汽車駕駛技術(shù)課件

1、第一章第一章 汽車駕駛的基本知識(shí)汽車駕駛的基本知識(shí) 11 汽車行駛的作用力和使用性能汽車行駛的作用力和使用性能 學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1了解汽車行駛條件和主要作用力。 2熟知汽車性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)及分類。 3熟知 汽車行駛的車輪驅(qū)動(dòng)力和路面附著力。 4了解汽車使用情況對(duì)車輛性能的影響。一、汽車行駛時(shí)的受力一、汽車行駛時(shí)的受力 汽車從靜止到開始運(yùn)動(dòng)（起步），再到正常行駛的過程中，都將受到外界各種阻力的影響。這些阻力主要有滾動(dòng)阻力、空氣阻力、上坡阻力和加速阻力等。 要使汽車以一定的速度行駛，則必須從外部對(duì)汽車施加一個(gè)推力，以克服汽車行駛運(yùn)動(dòng)時(shí)所遇到的阻力。汽車的動(dòng)力傳遞如圖111所示。 圖111 汽車

2、的動(dòng)力傳遞1汽車的驅(qū)動(dòng)力 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)傳至驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪上的扭矩Mt使其對(duì)地面產(chǎn)生一個(gè)切向作用力（圓周力）Fo，地面同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)作用于驅(qū)動(dòng)車輪上的切向反作用力Ft。這個(gè)反作用力即為驅(qū)動(dòng)汽車行駛的外力，稱為汽車的驅(qū)動(dòng)力。Ft與Fo大小相等，方向相反，如圖112所示。其值為： Ft=式中 Mt作用于驅(qū)動(dòng)輪的扭矩，Nm； r驅(qū)動(dòng)車輪的半徑，m。圖112 汽車的驅(qū)動(dòng)力 Mt是發(fā)動(dòng)機(jī)有效扭矩Me經(jīng)傳動(dòng)系傳到驅(qū)動(dòng)輪上獲得的。由于傳動(dòng)系的降速增扭作用，使驅(qū)動(dòng)輪上獲得的扭矩Mt比發(fā)動(dòng)機(jī)有效扭矩Me增大數(shù)倍。 汽車的驅(qū)動(dòng)力與發(fā)動(dòng)機(jī)的有效扭矩、變速器傳動(dòng)比、主減速器傳動(dòng)比和傳動(dòng)系的機(jī)械效率成正比

3、，與驅(qū)動(dòng)車輪的半徑成反比。 2汽車行駛時(shí)的阻力 汽車行駛的阻力有滾動(dòng)阻力Ff、空氣阻力Fw、上坡阻力Fi和加速阻力Fj，汽車行駛的總阻力為： FFf +Fw+Fi+Fj 如圖113所示，上述阻力中，滾動(dòng)阻力和空氣阻力在任何行駛條件下均存在。上坡阻力和加速阻力僅在一定行駛條件下存在，在平直道路上等速行駛時(shí)沒有上坡阻力和加速阻力。重力驅(qū)動(dòng)力滾動(dòng)阻力空氣阻力圖113 汽車行駛的阻力（1）滾動(dòng)阻力 滾動(dòng)阻力產(chǎn)生的原因有： 1）道路變形 汽車車輪在松軟道路上行駛時(shí)會(huì)擠壓路面，輪胎與路面間產(chǎn)生摩擦，路面受車輪擠壓產(chǎn)生塑性變形而消耗一定的能量。 2）輪胎變形 汽車行駛時(shí)輪胎會(huì)產(chǎn)生變形，在變形、恢復(fù)的循環(huán)中，

