汽车的行驶原理-ppt课件.ppt

1、汽车概述汽车概述2 2 轿车轿车的整体结构的整体结构3 3 汽车的行驶原理汽车的行驶原理1 1 轿车的一般分类轿车的一般分类汽车的行驶原理汽车的行驶原理驱动力驱动力Ft：地面对车轮施加的一个与驱动轮向地面施加的力数 值相等、方向相反的反作用力。其大小决定于发动 机和传动系统输送给驱动轮的驱动转矩和地面附着力。“ “梅赛德斯梅赛德斯- -奔驰奔驰” ”E350 汽车的驱动力 (N)式中 车轮的滚动半径。 -力矩 rtorMF tMrr汽车行驶基本汽车行驶基本原理图原理图Ft = F0 驱动轮与地面接触处向地面施加一个力驱动轮与地面接触处向地面施加一个力F0 ，其数值为，其数值为Mi 与车轮半径与

2、车轮半径r之比。之比。汽车行驶的基本原理汽车行驶的基本原理汽车行驶必须具备两个基本的行驶条件：驱动条件和附着条件。1驱动条件驱动条件 汽车必须具有足够的驱动力，以克服各种行驶阻力。这些汽车必须具有足够的驱动力，以克服各种行驶阻力。这些阻力主要包括阻力主要包括滚动阻力滚动阻力、空气阻力空气阻力、坡度阻力坡度阻力和和加速阻力加速阻力。 汽车在水平路面上等速行驶时，会受到来自地面的汽车在水平路面上等速行驶时，会受到来自地面的滚动滚动阻力阻力Ff和来自空气的和来自空气的空气阻力空气阻力Fw；当汽车在坡道上上坡行驶；当汽车在坡道上上坡行驶时，还必须克服重力沿坡道的分力时，还必须克服重力沿坡道的分力坡度阻

3、力坡度阻力Fi；而当汽车加；而当汽车加速行驶时需要克服速行驶时需要克服加速阻力加速阻力Fj。所以，汽车在行驶过程中须。所以，汽车在行驶过程中须克服的总阻力为：克服的总阻力为： F=Ff+Fw+Fi+Fj F0 = Mt rFt = F0 F = Ff + Fw+ Fi + Fj滚动滚动空气空气坡道坡道加速加速FFt滚动阻力滚动阻力Ff 由车轮滚动时轮胎与路面发生变形而产生的。由车轮滚动时轮胎与路面发生变形而产生的。 Ff =Wtf=Wtf 式中式中 Ff 滚动阻力（滚动阻力（N N） Wt Wt 车轮载荷（车轮载荷（N N） ff滚动阻力系数。滚动阻力系数。 滚动阻力系数与轮胎结构、轮胎气压、

4、车速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。和路面性质等有关。空气阻力空气阻力Fw 汽车行驶时受到空气作用力在行驶方向上的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。分力称为空气阻力。它由空气阻力由它由空气阻力由压力阻力压力阻力与与摩擦阻力摩擦阻力两部分组成。两部分组成。 压力阻力压力阻力是空气作用在汽车外表面上的法向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。压力的合力在行驶方向的分力。 摩擦阻力摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面产生是由于空气的粘性在车身表面产生的摩擦作用的阻力。的摩擦作用的阻力。 影响空气阻力的因素影响空气阻力的因素 主要有主要有

5、汽车形状汽车形状、迎风面积迎风面积和和车速车速。在汽车行。在汽车行驶的速度范围内，空气阻力与车速的平方成正比，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。当车速很高时，空气阻力是行驶阻力的主要部分。空气阻力空气阻力Fwl 风阻系数：风阻系数：描述描述Fw大小，轿车为大小，轿车为0.280.4。 l 空气阻力空气阻力 正面阻力：板块顶风；正面阻力：板块顶风； 摩擦阻力：空气与车身，高速可略；摩擦阻力：空气与车身，高速可略； 外型阻力：高速时，主要部分。外型阻力：高速时，主要部分。 l 风洞试验风洞试验 人造均匀气流。奔驰公司，其风扇直径就达人造均匀气流

