汽车附着力决定于地面系数及地面作用于驱动轮的法向反力,汽车附着力取决于

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  1. 汽车行驶的驱动和附着条件是什么?
  2. 开车的朋友一定要知道的“水滑现象”,关键时刻,能保命

小车要运动,并以一定的bai速度行驶,必须由外界沿汽车行驶方向施加一个驱动力,用以克服汽车行驶中所受到的各种阻力

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汽车的驱动力Ft

汽车附着力决定于地面系数及地面作用于驱动轮的法向反力,汽车附着力取决于
(图片来源网络,侵删)

驱动力是由发动机的转矩经传动系统传至驱动轮得到的。汽车发动机产生的有效转矩Te,经汽车传动系统传到驱动轮上,在驱动轮上作用转矩Tt,从而产生对地面的一个圆周力F0,与此同时,引起地面对驱动轮产生一个与汽车行驶方向一致的切向反作用力Ft,此切向反作用力即为汽车的驱动力Ft。如下图所示。

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汽车的行驶阻力

汽车附着力决定于地面系数及地面作用于驱动轮的法向反力,汽车附着力取决于
(图片来源网络,侵删)

汽车在道路上行驶时一般有滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速阻力四种。

(1) 滚动阻力Ff:

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的能量损失的总称。当汽车在硬路面上行驶时,车轮滚动,轮胎圆周的各个部分被不断地压缩、变形,然后又不断地恢复变形。在这个变形过程中,橡胶分子之间发生摩擦,伴随摩擦而发热,且向大气散发。使轮胎变形所做的功不能全部回收,从而消耗了汽车的输出功率。这部分功率损失称为轮胎的弹性迟滞损失。当汽车在软路面上行驶时,其滚动阻力则来自松软路面变形和轮胎弹性变形的迟滞损失。

汽车附着力决定于地面系数及地面作用于驱动轮的法向反力,汽车附着力取决于
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(2) 空气阻力Fw:

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。空气阻力分为摩擦阻力与压力阻力两部分。摩擦阻力是由于空气的黏性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有关,约占空气阻力的8%~10%。压力阻力是作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向的分力。压力阻力中的形状阻力占主要部分,所以车身主体形状是影响空气阻力的主要因素,改进车身流线型体是减少空气阻力的有效途径。

(3) 坡道阻力Fi:

汽车在纵向坡道上坡行驶时,汽车质量产生与地面平行的分力,其分力方向与汽车行驶方向相反,即形成汽车的上坡阻力。汽车的上坡阻力与坡度值成正比。

(4) 加速阻力Fj:

汽车加速行驶时,需要克服其质量加速运动时的惯性力,就是加速阻力。汽车的质量分为平移质量和旋转质量两部分。加速时,不仅要克服汽车平移质量在加速过程中产生的惯性力,同时还要克服旋转质量产生的惯性力偶矩。

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2汽车的行驶方程式

汽车行驶时,必须满足驱动和附着条件,即汽车的驱动力应与阻力相平衡,由此得到汽车行方程式:

Ft= Ff+Fi+Fw+Fj

上述各阻力中,滚动阻力和空气阻力始终作用于行驶的汽车上,坡度阻力和加速阻力仅在相应行驶条件下存在。在水平道路上等速行驶时就没有坡度阻力和加速阻力。汽车下坡时,Fi为负值,这时汽车重力沿路面方向的分力已不是汽车的行驶阻力,而是动力。汽车减速行驶时,惯性作用力是使汽车前进的力,此时Fj也为负值。

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3汽车行驶的条件

为保证汽车在道路上正常行驶,必须具有克服各种行驶阻力的足够驱动力,这就是汽车的驱动条件;使汽车驱动轮与路面不产生滑动与滑移的条件,称为汽车行驶的附着条件。

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汽车行驶的驱动条件

当汽车驱动力大于滚动阻力、空气阻力、上坡阻力之和时,汽车加速行驶;驱动力等于上述阻力之和,汽车等速行驶;小于上述阻力,汽车减速行驶直至停车。

汽车的驱动条件可写成:

Ft≥Ff+Fw+Fi

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汽车行驶的附着条件

通常把轮胎不滑转时,地面对车轮的最大切向反作用力的极限值,称为附着力F?。使附着力大于或等于最大驱动力,这就是汽车行驶的附着条件。

汽车的附着条件可写成:

Ft≤F?

式中:F?=Fz?,?称为附着系数,它是由路面和轮胎决定的;Fz为驱动轮法向反作用力。

汽车行驶的驱动和附着条件是什么?

附着力的计算分车辆驱动型式:四驱,前驱和后驱,计算公式稍有不同!对于四驱车型,附着力≈车重附着系数!对于前驱或后驱的附着力与车重、轴距、轴距到前后轮的距离、质心高度、滚动阻力系数、附着系数相关!