4、也要消耗一部分能量。 滾動(dòng)阻力Ff與汽車總質(zhì)量G和汽車滾動(dòng)系數(shù)f成正比。（2）空氣阻力 汽車在空氣中行駛，汽車前面會(huì)受到空氣流的“壓力”；汽車車身表面受到空氣流的“摩擦力”；汽車后面因空氣稀薄而形成渦流產(chǎn)生“吸力”；這些壓力、摩擦力、吸力形成了汽車行駛的空氣阻力Fw，圖114所示。圖114汽車行駛的空氣阻力（3）上坡阻力 如圖115所示，汽車沿坡道上行時(shí)，汽車重力平行于坡道路面的分力起阻礙汽車上坡行駛的作用力，稱為上坡阻力Fi，F(xiàn)i=Gsin。道路的坡度越大，上坡阻力越大。圖115汽車行駛的上坡阻力（4）加速阻力 汽車加速行駛時(shí)，需要克服因其質(zhì)量加速而產(chǎn)生的慣性力。這個(gè)慣性力的作用方向始終與汽

5、車運(yùn)動(dòng)方向相反，稱為加速阻力Fj，圖116 所示。 汽車加速阻力越小，其加速能力越好。一般小型轎車加速能力強(qiáng)，大型貨車、公交客車加速能力弱。圖116 汽車的加速阻力3汽車行駛條件 （1）汽車行駛的驅(qū)動(dòng)條件 汽車的驅(qū)動(dòng)力用以克服各種阻力。若汽車的驅(qū)動(dòng)力大于摩擦力、空氣阻力和上坡阻力之和，汽車將加速行駛；或若汽車的驅(qū)動(dòng)力小于三個(gè)阻力之和，汽車將減速行駛直至停車。 汽車在不同路面狀況和不同運(yùn)行工況下的受力情況是不同的，見表111。 表111 汽車運(yùn)行工況與受力分析路面狀況運(yùn)行工況驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力關(guān)系水平路面減速行駛FtFfF等速行駛FtFfF加速行駛FtFfFFj縱向坡道等速上行FtFfFFi加速上

6、行FtFfFFiFj 增大驅(qū)動(dòng)力只有在驅(qū)動(dòng)輪與路面不發(fā)生滑轉(zhuǎn)時(shí)才有效。在輪胎和路面一定的條件下，驅(qū)動(dòng)力增大到一定程度時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪將出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。這表明汽車行駛除受驅(qū)動(dòng)條件的制約外，還受輪胎與地面附著條件的限制。 地面對(duì)輪胎切向反作用力的極限值稱為附著力F，它與地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的法向反作用力FZ成正比。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力Ft大于附著力F時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。為了避免車輪滑轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)力要等于或者小于附著力。 由此可見，若要汽車在道路上正常行駛，必須同時(shí)滿足驅(qū)動(dòng)和附著條件。（2）汽車行駛的附著條件 為避免驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)，即附著條件是： FtFFZ 式中： FZ作用于所有驅(qū)動(dòng)輪的地面法向反作用力。 附著系數(shù)，與輪胎結(jié)構(gòu)及

7、路面條件有關(guān)。 不同路面的附著系數(shù)如下圖所示。二、汽車的使用性能二、汽車的使用性能 汽車使用性能主要包括動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、制動(dòng)性、通過性、行駛平順性及加速性等，通過這些性能指標(biāo)可以評(píng)價(jià)汽車性能的好壞。 1汽車的動(dòng)力性 汽車的動(dòng)力性是汽車各種性能中最基本、最重要的性能。汽車的動(dòng)力性直接影響汽車的平均速度，對(duì)汽車的運(yùn)輸效率有決定性的影響。 （1）汽車的動(dòng)力性指標(biāo) 1）汽車最高車速 汽車滿載時(shí)在平直、良好的水泥或?yàn)r青路面上用最高擋行駛可以達(dá)到的最高速度，稱為汽車的最高車速。 2）汽車的加速能力 在各種使用條件下汽車迅速增加行駛速度的能力，稱為汽車的加速能力。評(píng)價(jià)汽車加速性能的指標(biāo)有三個(gè)，即：加

