1.3驱动力与附着力解析

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222t f X Z T T F F rϕ−=≤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 frf 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。

涂料附着力基本原理分析附着力理论和机理当两物体被放在一起达到紧密的界面分子接触,以至生成新的界面层,就生成了附着力。

附着力是一种复杂的现象,涉及到“界面”的物理效应和化学反应。

因为通常每一可观察到的表面都与好几层物理或化学吸附的分子有关,真实的界面数目并不确切知道,问题是在两表面的何处划界及附着真正发生在哪里。

当涂料施工于底材上,并在干燥和固化的过程中附着力就生成了。

这些力的大小取决于表面和粘结料(树脂、聚合物、基料)的性质。

广义上这些力可分为二类:主价力和次价力(表1)。

化学键即为主价力,具有比次价力高得多的附着力,次价力基于以氢键为代表的弱得多的物理作用力。

这些作用力在具有极性基团(如羧基)的底材上更常见,而在非极性表面如聚乙烯上则较少。

表1:键的强度和键能强度/类型/能量(千卡/摩尔)/实例共价键主价力 15～170 绝大多数有机物氢键次价力 <12 水色散力次价力<10 绝大多数分子偶极力次价力 <5 极性有机物诱导力次价力<0.5 非极性有机物涂料附着的确切机理人们尚未完全了解。

不过,使两个物体连接到一起的力可能由于底材和涂料通过涂料扩散生成机械连接、静电吸引或化学键合。

根据底材表面和所用涂料的物理化学性质的不同,附着可采取上述机理的一种或几种。

一些提出的理论讨论如下。

1.机械连接理论这种涂层作用机制适用于当涂料施工于含有孔、洞、裂隙或空穴的底材上时,涂料能够渗透进去。

在这种情况下,涂料的作用很象木材拼合时的钉子,起机械锚定作用。

当底材有凹槽并填满固化的涂料时,由于机械作用,去掉涂层更加困难,这与把两块榫结的木块拼在一起类似。

对各种表面的仪器分析和绘图(外形图)表明,涂料确实可渗透到复杂“隧道”形状的凹槽或裂纹中,在固化硬化时,可提供机械附着。

各种涂料对老的或已风化的涂层的附着,以及对喷砂底材的附着就属于这种机理。

磷酸锌或铁与涂料具有较大的接触面积,因而能提高附着和耐蚀性。

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1-4 汽车行驶的驱动－附着条件
一、汽车行驶的驱动条件二、汽车行驶的附着条件三、汽车行驶的驱动-附着条件四、汽车的附着力五、汽车的附着率
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ϕ
ϕF F F Z x ==max ϕ称为附着系数。

F ϕ称为附着力，即地面对轮胎切向反作用力的极限值。

二、汽车行驶的附着条件
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ϕ的值受各种因素的影响，但动力性计算中一般取为常数，如：
良好、干燥路面：0.7~0.8良好、潮湿路面：0.5~0.6良好、湿滑路面：0.2~0.4
附着系数
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四、汽车的附着力
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1. 加速、上坡行驶时的附着率
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为提高汽车的爬坡能力：
1.采用后轮驱动；
2.适当布置重心位置，使驱动轮负荷占较大比例；
3.采用全轮驱动。

对于高速行驶的汽车：
1.通过改善车身形状或增加辅助装置，降低Cl，
以减小附着率；
2.可通过总布置，调整前、后轴轴荷来减小附着率。

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通常，当滑移率S由0%-10%增大时，附着系数随着增大;一般当滑移率处于15%-20%的范围时，附着系数有最大值，该最大值称为峰值附着系数轮胎滚动时接触印记的中心线与车轮平面的夹角称为侧偏角。

车轮与路面的相对动载：车轮与地面间的动载Fd的方向是上下交变的。

汽车悬架系统阻尼比ξ：空间频率n与系统固有圆频率ωo的比值。

附着率：汽车在直线行驶状况下，充分发挥驱动力作用时要求的最低附着系数。

汽车使用性能：汽车应该有高运输生产率、低运输成本、安全可靠和舒适方便的工作条件。

汽车为了适应这种工作条件，而发挥最大工作效益的能力叫做汽车的使用性能。

汽车的主要使用性能通常有：汽车动力性、汽车燃料经济性能、汽车制动性、汽车操纵稳定性、汽车平顺性和汽车通过性能。

滚动阻力系数：滚动阻力系数可视为车轮在一定条件下滚动时所需的推力与车轮负荷之比，或单位汽车重力所需之推力。

驱动力与（车轮）制动力：汽车驱动力是发动机曲轴输出转矩经离合器、变速器（包括分动器）、传动轴、主减速器、差速器、半轴（及轮边减速器）传递至车轮作用于路面的力，而由路面产生作用于车轮圆周上切向反作用力。

制动力习惯上是指汽车制动时地面作用于车轮上的与汽车行驶方向相反的地面切向反作用力。

汽车动力性及评价指标：汽车动力性，是指在良好、平直的路面上行驶时，汽车由所受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。

