汽车力学实用篇帖子汇总Word格式.docx

1、80-65-20 100-41-12.5 120-29-8.9 140-21-6.4 160-16.3-5 180-12.9-3.9 200-10.5-3.2 这里有一个问题：旗云车的侧翻阈值约为1.3g，但干燥水泥路面附着系数一般仅为0.8，可能远在要翻车之前就侧滑了。但这不是绝对的，许多事故资料都显 示，转向过大时汽车在没有明显侧滑的情况下翻车。如国内某大学在宽阔场地做穿杆试验时因车速过高就造成翻车死伤事故。解释是附着系数为0.8仅是正常情 况。如果转向过大，外侧轮胎负荷急剧增大，轮胎与地面接触面也急剧增大，这时附着系数已经远远超过0.8了。正常情况下开车时方向盘转角远远低于上表中的数值。

2、但当高速行驶而前面突然出现异常情况时，驾驶员往往会盲目打很大角度造成事故。如果事先对方向盘打多大会翻车有一数量概念，情况就要好得多。安全地打方向盘至少应低于上表数值一半，雨天还应更低。第二篇 积水层下死神的召唤 2003 年6月的一天早晨，我的一位亲戚和司机乘一辆雅阁在成南高速路由成都向遂宁疾驰。当行驶到距成都62公里路段时，路右边是一块山崖，山崖前方是护栏。直线 路况看来不错，只是路面因下雨有一层浅浅的积水。司机没有在意，继续以140km/h速度冲过去。驶过积水层时，车身突然失控，一头向路边护栏撞去。驾驶 员大惊，猛踩刹车，总算没有撞到护栏，但轿车却剧烈旋转起来，绕垂直轴猛烈掉头转过180度

3、后，撞向山崖。巨大的撞击力使轿车凌空翻身反弹到路上。轿车严 重损坏，所幸我亲戚和司机都系了安全带，且气囊弹出，幸运地死里逃生。这是一起由“滑水现象”造成的典型车祸。在积水路面上行驶时，胎面的沟槽来不及把水排掉，在轮胎与路面之间形成一层楔形水膜。车速较大时，这层水膜的动压力足以把车轮浮起来，使汽车失去了控制方向的附着力，造成严重车祸。这就是汽车的滑水现象。 说起“滑水”，一般人可能会把它与用石片“打水漂”或滑水运动联系起来。但这会给人一印象：积水较深时才会滑水，几毫米深的浅水哪会出事呢。正是这一错误 认识导致层出不穷的滑水车祸。曾有一宝马车在成南高速路上向一滩浅水径直冲过去，导致汽车甩尾剧烈撞击

4、护栏。事后交警询问受伤的驾车人，向积水猛冲的理由 竟是希望用溅起的水花冲刷车身的泥浆。出现滑水现象的起始车速与路面结构、积水深度、轮胎气压、载 荷、沟槽花纹形式和磨损程度等因素有关。积水越深，轮胎花纹磨损越多、载荷越低、胎面越宽，越容易产生滑水现象。试验资料表明（图1），在混凝土路面上， 水层为5mm深时，6.45-13 4PR斜交新胎在车速80km/h时，附着系数已降为干混凝土路面的1/4以下（这时的附着系数仅相当于冰雪路面），100km/h时附着系数几乎降为 零，这时汽车已完全飘在水面上了。对同样的轮胎，水层为1mm深时，情况只是略好一点：车速80km/h时，附着系数降为干混凝土路面的1/

5、2以下， 100km/h时附着系数仅为干混凝土路面的1/8。这说明，即使是薄如1mm的积水层,在车速较高时也会造成惨重的车祸。有顶尖主动安全设备的豪车冲过积水层时也未必能化险为夷。因 为滑水时轮胎几乎完全浮在水面上，任何ESP、TCS、ABS、EBD装备都会失去作用。震惊阆中的2.16车祸，事故车是号称世界上最安全的沃尔沃 S80 2.4。根据交警的调查，驾驶员（后来生还）当时以110km/h的速度在弯度不大的超车道上驶过积水层，导致轿车剧烈甩尾、调头，与护栏猛烈相撞后，副 驾驶位上的阆中亿万富豪丧生（图2，死者脸部作了遮盖处理）。车速110km/h对干燥路面看来正常，但对积水层来说，却是足以