6、。奔驰公司，其风扇直径就达8.5m8.5m，电动机电动机4000kW4000kW，空气流速达，空气流速达270km270kmh h。建造一个耗资数。建造一个耗资数亿美元，甚至亿美元，甚至1010多亿美元，而且每做一次汽车风洞试验多亿美元，而且每做一次汽车风洞试验的费用也是相当大的。目前世界上的实车风洞还不多，的费用也是相当大的。目前世界上的实车风洞还不多，主要集中在日、美、德、法、意等国的大汽车公司。主要集中在日、美、德、法、意等国的大汽车公司。V200km/h时，时，Fw几乎占几乎占F的的85%。风阻系数每降。风阻系数每降低低10，燃油节省，燃油节省7左右。左右。 坡道阻力坡道阻力Fi： 汽

7、车上坡时其重力沿坡道上的分力。其大小决定于汽车上坡时其重力沿坡道上的分力。其大小决定于坡道的坡度和汽车总质量。坡道的坡度和汽车总质量。Fi=GsinFi=Gsin式中式中 G汽车重力，汽车重力，Gmg（N） 坡度角坡度角坡道阻力坡道阻力Fi： 我们需要明白我们需要明白“上坡的角度上坡的角度”与与“坡度坡度”完全是两个概念。下图可以看出，按照公共完全是两个概念。下图可以看出，按照公共设施的设计规律，高速公路的上坡角度一般设计在设施的设计规律，高速公路的上坡角度一般设计在3度以内。度以内。 汽车车库的出口大约是汽车车库的出口大约是8度。度。20度就已经是一般轿车的爬坡能力极限。度就已经是一般轿车的

8、爬坡能力极限。30度则是楼梯的倾斜设计极限。度则是楼梯的倾斜设计极限。坡道阻力坡道阻力Fi坡道阻力坡道阻力Fi坡道阻力坡道阻力Fi：Fi=GsinFi=Gsin式中式中 G汽车重力，汽车重力，Gmg（N） 坡度角坡度角 汽车一般能轻松爬上汽车一般能轻松爬上15%的坡度，的坡度，普通轿车极限普通轿车极限能爬上能爬上20陡坡陡坡，最好的，最好的66军用越野车可爬军用越野车可爬60%（31)的坡。货车在各种地区的各种道路上行驶，所的坡。货车在各种地区的各种道路上行驶，所以必须具有足够的爬坡能力，以必须具有足够的爬坡能力， 一般一般max在在30%即即16.7左右左右 在城市里最常见的大坡是地下停车场

9、的坡，在城市里最常见的大坡是地下停车场的坡，10%-15% 高级不大于高级不大于10度度,一级不大于一级不大于15度度,二级不大于二级不大于25度度,三级不大于三级不大于30度度,四级不大于四级不大于35度度.大于大于35度的路就不是度的路就不是等级公路等级公路 加速阻力加速阻力FjFj 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。加速阻力加速阻力FjFj汽车正常情况下的状态：汽车正常情况下的状态：当FtF时，剩余驱动力为0，汽车将匀速行驶；当Ft F时，汽车将加速行驶；当Ft F时，汽车将减速直至停车。驱动力与总阻力的关系驱动力与总阻力

10、的关系 jFFFFFiwfFFtV VFFt行驶时总阻力与驱动力的关系行驶时总阻力与驱动力的关系附着条件附着条件 附着力附着力F：由附着作用所决定的阻碍车轮滑动的力的最大值：由附着作用所决定的阻碍车轮滑动的力的最大值（地面对轮胎的切向反作用力的极限值）。（地面对轮胎的切向反作用力的极限值）。 附着力与车轮所承受垂直于地面的法向力附着力与车轮所承受垂直于地面的法向力G（称为附着重（称为附着重力）和附着系数成正比。力）和附着系数成正比。 -附附着系数着系数：附着力与驱动轮的法向反作用力之比。：附着力与驱动轮的法向反作用力之比。其值其值与与轮胎的轮胎的结构和气压、路结构和气压、路面面的结构和状况等的