汽车动力性的好坏通常以汽车加速性、最高车速及最大爬坡度等项目作为评价指标。

动力性代表了汽车行驶可发挥的极限能力。

附着椭圆：汽车运动时，在轮胎上常同时作用有侧向力与切向力。

一些试验结果曲线表明，一定侧偏角下，驱动力增加时，侧偏力逐渐有所减小，这是由于轮胎侧向弹性有所改变的关系。

当驱动力相当大时，侧偏力显著下降，因为此时接近附着极限，切向力已耗去大部分附着力，而侧向能利用的附着力很少。

作用有制动力时，侧偏力也有相似的变化。

驱动力或制动力在不通侧偏角条件下的曲线包络线接近于椭圆，一般称为附着椭圆。

第一章 汽车的动力性 1.1 汽车的动力性指标１）汽车的动力性指：汽车在优异路面上直线行驶时，由汽车遇到的纵向外力决定的、所能达到的均匀行驶速度。

2）汽车动力性的三个指标：最高车速、加快时间、最大爬坡度。

3）常用原地起步加快时间与超车加快时间来表示汽车的加快能力。

4）汽车的上坡能力是用满载时汽车在优异路面上的最大爬坡度 imax 表示的。

货车的imax=30% ≈ 16.7 °,越野车的 imax= 60%≈ 31 °。

1.2 汽车的驱动力与行驶阻力 1）汽车的行驶方程式F tF fF wF iF jT tq i g i0 TC A2duGf cosDu aG sinmrdtT tq i g i0 TC D A 2durGfu aGimdt2）驱动力 F t ：发动机产生的转矩经传动系传到驱动轮，产生 驱动力矩 T t ，驱动轮在 T t 的作用下给地面作用一圆周力 F 0 ，地面对驱动轮的反作用力F t 即为驱动力。

3）传动系功率 P T 损失分为机械损失和液力损失。

4）自由半径 r ：车轮处于无载时的半径。

静力半径 r s ：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。

转动半径 r r ：车轮几何中心到速度瞬心的距离。

5)汽车行驶阻力 : F F f F w F i F j6)转动阻力 Ff：在硬路面上，由轮胎变形产生；在软路面上，由轮胎变形和路面变形产生。

7）轮胎的迟滞损失指：轮胎在加载变形时所耗费的能量在卸载恢复时不可以完好回收，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产生热量，这类损失称为轮胎的迟滞损失。

8）转动阻力系数 f 指：车轮在必定条件下转动时所需的推力与车轮负荷之比。

故Ff=W*f 。

9）驻波现象：在高速行驶时，轮胎走开地面后因变形所产生的歪曲其实不马上恢复，其节余变形形成了一种波，这就是驻波。

此时轮胎周缘不再是圆形，而呈显然的波涛形。

轮胎刚走开地面时波的振幅最大，它按指数规律沿轮胎圆周衰减。

车轮的附着力车辆1094 程新星摘要：车轮附着力是汽车正常行驶的前提条件，同时又是制约汽车行驶状态，影响汽车行车安全的重要因素，对轮胎的附着特性进行分析研究对提高轮式车辆特别是轮式拖拉机的牵引附着性能,以及对于车辆的设计及使用都有重要的理论意义和实用价值。

Abstract:The adhesion of the wheels is the car a prerequisite for normal driving, but it is also important factor restricting car while driving, car driving safety analysis to improve the traction of wheeled vehicles, especially wheeled tractors attached to the adhesion characteristics of the tireperformance, as well as vehicle design and use have important theoretical significance and practical value.关键词：附着力附着系数牵引力Key words: adhesion adhesion coefficient traction轮胎附着力的概念：附着力（tire adhesion）指两种不同物质接触部分的相互吸引力，是分子力的一种表现，只有当两种物质的分子十分接近时才显现出来。

因此轮胎的附着力指轮胎与地面之间的附着力能发生作用。

对整部汽车而言，它表示路面对轮胎切向反作用力的极限值，附着力的大小是车重与路面附着系数的乘积，如果对一个车轮，那么该车轮的附着力应为：该车轮所受地面垂直反作用力乘路面附着系数。

1.对附着系数的研究附着系数的大小轮胎的材质、类型、花纹、胎压、地面种类、干燥情况、温度，还和车速有关。

一、附着力理论和机理当两物体被放在一起达到紧密的界面分子接触，以至生成新的界面层，就生成了附着力。

附着力是一种复杂的现象，涉及到“界面”的物理效应和化学反应。

因为通常每一可观察到的表面都与好几层物理或化学吸附的分子有关，真实的界面数目并不确切知道，问题是在两表面的何处划界及附着真正发生在哪里。

当涂料施工于底材上，并在干燥和固化的过程中附着力就生成了。

这些力的大小取决于表面和粘结料(树脂、聚合物、基料)的性质。

广义上这些力可分为二类：主价力和次价力(表1)。

化学键即为主价力，具有比次价力高得多的附着力，次价力基于以氢键为代表的弱得多的物理作用力。

这些作用力在具有极性基团(如羧基)的底材上更常见，而在非极性表面如聚乙烯上则较少。

表1：键的强度和键能强度类型能量(千卡/摩尔) 实例共价键主价力15～170 绝大多数有机物氢键次价力<12 水色散力次价力<10 绝大多数分子偶极力次价力<5 极性有机物诱导力次价力<0.5 非极性有机物涂料附着的确切机理人们尚未完全了解。

不过，使两个物体连接到一起的力可能由于底材和涂料通过涂料扩散生成机械连接、静电吸引或化学键合。

根据底材表面和所用涂料的物理化学性质的不同，附着可采取上述机理的一种或几种。

一些提出的理论讨论如下：1、机械连接理论这种涂层作用机制适用于当涂料施工于含有孔、洞、裂隙或空穴的底材上时，涂料能够渗透进去。

在这种情况下，涂料的作用很象木材拼合时的钉子，起机械锚定作用。

当底材有凹槽并填满固化的涂料时，由于机械作用，去掉涂层更加困难，这与把两块榫结的木块拼在一起类似。

对各种表面的仪器分析和绘图(外形图)表明，涂料确实可渗透到复杂“隧道”形状的凹槽或裂纹中，在固化硬化时，可提供机械附着。

各种涂料对老的或已风化的涂层的附着，以及对喷砂底材的附着就属于这种机理。

磷酸锌或铁与涂料具有较大的接触面积，因而能提高附着和耐蚀性。

表面的粗糙程度影响涂料和底材的界面面积。