2道路勘測設計汽車行駛特性ppt課件

1、第二章 汽車行駛特性The driving characteristic of automobile 道路是為汽車行駛效力的，要滿足汽車道路是為汽車行駛效力的，要滿足汽車在道路上行駛平安、迅速、經濟、溫馨、低公害在道路上行駛平安、迅速、經濟、溫馨、低公害的要求，就必需從駕駛者、汽車、道路、和交通的要求，就必需從駕駛者、汽車、道路、和交通管理等方面來保證。在上述要素中，道路的線形管理等方面來保證。在上述要素中，道路的線形設計與汽車行駛特性最為親密。因此，在道道路設計與汽車行駛特性最為親密。因此，在道道路形設計時，需求研討汽車在道路上的行駛特性及形設計時，需求研討汽車在道路上的行駛特性及其對道路設

2、計的詳細要求，這是道道路形設計的其對道路設計的詳細要求，這是道道路形設計的實際根底。實際根底。道道路形設計要保證：道道路形設計要保證： 1 保證汽車行駛的穩(wěn)定性，即保證平安行保證汽車行駛的穩(wěn)定性，即保證平安行車，不翻車、不倒溜、不側滑，這就需求合理設車，不翻車、不倒溜、不側滑，這就需求合理設置縱橫坡度、彎道，以及保證車輪與地面的附著置縱橫坡度、彎道，以及保證車輪與地面的附著力等。力等。 2 盡能夠提高車速。盡能夠提高車速。 3 保證道路行車暢通，即保證汽車不受阻保證道路行車暢通，即保證汽車不受阻或少受阻。這就需求有足夠的視距和路面寬度、或少受阻。這就需求有足夠的視距和路面寬度、合理地設置平豎曲

3、線，以及減少道路交叉等。合理地設置平豎曲線，以及減少道路交叉等。 4 盡量滿足行車溫馨，即采用符合視覺溫馨要求的曲線半徑，留意線形與景觀的協調、沿線的植樹綠化等。 本章主要引見汽車的驅動力和行車阻力，汽車的動力特性，汽車的行駛穩(wěn)定性、制動性和燃油經濟性。在表21中列出了幾種有代表性的國產汽車的主要技術性能。 第一節(jié)第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力汽車的驅動力及行駛阻力 The driving motive force and driving resistance一汽車的驅動力一汽車的驅動力 汽車在道路上行駛時，必需有足夠的驅力汽車在道路上行駛時，必需有足夠的驅力來抑制各種行駛阻力。來抑制各種行駛

4、阻力。 車行駛的驅動力來自它的內燃發(fā)動機，其傳車行駛的驅動力來自它的內燃發(fā)動機，其傳力過程如下：力過程如下： 在發(fā)動機里熱能轉化為機械能 有效功率N 曲軸旋轉轉速為 n，產生扭矩M 經變速和傳動，將M傳給驅動輪，產生扭矩MK 驅動汽車行 駛。1. 發(fā)動機曲軸扭矩發(fā)動機曲軸扭矩M 如將發(fā)動機的功率如將發(fā)動機的功率N、扭矩、扭矩M與曲軸轉與曲軸轉速速n之間的函數關系以曲之間的函數關系以曲 線表示，那么該曲線稱為發(fā)動機特性線表示，那么該曲線稱為發(fā)動機特性曲線。假設發(fā)動機節(jié)流閥全開，即曲線。假設發(fā)動機節(jié)流閥全開，即 高壓油泵在最大供油量位置，那么此高壓油泵在最大供油量位置，那么此特性曲線稱為發(fā)動機外特

5、性曲線；特性曲線稱為發(fā)動機外特性曲線； 假設節(jié)流閥部分開啟，即部分供油，假設節(jié)流閥部分開啟，即部分供油，那么稱此特性曲線為發(fā)動機部分負荷特性那么稱此特性曲線為發(fā)動機部分負荷特性曲線。曲線。 在進展汽車驅動性能分析時，只需研討外特性曲線參見圖2-1，nmin為發(fā)動機的最小穩(wěn)定任務轉速。隨著曲軸轉速的添加，發(fā)動機發(fā)出的功率和扭矩都在添加。最扭矩MMAX時的曲軸轉速為nM ，假設轉速再添加時，扭矩M有所降低，但功率N繼續(xù)添加，不斷到最大功率NMAX ，此時曲軸轉速為nN 。當轉速繼續(xù)增大時，功率N下降，直到允許的發(fā)動機最高轉速為nMAX 。對于不同類型的發(fā)動機，其輸出的功率不同，故產生的扭矩也不同。

