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汽车的总体布局

汽车行驶必须具备两个基本的行驶条件:驱动条件和附着条件。
1.驱动条件
汽车必须具有足够的驱动力,以克服各种行驶阻力,这些阻力主要包括滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。
(1)驱动力
汽车的驱动力来自发动机,如图1-7所示。发动机发出的转矩经过汽车传动系施加给驱动车轮的转矩Mt,它力图使驱动车轮旋转。在Mt的作用下,驱动车轮与路面接触处对地面施加一个作用力F0,其方向与汽车行驶方向相反,其数值为Mt与车轮滚动半径rr之比。
由于车轮与路面的附着作用,在驱动车轮对路面施加力F0的同时,路面对车轮施加一个大小相等、方向相反的反作用力Ft,这就是使汽车行驶的驱动力,即Ft= Mt/rr。为便于理解,图中把F0和Ft绘在不同的物体上,其实它们应在同一直线上。
(2)滚动阻力
滚动阻力是由于车轮滚动时轮胎与路面二者在其接触区域发生变形而产生的。车轮在硬路面上滚动时,驱动汽车的一部分动力消耗在轮胎变形的内摩擦上,而路面变形很小;车轮在软路面(松软的土路、沙地、雪地等)上滚动时,由于路面变形较大,所产生的阻力就成为滚动阻力的主要部分。滚动阻力以Ff表示,其数值与汽车的总质量、轮胎的结构与气压以及路面的性质有关,它等于车轮负荷与滚动阻力系数之积。
(3)空气阻力
汽车在空气中向前行驶时,前部承受气流的压力而后部抽空,产生压力差。此外,空气与车身表面以及各层空气之间存在着摩擦,再加上引入车内冷却发动机、室内通风以及外伸零件引起气流的干扰,就形成空气阻力。空气阻力以Fw表示,它与汽车的形状、汽车的正面投影面积、汽车与空气相对速度的平方成正比。可见,汽车速度很高时,空气阻力将成为总阻力的主要部分。
(4)坡度阻力
汽车在坡道上行驶时,其总重力沿坡道方向的分力称为坡度阻力,以Fi表示。汽车只有在上坡时才存在坡度阻力,但汽车上坡所做的功可转化为重力势能。当汽车下坡时,重力势能促使汽车下坡并转化为动能。
(5)加速阻力
汽车加速行驶时,需要克服其自身质量加速运动的惯性力,即加速阻力,以Fj表示。
(6)驱动力与总阻力的关系
汽车的驱动力Ft与上述各项阻力之和(总阻力)存在如下关系:
Ft= Ff+Fw+Fi+Fj
当Ft> Ff+Fw+Fi时,汽车加速行驶;
当Ft= Ff+Fw+Fi时,汽车匀速行驶;
当Ft< Ff+Fw+Fi时,汽车减速行驶。
由此可知,汽车行驶的驱动条件为:
Ft≥Ff+Fw+Fi
2.附着条件
汽车能否充分发挥其驱动力,还受到车轮与路面之间附着作用的限制。在平整的干硬路面上,汽车附着性能的好坏决定于轮胎与路面间摩擦力的大小。这个摩擦力阻碍车轮的滑动,使车辆能够正常地向前滚动并承受路面的驱动力。如果驱动力大于轮胎与路面间的最大静摩擦力,车轮与路面之间就会发生滑转。在松软的路面上,除了轮胎与路面间的摩擦阻碍车轮滑转,嵌入轮胎花纹凹处的软路面凸起部还起一定的抗滑作用。
通常把车轮和路面之间的相互摩擦以及轮胎花纹与路面凸起部的相互作用综合在一起,称为附着作用。由于附着作用所决定的阻碍车轮滑转的最大力称为附着力,用Fφ表示。附着力与车轮所承受垂直于路面的法向力G(称为附着重力)成正比,即Fφ= Gφ。式中,φ称为附着系数,其值与轮胎的类型及路面的性质有关;附着重力G是指汽车总重力分配到驱动轮上的那部分。
由此可知,汽车所能获得的驱动力受附着力的限制,一般可表达为:
Ft≤Fφ
此公式即为汽车行驶的附着条件,表明汽车的驱动力必须小于附着力,汽车才能正常行驶,否则,车轮就会出现打滑。思考题
1.汽车文化的定义是什么?汽车文化主要包括哪些方面?
2.分别说出美国汽车工程师学会标准、日本工业标准、我国国家标准GB/T 3730.1—2001《汽车和挂车的术语和定义车辆类型》中对汽车的定义。
3.汽车由哪几部分组成?
4.汽车的布局方式有哪些?
5.汽车行驶必须具备的两个基本的行驶条件是什么?