1.4 汽车的行驶的附着条件与附着率
1.4.1 汽车行驶的附着条件
2z F 附着力是路面对驱动轮切向反力的极限值，在硬路面上，它与驱动轮法向反作用力成正比，即
max X Z F F F ϕϕ==
式中，ϕ称为附着系数，它是由路面与轮胎决定的。由作用在驱动轮上的转矩T 引起的地 t 面切向反作用不能大于附着力，否则将发生驱动轮滑转现象，即对于后轮驱动的汽车
2
22t f X Z T T F F r
ϕ−=≤
这就是汽车行驶的附着条件。
对于前轮驱动汽车，其前驱动轮的附着率亦不能大于地面附着系数。
驱动轮地面法向反作用力与汽车的总体布置、行驶状况及道路的坡度有关。式中ϕ为附着系数，它与路面的种类和状况、车轮运动状况、胎压及花纹有关，行驶车速对附着系数也有影响。
在一般动力性分析中只取附着系数的平均值，见表1-3。
1.4.2 汽车的附着力与地面法向反作用力
汽车的附着力决定于附着系数以及地面作用于驱动轮的法向反作用力。附着系数主要取决于路面的种类和状况，行驶车速对附着系
数也有影响。
图1-13 为汽车加速上坡时的受力图。图中，G 为汽车重力；α为道路坡度角；g h 为
汽车质心高；1f T 、2f T 为作用在前、后轮上的滚动阻力偶矩；je T 为作用于横置发动机飞轮上的惯性阻力偶矩；1jw T 、2jw T 为作用在前、后车轮上的惯性阻力偶矩；1Zw F 、2Zw F 为作用于车身上并位于前、后轮接地点上方的空气升力；1Z F 、2Z F 为作用在前、后轮上的地面法向反作用力；、为作用在前、后轮上的地面切向反作用力；L 为汽车轴矩；、
为汽车质心至前、后轴之距离。
1X F 2X F a b 若将作用在汽车上的诸力对前、后轮与道路接触面中心取力矩，则得
1122cos sin cos cos sin cos g g f g o w Z Zw g g f g o w Z Zw h h I i i I b G du r F G F G L L g L Lr Lr dt L h h I i i I a G du F G F G L L g L Lr Lr dt L f
rf αααααα⎫⎛⎞⎛⎞=−−+±−−⎪⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎪⎝⎠⎬
⎛⎞⎛⎞⎪
=+++±−+⎜⎟⎜⎟⎪⎜⎟⎝⎠⎝⎠⎭
∑∑ （1-10） 在式(1-10)中不能再计入对前、后轮与道路接触面中心的距。从式(1-10)可以看出，前、后轮地面法向反作用力是由四个部分构成的。分别为：
w F （1）静态轴荷的法向反作用力 即汽车重力分配到前、后轴的分量产生的地面法向反作用力。它们分别为
12(cos sin )
(cos sin )
g Zs g Zs h b
F G L L h a
F G L L
αααα=−=+
（2）动态分量 即加速过程中产生的惯性力、惯性阻力偶矩造成的地面法向反作用力部分。它们分别为
0102
()()g f w Zd g f g w Zd h I I G g g F g L G Lr G Lr dt h I i I G g g du
F g L
G Lr G Lr dt
=−+±
=+±
g i i du
i ∑∑
平移质量的惯性力为G du g dt
；旋转轴线垂直于汽车纵向垂直平面的旋转质量惯性阻力偶
距，即车轮的惯性阻力偶矩w I du
r dt
∑（数值较小，一般可忽略不计）与横置发动机飞轮的惯
性阻力偶矩
0f g I i i du
r dt
(曲轴旋转方向与车轮旋转方向一致时取“+”号)。
（3）空气升力 由于流经汽车顶部与底部的空气流速不一样，产生了作用于汽车的空
气升力。常将空气升力分解为作用于前轮接地点与后轮接地点的前、后空气升力。可用试验确定的前、后空气升力系数Lf C 、来计算前、后升力
Lr C 2
12
21
21
2
汽车附着力Zw Lf r Zw Lr F C A F C A r u u ρρ== 式中，A 为迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积。
图1-14a 给出了几种车身形式的前、后空气升力系数。图1-14b 是德国、日本轿车的D C 、与值。可以看出，Lr C D C 值降低时有所增加，这对于后轮驱动汽车的动力性、操纵稳定性是很不利的。因此，车身开发部门在降低Lr C D C 值的同时还要防止的增加。
Lr C 车身前部压低，尾部肥厚向上的楔形造型，可以降低空气升力。合适的前保险杠下面的 阻风板与后行李箱盖上的后扰流板能进一步减小前、后空气升力，如图1-15所示。
（4）滚动阻力偶矩产生的部分 即式(1-10)中最后一项cos rf
G L
α。由于此项甚小，可以忽略不计。
汽车前、后轮地面法向反作用力，忽略掉旋转质量惯性阻力偶矩与滚动阻力偶矩之后， 便简化为
111222g Z Zs Zw g Z Zs Zw h G du F F F g L dt h G du F F F g L dt ⎫
=−−
⎪
⎪
⎬⎪
=−+
⎪⎭
（1-11）
1.4.3 作用在驱动轮上的地面切向反作用力
图1-16是前轮驱动汽车的从动轮、驱动轮与车身在加速过程中的受力图。、为驱动轮、从动轮的重力；
、为驱动轮、从动轮的质量；车身重力；车身质量；
1w G 2w G 1m 2m B W B m 1p F 、2p F 为驱动、从动轴作用于驱动、从动轮的平行于路面的力；t T ′为半轴作用于驱动轮
的转矩；1f T 、2f T 为作用在前、后轮上的滚动阻力偶矩；1jw T 、2jw T 为作用在前、后轮的惯性阻力偶矩；1Z F 、2Z F 为作用在前、后轮上的地面法向反作用力；、为作用在
1X 2X F F
前、后轮上的地面切向反作用力；L 汽车轴距；a ′、b ′为车身质心至前、后轴的距离。
由从动轮受力图有
22
2sin p w du
F m
G F dt
α=++2X 2w 与 22X f j F r T T =+ 即 222f jw X T T F r
r
=
+
2jw T 的数值很小可忽略不计，故
22X f F F =
所以 2222
sin p f w du F F G m dt
α=++ 由车身受力图有
12sin p p w B B
du F F F W m dt
α=+++ 22()sin ()f w B w B du F F W G m m dt
α=+++++2 考虑驱动轮的受力平衡可得
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