6、它們之間的關系如下：把扭矩M與轉速n之間的函數關系M=M(n)稱為扭矩曲線，而把功率N與轉速n之間的函數關系 N=N(n)稱為功率曲線，并經過上式可以使它們相互轉換。通常情況下，上述兩條曲線已由廠家繪于發(fā)動機的技術闡明書中，圖22為東風EQ104型汽車發(fā)動機的外特性曲線有時未給定發(fā)動機特性曲線，只給出最大功率NMAX 及其對應的曲軸轉速nN ，那么可經過下面的閱歷公式近似地計算發(fā)動機的功率線N=N(n)，即：N(馬力) M(公斤米)ge克/（馬力小時)g e2)-(2 (KW) 33221maxNNNnnnnnnNN式中：Nmax 發(fā)動機的最大功KW； nN 發(fā)動機的最大功率所對應的轉速 (r

7、/min) ; 1、2、3與發(fā)動機類型有關的系數，對汽油發(fā)動機可近 似地取1231。 然后，按前面的公式換算成扭矩曲線M=M(n)。假好像時給定最大功率NMAX 及其對應的曲軸轉速nN ，以及最大 扭矩MMAX及其對應的曲軸轉速nM ，那么可用下式直接計算扭矩曲線 M=M(n)，即：(N.m) 9549maxNNnNMMN 最大功率所對應的扭矩nN 最大功率所對應的轉速 (r/min) ;nM最大扭矩所對應的轉速 (r/min) ;n 轉速 (r/min) 。 2. 驅動輪扭矩MK 汽車車輪分為驅動輪和從動輪。驅動輪上有發(fā)動機傳來的扭矩MK ，在MK 的作用下驅使車輪滾動向前。而從動輪上無扭矩

8、作用，它的滾動是驅動輪上的力經車架傳至從動輪的輪軸上而產生運動。普通汽車均系前輪為從動輪，后輪為驅動輪。只需某些特殊用途的汽車前后輪均為驅動輪。 汽車發(fā)動機曲軸傳至驅動輪上的扭矩按下式計算，即：4)-(2 TKMM式中：MK 驅動輪扭矩 (N.m) ; M發(fā)動機曲軸扭矩 (N.m) ; 總變速比，i0 ik ； i0 傳動器變速比，見表21； iK 變速箱變速比，見表21； T 傳動系統(tǒng)的機械效率，普通載重汽車取0.800.85,小客 車取 0.850.95。此時，驅動輪上的轉速nK =n/ , 相應的車速V為式中：V汽車行駛速度 (km/h) ; n發(fā)動機曲軸轉速 (r/min) ; r車輪

9、任務半徑 (m) ，即變形直徑，它與內胎氣壓、外胎構造、 路面剛性與平整性、以及荷載有關，普通取r=(0.930.96)r0； r0 未變形直徑。 5)-(2 377. 01000602nrnrV3 汽車的驅動力汽車的驅動力 如圖如圖23所示，汽車行駛時，共有以所示，汽車行駛時，共有以下幾個力：下幾個力： 路面水平反力行駛方向正阻力作用于驅動力上的扭矩MK ，在驅動輪上的汽車重力G以及與之相平衡的反力G/ ,行駛正面阻力和路面程度反力。把驅動輪上的扭矩MK 用一對力偶Ta和T替代，Ta作用在輪緣上與路面程度反力F相抗衡，T作用在輪軸上推進汽車前進，稱為驅動力或牽引力，與汽車行駛阻力R相抗衡。驅

10、動力可按下式計算，即： 由上式可以看出，如要獲得較大的驅動力T，必需求有較大的總變速比。擔增大，車速V就降低。因此，對同一汽車發(fā)動機而言，要同得到較大的驅動力和較高的車速是不能夠的，二者不能夠兼得。為此，對汽車設置了幾個排擋，每一排擋都具有固定不變的總變速比，以及該排擋下的最大車速和最小車速。當運用低排擋時，變速比值較大，驅動力T也大，但車速V較??；而運用高排擋時，變速比值較小，驅動力T也較小，但車速較大。6)-(2 377. 0TTkMVnrMrMT 上式為驅動力T與扭矩M之間的函數關系式。同樣，根據式21可推導出驅動力T與功率N之間的關系式為：7)-(2 3600TVNT二汽車的行駛阻力

