第7章汽车的通过性

目录第1章汽车动力性 (1)第2章汽车的燃油经济性 (9)第3章汽车动力装置参数的选择 (12)第4章汽车的制动性 (13)第5章汽车的操纵稳定性 (19)第6章汽车平顺性 (25)第7章汽车的通过性 (28)综合题 (29)第 1 章 汽车动力性第1章 汽车动力性1.1 简述汽车动力性及其评价指标。

1.2 汽车行驶阻力是怎样形成的？1.3 试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式。

1.4 滚动阻力系数与哪些因素有关？1.5 汽车的滚动阻力可以分为哪几种？1.6 能否在汽车受力分析图上画出滚动阻力，为什么？1.7 某轿车总质量m =1200kg ，前轮载荷占整车载荷的60%；车轮侧向力系数k α=1800kg/rad ，前束角β=2°，该轿车两前轮互置前束角β后产生相应行驶阻力F v ，如图1-1所示。

（1）设轿车前进时侧向力与前束角的关系为F V =k αβ，试求因前束引起的行驶阻力；（2）若该轿车滚动阻力系数f =0.015，试求整车的滚动阻力F f ；（3）试比较前束引起的行驶阻力与滚动阻力。

1.8 转弯时滚动阻力的大小取决于行驶速度和转向半径R ， 转弯时的滚动阻力系数f R =f +Δf 。

设转弯时在离心力F C 作用下，前、后轮均有侧偏角，分别是α1和α2，质心距前、后轮的距离分别是l a 和l b ，转向时用两轮模型分析侧向力引起的滚动阻力如图1-2所示。

试推导出附加滚动阻力系数()2a 1b 2sin sin ααl l gRLu W F f +=Δ=Δ的表达式（提示：先求出由F Y1和F Y2所引起的附加阻力ΔF ）。

1.9 用受力图分析汽车从动轮在平路加速或减速行驶时的受力情况，并推导切向力方程式。

1.10 用受力图分析汽车驱动轮在平路加速或减速行驶时的受力情况，并推汽车理论习题集导切向力方程式。

1.11解释汽车加速行驶时质量换算系数的意义。

汽车旋转质量换算系数由哪几部分组成？与哪些因素有关？1.12汽车轮胎半径增大，其他参数不变时，对汽车的加速性能和爬坡性能有何影响？说明理由。

第一章汽车的动力性1汽车动力性：指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。

2汽车动力性主要由三方面指标来评定：1）汽车的最高车速µamax：是指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上汽车能达到的最高行驶车速2）汽车的加速时间t：表示汽车的加速能力。

常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力原地起步加速时间指汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步，并以最大的加速强度（包括选择恰当的换挡时机）逐步换至最高挡后到某一预定的距离或车速所需的时间。

超车加速时间指用最高档或次高挡由某一较低车速权利加速至某一高速所需的时间3）汽车的最大爬坡度ⅰmax：是指Ⅰ挡最大爬坡度。

汽车的上坡能力实用满载（或某一载质量）时汽车在良好路面上的最大爬坡度ⅰmax表示的。

3汽车的驱动力：地面对驱动轮的反作用力Ft（方向与Fo相反）即是驱动汽车的外力，此外力称为汽车的驱动力。

4汽车驱动力公式Ft=5汽车驱动力图6汽车的行驶阻力的分类1）滚动阻力Ff2）空气阻力Fw（汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力）空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分压力阻力又分为四部分：形状阻力、干扰阻力、内循环阻力、诱导阻力3）坡度阻力Fi（汽车重力沿坡道的分力表现为汽车的坡度阻力）道路阻力：由于坡度阻力和滚动阻力均属于与道路有关的阻力，而且均与汽车重力成正比，故可以把这两种阻力合在一起称作道路阻力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）7汽车行驶方程式Ft=Ff+Fw+Fi+Fj (N)Ff=Wf f-滚动阻力系数 W-车轮负荷Fw=C D Au a²/21.15 C D-空气阻力系数A-迎风面积m²u a-汽车行驶速度km/hFi=Gsinα G-汽车重力Fj=δm d u/d t δ-汽车旋转质量换算系数 m-汽车质量kg d u/d t 行驶加速度m/s²第二章汽车的燃油经济性1汽车的燃油经济性：在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的油消耗量经济行驶的能力2汽车燃油经济性的评价指标：汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。

