05吉林大学远程网络教育余志生汽车理论课件杨志华48讲
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吉林大学远程网络教育提高余志生机动车理论课程教案
➢于是，双轴汽 车的前轴或后轴可 以简化为车身、车 轮两个自由度振动 系统模型。
7
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
➢车轮部分的固有 频率为10~15Hz，如 果激振频率远离车轮 固有频率（即5Hz以 下），轮胎的动变形 很小，可忽略车轮质 量和轮胎的弹性，从
而得到车身单质 量系统模型。
3
四个自由度： 前轮的垂直运动 后轮的垂直运动 车身质心的垂直运动 车身绕质心的俯仰运动
四自由度平面模型
对于车身部分，可以把 随质心的平动和绕质心 的转动，简化为前轴上 方车身的垂直运动和后 轴上方车身的垂直运动。
即，将车身部分的连续质量等效为质心处、前轴上方和后 轴上方三个质点。
4
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
8
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
二、单质量系统的自由振动
对车身质量运用牛顿第二定律，得微 分方程：
m2z Cz q Kz q 0
令2n C m2
02
K m2
z 2nz 02z 0
n C 0 2 m2K
ω0—振动系统固有圆频率；
ζ—阻尼比。
9
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
齐次微分方程的解为 z Aent sin 02 n2t
➢有阻尼自由 振动时，质量m2 以有阻尼固有频
率 r 02 n2
振动，振幅按
ent 衰减。
10
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
阻尼比ζ对衰减振动的影响
1）与有阻尼固有频率ωr有关
r 02 n2 0 1 2
➢ζ增大，ωr下降。当ζ=1时，运动失去振荡特征。
应的影响；介绍悬架系统固有频率f0和阻尼比ζ的选择范围。
7
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
➢车轮部分的固有 频率为10~15Hz，如 果激振频率远离车轮 固有频率（即5Hz以 下），轮胎的动变形 很小，可忽略车轮质 量和轮胎的弹性，从
而得到车身单质 量系统模型。
3
四个自由度： 前轮的垂直运动 后轮的垂直运动 车身质心的垂直运动 车身绕质心的俯仰运动
四自由度平面模型
对于车身部分，可以把 随质心的平动和绕质心 的转动，简化为前轴上 方车身的垂直运动和后 轴上方车身的垂直运动。
即，将车身部分的连续质量等效为质心处、前轴上方和后 轴上方三个质点。
4
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
8
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
二、单质量系统的自由振动
对车身质量运用牛顿第二定律，得微 分方程：
m2z Cz q Kz q 0
令2n C m2
02
K m2
z 2nz 02z 0
n C 0 2 m2K
ω0—振动系统固有圆频率；
ζ—阻尼比。
9
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
齐次微分方程的解为 z Aent sin 02 n2t
➢有阻尼自由 振动时，质量m2 以有阻尼固有频
率 r 02 n2
振动，振幅按
ent 衰减。
10
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
阻尼比ζ对衰减振动的影响
1）与有阻尼固有频率ωr有关
r 02 n2 0 1 2
➢ζ增大，ωr下降。当ζ=1时，运动失去振荡特征。
应的影响；介绍悬架系统固有频率f0和阻尼比ζ的选择范围。
汽车理论余志生版
推动了汽车技术的创新
余志生版汽车理论的出现，激发了汽车工业的技 术创新，促进了汽车性能和安全性的提升。
3
提高了汽车设计的效率
余志生版汽车理论的应用，使得汽车设计过程更 加规范、高效，缩短了品研发周期。
余志生版汽车理论对学术界的影响
丰富了学术研究领域
01
余志生版汽车理论为学术界提供了新的研究领域和研究思路，
汽车维修应以预防为主
余志生主张，汽车维修应以预防性维护为主 ，通过定期检查和保养，减少故障发生，延 长车辆使用寿命。