8、速過程中的加速度aj、加速時(shí)間和加速行程。aj越大，、越短，加速性越好。常用原地起步加速時(shí)間與超車加速時(shí)間來表明汽車的加速能力。超車加速時(shí)間是指用最高擋或次高擋由某一中等車速開始，加速到最高車速的80時(shí)所需的時(shí)間（或通過某一段距離所需要的時(shí)間）。3）汽車的上坡能力 汽車的上坡能力用最大爬坡度來評(píng)定。最大爬坡度是指汽車滿載時(shí)在良好路面上，用最低擋等速行駛所能克服的最大道路坡度,如圖117所示。貨車一般在30（16.5）左右，越野車一般在60（30）左右，轎車發(fā)動(dòng)機(jī)功率較大，其上坡能力較好。圖117 爬坡度 （2）汽車動(dòng)力性的影響因素 1）結(jié)構(gòu)因素：主要有發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、主減速器速比、變速器的擋數(shù)和速

9、比、汽車外形和輪胎等。 2）使用因素：對(duì)汽車動(dòng)力性影響的主要因素有汽車的技術(shù)狀況、駕駛技術(shù)、維護(hù)質(zhì)量、運(yùn)行條件等。 2汽車的通過性 汽車的通過性是指汽車在一定裝載質(zhì)量下，以足夠高的平均車速通過各種路況（凹凸路等）克服各種障礙物的能力，也稱為汽車的越野性。 （1）汽車通過性的幾何參數(shù) 汽車通過性的幾何參數(shù)在一定程度上表示汽車可以通過凹凸不平地段和障礙物的能力。通過性的幾何參數(shù)主要有： 1）最小離地間隙h 是指汽車（除車輪外）的最低點(diǎn)與路面之間的距離，圖118所示。它表明汽車無碰撞地越過石塊、土堆和樹樁之類障礙物的能力。 圖118 最小離地間隙2）接近角 從汽車前端最低點(diǎn)向前輪外緣引一條切線，切線

10、與地面形成的夾角稱為接近角，圖119所示。它表明汽車接近障礙物時(shí)不發(fā)生碰撞的可能性。接近角過小，在汽車接近障礙物時(shí)，易造成汽車前部碰觸地面，而產(chǎn)生汽車前端被頂起而無法通過的“觸頭失效”現(xiàn)象。汽車的前懸越短，接近角越大，其通過性越好。 3）離去角 從汽車后端最低點(diǎn)向后輪外緣引一條切線，切線與地面形成的夾角稱為離去角，圖119所示。離去角過小，汽車在離開下坡、土堆等障礙時(shí)，汽車后端與地面發(fā)生碰擦，而產(chǎn)生汽車后端被托住而無法通過的“拖尾失效”現(xiàn)象。汽車離去角越大，其通過性越好。4）通過角也是表征汽車通過能力的參數(shù)，圖119所示。圖119 接近角、離去角及通過角 5）縱向通過半徑R 是指與汽車前后輪及

11、兩軸之間最低點(diǎn)相切圓的半徑，圖1110所示。它表明汽車通過小丘、拱橋等路面時(shí)的能力。如果離地間隙過小、縱向通過半徑R過大，在通過小丘、拱橋及凸起路面時(shí)，容易發(fā)生車輛中間底部零部件與障礙物物碰觸，而產(chǎn)生汽車被頂起無法通過的“頂起失效”現(xiàn)象?？v向通過半徑越小，其通過性越好。圖1110 縱向通過半徑 6）最小轉(zhuǎn)彎半徑r ：汽車向左或向右轉(zhuǎn)彎，當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到極限位置時(shí)，轉(zhuǎn)向中心到汽車外側(cè)車輪軌跡的兩個(gè)最小距離中，數(shù)值較大的一個(gè)，稱為汽車的最小轉(zhuǎn)向半徑，圖1111所示。最小轉(zhuǎn)彎半徑r小，表明轉(zhuǎn)彎時(shí)所占的空間小，汽車轉(zhuǎn)彎靈活性好。圖1111 最小轉(zhuǎn)彎半徑（2）影響通過性的主要因素 1） 輪胎 在松軟路面上行

