道路勘測設計-第2章 汽車行駛特性

第二章汽車行駛特性研究內容：研究汽車的驅動力和行駛阻力；分析汽車運動的基本規(guī)律；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。汽車行駛對道路基本要求安全：保證汽車行駛穩(wěn)定性，避免發(fā)生翻車、倒溜、側滑迅速：行駛速度——平均技術速度。經濟：運輸成本：低運輸生產率：高

評價汽車運輸工作效率的指標有：汽車運輸生產率——周轉率運輸成本——油料及輪胎消耗，保養(yǎng)周期舒適：視覺上：線形美觀，賞心悅目，自然環(huán)境與景觀設計生理上：平穩(wěn)、不顛簸，離心力小心理上：輕松，有安全感，心情愉快。第一節(jié)汽車的驅動力及行駛阻力

汽車動力來源：汽車行駛的驅動力來自它的內燃發(fā)動機。在發(fā)動機里熱能轉化成機械能經過傳動系變速和傳動，將曲軸的扭矩傳給驅動輪，產生Mk的扭矩驅動汽車驅動輪旋轉，輪胎對路面產生向后的水平推力，則路面對車輛產生向前的推力，驅使汽車行駛。一、汽車的驅動力汽車傳動系統(tǒng)N-n曲線、M-n曲線、耗油量ge-n曲線發(fā)動機轉速特性曲線發(fā)動機輸出功率P與產生的扭矩M的關系：1.發(fā)動機曲軸扭矩M及發(fā)動機轉速特性FrM式中：Pmax——發(fā)動機的最大功率(kW)；

nN——發(fā)動機的最大功率所對應的轉速（r／min）發(fā)動機轉速特性經驗公式：式中：Mmax——最大扭矩（N·m）；

MP——最大功率所對應的扭矩，

nP——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)；發(fā)動機曲軸上的扭矩M經過變速箱（變速比ik）和主傳動器（變速比i0）兩次變速兩次變速的總變速比為：γ=i0·ik；傳動系統(tǒng)的機械效率為ηT<1.0；傳到驅動輪上的扭矩Mk為：

Mk=MγηT驅動輪上的轉速nk為：2.驅動輪扭矩Mk車速V與發(fā)電機轉速關系：3．汽車的驅動力1.空氣阻力汽車在行駛中，迎面空氣質點壓力，車后真空吸力及車身表面摩擦力，總稱為空氣阻力。

二、汽車的行駛阻力式中：K——空氣阻力系數，它與汽車的流線型有關；

ρ——空氣密度，一般ρ=1.2258（N·s2／m4）；

A——汽車迎風面積（或稱正投影面積）（m2）；

v——汽車與空氣的相對速度（m／s），近似取汽車行駛速度。

2.道路阻力道路阻力包括滾動阻力和坡度阻力。滾動阻力與汽車總重力成正比，若坡道傾角為α時，其值Rf＝Gfcosα坡道傾角α一般較小，認為cosα≈1，Rf=Gf（N）式中：Rf——滾動阻力（N）；

G——車輛總重力（N）；

f——滾動阻力系數，

(1).滾動阻力Ri=Gi（N）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。(2).坡度阻力道路阻力=滾動阻力+坡度阻力，以RR表示

RR=G（f+i）式中：f+i——道路阻力系數。汽車變速行駛，克服其質量變化產生的慣性力和慣性力矩汽車的質量：平移質量旋轉質量(3).慣性阻力平移質量慣性力

旋轉質量慣性力矩

慣性阻力計算：式中：δ——慣性力系數（旋轉質量換算系數）。δ＝l＋δ1＋δ2ik2

式中：δ1——汽車車輪慣性力影響系數，δ1=0.03～0.05；

δ2——發(fā)動機飛輪慣性力影響系數，小客車δ2=0.05～0.07，載重汽車δ2=0.04～0.05；

ik——變速箱的變速比。汽車的總行駛阻力R為：R=Rw十RR十RI汽車的行駛條件驅動力＝行駛阻力，汽車等速行駛；驅動力＞行駛阻力，汽車加速行駛；驅動力＜行駛阻力，汽車減速行駛，直至停車。汽車行駛的必要條件（即驅動條件）：T≥R三、汽車運動方程與行駛條件驅動力≤輪胎與路面的附著力，即T≤Gk式中：——附著系數，取決于路面的粗糙程度和潮濕泥濘程度。

Gk——驅動輪荷載，小汽車為總重的0.5～0.65倍，載重車為總重的0.65～0.80倍。汽車行駛充分條件：第二節(jié)汽車的動力特性及加、減速行程動力特性：反映汽車動力性能指標。汽車動力性能：汽車具有的加速、上坡、最大速度等的性能。汽車的動力性愈好，速度就愈高，能克服行駛阻力也愈大。一、汽車的動力因數汽車運動方程式：T=Rw+RR+RI改變形式，T-Rw=

