道路勘測(cè)設(shè)計(jì)汽車行駛特性學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1道路勘測(cè)設(shè)計(jì)汽車道路勘測(cè)設(shè)計(jì)汽車(qch)行駛特性行駛特性第一頁(yè)，共32頁(yè)。1）汽車(qch)發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線MP最大功率時(shí)相應(yīng)的扭矩。 第1頁(yè)/共32頁(yè)第二頁(yè)，共32頁(yè)。（1）汽車(qch)的牽引力第2頁(yè)/共32頁(yè)第三頁(yè)，共32頁(yè)。（1）汽車(qch)的牽引力汽車的牽引特性圖汽車的牽引特性圖Pt與V成反比，所以起車時(shí)V小， Pt大；上坡時(shí)V小， Pt大。不同的檔位，ik不同。第3頁(yè)/共32頁(yè)第四頁(yè)，共32頁(yè)。（2） 汽車的行駛(xngsh)阻力GkAlBE0DCGk0EBCDA(a)(b)彈塑性體的受力特性彈塑性體的受力特性加力過程減力過程變形外力第4頁(yè)/共32頁(yè)第五頁(yè)，共32頁(yè)。

2、1） 滾動(dòng)(gndng)阻力aGMkffGraGrMPkkkkfffPkraf/fGPafcosfGPaf道路縱向的坡度角。第5頁(yè)/共32頁(yè)第六頁(yè)，共32頁(yè)。2） 坡度(pd)阻力sinaiGptanshiiGGPaaitan第6頁(yè)/共32頁(yè)第七頁(yè)，共32頁(yè)。3） 空氣阻力nHWvFCPPWPW空氣阻力；空氣阻力；CC流線型系數(shù)；流線型系數(shù)；空氣密度；空氣密度；FF汽車迎風(fēng)汽車迎風(fēng)(yng fng)(yng fng)面面積；面面積；vHvH汽車與空氣的相對(duì)速度；汽車與空氣的相對(duì)速度；nn隨車速變化的指數(shù)，當(dāng)隨車速變化的指數(shù)，當(dāng)vH 1 m/svH 1 m/s， n n 1 1； 1 vH 33

3、0 m/s 1 vH 330 m/s vH 330 m/s， n n 3 3。 13/22KFVKFvPW常用汽車的速度代替空氣與汽車的相對(duì)速度：對(duì)于掛車：13/2 . 012KFVnPW第7頁(yè)/共32頁(yè)第八頁(yè)，共32頁(yè)。4） 慣性(gunxng)阻力dtdvgGPaj1dtdJMeejedtdJMkkjkJe發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 和全部車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 kJ僅在改變運(yùn)行狀態(tài)（加、減速）時(shí)才有。僅在改變運(yùn)行狀態(tài)（加、減速）時(shí)才有。kkkkmkeejrdtdJriidtdJP02dtdiidtdkke0dtdvrdtdkk1dtdvrJriiJgGPPPkkkmkeajjj2220221則：其中

4、：稱：220221kmkeakkariiJGgrJGg為汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。則：則：dtdvgGPaj第8頁(yè)/共32頁(yè)第九頁(yè)，共32頁(yè)。（3） 汽車(qch)的行駛條件jwiftPPPPPdtdvgGKFViGfGriiMaaakmke1320將各力計(jì)算公式代入，有：將各力計(jì)算公式代入，有：1）汽車行駛的必要條件（驅(qū)動(dòng)條件）汽車行駛的必要條件（驅(qū)動(dòng)條件）jwiftPPPPP2）汽車行駛的充分條件（附著條件）汽車行駛的充分條件（附著條件） GPt汽車行駛的充要條件GPPPPPjwift第9頁(yè)/共32頁(yè)第十頁(yè)，共32頁(yè)。（3） 汽車的行駛(xngsh)條件第10頁(yè)/共32頁(yè)第十一頁(yè)，共32頁(yè)。（

5、4） 動(dòng)力因數(shù)(ynsh)及動(dòng)力特性圖dtdvgGiGfGPPaaawtdtdvgifGPPawt令：令：awtGPPD稱為動(dòng)力因數(shù)。稱為動(dòng)力因數(shù)。含義：某型汽車在海平面高度上，滿載情含義：某型汽車在海平面高度上，滿載情況下，單位車重所具有的后備牽引力（單況下，單位車重所具有的后備牽引力（單位車重所具有的牽引潛力）。位車重所具有的牽引潛力）。 當(dāng)汽車作等速行駛時(shí)，當(dāng)汽車作等速行駛時(shí)， ，則，則 ，0dtdvifD僅與道路狀況和坡度有關(guān)，稱為道路阻力系數(shù)。僅與道路狀況和坡度有關(guān)，稱為道路阻力系數(shù)。 第11頁(yè)/共32頁(yè)第十二頁(yè)，共32頁(yè)。（4） 動(dòng)力(dngl)因數(shù)及動(dòng)力(dngl)特性圖第12頁(yè)