6、致命的高速。虽说汽车如果 安有特制的防滑水轮胎，情况要好得多，但实际上有多少车主会安这种胎呢。因接地面积大，宽胎比窄胎更容易滑水失控。这一点开豪车者尤要注意。 另外，请勿把“下雨”和“积水”混为一谈。下雨不一定积水，有积水也不一定下雨。高速公路下雨时积水路段一般不多，一旦开到这种“魔鬼地段”，哪怕水层很 浅，也应能绕则绕，不能绕则将车速降到70km/h以下，弯道要降到60km/h以下才算安全。如若以更高的速度过水，出不出险情要看运气了。因为4个车 轮下水层有深有浅，附着系数大小也是随机的，一次高速过水侥幸通过不等于这样做永远没事。滑水现象可说是最不容易引起重视、但却是极为危险的车祸因素。要记住

7、死神正躲在积水层下招手呢！关于滑水车祸的另一个帖子见第三篇 方向，随风而窜 “因四五级大风，小车开到时速100公里就开始左右晃，在超大货车的时候特别明显，超一辆，车就猛地晃一下，必须用双手握住方向盘，才能沿着车道行驶，有几回车速过快在弯道被风吹到边上那道去了，赶紧将车速降下来，不敢再快了。” “飞度在超越大型卡车、客车的时候，明显感觉车子不稳，远不如我以前开过的*。当你超车的时候感觉车好像在向大车靠近，整个车辆超过以后会很明显的感觉到一股力量把你往旁边推，很危险！上面这两段话，是从网上摘录的驾车者对轿车发飘现象的描述。发飘是行驶时（一般指直线情况下）在稳住方向盘情况下汽车偏离行驶路线的现象。它

8、与跑偏是不同的，跑偏是在松开方向盘或制动情况下汽车偏离行驶路线。发飘也不是侧滑，它没有那种轮胎与地面间的相对滑动。 汽车偏离行驶路线和轮胎的“侧偏特性”有关。如果你从侧面用力推一辆静止轿车，轮胎与地面的接触面因摩擦力作用不会移动，但轮胎会有侧向弹性变形（图 1），使车身（包括车轴、轮毂）在侧向方向上移动一点距离。这时如果缓缓开动汽车，你会看到轮胎滚动的路线偏离了汽车纵轴方向。也就是说，在侧向力作用 下，轮胎中心速度方向与其面对的方向不一致，这称为轮胎的“侧偏现象”。打个比方说，就好像一个人始终面向北方，但却向西北方向交替迈步，他的行走路线就 偏离了与其面对的方向。侧偏现象用 “侧偏刚度”来度量

9、。汽车受到的侧向力越大，轮胎的侧偏刚度越小，侧偏现象就越严重。轮胎的侧偏刚度对汽车操纵稳定性可说是有决定性的影响（以后有空再来专门讨论这一问题，现在只说发飘）。提高轮胎的侧偏刚度有助于减小汽车发飘。侧偏刚度和下列因素有关：1大尺寸轮胎一般比小尺寸轮胎侧偏刚度高。2子午线胎比斜交胎侧偏刚度高。钢丝子午线胎又比尼龙子午线胎侧偏刚度高。3同样直径的轮胎，宽胎比窄胎有利于提高侧偏刚度。因此，使用宽胎的车发飘较小。高速赛车使用特宽轮胎的原因即在于此。4对同一轮胎，载荷越小，侧偏刚度越小。因此轻车比重车更容易发飘。5轮胎侧偏刚度还和空气流对汽车的升力作用有关。车速越高，升力越大，轮胎载荷越小，侧偏刚度就越

