汽车行驶的基本原理
0.4 汽车行驶的基本原理
0.4.1 汽车行驶的驱动力与行驶阻力
1.汽车的驱动力F t （图0-14）
地面对驱动轮产生反作用力F t推动汽车前进，F t称为汽车的驱动力。
F t=T t/r
式中T t——作用于驱动轮上的转矩（N·m）；
r——车轮半径（m）。
2.汽车的行驶阻力F
汽车行驶时需要克服各种阻力.
F=F f+F w+F i+F j
(1)滚动阻力F f
由车轮滚动时轮胎与路面发生变形而产生的。
F f=W t•f
式中F f ——滚动阻力（N）；
W t——车轮载荷（N）；
f——滚动阻力系数。
滚动阻力系数与轮胎结构、轮胎气压、车速和路面性质等有关。
(2)空气阻力F w
汽车行驶时受到空气作用力在行驶方向上的分力称为空气阻力。
它由空气阻力由压力阻力与摩擦阻力两部分组成。
压力阻力是空气作用在汽车外表面上的法向压力的合力在行驶方向的分力。
摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面产生的摩擦作用的阻力。
影响空气阻力的因素主要有汽车形状、迎风面积和车速。
在汽车行驶的速度范围内，空气阻力与车速的平方成正比，当车速很高时，空气阻力是行驶阻力的主要部分。
(3)坡度阻力F i
当汽车上坡行驶时，汽车重力沿坡道的分力称为汽车坡度阻力。
F i=Gsinα
式中G——汽车重力，G＝mg（N）；
α——坡度角。
道路的坡度是以坡高h与底长s之比来表示，即
i=h/s=tgα
我国公路标准规定，高速公路平原微丘区最大坡度为3％，山岭重丘区为5％；一般四级路面山岭重丘区最大坡度为9％。
当坡度不大时，cosα≈1,sinα≈tagα=i,则
F i≈Gi
(4)加速阻力
汽车加速行驶时，需要克服汽车质量加速运动时的惯性力，这就是加速阻力。
汽车的质量越大，加速阻力越大。
3.汽车行驶方程及驱动条件
汽车行驶的动力方程
F t=F f+F w+F i+F j
当汽车驱动力等于滚动阻力、空气阻力和坡度阻力之和时，汽车匀速行驶；当驱动力大于后三者时，汽车才能起步或加速行驶；当驱动力小于后三者时，则汽车无法起步或减速行驶。
汽车的行驶的驱动条件
F t≥F f+F w+F i
0.4.2 汽车行驶的附着条件
1.汽车行驶的附着条件
附着力Fφ：地面对轮胎的切向反作用力的极限值。
它与驱动轮法向反作用力F z成正比：
Fφ＝F zφ
式中φ——附着系数。
汽车行驶的附着条件：地面切向反作用力不能大于附着力。
F t≤Fφ＝F zφ
驱动――附着条件
汽车行驶必须同时满足驱动条件和附着条件，即为：
F f+F w+F i≤F t≤Fφ
2.汽车附着力影响因素分析
(1)附着系数φ
主要取决于路面的种类和状况、轮胎结构、气压等使用条件有关。
硬路面的附着系数较高。
但当路面有尘土覆盖或潮湿后，附着系数显著下降。
轮胎的结构及材料对附着系数的影响也很显著。
细而浅花纹的轮胎在硬路面上有较好的附着力，而在松软地面上花纹宽而深的轮胎则可获得较大的附着系数。
低气压、宽断面和子午线轮胎，与地面接触面积大，附着系数比一般轮胎高。
当车速提高时，附着系数下降。
在严寒冬季冰雪路面行驶的车辆易打滑，为了增加附着力，可采用特殊花纹的轮胎或在轮胎上绕防滑链。
也可以在路面撒砂等应急措施。
(2)驱动轮的法向反作用力F z
该作用力与汽车的总体布置、行驶状况及道路的坡度有关。
对于两轮驱动的汽车，只有作用在驱动轮上的反作用力才能产生附着力。
而该反作用力与汽车整体重力在两车轮上的分配比例有关。
全轮驱动汽车的所有车轮都是驱动轮，附着力最大。
后轮驱动的汽车在加速或上坡时，驱动轮的法向反作用力增加。
前轮驱动的汽车相反。
汽车基本常识
汽车基本常识一、汽车的定义和分类汽车是一种由发动机驱动的交通工具，可以用来运输人和货物。
根据用途和结构的不同，汽车可以分为乘用车、商用车、货车和客车等多种类型。
乘用车是指主要用于载人的汽车，通常有4个座位，包括轿车、跑车、SUV等。
商用车是指以运输货物为主要目的的汽车，通常有较大的载货空间，包括货车、皮卡等。