学习目标通过本章的学习，应熟练掌握汽车通过性的评价指标及表征通过性的几何参数的含义；了解汽车通过性的影响因素；掌握计算各类型汽车越过台阶和壕沟的能力的方法。

7.1节 汽车通过性评价指标及几何参数7.1.1 汽车通过性概述汽车的通过性是指汽车在一定载重量下能以足够高的平均车速，通过各种坏路和无路地带(如松软的土壤、沙漠、雪地、沼泽及坎坷不平地段以及克服各种障碍陡坡；侧坡、台阶、壕沟等)的能力。

汽车的通过性可分为轮廓通过性和牵引支承通过性。

前者是表征车辆通过坎坷不平路段和障碍的能力；后者是指车辆顺利通过松软土壤、沙漠、雪地、冰面、沼泽等地面的能力。

山区、矿区、建设工地等使用的车辆和军用车辆，经常行驶在坏路和无路地面上。

因此，要求这些汽车应具有良好的通过性。

7.1.2 汽车的间隙失效由于汽车与越野地面间的间隙不足而被地面托住、无法通过的情况，称为间隙失效。

当车辆中间底部的零部件碰到地面而被封住时，称为“顶起失效”；当车辆前端或尾部触及地面而不能通过时，则分别称为“触头失效” 或“托尾失效”。

后两种情况属于同一类失效。

7.1.3 汽车通过性几何参数与间隙失效有关的汽车整车几何参数，称为汽车的通过性几何参数。

汽车通过性的几何参数如图7.1所示，主要包括最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过半径、横向通过半径等。

图7.1 汽车的通过性几何参数1γ—接近角2γ—离去角 1ρ—纵向通过半径 2ρ—横向通过半径 c —最小离地间隙另外，汽车的最小转弯半径、最大通道宽度等，也是汽车通过性的重要轮廓参数。

7.1.3.1 最小离地间隙c最小离地间隙c 是汽车除车轮外的最低点与路面间的距离。

它表征汽车无碰撞地越过石块、树桩等障碍物的能力。

汽车的前桥、飞轮壳、变速器壳、消声器和主减速器外壳等，通常有较小的离地间隙。

在设计越野汽车时，应保证有较大的最小离地间隙。

7.1.3.2 接近角1γ与离去角2γ接近角1γ和离去角2γ是指自车身前、后突出点，向前、后车轮引切线时，切线与路面之间的夹角。

第一章汽车的动力性复习思考题1.简述汽车动力性及其评价指标2.汽车行驶阻力是怎样形成的？3.滚动阻力系数4.影响滚动阻力系数的因素有哪些？5.柏油或水泥路面经使用后，滚动阻力系数增加而附着系数下降，请说明其原因。

6.汽车旋转质量换算系数7.简述汽车旋转质量换算系数的物理意义8.汽车旋转质量换算系数由哪几部分组成？9.汽车空气阻力是怎样形成的？10.汽车空气阻力由哪几部分组成？11.附着力12.附着系数13.影响附着系数的因素是什么？14.什么是道路阻力系数ψ，请写出它的表达式。

15.什么是汽车的驱动力，请写出它的表达式。

16.什么是汽车的加速阻力，请写出它的表达式。

17.什么是发动机工况的稳定性？18.滚动阻力如何产生的？它是作用在汽车（轮胎）的切向力吗？19.迟滞损失20.滚动阻力偶与滚动阻力系数的关系。

21.滚动阻力是否是作用在汽车轮胎圆周上的切向力？为什么？22.能否在汽车受力分析图上画出滚动阻力，为什么？23.用受力图分析汽车从动轮在平路加速或减速行驶时的受力情况，并推导切向力方程式。

24.用受力图分析汽车驱动轮在平路加速或减速行驶时的受力情况，并推导切向力方程式。

25.作用在汽车上的是滚动阻力偶矩，但是在汽车行驶方程式中出现的却是滚动阻力，请论述之。

26.从理论力学力系（力偶矩）平衡和汽车工程两个角度，分析汽车行驶方程式中各项的意义和使用（适用）条件。

27.分析驱动－附着条件公式的地面法向反作用力与道路条件的关系。

28.利用驱动－附着条件原理分析不同汽车驱动型式的适用条件。

29.试从物理和力学意义分析汽车行驶方程式中的各个力。

30.汽车旋转质量换算系数及加速阻力的力学和工程意义。

31.叙述地面法向力的合力偏离轮胎与地面接触印迹中心的原因。

32.请说明汽车最高车速与汽车实际行驶中遇到的最高车速是否一致，为什么？33.汽车用户说明书上给出的最高车速是如何确定的？34.驱动力F t是否为真正作用在汽车上驱动汽车前进的（反）作用力，请说明理由。