12、駛，降低輪胎氣壓可以使輪胎與地面的接觸面積增加，降低輪胎對(duì)路面的單位壓力，增加附著系數(shù)。在堅(jiān)硬路面上行駛時(shí)，適當(dāng)?shù)靥岣咻喬鈮?，可減少輪胎變形，減少滾動(dòng)阻力。另外，輪胎胎面花紋對(duì)附著系數(shù)有很大的影響，應(yīng)根據(jù)不同的使用條件來選擇不同花紋的輪胎。 2）駕駛方法 駕駛方法對(duì)汽車的通過性也有很大影響，駕駛?cè)藨?yīng)針對(duì)不同情況采取不同的駕駛方法。 3）前、后輪輪距 汽車前、后輪的輪距相等，輪胎寬度相同時(shí)，后輪可以沿著前輪壓實(shí)的輪轍行駛，減少行駛阻力，提高通過性。 4）軸荷分配 前、后軸的負(fù)荷應(yīng)有適當(dāng)?shù)谋壤?，前軸負(fù)荷應(yīng)比后軸負(fù)荷小些。當(dāng)前輪的單位壓力比后輪小2030時(shí)，可減小在松軟路上的滾動(dòng)阻力，提高通過性。

13、 5）最低穩(wěn)定車速 行駛車速降低時(shí)地面的抗剪能力較強(qiáng)，可以提高附著系數(shù)，使車輪不易打滑。所以，在較差路面行駛時(shí)用穩(wěn)定的低速行駛可改善汽車的通過性。3汽車的穩(wěn)定性 汽車的穩(wěn)定性是指汽車抵抗傾覆和側(cè)滑而保持穩(wěn)定行駛的能力。 （1）縱向、橫向穩(wěn)定性 汽車的縱向穩(wěn)定性是指汽車在縱向坡道上行駛時(shí)，車輛保持不繞前或后軸發(fā)生傾覆的能力，圖1112所示。汽車在縱向坡道上行駛，隨著坡度的增大，作用在前軸上的地面法向反作用力不斷減小，縱向穩(wěn)定性會(huì)降低。因此，降低汽車重心的高度，防止貨物移動(dòng)，可提高汽車的縱向穩(wěn)定性。汽車下陡坡時(shí)，使用緊急制動(dòng)或高速行駛中突然撞到大的障礙物，易發(fā)生車輛向前縱向傾覆。汽車上坡時(shí)猛然起步

14、或加速，易發(fā)生前輪離開地面，嚴(yán)重時(shí)車輛向后縱向傾覆。圖1112汽車縱向穩(wěn)定性 圖1113汽車行向穩(wěn)定性汽車的橫向穩(wěn)定性是指汽車抵抗側(cè)翻和側(cè)滑的能力，圖1113所示。在橫向坡道上行駛時(shí)，汽車重心過高或重心過偏，急轉(zhuǎn)彎時(shí)離心力、側(cè)向風(fēng)力和不平道路的側(cè)向沖擊等易引起車輛的側(cè)翻和側(cè)滑。加寬輪距，降低重心，增加胎寬，可以提高汽車的橫向穩(wěn)定性。（2）操縱穩(wěn)定性影響因素1）重心位置 降低汽車重心的位置可以提高汽車橫向和縱向的穩(wěn)定性。2）汽車的軸距、輪距 加長前后軸的軸距可以提高汽車的縱向穩(wěn)定性；加寬輪距，可以提高汽車的橫向穩(wěn)定性。3）道路狀況 道路平直、附著系數(shù)高、彎道半徑大、縱坡小，彎道外側(cè)較高的橫向坡度

