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:
§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
δm du dt = F t – (F f + F W + F i ) ≥ 0
F t ≥F f +F W +F i
2、附着条件—有劲还得使得上
用F φ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：
前轮驱动汽车： F φ1 = F Z1φ
后轮驱动汽车： F φ2 = F Z2φ
全轮驱动汽车： F φ1 = F Z1φ F φ2 = F Z2φ
（2）汽车的附着力：
前轮驱动汽车： F φ = F Z1φ
后轮驱动汽车： F φ = F Z2φ
全轮驱动汽车： F φ = F Z φ = F Z1φ+F Z1φ
对前驱动轮 F x1 ≤ F Z1φ
前驱动轮的附着率： C φ1 = F X1F Z1
则要求 C φ1 ≤φ
对后驱动轮F
x2 ≤ F
Z2
φ
后驱动轮的附着率： C
φ2 =F X2 F Z2
则要求C
φ2 ≤φ
∴F t≤F Z2（f+φ）∵f<<φ∴F t≤F Z2φ
一般形式F t ≤F Z
φφ
3、驱动与附着条件：
F f+F W+F i≤F t≤F Zφφ
二、汽车的附着力：F
φ
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=F Zφφ
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：
增加驱动轮的法向反力X2，有利于驱动。
例：越野车由货车的F Z2↗（F Z2+F Z1），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u a等因素。
三、驱动轮的法向反作用力
——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：
F Z1 = G
L(bcosα- h g sinα)–
1
L(mh g
du
dt+∑T j)- F ZW1-
1
L∑T f
F Z2 = G
L(acosα+ h g sinα)+
1
L(mh g
du
dt+∑T j)- F ZW2+
1
L∑T f
式中，∑T j = T jW1+T jW2 ,∑T f = T f1+T f2
忽略旋转质量的惯性阻力偶矩和滚动阻力偶矩：
F Z1 = F ZS1–mh g
L
du
dt- F ZW1
F Z2 = F ZS2 + mh g
L
du
dt- F ZW2
作用在驱动轮上的地面切向反作用力：
前轮驱动：F X1 = F f2 + F W + F i + m du dt
后轮驱动：F X2 = F f1 + F W + F i + m du dt
低挡加速或爬坡时，后轮驱动汽车的后轮附着率：
C φ2 = F X2F Z2 = F i + m du dt F ZS2 + mh g L du dt = L(i + 1gcos αdu dt ) a + h g (i + 1gcos αdu dt ) 令等效坡度 q = i + 1gcos αdu dt 则 C φ2 = Lq a + h g q 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 - φh g
低挡加速或爬坡时，前轮驱动汽车的前轮附着率：
C φ1 = Lq b - h g q 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 + φh g
对于四轮驱动汽车，定义后轴转矩分配系数为Ψ：
Ψ = T t2T t1 + T t2
则后轴转矩分配系数为（1-Ψ） C φ1 = L(1-Ψ)q b - h g q C φ2 = L Ψq a + h g q C φ1 > C φ2时： q = φb L(1-Ψ) + φh g
C φ1 < C φ2时： q = φa L Ψ - φh g
分析：
①与汽车静止时地面法向反力比较：
F Z1 =
G b L F Z2 = G a 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：
Z 1↘，Z 2↗，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，该车可否爬上此坡？（M e =150Nm ，r=0.4m ，i g1=6，i 0=5，ηt =0.8，sin α=0.34，cos α=0.94，F W ≈0，Fj ≈0）
解：先校核附着条件：F t F t = T tq i g i 0ηt r
=150·6·5·0.8/0.4
=9000N
F φ=Gcos αφ
=30000·0.94·0.7