10、小。因此，汽车高速下比低速更容易发飘。加了尾翼的车能减少升力，有助于减少高速下的发飘。6轮胎气压越低，侧偏刚度越小，汽车就越容易发飘。但这并不是说胎压越高越好。胎压太高轮胎附着力减少，容易侧滑。因此应严格按汽车说明书保持胎压大小。 汽车发飘的外因主要是横向气流力。超车时两车之间的气流通道变窄，流速增大。根据伯努利原理，这里的气压减小，两车之间就产生了吸力。两车横向间距越小， 吸力就越大。气流的变化使这种吸力不稳定，小车会左右摇晃。图2是小车超越大车时的横摆力矩系数的试验值，图中贝塔是气流相对运动与汽车纵轴的夹角。可以 看出，在超过大车车头的前后一段时间内，小车横摆力矩系数变化剧烈，方向易失稳，

11、所以大风时高速超大车是相当危险的。汽车从隧道、山谷驶出的瞬间，风速常达到周围风速十倍以上。在山区、海边、河边也很容易受到突如其来的强侧风袭击。急剧变化的气流容易使汽车方向不稳，甚至失控。侧向面积大的车如面包车，大客车等特别容易受侧向风力影响。为防止汽车发飘诱发车祸，最根本的办法是在大风时控制车速。第四篇 用操纵稳定性理论分析失控车祸 开车，经验固然很重要。不过，影响汽车运动稳定的因素复杂，仅凭自己的经验要总结出有规律的东西很困难。就算在车祸前体会到了一点“经验”，一旦驾鹤西 去，一切都太晚了。更多的情况是驾车者（如果生还的话）经历车祸后还搞不清楚为什么好好的汽车会无故一头向旁边窜去。别人往往会

12、说是急刹车造成的失控。可 是驾驶员很清楚，是先有失控，后有刹车（自然急刹又带来更大的失控）。明明视野开阔，前后左右都没有其他车辆，自己神志清醒，没有超速，没有加速或制动， 汽车各部件完好，看来一切都完美，为什么汽车还会失控？这种莫名其妙的现象成了驾驶员挥之不去的噩梦。有一种失控不是侧滑、急刹、发飘、胎纹磨损、道路湿滑、积水或机件故障等原因造成的，这就是下面要介绍的 “过多转向”汽车接近临界车速时要发生的失控，对其解释要用到汽车操纵稳定性理论。下面就向各位简要介绍一下这一理论的要点。这个理论用“稳定性因数”K来描述汽车匀速下（无制动、无加速）的操纵稳定性：K=（b/k1-a/k2）m/（L*L）

13、 式中：m汽车质量；L-轴距；a，b 汽车质心到前后轴的距离；k1，k2 前后轮侧偏刚度（取绝对值）。侧偏刚度的通俗解释见我写的帖子“方向，随风而窜”。当K0时，汽车为不足转向特性；当K=0时，汽车为中性转向特性；当K0时，汽车为过多转向特性。不足、中性、过多转向三个词汇意义如下：以极低车速下一定前轮转向角对应的转弯半径为基准，保持转向角不变而车速更高时，如转弯半径增大为不足转向，如转弯半径不变为中性转向，如转弯半径降低为过多转向。 理论分析证明，过多转向特性对应一个临界车速，其大小等于|1/K|的平方根。当车速等于临界车速时，横摆角速度（绕垂直轴角速度）理论上可达无限大。过 多转向汽车接近临