附着系数是指轮胎在不同路面的附着能力大小。附着系数的数值主要决定于道路的材料、路面的状况与轮胎结构、胎面花纹、材料以及汽车运动的速度等因素。一般来说,干燥、良好的沥青或混凝土路面的附着系数最大,可达0.7-0.8。而冰雪路面的附着系数最小,最容易打滑。

汽车制动时,车轮的制动力与地面附着系数有关,当车轮处于半滑动半滚动状态时,地面附着系数可以达到最大,即制动力可以达到较大,此时的侧向稳定性也较好。当车轮完全抱死无滚动时,地面附着力有所下降,而侧向稳定性为零。极易出现侧滑和甩尾现象,容易造成事故。

开车的朋友一定要知道的“水滑现象”,关键时刻,能保命

驱动力只能小于或等于驱动轮与路面间的附着力,即驱动力只能小于或等于附着重力和附着系数之积。

发动机运转时所产生的扭矩,经传动系传到驱动车轮上,车轮对地面产生一个圆周力,地面对车轮也产生一个与圆周力大小相等、方向相反的反作用力,这个力就是驱动汽车行驶的驱动力。

驱动力是驱动汽车前进的力,汽车在行驶中应能够克服所遇到的各种阻力,才能以一定速度行驶。发动机的扭矩和传动系的传动比越大,汽车的驱动力也越大。但驱动力受附着力的限制,它只能小于或等于附着力,因为大于附着力车轮就要滑转。

首先声明,这是一篇科普文,内容可能稍微晦涩一些。

在本文开始之前,我先来考考你,看看你驾照考试合格不合格。

问:车辆发生“水滑”时,以下做***确的是什么?

A、不可急踩制动踏板;

B、逐渐松抬加速踏板,让车速逐渐减缓;

C、不得迅速转向;

D、立刻猛踏制动踏板,降低车速;

(答案在文末找)

回到我们的主题,今天我们来讲的是“水滑现象”,我上大学的时候学的是车辆工程,记得我们专业课老师给我们讲“水滑现象”的时候,特别好玩。因为我们那个专业课老师普通话不标准,而他还老是喜欢带一个“儿化音”,所以,“水滑”在他嘴里就成了“水滑儿”。

你可以自己发音试一下,水滑儿~~

所以啊,我对“水滑现象”的印象还是非常深刻的:当水滑现象发生时,车辆容易失控,如果操作不当,容易导致***的发生。

水滑其实是跟轮胎有关的一个问题,我们都知道普通家用车的轮胎都是有花纹的,这些花纹的主要作用有两个:一个是增大与地面接触时的摩擦力,保证车辆能够正常行驶以及刹车;另一个就是排水。

要解释水滑现象,要引入一个“附着力”或者“附着力系数”的概念,我们都知道,汽车是由动力装置(发动机及传动系统)驱动的,驱动力越大,加速能力就越好,爬坡能力就越强。但是这个结论有一个前提,那就是轮胎和路面之间有足够大的附着力时才能成立。你在冰面上把油门踩穿了车也不往前走,就是因为此时轮胎的附着性能差。

而所谓附着力,就是指的“地面对轮胎切向反作用力的极限值”,我们暂且用F来表示。在硬路面上,附着力与驱动轮法向反作用力Fz成正比。经常写作:

在上面这个公式当中,φ就是附着力系数,附着力系数的数值主要取决于道路的材料、路面的状况与轮胎结构、胎面花纹、材料以及汽车运动的速度等因素。

有朋友不理解法向和切向是啥意思,我简单做个图,你看一下。

另外,我做了一个表格,列出了不同路面的附着力系数,可以看到冰面的附着力系数最低,压紧的雪面次之。

理解了附着力系数,我们再来解释“水滑现象”就容易了。

对于水滑现象的解释是:“当高速行驶的汽车经过有积水的路面时,就容易出现水滑现象”。

请看下图。

轮胎在有积水层的路面上滚动时,其与路面的接触面如上图所示:

A区是水膜区,C区是胎面与路面直接接触产生附着力的主要区域,B区是A区和C区的过渡区,当轮胎低速滚动时,由于水的粘滞性,接触面前部的水需要一定时间才能挤出,所以接触面中轮胎胎面的前部将越过楔形水膜(即A区)滚动。

车速提高后,高速滚动的轮胎迅速排挤水层,由于水的惯性,接触区的前部水中产生动压力,其值与车速的平方成正比。压力使胎面与地面分开,即随着车速的增加,A区水膜在接触区中向后扩展,B、C区相对缩小;在某一车速下,在胎面下的动水压力的升力等于垂直载荷时,轮胎将完全漂浮在水膜上面而与路面毫不接触,B、C区不复存在。这就是水滑现象。

在理论条件下,是可以大概估算发生水滑现象时的车速的,但是它的计算非常复杂,它跟路面结构、水层厚度、水液粘度和密度、轮胎充气压力、垂直载荷、花纹形式以及轮胎的磨损程度都有关。

不过有人给出了一个实验室条件下估算水滑车速的公式:

V=6.34√P

上式中,V是车速;6.34后面那个是根号,输入法实在打不出来那个数学符号;P是轮胎的充气气压,单位为kPa。上面那个公式是“车速等于6.34乘以根号P”,这么说你可能就理解了。

下图给出了两款轮胎在不同水层深度的滑动附着系数与车速的关系曲线。

从上图可以看到,当车速为100km/h,水膜厚度为10mm时,滑动附着系数接近于零,此时已经发生了水滑现象。

最后,当开车发生水滑时,你会感觉到方向盘的转向力度变小了,甚至是方向不听使唤了,这时候也不要紧张,不要猛踩刹车,缓抬油门踏板,尽量保持住方向,等车速降下来,水滑现象自然就消失了。

最后来说一下开始的时候那道题的正确答案:ABC。

你答对了吗?

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

标签: #阻力

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