余志生版汽车理论的实践应用
在汽车设计领域
余志生版汽车理论为汽车设计师提供了理论支持和实践指 导，帮助设计师更好地理解用户需求，优化车辆设计。
在汽车使用和维修领域
该理论有助于使用者更好地了解车辆性能，合理使用和保养车辆，减少故障发 生率。同时，也为维修人员提供了故障诊断和维修的理论依据，提高维修效率 和质量。
余志生版的汽车理论涵盖了汽车动力学、发动机、传动系统、制动 系统、转向系统等方面的知识，内容全面且系统。
理论性强
该理论注重数学模型和物理概念的运用，对汽车各系统的原理和运 行机制进行了深入的理论分析。
实践指导意义
余志生版的汽车理论不仅提供了丰富的理论知识，还结合实际应用， 为汽车设计和性能优化提供了实践指导。
促进了学术研究的深入发展。
促进了学术交流与合作
02
余志生版汽车理论的出现，促进了学术界之间的交流与合作，
推动了学术研究的进步。
提高了学术研究的水平
03
余志生版汽车理论的应用，提高了学术研究的水平，为学术界
的发展做出了重要贡献。
余志生版汽车理论的未来发展前景
持续优化和完善
随着汽车工业的发展和技术的进步，余志生版汽车理论将 不断得到优化和完善，以适应新的市场需求和变化。
余志生版汽车理论的出现，激发了汽车工业的技 术创新，促进了汽车性能和安全性的提升。
3
提高了汽车设计的效率
余志生版汽车理论的应用，使得汽车设计过程更 加规范、高效，缩短了品研发周期。
余志生版汽车理论对学术界的影响
丰富了学术研究领域
01
余志生版汽车理论为学术界提供了新的研究领域和研究思路，
汽车维修应以预防为主
余志生主张，汽车维修应以预防性维护为主 ，通过定期检查和保养，减少故障发生，延 长车辆使用寿命。
余志生版汽车理论的实践应用
在汽车设计领域
余志生版汽车理论为汽车设计师提供了理论支持和实践指 导，帮助设计师更好地理解用户需求，优化车辆设计。
在汽车使用和维修领域
该理论有助于使用者更好地了解车辆性能，合理使用和保养车辆，减少故障发 生率。同时，也为维修人员提供了故障诊断和维修的理论依据，提高维修效率 和质量。
余志生版的汽车理论涵盖了汽车动力学、发动机、传动系统、制动 系统、转向系统等方面的知识，内容全面且系统。
理论性强
该理论注重数学模型和物理概念的运用，对汽车各系统的原理和运 行机制进行了深入的理论分析。
实践指导意义
余志生版的汽车理论不仅提供了丰富的理论知识，还结合实际应用， 为汽车设计和性能优化提供了实践指导。
促进了学术研究的深入发展。
促进了学术交流与合作
02
余志生版汽车理论的出现，促进了学术界之间的交流与合作，
推动了学术研究的进步。
提高了学术研究的水平
03
余志生版汽车理论的应用，提高了学术研究的水平，为学术界
的发展做出了重要贡献。
余志生版汽车理论的未来发展前景
持续优化和完善
随着汽车工业的发展和技术的进步，余志生版汽车理论将 不断得到优化和完善，以适应新的市场需求和变化。
吉林大学汽车理论课件
➢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。
B
17
第一节 汽车的动力性指标
2.加速时间t
汽车的加速时间有两个含义，单位均为s。
宝马520i
（2）超车加速时间
60～100km/h （4挡/5挡） 10.8s / 13.7s 80～120km/h （4挡/5挡） 10.6 s/ 14.1s
思考：从这组数据可得到什么信息？
低挡的超车加速能力更强。
B
20
第一节 汽车的动力性指标
坡度的概念
s
3.最大爬坡度imax
h
i tan h
B
3
汽车理论研究的主要内容
汽车理论主要研究汽车的各项性能。
动力性
汽
车
燃油经济性
的
性 能
制动性
主
要 包
操纵稳定性
括
平顺性
通过性
汽车动力装置 参数的确定
汽车设计追求 的是最高性价比
B
4
学习思路
评价指标
评价指标的确定
学习过程中要注 重理论联系实际
分析影响因素
B
5
第一章 汽车的动力性
➢汽车在良好路面上直线行驶时，由汽车受到的纵向 外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
S
可见，“坡度”指的不是坡道 的角度，而是该角度的正切值。
汽车的最大爬坡度就是满载（或某一载质量）时 汽车在良好路面上所能爬上的最大坡度。
例如，很多货车的最大爬坡度imax为30%，也就是 16.7°左右。
B
17
第一节 汽车的动力性指标
2.加速时间t
汽车的加速时间有两个含义，单位均为s。
宝马520i
（2）超车加速时间
60～100km/h （4挡/5挡） 10.8s / 13.7s 80～120km/h （4挡/5挡） 10.6 s/ 14.1s