14、界车速时，只要稍微打一点方向盘（例如变线），汽车就会出乎意外地向转弯内侧猛地转向，造成车祸。 稳定性因数K负得越多，过多转向特性就越显著，临界车速就越低，汽车就越危险。不足和中性转向汽车不存在临界车速。正常使用的汽车应当具有适度的不足转向特性，不应当有危险的过多 转向特性，这已成为设计和使用汽车的基本原则。中性转向不是更完美吗？是的，但它一点裕量也没有，实际使用中汽车很容易变为过多转向，因此中性转向并不可 取。厂家总是要千方百计使汽车具有稍高一些不足转向特性并以此作为卖点，原因即在于此。例如雪铁龙总喜欢宣传他们的“后轴随动转向技术”，很多厂家也要极 力宣传其装备的多连杆悬架技术，都与这些技术增

15、大了不足转向有关。上述公式是根据汽车线性二自由度理论推导出来的，没有考虑侧 倾、悬架、制动、加速等因素的影响，只是一个粗略结果。即使是这样一个近似公式，因轮胎厂家不提供侧偏刚度值，也很难准确算出来。不过，该理论仍有重要的 应用价值，它指出了汽车质量、轴距、轮胎参数和质心位置对汽车运动稳定性的影响趋势。这种影响趋势的正确性已被无数的车祸实例所证明。理论终归是理论，大家可能会觉得抽象难懂。如何具体用它指导安全用车，详细内容和车祸分析实例见后。有一些因素会使汽车原来的不足转向特性变为过多转向：1轮胎气压的影响 说明书上标注轮胎气压不是随随便便规定的，它是在大量试验的基础上兼顾操纵稳定性、轮胎耐久性、

16、制动性而确定的。以规定的气压为基准，如果前轮气压增高， 后轮气压降低，会导致前轮侧偏刚度k1增大，后轮侧偏刚度k2降低，根据上述公式，稳定性因数K会减小。如果增减的气压过大，稳定性因数甚至会从正值变为 负值（汽车从正常的适度不足转向变为危险的过多转向）。车祸案例见图1。2006年4月7日13时（晴天）在成南高速公路 108km800m处，这辆北斗星面包车以约80km/h在中间车道行驶，前后左右均无其他车辆，在仅微幅转动方向盘的情况下，汽车突然猛地向左转向。 驾驶员大惊，急刹车并向右大幅转动方向盘，导致在无任何碰撞的情况下翻车。经事后鉴定机构检验，该车方向盘的自由转动量极小，转向拉杆及球销无松旷

17、现象。 制造厂规定轮胎气压前后轮均为 200kPa，而实际气压为两前轮为250 kPa，两后轮200 kPa。和厂家规定气压比，这犯了如前所述前轮气压高的大忌。根据有关资料，高速路上因轮胎气压问题产生的失控车祸案例非常多。 然而气压严重不合要求但没出事的车也有，这就是概率问题了。如果车速不高，或遇到轻微失控驾驶员能处置等，稳定性差的车子也可能侥幸过关。但躲过了初一， 能躲过十五吗。为什么不多注意一下自己的轮胎气压，消除隐患呢？可以肯定地说，前面提到的那辆北斗星“前轮250 kPa，后轮200 kPa气压”比“后轮250 kPa，前轮200 kPa气压”失控的概率大得多。这里有必要提醒一下备胎气

18、压问题。为了防止备胎长时间存放产生变 形，厂家规定其气压很大，如有的厂家规定大备胎（和正常使用的轮胎规格相同）气压为350kpa，因此更换备胎后应当把气压放到正常使用值。如果不放气就 上高速，特别是备胎在前时，危险就来了。因此应买个气压表放在车上备用。至于小备胎问题放到后面说。2轮胎混装的影响 同一轴上的混装不同轮胎是不允许的。那么 前后轴混装不同型号或规格的轮胎又如何呢？这种混装并非绝对不允许，关键要判断前述稳定性因数往正方向还是负方向变化。为此应先知道以下情况：大尺寸轮胎 比小尺寸轮胎侧偏刚度高。子午线胎比斜交胎侧偏刚度高。同样直径的轮胎，宽胎比窄胎侧偏刚度高。根据前述公式，前轮侧偏刚度k

19、1增大，后轮侧偏刚度k2降低，稳定性因数K会减小或变为负值。因此可以得出结论：混装方式为前轮子午胎后轮斜交胎、或前轮宽胎后轮窄胎、或前轮大胎后轮小胎是危险的，而相反的混装是可以的（但绝不提倡）。 如行车中轮胎损坏换用了类似我们旗云配的小备胎，这也是轮胎混装，而且是同轴轮胎混装。小备胎注明的最高限速是80km/h，但这绝不是说就可以放心大胆 地以此车速持续行驶。危险来自两方面：因混装的同轴轮胎附着系数不等，制动时很可能甩尾；另一个危险就是稳定性因数的改变。这种备胎小而窄，侧偏刚度大幅 降低，装在后面会使稳定性因数大幅下降，这时以80km/h行驶是很不安全的。不过小备胎的规定胎压420kPa较高，

20、这多少可以抵消一点侧偏刚度降低的 影响，所以安好后不要放气，中速行驶到第1个服务区就赶快换新胎。下面是轮胎混装引起的一起典型车祸案例。2003年4月19日，白 天，晴，一辆帕杰罗（图3）沿成南高速超车道向成都方向疾驰。在驶出一个隧道后车子突然大幅向右偏驶，驾驶员于是急踩刹车，车子一边打转，一边猛烈撞向右 侧护栏，然后反弹到公路上翻车，车内两位警察一死一重伤。事故轨迹如图2所示。 交警部门起初将这起车祸交由某单位鉴定原因，该单位鉴定结论以“操作不当”草草了事。后来交警部门将此案转交给我单位，俺的汽车理论知识对鉴定车祸起因派 了用场。检验结果表明，该车在前、后轴分别装了子午线轮胎和斜交轮胎。 前轮

21、为子午胎205R16，胎宽205mm；后轮为斜交胎7.50-16N，胎宽190.5mm。这种混装方式是一个致命的错误。斜交胎的侧偏刚度明显低 于同一直径尺寸的子午胎，而且胎宽较小，更加剧了后轮侧偏刚度的降低。根据前述公式，前轮侧偏刚度高、后轮侧偏刚度低将降低稳定性因数值，增大了汽车失控 的危险性。这辆车的制动系统也有问题，刹车后加剧了失控。3. 汽车质心位置的影响 根据上述公式，质心越靠后，稳定性因数就越小，甚至会从正值变为负值。如果在后备箱内装有沉重的金属物件之类，危险性就增加了。这和用自行车后架载人有点像，龙头总是把握不住。不同的是驾驶员对汽车“龙头”要失稳一点也感觉不出来。一起汽车质心过

22、于靠后引起的车祸案例。某单位的尼桑车后部装了沉重的发电机（上路执法时为其上的大型显示屏供电，图4），质心显著后移。更糟的是后轮气压不足。在这两个不利因素共同作用下，车子在高速路上失控与货车发生刮擦并与护栏猛烈相撞而翻车。4质量和轴距的影响 根据上述公式，如果两辆车都是过多转向，并且轮胎特性、轴距和质心位置相同，那么质量大的那辆稳定因数负得更多，失控危险性更大。同理，如果两辆车都是过多转向，并且轮胎特性、质量和质心位置相同，那么轴距短的那辆失控危险性更大。图1 事故车北斗星图2：帕杰罗事故轨迹图图3 事故车帕杰罗图4 后部装了沉重发电机的尼桑第五篇 发动机制动问答 问：什么是发动机制动？答：行驶

