1、 第一节第一节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力1 1汽车发动机的基本指标汽车发动机的基本指标有效功率有效功率N N：单位时间内具有的做功的能力。单位时间内具有的做功的能力。(KW)(KW)转速转速n n：发动机曲轴单位时间内的旋转次数发动机曲轴单位时间内的旋转次数(n/min)(n/min)扭矩扭矩M M：发动机产生于曲轴上的转动力矩。发动机产生于曲轴上的转动力矩。(N(Nm)m)转动角速度转动角速度：单位时间内曲轴转动的角度单位时间内曲轴转动的角度(rad/srad/s)一、牵引力（一、牵引力（tractive force）第一节第一节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶
2、阻力1 1汽车发动机的基本指标汽车发动机的基本指标由图可见：由图可见：当当n=n=nminnmin，为最小稳定工作为最小稳定工作转速转速 当当n n增大时，增大时，N N，M M都增大。都增大。N=N=nMnM时，时，M=M=MmaxMmax 当当n=n=nNnN时，时，N=N=NmaxNmax 当当nnnNnN时，时，N N下降。下降。2 2发动机曲轴扭矩及外特性曲线发动机曲轴扭矩及外特性曲线一、牵引力（一、牵引力（tractive force）第一节第一节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力3.3.汽车动力的传递汽车动力的传递离合器离合器 变速器变速器 传动轴传动轴主传递器主传递
3、器.汽车的传力机构汽车的传力机构 离合器：平稳起步，顺利换档。离合器：平稳起步，顺利换档。离合器：平稳起步，顺利换档。离合器：平稳起步，顺利换档。变速器：改变曲轴扭矩变速器：改变曲轴扭矩(转速转速)，退档。，退档。离合器：平稳起步，顺利换档。离合器：平稳起步，顺利换档。变速器：改变曲轴扭矩变速器：改变曲轴扭矩(转速转速)，退档，退档。传动轴：动力传递。传动轴：动力传递。离合器：平稳起步，顺利换档。离合器：平稳起步，顺利换档。变速器：改变曲轴扭矩变速器：改变曲轴扭矩(转速转速)，退档。，退档。传动轴：动力传递。传动轴：动力传递。主传递器：进一步降低从传动轴传递来的转速，增大扭矩；改变主传递器：进
4、一步降低从传动轴传递来的转速，增大扭矩；改变传动轴旋转方向。传动轴旋转方向。一、牵引力（一、牵引力（tractive force）第一节第一节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力一、牵引力（一、牵引力（tractive force）3.3.汽车动力的传递汽车动力的传递.汽车的传力机构汽车的传力机构主传动比主传动比变速器输出转速与驱动轮转速之比变速器输出转速与驱动轮转速之比knni10驱动轮上的转速驱动轮上的转速 车型一定时，主传动比是常数。车型一定时，主传动比是常数。1nnik变速比变速比变速器进出两端转速之比变速器进出两端转速之比变速器输出转速变速器输出转速曲轴转速曲轴转速第一节第
5、一节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力一、牵引力（一、牵引力（tractive force）3.3.汽车动力的传递汽车动力的传递发动机扭矩传递发动机扭矩传递 发动机扭矩M万向节头上的扭矩。驱动轮上的扭矩 万向节头的扭矩传递至驱动轮上的扭矩万向节头的扭矩传递至驱动轮上的扭矩 00iMMnk主传动器机械效率主传动器机械效率kkniMM变速器机械效率变速器机械效率发动机扭矩发动机扭矩M M传递至万向节头上的扭矩传递至万向节头上的扭矩第一节第一节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力一、牵引力（一、牵引力（tractive force）3.3.汽车动力的传递汽车动力的传递发动机扭矩
6、传递发动机扭矩传递 发动机扭矩M万向节头上的扭矩。驱动轮上的扭矩 例如：解放牌例如：解放牌CA-10BCA-10B i i0 0=7.63,=0.80-0.85.r=0.482m(0.459)=7.63,=0.80-0.85.r=0.482m(0.459)i ik k=6.24,3.32,1.9,1.0,0.81,6.7(=6.24,3.32,1.9,1.0,0.81,6.7(分别为：一、二、三、四、五、倒档分别为：一、二、三、四、五、倒档 000iiMiiMMkkkk 所以所以载重汽车为载重汽车为0.8-0.850.8-0.85，小汽车为，小汽车为0.85-0.950.85-0.95第一节第