思考：从这组数据可得到什么信息？
低挡的超车加速能力更强。
B
20
第一节 汽车的动力性指标
坡度的概念
s
3.最大爬坡度imax
h
i tan h
B
3
汽车理论研究的主要内容
汽车理论主要研究汽车的各项性能。
动力性
汽
车
燃油经济性
的
性 能
制动性
主
要 包
操纵稳定性
括
平顺性
通过性
汽车动力装置 参数的确定
汽车设计追求 的是最高性价比
B
4
学习思路
评价指标
评价指标的确定
学习过程中要注 重理论联系实际
分析影响因素
B
5
第一章 汽车的动力性
➢汽车在良好路面上直线行驶时，由汽车受到的纵向 外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
S
可见，“坡度”指的不是坡道 的角度，而是该角度的正切值。
汽车的最大爬坡度就是满载（或某一载质量）时 汽车在良好路面上所能爬上的最大坡度。
例如，很多货车的最大爬坡度imax为30%，也就是 16.7°左右。
48吉林大学远程网络教育余志生汽车理论课件杨志华48讲
主动与半主动悬架 8
第四节 车身与车轮双质量系统的振动
本节内容结束
下一节
9
汽车的平顺性总结
人体对振动的感受、人体坐姿受振模型
路面不平度、路面不平度系数空间频率和时间频率 的功率谱密度、路面不平度速度谱是常数
振动系统简化为单质量系统模型、微分方程和频率 响应特性、振动响应量、响应量的功率谱密度和均 方根、固有频率和阻尼比对振动响应量的影响（固 有频率和阻尼比的选取）
双质量系统模型、传递特性、固有频率、阻尼比、 质量比和刚度比对振动响应量的影响
车身部分，就是上一节介绍的单质量系统。所以我们在这里需要 研究的就是 ： 1.车轮部分单质量系统的特性。
定义： Kt / K —刚度比 μ m2 / m1— 质量比
幅频特性
1
z1 2
2
q
2
2
其中，Δ
1
ω/
ω0 2
1
γ
1 μ
ω/
ω0 2
1
4
ζ
2
ω/
ω0
2
γ
1 μ
汽车理论
第四十八讲
主讲教师：杨志华
学时：48
回顾：平顺性分析的思路
平顺性分析的振动响应量：车身加速度、悬架动挠度、车轮-地面间的动载
由路面不平度系数和车速确定路面位移输入
由悬架系统参数求出频率响应
（或者速度输入）的功率谱密度 Gq f
函数H（f）x～q
Gx f
Hf
G 2 x~q q
f
σ
2 x
0
Gx
f
df
单质量和双质量的 区别，就在于系统 模型不同。
振动响应量的定量评价，既可以采用功率谱密度函数，也可以采用均方根。 2
第四节 车身与车轮双质量系统的振动
本节内容结束
下一节
9
汽车的平顺性总结
人体对振动的感受、人体坐姿受振模型
路面不平度、路面不平度系数空间频率和时间频率 的功率谱密度、路面不平度速度谱是常数
振动系统简化为单质量系统模型、微分方程和频率 响应特性、振动响应量、响应量的功率谱密度和均 方根、固有频率和阻尼比对振动响应量的影响（固 有频率和阻尼比的选取）
双质量系统模型、传递特性、固有频率、阻尼比、 质量比和刚度比对振动响应量的影响
车身部分，就是上一节介绍的单质量系统。所以我们在这里需要 研究的就是 ： 1.车轮部分单质量系统的特性。
定义： Kt / K —刚度比 μ m2 / m1— 质量比
幅频特性
1
z1 2
2
q
2
2
其中，Δ
1
ω/
ω0 2
1
γ
1 μ
ω/
ω0 2
1
4
ζ
2
ω/
ω0
2
γ
1 μ
汽车理论
第四十八讲
主讲教师：杨志华
学时：48
回顾：平顺性分析的思路
平顺性分析的振动响应量：车身加速度、悬架动挠度、车轮-地面间的动载
由路面不平度系数和车速确定路面位移输入
由悬架系统参数求出频率响应
（或者速度输入）的功率谱密度 Gq f
函数H（f）x～q
Gx f
Hf
G 2 x~q q
f
σ
2 x
0
Gx
f
df
单质量和双质量的 区别，就在于系统 模型不同。
振动响应量的定量评价，既可以采用功率谱密度函数，也可以采用均方根。 2
汽车理论余志生剖析课件
根据总体设计要求，进行发动机 的结构设计、性能设计和可靠性 设计等。
总体设计 车身设计 底盘设计
发动机设计
根据市场需求和产品定位，制定 设计目标，考虑车辆的性能、外 观、安全性、舒适性等方面。
根据总体设计要求，进行传动系 统、行驶系统、转向系统和制动 系统的设计，确保汽车的行驶性 能和安全性。
汽车的主要部件
V2X通信技术
02 实现车辆与道路基础设施、其他车辆和行人之间的信
息交互，提高行车安全和交通效率。
高精度地图与定位技术
03
利用高精度地图和定位技术，实现车辆的精确导航和
