汽车的行驶原理.ppt

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 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+FjF0=MtrFt=F0F=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、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的是由于空气的粘性在车身表面产生的摩擦作用的阻力。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。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。坡道角度坡道角度百分比百分比11.7/10023.5/10035.2/10047.0/10058.7/1001018/1001527/1002036/1002547/1003058/1003570/1004084/10045100/100坡道阻力坡道阻力Fi坡道角度坡道角度百分比百分比11.7/10023.5/10035.2/10047.0/10058.7/1001018/1001527/1002036/1002547/1003058/1003570/1004084/10045100/100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，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，所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加速加速Ft=F匀速匀速FtF=G 汽车车轮打滑汽车车轮打滑汽车行驶充分必要条件汽车行驶充分必要条件FFtF 返回返回 作业作业一、填空一、填空题题1、汽、汽车车的的驱动驱动力是由力是由产产生的。生的。2、汽、汽车车的坡道阻力是汽的坡道阻力是汽车车上坡上坡时时其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和汽车车。4、总总阻力的公式阻力的公式为为。5、当、当Ft=F时时，汽，汽车车行行驶驶；当；当FtF时时，汽，汽车车行行驶驶；当；当FtF时时，汽，汽车车行行驶驶或或。6、附着力与、附着力与车轮车轮所承受垂直于地面的所承受垂直于地面的和和成成比。比。7、滚动滚动阻力系数与阻力系数与、和和等有关。等有关。8、影响空气阻力的因素主要有汽、影响空气阻力的因素主要有汽车车的的、迎、迎风风和和。车车速越快空气阻力就越速越快空气阻力就越。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、加速阻力与汽车车的的和和有关有关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、填空一、填空题题1、汽、汽车车的的驱动驱动力是由力是由发动发动机机产产生的。生的。2、汽、汽车车的坡道阻力是汽的坡道阻力是汽车车上坡上坡时时其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和汽车车总质总质量量。4、总总阻力的公式阻力的公式为为F=Ff+Fw+Fi+Fj。5、当、当Ft=F时时，汽，汽车车均匀均匀行行驶驶；当；当FtF时时，汽，汽车车加速加速行行驶驶；当；当FtF时时，汽，汽车车减速减速行行驶驶或或停止停止。6、附着力与、附着力与车轮车轮所承受垂直于地面的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、滚动滚动阻力系数与阻力系数与轮轮胎胎、车车速速和和路面性路面性质质等有关。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汽车车形状形状、迎迎风风面面积积和和车车速速。车车速越快空气阻力就越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、加速阻力与汽车车的的质质量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希腊字母常用指代意义及其汉字注音希腊字母常用指代意义及其汉字注音序号序号大写大写小写小写英语音标注音英语音标注音英文英文汉字注音汉字注音常用指代意义常用指代意义1/lf/alpha阿尔法角度，系数，角加速度，第一个2/bi:t/或/bet/beta贝塔磁通系数，角度，系数3/gm/gamma伽玛电导系数，角度，比热容比4/delt/delta得尔塔变化量，化学反应中的加热，屈光度，一元二次方程中的判别式5/epsln/epsilon埃普西龙对数之基数，介电常数6/zi:t/zeta泽塔系数，方位角，阻抗，相对黏度7/i:t/eta伊塔迟滞系数，效率8/i:t/theta西塔温度，角度9/at/iota埃欧塔微小，一点10/kp/kappa堪帕介质常数，绝热指数11/lmd/lambda兰姆达波长，体积，导热系数12/mju:/mu谬/穆磁导系数，微，动摩擦系（因）数，流体动力黏度13/nju:/nu拗/奴磁阻系数，流体运动粘度,光子频率，化学计量数14希腊/ksi/英美/za/或/sa/xi可西/赛随机变量，（小）区间内的一个未知特定值15/umaikrn/或/mkrn/omicron欧(阿)米可荣高阶无穷小函数16/pa/pi派圆周率，(n)表示不大于n的质数个数17/r/rho柔/若电阻系数，柱坐标和极坐标中的极径，密度18/sm/sigma西格玛总和，表面密度，跨导，正应力19/t:/或/ta/tau套/驼时间常数，切应力，2（两倍圆周率）20/ipslon/或/psln/upsilon宇(阿)普西龙位移21/fa/phi弗爱/弗忆磁通，角，透镜焦度，热流量22/ka/chi凯/柯义统计学中有卡方(2)分布23/psa/psi赛/普赛/普西角速，介质电通量，函数24/m/或/ome/omega欧米伽/欧枚嘎欧姆，角速度，交流电的电角度，化学中的质量分数