11、汽車在行駛過程中需求不斷抑制各種阻力，這些阻力有的來自空氣的阻力，有的來自道路摩擦力，有的來自汽車上坡行駛時產生的阻力，有的來自汽車變速行駛時抑制慣性的阻力，這些阻力可以分為空氣阻力、道路阻力和慣性阻力，下面分述之。空氣阻力 汽車在行駛過程中所受的空氣阻力主要包括： 1迎面空氣質點的壓力； 2車后真空吸力； 3空氣質點與車身外表的摩擦力。 現代汽車行駛速度高，空氣阻力對汽車行駛的動力性和燃油經濟性影響較大，當行駛速度在100km/h以上時，有時一半功率用來抑制空氣阻力。 由空氣動力學的研討與實驗結果可知，空氣阻力RW可以用下式計算：式中：K空氣阻力系數，空氣密度，普通1.2258 (N.s2/

12、m4) ; A汽車迎風面積，即正投影面積m2； V汽車與空氣的相對速度 (m/s) ，可近似地取汽車行駛速度。221vKARW汽車的空氣阻力系數與迎風面積 表2-3 車 型 迎風面積Am2 空氣阻力系數K 小客車 1.41.9 0.320.50 載重車 3.07.0 0.601.00 大客車 4.07.0 0.500.80將車速V (m/s)化為V (km/h) ，并化簡得： 對于汽車掛車的空氣阻力，普通可按每節(jié)掛車的空氣阻力為其牽引車空氣阻力的20計算。 8)-(2 15.21/2KAVRW道路阻力 由道路給行駛的汽車產生的行駛阻力，主要包括滾動阻力和坡度阻力。 1 滾動阻力 車輪在路面上滾

13、動所產生的阻力，稱為滾動阻力。它是由路面和輪胎變形引起的，與路面種類、形狀、車速、輪胎構造及充氣壓力等有關。普通情況下，滾動阻力與汽車的總重力成正比，假設坡道傾角為時，其值可按下式計算： 由于坡道傾角普通較小，以為 , 那么cosGfRf0 . 1cos式中：Rf 滾動阻力 (N) ； G車輛總重力 (N) ； f滾動阻力系數，見表24。各類路面滾動阻力系數f值 表2-4(N) GfRf路面類型 水泥及瀝青 外表平整黑 碎石路面 枯燥平整 潮濕不平 混凝土路面 色碎石路面 的土路 整的土路 f值 0.010.02 0.020.025 0.030.05 0.040.05 0.070.15 2 坡

14、度阻力 汽車在坡道傾角為的道路上行駛時，車重G在平行路面方向的分力為 ，上坡時它與汽車前進方向相反，妨礙汽車的行駛；而下坡時與前進方向一樣，助推汽車行駛。坡度阻力可用下式計算 ：因坡道傾角普通較小，以為 ，那么sinGsinGRiitg sinGiRi式中：Ri坡度阻力 (N) ； G車輛總重力 (N) ； i道路縱坡度，上坡為正，下坡為負。 道路阻力為滾動阻力與坡度阻力之和，可按下式計算ifGRR式中：RR道路阻力 (N) ； f+i統(tǒng)稱道路阻力系數。 3慣性阻力 汽車變速行駛時，需求抑制其質量變速運動時產生的慣性力和慣性力矩，統(tǒng)稱為慣性阻力。 汽車的質量分為平移質量和旋轉質量如飛輪、齒輪、

15、傳動軸和車輪等兩部分。在汽車變速運動時，平移質量產生慣性力，旋轉質量產生慣性力矩。平移質量的慣性力 旋轉質量的慣性力矩式中：I旋轉部分的轉動慣量； 旋轉部分轉動時的角加速度。agGmaRI1dtdIRI2dtd 汽車旋轉部分較多，且各部分的轉動慣量和角加速度各不一樣，計算相當復雜。為簡化計算，普通給平移質量慣性力乘以大于1的系數，來近似替代旋轉質量慣性力矩的影響，即：式中： RI慣性阻力 (N) ； G車輛總重力 (N) ； g重力加速度 (m/s2) ； a汽車的加速度正值或減速度負值(m/s2) ； 慣性力系數，其值可用下式計算10)-(2 ）（NagGRI1汽車車輪慣性力影響系數，普通1