7、一节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力一、牵引力（一、牵引力（tractive force）4 4牵引力的产生和计算牵引力的产生和计算 把驱动轮上的扭矩把驱动轮上的扭矩MkMk用一对力偶用一对力偶TaTa和和T T表示。表示。T T克服克服R R，即为牵引力。即为牵引力。将速度式代入得：riMirM则：T0kkMVnT377.0第一节第一节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力一、牵引力（一、牵引力（tractive force）4 4牵引力的产生和计算牵引力的产生和计算 可见：可见：V,TV,T。因此，速度和牵引力不可得兼。故汽车采用几各因此，速度和牵引力不可得兼。故汽车
8、采用几各排档。排档。低档时，低档时，i ik k较大，较大，T T较大，较大，V V较小。较小。高档时，高档时，i ik k较小，较小，T T较小，较小，V V较大较大同一排档下，同一排档下，V/V/VmaxVmax=N/=N/NmaxNmax。MVnT377.0第一节第一节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力二汽车的行驶阻力（二汽车的行驶阻力（resistance force）滚动阻力滚动阻力坡度阻力坡度阻力空气阻力空气阻力惯性阻力惯性阻力滚动阻力滚动阻力1 1滚动阻力（滚动阻力（rolling resistance）：车轮滚动时轮胎与路面）：车轮滚动时轮胎与路面之间的摩擦阻力，是
9、由于轮胎与路面变形引起的。之间的摩擦阻力，是由于轮胎与路面变形引起的。GfRff f 与路面的种类与路面的种类 、行驶车速、轮胎性质有关、行驶车速、轮胎性质有关干燥平整的土干燥平整的土路路潮湿不平潮湿不平整的土路整的土路路面路面类型类型 碎石路面碎石路面f值值0.010.020.020.0250.030.050.040.050.070.15表面平整的黑表面平整的黑 色碎石路面色碎石路面水泥及沥青水泥及沥青混凝土路面混凝土路面路面种类：路面种类：第一节第一节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力二汽车的行驶阻力（二汽车的行驶阻力（resistance force）滚动阻力滚动阻力坡度阻力
10、坡度阻力空气阻力空气阻力惯性阻力惯性阻力滚动阻力滚动阻力行驶车速：受车速影响较大。行驶车速：受车速影响较大。V50V100V100时，时，f f增加较快。增加较快。V=150-200V=150-200时，时，f f 急剧增大急剧增大。.轮胎性质：胎压，轮胎材料，结构。轮胎性质：胎压，轮胎材料，结构。1 1滚动阻力（滚动阻力（rolling resistance）：车轮滚动时轮胎与路面）：车轮滚动时轮胎与路面之间的摩擦阻力，是由于轮胎与路面变形引起的。之间的摩擦阻力，是由于轮胎与路面变形引起的。GfRf第一节第一节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力二汽车的行驶阻力（二汽车的行驶阻力（
11、resistance force）滚动阻力滚动阻力坡度阻力坡度阻力空气阻力空气阻力惯性阻力惯性阻力坡度阻力坡度阻力2 2坡度阻力（坡度阻力（grade resistance）：汽车爬坡时，重力的分）：汽车爬坡时，重力的分力对行车的阻力。力对行车的阻力。sinGRi由于公路纵坡由于公路纵坡较小较小(5(5)所以所以iGRitgisin第一节第一节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力二汽车的行驶阻力（二汽车的行驶阻力（resistance force）滚动阻力滚动阻力坡度阻力坡度阻力空气阻力空气阻力惯性阻力惯性阻力2 2空气阻力（空气阻力（aerodynamic resistance）：
12、汽车在行驶中，）：汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力，车后的真空吸力及空气质点与车身表由于迎面空气质点的压力，车后的真空吸力及空气质点与车身表面的摩擦力对行车产生的阻力，总称为空气阻力。面的摩擦力对行车产生的阻力，总称为空气阻力。空气阻力空气阻力221vKARW15.212KAVRW将车速将车速v v（m/sm/s）化为化为V V（Km/hKm/h）并化简，得并化简，得 K K空气阻力系数，它与汽车的流线型有关，可查阅有关资料空气阻力系数，它与汽车的流线型有关，可查阅有关资料第一节第一节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力二汽车的行驶阻力（二汽车的行驶阻力（resistance f
