道路工程第二章道路車輛及運(yùn)行特性演示文稿

道路工程第二章道路車輛及運(yùn)行特性演示文稿第一頁，共四十一頁。優(yōu)選道路工程第二章道路車輛及運(yùn)行特性第二頁，共四十一頁。軸距后懸前懸第三頁，共四十一頁。第四頁，共四十一頁。傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系、制動(dòng)系

發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱、萬向傳動(dòng)軸、差速器、車輛、驅(qū)動(dòng)輪、制動(dòng)器等。第五頁，共四十一頁。機(jī)械式傳動(dòng)系一般組成及布置示意圖傳動(dòng)系1-離合器2-變速器3-萬向節(jié)4-驅(qū)動(dòng)橋5-差速器6-半軸7-主減速器8-傳動(dòng)軸圖為傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)縱向安裝在汽車前部，后橋驅(qū)動(dòng)的4×2汽車布置示意圖。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力經(jīng)離合器、變速器、萬向傳動(dòng)裝置傳到驅(qū)動(dòng)橋。在驅(qū)動(dòng)橋處，動(dòng)力經(jīng)過主減速器、差速器和半軸傳給驅(qū)動(dòng)車輪。第六頁，共四十一頁。傳動(dòng)系：發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線燃料→熱能→活塞、曲軸→機(jī)械能→作功第七頁，共四十一頁。傳動(dòng)系：離合器：作用：（1）保證起步時(shí)工作平穩(wěn)。（2）行進(jìn)中換擋。（3）傳動(dòng)系不至于過載。1-飛輪2-從動(dòng)盤3-壓盤4-膜片彈簧第八頁，共四十一頁。傳動(dòng)系：變速箱：作用：減速增扭

1-輸入軸2-軸承3-接合齒圈4-同步環(huán)5-輸出軸6-中間軸7-接合套8-中間軸常嚙合齒輪此變速器有五個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔，由殼體、第一軸（輸入軸）、中間軸、第二軸（輸出軸）、倒檔軸、各軸上齒輪、操縱機(jī)構(gòu)等幾部分組成。第九頁，共四十一頁。傳動(dòng)系：萬向傳動(dòng)：作用：柔和接觸、傳動(dòng)1-萬向節(jié)2-傳動(dòng)軸3-前傳動(dòng)軸4-中間支承第十頁，共四十一頁。傳動(dòng)系：主傳動(dòng)器、減速器：作用：①減速、增扭，②動(dòng)力轉(zhuǎn)90°方向。1-軸承；2-左外殼；3-墊片；4-半軸齒輪；5-墊圈；6-行星齒輪；7-從動(dòng)齒輪；8-右外殼；9-十字軸；10-螺栓第十一頁，共四十一頁。汽車的行駛性能第十二頁，共四十一頁。一、車輛類型、尺寸、重量和構(gòu)造1車輛類型

汽車可分為客車和貨車兩大類?？蛙嚢ㄐ】蛙嚕ㄞI車）、面包車、公共汽車（小型、中型和鉸接式）等。貨車可進(jìn)一步分為卡車（輕型、中型和重型）和組合式貨車（各種拖掛式貨車）兩類。第十三頁，共四十一頁。（1）小客車

小客車為二軸-四輪車輛，可坐2～6人，主要作為個(gè)人交通工具。按重量和尺寸大小，可分為小型、中型和重型三種。其重量變動(dòng)于6.8～18kN范圍內(nèi)；車身長度在3.5~5.6m之間，前后軸的中心距變動(dòng)于2.3~3.1m之間，車身后緣到后軸的長度（后懸距離）為0.6~1.5m之間；車身寬度為1.6~2.0m，高度為1.15~1.65m之間。（2）面包車

面包車通常由小客車或輕型卡車的底盤改裝而成，可乘坐6～15人。（3）公共汽車

小型公共汽車通常有15～25個(gè)座位，供短途運(yùn)輸用，其車身長約為5.5～7.6m，寬為2.0～2.5m。中型公共汽車可為二軸或三軸，車身長9～12m，寬2.4～2.6m，約有45個(gè)座位。把半掛車固定地聯(lián)結(jié)在二軸中型公共汽車上，便組成鉸接式公共汽車。其長度約為16～18m，寬度為2.6m，包括站立乘客在內(nèi)約可容納100人以上。第十四頁，共四十一頁。（4）卡車