15、，均能提高汽車行駛的操縱穩(wěn)定性。4）行駛情況 降低汽車在崎嶇山區(qū)、濕滑路面、急彎道的車速，在轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)采用早轉(zhuǎn)、少轉(zhuǎn)、緩回等方法來提高操縱穩(wěn)定性。5）轉(zhuǎn)向系的技術(shù)狀況 隨著汽車使用時(shí)間延長，轉(zhuǎn)向系機(jī)件的磨損加大，原有的幾何尺寸、配合間隙、前輪定位等發(fā)生變化使得轉(zhuǎn)向系技術(shù)狀況變壞，影響汽車的操縱穩(wěn)定性。6）輪胎的技術(shù)狀況 行駛中，輪胎（尤其是前輪輪胎）爆裂會(huì)使汽車急劇偏轉(zhuǎn)方向；輪胎表面磨損嚴(yán)重，使其對(duì)路面的附著能力變差，易產(chǎn)生滑動(dòng)或側(cè)滑；修補(bǔ)輪胎易造成的前輪不平衡，輪胎氣壓不足或不均勻，使汽車行駛時(shí)發(fā)生擺動(dòng)而影響汽車操縱穩(wěn)定性。7）汽車的裝載 汽車超長、過偏、捆扎不牢等違章裝載都影響汽車的操縱

16、穩(wěn)定性。此外，汽車的制動(dòng)性和轉(zhuǎn)向特性也影響其操縱穩(wěn)定性。4汽車的經(jīng)濟(jì)性 （1）汽車經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo) 1）單位行駛里程燃料消耗量（/100km或L/100km），也稱百公里油耗。該指標(biāo)只能用于比較同類型汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性，也可分析不同部件裝在同一汽車上燃料經(jīng)濟(jì)性。 2）單位運(yùn)輸工作量的燃料消耗量（/100tkm或L/100tkm），也稱百噸公里油耗。 該指標(biāo)可以用來比較不同類型、不同裝載質(zhì)量汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性。 （2）影響燃料經(jīng)濟(jì)性的主要因素 1）行駛速度 由于汽車經(jīng)濟(jì)車速接近中速，中速行駛時(shí)比較省油，保持汽車中速行駛是提高燃料經(jīng)濟(jì)性的有效途徑。 2）擋位使用 在良好路面上盡量用高速擋行駛，高速擋行駛

17、比較省油，但節(jié)氣門開度不能過大，否則發(fā)動(dòng)機(jī)供油控制系統(tǒng)（電腦）會(huì)根據(jù)節(jié)氣門的開度增加供油量，油耗反而上升。 3）汽車的技術(shù)狀況 為了保持汽車良好技術(shù)狀況，必須認(rèn)真執(zhí)行汽車維修規(guī)范。正確地維護(hù)和調(diào)整汽車總成部件，降低汽車的行駛阻力。 4）駕駛及使用水平 保持正常發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度和潤滑油溫度以及傳動(dòng)系各總成的溫度；保持汽車以接近各擋位的經(jīng)濟(jì)車速行駛，路況允許下采用高速擋行駛；駕駛操作應(yīng)做到腳快手快，起步、行駛應(yīng)緩加速，換擋要及時(shí)，行駛中采用預(yù)見性制動(dòng)，盡量避免緊急制動(dòng)。 5）運(yùn)行條件的影響 氣溫、海拔高度、道路情況等，對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響很大。大氣溫度影響發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度，在高原地區(qū)行駛，由于空氣稀薄

18、，進(jìn)氣量不足，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性下降；道路情況和交通流量等對(duì)汽車燃料消耗量影響也很大。 5汽車的制動(dòng)性 汽車行駛中，視情況需要能夠強(qiáng)制性地降低車速以致停車和下長坡時(shí)保持一定行駛速度的能力，稱為汽車的制動(dòng)性。也就是汽車在最短時(shí)間（距離）內(nèi)強(qiáng)制停車的效能。 （1）制動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo) 1）制動(dòng)效能 指汽車迅速減速直至停車的能力。制動(dòng)距離和制動(dòng)力作為評(píng)價(jià)制動(dòng)效能的指標(biāo)。制動(dòng)距離是指行駛中汽車從駕駛員踏制動(dòng)踏板開始到完全停止，汽車所駛過距離。它是確保行車安全最直觀、最重要的指標(biāo)。它與汽車行駛速度、輪胎與路面附著系數(shù)、裝載質(zhì)量、制動(dòng)力等有關(guān)。 2）制動(dòng)效能的恒定性 指汽車在高速時(shí)制動(dòng)或下長坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)

