中南大學(xué)公路勘測(cè)設(shè)計(jì)課件第3-4講汽車(chē)行駛特性ppt課件

1、第二章 汽車(chē)行駛特性The driving characteristic of automobile 道路是為汽車(chē)行駛效力的，要滿足汽車(chē)在道道路是為汽車(chē)行駛效力的，要滿足汽車(chē)在道路上行駛平安、迅速、經(jīng)濟(jì)、溫馨、低公害的要路上行駛平安、迅速、經(jīng)濟(jì)、溫馨、低公害的要求，就必需從駕駛者、汽車(chē)、道路、和交通管理求，就必需從駕駛者、汽車(chē)、道路、和交通管理等方面來(lái)保證。在上述要素中，道路的線形設(shè)計(jì)等方面來(lái)保證。在上述要素中，道路的線形設(shè)計(jì)與汽車(chē)行駛特性最為親密。因此，在道道路形設(shè)與汽車(chē)行駛特性最為親密。因此，在道道路形設(shè)計(jì)時(shí)，需求研討汽車(chē)在道路上的行駛特性及其對(duì)計(jì)時(shí)，需求研討汽車(chē)在道路上的行駛特性及其對(duì)道

2、路設(shè)計(jì)的詳細(xì)要求，這是道道路形設(shè)計(jì)的實(shí)際道路設(shè)計(jì)的詳細(xì)要求，這是道道路形設(shè)計(jì)的實(shí)際根底。根底。道道路形設(shè)計(jì)要保證：道道路形設(shè)計(jì)要保證： 1 保證汽車(chē)行駛的穩(wěn)定性，即保證平安行保證汽車(chē)行駛的穩(wěn)定性，即保證平安行車(chē)，不翻車(chē)、不倒溜、不側(cè)滑，這就需求合理設(shè)車(chē)，不翻車(chē)、不倒溜、不側(cè)滑，這就需求合理設(shè)置縱橫坡度、彎道，以及保證車(chē)輪與地面的附著置縱橫坡度、彎道，以及保證車(chē)輪與地面的附著力等。力等。 2 盡能夠提高車(chē)速。盡能夠提高車(chē)速。 3 保證道路行車(chē)暢通，即保證汽車(chē)不受阻保證道路行車(chē)暢通，即保證汽車(chē)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(shè)置平豎曲

3、線，以及減少道路交叉等。合理地設(shè)置平豎曲線，以及減少道路交叉等。 4 盡量滿足行車(chē)溫馨，即采用符合視覺(jué)溫馨要求的曲線半徑，留意線形與景觀的協(xié)調(diào)、沿線的植樹(shù)綠化等。 本章主要引見(jiàn)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力和行車(chē)阻力，汽車(chē)的動(dòng)力特性，汽車(chē)的行駛穩(wěn)定性、制動(dòng)性和燃油經(jīng)濟(jì)性。書(shū)中列出了幾種有代表性的國(guó)產(chǎn)汽車(chē)的主要技術(shù)性能。汽車(chē)的普通構(gòu)造 發(fā)動(dòng)機(jī) 底盤(pán) 車(chē)身 電氣設(shè)備汽車(chē)的主要技術(shù)性能汽車(chē)的性能動(dòng)力性能最高速度加速才干制動(dòng)才干裝載才干爬坡才干燃料耗費(fèi)運(yùn)動(dòng)性能環(huán)境性能支配性能穩(wěn)定性能車(chē)外環(huán)境噪聲、振動(dòng)車(chē)內(nèi)環(huán)境座位軟硬、車(chē)內(nèi)的通風(fēng)換氣、濕度及顏色 第一節(jié)第一節(jié) 汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力及行駛阻力汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力及行駛阻力 The dri

4、ving motive force and driving resistance一汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力一汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力 汽車(chē)在道路上行駛時(shí)，必需有足夠的驅(qū)力汽車(chē)在道路上行駛時(shí)，必需有足夠的驅(qū)力來(lái)抑制各種行駛阻力。來(lái)抑制各種行駛阻力。 車(chē)行駛的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自它的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其傳車(chē)行駛的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自它的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其傳力過(guò)程如下：力過(guò)程如下： 在發(fā)動(dòng)機(jī)里熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 有效功率N 曲軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為 n，產(chǎn)生扭矩M 經(jīng)變速和傳動(dòng)，將M傳給驅(qū)動(dòng)輪，產(chǎn)生扭矩MK 驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行 駛。MkK產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生扭矩（熱能空氣汽油變速傳動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)有效功率曲軸活塞加熱機(jī)械能)(1. 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸扭矩M 如將發(fā)動(dòng)機(jī)的功率如將

