汽车行驶原理

 1、汽车发动机的工作原理

汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。

2、离合器

离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。

在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。离合器是机械传动中的常用部件，可将传动系统随时分离或接合。

3、手动变速箱

手动变速箱称手动变速器（简称MT）又称机械式变速器，即必须用手拨动变速杆（俗称“挡把”）才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。姿敏

它结构简单，性能可靠，制造和维护成本低廉，且传动效率高（理论上会更省油），另外，由于是纯机械控制，换挡反应快，且可以更直接的表现驾驶者的意愿，因此也更富驾驶乐趣，这些都是手动变速箱的优点。不过相比自动变速箱，它操作繁琐，而且在挡位切换时顿挫明显的劣势也是无法弥补的。

4、差速器

汽车差速器能够使左、右(或前、后)驱动轮实现以不同转速转动的机构。主要由左右半轴齿轮、两个行星齿轮及齿轮架组成。功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右车轮以不同转速滚动，即保证两侧驱动车轮作纯滚动运动。差速器是为了调整左右轮的转速差而装置的。

5、汽车悬挂系统

汽车悬挂系统就是指由车身与轮胎间的弹簧和避震器组成整个支持系统。悬挂系统应有的功能是支持车身，改善乘坐的感觉，不同的悬挂设置会使驾驶者有不同的驾驶感受。外表看似简单的悬挂系统综合多种作用力，决定着轿车的稳定性、舒适性和安全性。

悬挂系统是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身迹判枝的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。典型的悬挂系统结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向冲肆稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬挂系统多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。

汽车要运动，并以一定的速度行驶，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

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。

(2)  空气阻力Fw：

汽车是在空气介质中行驶的，汽车相对毕缓于空气运动时，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，其分力方向与手团模汽车行驶方向相反，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。

PART

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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，由此得到汽车行驶方程式：

Ft= Ff+Fi+Fw+Fj

上述各阻力中，滚动阻力和空气阻力始终作或局用于行驶的汽车上，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。

PART

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Fϕ。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≤Fϕ

式中：Fϕ=Fzϕ，ϕ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。

 静止的汽车如要运动，必须克服四种阻力。

(1)滚动阻力：滚动阻力主要是轮胎和地面之间由于汽车的重力的作用产生相对变形所引起的。阻力的大小，汽车的总重量，轮胎的结构和气压，巧塌路面的等级和好坏有直接关系。

(2)空气阻力：空气阻力是由于汽车在运动中表面与空气摩擦，车身前部迎面气流的压力和后部空气涡流造成的真空度所形成的。阻力的大小，与汽车的迎面正投影面积、流线型程度，行驶速度等有关。其中速度影响最大。当车速达到50公里／小时时，发动机功率的30呖左右用于克服空气阻力，80公里川、念宽腊时，发动机几乎一半消耗在风阻上。所以，中速行驶，汽车最省油，风力和风向也影响风阻的数值。

(3)上坡阻力：上坡阻力取决于汽车的总重量和坡度的大小。汽车的总重量及道路的坡度大，上坡的阻力大，反之，阻力就小。下坡时相反，成为汽车的推动力。

(4)惯性阻力：惯性阻力只是在汽车变速运动时才会产生。根据惯性原理，汽车加速行驶时，惯性阻力与行仔滑驶方向相反，当汽车减速时，贮存的动能又力图保持原有的速度，向前滑行。为了克服上述的汽车行驶阻力，必须对汽车施加一个推动力，使之得以按照要求行驶。

汽车发动机通过传动系将扭力传递到后轮，在后轮的边缘与地面接触的部分产生驱动汽车前进的力，即牵引力，当牵引力与汽车行驶总阻力相等时，汽车等速(匀速)行驶。牵引力大于总阻力，汽车加速行驶，小于总阻力，减速行驶。所以，加速或减速，完全由牵引力大小来决定。

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