第2讲 1 3汽车驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图 1 4汽车行驶的附着条件与汽车的附着率

=30000·0.94·0.7
=19740N
Ft<Fφ，满足附着条件； 再校核驱动条件： Ft≥Ff+FW+FI
Ff+FW+FI= Gcosαφ+Gsinα
=30000·0.94·0.02+3000·0.34
=10764N
Ft<Ff+FW+FI，不满足驱动条件；
综上所述，该车爬不上此坡。
§1—4 汽车的驱动力——行驶阻力平衡图与动力特性图
mdu dt
长江大学工程技术学院教案/讲稿
后轮驱动：FX2 = Ff1 + FW + Fi +
mdu dt
低挡加速或爬坡时，后轮驱动汽车的后轮附着率：
Cφ2 =
FX2 FZ2
=
Fi
+
mdu dt
=
FZS2 +
mhg L
du dt
L(i + 1 du) gcosα dt
a + hg (i +
1 du) gcosα dt
——单位车重的驱动力与空气阻力之差。
D = Ft – Fw (定义式) G
D = f + i + δ du (行驶方程式) g dt
1、作动力特性图：
2、图解法求解：
⑴ 最高车速：
D 与 f 的交点，D=f ⑵ 最大爬坡度：du =0，
dt D=f+i i=D-f ∵一档的 D 为 D1max ∴imax=D1max-f ⑶ 加速度： i=0
D = f + δ du g dt
du = g (D-f)
dt
δ
⑷ 平均技术速度
直接档的 D0max 对平均技术速度有很大影响。 汽车常挂直接档行驶，若 D0max 过小，遇小坡就得减档，影响平均技术速度 例题：
1、某车总重 G=80000N，D1max=0.36。若改装为总重 G‘=90000N 后，对 D 有何 影响？（其它结构不变）
——汽车行驶时重量再分配
1、根据受力图列方程： 将作用在汽车上的各力对前、后轮接地面中心取矩，则得：
FZ1 =
G(bcosαL
hgsinα)–
L1(mhgddut +∑Tj)- FZW1-
L1∑Tf
FZ2 =
G(acosα+ L
hgsinα)+
L1(mhgddut +∑Tj)- FZW2+
L1∑Tf
长江大学工程技术学院教案/讲稿
第 2 讲 2 学时 教学目的及要求： 掌握汽车的驱动力－行驶阻力平衡图的绘制，汽车加速度曲线的绘制，汽车的 加速度倒数曲线的绘制，汽车的加速时间曲线的绘制，汽车爬坡度曲线的绘制，汽 车动力特性图的绘制。 主要内容： §1-3 汽车驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 §1-4 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率 教学重点： 驱动力－行驶阻力平衡图及利用驱动力－行驶阻力平衡图分析汽车的动力性， 汽车的动力因数，动力特性图及利用动力特性图分析汽车的动力性 教学难点： 动力特性图及利用动力特性图分析汽车的动力性 教学过程:
⑶ 爬坡度：Fj =0 以任一车速行驶时，不松油门，用 Ft 剩余部分来爬坡。 Fi = Ft-（Ff+FW）
sinα = Ft–(Ff+Fw) G
α =arcsin Ft–(Ff+Fw) G
i= tgα
当坡度很小时，i = Ft–(Ff+Fw) G
档位越低，i 越大。 imax——一档;i0max –直接档
二、汽车的附着力：Fφ 1、汽车附着力——在车轮与路面没有相对滑动的情况下，路面对车轮提供的切向
反力的极限值。
Fφ=FZφφ Fφ取决于：
1 在硬路面上——可以是最大的静摩擦力，
主要取决于路面与轮胎的性质；
2 在软路面上——取决于土壤的剪切强度和车轮与土壤的结合强度
2、 Fφ的影响因素： ⑴ 载重量：
解：D = Ft – Fw G
∵Ft-FW 不变 ∴D1max·G=D‘1max·G‘ 0.36 ×80000=D‘1max×90000 D‘Imax =0.32
2、某车 D0max=0.06
⑴ 若在 f=0.02 的道路上行驶，用直接档能爬上多大的坡度；
⑵若将上述动力用来加速，δ=1 时，可获得多大的加速度？
1 与汽车静止时地面法向反力比较：
FZ1
=
Gb L
FZ2
=
Ga L
上式中第一项为汽车静止不动时前后轴上的静载荷；第二项为行驶中产生的动
载荷。动载荷的绝对值随坡度、加速度以及速度的增加而增大。
2 汽车行驶时：
Z1↘，Z2↗，即：重量再分配现象。 ∴汽车多后轮驱动。
例题：
一全轮驶动的汽车，总重 G=30000N，在φ=0.7，f=0.02，α=20°的坡度上行驶，