16、0.030.05 ; 2發(fā)動機飛輪慣性力的影響系數，普通小客車2 0.050.07,載重汽車2=0.040.05 ; ik變速箱的速比，查表21。 這樣，汽車的總行駛阻力R為2211kiIRWRRRR 在上述幾種阻力中，空氣阻力和滾動阻力永為正值，亦即在汽車行駛的任何情況下都存在；坡度阻力當上坡時為正值，平坡為零，下坡為負值；而慣性阻力那么是：加速為正值，等速為零，減速為負值。三汽車的運動方程式與行駛條件 1.汽車的運動方程式 汽車在道路上行駛時，必需有足夠的驅動力來抑制各種行駛阻力。 當驅動力與汽車總行駛阻力相等的時候，稱為驅動平衡。其驅動平衡方程式即汽車運動方程式為：IRWRRRRT 驅動

17、力可按式26計算，該式為節(jié)流閥全開的情況。假設節(jié)流閥部分開啟，要對驅動力T進展修正。修正系數用U表示，稱為負荷率。即： 式中：U負荷率，取U8090。 將有關公式代入式212，那么汽車的運動方程為 ：rMUTT2.汽車的行駛條件 汽車在道路上行駛，當驅動力等于總行駛阻力時，汽車就等速行駛；當驅動力大于總行駛阻力時，汽車就加速行駛；當驅動力小于總行駛阻力時，汽車就減速行駛，直至停車。所以，要使汽車行駛，必須具有足夠的驅動力來抑制各種行駛阻力。即：13)-(2 15.212agGifGKAVrMUT 上式是汽車行駛的必要條件，即驅動條件。 只需足夠的驅動力還不能保證汽車的正常行駛。假設驅動輪與路面

18、之間的附著力不夠大，車輪將在路面上打滑，不能行進。14)-(2 RT 第二節(jié) 汽車的動力特性及加、減速行程cars power characteristic and accelerate or decelerate journey 汽車的動力性能系指汽車所具有的加速、上坡、最大速度等性能。汽車的動力性越好，速度就越高，所能抑制的行駛阻力也就越大。本節(jié)主要引見汽車的最高速度、最小穩(wěn)定速度以及汽車的加、減速行程，為道路的縱斷面設計提供根據。一、 汽車的動力因數 cars power factor為便于分析，將式212作如下改動上式等號左端 即驅動力與空氣阻力之差稱為汽車力后備驅動力，其值與汽車的構

19、造和行駛速度有關；等號右端為道路阻力RR與慣性阻力RI之和，其值主要與動力情況和汽車的行駛方式有關，將右端行駛阻力表達式代入，得： IRWRRRTWRT將上式兩端同時除以車輛總重G，得： (2-16)令上式右端為D，即 (2-17) D稱為動力因數，它表征某種類型的汽車在海平面高程上，滿載的情況下，每單位車重抑制道路阻力和慣性阻力的性能。將有關公式代入式217，得agGifGRTWagifGRTWGRTDW顯然，D可以表示為車速V的二次函數，即式中GKAVrGUMGRGTDTW15.212GKAVrVnnnMMMrGUMMNNT15.21377. 0222maxmaxWQVPVD215.210

20、36. 7123max3KAnnrMMUGPMNNT 為運用方便，可用曲線表示D與V的函數關系，稱為動力特性圖。表24為東風EQ104載重汽車原始數據，圖24為東風EQ104載重汽車的動力特性圖。利用該圖可以查出各排擋下不同車速 對應的動力因數值。NMNMTMMnnGrnUQmax222305. 522maxmaxMMNNTnnnMMMrGUW 動力因數和動力特性是按海平面及汽車滿載情況下的規(guī)范值繪制的。假設道路所在地不在海平面上，汽車也不是滿載，由于海拔增高，氣壓降低，使發(fā)動機的輸出功率、汽車的驅動力及空氣阻力都隨之降低。所以，應對動力因數進展修正，方法是給D乘上一個修正系數，即GG式中：海