自动驾驶。
新能源汽车技术
电动汽车技术
01
利用电池作为能源，实现零排放、低噪音和低维护成本的车辆
驱动。
氢燃料电池汽车技术
02
利用氢燃料电池技术，实现零排放、高效率和长续航里程的车
汽车的环保性能 01
排放性能
02
废气排放：汽车应尽量减少废气 排放，以降低对环境的污染。
油耗：汽车的油耗应低，以减少 对能源的消耗和碳排放。
03
噪声污染：汽车行驶过程中产生 的噪声应尽量低，以减少对周围
环境和居民的干扰。
04
汽车的安全与环保性能评价
建立综合评价体系
应综合考虑汽车的安全、环保等多方 面性能，建立综合评价体系，全面评 估汽车的性能。
汽车试验场设施
汽车试验场通常配备有各种测试设备，如高速环形跑道、 直线行驶跑道、噪音测试设备等，以提供全面的汽车测试 服务。
汽车仿真技术
01
汽车仿真技术概述
汽车仿真技术是指利用计算机模型来模拟汽车的性能、行 为和反应的技术，具有快速、灵活和经济的特点。
02 03
总体设计 车身设计 底盘设计
发动机设计
根据市场需求和产品定位，制定 设计目标，考虑车辆的性能、外 观、安全性、舒适性等方面。
根据总体设计要求，进行传动系 统、行驶系统、转向系统和制动 系统的设计，确保汽车的行驶性 能和安全性。
汽车的主要部件
V2X通信技术
02 实现车辆与道路基础设施、其他车辆和行人之间的信
息交互，提高行车安全和交通效率。
高精度地图与定位技术
03
利用高精度地图和定位技术，实现车辆的精确导航和
自动驾驶。
新能源汽车技术
电动汽车技术
01
利用电池作为能源，实现零排放、低噪音和低维护成本的车辆
驱动。
氢燃料电池汽车技术
02
利用氢燃料电池技术，实现零排放、高效率和长续航里程的车
汽车的环保性能 01
排放性能
02
废气排放：汽车应尽量减少废气 排放，以降低对环境的污染。
油耗：汽车的油耗应低，以减少 对能源的消耗和碳排放。
03
噪声污染：汽车行驶过程中产生 的噪声应尽量低，以减少对周围
环境和居民的干扰。
04
汽车的安全与环保性能评价
建立综合评价体系
应综合考虑汽车的安全、环保等多方 面性能，建立综合评价体系，全面评 估汽车的性能。
汽车试验场设施
汽车试验场通常配备有各种测试设备，如高速环形跑道、 直线行驶跑道、噪音测试设备等，以提供全面的汽车测试 服务。
汽车仿真技术
01
汽车仿真技术概述
汽车仿真技术是指利用计算机模型来模拟汽车的性能、行 为和反应的技术，具有快速、灵活和经济的特点。
02 03
02吉林大学远程网络教育余志生汽车理论课件杨志华48讲
Tt
r
Ft F0
3
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一、驱动力Ft
Tt Ft r
Tt—驱动力矩；
Tt Ttq ig i 0T
ua
Ttq —发动机转矩； ig—变速器传动F0
4
ηT—传动系的机械效率。
Ft Ttq ig i 0T r
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
3）具体影响因素
（1）车速 ua ua高 f 大 货车 f=0.0076+0.000056ua 轿车
4
ua ua f f 0 f1 f4 100 100
24
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
（2）轮胎结构
子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小20%～30％； 滚动阻力与轮胎的帘线（棉、人造丝、尼龙、钢丝）
17
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
1.滚动阻力Ff
轮胎变形
硬路面上
产生滚动阻力的主要原因
思考
软路面上
轮胎变形和路面变形 轮胎变形为什么会产生滚动阻力？
轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸 载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦 损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。
Ttq大 损失大 损失的比重小
ηT高
机械损失
齿轮对数
齿轮对数少 损失小 ηT高 直接挡ηT最高
PT
润滑油品质 温度 液力损失 油面高度
过低，热容量小 过高，搅油损失大
转速
12
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