19、，制動(dòng)器溫度顯著升高而制動(dòng)效能的保持程度。既制動(dòng)器抵抗熱衰退的能力，稱制動(dòng)效能的恒定性。它與制動(dòng)器結(jié)構(gòu)和摩擦副材料有關(guān)。 3）制動(dòng)方向的穩(wěn)定性 指汽車在制動(dòng)時(shí)不發(fā)生方向跑偏、側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向的能力。 （2）影響汽車制動(dòng)性的因素 1）汽車裝載質(zhì)量 汽車裝載質(zhì)量影響到軸間載荷和輪胎附著力的大小，制動(dòng)距離會(huì)由于裝載質(zhì)量不同而有差異。實(shí)踐證明，裝載質(zhì)量越大，制動(dòng)距離會(huì)相應(yīng)增長。 2）制動(dòng)的初速度 制動(dòng)初速度高，通過制動(dòng)消耗的運(yùn)動(dòng)能量就大，制動(dòng)距離就長；制動(dòng)初速度越高，通過制動(dòng)器轉(zhuǎn)化的熱量就越多，導(dǎo)致制動(dòng)器溫度越高，制動(dòng)摩擦副熱衰退越嚴(yán)重，制動(dòng)力明顯減弱，制動(dòng)距離增長。 3）車輪制動(dòng)器 車輪制動(dòng)器摩擦副材

20、料對(duì)于制動(dòng)器的摩擦力矩和制動(dòng)效能的熱衰退有很大影響；制動(dòng)摩擦副表面不清潔、摩擦副間隙過大等，造成制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間延長，制動(dòng)距離增加。下長坡制動(dòng)時(shí)應(yīng)采取降溫措，減緩制動(dòng)器性能的熱衰退。 4）道路情況 不同的路面輪胎附著系數(shù)不同，制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的地面制動(dòng)力也不同。附著系數(shù)越大，相同車速下，制動(dòng)距離就越短，反之就越長。 5）多用發(fā)動(dòng)機(jī)的牽阻制動(dòng) 是指松抬加速踏板，但不脫離開發(fā)動(dòng)機(jī)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮行程產(chǎn)生的壓縮阻力，內(nèi)摩擦力和進(jìn)排氣阻力對(duì)驅(qū)動(dòng)輪形成制動(dòng)作用。汽車下長坡和預(yù)見性制動(dòng)時(shí)常采用發(fā)動(dòng)機(jī)作為輔助制動(dòng)器。 6）ABS制動(dòng)裝置 制動(dòng)時(shí)車輪處在即將抱死而未抱死的狀態(tài)（車輪邊滾動(dòng)邊滑動(dòng)），制動(dòng)力最大，制動(dòng)效能最佳（ABS自動(dòng)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)），圖1114所示。圖1114 ABS制動(dòng)裝置性能比較 6汽車行駛的平順性 汽車行駛時(shí)，路面不平會(huì)引起振動(dòng)。汽車行駛時(shí)對(duì)路面不平度的隔振特性稱為汽車的平順性。 （1）平順性的評(píng)價(jià) 1）車身的振動(dòng)頻率 車身的振動(dòng)頻率大約在6085次/min時(shí)與人習(xí)慣行走的振動(dòng)頻率基本一致。車身的固有頻率低于40次/min，人有暈車的感覺；當(dāng)頻率高于150次/min，人有明顯的沖擊感。 2）加速度 人體的生理反應(yīng)除受車身振動(dòng)頻率影響外，還受加速度的限制。在某些