13、orce）滚动阻力滚动阻力坡度阻力坡度阻力空气阻力空气阻力惯性阻力惯性阻力2 2惯性阻力（惯性阻力（inertia resistance）：汽车变速行驶时，需要）：汽车变速行驶时，需要克服其质量运动时产生的惯性力和惯性力矩称为惯性阻力克服其质量运动时产生的惯性力和惯性力矩称为惯性阻力惯性阻力惯性阻力agGmaRI1平移质量的惯性力平移质量的惯性力旋转质量的惯性力矩旋转质量的惯性力矩 dtdIRI2I I -旋转部分的转动惯量；旋转部分的转动惯量；旋转部分转动的角加速度。旋转部分转动的角加速度。dtd第一节第一节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力二汽车的行驶阻力（二汽车的行驶阻力（r
14、esistance force）滚动阻力滚动阻力坡度阻力坡度阻力空气阻力空气阻力惯性阻力惯性阻力2 2惯性阻力（惯性阻力（inertia resistance）：汽车变速行驶时，需要）：汽车变速行驶时，需要克服其质量运动时产生的惯性力和惯性力矩称为惯性阻力克服其质量运动时产生的惯性力和惯性力矩称为惯性阻力惯性阻力惯性阻力 旋转质量组成部分较多，且各部分的转动惯量和角加速度不旋转质量组成部分较多，且各部分的转动惯量和角加速度不同，计算比较复杂，为方便计算，一般给平移质量惯性力乘以大同，计算比较复杂，为方便计算，一般给平移质量惯性力乘以大于于1 1的系数，来代替旋转质量惯性力矩的影响。的系数，来代
15、替旋转质量惯性力矩的影响。agGRI(N)惯性力系数惯性力系数(或旋转质量换算系数或旋转质量换算系数)。2211ki第一节第一节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力三汽车的运动方程与行驶条件三汽车的运动方程与行驶条件1 1汽车的运动方程汽车的运动方程 汽车在道路上行驶时，必须有足够的驱动力来克服各种行驶汽车在道路上行驶时，必须有足够的驱动力来克服各种行驶阻力。当驱动力与各种行驶阻力之代数和相等的时候，称为牵引阻力。当驱动力与各种行驶阻力之代数和相等的时候，称为牵引平衡。其牵引平衡方程式平衡。其牵引平衡方程式(也称汽车的运动方程式也称汽车的运动方程式)为为IwifRRRRT第一节第一节
16、 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力三汽车的运动方程与行驶条件三汽车的运动方程与行驶条件2.2.汽车的行驶条件汽车的行驶条件 必要条件（必要条件（即驱动条件即驱动条件）充分条件（附着条件）充分条件（附着条件）RT kGT附着系数路面类型路面状况干燥潮湿泥泞冰滑水泥混凝土路面0.70.5/沥青混凝土路面0.60.4/过渡式及低级路面0.50.30.20.1各类路面上附着系数的平均值各类路面上附着系数的平均值第二节第二节 汽车的动力特性汽车的动力特性 一汽车的动力因数一汽车的动力因数IifWRRRRTaifGRTgGW)(aifgGRTW)(GRTWDIwifRRRRT 有效驱动力，其值
17、有效驱动力，其值与汽车构造和行驶速与汽车构造和行驶速度有关度有关汽车在道路上行驶时汽车在道路上行驶时的道路阻力和惯性阻的道路阻力和惯性阻力之和，其值主要与力之和，其值主要与道路状况和汽车的行道路状况和汽车的行驶方式有关驶方式有关第二节第二节 汽车的动力特性汽车的动力特性 一汽车的动力因数一汽车的动力因数 动力因数动力因数：单位车重的有效牵引力。它表征某型汽车在：单位车重的有效牵引力。它表征某型汽车在海平面高程上，满载情况下，每单位车重克服道路阻力和惯海平面高程上，满载情况下，每单位车重克服道路阻力和惯性阻力的性能。性阻力的性能。为使用方便，也可用曲线表示为使用方便，也可用曲线表示 D D与与V
18、 V的函数关系，称为动力特性图。的函数关系，称为动力特性图。第二节第二节 汽车的动力特性汽车的动力特性 二动力因数的修正二动力因数的修正 方法是给方法是给 乘以一个修正系数乘以一个修正系数 ，即，即 DagifD)(称为动力因数的海拔荷载修正系数，为称为动力因数的海拔荷载修正系数，为/GG 海拔系数海拔系数 3.55)1026.21(H第二节第二节 汽车的动力特性汽车的动力特性 三汽车的行驶状况三汽车的行驶状况 由动力特性曲线可见由动力特性曲线可见.每一排档都存在各自每一排档都存在各自的最大因数的最大因数D Dmaxmax，与之对与之对应的速度称作临界速度应的速度称作临界速度，用，用V Vk
