/15
FFf FwFi Fj
Fj FwFi FFf F
FZ1
mgb hg LL
( F
Ff
)
FZ 2
mga hg LL
( F Ff
)
10/15
后驱动
a fhg
F 2
[ mga
L
hg L
(
F 2
Ff
)]
F
2
hg
附着系数 0.6~0.7 0.5~0.6 0.2~0.4
4/15
F Z 1 L F w h w T f1 T f2 T j1 T j2 m d d h g u th g m si g b nc m o 0
前
轮 驱
Fw
ua
du
动 和 后 轮 驱 动
hw hg
L
dt
Fi Fw )
Gb L
hg L
(
Fj
Fi
Fw
)
FZ 2
mga L
h g ( m du
L
dt
Fi Fw )
Ga L
hg L
(
Fj
Fi
Fw
)
FhLg(Fj Fi Fw) 8/15
Gb 和 Ga LL 前轮、后轮的静载荷
hg L
(
Fj
Fi
Fw
)
1.3 汽车行驶驱动力、附着条 件以及汽车附着力
1. 汽车行驶的驱动－附着条件
m du dt
Ft
( Ff
Fw
Fi
)
汽车行驶的必要条件：
Ft ( F f Fw Fi ) i0 或 ig Ft
1/15
FZ＝？
轮胎与地面的附着条件
F Fx m ax FZ T t
若Fx FZ，
du m 2 dt d
则产生滑转现象
dt
Fx2
d I w 2 dt
W2
F p2
Tf2
F0
FZ 2
Adhensive force
2/15
后驱动汽车
Fx2 Ft Ff FZ2 Ft ( f ) FZ2 f
Ft FZ2
约束汽车行驶的第二个 条件
F Z2L 1(am co g sF whwfmcg o smgd h d u tmg gsh i n
1
du
L[m(a gf)co smg gsh i n F whgmgh d]t
c os1 s in i
7/15
mgb FZ1 L
h g ( m du
T j1
F x1
m du dt
hg
T f1
dt mgsin
T j2
Tf2
时 地 面 反 力
amcgoms g
FZ1
b
L
FZ 2
Fx2
F Z 2 L a c m o F w h w T g s f 1 T f 2 T j 1 5T /1j 52 m d d h g h u t g m s i F g w h n w 0