货车是指专门用于运输货物的汽车，通常没有后排座椅，只有货物舱。
客车是指主要用于运输乘客的汽车，通常有较多的座位，包括大巴、中巴等。
二、汽车的构造和组成部分汽车主要由车身、底盘、发动机、变速器、悬挂系统、制动系统、电气系统等组成。
车身是汽车的外壳，由钢铁和其他材料构成，具有保护乘客和货物的功能。
底盘是汽车的基本骨架，支撑和连接各个部件。
发动机是汽车的动力来源，它将燃油转化为能量，驱动车辆行驶。
根据燃料的不同，发动机可以分为汽油发动机、柴油发动机、电动发动机等。
变速器是用于调节发动机输出转矩和变速比的装置，它使车辆能够在不同速度下行驶。
悬挂系统是汽车的支撑系统，它由弹簧、减震器和悬挂臂等组成，可以减少车辆在行驶过程中的颠簸和震动。
制动系统是用于控制汽车速度和停车的装置，它由刹车片、刹车盘和刹车油等组成。
电气系统是汽车的电力供应和控制系统，它包括电瓶、发电机、线路和开关等。
三、汽车的驾驶和行驶原理汽车的驾驶原理是通过操纵方向盘、油门、刹车和离合器等控制汽车的转向、加速和减速。
驾驶员通过方向盘控制车辆的转向，通过油门控制车辆的加速，通过刹车和离合器控制车辆的减速和停车。
汽车的行驶原理是由发动机产生动力，通过变速器将动力传递给车轮，使车辆行驶。
发动机将燃油燃烧产生的能量传递给变速器，变速器通过不同的齿轮组合将动力传递给车轮，车轮通过与地面的摩擦力推动车辆前进。
四、汽车的维护和保养汽车的维护和保养是保证汽车正常运行和延长使用寿命的重要措施。
维护和保养包括定期更换机油、检查和更换滤清器、检查和更换刹车片、定期检查轮胎和悬挂系统、检查和更换电瓶、定期清洗和保养发动机等。
汽车行驶基本原理结构
汽车行驶基本原理结构
1. 发动机系统
发动机是汽车的动力源,通过内燃机的工作原理将化学能转化为机械能。
发动机的主要部件包括气缸体、活塞、连杆、曲轴以及配气机构等。
2. 传动系统
传动系统的作用是将发动机产生的动力传递到驱动轮,使汽车能够行驶。
主要包括离合器、变速器、万向传动装置、差速器和半轴等。
3. 行驶系统
行驶系统包括车架、悬架系统、制动系统和转向系统。
车架是整车的底盘骨架;悬架系统使车轮与车身相互独立,吸收路面不平整冲击;制动系统能够使汽车减速或停车;转向系统控制车辆行驶方向。
4. 电气系统
电气系统为汽车各电器设备提供电能,包括蓄电池、发电机、起动机、点火系统、照明系统和仪表等。
5. 附件系统
附件系统包括空调、音响、安全气囊等,为乘员提供舒适性和安全性。
汽车各系统有机地结合在一起,通过各自功能的协调运作实现汽车的正常行驶。
发动机产生动力,传动系统将动力传递给驱动轮,行驶系统使汽车保持正确方向和平稳行驶,电气系统为各电器提供电能,附件系
统则提高了乘坐质量。
汽车构造与原理(最详细)
4、发动机性能指标
1、动力性能指标
（1）有效转矩：
发动机曲轴输出的平均转矩，以Te表示，单位 N.m。
（2）平均有效压力： 指单位气缸工作容积所输出的有效功，以Pme表示
，单位kPa 。 （3）有效功率 发动机曲轴输出的功率成为有效功率，用Pe表示
（单位kW）
有效功率可由有效转矩和平均有效压力计算表示：
（2）汽车的加速时间
（3）汽车的爬坡性能
2、汽车的经济性能
（1）汽车的燃油消耗量
3、汽车的制动性能
（1）制动的效能
（4）制动距离
（2）制动效能的恒定性
（3）制动时方向的稳定性
4、通过性能 （1）最小转弯半径
（2）汽车最小离地间隙
（4）接近角、离去角、纵向通过角
5、汽车其他使用性能 （1）环保性能 （2）货物拆卸方便性 （3）操作简易性
宝马5系的前置后驱
奥迪A6的前置前驱
保时捷911的后置后驱
法拉利F360的中置后驱
奥迪quattro四轮驱动
同样，按车身分类可以分为一箱式、二箱式、三 箱式三类。按轿车顶盖可否开启分为闭式和开式
按货车设计最大总质量可分为小于3500Kg、大于 3500Kg小于12000Kg和大于12000Kg三类。
-
6 PSA标致雪铁 335.69 296.14 39.54 -
-
龙（法）
7 日产（日） 322.34 251.25 57.01 13.49 0.58
