道路勘測設(shè)計--第2章汽車行駛特性

1、n研究內(nèi)容：研究內(nèi)容： 研究汽車的驅(qū)動力和行駛阻力；研究汽車的驅(qū)動力和行駛阻力； 分析汽車運動的基本規(guī)律；分析汽車運動的基本規(guī)律； 研究汽車主要動力性能；研究汽車主要動力性能； 分析影響汽車主要使用性能的因素。分析影響汽車主要使用性能的因素。 安全：安全：保證汽車行駛穩(wěn)定性，避免發(fā)生翻車、倒溜、側(cè)滑保證汽車行駛穩(wěn)定性，避免發(fā)生翻車、倒溜、側(cè)滑 迅速：迅速：行駛速度行駛速度平均技術(shù)速度。平均技術(shù)速度。 經(jīng)濟(jì)：經(jīng)濟(jì)：運輸成本：低運輸成本：低 運輸生產(chǎn)率：高運輸生產(chǎn)率：高 評價汽車運輸工作效率的指標(biāo)有：評價汽車運輸工作效率的指標(biāo)有： 汽車運輸生產(chǎn)率汽車運輸生產(chǎn)率周轉(zhuǎn)率周轉(zhuǎn)率 運輸成本運輸成本油料及輪

2、胎消耗，保養(yǎng)周期油料及輪胎消耗，保養(yǎng)周期 舒適：舒適：視覺上：線形美觀，賞心悅目，自然環(huán)境與景觀設(shè)計視覺上：線形美觀，賞心悅目，自然環(huán)境與景觀設(shè)計 生理上：平穩(wěn)、不顛簸，離心力小生理上：平穩(wěn)、不顛簸，離心力小 心理上：輕松，有安全感，心情愉快。心理上：輕松，有安全感，心情愉快。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的驅(qū)動力及行駛阻力汽車的驅(qū)動力及行駛阻力 汽車動力來源：n 汽車行駛的驅(qū)動力來自它的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。n 在發(fā)動機(jī)里熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能經(jīng)過傳動系變速和傳動，將曲軸的扭矩傳給驅(qū)動輪，產(chǎn)生Mk的扭矩驅(qū)動汽車驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)，輪胎對路面產(chǎn)生向后的水平推力，則路面對車輛產(chǎn)生向前的推力，驅(qū)使汽車行駛。 一、汽車的驅(qū)動力汽車傳動

3、系統(tǒng)汽車傳動系統(tǒng)N-nN-n曲線、曲線、M-nM-n曲線、耗油量曲線、耗油量g ge e-n-n曲線曲線發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速特性曲線發(fā)動機(jī)輸出功率發(fā)動機(jī)輸出功率P P與產(chǎn)生的扭矩與產(chǎn)生的扭矩M M的關(guān)系：的關(guān)系：1. 發(fā)動機(jī)曲軸扭矩M 及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速特性95491000260nMrnrMPFrM)(9549kWnMP式中：式中：Pmax發(fā)動機(jī)的最大功率發(fā)動機(jī)的最大功率(kW)； nN發(fā)動機(jī)的最大功率所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速（發(fā)動機(jī)的最大功率所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速（rmin）發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速特性經(jīng)驗公式：)()()(33221maxkwnnnnnnPPNNN功率)()()(22maxmaxmNnnnnMMMMMMPP扭距式中：Mmax

4、最大扭矩（Nm）； MP最大功率所對應(yīng)的扭矩， nP最大功率所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速（r/min）； nM最大扭矩所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速(rmin)；PPnNMmax9549發(fā)動機(jī)曲軸上的扭矩發(fā)動機(jī)曲軸上的扭矩M經(jīng)過變速箱（變速比經(jīng)過變速箱（變速比ik）和主傳動器和主傳動器（變速比（變速比i0）兩次兩次變速變速兩次變速的總變速比為：兩次變速的總變速比為：=i0ik；傳動系統(tǒng)的機(jī)械效率為傳動系統(tǒng)的機(jī)械效率為TD時： 減速行駛減速行駛0)(Dga0)D(gaif式中：道路阻力系數(shù)， 平衡速度：平衡速度：任意的任意的D相應(yīng)等速行駛的速度，用相應(yīng)等速行駛的速度，用VP表示。表示。臨界速度：臨界速度：每一排檔最大動力因數(shù)每一

