汽车附着率分析：驱动轮附着率与车速关系解析

式（2-18）中的F_X2≤F_{Z 2}φ可以写成

式中 ——后轮驱动汽车驱动轮的附着率，用C_φ2表示，即

因此有 C_φ2≤φ

对于前轮驱动汽车，其前驱动轮的附着率也不能大于地面附着系数。

显然，附着率是指汽车驱动轮在不滑转工况下，充分发挥驱动力作用所要求的最低（最起码）的地面附着系数。驱动轮的附着率是汽车附着性能的一个重要指标。

例如，汽车以某车速在附着系数为0.78的平直硬路上作等速行驶，驱动轮不发生滑转时所要求的路面附着系数为0.62，这个0.62就是汽车在那行驶状况下的附着率，说明该路面附着系数有富余量，可以满足汽车以这种工况行驶；同样，如果汽车驱动轮以附着率为0.62的要求驶入另一路段，但该路段附着系数只有0.58，显然该路段的附着系数不足，不能满足驱动轮所输出的驱动力的要求，驱动轮存在一定程度的滑转（汽车在进行急加速时就是这样的情形）。

不同的直线行驶工况，所要求的最低附着系数是不一样的。在较低车速下，用低速档加速或上坡行驶时，驱动轮输出的驱动力较大，要求相应的最低附着系数较大（亦即附着率较大）；在水平路段上以极高车速行驶时，要求相应的最低附着系数也较大。下面就这两种行驶工况下的附着率进行分析。

1.加速、上坡时的附着率

对于后轮驱动汽车，其后驱动轮的附着率由（2-20）得

省略推导过程后，得

式中q——等效坡度；

a、h_g、L——汽车结构参数。

由于C_φ2为加速、上坡行驶时所要求的最低地面附着系数，所以汽车在一定附着系数φ的路面上行驶时，能通过的（最大）等效坡度为

为了完整表达汽车的动力性，除了根据发动机与传动系的结构参数来确定汽车的加速度和爬坡度以外，还应给出达到相应加速度与爬坡度所要求的最低地面附着系数，即给出相应的附着力曲线。图2-26为图2-28算例中后轮驱动轿车在Ⅰ、Ⅱ档加速或爬坡行驶时相应的附着力曲线。

由图2-26a可知，Ⅰ档加速时最大的附着率Cφ2值约为0.64，在φ=0.7的良好路面上汽车可以全力加速行驶。但从图2-26b却看出，在同样的路面上，该汽车用Ⅰ档、节气门全开爬坡，其爬坡能力基本上无法实现，因为它以Ⅰ档全力爬坡最大的附着率值为0.9；不过Ⅱ档的最大Cφ2值为0.45，相应的爬坡度达23%，远大于四级公路在山岭重丘区的最大纵向坡度9%。所以，该车在良好路面上的附着性能仍是令人满意的。(www.xing528.com)

图2-26 汽车的附着率曲线

a）图2-28和图2-29算例中轿车以Ⅰ、Ⅱ档（全力）加速时相应的附着率 b）图2-28和图2-32算例中轿车以Ⅰ、Ⅱ档（全力）爬坡时相应的附着率

2.高速行驶时的附着率

后轮驱动汽车在良好平路上高速行驶时，后驱动轮的附着率可由下式求得

式中 F_f1——前轮的滚动阻力；

F_w——空气阻力；

F_Zs2——后驱动轮静态时的地面法向反作用力；

F_Zw2——后驱动轮升力。

某一紧凑型后轮驱动轿车的后驱动轮地面切向反作用力F_X2、法向反作用力F_Z2、附着率Cφ2与车速u_a的关系曲线如图2-27所示。图中的法向反作用力与附着率按三种升力系数C_Lr（0.28、0.15、0）求得。从图中可看出，随着车速的增加，后轮的法向反力下降，而切向反作用力（驱动力）则按车速的平方关系增大。因此，后驱动轮附着率随着车速的提高而急剧增大。

图2-27 高速行驶时后驱动轮的附着率

a）后驱动轮法向反作用力F_Z2和切向反作用F_X2随车速变化的曲线 b）后驱动轮附着率C_φ2随车速变化的曲线

图2-27b的例子表明，汽车在一般的车速下驱动轮不滑转所要求的地面附着系数——附着率C_φ2值是比较小的，一般的水泥、沥青路面完全可以满足汽车正常行驶。若以升力系数较大的曲线C_Lr=0.28来计，当车速达到250km/h时，后驱动轮的附着率C_φ2≈0.60，在干燥的沥青路面上，仍可满足附着性能要求；但当车速达到300km/h时，后驱动轮的附着率C_φ2≈0.99，此附着率已超过了良好路面的附着系数，车轮会产生较大程度的滑转，轮胎磨损严重。这说明在极高的车速下，一般的良好路面就不能满足附着性能的要求。

上面所讨论的只限于作纯粹直线行驶的汽车，在一般车速下后驱动轮的附着率都比较低，乍看起来似乎道路的附着系数（如干燥沥青路面φ=0.80）有很大的富余量，有些浪费。但在实际的行驶条件下，汽车常常因改变行驶方向而产生一定的或很大的侧向加速度，因此轮胎接地处要承受一定的或很大的地面侧向反作用力，这样也会耗去地面一部分附着力。所以，为了保证行驶稳定性所要求的路面附着系数就远比直线行驶时的附着率要高出许多。

从式（2-22）可看出，减小驱动轮附着率的措施主要在于降低空气升力系数。另外，也可以通过调整汽车的总体布局，改变前、后轴荷分配来减小驱动轮的附着率。