单元一汽车驾驶相关知识（教案）
第一篇：单元一 汽车驾驶相关知识(教案)
单元一 汽车驾驶相关知识
第35课时
教学目的： 让学生掌握汽车行驶中的各种作用力的意义以及他们之间的相互关系 教学内容： 汽车行驶的作用力
教学重点： 汽车行驶的驱动力与各种阻力 教学难点： 汽车行驶的条件 教学课时：两课时 教学方法及用具：讲授法 教学过程：
一、导引
1、课前回顾
2、交代新课内容和要求
二、作用于汽车的驱动力与行驶阻力
1.汽车的驱动力
(1)驱动力的产生
汽车发动机产生的扭矩经传动系传至驱动轮，驱动轮便产生一个作用于路面的圆周力F，路
面则对驱动轮作用一个反作用力Ft，Ft，与F大小相等，方向相反，如图1－1所示。
图1-1汽车的驱动力示意图
Ft即为驱动汽车的外力，称为汽车的驱动力。其数值为 式中
Mt－作用于驱动轮的扭矩，N.m；R－车轮半径，m。
Mt是由发动机产生经传动系传至驱动轮的扭矩，由传动过程可知 式中
Me——发动机的有效扭矩，N.m；
ik——变速器传动比；
io——主减速器传动比；
ηr――传动系的机械效率。将式(1—2)代入式(1—1)，得
由上式可知，汽车的驱动力与发动机的扭矩、传动系的各传动比及传 动系的机械效率成正比，与车轮半径成反比。
因为
故
式中
Pe——发动机在转速为n时的功率，kW。(2)传动系的机械效率
发动机产生的功率P e，经传动系传至驱动轮的过程中，必须克服传动系各机构的各种阻力，因而消耗一部分功率，称为传动系的损失功率PT。PT由离合器、变速器、万向传动机构及主减速器的损失功率组成。
传动系的机械效率为:
通过试验表明，对于变速器所有挡位来说，较高的挡位，传动效率也较高，直接挡的传动效率最高，所以应尽可能采用高速挡行驶，最好为直接挡。2．汽车的行驶阻力
汽车行驶过程中所遇到的阻力可分为4种：滚动阻力Ff、空气阻力Fw、上坡阻力Fi和加速阻力Fj。
(1)滚动阻力
滚动阻力是当车轮在路面上滚动时，由于两者间的相互作用力和相应变形所引起能量损失的总称。
整车滚动阻力计算公式
汽车在水平路面上直线行驶的滚动阻力可写成下列公式
式中
G--汽车重力，N；
f--滚动阻力系数。
影响滚动阻力系数的因素：滚动阻力系数的数值由试验确定。其数值与轮胎(结构、材料、气压)、道路(路面的种类与状况)及使用条件(行驶速度与受力情况)有关。(2)空气阻力
汽车是在空气介质中行驶的。汽车相对于空气运动时，空气作用力在行驶方向上的分力称为空气阻力，用符号Fw表示。
汽车行驶时，围绕汽车的空气形成空气流。空气沿车身表面流过，在汽车后面并不终止，而是形成涡流。地面附近的空气必须从车身底部和路面之间强制通过，因而产生阻力。汽车行驶时，空气环绕汽车的情况如图1-2所示。
图1-2 空气环绕汽车示意图
①空气阻力的组成
空气阻力可分为摩擦阻力和压力阻力2部分。摩擦阻力是空气粘连在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。摩擦阻力与车身表面质量及表面积有关，约占空气阻力的8％～10％。压力阻力是作用在汽车外表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力。
汽车知识入门压力阻力包括下列4部分： a．形状阻力
汽车行驶时，空气流经车身，在汽车前方空气相对被压缩，压力升高，车身尾部和圆角处空气稀薄形成涡流，引起负压，由汽车前后部压力差所引起的阻力称为形状阻力。其值与车身外形有关，约占空气阻力的55％～60％。形状阻力与车身主体形状有很大关系。例如，车头、车尾的形状及挡风玻璃的倾角等是影响形状阻力的主要因素。
b．干扰阻力
突出于车身表面的部分所引起的空气阻力，如门把手、后视镜、翼子板、悬架导向杆、驱动轴等，约占空气阻力的12％～18％。
c．诱导阻力
汽车上下部压力差(即升力)在水平方向的分力，约占空气阻力的5％～8％。d.内循环阻力
发动机冷却系、车身内通风等所需空气流经车体内部时形成的阻力，约占空气阻力的10％～15％。
以上5种阻力的合力在汽车行驶方向上的分力即为空气阻力。常将空气阻力的作用点称为风
压中心。一般它与汽车的重心不重合。风压中心离地高度hw对汽车高速行驶的稳定性有很大影响。当汽车高速行驶时，hw愈高，汽车前轴负荷愈轻，严重时可能导致汽车失去控制。
②空气阻力的计算
在汽车行驶速度范围内，根据空气动力学原理，空气阻力的数值通常由下式确定:
式中
CD--空气阻力系数，无因次系数，主要取决于车身形状；
A--汽车的迎风面积，m2；
va--汽车行驶速度，km/h
上式表明，空气阻力是与空气阻力系数CD及迎风面积A成正比，空气阻力与速度的平方成正比，汽车行驶的速度愈高，空气阻力愈大。现代汽车的行驶速度 很高，因而空气阻力对汽车的动力性和燃料经济性的影响日益受到重视。(3)上坡阻力
当汽车上坡行驶时，汽车所受重力在乎行于路面方向的分力，称为汽车的上坡阻力，用Fi表示，如图1－3所示。Fi与汽车所受重力及坡度角α的关系为
道路坡度常用坡高与底长之比的百分数来表示，即
当α为10°～15°时，则 故
图1-3 汽车的上坡阻力
当坡度较大时，要按(1-8)式计算Fi。
(4)加速阻力
加速阻力Fj是汽车加速行驶时，其质量加速运动的惯性力。Fj包括汽车平移质量加速行驶的惯性力和旋转质量加速旋转的惯性力矩。
加速总阻力计算公式：
式中δ称为旋转质量换算系数，其物理意义是将旋转质量的惯性力等效地叠加到平移质量上平移质量惯性力应扩大的倍数。
三、汽车行驶的驱动与附着条件 1．汽车行驶的驱动条件
若 Ft＝Ff＋Fw＋Fi时，汽车将等速行驶；
Ft>Ff＋Fw＋Fi时，汽车将加速行驶；
Ft
上式即汽车行驶的驱动条件。它反应了汽车本身的行驶能力。可以采用增加发动机扭矩，加大传动比的办法来增大汽车的驱动力，以保证汽车的驱动条件。2．汽车行驶的附着条件
上面所述增大驱动力的办法是有限度的，它只有在驱动轮与路面不发生滑转时才有效。
地面对轮胎切向反作用力的极限值(无侧向力作用时)称为附着力Fφ。在硬路面上，它与地
面对驱动轮的法向反作用力成正比，即
比例常数φ称为附着系数，它表示轮胎与路面的接触强度。在硬路面上它主要反映了轮胎与路面的摩擦作用；在松软路面上则与轮胎和路面的摩擦作用及土壤的抗剪强度有关。