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单元一汽车驾驶相关知识第35课时教学目的：让学生掌握汽车行驶中的各种作用力的意义以及他们之间的相互关系教学内容：汽车行驶的作用力教学重点：汽车行驶的驱动力与各种阻力教学难点：汽车行驶的条件教学课时：两课时教学方法及用具：讲授法教学过程：一、导引1、课前回顾2、交代新课内容和要求二、作用于汽车的驱动力与行驶阻力1.汽车的驱动力(1)驱动力的产生汽车发动机产生的扭矩经传动系传至驱动轮，驱动轮便产生一个作用于路面的圆周力F，路面则对驱动轮作用一个反作用力Ft，Ft，与F大小相等，方向相反，如图1－1所示。图1-1汽车的驱动力示意图Ft即为驱动汽车的外力，称为汽车的驱动力。其数值为式中Mt－作用于驱动轮的扭矩，N.m；R－车轮半径，m。Mt是由发动机产生经传动系传至驱动轮的扭矩，由传动过程可知式中Me——发动机的有效扭矩，N.m；ik——变速器传动比；io——主减速器传动比；ηr――传动系的机械效率。将式(1—2)代入式(1—1)，得由上式可知，汽车的驱动力与发动机的扭矩、传动系的各传动比及传动系的机械效率成正比，与车轮半径成反比。因为故式中Pe——发动机在转速为n时的功率，kW。(2)传动系的机械效率发动机产生的功率Pe，经传动系传至驱动轮的过程中，必须克服传动系各机构的各种阻力，因而消耗一部分功率，称为传动系的损失功率PT。PT由离合器、变速器、万向传动机构及主减速器的损失功率组成。传动系的机械效率为:通过试验表明，对于变速器所有挡位来说，较高的挡位，传动效率也较高，直接挡的传动效率最高，所以应尽可能采用高速挡行驶，最好为直接挡。2．汽车的行驶阻力汽车行驶过程中所遇到的阻力可分为4种：滚动阻力Ff、空气阻力Fw、上坡阻力Fi和加速阻力Fj。(1)滚动阻力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能量损失的总称。整车滚动阻力计算公式汽车在水平路面上直线行驶的滚动阻力可写成下列公式式中G--汽车重力，N；f--滚动阻力系数。影响滚动阻力系数的因素：滚动阻力系数的数值由试验确定。其数值与轮胎(结构、材料、气压)、道路(路面的种类与状况)及使用条件(行驶速度与受力情况)有关。(2)空气阻力汽车是在空气介质中行驶的。汽车相对于空气运动时，空气作用力在行驶方向上的分力称为空气阻力，用符号Fw表示。汽车行驶时，围绕汽车的空气形成空气流。空气沿车身表面流过，在汽车后面并不终止，而是形成涡流。地面附近的空气必须从车身底部和路面之间强制通过，因而产生阻力。汽车行驶时，空气环绕汽车的情况如图1-2所示。图1-2空气环绕汽车示意图①空气阻力的组成空气阻力可分为摩擦阻力和压力阻力2部分。摩擦阻力是空气粘连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积有关，约占空气阻力的8％～10％。压力阻力是作用在汽车外表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力。压力阻力包括下列4部分：a．形状阻力汽车行驶时，空气流经车身，在汽车前方空气相对被压缩，压力升高，车身尾部和圆角处空气稀薄形成涡流，引起负压，由汽车前后部压力差所引起的阻力称为形状阻力。其值与车身外形有关，约占空气阻力的55％～60％。形状阻力与车身主体形状有很大关系。例如，车头、车尾的形状及挡风玻璃的倾角等是影响形状阻力的主要因素。b．干扰阻力突出于车身表面的部分所引起的空气阻力，如门把手、后视镜、翼子板、悬架导向杆、驱动轴等，约占空气阻力的12％～18％。c．诱导阻力汽车上下部压力差(即升力)在水平方向的分力，约占空气阻力的5％～8％。d.内循环阻力发动机冷却系、车身内通风等所需空气流经车体内部时形成的阻力，约占空气阻力的10％～15％。以上5种阻力的合力在汽车行驶方向上的分力即为空气阻力。常将空气阻力的作用点称为风压中心。