卡車系指載貨區(qū)和動(dòng)力設(shè)備裝在共同的車架上不能分開的貨車。卡車包括二軸四輪（輕型卡車）、二軸六輪、三軸（雙后軸）和四軸（三后軸）卡車四種。輕型卡車的總重量—般小于45kN，二軸六輪卡車的總重量大都在45～180kN范圍內(nèi)，而三軸和四軸卡車的總重量可高達(dá)260～300kN。（5）組合式貨車

組合式貨車由牽引車或卡車同一個(gè)或多個(gè)掛車組合而成，可總稱為拖掛車。牽引車和掛車通過鉸接方式聯(lián)結(jié)時(shí)，彼此可相對轉(zhuǎn)動(dòng)，因而也可稱為鉸接車。組合式貨車的總重量一般可達(dá)到400～500kN，通常用于長途運(yùn)輸。掛車有兩種：后端有一個(gè)軸或多個(gè)軸但前端無軸的半掛式，其前端放在牽引車的后端上，并把一部分重量傳給前面牽引車；前后各有一個(gè)軸或多個(gè)軸的全掛式，由卡車或帶半掛車的牽引車拖帶，但不把重量轉(zhuǎn)給前面。第十五頁，共四十一頁。2車輛尺寸及設(shè)計(jì)車輛汽車可分為客車和貨車兩大類?？蛙嚢ㄐ】蛙嚕ㄞI車）、面包車、公共汽車（小型、中型和鉸接式）等。貨車可進(jìn)一步分為卡車（輕型、中型和重型）和組合式貨車（各種拖掛式貨車）兩類。各類汽車的外廓尺寸由總長度、寬度和高度組成，它們影響到對道路的車道寬度、凈空和轉(zhuǎn)彎半徑等方面的要求。影響道路幾何設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的其它尺寸參數(shù)還有：車身前緣到前軸的長度（前懸距離）、車身后緣到后軸的長度（后懸距離）、前后軸中心距（軸距）、雙軸中心距、三軸中心距、輪中心距等。第十六頁，共四十一頁。3車輛的重量車輛的重量通過車軸和車輪傳遞給道路和橋梁結(jié)構(gòu)物。汽車前軸的軸型都為單軸，后軸的軸型可采用單軸、雙聯(lián)軸或三聯(lián)軸。前軸兩側(cè)的車輪都由單輪胎組成，而后軸兩側(cè)的輪胎可由單輪胎或雙輪胎組成。車輛重量大小，主要影響到對道路和橋梁的結(jié)構(gòu)承載能力的要求。重量特性主要由車輛總重和軸重以及軸型和輪型表征。車輛總重或軸重越大，對道路和橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的要求越高，同時(shí)，在使用過程中對道路和橋梁的損壞越嚴(yán)重，因而，所建工程的造價(jià)（投資）和工程的運(yùn)營（維護(hù)）費(fèi)用便越高。為了兼顧道路建設(shè)和運(yùn)營部門及道路使用者雙方的利益和便利，對道路上行駛車輛的總重和軸重的最高值進(jìn)行定量限制。第十七頁，共四十一頁。

各國對道路上行駛車輛的最大軸重和總重有不同的限定。單軸最大允許軸重變動(dòng)于80~130kN；雙聯(lián)軸最大允許軸重變動(dòng)于140~210kN；三聯(lián)軸最大允許軸重變動(dòng)于180~270kN。卡車的最大允許總重變動(dòng)于240~400kN；半掛式和全掛式貨車的最大允許總重變動(dòng)于360~500kN。我國公路部門規(guī)定的單軸最大允許軸重為60kN（每側(cè)單輪胎）或100kN（每側(cè)雙輪胎），雙聯(lián)軸最大允許軸重為100kN（每側(cè)單輪胎）或180kN（每側(cè)雙輪胎），三聯(lián)軸最大允許軸重為120kN（每側(cè)單輪胎）或220kN（每側(cè)雙輪胎）；卡車和單拖掛貨車的最大允許總重為400kN，雙拖掛或三拖掛貨車的最大允許總重為460kN。我國公路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載為雙輪組單軸100KN。第十八頁，共四十一頁。二、汽車的驅(qū)動(dòng)力及行駛阻力1、汽車的驅(qū)動(dòng)力燃料→熱能→活塞→機(jī)械能→[產(chǎn)生有效功率N]→曲軸→[產(chǎn)生每分鐘n的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)]→[產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸扭矩M]→離合器→變速器→傳動(dòng)軸→主傳動(dòng)器→差速器等→驅(qū)動(dòng)輪→[產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪扭矩MK]功率(N)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率,單位千瓦(Kw)/馬力（hp）,1hp=0.7457kW.扭矩(M),表征汽車牽引力的大小,單位牛頓.米/千克.米,1千克.米=9.8牛頓.米燃油消耗(ge),發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)產(chǎn)生每千瓦功率消耗的燃油量，單位（克/千瓦/小時(shí)）轉(zhuǎn)速(n)，單位轉(zhuǎn)/分鐘有一個(gè)簡單的公式可以表明功率、牽引力和速度的關(guān)系：功率（N)＝(牽引力)扭矩(M)×速度(V)第十九頁，共四十一頁。2、汽車的行駛阻力汽車在道路上行駛時(shí)須克服各種阻力，如滾動(dòng)阻力、空氣阻力、坡度阻力、彎道阻力和慣性阻力等。這些阻力一方面與道路的特性有關(guān)，如路面平整程度、坡度、彎道曲率半徑等，另一方面則隨車輛的運(yùn)行特性而變，如車輛總重、行駛速度、速度變化速率、車身迎風(fēng)面積和外廓線形等。（1）空氣阻力(Rw)