汽车理论第一章汽车的动力性一、选择题1．汽车的驱动力取决于（D ）A．发动机B．传动系统C．汽车动力装置D．路面E．汽车动力装置及路面共同决定2．以下说法正确的是（C ）A．汽车的最高车速指发动机以最大功率且变速器以最高档位运行时对应的行驶车速B．汽车的静力半径小于自由半径C．汽车的驱动力与传动系统的机械效率无关D．汽车滚动阻力的形成原因主要是车轮与地面之间的摩擦力3．汽车的滚动阻力系数受那些因素影响（）车速、路面条件、轮胎结构和气压、转向、驱动力A．车速B．路面类型C．轮胎的结构和胎压D．空气升力4．改善汽车的空气阻力，最常用的方法是（）A．减小迎风面积B．减小行驶车速C．减小空气阻力系数D．增加下压力5．若四轮驱动汽车前轮附着率小于后轮附着率，则哪个车轮先出现打滑（）A．无法判断B．前轮C．后轮D．同时打滑6．采用液力变矩器的汽车主要是为了（）A．提高燃油经济性B．提高动力性C．兼顾考虑燃油经济性和动力性D．提高起步、换挡的平顺，使发动机不易熄火7．要想使汽车一直以最大动力行驶，则应使发动机工作在（）A．最大功率B．最大扭矩C．最高转速D．最大负荷8. 驱动防滑和ABS的作用分别是防止车轮( )A．滑转、滑移 B.都防止滑转C．都防止滑移 D.滑移、滑转二、填空题1．随着驱动力系数的加大，滚动阻力系数越大2．汽车的动力性能不只受驱动力的制约，还受到的限制3．如将发动机的功率、转矩以及燃油消耗率与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示，则此曲线称为，如果发动机节气门全开，且不带附属设备，则此曲线称为，若发动机节气门全开，且带上附属设备，则此曲线称为，若节气门部分开启，则称为。

在进行汽车动力性计算时，理论上应采用发动机的曲线。

4．请写出汽车驱动力与行驶阻力平衡方程的详细表达式5．地面对轮胎反作用力的极限值，称为附着力。

6．传动系功率损失可分为和液力损失7．汽车在硬路面上行驶，形成滚动阻力的主要原因是轮胎变形8．空气阻力可分为压力阻力和摩擦阻力，其中压力阻力包括形状阻力、干扰阻力内循环阻力、诱导阻力四部分。

t f w i jF F F F F =+++tq g 0T2D a d cos sin 21.15d T i i C A uGf u G mrt=+++ηααδtq g 0T2D a d 21.15d T i i C A uGf u Gi mrt=+++ηδ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：汽车在良好路面上直线行驶时，由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。

2）汽车动力性的三个指标：最高车速、加速时间、最大爬坡度。

3）常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力。

4）汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好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2）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。

滚动半径r r ：车轮几何中心到速度瞬心的距离。

GiG G F =≈=ααtan sin i ψ()F Gf Gi G f i =+=+ψf i F F F =+ααsin cos G Gf +=ji w f F F F F F+++=∑ψF G ψ=5)汽车行驶阻力:6)滚动阻力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消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。

8）滚动阻力系数f 指：车轮在一定条件下滚动时所需的推力与车轮负荷之比。

汽车理论二、判断题（只判断正确与错误，在正确的小题后括号内画“T”，在错误的小题后括号内画“F”）1 汽车的动力性1、汽车行驶时滚动阻力和坡度阻力在任何行驶条件下均存在。