表1-1 传动系各部件的传动效率 部件名称 4～6 挡变速器 辅助变速器（副变速器或分动器） 8 挡以上变速器 单级减速主减速器 双级减速主减速器 传动轴的万向节 ηT 95% 95% 90% 96% 92% 98%
吉林大学远程网络教育余志生汽车理论杨志华讲解析PPT学习教案
8
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
车厢侧倾时不同形式悬架所引起的车轮外倾角的γ变化
➢双横臂悬架前轮外倾角与地面侧向力方向相 反，有增大侧偏角（绝对值）的作用。
第8页/共23页
9
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
车厢侧倾时不同形式悬架所引起的车轮外倾角的γ变化
➢单纵臂悬架前轮外倾角与地面侧向力方向相反。
第4页/共23页
5
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
三、侧倾外倾——侧倾时车轮外倾角的变化
+
γ
不变
侧倾时γ的变 化有三种可能
沿FY侧倾
沿FY相反 方向侧倾
减小
FY
γ-
增大
FY-
FY FYα FYγ
1 k
FY FYγ
FY k
kγ
k
第5页/共23页
6
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
第13页/共23页
14
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
第14页/共23页
15
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
五、变形转向—悬架导向装置变形引起的 车轮转向角
➢悬架导向杆系各元件在各种力、力矩作用下发生的 变形，引起车轮绕主销或垂直于地面轴线的转动，称为 变形转向，其转角叫做变形转向角。
➢变形转向可以使汽车具有恰当的不足转向。
增大三侧倾外倾侧倾时车轮外倾角的变化化有三种可能第四节汽车操纵稳定性与悬架的关系相反方向侧倾确定车轮相对于车厢外倾角地面回到水平位置确定车厢相对于地面产生侧倾角时轮胎外倾角车轮外倾角的确定第四节汽车操纵稳定性与悬架的关系车厢侧倾时不同形式悬架所引起的车轮外倾角的变化非独立悬架车身侧倾时前轮外倾角不变
估算侧向力变形转向角
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
车厢侧倾时不同形式悬架所引起的车轮外倾角的γ变化
➢双横臂悬架前轮外倾角与地面侧向力方向相 反，有增大侧偏角（绝对值）的作用。
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9
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
车厢侧倾时不同形式悬架所引起的车轮外倾角的γ变化
➢单纵臂悬架前轮外倾角与地面侧向力方向相反。
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5
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
三、侧倾外倾——侧倾时车轮外倾角的变化
+
γ
不变
侧倾时γ的变 化有三种可能
沿FY侧倾
沿FY相反 方向侧倾
减小
FY
γ-
增大
FY-
FY FYα FYγ
1 k
FY FYγ
FY k
kγ
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第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
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第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
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第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
五、变形转向—悬架导向装置变形引起的 车轮转向角
➢悬架导向杆系各元件在各种力、力矩作用下发生的 变形，引起车轮绕主销或垂直于地面轴线的转动，称为 变形转向，其转角叫做变形转向角。
➢变形转向可以使汽车具有恰当的不足转向。
