道路勘測設(shè)計(jì)汽車行駛特性演示文稿

道路勘測設(shè)計(jì)汽車行駛特性演示文稿當(dāng)前第1頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)優(yōu)選道路勘測設(shè)計(jì)汽車行駛特性當(dāng)前第2頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)第一節(jié)汽車的驅(qū)動力及行駛阻力

汽車動力來源：汽車行駛的驅(qū)動力來自它的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。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)動力當(dāng)前第3頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)汽車傳動系統(tǒng)當(dāng)前第4頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)N-n曲線、M-n曲線、耗油量ge-n曲線發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速特性曲線當(dāng)前第5頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)發(fā)動機(jī)輸出功率P與產(chǎn)生的扭矩M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FrM當(dāng)前第6頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)式中：Pmax——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（r／min）發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速特性經(jīng)驗(yàn)公式：式中：Mmax——最大扭矩（N·m）；

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(r／min)；當(dāng)前第7頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)發(fā)動機(jī)曲軸上的扭矩M經(jīng)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(jī)械效率為ηT<1.0；傳到驅(qū)動輪上的扭矩Mk為：

Mk=MγηT驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)速nk為：2.驅(qū)動輪扭矩Mk車速V與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)系：當(dāng)前第8頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)3．汽車的驅(qū)動力當(dāng)前第9頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)1.空氣阻力汽車在行駛中，迎面空氣質(zhì)點(diǎn)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(shù)，它與汽車的流線型有關(guān)；

ρ——空氣密度，一般ρ=1.2258（N·s2／m4）；

A——汽車迎風(fēng)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。當(dāng)前第10頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)

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?xí)r，其值Rf＝Gfcosα坡道傾角α一般較小，認(rèn)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(shù)，

(1).滾動阻力當(dāng)前第11頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)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(fù)。(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(shù)。當(dāng)前第12頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)汽車變速行駛，克服其質(zhì)量變化產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩汽車的質(zhì)量：平移質(zhì)量旋轉(zhuǎn)質(zhì)量(3).慣性阻力平移質(zhì)量慣性力旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力矩當(dāng)前第13頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)慣性阻力計(jì)算：式中：δ——慣性力系數(shù)（旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)）。δ＝l＋δ1＋δ2ik2

式中：δ1——汽車車輪慣性力影響系數(shù)，δ1=0.03～0.05；

δ2——發(fā)動機(jī)飛輪慣性力影響系數(shù)，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當(dāng)前第14頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)汽車的行駛條件驅(qū)動力＝行駛阻力，汽車等速行駛；驅(qū)動力＞行駛阻力，汽車加速行駛；驅(qū)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(qū)動條件）：T≥R三、汽車運(yùn)動方程與行駛條件當(dāng)前第15頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)驅(qū)動力≤輪胎與路面的附著力，即T≤Gk式中：——附著系數(shù)，取決于路面的粗糙程度和潮濕泥濘程度。

Gk——驅(qū)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：當(dāng)前第16頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)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(biāo)。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(shù)汽車運(yùn)動方程式：T=Rw+RR+RI改變形式，T-Rw=

RR+RIT-Rw--汽車后備驅(qū)動力，T、RW只與汽車構(gòu)造和行駛速度有關(guān)。當(dāng)前第17頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)令上式左端為D，即評價(jià)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(shù)，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。當(dāng)前第18頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)道路不在海平面上，汽車不滿載，對動力因數(shù)D進(jìn)行修正。方法乘以一個(gè)修正系數(shù)λ，

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

G——滿載時(shí)汽車的總重力（N）；

G’——實(shí)際裝載時(shí)汽車的總重力（N）。式中：ξ——海拔系數(shù)，當(dāng)前第19頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)式中：ξ——海拔系數(shù)，見圖2-5當(dāng)前第20頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)當(dāng)汽車的動力因數(shù)為D，道路阻力為ψ，汽車的行駛狀態(tài)有以下三種情況：當(dāng)ψ＜D時(shí)：加速行駛二、汽車的行駛狀態(tài)由得當(dāng)ψ=D時(shí):a＝0等速行駛當(dāng)ψ>D時(shí)：減速行駛式中：ψ——道路阻力系數(shù)，當(dāng)前第21頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)平衡速度：任意的D＝ψ相應(yīng)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(shù)Dmax對應(yīng)的速度，用Vk表示。汽車的行駛狀態(tài)當(dāng)前第22頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)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(jiān)實(shí)水平路段上作穩(wěn)定行駛時(shí)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(jiān)實(shí)的路面，水平路段上，穩(wěn)定行駛時(shí)的最低速度（即臨界速度Vk）。當(dāng)前第23頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)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(chǎn)生滑移、傾覆等現(xiàn)象的能力。

穩(wěn)定性：縱向橫向

表現(xiàn)：傾覆滑移當(dāng)前第24頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)縱向穩(wěn)定性：表現(xiàn)：傾覆滑移（倒溜）當(dāng)前第25頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)橫向穩(wěn)定性：表現(xiàn)：傾覆滑移（側(cè)滑）當(dāng)前第26頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)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：當(dāng)前第27頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)2．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

Gsinα＝Gk因?yàn)閟inα

tgα=i，則縱向滑移臨界狀態(tài)條件：結(jié)論：當(dāng)坡道傾角α≥α或道路縱坡度i≥i時(shí)，汽車可能產(chǎn)生縱向滑移。當(dāng)前第28頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)3．縱向穩(wěn)定性的保證一般接近于1，而遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1，所以，i<i0即汽車在坡道上行駛時(shí)，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(jì)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(shí)縱向穩(wěn)定性的條件為：當(dāng)前第29頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)二、汽車行駛的橫向穩(wěn)定性汽車在平曲線上行駛時(shí)會產(chǎn)生離心力，其作用點(diǎn)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(shí)力的平衡離心力當(dāng)前第30頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)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，當(dāng)前第31頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)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(shù)來衡量穩(wěn)定性程度，單位車重的橫向力，即當(dāng)前第32頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)橫向傾覆：汽車在平曲線上行駛時(shí)，由于橫向力的作用，使汽車?yán)@外側(cè)車輪觸地點(diǎn)產(chǎn)生向外橫向傾覆。汽車內(nèi)側(cè)車輪支反力N1為0。傾覆力矩等于或大于穩(wěn)定力矩。2.橫向傾覆條件分析當(dāng)前第33頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)傾覆力矩：Xhg橫向傾覆平衡條件分析：穩(wěn)定力矩：當(dāng)前第34頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)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(shí)，不產(chǎn)生橫向傾覆的最小平曲線半徑Rmin當(dāng)前第35頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)3.橫向滑移條件分析橫向滑移：汽車在平曲線上行駛時(shí)，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：橫向滑移穩(wěn)定條件：當(dāng)前第36頁\共有40頁\編于星期六\18點(diǎn)4．橫向穩(wěn)定性的保證汽車在平曲線上行駛時(shí)的橫向穩(wěn)定性主要取決于橫向力系數(shù)μ值的大小?，F(xiàn)代汽車在設(shè)計(jì)制造時(shí)重心較低，一般b≈2hg，而h<0.5,即汽車在平曲線上行駛時(shí)，在發(fā)生橫向傾覆之前先產(chǎn)生橫向滑移現(xiàn)象。在道路設(shè)計(jì)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