一般它与汽车的重心不重合。风压中心离地高度hw对汽车高速行驶的稳定性有很大影响。当汽车高速行驶时，hw愈高，汽车前轴负荷愈轻，严重时可能导致汽车失去控制。②空气阻力的计算在汽车行驶速度范围内，根据空气动力学原理，空气阻力的数值通常由下式确定:式中CD--空气阻力系数，无因次系数，主要取决于车身形状；A--汽车的迎风面积，m2；va--汽车行驶速度，km/h上式表明，空气阻力是与空气阻力系数CD及迎风面积A成正比，空气阻力与速度的平方成正比，汽车行驶的速度愈高，空气阻力愈大。现代汽车的行驶速度很高，因而空气阻力对汽车的动力性和燃料经济性的影响日益受到重视。(3)上坡阻力当汽车上坡行驶时，汽车所受重力在乎行于路面方向的分力，称为汽车的上坡阻力，用Fi表示，如图1－3所示。Fi与汽车所受重力及坡度角α的关系为道路坡度常用坡高与底长之比的百分数来表示，即当α为10°～15°时，则故图1-3汽车的上坡阻力当坡度较大时，要按(1-8)式计算Fi。(4)加速阻力加速阻力Fj是汽车加速行驶时，其质量加速运动的惯性力。Fj包括汽车平移质量加速行驶的惯性力和旋转质量加速旋转的惯性力矩。加速总阻力计算公式：式中δ称为旋转质量换算系数，其物理意义是将旋转质量的惯性力等效地叠加到平移质量上平移质量惯性力应扩大的倍数。三、汽车行驶的驱动与附着条件1．汽车行驶的驱动条件若Ft＝Ff＋Fw＋Fi时，汽车将等速行驶；FtFf＋Fw＋Fi时，汽车将加速行驶；FtFf＋Fw＋Fi时，汽车将无法开动或减速行驶以至停车。可见汽车行驶的必要条件是：上式即汽车行驶的驱动条件。它反应了汽车本身的行驶能力。可以采用增加发动机扭矩，加大传动比的办法来增大汽车的驱动力，以保证汽车的驱动条件。2．汽车行驶的附着条件上面所述增大驱动力的办法是有限度的，它只有在驱动轮与路面不发生滑转时才有效。地面对轮胎切向反作用力的极限值(无侧向力作用时)称为附着力Fφ。在硬路面上，它与地面对驱动轮的法向反作用力成正比，即比例常数φ称为附着系数，它表示轮胎与路面的接触强度。在硬路面上它主要反映了轮胎与路面的摩擦作用；在松软路面上则与轮胎和路面的摩擦作用及土壤的抗剪强度有关。如果驱动轮发生滑转(例如在冰雪、泥泞等坏路面上行驶)，汽车将不能行驶。为了避免驱动轮产生滑转现象，汽车行驶还必须满足附着条件。汽车行驶的附着条件可近似写成式中Fz——作用于所有驱动轮的地面法向反作用力。3．汽车行驶的驱动与附着条件上式即汽车行驶的驱动与附着条件，也是汽车行驶的充分与必要条件。汽车行驶首先要满足驱动条件，即汽车本身具有产生足够驱动力的必要条件。这就要求汽车发动机能产生足够大的扭矩或功率，汽车传动系有一定的传动比，以保证按公式(1－3)计算的驱动力Ft，足够大，足以克服各种行驶阻力，即Ft≥Ff+Fw+Fi。但是，上面的条件只是汽车行驶的必要条件，并不充分，就是说，汽车只满足驱动条件是不够的。推动汽车行驶的驱动力Ft，是地面对驱动轮的切向反作用力，是地面作用于汽车的外力。人们可以观察到，驱动轮被架空而离开地面时，无论发动机产生多大扭矩，汽车都是不能行驶的。汽车行驶必须有外力作用。路面对汽车作用的驱动力的最大值，要受附着力的限制。驱动力Ft不能超过附着力，如果超过附着力，车轮将滑转。只有在附着力的限值之内，驱动力才能真正发挥作用。四、作业五、安全教育提醒学生在上课过程中，务必遵守相关的规定，正确使用各项工具。注意安全，不能玩耍打闹，课间文明休息。六、教学反思第35课时教学目的：让学生掌握汽车的各大使用性能教学内容：汽车的使用性能教学重点：汽车的各种性能教学难点：各个性能的评价指标和评价方法教学课时：两课时教学方法及用具：讲授法教学过程：一、导引1、课前回顾2、交代新课内容和要求二、汽车的使用性能是指汽车能适应各种使用条件而发挥最大工作效率的能力。评价汽车工作效率的全面指标是运输生产率和运输成本。而影响汽车运输生产率的主要因素是汽车的平均行驶速度。汽车的主要使用性能有：汽车的动力性；汽车的燃料经济性；汽车的制动性；汽车的平顺性；汽车的通过性；汽车的稳定性。