增大三侧倾外倾侧倾时车轮外倾角的变化化有三种可能第四节汽车操纵稳定性与悬架的关系相反方向侧倾确定车轮相对于车厢外倾角地面回到水平位置确定车厢相对于地面产生侧倾角时轮胎外倾角车轮外倾角的确定第四节汽车操纵稳定性与悬架的关系车厢侧倾时不同形式悬架所引起的车轮外倾角的变化非独立悬架车身侧倾时前轮外倾角不变
估算侧向力变形转向角
《汽车理论教学》PPT课件
7
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
•1.解析法确定 I 曲线
•由理想的条件可得
Fμ1 Fμ1
Fμ 2
Fμ2 FZ1
FZ 2
G
Fμ1 Fμ1
Fμ 2
Fμ2 G b hg
a hg
FZ1
将
FZ 2
G L
G L
b hg a hg
代入
•消去变量
Fμ 2
1 2
Fμ2 1
•β
线
Fμ2 B Fμ1 为一直线
直线斜率tan 1
•θ
•0
•Fμ1
•β线：实际前、后制动器制动力分配线。
18
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
•同步附着系数
•Fμ1、Fμ2具有固定比值 的汽车，使前、后车轮同
时抱死的路面附着系数称
为同步附着系数。
• ➢从图中看，同步附 着系数是β线和 I 曲线交 点处对应的附着系数。
同时抱死时的制
动器制动力。
34
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
2） 0 (设 0.7)
•结论
0
•后轮先抱死
•后轮抱死
时z 0.6
•前后轮 同时抱死
z时 0.7
35
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
•3）制动过程分析得到的结论
• 1）当 0 时，β线位于I曲线下方，前轮先抱死；
15
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
•同步附着系数的计算
•满足固定 比值的条件
由 β b hg 得 1 a hg
Fμ1 Fμ1
Fμ 2
Fμ2 G b hg
a hg
•满足同时 抱死的条件
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
•1.解析法确定 I 曲线
•由理想的条件可得
Fμ1 Fμ1
Fμ 2
Fμ2 FZ1
FZ 2
G
Fμ1 Fμ1
Fμ 2
Fμ2 G b hg
a hg
FZ1
将
FZ 2
G L
G L
b hg a hg
代入
•消去变量
Fμ 2
1 2
Fμ2 1
•β
线
Fμ2 B Fμ1 为一直线
直线斜率tan 1
•θ
•0
•Fμ1
•β线：实际前、后制动器制动力分配线。
18
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
•同步附着系数
•Fμ1、Fμ2具有固定比值 的汽车，使前、后车轮同
时抱死的路面附着系数称
为同步附着系数。
• ➢从图中看，同步附 着系数是β线和 I 曲线交 点处对应的附着系数。
同时抱死时的制
动器制动力。
34
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
2） 0 (设 0.7)
•结论
0
•后轮先抱死
•后轮抱死
时z 0.6
•前后轮 同时抱死
z时 0.7
35
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
•3）制动过程分析得到的结论
• 1）当 0 时，β线位于I曲线下方，前轮先抱死；
15
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
•同步附着系数的计算
•满足固定 比值的条件
由 β b hg 得 1 a hg
Fμ1 Fμ1
Fμ 2
Fμ2 G b hg
a hg
•满足同时 抱死的条件
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
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
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
2.附着条件
后轮驱动时，附着条件是 匀速行驶时，
FX 2 FZ 2
Hale Waihona Puke Tt Tf 2 FX 2 FZ 2 r
空气升力 滚阻的作用
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
（1）静态轴荷的法向反作用力