5、排檔最大動力因數(shù)Dmax對應(yīng)的速度，用對應(yīng)的速度，用Vk表示。表示。汽車的行駛狀態(tài)汽車最高速度：汽車最高速度：節(jié)流閥全開、滿載（不帶掛車）、在表面平整節(jié)流閥全開、滿載（不帶掛車）、在表面平整堅實水平路段上作穩(wěn)定行駛時的速度。堅實水平路段上作穩(wěn)定行駛時的速度。 某一排檔的最高速度某一排檔的最高速度Vmax ：maxmaxnr377. 0V汽車最小穩(wěn)定速度：滿載（不帶掛車）在平整堅實的路面，水平路段上，穩(wěn)定行駛時的最低速度（即臨界速度Vk）。第三節(jié)第三節(jié) 汽車的行駛穩(wěn)定性汽車的行駛穩(wěn)定性 汽車行駛穩(wěn)定性:汽車在行駛過程中，在外部因素作用下，汽車尚能保持正常行駛狀態(tài)和方向，不致失去控制而產(chǎn)生滑移、傾

6、覆等現(xiàn)象的能力。 穩(wěn)定性：縱向 橫向 表現(xiàn)：傾覆 滑移縱向穩(wěn)定性： 表現(xiàn)：傾覆 滑移（倒溜）橫向穩(wěn)定性： 表現(xiàn)：傾覆 滑移（側(cè)滑）一、汽車行駛的縱向穩(wěn)定性臨界狀態(tài)：汽車前輪法向反作用力Z1為零 。 Z1L - Gl2cos0 + Ghgsin0=0 Z1L = Gl2cos0 - Ghgsin0=0 g20hltg n1縱向傾覆 ：g20hli n2縱向滑移（驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)）臨界狀態(tài)：下滑力等于驅(qū)動輪與路面的附著力 GsinGk因為sin tg= i，則縱向滑移臨界狀態(tài)條件：GGtgik結(jié)論：當(dāng)坡道傾角或道路縱坡度ii時，汽車可能產(chǎn)生縱向滑移。 n3縱向穩(wěn)定性的保證 一般 接近于1，而 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1

7、，g20hli GGik所以， i i0即汽車在坡道上行駛時，在發(fā)生縱向傾覆之前，首先發(fā)生縱向滑移現(xiàn)象。道路設(shè)計只要滿足不產(chǎn)生縱向滑移，就可避免汽車的縱向傾覆現(xiàn)象出現(xiàn)。汽車行駛時縱向穩(wěn)定性的條件為：GGiik二、汽車行駛的橫向穩(wěn)定性 汽車在平曲線上行駛時會產(chǎn)生離心力，其作用點在汽車的重心，方向水平背離圓心。 gRGvF2受力分析： 橫向力X失穩(wěn) 豎向力Y穩(wěn)定n1汽車在平曲線上行駛時力的平衡 離心力n將離心力F與汽車重力G分解為平行于路面的橫向力X和垂直于路面的豎向力Y， GcosFsinYGsinFcosX由于路面橫向傾角由于路面橫向傾角一般很小，則一般很小，則sintg=ih，cos1，其中

8、其中ih稱為稱為橫向超高坡度橫向超高坡度采用橫向力系數(shù)來衡量穩(wěn)定性程度，單位車重的橫向力，即)igRv(GGigRGvGiFXh2h2hh2igRvGXh2iR127V橫向傾覆：橫向傾覆：汽車在平曲線上行駛時，由于橫向力的作用，使汽車在平曲線上行駛時，由于橫向力的作用，使汽車?yán)@外側(cè)車輪觸地點產(chǎn)生向外橫向傾覆。汽車?yán)@外側(cè)車輪觸地點產(chǎn)生向外橫向傾覆。 汽車內(nèi)側(cè)車輪支反力汽車內(nèi)側(cè)車輪支反力N1為為0。 傾覆力矩等于或大于穩(wěn)定力矩。傾覆力矩等于或大于穩(wěn)定力矩。n2.橫向傾覆條件分析傾覆力矩：傾覆力矩：Xhgn橫向傾覆平衡條件分析：2bG2bG)(Fi2bYh 穩(wěn)定力矩：傾覆力矩：傾覆力矩：Xhgn橫向