三、汽车的动力性汽车的动力性是汽车最基本、最重要的性能。汽车的动力性直接影响汽车的平均速度，因而对汽车的运输效率有决定性的影响。1．汽车动力性指标汽车的动力性主要由3方面指标来评定。(1)汽车的最高车速是指汽车满载，在水平良好路面上所能达到的最高行驶速度。(2)汽车的加速能力是指汽车在各种使用条件下迅速增加行驶速度的能力。常用加速过程中的加速度a、加速时间t和加速行程s来评定加速能力，a愈大，t、s愈短，则加速性愈好，平均车速就愈高，即动力性好。(3)汽车的爬坡能力汽车的爬坡能力用最大爬坡度来评定。最大爬坡度imax是指汽车满载时用变速器最低挡在坚硬路面上等速行驶所克服的最大道路坡度。2．汽车平均行驶速度汽车平均行驶速度不仅能反映汽车运输生产率，同时也能反映各种运行条件的影响。(1)汽车平均行驶速度定义汽车平均行驶速度等于总行驶里程与总行驶时间之比，式中s——总行驶里程，km；t——总行驶时间，h。总行驶时间包括与行驶条件有关的短暂停车时间，如在信号灯前、铁路与公路交叉道前、过轮渡和会车等的停车时间，而其他停歇时间，如装卸货物、乘客上下车、途中排除故障和行车人员用膳等停车时间，均不计算在内。平均行驶速度既不是汽车的实际行驶速度，也不是汽车的最大速度，而是一个计算值。(2)影响汽车平均行驶速度的因素汽车平均行驶速度是驾驶员的技术水平、车辆技术性能与状况、道路、交通条件、载荷等功能效率的综合反映。因此，影响平均行驶速度的主要因素有：①驾驶员的技术水平驾驶员的技术水平主要是指驾驶员操作技能的熟练程度及对所驾驶的车辆技术状况、性能、结构原理掌握的如何，对交通环境及各种情况处理的是否正确等。②车辆的技术性能与状况车辆的技术性能主要是指牵引性能(包括最大行驶速度和加速性能)、制动性能、操纵性和稳定性等。③道路条件道路条件好坏对汽车平均行驶速度的影响也是很大的。如公路的等级、行车路面的宽度、道路的照明、转弯半径、安全设施、纵向坡度和坡长、交叉路口数量、上下坡的多少等，都影响汽车的行驶速度。④交通条件交通条件对平均行驶速度的影响也是十分显著的。如在市区交通密度(台／km)大时，平均行驶速度也相应地下降。⑤载质量的影响如果汽车输出功率保持一定，载质量越大其平均行驶速度越低。(3)提高汽车平均行驶速度途径提高平均行驶速度的途径很多，主要有以下几个方面：①提高驾驶员的素质和操作技能使汽车经常在合理的工况下运行。通过试验可以清楚看到，提高平均行驶速度与采取高速行车是完全不同的两件事。汽车在运行中，尽量做到稳速行车。②提高汽车的技术性能从使用方面来说，要采用现代诊断技术检验汽车，及时地进行维护，提高维护质量，保持汽车技术状况，特别是提高车辆的动力性能和行驶安全性，从车辆本身去提高平均行驶速度。③加强公路的管理和工程建设。一是要加强道路的管理和维护，搞好路面标志；二是改善现有道路状况；三是新建和改建高速公路等；此外，还可以采用先进的运输组织和改进交通管理，也是提高汽车平均行驶速度的途径。四、汽车的燃料经济性汽车的燃料经济性是指汽车以最小的燃料消耗完成单位运输工作量的能力，或指单位行程的燃料消耗量。汽车燃料经济性的评价指标：1．单位行驶里程(100km)的燃料消耗量当燃料按质量计算时，用符号QS表示，其单位为kg／100km。当燃料按容积计算时，用符号Ql表示，其单位为L／100km显然式中ρ－燃料的密度，汽油可取ρ(0．71～0．73)kg／L，柴油可取ρ(0．81～0．83)kg／L；QS以kg／l00km为单位。2．单位运输工作量的燃料消耗量若燃料以质量计，用符号QSG表示，其单位为kg／(100t·km)。若燃料以容积计，用符号Q1G表示，其单位为L／(100t·km)。这种指标可以用来比较不同类型、不同载质量汽车的燃料经济性。一般使用和保管部门多以容积计量燃料，因此，采用L／l00km或L／(100t·km)为单位的较多。五、汽车的制动性汽车的制动性是指汽车在行驶过程中，强制地减速直至停车或在下长坡时维持一定行驶速度的能力。制动性是汽车的主要性能之一，是汽车行驶安全的