汽車行駛性能

第二章汽車行駛特性

1．學(xué)習(xí)目的：道路設(shè)計是以滿足汽車行駛的要求為前提的。汽車運動基本規(guī)律及對公路的要求，指導(dǎo)公路設(shè)計；保證公路的使用品質(zhì)、服務(wù)等級。汽車行駛理論是公路線形設(shè)計的理論基礎(chǔ)。

2．研究內(nèi)容：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；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。3．汽車行駛對道路的基本要求：

安全：保證汽車的行駛穩(wěn)定性，避免發(fā)生翻車、倒溜、側(cè)滑等；

迅速：行駛速度——平均技術(shù)速度。經(jīng)濟：運輸成本：低運輸生產(chǎn)率：高

評價汽車運輸工作效率的指標有：

汽車運輸生產(chǎn)率——周轉(zhuǎn)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(shè)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。本章摘要本章主要介紹汽車行駛性能及其對路線的要求；汽車的驅(qū)動力、行駛阻力及行駛條件；汽車的動力特性、行駛狀態(tài)、爬坡能力及加、減速行程；汽車行駛的縱向、橫向及縱橫組合向穩(wěn)定性；汽車的制動力和制動距離以及汽車的燃油經(jīng)濟性等內(nèi)容。第一節(jié)概述一、汽車行駛性能的主要內(nèi)容

1.動力性能（加速、爬坡、最大V）

2.制動性（行車視距）

3.行駛穩(wěn)定性（側(cè)滑、傾覆）

4.操作穩(wěn)定性（轉(zhuǎn)向穩(wěn)定、高速穩(wěn)定性和操作輕便性）

5.燃油經(jīng)濟性

6.行駛平順性

7.通過性二、汽車行駛對路線的要求1.保證汽車在道路行駛的穩(wěn)定性需要合理地選用圓曲線的半徑和設(shè)置縱、橫坡度，并提高車輪與路面間的附著力。2．盡可能地提高車速在公路設(shè)計時必須嚴格控制曲線半徑、最大縱坡及其坡長，合理地設(shè)置緩和坡段，并盡可能地采取大半徑曲線及平緩的縱坡。3．保證道路上的行車連續(xù)公路線形設(shè)計需要保證有足夠的視距和安全凈空，合理地設(shè)置平、豎曲線，并盡可能地減少平面交叉等。4．盡量滿足行車舒適在道路線形設(shè)計時，需正確地組合平面線形和縱面線形，注意線形與景觀的協(xié)調(diào)，以增進駕駛者和乘客在視覺上和心理上的舒適感；對平、豎曲線的最小半徑要加以限制，以免車輛離心力過大而引起駕駛員和乘客不舒適。第二節(jié)汽車的驅(qū)動力及行駛阻力一、汽車的驅(qū)動力汽車的動力來源：汽車行駛的驅(qū)動力來自它的內(nèi)燃發(fā)動機。汽車在道路上行駛時，必須有足夠的驅(qū)動力來克服各種行駛阻力。汽車行駛的驅(qū)動力來自它的內(nèi)燃發(fā)動機。在發(fā)動機里熱能轉(zhuǎn)化成機械能，產(chǎn)生有效功率，驅(qū)使曲軸以每分鐘的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，發(fā)生的扭矩，再經(jīng)過離合器、變速器、傳動軸、主傳動器、差速器和半軸等一系列的變速和傳動，將曲軸的扭矩傳給驅(qū)動輪，產(chǎn)生的扭矩驅(qū)動汽車行駛。1.發(fā)動機；2.離合器；3.變速器；4.萬向節(jié)頭傳動軸；5.主傳動器；6.驅(qū)動輪汽車傳動系統(tǒng)：3．汽車的驅(qū)動力

1．空氣阻力汽車在行駛中，由于迎面空氣質(zhì)點的壓力，車后的真空吸力及空氣質(zhì)點與車身表面的摩擦力阻礙汽車前進，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），可近似地取汽車的行駛速度。將車速v（m／s）化為V（km／h）并化簡，得1．空氣阻力對汽車列車的空氣阻力，一般可按每節(jié)掛車的空氣阻力為其牽引車的20%折算。

2．道路阻力道路阻力是由彈性輪胎變形和道路的不同路面類型及縱坡度而產(chǎn)生的阻力，主要包括滾動阻力和坡度阻力。（1）滾動阻力彈性輪胎反復(fù)變形時，其材料內(nèi)部發(fā)生摩擦要消耗一部分功率。在柔性路面上汽車行駛時汽車的不僅輪胎變形，而且路面也會變形，其接觸面之間產(chǎn)生摩擦要消耗部分功率（路面支反力前移，與車輪重力形成反向力矩）。另外，由于路面的不平整而造成輪胎震動和撞擊引起部分功率的消耗。

（1）滾動阻力

滾動阻力與汽車的總重力成正比，若坡道傾角為α?xí)r，其值可用下式計算。

Rf＝Gfcosα

由于坡道傾角α一般較小，認為cosα≈1，則

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)，它與路面類型、輪胎結(jié)構(gòu)和行駛速度等有關(guān)，一般應(yīng)由試驗確定，在一定類型的輪胎和一定車速范圍內(nèi)，可視為只和路面狀況有關(guān)的常數(shù)，見表2-4。汽車在坡道傾角為α的道路上行駛時，車重G在平行于路面方向的分力為Gsinα，上坡時它與汽車前進方向相反，阻礙汽車行駛；而下坡時與前進方向相同，助推汽車行駛。坡度阻力可用下式計算

