对于车辆纵向受力情况,如图2-4所示,作用在两轴车辆上的主要外力包括:前、后车轮的滚动阻力Frf和Frr,它们分别能够产生滚动阻力矩Trf和Trr,空气阻力Fw,爬坡阻力Fg加速阻力Fj和分别作用于前、后车轮的牵引力Ftf和Ftr。对后轮驱动的车辆而言,Ftf为0;而对前轮驱动的车辆,则Ftr为0。
纵向车辆运动的动力学方程可表达为
式中, 为车辆沿纵向的线加速度;M为车辆的质量。式(2-16)等号右边的第一项是总牵引力,第二项是总阻力。
若想获得轮胎与地面接触面所能支持的最大牵引力,必须确定前、后车轴上铅垂方向的载荷。通过累加作用于点R(轮胎与地面接触面的中心)的所有力矩,便可得前轴上铅垂方向的载荷Wf为
同理可得作用于后轴上的铅垂方向载荷Wr为
对于轿车,假设空气阻力作用点高度hw近似于车辆质心的高度hg,则式(2-17)和式(2-18)可简化为
和
式中,rd为车轮的有效半径。由式(2-5)和式(2-16),可重写式(2-19)和式(2-20)为
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和
式中,Ft=Ftf+Ftr为车辆的总牵引力;Fr为车辆的滚动阻力。式(2-21)和式(2-22)等号右边的第一项分别是当车辆静止在水平地面上时作用在前、后车轴上的静载荷;第二项分别为其铅垂方向载荷的动态分量。
轮胎与地面接触面所能支持的最大牵引力(大于该最大牵引力的任意小量的变化将引起轮胎在地面上的自旋),它通常以铅垂方向载荷和路面附着系数μ的乘积方式给出。因此,对前轮驱动的车辆应有
和
式中,fr为滚动阻力系数。而对于后轮驱动的车辆应有
和
车辆行驶时,通过传动装置并由动力装置转换而来的驱动轮上的最大牵引力,不应超过轮胎与地面间附着力[式(2-24)和式(2-26)]的最大值,否则驱动轮将在地面上打转,导致车辆的不稳定。
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