21、拔系數，見圖25； G滿載時汽車的總重力 (N) ； G實踐裝載時汽車的總重力 (N) 。 那么：二、汽車的行駛形狀 Cars running state1 道路阻力系數由式219可得式中：道路阻力系數， 。 agifDDgaif 汽車的行駛形狀有以下三種情況： 當0 加速行駛 當D時 a0 等速行駛 當D時 a V1 時，汽車將減速行駛，直到V1為止；當V VK 的速度行駛時，假設道路阻力額外添加如道路部分坡度增大，路面出現坑凹或松軟等，汽車可以自動在原來排擋上降低車速，以獲得較大的道路因數D值來抑制額外阻力，待阻力消逝后，汽車可自動速到V1 的行駛速度，這種形狀稱為穩(wěn)定行駛。當汽車采用V2

22、 VK 的速度行駛時，假設道路阻力額外添加，汽車將減速行駛，而D值隨之減小，假設此時不換擋或開大節(jié)流閥，汽車將因發(fā)動機熄火而停駛。這種形狀稱為不穩(wěn)定形狀。來抑制額外阻力，待阻力消逝后，汽車可自動速到V1 的行駛速度，這種形狀稱為穩(wěn)定行駛。當汽車采用V20時即 時 (2-27) 當 時，為加速行程；當 時 ，為減速行程 WPQB42WQVPVy2maxD2122ln2ln2196.12VVBQPVBQPVBQygPSPKVVVV21max12VVVVP2B0即 時 (2-28)因 ，只能減速行駛，且 。maxD212ln296.12VVVPQPVQQgPSmaxDmax12VVVVK3B0即 時

23、 (2-29)式中arctg以弧長即。當 時，為減速行程。maxD212ln2196.12VVBQPVarctgBQygPSmax12VVVVK2 加、減速行程圖 為運用方便，根據知數據將加、減速行程繪成圖，以備查用。圖28為東風EQ140型載重汽車加、減速行程圖。圖中左下到右上的曲線為加速行程，左上到右下的曲線為減速行程。本圖采用直角 坐標繪制，橫坐標為間隔行程S，單位為m；縱坐標為車速，單位為km/h。曲線上數字代表道路阻力系數 (%)。 3 加、減速行程圖的用法圖29為恣意兩條加、減速行程曲線，其主要用法有兩種：/if 1知道路阻力系數 (%)、初速度V1和終速度V2，求加速最短行程Sa

24、和減速最大行程Sd。即 2知道路阻力系數 (%)、初速度V1、加速最短行程Sa 或減速最大行程Sd，求終速度V2。在行程圖上可直接查得。/if 121515VVaSSS128080VVdSSS/if 第三節(jié) 汽 車 的 行 駛 穩(wěn) 定 性 Stability of going of the automobile 汽車的行駛穩(wěn)定性是指汽車在行駛過程中，在外界不利要素的影響下，尚能保性兩種；從喪失穩(wěn)定性持正常行駛形狀和方向，不致失去控制而產生滑移或傾覆等的才干。 汽車行駛的穩(wěn)定性從不同方向來看，可有縱向穩(wěn)定性和橫向穩(wěn)定的方式來看可有滑動穩(wěn)定性和傾覆穩(wěn)定性兩種。分析和確保汽車行駛的穩(wěn)定性對于合理設計

25、汽車的構造尺寸、正確設計公路、保證行車平安、提高運輸消費率、減輕駕駛員的疲勞強度，有著非常重要的意義。影響汽車行駛穩(wěn)定性主要有以下三方面的要素：1. 汽車本身的構造參數。2. 駕駛員的要素。如駕駛員開車時的思想集中情況、反映快慢、技術熟練程度、動作靈敏程度等要素對駕駛員能否作出準確判別、及時采取措施使汽車趨與穩(wěn)定有直接關系。3. 道路與環(huán)境等外部要素。汽車行駛的縱向穩(wěn)定性汽車行駛的縱向穩(wěn)定性Vertical stability that the automobile goes 圖圖210為汽車等速上坡時的受力圖為汽車等速上坡時的受力圖:慣性阻力為零，因上坡時車速低可慣性阻力為零，因上坡時車速低