hg b FZs1 G cos sin L L hg a FZs 2 G cos sin L L
主要与质心位置 及坡度角有关。
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力
切向反作用力最大值出现在汽车加速爬坡的工况， 以下将在此工况下进行分析。
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率 将整车分解为车身、驱动轮（前轮）、从动轮（后轮）三部分，分别分析其受力。
基本思想：
给定车辆参数、坡 度、车速和加速度，
进而减少燃油喷射量
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
思考
max 0.8 ，越野车能否爬上100％的坡道？
越野汽车爬坡时
Fi G sin
FXmax F G cos
只有F Fi才有可能爬上坡道
G cos G sin
i 100% 即 45
1
o
即只有附着系数大于1时，才有可能爬上100%的坡道。
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
二、汽车的附着力与地面法向反作用力
汽车在加速上坡时，附着条件不易满足。 以下将在此工况下，分析路面作用在车轮上的法向
力FZ和切向力FX。
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
hg b G FZ 1 G cos sin L g L hg a G FZ 2 G cos sin L g L
C 1—前轮驱动汽车驱动 轮的附着率； 前轮驱动汽车的附着条件 也可以表达为
C 2—后轮驱动汽车驱动
轮的附着率；
后轮驱动汽车的附着条件 也可以表达为
C 2
C1
附着率是完成规定工况对路面提出的最低要求，其大小取 决于“规定工况”，与实际路面条件无关。
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
可以算出从动轮受
到的阻力、车身受 到的阻力，这些阻 力都需要由驱动轮 上的地面切向反力 克服，剩余部分用 于车辆加速。
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
du Fp 2 m2 Gw 2 sin FX 2 dt
FX 2 r Tf 2 Tjw 2
FX 2 Tf 2 Tjw 2 r r
以前轮驱动为例， 如果FX1小、FZ1大，则 C1小，附 着条件容易得到满足。
路面条件好，车速低，Ff 小；行驶车速低，
Fw 小；路面平坦，Fi 小；不急加速，Fj 小。 什么路面条件下，附着条 湿滑路面、冰雪
FX1小
件不易满足？
当路面有积雪时，起步用 高挡好还是用低挡好？
路面、沙地等。
用高挡轻踩加速 踏板起步较好。 起步急加速。
汽车在什么工况下工作，
附着条件会不易满足？
解 释 为 什 么 ？
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
起步过程中，驱动轮的严重滑转会加剧轮胎的磨损。
解决方案
装用TCS（ASR）驱动力控制系统，通过对驱 动轮作用制动力矩控制起步过程的FX2。
FX 2 Tt Tr 2 Tf 2 / r FZ 2
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
思考：加速时，前驱车还是后驱车容易满足附着条件？
后驱车容易满足 附着条件
加速时 FZd1
FZd2
跑车大多采用后轮驱动
保时捷911 双座跑车采用 后置式发动机 后轮驱动。
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
绝大多数双座跑车采用中置发动机后轮驱动。
du dt
du FX 1 Ff 2 Fw G sin m dt
代入得
Ff 2 Fw Fi Fj
注意 Fj 与Fj的区别 当汽车由前轮驱动时
同理可得： 当汽车由后轮驱动时
FX 1 Ff 2 Fw Fi Fj
FX 2 Ff 1 Fw Fi Fj
重型货车 自重大，Ff大，道路条件差，附着系数小。
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
（3）空气升力
CLf－前空气升力系数；CLr－后空气升力系数。
1 FZw1 CLf Aur2 2
FZw 2
1 CLr Aur2 2
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