8 克莱斯勒
254.46 71.03 183.43 -
-
（美）
9 雷诺（法） 249.25 208.58 40.66 -
-
10 现代（韩） 246.27 223.13 0.10
汽车的特征参数、性能指标与行驶原理
2．燃油经济性
在保证动力性的条件下，汽车以尽可能少的燃油消耗量 经济行驶的能力，称作汽车的燃油经济性。
汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里 的燃油消耗量或一定燃油量汽车行驶的里程来衡量。在中国 及欧洲，燃油经济性指标单位为L/100km，即行驶100km所消 耗的燃油体积数，该数值越大，汽车燃油经济性越差。美国 为MPG(mile/gal)，这个数值越大，汽车燃油经济性越好。
由于汽车的种类繁多，需要满足的使用要求各不相同， 在设计汽车时往往有针对性地满足一两项主要性能而把其他 性能放在次要位置。例如，家用经济型轿车需要强调燃油经 济性而把动力性放在较次要位置；跑车则强调动力性而把燃 油经济性放在次要位置等。因此，评价一辆汽车的优劣，要 综合考虑各方面的因素。
1．动力性
三、汽车的特征参数
1. 发动机参数 – 排量、压缩比、最大功率、最大扭矩
2. 质量参数 – 整备质量、载质量、总质量
3. 尺寸参数 – 长、宽、高、轴距、轮距、接近角、离去角、前悬、 后悬等
1、汽车发动机参数
• （1）排量 发动机排量是指发动机各汽缸工作容积的总和，其
汽缸工作容积是指活塞从上止点到下止点所扫过的容积。 轿车常以发动机排量进行分类，高档轿车发动机排量较 高。
1．动力性
(3)汽车能爬上的最大坡度。 汽车的上坡能力用满载(或某一载质量)时汽车在良好路面
上的最大爬坡度表示。显然，最大爬坡度是指1挡最大爬坡度。 轿车最高车速大，加速时间短，经常在较好的路面行驶，
因此一般不强调它的爬坡能力。不过，由于轿车的1挡加速能 力大，因此其爬坡能力也强。
认识汽车
1）曲柄连杆机构的功用是：
将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械 能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而 对外输出动力。
2）配气机构功用： 定时开启和关闭进气门和排气门式可染混和气或空气
进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。
微型
≤1.0
夏利、奥拓
车型
汽车类型
类型
发动机排量（L ）
车型
普通型 ＞1.0~ ≤1.6 富康、夏利2000、捷达
类型
发动机排量（汽L 车类型
）
车型
中级
＞1.6~ ≤2.5
桑塔纳、奥迪100、帕萨特、本 田雅阁、红旗世纪星
类型
发动机排量（汽L 车类型
）
车型
中级
＞1.6~ ≤2.5
桑塔纳、奥迪100、帕萨特、本 田雅阁、红旗世纪星
3）冷却系的作用 ： 保持发动机在最适宜的温度（80-90℃）范围内工作，
目前汽车发动机上广泛采用强制水冷却系统。 4）润滑系的作用：
润滑；清洁；冷却；密封。
5）燃料供给系统功用：
根据发动机各种不同工作情况的要求，配制出一定数 量和浓度的可燃混合气，进入气缸燃烧，作功后将废气排 入大气。
6）点火系功用：
汽车产品型号
车辆识别代号(VIN)编码
17位编码经过排列组合，可以使车型生产在30年之 内不会发生重号，又称为“汽车身份证”。因为现在生 产的汽车车型采用年限在逐渐缩短，一般8～12年就淘 汰，不再生产，所以17位识别代号编码已足够应用。
VIN具有很强的唯一性、通用性、可读性以及最大 限度的信息载量和可检索性。
按发动机点火次序在规定时刻供给火花塞足够能量的 直流高压电，使其两电极间产生电火花点燃混合气，使发 动机做功。击穿电压应能达到15～20kV。
汽车结构原理及基本知识ppt课件
雨后的压紧土路 泥泞土路(雨季或解冻期)
0.050～0.150 0.100～0.250
碎石路面
0.020～0.025
干砂
0.100～0.300
良好的卵石路面 0.025～0.030