5、發(fā)動(dòng)機(jī)的功率N、扭矩、扭矩M與曲軸轉(zhuǎn)與曲軸轉(zhuǎn)速速n之間的函數(shù)關(guān)系以曲線表示，那么該之間的函數(shù)關(guān)系以曲線表示，那么該曲線稱為發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線。假設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)曲線稱為發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線。假設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)流閥全開(kāi)，即流閥全開(kāi)，即 高壓油泵在最大供油量位置，高壓油泵在最大供油量位置，那么此特性曲線稱為發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線；那么此特性曲線稱為發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線； 假設(shè)節(jié)流閥部分開(kāi)啟，即部分供油，假設(shè)節(jié)流閥部分開(kāi)啟，即部分供油，那么稱此特性曲線為發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷特性那么稱此特性曲線為發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷特性曲線。曲線。在進(jìn)展汽車(chē)驅(qū)動(dòng)性能分析時(shí)，只需研討外特性曲線參見(jiàn)左圖，nmin為發(fā)動(dòng)機(jī)的最小穩(wěn)定任務(wù)轉(zhuǎn)速。隨著曲軸轉(zhuǎn)速的添加，發(fā)動(dòng)

6、機(jī)發(fā)出的功率和扭矩都在添加。最大扭矩MMAX時(shí)的曲軸轉(zhuǎn)速為nM ，假設(shè)轉(zhuǎn)速再添加時(shí)，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(shí)曲軸轉(zhuǎn)速為nN 。當(dāng)轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大時(shí)，功率N下降，直到允許的發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速為nMAX 。對(duì)于不同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，其輸出的功率不同，故產(chǎn)生的扭矩也不同。它們之間的關(guān)系如下： M=9549N/n 把扭矩M與轉(zhuǎn)速n之間的函數(shù)關(guān)系M=M(n)稱為扭矩曲線，而把功率N與轉(zhuǎn)速n之間的函數(shù)關(guān)系 N=N(n)稱為功率曲線，并經(jīng)過(guò)上式可以使它們相互轉(zhuǎn)換.通常情況下，上述兩條曲線已由廠家繪于發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)闡明書(shū)中，圖22為東風(fēng)EQ104型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線有時(shí)未給定發(fā)動(dòng)

7、機(jī)特性曲線，只給出最大功率NMAX 及其對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)速nN ，那么可經(jīng)過(guò)下面的閱歷公式近似地計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的功率線N=N(n)，即：2)-(2 (KW) 33221maxNNNnnnnnnNN式中：Nmax 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功KW； nN 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速 (r/min) ; 1、2、3與發(fā)動(dòng)機(jī)類型有關(guān)的系數(shù)，對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)可近 似地取1231。 然后，按前面的公式換算成扭矩曲線M=M(n)。N(馬力) M(公斤米)ge克/（馬力小時(shí))ge圖2-2假好像時(shí)給定最大功率NMAX 及其對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)速nN ，以及最大 扭矩MMAX及其對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)速nM ，那么可用下式直接計(jì)算扭矩曲線 M=M(n)

8、，即：(N.m) 9549maxNNnNMMN 最大功率所對(duì)應(yīng)的扭矩nN 最大功率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速 (r/min) ;nM最大扭矩所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速 (r/min) ;n 轉(zhuǎn)速 (r/min) 。 2. 驅(qū)動(dòng)輪扭矩MK 汽車(chē)車(chē)輪分為驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪。驅(qū)動(dòng)輪上有發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的扭矩MK ，在MK 的作用下驅(qū)使車(chē)輪滾動(dòng)向前。而從動(dòng)輪上無(wú)扭矩作用，它的滾動(dòng)是驅(qū)動(dòng)輪上的力經(jīng)車(chē)架傳至從動(dòng)輪的輪軸上而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。普通汽車(chē)均系前輪為從動(dòng)輪，后輪為驅(qū)動(dòng)輪。只需某些特殊用途的汽車(chē)前后輪均為驅(qū)動(dòng)輪。 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸傳至驅(qū)動(dòng)輪上的扭矩按下式計(jì)算，即：4)-(2 TKMM式中：MK 驅(qū)動(dòng)輪扭矩 (N.m) ; M發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸扭矩 (N.