RR+RIT-Rw--汽車后備驅動力，T、RW只與汽車構造和行駛速度有關。令上式左端為D，即評價不同類型汽車動力性，將上式兩端分別除以車輛總重G，得D--動力因數，表征某型汽車在海平面高程上，滿載情況下，每單位車重克服道路阻力和慣性阻力的性能。道路不在海平面上，汽車不滿載，對動力因數D進行修正。方法乘以一個修正系數λ，

海拔荷載修正系數λ:λ--動力因數D的海拔荷載修正系數，其值為:或ξ=（1-2.26×10-5H）5.3其中，H——海拔高度（m）；

G——滿載時汽車的總重力（N）；

G’——實際裝載時汽車的總重力（N）。式中：ξ——海拔系數，式中：ξ——海拔系數，見圖2-5當汽車的動力因數為D，道路阻力為ψ，汽車的行駛狀態(tài)有以下三種情況：當ψ＜D時：加速行駛二、汽車的行駛狀態(tài)由得當ψ=D時:a＝0等速行駛當ψ>D時：減速行駛式中：ψ——道路阻力系數，平衡速度：任意的D＝ψ相應等速行駛的速度，用VP表示。臨界速度：每一排檔最大動力因數Dmax對應的速度，用Vk表示。汽車的行駛狀態(tài)汽車的最高、最小速度汽車最高速度：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Vmax

：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)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，不致失去控制而產生滑移、傾覆等現象的能力。

穩(wěn)定性：縱向橫向

表現：傾覆滑移縱向穩(wěn)定性：表現：傾覆滑移（倒溜）橫向穩(wěn)定性：表現：傾覆滑移（側滑）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-Gl2cosα0+Ghgsinα0=0Z1L=Gl2cosα0-Ghgsinα0=01．縱向傾覆：2．縱向滑移（驅動輪滑轉）臨界狀態(tài)：下滑力等于驅動輪與路面的附著力

Gsinα＝Gk因為sinα

tgα=i，則縱向滑移臨界狀態(tài)條件：結論：當坡道傾角α≥α或道路縱坡度i≥i時，汽車可能產生縱向滑移。3．縱向穩(wěn)定性的保證一般接近于1，而遠遠小于1，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)生縱向滑移現象。道路設計只要滿足不產生縱向滑移，就可避免汽車的縱向傾覆現象出現。汽車行駛時縱向穩(wěn)定性的條件為：二、汽車行駛的橫向穩(wěn)定性汽車在平曲線上行駛時會產生離心力，其作用點在汽車的重心，方向水平背離圓心。受力分析：橫向力X——失穩(wěn)豎向力Y——穩(wěn)定1．汽車在平曲線上行駛時力的平衡離心力將離心力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，由于路面橫向傾角α一般很小，則sinα≈tgα=ih，cosα≈1，其中ih稱為橫向超高坡度采用橫向力系數來衡量穩(wěn)定性程度，單位車重的橫向力，即橫向傾覆：汽車在平曲線上行駛時，由于橫向力的作用，使汽車繞外側車輪觸地點產生向外橫向傾覆。汽車內側車輪支反力N1為0。傾覆力矩等于或大于穩(wěn)定力矩。2.橫向傾覆條件分析傾覆力矩：Xhg橫向傾覆平衡條件分析：穩(wěn)定力矩：傾覆力矩：Xhg橫向傾覆平衡條件分析：穩(wěn)定力矩：穩(wěn)定、平衡條件：汽車在平曲線上行駛時，不產生橫向傾覆的最小平曲線半徑Rmin3.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：橫向滑移穩(wěn)定條件：4．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μ值的大小?，F代汽車在設計制造時重心較低，一般b≈2hg，而h<0.5,即汽車在平曲線上行駛時，在發(fā)生橫向傾覆之前先產生橫向滑移現象。在道路設計中只要保證不產生橫向滑移現象發(fā)生，即可保證橫向穩(wěn)定性。保證橫向穩(wěn)定性的條件：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(tgα)和超高橫坡為ih（tgβ）的下坡路段上，作用在前軸上荷載W1為：離心力F分配在前軸上的荷載W2為在平直路段上，作用于前軸的荷載W'為前軸總荷載ΣW為:在有平曲線的坡道上，前軸荷載增量與W′的比值為對載重汽車，一般hg/l2≈1，則直坡道上ih≈0則I=i。即汽車沿直坡道下坡時，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。在曲線上如果也以直線上相同大小的最大縱坡imax作為控制，則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：第四節(jié)汽車的制動性汽車的制動性是指汽車行駛中強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

評價汽車制動性的指標：制動效能（制動距離）制動效能的熱穩(wěn)定性