23、中松油门，必要时降档，利用发动机的运动阻力使汽车减速的过程叫发动机制动。发动机能制动是利用了活塞、曲轴和变速系统的摩擦力吗？那只是起了很小的作用，滑溜的润滑表面是不可能提供足够制动力的。那发动机能制动的主要原因是什么？ 当松油门并降档，转速升高到一定值后，发动机停止喷油，发动机进入制动状态。其压缩行程和膨胀行程进、排气门都是关闭的，压缩行程对燃烧室内空气进行压 缩，就要消耗汽车的动能。膨胀行程前半程因压缩空气的反弹力，尚有一点动力输出，但后半程中汽缸内因气体通过活塞环泄漏和能量的损耗，变成了 “抽真空行程”，要消耗汽车动能。因此这时压缩行程和膨胀行程的总效果就是做负功。这是发动机能制动的主要原

24、因之一。第二个主要原因是气体冲过气门时的 进、排气阻力。此外发电机、空调、助力泵等也要消耗一些汽车动能，但这是次要因素。压缩小小的汽缸内空气能产生有足以制动的力吗？汽缸虽小，但同样车速下档位越低，转速越高，汽缸空气压缩和进、排气频率就越高，例如3000转/分对应的频率为每秒50次。这足以使小汽车动能很快消耗。但这对大客大货车就不够，要另用发动机制动专用装置。发动机制动的优点是什么？发动机制动不会使车轮抱死，而且因差速器作用，制动力会均匀分配在左右车轮上，这对减少侧滑、甩尾是有利的。但不能单用发动机进行紧急制动。下长坡时，用发动机制动会保护汽车制动系统不过热。什么时候应当用发动机制动？1下长坡的

25、时候，摩擦片受热温度可能高达300-700度，性能显著衰退，须用发动机制动减少摩擦片负担，以确保安全。2在冰雪道路上，用发动机制动比用脚刹好，这减少了侧滑的可能性。3. 紧急制动时，使用脚刹的同时降档辅以发动机制动，可大大缩短制动距离。有资料显示如果是80米的距离，辅以发动机制动能缩短20-30米。如果脚制动失灵，更应当用发动机制动和手刹应急。4 下陡坡时制动强度很大，只用脚刹时，制动力不稳定。 208623&topicPage=1是一花冠在地库翻车的照片，是在陡峭的车库下坡时急刹引起了前滚翻（坡道高度空间足够）。“一点就灵”式的 刹车在下陡坡时其实并不好。这时稳妥的做法是将档位放到1档，发动

26、机制动和脚刹并用。在完全无附着力的理想光滑平面上发动机制动能起作用吗？这 种情况和汽车腾空而起差不多，无论脚刹、手刹和发动机制动都不起作用。和汽车行驶时的空气阻力不同，发动机制动本质上是汽车内力的互相作用。要实现汽车减 速，内力必须转化为外力车轮与地面间的制动力才行。如果车轮与地面完全无附着力，发动机制动就不能有效起作用。四个车轮都有因发动机制动产生的制动力吗？只有驱动轮才有。发动机制动有使驱动轮转速降低的趋势，这样在驱动轮与地面间产生一向后的制动力。非驱动轮是不会有这种制动力的，这也是发动机制动的缺点。常用发动机制动有负作用吗？ 我认为没有。发动机制动时压缩空气和“抽真空”产生的热量都随排出

27、的空气带走了，而且发动机本身也有完善的冷却系统。和发动机制动状态相比，发动机点火状 态下工作（如加速）时，其零部件受力更严酷。但要注意发动机制动时不可猛然降档太多，这样会使发动机转速太高，产生的较强烈的制动冲击。开车万一爆胎了，发动机制动能用吗？爆胎后最忌讳的就是急刹车，因为左右制动力严重失衡，汽车很可能猛烈甩尾甚至360回转，造成车祸。 如果前轮爆胎，问题比较大。有人说前轮爆胎做什么都来不及了，其实并不一定如此。如果在中间车道，或车速不太高，完全有时间控制局面。即使在超车道，车子 也不一定冲向护栏方向。这时首要任务是把稳方向盘，减少方向偏离。为避免方向失控，尽量不对已损坏的前轮进行制动，故前驱车不宜降档加强发动机制动，更不 能猛踩脚刹。