9、m) ; 總變速比，i0 ik ； i0 傳動(dòng)器變速比，見(jiàn)表21； iK 變速箱變速比，見(jiàn)表21； T 傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率，普通載重汽車(chē)取0.800.85,小客車(chē)取 0.850.95。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)速nK =n/ , 相應(yīng)的車(chē)速V為式中：V汽車(chē)行駛速度 (km/h) ; n發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速 (r/min) ; r車(chē)輪任務(wù)半徑 (m) ，即變形直徑，它與內(nèi)胎氣壓、外胎構(gòu)造、 路面剛性與平整性、以及荷載有關(guān)，普通取r=(0.930.96)r0； r0 未變形直徑。 5)-(2 377. 01000602nrnrV3 汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力 如下圖，汽車(chē)行駛時(shí)，共有以下幾個(gè)如下圖，汽車(chē)行駛時(shí)，共

10、有以下幾個(gè)力：力： 路面水平反力行駛方向正阻力作用于驅(qū)動(dòng)力上的扭矩MK ，在驅(qū)動(dòng)輪上的汽車(chē)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(qū)動(dòng)輪上的扭矩MK 用一對(duì)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(jìn)汽車(chē)前進(jìn)，稱為驅(qū)動(dòng)力或牽引力，與汽車(chē)行駛阻力R相抗衡。驅(qū)動(dòng)力可按下式計(jì)算，即： 由上式可以看出，如要獲得較大的驅(qū)動(dòng)力T，必需求有較大的總變速比。但是增大，車(chē)速V就降低。因此，對(duì)同一汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)而言，要同得到較大的驅(qū)動(dòng)力和較高的車(chē)速是不能夠的，二者不能夠兼得。為此，對(duì)汽車(chē)設(shè)置了幾個(gè)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(chē)速和最

11、小車(chē)速。當(dāng)運(yùn)用低排擋時(shí)，變速比值較大，驅(qū)動(dòng)力T也大，但車(chē)速V較小；而運(yùn)用高排擋時(shí)，變速比值較小，驅(qū)動(dòng)力T也較小，但車(chē)速較大。6)-(2 377. 0TTkMVnrMrMT 上式為驅(qū)動(dòng)力T與扭矩M之間的函數(shù)關(guān)系式。同樣，根據(jù)式21可推導(dǎo)出驅(qū)動(dòng)力T與功率N之間的關(guān)系式為：7)-(2 3600TVNT二汽車(chē)的行駛阻力 汽車(chē)在行駛過(guò)程中需求不斷抑制各種阻力，這些阻力有的來(lái)自空氣的阻力，有的來(lái)自道路摩擦力，有的來(lái)自汽車(chē)上坡行駛時(shí)產(chǎn)生的阻力，有的來(lái)自汽車(chē)變速行駛時(shí)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(chē)在行駛過(guò)程中所受的空氣阻力主要包括： 1迎面空氣質(zhì)點(diǎn)的壓

12、力； 2車(chē)后真空吸力； 3空氣質(zhì)點(diǎn)與車(chē)身外表的摩擦力。 現(xiàn)代汽車(chē)行駛速度高，空氣阻力對(duì)汽車(chē)行駛的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性影響較大，當(dāng)行駛速度在100km/h以上時(shí)，有時(shí)一半功率用來(lái)抑制空氣阻力。 由空氣動(dòng)力學(xué)的研討與實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，空氣阻力RW可以用下式計(jì)算：式中：K空氣阻力系數(shù)，空氣密度，普通1.2258 (N.s2/m4) ; A汽車(chē)迎風(fēng)面積，即正投影面m2； V汽車(chē)與空氣的相對(duì)速度 (m/s) ，可近似地取汽車(chē)行駛速度。221vKARW汽車(chē)的空氣阻力系數(shù)與迎風(fēng)面積 將車(chē)速V (m/s)化為V (km/h) ，并化簡(jiǎn)得： 對(duì)于汽車(chē)掛車(chē)的空氣阻力，普通可按每節(jié)掛車(chē)的空氣阻力為其牽引車(chē)空氣阻力的20計(jì)

13、算。 8)-(2 15.21/2KAVRW2mK空氣阻力系數(shù)空氣阻力系數(shù)車(chē)型車(chē)型迎風(fēng)面積迎風(fēng)面積 ( ) 小客車(chē)小客車(chē)載重車(chē)載重車(chē)大客車(chē)大客車(chē)7.04.07.00.320.500.601.000.500.80A道路阻力 由道路給行駛的汽車(chē)產(chǎn)生的行駛阻力，主要包括滾動(dòng)阻力和坡度阻力。 1 滾動(dòng)阻力 車(chē)輪在路面上滾動(dòng)所產(chǎn)生的阻力，稱為滾動(dòng)阻力。它是由路面和輪胎變形引起的，與路面種類、形狀、車(chē)速、輪胎構(gòu)造及充氣壓力等有關(guān)。普通情況下，滾動(dòng)阻力與汽車(chē)的總重力成正比，假設(shè)坡道傾角為時(shí)，其值可按下式計(jì)算： 由于坡道傾角普通較小，以為 , 那么cosGfRf0 . 1cos式中：Rf 滾動(dòng)