6、/共32頁(yè)第十三頁(yè)，共32頁(yè)。（4） 動(dòng)力(dngl)因數(shù)及動(dòng)力(dngl)特性圖TaGGdtdvgdtdvgfDdtdvgD1或awGPGDD與與、V有關(guān)，當(dāng)有關(guān)，當(dāng) 取一定值時(shí)，取一定值時(shí)，D與與V有有關(guān)。關(guān)。第13頁(yè)/共32頁(yè)第十四頁(yè)，共32頁(yè)。（5） 車速(ch s)特性ifdtdvgifD第14頁(yè)/共32頁(yè)第十五頁(yè)，共32頁(yè)。(chundng)系不發(fā)生顫動(dòng)或敲擊聲，在突然踏下加速踏板時(shí)發(fā)動(dòng)不熄火。（5） 車速(ch s)特性汽車穩(wěn)定行駛的速度在Vmin與與Vmax之間之間第15頁(yè)/共32頁(yè)第十六頁(yè)，共32頁(yè)。（6） 汽車(qch)的爬坡性能dtdvgifD爬坡穩(wěn)定行駛時(shí)0dtdvif

7、D，則低檔時(shí)，汽車爬坡能力大，坡度角較大， ， ， 上式還原為sincosmax fD1cositansin解得，222maxmaxmax11arcsinffDfD則汽車的最大爬坡度為，maxmaxtani第16頁(yè)/共32頁(yè)第十七頁(yè)，共32頁(yè)。兩邊同時(shí)乘以，積分得（6） 汽車(qch)的爬坡性能在實(shí)際行駛時(shí)汽車通常在上坡之前加速，讓汽車得到較高的車速，然后利用上坡時(shí)的減速慣性力來提高爬坡能力，這種用慣性力克服坡度的方法叫動(dòng)力上坡。11Dgj22Dgj221jjjV221DDgdtdvdsvdt 第17頁(yè)/共32頁(yè)第十八頁(yè)，共32頁(yè)。2） 動(dòng)力(dngl)上坡121222111212112111

8、2121221212122021212542225422542222121SVVfDDiifDDVVSSifDDVVSDDgvvdsDDvdvgdsDDgvdvsvv汽車變速行駛時(shí)所能克服的坡長(zhǎng)，m汽車變速行駛時(shí)所能克服的坡度式中，V1取某一檔位時(shí)的最大速度；V2 取某一檔位時(shí)的臨界速度。第18頁(yè)/共32頁(yè)第十九頁(yè)，共32頁(yè)。影響(yngxing)汽車行駛穩(wěn)定性的因素第19頁(yè)/共32頁(yè)第二十頁(yè)，共32頁(yè)。（1） 縱向(zn xin)穩(wěn)定受力：慣性阻力Pj1；坡度阻力Pi；汽車重力Ga；空氣阻力PW ；回轉(zhuǎn)慣性力矩Mj1及Mj2 ；車輪上的法向反作用力Z1及Z2；滾動(dòng)阻力矩Mf1及Mf2。就縱向

9、穩(wěn)定性，汽車上陡坡時(shí)最為不利。此時(shí)，常以低速度行駛，則坡度阻力主要，Mj1、Mj2、Mf1、Mf2、Pw、Pj1等可略去不計(jì)。將其余作用力分別對(duì)汽車前輪接地點(diǎn)及后輪接地點(diǎn)取矩，有21cosLGhPLZagi12cosLGhPLZagisinaiGP因LhGLGZgaasincos21LhGLGZgaasincos12第20頁(yè)/共32頁(yè)第二十一頁(yè)，共32頁(yè)。（1） 縱向(zn xin)穩(wěn)定0sincos020gaahGLGghL20tan當(dāng)公路坡度角當(dāng)公路坡度角臨界坡度角臨界坡度角0 0時(shí)，汽車失去控制并可能繞后軸傾覆。時(shí)，汽車失去控制并可能繞后軸傾覆。下坡時(shí)，臨界條件下坡時(shí)，臨界條件Z20 ，

10、有，有g(shù)hL10tan一般汽車均有一般汽車均有 ，因此，只要滿足汽車上坡時(shí)不后傾，就可滿足汽車下坡，因此，只要滿足汽車上坡時(shí)不后傾，就可滿足汽車下坡時(shí)不前翻。所以，只需保證：時(shí)不前翻。所以，只需保證：21LL ghL20tan第21頁(yè)/共32頁(yè)第二十二頁(yè)，共32頁(yè)。（1） 縱向(zn xin)穩(wěn)定2sinZGra 汽車驅(qū)動(dòng)輪不發(fā)生滑轉(zhuǎn)時(shí)，公路縱向的極限坡度角。 ragrGGLLhLL11tan將Z2計(jì)算公式代入，得需要保證r第22頁(yè)/共32頁(yè)第二十三頁(yè)，共32頁(yè)。（1） 縱向(zn xin)穩(wěn)定縱向傾覆比縱向倒溜更加危險(xiǎn)。如果 ，汽車在上坡行駛時(shí)發(fā)生倒溜的現(xiàn)象先于傾覆出現(xiàn)，這樣就避免了汽車的縱