19、k表示。表示。.若汽车以某一排档作若汽车以某一排档作等速行驶等速行驶(D(D2 2)时，汽车时，汽车可采用可采用V1V1或或V V2 2的任一速的任一速度行驶度行驶第二节第二节 汽车的动力特性汽车的动力特性 三汽车的行驶状况三汽车的行驶状况 .当采用当采用V V1 1V Vk k的的速度行驶时，若道路速度行驶时，若道路阻力额外增加，汽车阻力额外增加，汽车可在原来排档上降低可在原来排档上降低车速，以获得最大车速，以获得最大D D值值来克服额外阻力，待来克服额外阻力，待阻力消失后可立即提阻力消失后可立即提高到原高到原V V1 1的速度行驶的速度行驶。这种行驶状态称为。这种行驶状态称为稳定行驶稳定行
20、驶 .当汽车采用当汽车采用V V2 2V Vk k的速度行驶时，若的速度行驶时，若道路阻力额外增加，道路阻力额外增加，汽车减速行驶而汽车减速行驶而D D值随值随之减小，如果此时不之减小，如果此时不换档或开大节流阀，换档或开大节流阀，汽车将因发动机熄火汽车将因发动机熄火而停驶。这种行驶状而停驶。这种行驶状态叫态叫不稳定行驶不稳定行驶。.临界速度临界速度V Vk k是汽车是汽车稳定性时的极限速度稳定性时的极限速度。一般情况下汽车都。一般情况下汽车都采用大于某一排档的采用大于某一排档的临界速度临界速度V Vk k作为行驶作为行驶速度，以便克服额外速度，以便克服额外阻力而连续行驶。阻力而连续行驶。第二
21、节第二节 汽车的动力特性汽车的动力特性 四爬坡能力四爬坡能力 汽车的爬坡能力是指汽车在良好路面上等速行驶时克服汽车的爬坡能力是指汽车在良好路面上等速行驶时克服了其它行驶阻力后所了其它行驶阻力后所 能爬上能爬上 的纵坡度。的纵坡度。因因 0 0，则，则 afDi 最大爬坡度系指汽车在坚硬路面上用最低档作等速行驶最大爬坡度系指汽车在坚硬路面上用最低档作等速行驶时所能克服的最大坡度。由于最低档爬坡能力大，坡道倾角也大时所能克服的最大坡度。由于最低档爬坡能力大，坡道倾角也大，此时，此时 ，应该用下式计算应该用下式计算 解此三角函数方程式，得解此三角函数方程式，得 1cos aitgaasinaafDs
22、incosmax222max12max1max111arcsinffDfDa第三节第三节 汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性 汽车的行汽车的行驶稳定性驶稳定性纵向稳定性纵向稳定性横向稳定性横向稳定性纵向滑移纵向滑移纵向倾覆纵向倾覆纵向滑移纵向滑移纵向倾覆纵向倾覆纵坡、重心、先后纵坡、重心、先后横坡、速度、弯道半径、先后横坡、速度、弯道半径、先后第三节第三节 汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性 一一.汽车行驶的纵向稳定性汽车行驶的纵向稳定性 产生纵向倾覆的临界状态产生纵向倾覆的临界状态是汽车前轮法向反作用力为零。是汽车前轮法向反作用力为零。此时，汽车可能绕此时，汽车可能绕 点发生倾点发生倾覆现象。对
23、覆现象。对 点取矩，并点取矩，并 得得2O01Z2O0sincos002gGhGlghltgi2001.1.纵向倾覆纵向倾覆第三节第三节 汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性 一一.汽车行驶的纵向稳定性汽车行驶的纵向稳定性 纵向倾覆的稳定性主要与纵向倾覆的稳定性主要与汽车重心至后轴的距离汽车重心至后轴的距离 和重心和重心高度高度 有关。有关。愈大，愈大，愈低愈低，纵向稳定性愈好。，纵向稳定性愈好。2lgh2lgh1.1.纵向倾覆纵向倾覆第三节第三节 汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性 一一.汽车行驶的纵向稳定性汽车行驶的纵向稳定性2.2.纵向滑移纵向滑移 当道路纵坡度当道路纵坡度 时，汽车可能产生纵
24、向滑移。时，汽车可能产生纵向滑移。ii 对后轮驱动的汽车，根据附着条件，驱动轮不产生滑移对后轮驱动的汽车，根据附着条件，驱动轮不产生滑移的临界状态是：的临界状态是：kGG0sin因为，因为，则则itgsinGGtgik第三节第三节 汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性 一一.汽车行驶的纵向稳定性汽车行驶的纵向稳定性3.3.纵向稳定性的保证纵向稳定性的保证保证纵向倾覆和滑移的条件分别是：保证纵向倾覆和滑移的条件分别是：比较以上两式，发现比较以上两式，发现 因此因此发生倾覆之前先发生倾覆之前先发生滑移发生滑移。0iighltgi200GGtgik第三节第三节 汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性 一一.汽