汽車行駛時(shí)的空氣阻力包括車輛迎風(fēng)面處的空氣直接作用、空氣越過車輛表面（包括車底）的摩阻力以及車后的局部真空。第二十頁，共四十一頁。（3）坡度阻力(Ri)

汽車在坡道上行駛時(shí)，車輛受到其重量平行于坡面的分力的作用。（2）滾動(dòng)阻力(Rf)

汽車在道路上行駛時(shí)的滾動(dòng)阻力來源于輪胎表面于路面之間的摩阻滑移，輪胎橡膠在接觸表面處的彎曲變形，車輪滾過路表面突出的石子或不平整的破碎路面，車輛從道路的低洼處爬出，推動(dòng)車輪通過砂、雪或泥地，在輪、軸和組合器軸承處以及變速齒輪中的內(nèi)部摩阻等。滾動(dòng)阻力、坡度阻力均與道路狀況有關(guān)，且與總重力成正比，表示為道路阻力：第二十一頁，共四十一頁。（5）慣性阻力(RI)汽車行駛速度變化（加速或減速）時(shí)，車輛受到運(yùn)動(dòng)慣性阻力的作用。此慣性阻力是車輛重量及加速或減速速率的函數(shù)。

式中，R為車輛總行駛阻力，kg。在車輛下坡或減速行駛時(shí)，式中的坡度阻力或慣性阻力為負(fù)值。由上述各項(xiàng)阻力的關(guān)系式可以看出，除空氣阻力外，其它各項(xiàng)阻力均與車輛的總質(zhì)量成正比；而除了坡度阻力和慣性阻力外，其它各項(xiàng)阻力還與車輛的行駛速度或速度平方成正比。因此，車輛總質(zhì)量和行駛速度是影響行駛阻力大小的兩項(xiàng)最主要的因素。

