du dt
du dt

FZw1

G
rf L

FZw 2

G
rf L

cos


cos

15
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
（1）静态轴荷的法向反作用力
FZs1

G
b L
cos

hg L
sin

FZs2

G
a L
cos

hg L
sin

➢主要与质心位置 及坡度角有关。
第一章 汽车动力性
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
➢本节将介绍附着力、附着条件、附着率等基本概 念，分析汽车在纵向坡道上加速上坡时的受力 ，确 定汽车在不同行驶条件下的附着率。
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
一、汽车行驶的附着条件
1.附着力 F
地面对轮胎切向反作 用力的极限值（最大值） 即为附着力。
同理可得，当汽车由前轮驱动时
C1

b
q hg
q
LL
q b L 1 hg
L
思考：如果a=b， 哪种驱动方式的 等效坡度更大？
32
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
3）四轮驱动汽车
令后轴的转矩分配系数为
Tt2
Tt1 Tt2
驱动方式或
车型
Ψ
前轮驱动
0
后轮驱动
1
Audi
0.5
g dt
即 q
35
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
思考：如果路面附着系数 0.7 ，两种轿车1挡的动
力性可否得到充分发挥？
36
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
2. 高速行驶时的附着率
C2

FX 2 FZ 2

Ff1 Fw Fi Fj
FZs 2
FZw2
➢胎面的四道沟槽减小了车轮和地面间的有效接地面积， 使车轮的附着力下降，汽车的车速得以控制。
6
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
2.附着条件
后轮驱动时，附着条件是 FX 2 FZ 2
Tt
Tf 2 r
FX 2

FZ 2
附着条件：地面作用在驱动轮上的切向反力小于驱动
轮的附着力。
BMW325i
0.63
M.B.4Matic
0.65
33
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
FX 1

(1
)G(sin


1 g
du ) dt
C1

(1 )q
b hg q
LL
FX 2
G(sin


1 g
du ) dt
C 2

a
q
hg
q
LL
➢等效坡度一定时，如果前轮附着率较大，前驱动轮的驱动力将先达 到地面附着力而滑转，后驱动轮驱动力也保持在前轮刚开始滑转时的数 值不再增加。
14
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
FZ1

G
b L
cos

hg L
sin




G g
hg L

FZ 2

G
a L
cos

hg L
sin




G g
hg L

Iw Lr
Iw Lr

If igi0 Lr If igi0 Lr

➢通常前、后驱动轮的附着率不相等，汽车的等效坡度受附着率较大 驱动轮的限制。
若C1 C 2
q b L
1 hg L
若C1 C 2
aL q
hg L
34
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
如果前、后轮驱动力可以通过自动调节同时达到附着力极限
G cos G sin G du
G g
hg L
du dt
令i 0
du 0 dt
C2

Ff1 Fw FZs2 FZw 2
37
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
➢随着车速的增加，后轮的法向反作用力下降，而切向反作用力则
按车速的平方关系增大。因此，附着率 C2 随车速的提高而急剧增大，
附着条件不易满足。
思考：高速轿车该如何解决附着率过大的问题？
踏板起步较好。
什 么
？
汽车在什么工况下工作，
起步急加速。
附着条件会不易满足？
10
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
➢起步过程中，驱动轮的严重滑转会加剧轮胎的磨损。
解决方案
➢装用TCS（ASR）驱动力控制系统，通过对驱 动轮作用制动力矩控制起步过程的FX2。
FX 2 Tt Tr2 Tf 2 / r FZ 2
C2

a
q hg
q
LL
➢ C2为加速上坡行驶时要求的地面附
着系数。当在一定附着系数的路面上行驶 时，汽车能通过的最大等效坡度为q。
aL q
1 hg
L
31
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
2）前轮驱动汽车
当汽车由后轮驱动时
C2

a
q hg
q
LL
q a L 1 hg
L
思考
驱动轮上的切向反力主要与哪些因素有关？其 大小可否通过驾驶员合理控制？
7
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
3.附着率
由附着条件可得
FX 2
FZ 2
令
C 2

FX 2 FZ 2
C 2—后轮驱动汽车驱动
轮的附着率；
后轮驱动汽车的附着条件
也可以表达为 C2
前轮驱动时，附着条件是
三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力
➢切向反作用力最大值出现在汽车加速爬坡的工况， 以下将在此工况下进行分析。
25
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率 ➢将整车分解为车身、驱动轮（前轮）、从动轮（后轮）三部分，分别分析其受力。
26
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
Fp2

m2
du dt
四、附着率
汽车直线行驶状况下，充分发挥驱动力作用时要求的 最低附着系数。
1. 加速、上坡行驶时的附着率
1）后轮驱动汽车
C2

FX 2 FZ 2

Ff1 Fw Fi Fj
FZs2
FZw2
G g
hg L
du dt
30
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
忽略空气阻力和滚动阻力
Gw2
sin


FX 2
FX 2r Tf 2 Tjw2
FX 2

Tf 2 r
Tjw2 r
Tjw2很小，忽略不计
FX 2 Ff 2
Fp2

Ff 2
Gw2
sin


m2
du dt
27
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
Fp1

Fp2

Fw
WB
sin


mB
du dt
将
Fp2
（3）空气升力
FZw1

1 2
CLf
Aur2
FZw 2

1 2
CLr Aur2
CLf－前空气升力系数；CLr－后空气升力系数。
20
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
21
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
22
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
23
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
➢前轮驱动时， 如果FX1小、FZ1大、C1 小，附着条件
容易得到满足。
➢路面条件好，车速低，Ff 小；行驶车速低， Fw 小；路面平坦，Fi 小；不急加速，Fj 小。
FX1小
什么路面条件下，附着条
湿滑路面、冰雪
件不易满足？
路面、沙地等。
解
当路面有积雪时，起步用
用高挡轻踩加速
释 为
高挡好还是用低挡好？
2
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
思考
胎面与 的关系？
➢光面胎和带花纹的轮胎在 干燥硬路面上的附着系数有何 不同？
➢轮胎花纹起什么作用？
3ห้องสมุดไป่ตู้
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
4
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
F1方程式赛车在不同天气条件下 使用的不同胎面花纹的轮胎
5
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
常见路面的平均附着系数
路面条件 干沥青路面 湿沥青路面
附着系数 0.7～0.8 0.5～0.6
FX max F FZ
FZ—地面作用在车轮上
干燥的碎石路 干土路 湿土路
0.6～0.7 0.5～0.6 0.2～0.4
的法向反力；
滚压后的雪路
0.2～0.3
—附着系数，与路面
和轮胎都有关。
思考：为什么汽车在湿土路上容 易出现打滑现象？
)
du dt
代入得
FX 1

Ff
2

Fw

G
sin


m