第四節 了解汽車的行駛原理

汽車要想行駛，必須要有來自地面外力的推動，這一外力就是驅動力。驅動力用來克服汽車行駛中的各種阻力，使汽車產生運動。

一、汽車驅動力是如何產生的

汽車驅動力是汽車行駛時，由地面提供給驅動輪的克服各種行駛阻力來推動汽車前進的作用力。汽車驅動力的產生原理如圖1-23所示，汽車行駛時，發動機的輸出轉矩經由傳動系的離合器、變速器、主減速器施加一個驅動力矩至驅動輪上，力圖使驅動輪旋轉，并與地面作用產生了推動汽車行駛的驅動力F_t。驅動力的數值與發動機的轉矩、傳動系的參數和車輪滾動半徑有關，發動機輸出的轉矩越大、變速器檔位越低、傳動系統效率越高、車輪半徑越小，則可能產生的驅動力越大。這就是車輛爬坡時要用低速檔的原因。

圖1-23 汽車驅動力產生原理

二、汽車行駛阻力有哪些

汽車行駛過程中，阻止汽車前進的阻力有滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力和加速阻力四種，這些阻力合稱為行駛阻力。

1.滾動阻力

滾動阻力是車輪在路面滾動時，輪胎與路面之間的相互作用和相應變形所產生的阻力。

滾動阻力與路面條件、輪胎結構、輪胎氣壓、汽車質量、行駛車速等都有關系。汽車在硬路面上行駛時，路面狀況越好，輪胎氣壓適當高些，車輪滾動時的變形越小，滾動阻力越小；汽車總質量越小，行駛車速越低，車輪滾動時的變形越小，滾動阻力越小；子午線輪胎在相同條件下比普通斜交輪胎滾動阻力小。滾動阻力與車輪的滾動緊密相連，在汽車中低速運行時，是行駛阻力的主要部分。

2.空氣阻力

汽車行駛時，由于汽車與空氣的相對運動，汽車要擠開周圍的空氣，車身前部受到氣流壓力，而車身后部因空氣渦流產生負壓，如圖1-24所示，這樣汽車前后形成壓力差，此外還存在著空氣與汽車表面之間的摩擦，再加上冷卻發動機、室內通風以及汽車外部表面凸起零件引起的氣流干擾等，就形成了空氣阻力。

空氣阻力主要與汽車的外部形狀、正面投影面積、汽車的運動速度有關。汽車流線形越理想、迎風面積越小，空氣阻力越小。空氣阻力與汽車運動速度的平方成正比，汽車高速行駛時，空氣阻力顯著增加，是汽車行駛阻力的主要部分，發動機大部分功率都消耗在空氣阻力上；而當車速小于30km/h時，空氣阻力較小，可以忽略不計。

圖1-24 汽車行駛時的空氣流動

3.坡度阻力

汽車上坡行駛時，需要克服汽車重力沿坡道方向的分力，這個力就是坡度阻力，如圖1-25所示。坡度阻力的大小取決于汽車的總質量和道路的坡度角，汽車的總質量越大、道路坡度越陡，坡度阻力就越大。

4.加速阻力

汽車加速行駛時，需要改變原來的勻速狀態，由于汽車質量具有保持原有狀態的慣性，相當于給汽車加了一個阻力，這就是加速阻力，它是克服汽車質量加速運動時的慣性力。加速阻力的大小主要與汽車的總質量、旋轉質量和加速度有關。其總質量、旋轉質量、加速度越大，則加速阻力就越大。

圖1-25 汽車的坡度阻力

提示：汽車行駛阻力與汽車的運動狀態有關，低速行駛時，滾動阻力占絕大部分；高速行駛時，空氣阻力占主導地位；坡度阻力在上坡時表現為阻力，在下坡時表現為助力；加速阻力在加速時表現為阻力，在減速時表現為助力。

三、汽車怎樣才能正常行駛

1.汽車行駛的必備條件

當路面的接觸強度足夠時，汽車的起步與行駛狀態取決于驅動力與阻力（滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力）的關系。汽車行駛的必備條件是：驅動力必須大于或等于滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力之和。

2.汽車行駛的附著條件

有了汽車行駛的必備條件，汽車還不一定能夠行駛，如松軟路面或建筑工地上有時會見到汽車驅動輪陷入泥坑，驅動輪相對地面產生滑轉，汽車不能行駛的現象，駕駛人采用猛踩加速踏板的方法，力圖增大汽車驅動力，其結果只能使驅動輪加速旋轉，汽車仍不能行駛。這種現象說明，地面作用在驅動輪上的切向反力，受地面接觸強度的限制，并不能隨意增大。汽車行駛除滿足驅動的必備條件外，還要滿足地面接觸強度提供的條件，汽車才能正常行駛，即汽車的驅動力必須小于或等于附著力，否則驅動輪會滑轉，汽車不能正常行駛。

可見，只有當汽車的驅動力大于或等于滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力之和，同時小于或等于附著力時，汽車才能正常行駛。

提示：路面提供的實際驅動力首先取決于汽車能輸出的動力，同時還受路面附著條件的限制。汽車克服阻力的能力越大，路面附著條件越好，汽車越容易正常行駛。