Ri=Gsinα

因坡道傾角一般較小，認為sinα≈tgα＝i，則

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

RR=G（f+i）式中：f+i——統(tǒng)稱道路阻力系數(shù)。滾動阻力和坡度阻力均與道路狀況有關(guān)，且都與汽車的總重力成正比，將它們統(tǒng)稱為道路阻力，以RR表示汽車變速行駛時，需要克服其質(zhì)量變通運動時產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩稱為慣性阻力，用RI表示。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)量的慣性力

旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩

慣性阻力計算：式中：δ——慣性力系數(shù)（或旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)）。

δ＝l＋δ1＋δ2ik2

式中：δ1——表示汽車車輪慣性力的影響系數(shù)，一般δ1=0.03～0.05；

δ2——表示發(fā)動機飛輪慣性力的影響系數(shù)，一般小客車δ2=0.05～0.07，載重汽車δ2=0.04～0.05；

ik——變速箱的速比。汽車的總行駛阻力R為：

R=Rw十RR十RI1．汽車的運動方程式汽車在道路上行駛時，必須有足夠的驅(qū)動力來克服各種行駛阻力。當驅(qū)動力與各種行駛阻力之代數(shù)和相等的時候，稱為驅(qū)動平衡。其驅(qū)動平衡方程式（也稱汽車的運動方程式）為

T=R=Rw+RR+RI代入表達式，汽車的運動方程式為：三、汽車的運動方程式與行駛條件汽車的驅(qū)動力

r——車輪工作半徑（m）式中驅(qū)動力T為節(jié)流閥全開的情況。如果節(jié)流閥部分開啟時，要對驅(qū)動力T進行修正。修正系數(shù)用U表示，稱之為負荷率。一般，負荷率U=80%～90%。2．汽車的行駛條件汽車在道路上行駛，當驅(qū)動力等于各種行駛阻力之和時，汽車就等速行駛；當驅(qū)動力大于各種行駛阻力之和時，汽車就加速行駛；當驅(qū)動力小于各種行駛阻力之和時，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)動力來克服各種行駛阻力。即汽車行駛的必要條件（即驅(qū)動條件）：

T≥R驅(qū)動力小于或等于輪胎與路面之間的附著力，即

T≤

Gk式中：

——附著系數(shù)，主要取決于路面的粗糙程度和潮濕泥濘程度，軋?zhí)サ幕y和氣壓，以及車速和荷載等，計算時可按表2-5選用；

Gk——驅(qū)動輪荷載，一般情況下，小汽車為總重的0.5～0.65倍，載重車為總重的0.65～0.80倍。汽車行駛的充分條件：第三節(jié)汽車的動力特性及加、減速行程

動力特性：能反映汽車動力性能的指標。汽車的動力性能：指汽車所具有的加速、上坡、最大速度等的性能。汽車的動力性愈好，速度就愈高，所能克服的行駛阻力也愈大。一、汽車的動力因數(shù)汽車的運動方程式：T=Rw+RR+RI改變形式，T-Rw=RR+RI

上式等號左端T-Rw稱為汽車的后備驅(qū)動力，T、RW之值均與汽車的構(gòu)造和行駛速度有關(guān)。代入表達式，D稱為動力因數(shù)，它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。動力因數(shù)和動力特性圖是按海平面及汽車滿載情況下的標準值計算繪制的。若道路所在地不在海平面上，汽車也不是滿載，由于海拔增高，氣壓降低，使發(fā)動機的輸出功率、汽車的驅(qū)動力及空氣阻力都隨之降低，所以，應(yīng)對動力因數(shù)D進行修正。方法是給D乘以一個修正系數(shù)當汽車的動力因數(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(shù)，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)汽車的最高、最小速度汽車的最高速度：是指節(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

：汽車的最小穩(wěn)定速度：是指滿載（不帶掛車）在路面平整堅實的水平路段上，穩(wěn)定行駛時的最低速度（即臨界速度Vk）。汽車的最小穩(wěn)定速度與汽車的最高速度之間的差距愈大，表示汽車對道路阻力的適應(yīng)性愈強，其他排擋也同樣存在著這兩個對應(yīng)值。平衡速度臨界速度穩(wěn)定行駛不穩(wěn)定行駛 臨界速度是汽車穩(wěn)定行駛的極限速度。一般情況下汽車都采用大于某一排檔的臨界速度作為行駛速度，以便克服額外阻力而連續(xù)行駛。 如果道路阻力更大，使得車速降低較快，若車速降至本檔時需要換低檔行駛；相反，道路阻力更小時車速增加較快，當增至本檔最高車速時需要換高檔行駛。最大爬坡度：指汽車在堅硬路面上用最低檔作等速行駛時所能克服的最大坡度。

cosα＜1，sinα≠tgα＝i，

λDImax=fcosα+sinα解此三角函數(shù)方程式，得最大坡角：三、汽車的爬坡能力汽車的爬坡能力是指汽車在良好路面上等速行駛時克服了其它行駛阻力后所能爬上的縱坡度。，a=0，則i=λD-f

1．計算加、減速行程由ds=vdt，a=dv/dt，得

四、汽車的加、減速行程設(shè)初速V1，終速V2，則東風(fēng)EQ-140加、減速行程圖2.加、減速行程圖0

加、減速行程圖用法

第四節(jié)汽車的行駛穩(wěn)定性汽車的行駛穩(wěn)定性是指汽車在行駛過程中，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)：滑移傾覆縱