26、可, 忽略空忽略空氣阻力和滾動阻力圖中氣阻力和滾動阻力圖中G汽車汽車 總重力總重力,為為坡道傾角，坡道傾角，hg為重心高度為重心高度,Z1和和Z2為作用為作用在前、后輪上的法向反作用力在前、后輪上的法向反作用力,X1和和X2為為作前后輪上的切向反作用力作前后輪上的切向反作用力,L為汽車軸為汽車軸距距,l1和和l2為汽車重心至前后軸的間隔為汽車重心至前后軸的間隔,O點點為汽車重心為汽車重心,O1 和和O2為前、汽車行駛的縱為前、汽車行駛的縱向穩(wěn)定性后輪與路面接觸點。向穩(wěn)定性后輪與路面接觸點。L2 L1 LZ1Z2GG cosG sinhgO1O2vX1X21. 縱縱 向向 傾傾 覆覆 (Topp

27、le vertically) 產生縱向傾覆的臨界形狀是汽車前輪法產生縱向傾覆的臨界形狀是汽車前輪法向反作用力向反作用力Z1 為零，此時汽車能夠繞為零，此時汽車能夠繞O2點發(fā)生傾覆景象。對點發(fā)生傾覆景象。對O2點取矩并讓點取矩并讓Z1 0，得得 (2-30) 式中：式中：a。 Z1為零時的極限傾角；為零時的極限傾角； i 。Z1為零時道路的縱坡度。為零時道路的縱坡度。 0sincos002gGhGlghltgi2002. 縱縱 向向 滑滑 移移Slip and move vertically 對于后輪驅動的汽車，根據附著條件，驅對于后輪驅動的汽車，根據附著條件，驅動力不產生滑移的臨界形狀是動力不

28、產生滑移的臨界形狀是: 式中： 產生縱向滑移臨界形狀時坡道的傾角；KGGsin那么那么itgsinGGtgiK (2-31) 產生縱向滑移臨界形狀時; 當坡道傾角或道路縱坡度 時，汽車能夠發(fā)生縱向滑移。 i的大小主要取決于驅動輪荷載GK與汽車總重力G的比值，以及附著系數值，因此，要防止汽車滑移一方面要添加汽車分量，另一方面要添加車輪與路面的附著力。 3. 縱向 穩(wěn) 定 性 保 證Vertical stability guaranteeing 分析式230和231，普通 接近于1,而遠遠小于1，所以 或 也就是說，汽車在坡道上行駛時，在發(fā)生縱向傾覆前先, 發(fā)生縱向滑移景象。為保證汽車行駛的縱向穩(wěn)

29、定性，道路設計應滿足不產生縱向滑移為條件，這樣，也就防止了汽車的縱向傾覆景象。所以，汽車行駛的縱向穩(wěn)定條件為ghl/2GGK/gKhlGG20ii (2-32) 只需設計的道路縱坡度滿足上式條件，當汽車滿載時 普通都能保證縱向行駛的穩(wěn)定性。但在運輸中裝載過高 時，由于重心高度hg的增大，有能夠破壞縱向穩(wěn)定性條件，所以，應對汽車裝載高度有所限制。GGiiK二二. 汽汽 車車 行行 駛駛 的的 橫橫 向向 穩(wěn)穩(wěn) 定定 性性Horizontal stability that the automobile goes 汽車行駛時，常遭到橫向力的影響，汽車行駛時，常遭到橫向力的影響，例如重力、慣性力等的橫

30、向分力。因此，例如重力、慣性力等的橫向分力。因此，汽車行駛時，在橫向力作用下有能夠產生汽車行駛時，在橫向力作用下有能夠產生橫向滑移或橫向傾覆。為保證行車平安，橫向滑移或橫向傾覆。為保證行車平安，必需分析和研討汽車行駛的橫向穩(wěn)定性。必需分析和研討汽車行駛的橫向穩(wěn)定性。汽車在平曲線上行駛時力的平衡汽車在平曲線上行駛時力的平衡Balance of strength while going on the flat curve of automobile 汽車在平曲線上行駛時會產生離心力，汽車在平曲線上行駛時會產生離心力，其作用點在汽車重心其作用點在汽車重心,其方向程度背叛圓心。其方向程度背叛圓心。汽車