綜合上述各項(xiàng)阻力，車輛在路上的總行駛阻力為：第二十二頁，共四十一頁。汽車的行駛條件：汽車在道路上行駛，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力等于各種行駛阻力之和時(shí)，汽車就等速行駛；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力大于各種行駛阻力之和時(shí)，汽車就加速行駛；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力小于各種行駛阻力之和時(shí)，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(qū)動(dòng)力來克服各種行駛阻力。第二十三頁，共四十一頁。三、汽車動(dòng)力性能及加、減速行駛汽車的動(dòng)力性能系指汽車所具有的加速、上坡、最大速度等的性能，動(dòng)力性能越好，速度就越高，所能克服的阻力就大。這里為縱斷面設(shè)計(jì)提供依據(jù)。1、汽車的動(dòng)力特性圖方程表明了汽車行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)力和各行駛阻力之間的平衡關(guān)系。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性、變速器傳動(dòng)比、主減速比、機(jī)械效率、車輪半徑、空氣阻力系數(shù)、汽車迎風(fēng)面積及汽車總質(zhì)量等初步確定后，便可利用此式分析汽車在良好路面（瀝青、混凝土路面）上的行駛能力，即確定節(jié)流閥全開時(shí)，汽車能達(dá)到的最高車速、加速能力和爬坡能力第二十四頁，共四十一頁。2、汽車的行駛狀態(tài)汽車的動(dòng)力因數(shù)D，它表示某型汽車在海平面上，滿載情況下，每單位車重克服道路阻力和慣性阻力的性能。某檔動(dòng)力特性圖第二十五頁，共四十一頁。3、汽車的爬坡能力4、汽車的加減速行程第二十六頁，共四十一頁。第二十七頁，共四十一頁。第二十八頁，共四十一頁。四、汽車的行駛穩(wěn)定性和制動(dòng)性能1、汽車的縱向穩(wěn)定性條件：勻速、慣性阻力為0，低速，忽略空氣阻力和滾動(dòng)阻力第二十九頁，共四十一頁。傾覆：滑移：第三十頁，共四十一頁。穩(wěn)定性保證：發(fā)生縱向傾覆前，先發(fā)生滑移。原因是：附著系數(shù)縱坡第三十一頁，共四十一頁。2、汽車的橫向穩(wěn)定性（曲線上）原因：離心力的原因，部分靠超高產(chǎn)生的重力分量抵消，其余靠橫向摩擦力抵消。第三十二頁，共四十一頁。傾覆：滑移：橫向力系數(shù)：超高的概念（橫向坡度）第三十三頁，共四十一頁。穩(wěn)定性保證：發(fā)生橫向傾覆前，先發(fā)生滑移。原因：橫向力系數(shù)附著系數(shù)橫向附著系數(shù)第三十四頁，共四十一頁。3、汽車的縱橫組合穩(wěn)定性上坡速度降低，耗費(fèi)增加，而下坡存在合成坡度，比較危險(xiǎn)。第三十五頁，共四十一頁。4、制動(dòng)性能制動(dòng)性能使用制動(dòng)距離來評(píng)價(jià)：路面與輪胎之間的附著系數(shù),道路阻力系數(shù)f+i

要制動(dòng)就施加制動(dòng)力P：方向與前進(jìn)方向相反，略去風(fēng)阻力。第三十六頁，共四十一頁。制動(dòng)到停止：

制動(dòng)距離：

第三十七頁，共四十一頁。五、汽車燃安油經(jīng)濟(jì)性燃油消耗雖然同汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率密切相關(guān)，但很大程度上也受到道路和交通狀況的影響。燃油消耗隨行駛速度而變化，呈兩端高中間低的規(guī)律，即低速和高速行駛時(shí)油耗大，中速行駛時(shí)油耗相對較低。隨著路段縱坡的增大，由于需消耗部分功率以克服坡度阻力，燃油消耗迅速增加。而在彎道上行駛時(shí)，由于需克服彎道阻力，燃油消耗相應(yīng)增大，轉(zhuǎn)彎角度越大，油耗增加得越多，并且，行駛速度越高，油耗的增長率越大。此外，隨著路面不平整程度的增加，由于滾動(dòng)阻力的增加，燃油消耗增大。綜合上述因素的影響，汽車的燃油消耗量可采用下述一般關(guān)系式表示：第三十八頁，共四十一頁。第二節(jié)設(shè)計(jì)車輛

及幾個(gè)主要問題

規(guī)范對各種車輛進(jìn)行歸類，將其尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，稱為“設(shè)計(jì)車輛”，作為道路設(shè)計(jì)的依據(jù)。1、《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》將機(jī)動(dòng)車分為三種：①小客車②載重汽車③鞍式汽車2、《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》將機(jī)動(dòng)車分為三種：①小型汽車②普通汽車③鉸接車3、《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》將非機(jī)動(dòng)車分為四種：①自行車②三輪車③板車④獸力車第三十九頁，共四十一頁。路上行駛著不同類型的車輛，各具不同的尺寸，對道路的幾何尺寸分別提出不同的要求。道路幾何設(shè)計(jì)時(shí)，通常選擇一些車輛作為設(shè)計(jì)車輛，這些車輛的尺寸和行駛特性要求將對設(shè)計(jì)起控制作用。設(shè)計(jì)車輛的選擇依據(jù)道路的功能等級(jí)和使用該道路的車輛組成。轎車和卡車一般是道路設(shè)計(jì)選用的最小的車輛。大多數(shù)公路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮選擇一種半掛式組合貨車作為設(shè)計(jì)車輛，特別在彎道處設(shè)有路緣石或分隔帶時(shí)。我國公路工程技術(shù)