25、车行驶的纵向稳定性汽车行驶的纵向稳定性结论：结论：汽车在坡道上行驶时，在发生纵向倾覆之前，首先发汽车在坡道上行驶时，在发生纵向倾覆之前，首先发生纵向滑移现象。为保证汽车行驶的纵向稳定性，道路设计生纵向滑移现象。为保证汽车行驶的纵向稳定性，道路设计应满足不产生纵向滑移为条件。所以，汽车行驶时纵向稳定应满足不产生纵向滑移为条件。所以，汽车行驶时纵向稳定性的条件为：性的条件为：由于重心高度由于重心高度 的增大而破坏纵向稳定性条件，所的增大而破坏纵向稳定性条件，所以，应对汽车装载高度有所限制。以，应对汽车装载高度有所限制。GGiikgh第三节第三节 汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性 二二.汽车行驶的横
26、向稳定性汽车行驶的横向稳定性1.1.汽车在平曲线上受力分析汽车在平曲线上受力分析 汽车在平曲线上行驶时产汽车在平曲线上行驶时产生的离心力为：生的离心力为：gRGvF2 将离心力与汽车重力分解将离心力与汽车重力分解为平行于路面的横向力和垂直为平行于路面的横向力和垂直于路面的竖向力，即于路面的竖向力，即sincosGFXcossinGFY第三节第三节 汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性 二二.汽车行驶的横向稳定性汽车行驶的横向稳定性1.1.汽车在平曲线上受力分析汽车在平曲线上受力分析 由于路面横向倾角由于路面横向倾角 一般一般很小，则，很小，则，其中称其中称 为横向超高坡度为横向超高坡度(简简称超高
27、率称超高率)，所以，所以hitg sin1coshihhhigRvGGigRGvGiFX22第三节第三节 汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性 二二.汽车行驶的横向稳定性汽车行驶的横向稳定性1.1.汽车在平曲线上受力分析汽车在平曲线上受力分析 横向力是汽车行驶的不稳定因素，竖向力是稳定因素。横向力是汽车行驶的不稳定因素，竖向力是稳定因素。higRvGX2采用横向力系数来衡量稳定性程度，其意义单位车重的横向采用横向力系数来衡量稳定性程度，其意义单位车重的横向力，即力，即hhhigRvGGigRGvGiFX22higRvGX2hiRV1272第三节第三节 汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性 二二.汽车行
28、驶的横向稳定性汽车行驶的横向稳定性2.2.横向倾覆条件分析横向倾覆条件分析2)(2bGFibYXhhh 为使汽车不产生倾覆，必须使倾覆力矩小于或等于稳定力矩为使汽车不产生倾覆，必须使倾覆力矩小于或等于稳定力矩即即因因 比比 小得多，可略去不计，则小得多，可略去不计，则hFiGghbGX2hhgiVihbVR1272127222bGXhhhiVR1272第三节第三节 汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性 二二.汽车行驶的横向稳定性汽车行驶的横向稳定性3.3.横向滑移条件分析横向滑移条件分析 汽车在平曲线上行驶时，因横向力的存在，可能使汽车沿横汽车在平曲线上行驶时，因横向力的存在，可能使汽车沿横向力的
29、方向产生横向滑移。为使汽车不产生横向滑移，必须使横向力的方向产生横向滑移。为使汽车不产生横向滑移，必须使横向力小于或等于轮胎和路面之间的横向附着力，即向力小于或等于轮胎和路面之间的横向附着力，即hhGYXhGX式中：式中：横向附着系数，一般横向附着系数，一般=（0.60.60.70.7）h第三节第三节 汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性 二二.汽车行驶的横向稳定性汽车行驶的横向稳定性4.4.横向稳定性的保证横向稳定性的保证 汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于横向汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于横向力系数值的大小。力系数值的大小。横向倾覆和滑移的条件分别是：横向倾覆和滑移的条件分别是：hGXghbGX2一般一般 ，即，即 ，而，而 所以所以 。ghb212ghb5.0hghhb2