31、離心力的大小與行駛速度的平方成正汽車離心力的大小與行駛速度的平方成正比比,而與平曲線半徑成反比，計算公式為而與平曲線半徑成反比，計算公式為式中：F離心力N； R平曲線半徑m v汽車行駛速度m/s。RvgGF2 在平曲線上行駛的汽車，離心力對其穩(wěn)定性的影響很大，它可使汽車向外側滑移或傾覆。為了減少離心力的作用，保證汽車在平曲線上穩(wěn)定行駛，必需使平曲線上路面做成外側高、內側低，呈單向橫坡方式，稱為橫向超高。如圖211所示，汽車行駛在具有超高的平曲線上時，其車重的程度分力可以抵消一部分離心力的作用，其他部分由汽車輪胎與路面之間的橫向摩擦力與之平衡。 將離心力F與汽車重力G分解為平行于路面的橫向力X和

32、垂直于路面的豎向力Y，即 由于路面橫向傾角普通較小，那么 其中稱為橫向超高坡度簡稱超高率，所以sincosGFXcossinGFY1cos,sinhitgihhhigRvGGigRGvGiFX22122hhhigRvGGigRGvGFiY 橫向力X是汽車行駛的不穩(wěn)定要素，豎向力是穩(wěn)定因 素。就橫向力而言，只從其值的大小是無法反映不同分量 汽車的穩(wěn)定程度。例如，5KN的橫向力假設作用在小汽車上，能夠使其橫向傾覆或滑移，而作用在重型載重汽車上能夠是平安的。于是采用橫向力系數來衡量穩(wěn)定性程度，其定義為單位車重的橫向力，即將車速v(m/s)化為V(km/h)，那么higRvGX2式中：R平曲線半徑m；

33、 橫向力系數； V行車速度km/h； ih橫向超高坡度。 上式表達了橫向力系數與車速、平曲線半徑及超高之間的關系。車速V越大、平曲線半徑R越小、橫向超高坡度 ih越小，那么橫向力系數越大，汽車的橫向穩(wěn)定性就越差。此式對確定平曲線半徑、超高率及評價汽車在平曲線上行駛時的平安性和溫馨性有非常重要的意義。2.橫 向 傾 覆 條 件 分 析Topple condition analysis horizontally 汽車在平曲線上行駛時，由于橫向力的作用，能夠 汽車繞外使側車輪接觸點產生向外傾覆的危險。為使汽車不產生傾覆，必需使傾覆力矩小于或等于穩(wěn)定力矩，即22bGFibYXhhg普通情況下，比G小得

34、多，可忽略不計，那么 (2-34)式中：b汽車輪距m hg汽車重心高度m。將式234代入式223并整理，得 (2-35)ghbGX2hgihbVR21272利用上式可以確定：1汽車在平曲線上行駛時，假設知汽車運轉速度V，那么可計算汽車不產生橫向傾覆的最小平曲線半徑R； 2假設知平曲線半徑R和橫向超高坡度ih ，那么可計算汽車不產生橫向傾覆的最大允許行駛速度。3.橫 向 滑 移 條 件 分 析Move condition analysis horizontally and slipperily 汽車在平曲線上行駛時，因橫向力的存在，能夠使汽車沿橫向力的方向產生橫向滑移。為使汽車不產生橫向滑移必需

35、使橫向力小于或等于輪胎與路面之間的橫向附著即 (2-36)hhGYXhGX式中： 橫向附著系數，普通： ，見表25。 (2-37) 同樣,利用上式可以計算出汽車在平曲線上行駛同時，不產生橫向滑移的最小平曲線半徑R或最大允許行駛速度V。h7 .06 .0hhhiVR12724.橫橫 向向 穩(wěn)穩(wěn) 定定 性性 的的 保保 證證Assurance of the horizontal stability由式由式234和式和式236可知，汽車可知，汽車在平曲線在平曲線上行駛時的橫向穩(wěn)定性主要取決于上行駛時的橫向穩(wěn)定性主要取決于值的值的大小?，F代汽車大小?，F代汽車 在設計制造時，普通重心較低，在設計制造時，