9、傾覆平衡條件分析：2bGXhggh2bGX2bG2bG)(Fi2bYh穩(wěn)定力矩：穩(wěn)定、平衡條件：)i2hb127(VRhg2minh2iR127V汽車在平曲線上行駛時，不產(chǎn)生橫向傾覆的最小平曲線半徑R minn3.橫向滑移條件分析橫向滑移：汽車在平曲線上行駛時，因橫向力的存在，可能使汽車沿橫向力的方向產(chǎn)生橫向滑移。橫向力大于輪胎和路面之間的橫向附著力。極限平衡條件：hhGYXhGX橫向滑移穩(wěn)定條件：h)i127(VRhh2或n4橫向穩(wěn)定性的保證 汽車在平曲線上行駛時的橫向穩(wěn)定性主要取決于橫向力系數(shù)值的大小。 現(xiàn)代汽車在設(shè)計制造時重心較低，一般b2hg，而 h0.5,即汽車在平曲線上行駛時，在發(fā)

10、生橫向傾覆之前先產(chǎn)生橫向滑移現(xiàn)象。在道路設(shè)計中只要保證不產(chǎn)生橫向滑移現(xiàn)象發(fā)生，即可保證橫向穩(wěn)定性。 保證橫向穩(wěn)定性的條件：h)i127(VRhh2或ghh2b三、汽車行駛的縱橫組合向穩(wěn)定性汽車行駛在小半徑平曲線上，較直線增加了一項彎道阻力。對上坡的汽車耗費的功率增加，使行車速度降低。對下坡的汽車有沿縱橫組合的合成坡度方向傾斜、滑移和裝載偏重的可能，對汽車行駛危險。汽車行駛在縱坡為i(tg)和超高橫坡為ih（tg）的下坡路段上，作用在前軸上荷載W1為：cosL)sinhcosl (GWg21離心力F分配在前軸上的荷載W2為singRLlGvW222 在在平直路段上平直路段上，作用于，作用于前軸的

11、荷載前軸的荷載W為為 前軸總荷載W為 :)igRLvlLihl(GWWWh22g221GLlW2 在有平曲線的坡道上，前軸荷載增量與W的比值為h22gigRvilhWWWI 對載重汽車，一般hg/l21，則 h2igRviI直坡道上直坡道上ih0則則I=i。即汽車沿直坡道下坡時，即汽車沿直坡道下坡時，前軸荷載增前軸荷載增量與在平直路段前軸荷載比率等于該路段的縱坡度量與在平直路段前軸荷載比率等于該路段的縱坡度。在曲。在曲線上如果也以直線上相同大小的最大縱坡線上如果也以直線上相同大小的最大縱坡imax作為控制，則作為控制，則有下式成立有下式成立縱坡折減最大縱坡在平曲線上的折減計算方法： maxh2

12、iigRvih2maxiR127Vii第四節(jié) 汽車的制動性 汽車的制動性是指汽車行駛中強(qiáng)制降低車速以至停車，或在下坡時能保持一定速度行駛的能力。 一、汽車制動性的評價指標(biāo) 評價汽車制動性的指標(biāo)：制動效能（制動距離） 制動效能的熱穩(wěn)定性 制動時汽車的方向穩(wěn)定性 二、制動距離：制動距離是汽車從制動生效到汽車完全停住，這段時間內(nèi)所走的距離。 汽車制動時，制動力汽車制動時，制動力P取決于輪胎與路面之間的附著力。在附取決于輪胎與路面之間的附著力。在附著系數(shù)較小的路面上，若制動力大于附著力，車輪將在路面上著系數(shù)較小的路面上，若制動力大于附著力，車輪將在路面上滑移，易使制動方向失去控制。所以滑移，易使制動方向失去控制。所以P值的極限值為值的極限值為: