汽车行驶原理

要使汽车行驶,必须具备两个基本行驶条件,即驱动条件和附着条件。

1、驱动条件

驱动条件是指汽车必须有足够的驱动力以克服汽车行驶过程中遇到的各种阻力。

(1)汽车的驱动力Ft

汽车的驱动力由发动机提供。如图1所示,发动机发出的转矩经传动系统传至车轮上,该转矩Tt力图使车轮旋转,因此在驱动轮与地面接触处向地面施加一个向后的力F0。与此同时,地面对车轮施加一个与F0大小相等、方向相反的反作用力Ft,该力即驱动汽车行驶的驱动力。

图1 汽车驱动力产生示意图

(2)汽车的行驶总阻力∑F

汽车的行驶总阻力包括滚动阻力F1、空气阻力F2、坡度阻力F3和加速阻力F4。

1)滚动阻力F1主要是由于车轮滚动时轮胎与路面摩擦而产生的。

2)空气阻力F2是由于汽车行驶时汽车与其周围的空气相互作用而产生的。

3)坡度阻力F3是汽车重力沿坡道向下的分力。

4)加速阻力F4是汽车加速行驶时,需要克服其质量加速运动时的惯性力。

(3)汽车驱动力和行驶总阻力的PK结果

汽车行驶的过程是驱动力与各种阻力的交替变化过程。

1)当Ft=F1+F2+F3时,汽车匀速行驶。

2)当Ft>F1+F2+F3时,汽车才能起步或加速行驶。

3)当Ft<F1+F2+F3时,汽车无法起步或减速行驶,直至停车。

所以,汽车行驶的驱动条件是Ft≥F1+F2+F3,即Ft≥∑F。

2、附着条件

驱动力大,加速能力好,爬坡能力强,动力性能好,但这一切只有在轮胎与路面有足够大的附着力时才可以实现。在附着性能差的、湿滑的路面上,大的驱动力可能引起车轮在路面上急剧加速滑转,地面切向反作用力并不很大,动力性能也未能进一步提高。由此可见,汽车的动力性能不只受驱动力的制约,还受到轮胎与地面附着条件的限制。

地面对轮胎切向反作用力的极限值(最大值)称为附着力Fφ。地面对轮胎的切向反作用力,也就是汽车驱动力Ft,不能大于附着力Fφ,否则将发生驱动轮滑转现象,否则将发生驱动轮滑转现象,这就是汽车行驶的附着条件,可表达为Ft≤Fφ。

因此,汽车行驶要满足∑F≤Ft≤Fφ,即汽车驱动力不小于行驶总阻力,不大于附着力。

在冰雪或泥泞的地面上,由于附着力很小,汽车的驱动力受到附着力的限制而不能克服较大的阻力,导致汽车减速甚至不能前进,即使增加节气门开度或换入低档,车轮只会滑转而驱动力不会增大。为了增加车轮在冰雪路面的附着力,可采用特殊花纹的轮胎、镶钉轮胎或在普通轮胎上绕装防滑链等方式,以提高对冰雪路面的附着作用。此外,非全轮驱动汽车的附着重力仅为分配到驱动轮上的那一部分总重力,而四轮驱动汽车的附着重力则为全车的总重力,因而其附着力较前者显著增大。

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