14、阻力 (N) ； G車(chē)輛總重力 (N) ； f滾動(dòng)阻力系數(shù)，見(jiàn)表24。(N) GfRf各類路面滾動(dòng)阻力系數(shù)f值f路面路面類型類型水泥及瀝水泥及瀝青混凝土青混凝土路面路面表面平整表面平整的黑色碎的黑色碎石路面石路面碎石路面碎石路面干燥平干燥平整整的土路的土路潮濕不潮濕不平整的平整的土路土路值值0.010.020.020.0250.030.050.040.050.070.152 坡度阻力 汽車(chē)在坡道傾角為的道路上行駛時(shí)，車(chē)重G在平行路面方向的分力為 ，上坡時(shí)它與汽車(chē)前進(jìn)方向相反，妨礙汽車(chē)的行駛；而下坡時(shí)與前進(jìn)方向一樣，助推汽車(chē)行駛。坡度阻力可用下式計(jì)算 ：因坡道傾角普通較小，以為 ，那么sinGs

15、inGRiitg sinGiRi式中：Ri坡度阻力 (N) ； G車(chē)輛總重力 (N) ； i道路縱坡度，上坡為正，下坡為負(fù)。 道路阻力為滾動(dòng)阻力與坡度阻力之和，可按下式計(jì)算ifGRR式中：RR道路阻力 (N) ； f+i統(tǒng)稱道路阻力系數(shù)。 3慣性阻力 汽車(chē)變速行駛時(shí)，需求抑制其質(zhì)量變速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩，統(tǒng)稱為慣性阻力。 汽車(chē)的質(zhì)量分為平移質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量如飛輪、齒輪、傳動(dòng)軸和車(chē)輪等兩部分。在汽車(chē)變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，平移質(zhì)量產(chǎn)生慣性力，旋轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)生慣性力矩。平移質(zhì)量的慣性力 旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩式中：I旋轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角加速度。agGmaRI1dtdIRI2dtd 汽車(chē)旋轉(zhuǎn)

16、部分較多，且各部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角加速度各不一樣，計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜。為簡(jiǎn)化計(jì)算，普通給平移質(zhì)量慣性力乘以大于1的系數(shù)，來(lái)近似替代旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力矩的影響，即：式中： RI慣性阻力 (N) ； G車(chē)輛總重力 (N) ； g重力加速度 (m/s2) ； a汽車(chē)的加速度正值或減速度負(fù)值(m/s2) ； 慣性力系數(shù)，其值可用下式計(jì)算10)-(2 ）（NagGRI1汽車(chē)車(chē)輪慣性力影響系數(shù)，普通10.030.05 ; 2發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪慣性力的影響系數(shù)，普通小客車(chē)2 0.050.07,載重汽車(chē)2=0.040.05 ; ik變速箱的速比。 這樣，汽車(chē)的總行駛阻力R為2211kiIRWRRRR 在上述幾種阻力中，空氣阻力和

17、滾動(dòng)阻力永為正值，亦即在汽車(chē)行駛的任何情況下都存在；坡度阻力當(dāng)上坡時(shí)為正值，平坡為零，下坡為負(fù)值；而慣性阻力那么是：加速為正值，等速為零，減速為負(fù)值。三汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)方程式與行駛條件 1.汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)方程式 汽車(chē)在道路上行駛時(shí)，必需有足夠的驅(qū)動(dòng)力來(lái)抑制各種行駛阻力。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)力與汽車(chē)總行駛阻力相等的時(shí)候，稱為驅(qū)動(dòng)平衡。其驅(qū)動(dòng)平衡方程式即汽車(chē)運(yùn)動(dòng)方程式為：IRWRRRRT 驅(qū)動(dòng)力可按式26計(jì)算，該式為節(jié)流閥全開(kāi)的情況。假設(shè)節(jié)流閥部分開(kāi)啟，要對(duì)驅(qū)動(dòng)力T進(jìn)展修正。修正系數(shù)用U表示，稱為負(fù)荷率。即： 式中：U負(fù)荷率，取U8090。 將有關(guān)公式代入式212，那么汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)方程為 ：rMUTT2.汽車(chē)的行駛條件