（ F ）2、汽车行驶时空气阻力和加速阻力在任何行驶条件下均存在。

（ F ）3、在硬路面上滚动阻力产生的根本原因是轮胎与路面的摩擦。

（ F ）4、当汽车的所有车轮都飞离地面后，其滚动阻力仍然存在。

（ F ）5、汽车最高挡的最高车速一定大于次高挡的最高车速。

（ F ）6、汽车的动力特性图可以用来比较不同车重和空气阻力的车辆的动力性能。

（ T ）7、质量不同但动力特性图完全相同的两辆汽车，其最高车速和最大驱动力相同。

（ F ）8、空车和满载时汽车的动力性能没有变化。

（ F ）9、变速器在不同挡位时，发动机的最大功率相同。

（ F ）10、变速器在不同挡位时，汽车的最大驱动力不同。

（ T ）11、汽车超车时应该使用超速挡。

（T ）12、设置超速挡的目的是为了改善汽车的动力性。

（ T ）13、轮胎的充气压力对滚动阻力系数值有很大的影响。

（ T ）14、随着轮胎胎面花纹深度的减小，其附着系数将有显著下降。

（T ）15、增大轮胎与地面的接触面会提高附着能力。

（T ）16、汽车的后备功率越大，则其加速能力、上坡能力和最高车速也越大。

（T ）17、发动机的后备功率越大，汽车的最高车速越大。

（T ）2 汽车的燃油经济性二、判断题（只判断正确与错误，在正确的小题后括号内画“T”，在错误的小题后括号内画“F”）1、发动机的负荷率越低，汽车的燃油经济性越好。

（ F ）2、汽车的等速百公里燃油消耗量是全面反映汽车实际运行情况的燃油经济性指标。

（ F ）3、汽车的等速百公里燃油消耗量正比于行驶阻力和燃油消耗率，反比于传动效率成。

（T ）4、车开得慢，油门踩得小，就一定省油。

（F ）5、只要发动机省油，汽车就一定省油。

（ F ）3 汽车动力装置参数的选定二、判断题（只判断正确与错误，在正确的小题后括号内画“T”，在错误的小题后括号内画“F”）1、最大传动比与最小传动比之比值越大，挡位数应越多。

写在最前：由于课本等不在身边，我只能按照书本目录进行回忆，有所缺漏还请原谅。

此外，这些内容是根据课程及期末考要求整理的，与考研复试要求无关，仅作为课程参考。

教材：《汽车理论》主编：余志生清华大学机械工业出版社《汽车理论》主编：吴光强同济大学人民交通出版社第二版两本教材有所不同，但基本内容相似。

我所在班级是两本书都有用到，故书目都给出。

授课教师：2011级汽车学院《汽车理论》课程有多个平行班，且分为3学分（整车与车身等方向选）2学分（电子发动机等方向选）。

我所上的是由左曙光老师以及吴旭东老师共同授课的3学分班级，左老师主要负责汽车轮胎力学、动力性、经济性以及制动性的授课，吴老师负责操纵稳定性以及NVH部分的授课。

每个班级老师不同，期末试卷要求不同，各班重点有所差异。

我所在班级期末不要求计算题，故只有论述类题目。

左曙光老师授课部分【吴光强版汽车理论】：绪论汽车底盘的基本构成及各自的基本作用第1章作用在汽车上的外力1.1 轮胎力及其特性轮胎的作用、要求、轮胎的种类及规格组成、作用在轮胎上的力和力矩、轮胎六分力、轮胎纵向动力学特性、汽车轮胎与地面接触变形、轮胎的滚动阻力的产生、驱动轮胎的实际纵向力、滚动阻力系数影响因素、轮胎纵向动力学特性系数以及影响因素、轮胎侧向动力学特性以及影响因素、回正力矩、轮胎垂向动力学特性、1.2 气动力及其特性空气动力的六分力、空气阻力与压力阻力的种类、减少气动阻力系数的措施、升力和仰俯力矩、减小侧向力和横摆力矩、侧倾力矩的措施参考文献作业题：以图文解释轮胎的滚动阻力形成原理。

以图文解释汽车车轮上需装ABS的原因。

汽车转向行驶时，非转向轮上存在回正力矩吗？用图文解释。

同一车速下，图文比较分析转弯制动与转变加速时，汽车转向轮胎上形成的回正力矩大小。

如何减少汽车行驶中的空气阻力？如何改善汽车行驶中侧风对汽车行驶稳定性的影响？如何降低汽车行驶中的升力？第2章汽车的动力性动力性及其评价指标、行驶驱动力与行驶阻力、发动机的速度特性、电动机转速特性曲线、汽车的驱动力图、汽车行驶的驱动-附着条件与汽车的附着力、影响附着系数的因素、汽车驱动力—行驶阻力平衡图、动力性参数的确定、汽车的功率平衡、液力变矩器汽车的动力性计算、汽车动力性的主要影响因素。