11、向傾覆。因此設(shè)計(jì)汽車時(shí)，應(yīng)滿足 ，即0r0rgghLhLL21ghL2LLL21一般的載重汽車滿載時(shí)， ，而值在不利狀態(tài)下：泥濘時(shí)為0.2，冰滑時(shí)為0.1，代入上式，則泥濘時(shí)： 冰滑時(shí)： 這是今后要討論的公路極限縱坡、超高橫坡、合成坡度等指標(biāo)值確定的理論依據(jù)之一。 79. 065. 0aGG158. 013. 0tan079. 0065. 0tan對(duì)公路設(shè)計(jì)來說，應(yīng)保證上坡行駛的汽車不發(fā)生縱向倒溜。這就要求公路縱坡滿足 ，即rarGG tantan第23頁(yè)/共32頁(yè)第二十四頁(yè)，共32頁(yè)。（2） 橫向(hn xin)穩(wěn)定汽車的重力Ga、離心力C，空氣阻力在橫向上的分力較小，略去不計(jì)；路面對(duì)車輪的

12、法向反作用力N1、Nr，路面對(duì)車輪的側(cè)向反作用力 、 。 1YrY 法向反作用力 對(duì)汽車的左右輪分別取矩，得 BhGCBGCNgaarsincos2cossinBBGChGCNagar2cossinsincos “+”表示汽車在未設(shè)超高的雙坡路面外測(cè)行駛；“”與上相反，表示汽車在未設(shè)超高的雙坡路面內(nèi)側(cè)行駛。 第24頁(yè)/共32頁(yè)第二十五頁(yè)，共32頁(yè)。 橫向橫向(hn xin)(hn xin)作用力作用力橫向(hn xin)作用力Y ：sincosaGCY因?yàn)槁饭皺M坡通常很小，所以很小， 1cos0tansini0iGCYai0路面橫坡度。RvgGCa2離心力0202igRvGiGgRvGYaaa

13、02igRvGYa令橫向力系數(shù) ，橫向力Y與車重的比值02igvR0igRv有中的“+”、“”的意義與前述意義相反，汽車在路面外測(cè)行駛時(shí)采用“”，在路面內(nèi)側(cè)行駛時(shí)采用“+”。 第25頁(yè)/共32頁(yè)第二十六頁(yè)，共32頁(yè)。 側(cè)向側(cè)向(c xin)(c xin)反作用力反作用力YaGY/max路面對(duì)(min du)車輪的側(cè)向反作用力 橫向摩擦系數(shù) YXatGYmax路面對(duì)車輪的縱向反作用力 縱向摩擦系數(shù) X2max2max2maxYPPt總反作用力P 222YX所以 若在直線上行駛，則 XY0若在曲線上行駛，則 2220YXY第26頁(yè)/共32頁(yè)第二十七頁(yè)，共32頁(yè)。（2） 橫向(hn xin)穩(wěn)定在傾

14、斜的橫坡面上作曲線運(yùn)動(dòng)的汽車，由于橫向力的作用，當(dāng)位于曲線內(nèi)側(cè)車輪上的法向反作用力為零時(shí)，汽車將發(fā)生橫向傾覆。即臨界條件為：Nr0 0sincos2cossingaahGCBGCgaahiGCBGiC002由于 ，并考慮與Ga相比， 值小可略去不計(jì)，則上式可簡(jiǎn)化成 0iGCYa0iC gahBGY20max2ihBgRvg02min2ihBgvRg將其代入半徑、速度計(jì)算公式中，可得到在一定半徑條件下的最大速度值，在一定速度下的最小半徑值。即第27頁(yè)/共32頁(yè)第二十八頁(yè)，共32頁(yè)。（2） 橫向(hn xin)穩(wěn)定當(dāng)橫向力Y大于附著力 時(shí)，汽車將發(fā)生橫向滑移，由平衡條件知maxYYaGYYmaxYaGY即當(dāng) 時(shí)，汽車將發(fā)生橫向滑移 。將 代入速度、半徑計(jì)算公式中，得到當(dāng)R為定值時(shí)為保證不發(fā)生橫向滑移，汽車所能行駛的最大速度，以及當(dāng)v為定值時(shí)，平曲線所能采用的最小曲線半徑，即Y0maxiRgvY02minigvRYYaGY第28頁(yè)/共32頁(yè)第二十九頁(yè)，共32頁(yè)。（2） 橫向(hn xin)穩(wěn)定要保證滑移先于傾覆出現(xiàn) ，需滿足YghB2要保證不出現(xiàn)滑移，需滿足Y第2