18、汽車(chē)在道路上行駛，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力等于總行駛阻力時(shí)，汽車(chē)就等速行駛；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力大于總行駛阻力時(shí)，汽車(chē)就加速行駛；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力小于總行駛阻力時(shí)，汽車(chē)就減速行駛，直至停車(chē)。所以，要使汽車(chē)行駛，必須具有足夠的驅(qū)動(dòng)力來(lái)抑制各種行駛阻力。即：13)-(2 15.212agGifGKAVrMUT 上式是汽車(chē)行駛的必要條件，即驅(qū)動(dòng)條件。 只需足夠的驅(qū)動(dòng)力還不能保證汽車(chē)的正常行駛。假設(shè)驅(qū)動(dòng)輪與路面之間的附著力不夠大，車(chē)輪將在路面上打滑，不能行進(jìn)。14)-(2 RT 路面類型路面狀況干燥潮濕泥濘冰滑水泥混凝土路面0.70.5/瀝青混凝土路面0.60.4/過(guò)渡式及低級(jí)路面0.1資料：各類路面上附著系數(shù)的平均值

19、 第二節(jié) 汽車(chē)的動(dòng)力特性及加、減速行程cars power characteristic and accelerate or decelerate journey 汽車(chē)的動(dòng)力性能系指汽車(chē)所具有的加速、上坡、最大速度等性能。汽車(chē)的動(dòng)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(jiàn)汽車(chē)的最高速度、最小穩(wěn)定速度以及汽車(chē)的加、減速行程，為道路的縱斷面設(shè)計(jì)提供根據(jù)。一、 汽車(chē)的動(dòng)力因數(shù) cars power factor為便于分析，將式212作如下改動(dòng)上式等號(hào)左端 即驅(qū)動(dòng)力與空氣阻力之差稱為汽車(chē)力后備驅(qū)動(dòng)力，其值與汽車(chē)的構(gòu)造和行駛速度有關(guān)；等號(hào)右端為道路阻力RR與慣性阻力RI之和，其值主要

20、與動(dòng)力情況和汽車(chē)的行駛方式有關(guān)，將右端行駛阻力表達(dá)式代入，得： IRWRRRTWRT將上式兩端同時(shí)除以車(chē)輛總重G，得： (2-16)令上式右端為D，即 (2-17) D稱為動(dòng)力因數(shù)，它表征某種類型的汽車(chē)在海平面高程上，滿載的情況下，每單位車(chē)重抑制道路阻力和慣性阻力的性能。將有關(guān)公式代入式217，得agGifGRTWagifGRTWGRTDW顯然，D可以表示為車(chē)速V的二次函數(shù)，即式中GKAVrGUMGRGTDTW15.212GKAVrVnnnMMMrGUMMNNT15.21377. 0222maxmaxWQVPVD215.21036. 7123max3KAnnrMMUGPMNNT 為運(yùn)用方便，可

21、用曲線表示D與V的函數(shù)關(guān)系，稱為動(dòng)力特性圖。表24為東風(fēng)EQ104載重汽車(chē)原始數(shù)據(jù)，圖24為東風(fēng)EQ104載重汽車(chē)的動(dòng)力特性圖。利用該圖可以查出各排擋下不同車(chē)速對(duì)應(yīng)的動(dòng)力因數(shù)值。NMNMTMMnnGrnUQmax222305. 522maxmaxMMNNTnnnMMMrGUW 動(dòng)力因數(shù)和動(dòng)力特性是按海平面及汽車(chē)滿載情況下的規(guī)范值繪制的。假設(shè)道路所在地不在海平面上，汽車(chē)也不是滿載，由于海拔增高，氣壓降低，使發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率、汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力及空氣阻力都隨之降低。所以，應(yīng)對(duì)動(dòng)力因數(shù)進(jìn)展修正，方法是給D乘上一個(gè)修正系數(shù)，即GG式中：海拔系數(shù)，見(jiàn)圖25； G滿載時(shí)汽車(chē)的總重力 (N) ； G實(shí)踐裝載時(shí)汽車(chē)

22、的總重力 (N) 。 那么：二、汽車(chē)的行駛形狀 Cars running state1 道路阻力系數(shù)由式219可得式中：道路阻力系數(shù)， 。 agifDDgaif 汽車(chē)的行駛形狀有以下三種情況： 當(dāng)0 加速行駛 當(dāng)D時(shí) a0 等速行駛 當(dāng)D時(shí) a V1 時(shí)，汽車(chē)將減速行駛，直到V1為止；當(dāng)V VK 的速度行駛時(shí)，假設(shè)道路阻力額外添加如道路部分坡度增大，路面出現(xiàn)坑凹或松軟等，汽車(chē)可以自動(dòng)在原來(lái)排擋上降低車(chē)速，以獲得較大的道路因數(shù)D值來(lái)抑制額外阻力，待阻力消逝后，汽車(chē)可自動(dòng)增速到V1 的行駛速度，這種形狀稱為穩(wěn)定行駛。當(dāng)汽車(chē)采用V20時(shí)即 時(shí) (2-27) 當(dāng) 時(shí)，為加速行程；當(dāng) 時(shí) ，為減速行程