湿砂
0.060～0.150
坑洼的卵石路面 0.035～0.050
结冰路面
0.015～0.030
干燥的压紧土路 0.025～0.035
PRODUCT KNOWLEDGE
1）、汽车主要参数
整车参数 – 通过性及机动性参数：最小离地间隙（一般为驱动桥壳最底点 与地面之间的距离）、前悬、后悬、接近角、离去角、轴距、
LADIN通过性参数 轮距、最小转弯半径、纵向通过角、纵向通过半径。
最小离地间隙：220mm（后桥下） 中部最小高地间隙：305mm（燃油箱下护板） 纵向通过角：28° 纵向通过半径：2.670m
范围内较好 – 轮胎的弹性、悬挂质量、座椅的降震性能以及尽
量小的非悬挂质量，都可以提高该性能
PRODUCT KNOWLEDGE
2）、汽车主要使用性能指标
汽车的通过性
– 指标：纵向/横向通过半径、最大涉水深度、接近 角/离去角、最小离地间隙、最小转弯半径
– 影响因素：轮胎（断面、花纹）、驱动形式、结 构参数合理选择
支撑板
PRODUCT KNOWLEDGE
4）、电气设备
电源
– 发电机 – 蓄电池
用电设备
– 点火系（汽油机）、起动系、照明、仪表信号系统、 空调以及其他用电设备等
– 汽车电子控制装置（机电结合）：电子燃油喷射系统、 制动防抱死控制、防滑控制、牵引力控制、电子控制 悬架、电子控制自动变速器、电子动力转向等
汽车行驶理论
Pt Pf Pi Pw Pj
式中：Pf前之“+”表示上坡，“-”表示下坡； Pj前之“+”表示加速， “-”表示减速，与恒为正值。
第二章 汽车行驶原理
土木工程学院
schlool of civil engineering
2)汽车行驶的两个条件 汽车行驶的必要条件是：
Pt Pf Pi Pw Pj
Ｋ
→离合器→变速器i →传动轴（M ）→主传动 →P
K n t
N 1000 60 N e 9549 e 2 ne ne
iK=ne／n1 ， i0=n1／nK
M K M e i K i0 M
Pt
M k M e ik i0 M rk rk
所以有牵引力
又 V 2rk
动力性能： 指汽车所具有的牵引力，决定汽车加速、爬坡和最大速度的性能。
通过性（又称越野性）：指汽车在各种道路和无路地带行驶的能力。
制动性：指汽车强制停车和减低车速的能力。 行驶稳定性：指汽车遵循驾驶者指定方向行驶的能力。 行驶平顺性：指汽车在不平道路上行驶时，汽车免受冲击和震动的能力。 操纵稳定性：指汽车是否按驾驶员的意图控制汽车的性能。
2.2.3 汽车行驶中的受力分析
汽车在道路路面上行驶时，汽车牵引力将克服行驶阻力，并 受到弯道超高、加减速、制动、路面凹凸不平等因素的影响。 汽车行驶中的受力情况与汽车的运动状态有密切的关系,汽 车的运动状态可分为直线行驶和曲线行驶。 （1） 汽车直线行驶
第二章 汽车行驶原理
土木工程学院
schlool of civil engineering
Pt Gd
即：汽车的牵引力必须大于等于汽车的行驶阻力。
汽车行驶的充分条件是：
简述汽车的基本行驶原理
简述汽车的基本行驶原理
汽车在行驶中，四个车轮要保持同步转动，即四个车轮的转
速必须保持一致。
在汽车行驶时，四个车轮的受力情况如下：
1.前轮：汽车的转向部分，即方向盘。
转向时，驾驶员通过
方向盘来调整汽车的行驶方向。
汽车在转弯时，由于转弯半径的
存在，必须使前轮在原地转向；否则，转弯半径过大会造成汽车
侧滑。
2.后轮：在汽车转弯时，由于车辆前进方向与前轮相反，因此，后轮也要转180°才能继续行驶。
3.四轮定位：四轮定位是指将四个车轮在转向轮外倾15°、内倾10°的情况下测量出它们之间的角度差（即汽车车轮中心
到两轮轮毂中心的距离）。
然后利用这些数据修正车身设计、提
高整车性能。
4.悬架系统是指将车辆底盘和车轮连接在一起的部分。
它包
括车桥、车架和悬架系统三个主要组成部分。
车桥：车辆的纵向运动通过车桥传递给车架。
车架是由底盘、车架总成和车桥总成等部分组成。
它是一种承载式结构，具有一
定强度和刚度，能承受作用在其上的载荷和外部环境对车辆产生
的力。
—— 1 —1 —。