（4）滚动阻力偶矩产生的部分
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
一、汽车行驶的附着条件 1.附着力 F
常见路面的平均附着系数
地面对轮胎切向反作
用力的极限值（最大值）
即为附着力。
路面条件 干沥青路面
附着系数 0.7～0.8
湿沥青路面
干燥的碎石路 干土路 湿土路 滚压后的雪路
0.5～0.6
0.6～0.7 0.5～0.6 0.2～0.4 0.2～0.3
静态轴荷
hg
I f ig i0 du FZw1 G rf cos L Lr Lr dt L hg I w I f ig i0 du FZw 2 G rf cos L Lr Lr dt L
w
I
动态分量
rf FZf1 G cos L
FZf2
rf G cos L
此项较小，可以忽略不计
忽略旋转质量惯性阻力偶矩和滚动阻力偶矩之后
G hg du FZ 1 FZs1 FZw1 g L dt hg du G FZ 2 FZs 2 FZw 2 g L dt
附着条件：地面作用在驱动轮上的切向反力小于驱动
轮的附着力。
思考
驱动轮上的切向反力主要与哪些因素有关？其 大小可否通过驾驶员合理控制？
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
3.附着率
由附着条件可得 前轮驱动时，附着条件是
FX 2 FZ 2
令 C 2
FX 2 FZ 2
FX 1 FX 1 FZ1 令 C1 FZ 1
汽车理论
第五讲
主讲教师：杨志华
学时：48
第一章 汽车动力性
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
本节将介绍附着力、附着条件、附着率等基本概 念，分析汽车在纵向坡道上加速上坡时的受力 ，确 定汽车在不同行驶条件下的附着率。 本节内容较复杂，公式较繁琐，我们需要掌握的是： 基本思想和重要结论。
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思考：要想使发动机转矩得到充分发挥，又满足附 着条件，最理想的驱动方式是什么？ 四轮驱动
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
思考：什么车型适合用四轮驱动？ 高级轿车 自重大，Ff大；车速高，车体大，FW大；
发动机排量大，Ft大。
超级跑车
车速高，FW大；发动机排量大， Ft大。
越野车
道路条件差，附着系数小。
Tjw2很小，忽略不计
FX 2 Ff 2
du Fp 2 Ff 2 Gw 2 sin m2 dt
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
du Fp1 Fp 2 Fw WB sin mB dt
将 Fp 2 Ff 2 Gw 2 sin m2 代入得
du dt
du Fp1 Ff 2 Fw (WB Gw 2 ) sin (mB m2 ) dt
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
du FX 1 Fp1 Gw1 sin m1 dt
将 Fp1 Ff 2 Fw (WB Gw 2 ) sin (mB m2 )
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即，驱动轮的地面切向反力等于从动轮的滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和“加速阻力”。
FX max F FZ
FZ—地面作用在车轮上 的法向反力；
—附着系数，与路面
和轮胎都有关。
思考：为什么汽车在湿土路上容 易出现打滑现象？
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
思考
胎面与
的关系？
光面胎和带花纹的轮胎在 干燥硬路面上的附着系数有何
不同？
轮胎花纹起什么作用？
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（2）动态分量
G hg g I w g I f ig i0 du FZd1 L G Lr G Lr dt g
思考：汽车加速前进 时，前后轮的垂直载荷 发生什么变化？
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FZd 2
G hg g I w g I f ig i0 du g L G Lr G Lr dt