23、WPQB42WQVPVy2maxD2122ln2ln2196.12VVBQPVBQPVBQygPSPKVVVV21max12VVVVP2B0即 時(shí) (2-28)因 ，只能減速行駛，且 。maxD212ln296.12VVVPQPVQQgPSmaxDmax12VVVVK3B0即 時(shí) (2-29)式中arctg以弧長(zhǎng)即。當(dāng) 時(shí)，為減速行程。maxD212ln2196.12VVBQPVarctgBQygPSmax12VVVVK2 加、減速行程圖 為運(yùn)用方便，根據(jù)知數(shù)據(jù)將加、減速行程繪成圖，以備查用。圖28為東風(fēng)EQ140型載重汽車(chē)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

24、行程。本圖采用直角坐標(biāo)繪制，橫坐標(biāo)為間隔行程S，單位為m；縱坐標(biāo)為車(chē)速，單位為km/h。曲線上數(shù)字代表道路阻力系數(shù) (%)。 3 加、減速行程圖的用法圖29為恣意兩條加、減速行程曲線，/if 其主要用法有兩種： 1知道路阻力系數(shù) (%)、初速度V1和終速度V2，求加速最短行程Sa和減速最大行程Sd。即 2知道路阻力系數(shù) (%)、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(chē) 的 行 駛 穩(wěn) 定 性 Stability of going of the automobile 汽車(chē)的

25、行駛穩(wěn)定性是指汽車(chē)在行駛過(guò)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(chǎn)生滑移或傾覆等的才干。 汽車(chē)行駛的穩(wěn)定性從不同方向來(lái)看，可有縱向穩(wěn)定性和橫向穩(wěn)定的方式來(lái)看可有滑動(dòng)穩(wěn)定性和傾覆穩(wěn)定性兩種。分析和確保汽車(chē)行駛的穩(wěn)定性對(duì)于合理設(shè)計(jì)汽車(chē)的構(gòu)造尺寸、正確設(shè)計(jì)公路、保證行車(chē)平安、提高運(yùn)輸消費(fèi)率、減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度，有著非常重要的意義。影響汽車(chē)行駛穩(wěn)定性主要有以下三方面的要素：1. 汽車(chē)本身的構(gòu)造參數(shù)。2. 駕駛員的要素。如駕駛員開(kāi)車(chē)時(shí)的思想集中情況、反映快慢、技術(shù)熟練程度、動(dòng)作靈敏程度等要素對(duì)駕駛員能否作出準(zhǔn)確判別、及時(shí)采取措施使汽車(chē)趨與穩(wěn)定有直接

26、關(guān)系。3. 道路與環(huán)境等外部要素。汽車(chē)行駛的縱向穩(wěn)定性汽車(chē)行駛的縱向穩(wěn)定性Vertical stability that the automobile goes 圖圖210為汽車(chē)等速上坡時(shí)的受力圖為汽車(chē)等速上坡時(shí)的受力圖:慣性阻力為零，因上坡時(shí)車(chē)速低可慣性阻力為零，因上坡時(shí)車(chē)速低可, 忽略空忽略空氣阻力和滾動(dòng)阻力圖中氣阻力和滾動(dòng)阻力圖中G汽車(chē)汽車(chē) 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(chē)軸為汽車(chē)軸距距,l1和和l2為汽車(chē)

27、重心至前后軸的間隔為汽車(chē)重心至前后軸的間隔,O點(diǎn)點(diǎn)為汽車(chē)重心為汽車(chē)重心,O1 和和O2為前、汽車(chē)行駛的縱為前、汽車(chē)行駛的縱向穩(wěn)定性后輪與路面接觸點(diǎn)。向穩(wěn)定性后輪與路面接觸點(diǎn)。L2 L1 LZ1Z2GG cosG sinhgO1O2vX1X2縱縱 向向 傾傾 覆覆 (Topple vertically) 產(chǎn)生縱向傾覆的臨界形狀是汽車(chē)前輪法產(chǎn)生縱向傾覆的臨界形狀是汽車(chē)前輪法向反作用力向反作用力Z1 為零，此時(shí)汽車(chē)能夠繞為零，此時(shí)汽車(chē)能夠繞O2點(diǎn)點(diǎn)發(fā)生傾覆景象。對(duì)發(fā)生傾覆景象。對(duì)O2點(diǎn)取矩并讓點(diǎn)取矩并讓Z1 0，得得 式中：式中：a。 Z1為零時(shí)的極限傾角；為零時(shí)的極限傾角； i 。Z1為零時(shí)道路的

