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汽車的牽引力計(jì)算公式是F=P/V,可以根據(jù)汽車勻速行駛的速度和發(fā)動(dòng)機(jī)的功率來(lái)計(jì)算。其中F是牽引力,單位是牛(N),P是發(fā)動(dòng)機(jī)的功率,單位是瓦(W),V是汽車勻速運(yùn)動(dòng)的速度,單位是米/秒(m/s)。
汽車所具有的加速、上坡、最大速度等能力。評(píng)價(jià)指標(biāo)為汽車的最高速度、最低穩(wěn)定速度、能克服的最大坡度、加速和滑行能力等。根據(jù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線,可繪出汽車動(dòng)力特性圖,據(jù)此可求出汽車在某一行駛條件下能保持的速度、所采用的排檔、能產(chǎn)生的加速度,以及求得任一排檔時(shí)汽車所能克服的坡度。道路設(shè)計(jì)時(shí),在結(jié)合地形條件和減少工程量的同時(shí),應(yīng)充分發(fā)揮汽車的動(dòng)力性能,以提高運(yùn)輸效率和降低運(yùn)輸成本。
汽車從低速到高速行駛,動(dòng)能增加需要牽引力對(duì)它做功。然而,通過(guò)以上分析可知,被認(rèn)為對(duì)汽車起牽引作用的摩擦力是靜摩擦力,靜摩擦力對(duì)汽車是不做功的。從能量轉(zhuǎn)化角度來(lái)看汽車總動(dòng)能的增加是其它能量轉(zhuǎn)化來(lái)的,水路面雖然給車輪以摩擦力,但卻沒(méi)有能量轉(zhuǎn)化給汽車,只有發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)消耗汽油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為汽車的動(dòng)能。從這個(gè)角度看,牽引力似乎又應(yīng)該是源于發(fā)動(dòng)機(jī)的作用,而施于驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力矩。它是個(gè)內(nèi)力矩。到底怎樣理解這個(gè)概念呢?如果說(shuō)牽引引力就是摩擦力,它對(duì)汽車不做功;如果把牽引力看作內(nèi)力,在回答牽引力使汽車產(chǎn)生加速度的問(wèn)題時(shí),內(nèi)力又不能產(chǎn)生加速度,是摩擦力產(chǎn)生了加速度,這里似乎是個(gè)矛盾。在理解牽引力的概念時(shí),應(yīng)該從它實(shí)際產(chǎn)生的加速度和做功兩個(gè)效果來(lái)分析。汽車產(chǎn)生加速度的直接原因是摩擦力,但根本原因是內(nèi)力。沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)提供內(nèi)力就產(chǎn)生不了摩擦力,也就沒(méi)有加速度。反之,只有驅(qū)動(dòng)力矩,地面不足以提供摩擦力,汽車就打滑,即雖然摩擦力不做功,但能使在內(nèi)力作用下的車輪滾動(dòng)前進(jìn),使內(nèi)力對(duì)車身做力,所以說(shuō),從本質(zhì)上講,牽引力是以產(chǎn)生加速度和做功為效果命名的等效力。
關(guān)于與牽引力大小相關(guān)的因素一一輪胎花紋。汽車在路面上行駛時(shí),若使整車前進(jìn)所需的外力值超過(guò)前面所提到的質(zhì)的最大值(即最大靜摩擦)時(shí),就不能保證驅(qū)動(dòng)輪做單純滾動(dòng),而是邊滾邊滑,甚至在原地轉(zhuǎn)動(dòng),整車卻不能前進(jìn)。這就是汽車有時(shí)后輪打滑的原因。車輪輪胎上的花紋就是用來(lái)増大輪胎與路面間的摩擦力的。這與鞋底花紋的作用如出一撤。輪胎花紋提高了胎面接地彈性,在胎面與路面之間切向力作用下,花紋塊能產(chǎn)生較大的切向彈性形變,切向力增加,切向形變?cè)龃,接觸面的“摩擦作用”也就隨之增加,進(jìn)而抑制了胎面與路面打滑或打滑趨勢(shì)。影響汽車花紋作用的因素主要是花紋型式和花紋深度。如越野車輪胎花紋溝槽寬而深。據(jù)測(cè)試,在泥濘路面上,同一車型的車輛使用越野花紋輪胎的牽引力可達(dá)普通花紋的1.5倍[3]。
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