11、结构和状况等有关；有关； G-附着重力附着重力：汽车总重力分配到驱动轮上的那部分。汽车总重力分配到驱动轮上的那部分。 附着条件：附着条件： FtF汽车行驶的汽车行驶的充分必要条件充分必要条件FFtFGF=驱动力大动力性强驱动力大足够的附着力（切向力）动力性强满足轮胎与地面的附着条件驱动力附着力汽车附着力影响因素： （1）附着系数 （2）驱动轮的法向反作用力汽车的附着力汽车的附着力地面附着系数地面附着系数法向反作用力法向反作用力行驶车速行驶车速车轮的运动状况车轮的运动状况汽车的总体布置汽车的总体布置行驶的状况行驶的状况车身的形状车身的形状道路的坡度道路的坡度路面的种类和状况路面的种类和状况附着条

12、件附着条件附着力附着力F ：地面对轮胎切向反作用力的极限值地面对轮胎切向反作用力的极限值 F =G G-驱动轮方向反作用力驱动轮方向反作用力 -附着系数附着系数驱动力与附着力驱动力与附着力 汽车行驶充分必要条件汽车行驶充分必要条件F Ft F 返回返回 作业作业一、填空题一、填空题1 、汽车的驱动力是由、汽车的驱动力是由 产生的。产生的。2 、汽车的坡道阻力是汽车上坡时其、汽车的坡道阻力是汽车上坡时其 沿坡道上的沿坡道上的 。3 、坡道阻力的大小决定于坡道的、坡道阻力的大小决定于坡道的 和汽车和汽车 。4 、总阻力的公式为、总阻力的公式为 。5 、当、当Ft=F时，汽车时，汽车 行驶；当行驶；

13、当FtF时，汽车时，汽车 行驶；当行驶；当FtF时，汽车时，汽车 行驶或行驶或 。6 、附着力与车轮所承受垂直于地面的、附着力与车轮所承受垂直于地面的 和和 成成 比。比。7、滚动阻力系数与、滚动阻力系数与 、 和和 等有关。等有关。8、影响空气阻力的因素主要有汽车的、影响空气阻力的因素主要有汽车的 、迎风、迎风 和和 。车速越快空气阻力就。车速越快空气阻力就越越 。9、坡度越大坡道阻力就越、坡度越大坡道阻力就越 。 10、加速阻力与汽车的、加速阻力与汽车的 和和 有关有关11、汽车行驶的充分必要条件：、汽车行驶的充分必要条件： 。 作业作业一、填空题一、填空题1 、汽车的驱动力是由、汽车的驱

14、动力是由 发动机发动机 产生的。产生的。2 、汽车的坡道阻力是汽车上坡时其、汽车的坡道阻力是汽车上坡时其 重力重力 沿坡道上的沿坡道上的 分力分力 。3 、坡道阻力的大小决定于坡道的、坡道阻力的大小决定于坡道的 坡度坡度 和汽车和汽车 总质量总质量 。4 、总阻力的公式为、总阻力的公式为 F = Ff + Fw+ Fi + Fj 。5 、当、当Ft=F时，汽车时，汽车 均匀均匀 行驶；当行驶；当FtF时，汽车时，汽车 加速加速 行驶；当行驶；当FtF时，汽车时，汽车 减速减速 行驶或行驶或 停止停止 。6 、附着力与车轮所承受垂直于地面的、附着力与车轮所承受垂直于地面的附着重力附着重力（法向力法向力）和）和附着系数附着系数成成 正正比。比。7、滚动阻力系数与、滚动阻力系数与轮胎轮胎、车速车速和和路面性质路面性质等有关。等有关。8、影响空气阻力的因素主要有、影响空气阻力的因素主要有汽车形状汽车形状、迎风面积迎风面积和和车速车速。车速越快空气阻力就越。车速越快空气阻力就越 大大 。9、坡度越大坡道阻力就越、坡度越大坡道阻力就越 大大 。 10、加速阻力与汽车的、加速阻力与汽车的质量质量和和加速度加速度有关。有关。11、汽车行驶的充分必要条件：、汽车行驶的充分必要条件：FFtF