28、縱坡度。為零時(shí)道路的縱坡度。 0sincos002gGhGlghltgi200(2-30)2. 縱縱 向向 滑滑 移移Slip and move vertically 對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，根據(jù)附著條件，驅(qū)對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，根據(jù)附著條件，驅(qū)動(dòng)力不產(chǎn)生滑移的臨界形狀是動(dòng)力不產(chǎn)生滑移的臨界形狀是: 式中： 產(chǎn)生縱向滑移臨界形狀時(shí)坡道的傾角；KGGsin那么那么itgsinGGtgiK (2-31) 產(chǎn)生縱向滑移臨界形狀時(shí); 當(dāng)坡道傾角或道路縱坡度 時(shí)，汽車(chē)能夠發(fā)生縱向滑移。 i的大小主要取決于驅(qū)動(dòng)輪荷載GK與汽車(chē)總重力G的比值，以及附著系數(shù)值，因此，要防止汽車(chē)滑移一方面要添加汽車(chē)分量，另一方面要添

29、加車(chē)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(yuǎn)遠(yuǎn)小于1，所以 或 也就是說(shuō)，汽車(chē)在坡道上行駛時(shí)，在發(fā)生縱向傾覆前先, 發(fā)生縱向滑移景象。為保證汽車(chē)行駛的縱向穩(wěn)定性，道路設(shè)計(jì)應(yīng)滿足不產(chǎn)生縱向滑移為條件，這樣，也就防止了汽車(chē)的縱向傾覆景象。所以，汽車(chē)行駛的縱向穩(wěn)定條件為ghl/2GGK/gKhlGG20ii (2-32) 只需設(shè)計(jì)的道路縱坡度滿足上式條件，當(dāng)汽車(chē)滿載時(shí) 普通都能保證縱向行駛的穩(wěn)定性。但在運(yùn)輸中裝載過(guò)高 時(shí)，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(yīng)對(duì)汽車(chē)

30、裝載高度有所限制。GGiiK二二. 汽汽 車(chē)車(chē) 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(chē)行駛時(shí)，常遭到橫向力的影響，汽車(chē)行駛時(shí)，常遭到橫向力的影響，例如重力、慣性力等的橫向分力。因此，例如重力、慣性力等的橫向分力。因此，汽車(chē)行駛時(shí)，在橫向力作用下有能夠產(chǎn)生汽車(chē)行駛時(shí)，在橫向力作用下有能夠產(chǎn)生橫向滑移或橫向傾覆。為保證行車(chē)平安，橫向滑移或橫向傾覆。為保證行車(chē)平安，必需分析和研討汽車(chē)行駛的橫向穩(wěn)定性。必需分析和研討汽車(chē)行駛的橫向穩(wěn)定性。汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)力的平衡汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)力的平衡Bal

31、ance of strength while going on the flat curve of automobile 汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力，汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力，其作用點(diǎn)在汽車(chē)重心其作用點(diǎn)在汽車(chē)重心,其方向程度背叛圓心。其方向程度背叛圓心。汽車(chē)離心力的大小與行駛速度的平方成正汽車(chē)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(jì)算公式為而與平曲線半徑成反比，計(jì)算公式為式中：F離心力N； R平曲線半徑m v汽車(chē)行駛速度m/s。RvgGF2 在平曲線上行駛的汽車(chē)，離心力對(duì)其穩(wěn)定性的影響很大，它可使汽車(chē)向外側(cè)滑移或傾覆。為了減少離心力的作用，保證汽車(chē)在平曲線上

32、穩(wěn)定行駛，必需使平曲線上路面做成外側(cè)高、內(nèi)側(cè)低，呈單向橫坡方式，稱為橫向超高。如圖211所示，汽車(chē)行駛在具有超高的平曲線上時(shí)，其車(chē)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(chē)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(chē)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，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(jiǎn)稱超高率，所以sincosGFXcossinGFY1cos,sinhitgihhhigRvGGigRGvGiFX22122hhhigRvGGigRGvGFiY 橫向力X是汽車(chē)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(wú)法反

33、映不同分量 汽車(chē)的穩(wěn)定程度。例如，5KN的橫向力假設(shè)作用在小汽車(chē)上，能夠使其橫向傾覆或滑移，而作用在重型載重汽車(chē)上能夠是平安的。于是采用橫向力系數(shù)來(lái)衡量穩(wěn)定性程度，其定義為單位車(chē)重的橫向力，即將車(chē)速v(m/s)化為V(km/h)，那么higRvGX2式中：R平曲線半徑m； 橫向力系數(shù)； V行車(chē)速度km/h； ih橫向超高坡度。 上式表達(dá)了橫向力系數(shù)與車(chē)速、平曲線半徑及超高之間的關(guān)系。車(chē)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(shù)越大，汽車(chē)的橫向穩(wěn)定性就越差。此式對(duì)確定平曲線半徑、超高率及評(píng)價(jià)汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)的平安性和溫馨性有非常重要的意義。2.橫 向 傾 覆 條 件