汽车的分类
构造总论1.汽车的分类：1、载货汽车。
2、越野汽车。
3、自卸汽车4、牵引车5、专用汽车6、。
7、轿车。
8、半挂车。
2.汽车的总体构造：发动机、底盘、电器设备（电源、汽油发动机点火系统、起动系统、照明与信号装置、空调、仪表）、车身。
3.汽车行驶的基本原理：欲使汽车行驶，必须对汽车施加一个驱动力以克服各种约束反力，发动机经由传动系在驱动车轮上施加了一个驱动力矩，力图使驱动车轮旋转。
在车轮对地面的作用下，驱动车轮将对地面施加一个力。
根据作用与反作用原理，地面也将对驱动车轮施加一个与约大小相等、方向相反的反作用力，这个力就是使汽车行驶的驱动力。
驱动力小于等于附着力，驱动力作用在驱动轮上，再通过车桥、悬架、车架等行驶系传到车身上，这样向前的力大于向后的约束反力，就可以使汽车行驶。
（驱动力小于附着力）。
4.附着力：附着力表示轮胎与路面附着情况。
附着力的大小是车重与路面附着系数的乘积。
5.行驶阻力：滚动阻力、坡度阻力、空气阻力、加速阻力。
6.发动机的基本知识7.发动机：是将某种形式的能量转换为机械能的机器。
8.现在最常用的发动机：1、四冲程水冷式多缸往返活塞式汽油机2、四冲程水冷式多缸往返活塞式柴油机。
9.汽车工作容积：活塞从上止点到下止点所扫过的容积称为气缸工作容积。
10.燃烧室：活塞在上止点时，活塞顶上面的空间为燃烧室。
11.压缩比：气缸总容积与燃烧室容积的比值。
12.发动机工况：发动机在某一时刻的运行状况称为发动机工况。
13.工作循环：在气缸内进行的每一次将热能转化为机械能的一系列连续过程（进气、压缩、做功和排气）。
14.四冲程汽油机的工作原理：四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程，既进气行程、压缩行程、膨胀行程（作功行程）和排气行程。
进气行程化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混合，然后再吸入气缸。
进气行程中，进气门打开，排气门关闭。
随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，从而气缸内的压力降低到大气压力以下，即在气缸内造成真空吸力。
牛顿第一定律的实例分析
牛顿第一定律的实例分析牛顿第一定律，也被称为惯性定律，是经典力学中的基本原理之一。
它指出，在非受力作用下，物体将保持静止或匀速直线运动的状态。
牛顿第一定律在实际生活中有着广泛的应用和实例，下面将对一些常见的实例进行分析。
1. 汽车刹车当汽车行驶时，司机突然踩下刹车踏板，汽车将减速停下。
根据牛顿第一定律，如果没有外力作用，物体将保持匀速直线运动的状态。
因此，在汽车行驶过程中，车辆会保持恒定的速度，直到刹车踏板被踩下。
刹车时，刹车系统施加的摩擦力使汽车减速，并最终停下。
2. 滑雪运动在滑雪运动中，滑雪者必须通过身体的重心和脚部的控制来保持平衡。
当滑雪者滑下一个坡时，如果他们保持身体重心的稳定，他们将保持匀速直线滑行。
但一旦失去平衡或转向，滑雪者的速度和方向将发生改变。
这是因为滑雪者的动作实际上引入了一个外力，改变了物体的运动状态。
3. 弹簧秤测量质量弹簧秤是一种常见的测量物体质量的工具。
当我们将某个物体悬挂在弹簧秤上时，它会被拉伸或压缩，直到达到平衡位置。
根据牛顿第一定律，当物体悬挂在平衡位置上时，弹簧秤施加的张力和重力相等。
通过测量弹簧的伸缩量，我们可以计算出物体的质量。
4. 火箭发射火箭发射是牛顿第一定律的一个重要实例。
在火箭发射过程中，火箭通过喷射燃料气体产生推力，并获得加速度。
然而，火箭发射时，火箭一开始并不以很高的速度运动，因为它的质量非常大。
随着燃料的燃烧和推力的施加，火箭的质量减小，从而达到了足够的加速度，以克服地球引力并进入太空。
综上所述，牛顿第一定律在真实世界中有着多种实际应用。
从汽车刹车到滑雪运动，从弹簧秤测量质量到火箭发射，这些实例都说明了物体在受力作用下会发生变化，而不受力则会保持原状。
理解和应用牛顿第一定律对于解释和预测物体的运动行为具有重要意义。