36、普通重心較低，即，即 而而 所以所以也就是汽也就是汽 車在平曲線上行駛時，在發(fā)生橫車在平曲線上行駛時，在發(fā)生橫 ghb212ghb5.0hghhb2橫向傾覆之前，先產生橫向滑移 景象。為此,在道路設計時應首先保證汽車不產生橫向滑移，同時也就保證了橫向傾覆的穩(wěn)定性。只需設計時采用的值滿載式236的條件，普通在滿載的情況下都能保證行車的橫向穩(wěn)定性。但在裝載過高時，能夠發(fā)生橫向傾覆,應嚴厲控制超高。三. 汽 車 行 駛 的 縱 橫 組 合 向 穩(wěn) 定 性The automobile goes to make it up to the stability 汽車行駛在具有一定坡度的小半徑平曲線上時，較直

37、 線上添加了一項彎道阻力。對上坡的汽車來說，耗費的率添加，行車速度降低。對下坡的汽車來說， 有沿縱、橫組合 坡度方向傾斜、滑移 和裝載偏重的能夠，這對汽車的行駛是相當危險的。因此，對坡度、 曲線半徑和行車速度等都要 嚴厲控制。 如圖212所示，汽車行駛在縱坡度為i(tg)和橫向超高坡度為ih (tg)的下坡路段上，作用在前軸上的荷載W1為 離心力F分配在前軸上的荷載W2為 那么，前軸總荷載為cossincos21LhlGWgsin222LlgRGvWsincossincos22221gRLlvLhlGWWWg 因傾角和都很小，上式可以簡化為 在有平曲線的坡道上，前軸荷載添加量與W/的比值為 在

38、平直路段上，作用于前軸的荷載W/為對載重汽車，普通hgigRLlvLihlGW222GLlW2hgigRvilhWWWI221/2lhg 那么 在直坡道上那么I=I。 即汽車沿直坡道下坡時,前軸荷載添加量與在 直路段前軸荷載的比率 等于該路段的縱坡度。 higRviI20hiL1LL2GGsinGcosOhg 曲線上假設也以直線上一樣大小的最大縱坡imax作為控制，那么有下式成立，即將v(m/s)化成V(km/h)并整理，得式中：imax汽車允許最大縱坡度； R平曲線半徑m V行車速度km/h； ih橫向超高坡度。max2iigRvihhiRVii1272max上式即為汽車沿縱、橫組合方向的穩(wěn)

39、定條件，利用該式可以確定： 2 假設知平曲線半徑R和縱坡度i，那么可計算汽車穩(wěn)定行駛的最大允許行駛速度V； 3 假設知汽車運轉速度V和縱坡度i，那么可計算汽車 穩(wěn)定行駛的最小平曲線半徑R。FcosF=Gv2/gRFsin 第四節(jié) 汽車的制動性 Motor Vehicle Braking Performan 汽車的制動性是指汽車行駛中強迫降低車速以致停車，或在下坡時能堅持一定速度穩(wěn)定行駛的才干。 汽車的制動性直接關系到汽車的行駛平安，一些艱苦交通事故往往與制動間隔太長有關。所以，具有良好的制動性能，是汽車平安行駛的重要保證。影響汽車制動性的要素主要有汽車的制動機構、人體技藝以及路面情況等。一、汽

40、車制動性的評價目的1 制動效能1制動減速度2制動時間3制動間隔 其中制動間隔是最根本的評價目的，是汽車從降低車速開場到停車的最小間隔。 2 制動效能的熱穩(wěn)定性 3 制動時汽車的方向穩(wěn)定性 后兩個目的與道路設計無關，主要運用于汽車的設計與制造。制動間隔1 制動平衡方程式 汽車制動時，給車輪施加以制動力P以阻止車輪前進。在急剎車時P值最大，而最大的P值取決于輪與路面之間的附著力。在附著系數較小的路面上，假設制動力大于附著力，車輪將在路面上滑移，易使制動方向失去控制，這是絕對不允許的。所以，制動力P的極限值為 PG 式中：G分配到制動輪上的重力。現代汽車全部車輪均為制動輪，G值變?yōu)槠嚨目傊亓Γ?路面與輪胎之間的附著系數，見表2-5。 制動力P的方向與汽車的運動方向相反。另外，因汽車制動時速度減少很快，可忽略空氣阻力。所以，制動平衡方程式為 即