34、分 析Topple condition analysis horizontally 汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)，由于橫向力的作用，能夠 汽車(chē)?yán)@外使側(cè)車(chē)輪接觸點(diǎn)產(chǎn)生向外傾覆的危險(xiǎn)。為使汽車(chē)不產(chǎn)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小得多，可忽略不計(jì)，那么 (2-34)式中：b汽車(chē)輪距m hg汽車(chē)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(chē)在平曲線上行駛時(shí)，假設(shè)知汽車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)速度V，那么可計(jì)算汽車(chē)不產(chǎn)生橫向傾覆的最小平曲線半徑R； 2假設(shè)知平曲線半徑R和橫向超高坡度ih ，那么可計(jì)算汽車(chē)不

35、產(chǎn)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(chē)在平曲線上行駛時(shí)，因橫向力的存在，能夠使汽車(chē)沿橫向力的方向產(chǎn)生橫向滑移。為使汽車(chē)不產(chǎn)生橫向滑移必需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(shù)，普通： ，見(jiàn)表25。 (2-37) 同樣,利用上式可以計(jì)算出汽車(chē)在平曲線上行駛同時(shí)，不產(chǎn)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Ass

36、urance of the horizontal stability由式由式234和式和式236可知，汽車(chē)可知，汽車(chē)在平曲線在平曲線上行駛時(shí)的橫向穩(wěn)定性主要取決于上行駛時(shí)的橫向穩(wěn)定性主要取決于值的值的大小。現(xiàn)代汽車(chē)大小?，F(xiàn)代汽車(chē) 在設(shè)計(jì)制造時(shí)，普通重心較低，在設(shè)計(jì)制造時(shí)，普通重心較低，即，即 而而 所以所以也就是汽也就是汽 車(chē)在平曲線上行駛時(shí)，在發(fā)生橫車(chē)在平曲線上行駛時(shí)，在發(fā)生橫 ghb212ghb5.0hghhb2向傾覆之前，先產(chǎn)生橫向滑移 景象。為此,在道路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先保證汽車(chē)不產(chǎn)生橫向滑移，同時(shí)也就保證了橫向傾覆的穩(wěn)定性。只需設(shè)計(jì)時(shí)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

37、車(chē)的橫向穩(wěn)定性。但在裝載過(guò)高時(shí)，能夠發(fā)生橫向傾覆,應(yīng)嚴(yán)厲控制超高。三三. 汽汽 車(chē)車(chē) 行行 駛駛 的的 縱縱 橫橫 組組 合合 向向 穩(wěn)穩(wěn) 定定 性性The automobile goes to make it up to the stability 汽車(chē)行駛在具有一定坡度的小半徑平曲線汽車(chē)行駛在具有一定坡度的小半徑平曲線上時(shí)，較直上時(shí)，較直 線上添加了一項(xiàng)彎道阻力。線上添加了一項(xiàng)彎道阻力。對(duì)上坡的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，耗費(fèi)的率添加，行車(chē)對(duì)上坡的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，耗費(fèi)的率添加，行車(chē)速度降低。對(duì)下坡的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，速度降低。對(duì)下坡的汽車(chē)來(lái)說(shuō)， 有沿縱、有沿縱、橫組合橫組合 坡度方向傾斜、滑移坡度方向傾斜、滑移 和裝載偏

38、重的和裝載偏重的能夠，這對(duì)汽車(chē)的行駛是相當(dāng)危險(xiǎn)的。因能夠，這對(duì)汽車(chē)的行駛是相當(dāng)危險(xiǎn)的。因此，對(duì)坡度、此，對(duì)坡度、 曲線半徑和行車(chē)速度等都要曲線半徑和行車(chē)速度等都要 嚴(yán)厲控制。嚴(yán)厲控制。 如圖212所示，汽車(chē)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(jiǎn)化為 在有平曲線的坡道上，前軸荷載添加量與W/的比值為 在平直路段上，作用于前軸的荷載W/為對(duì)載重汽車(chē)，普通hgigRLlvLihlGW222GLlW2hgigRvilhWWWI221/2lhg 那么 在直坡道上那么I=I。 即汽車(chē)沿直坡道下坡時(shí),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(shè)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(chē)允許最大縱坡度； R平曲線半徑m V行車(chē)速度km/h； ih橫向超高坡度。max2iigRvihhiRVii1272max上