对于四轮驱动汽车，定义后轴转矩分配系数为Ψ：
Ψ = Tt2 Tt1 + Tt2
Cφ1 = L(1-Ψ)q b - hgq
Cφ1 > Cφ2 时：
Cφ1 < Cφ2 时： 分析：
则后轴转矩分配系数为（1-Ψ）
Cφ2 = LΨq a + hgq
q=
φb
L(1-Ψ) + φhg
q = φa LΨ - φhg
前轮驱动汽车： Fφ1 = FZ1φ 后轮驱动汽车： Fφ2 = FZ2φ 全轮驱动汽车： Fφ1 = FZ1φ （2）汽车的附着力：
Fφ2 = FZ2φ
前轮驱动汽车： Fφ = FZ1φ 后轮驱动汽车： Fφ = FZ2φ 全轮驱动汽车： Fφ = FZφ = FZ1φ+FZ1φ 对前驱动轮 Fx1 ≤ FZ1φ 前驱动轮的附着率： Cφ1 = FX1
解：⑴ i=D-f
=0.06-0.02=0.04=4% ⑵du = g (D-f)
dt δ
长江大学工程技术学院教案/讲稿
=9.8（0.06-0.02）=0.392m/s2
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该车可否爬上此坡？（Me=150Nm，r=0.4m，ig1=6，i0=5，ηt=0.8，sinα=0.34，cos
α=0.94，FW≈0，Fj≈0） 解：先校核附着条件：Ft<Fφ
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Ft
=
Ttqigi0ηt r
=150·6·5·0.8/0.4
=9000N
Fφ=Gcosαφ
§1—3 汽车行驶的驱动与附着条件
一、汽车行驶的驱动与附着条件：
1、驱动条件—首先得有劲
δmdu dt
= Ft – (Ff + FW + Fi)
≥
0
Ft≥Ff+FW+Fi
2、附着条件—有劲还得使得上
用 Fφ表示轮胎切向反力的极限，在硬路面上它与驱动轮所受的法向反力成正 比：（φ为附着系数）
（1）驱动轮的附着力：
增加驱动轮的法向反力 X2，有利于驱动。 例：越野车由货车的 FZ2↗（FZ2+FZ1），使 Fφ↗ ⑵ 轮胎结构：
深大花纹——在松软路面上，使土壤与车轮的结合强度提高；
松软路上放气 P↘——胎面接地面积大，嵌入土壤的花纹数多，抓地能力强， 且沉陷量小，土壤阻力小；
⑶ 附着系数：φ
取决于路面种类与状况、轮胎结构（花纹、材料等）及 ua 等因素。 三、驱动轮的法向反作用力
令等效坡度 q = i + 1 du gcosα dt
则 Cφ2 =
Lq a + hgq
在附着系数为φ的路面上能通过的最大等效坡度为：
q = φa L - φhg
低挡加速或爬坡时，前轮驱动汽车的前轮附着率：
Cφ1 =
Lq b - hgq
在附着系数为φ的路面上能通过的最大等效坡度为：
q = φb L + φhg
用图解法解行驶方程式：
Ttqigi0ηt = Gcosαf + CDAua2 + Gsinα +δmdu
r
21.15
dt
一、驱动力—行驶阻力平衡图：
1、作图：
在 Ft—ua 图上加上（Ff+FW）--ua 图。 2、图解法求解：
⑴ 最高车速：uamax Ft 与 Ff+FW 的交点对应的车速；
⑵ 以任一车速行驶：ua 松油门，Ft 的部分负荷曲线（虚线）与 Ff+FW 曲线的交点对应的车速；
FZ1 则要求 Cφ1 ≤φ
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对后驱动轮 Fx2 ≤ FZ2φ 后驱动轮的附着率： Cφ2 = FX2
FZ2 则要求 Cφ2 ≤φ ∴Ft≤FZ2（f+φ）∵f<<φ ∴ Ft≤FZ2φ 一般形式 Ft ≤ FZφφ 3、驱动与附着条件：
Ff+FW+Fi≤Ft≤FZφφ
⑷ 加速度：Fi =0
Fj=Ft-（Ff+FW）
du dt
=1 δm
[Ft –(Ff +Fw )]
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∵
aj=
du dt
∴ t = 错误! = 错误!
加速时间 t：即为 1/aj—ua 图曲线下的面积。 二、动力特性图：
不同汽车，参数不同（G、A、CD 等不同），无法在 Ft--ua 图上比较动力性。 动力因数，D
式中，∑Tj = TjW1+TjW2 ,∑Tf = Tf1+Tf2
忽略旋转质量的惯性阻力偶矩和滚动阻力偶矩：
FZ1 = FZS1 –
mhg L
du dt
- FZW1
FZ2 = FZS2 +
mhg L
du dt
- FZW2
作用在驱动轮上的地面切向反作用力：
前轮驱动：FX1 = Ff2 + FW + Fi +