道路勘測設計第2章

1、第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力第二節(jié) 汽車的動力特性 第三節(jié) 汽車的行駛穩(wěn)定性 第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力1汽車發(fā)動機的基本指標有效功率N ：單位時間內具有的做功的能力。(KW)轉速n ：發(fā)動機曲軸單位時間內的旋轉次數(shù)(n/min)扭矩M ：發(fā)動機產生于曲軸上的轉動力矩。(Nm)轉動角速度：單位時間內曲軸轉動的角度(rad/s)一、牽引力（tractive force）第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力1汽車發(fā)動機的基本指標由圖可見： 當n=nmin，為最小穩(wěn)定工作轉速 當n增大時，N，M都增大。 N=nM時，M=Mmax 當n=nN時，N=Nmax 當nnN時，N下降。 2發(fā)動機曲軸扭矩及外

2、特性曲線一、牽引力（tractive force）第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力3.汽車動力的傳遞離合器 變速器 傳動軸主傳遞器.汽車的傳力機構 離合器：平穩(wěn)起步，順利換檔。 離合器：平穩(wěn)起步，順利換檔。 變速器：改變曲軸扭矩(轉速)，退檔。 離合器：平穩(wěn)起步，順利換檔。 變速器：改變曲軸扭矩(轉速)，退檔。 傳動軸：動力傳遞。 離合器：平穩(wěn)起步，順利換檔。 變速器：改變曲軸扭矩(轉速)，退檔。 傳動軸：動力傳遞。 主傳遞器：進一步降低從傳動軸傳遞來的轉速，增大扭矩；改變傳動軸旋轉方向。 一、牽引力（tractive force）第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力一、牽引力（tractive fo

3、rce）3.汽車動力的傳遞.汽車的傳力機構主傳動比變速器輸出轉速與驅動輪轉速之比驅動輪上的轉速 車型一定時，主傳動比是常數(shù)。 變速比變速器進出兩端轉速之比變速器輸出轉速曲軸轉速第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力一、牽引力（tractive force）3.汽車動力的傳遞發(fā)動機扭矩傳遞 發(fā)動機扭矩M萬向節(jié)頭上的扭矩。驅動輪上的扭矩 萬向節(jié)頭的扭矩傳遞至驅動輪上的扭矩 主傳動器機械效率變速器機械效率發(fā)動機扭矩M傳遞至萬向節(jié)頭上的扭矩第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力一、牽引力（tractive force）3.汽車動力的傳遞發(fā)動機扭矩傳遞 發(fā)動機扭矩M萬向節(jié)頭上的扭矩。驅動輪上的扭矩 例如：解放牌CA-1

4、0B i0=7.63, =0.80-0.85. r=0.482m(0.459) ik=6.24,3.32,1.9,1.0,0.81,6.7(分別為：一、二、三、四、五、倒檔 所以載重汽車為0.8-0.85，小汽車為0.85-0.95第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力一、牽引力（tractive force）4牽引力的產生和計算 把驅動輪上的扭矩Mk用一對力偶Ta和T表示。 T克服R，即為牽引力。第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力一、牽引力（tractive force）4牽引力的產生和計算 可見：V,T。因此，速度和牽引力不可得兼。故汽車采用幾各排檔。低檔時，ik較大，T較大，V較小。 高檔時，ik較

5、小，T較小，V較大同一排檔下，V/Vmax=N/Nmax。 第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力二汽車的行駛阻力（resistance force）滾動阻力坡度阻力空氣阻力慣性阻力滾動阻力1滾動阻力（rolling resistance）：車輪滾動時輪胎與路面之間的摩擦阻力，是由于輪胎與路面變形引起的。f 與路面的種類 、行駛車速、輪胎性質有關干燥平整的土路潮濕不平整的土路路面類型 碎石路面f值0.010.020.020.0250.030.050.040.050.070.15表面平整的黑 色碎石路面水泥及瀝青混凝土路面路面種類：第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力二汽車的行駛阻力（resistance f

6、orce）滾動阻力坡度阻力空氣阻力慣性阻力滾動阻力行駛車速：受車速影響較大。V100時，f增加較快。V=150-200時，f 急劇增大。. 輪胎性質：胎壓，輪胎材料，結構。1滾動阻力（rolling resistance）：車輪滾動時輪胎與路面之間的摩擦阻力，是由于輪胎與路面變形引起的。第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力二汽車的行駛阻力（resistance force）滾動阻力坡度阻力空氣阻力慣性阻力坡度阻力2坡度阻力（grade resistance）：汽車爬坡時，重力的分力對行車的阻力。由于公路縱坡較小(5) 所以第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力二汽車的行駛阻力（resistance forc

7、e）滾動阻力坡度阻力空氣阻力慣性阻力2空氣阻力（aerodynamic resistance）：汽車在行駛中，由于迎面空氣質點的壓力，車后的真空吸力及空氣質點與車身表面的摩擦力對行車產生的阻力，總稱為空氣阻力?？諝庾枇④囁賤（m/s）化為V（Km/h）并化簡，得 K空氣阻力系數(shù)，它與汽車的流線型有關，可查閱有關資料第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力二汽車的行駛阻力（resistance force）滾動阻力坡度阻力空氣阻力慣性阻力2慣性阻力（inertia resistance）：汽車變速行駛時，需要克服其質量運動時產生的慣性力和慣性力矩稱為慣性阻力慣性阻力平移質量的慣性力旋轉質量的慣性力矩 I

8、 - 旋轉部分的轉動慣量； 旋轉部分轉動的角加速度。第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力二汽車的行駛阻力（resistance force）滾動阻力坡度阻力空氣阻力慣性阻力2慣性阻力（inertia resistance）：汽車變速行駛時，需要克服其質量運動時產生的慣性力和慣性力矩稱為慣性阻力慣性阻力 旋轉質量組成部分較多，且各部分的轉動慣量和角加速度不同，計算比較復雜，為方便計算，一般給平移質量慣性力乘以大于1的系數(shù)，來代替旋轉質量慣性力矩的影響。(N)慣性力系數(shù)(或旋轉質量換算系數(shù))。第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力三汽車的運動方程與行駛條件1汽車的運動方程 汽車在道路上行駛時，必須有足夠的驅動力

9、來克服各種行駛阻力。當驅動力與各種行駛阻力之代數(shù)和相等的時候，稱為牽引平衡。其牽引平衡方程式(也稱汽車的運動方程式)為第一節(jié) 汽車的驅動力及行駛阻力三汽車的運動方程與行駛條件2.汽車的行駛條件 必要條件（即驅動條件） 充分條件（附著條件）附著系數(shù)路面類型路面狀況干燥潮濕泥濘冰滑水泥混凝土路面0.70.5/瀝青混凝土路面0.60.4/過渡式及低級路面0.50.30.20.1各類路面上附著系數(shù)的平均值第二節(jié) 汽車的動力特性 一汽車的動力因數(shù) 有效驅動力，其值與汽車構造和行駛速度有關汽車在道路上行駛時的道路阻力和慣性阻力之和，其值主要與道路狀況和汽車的行駛方式有關第二節(jié) 汽車的動力特性 一汽車的動力

10、因數(shù) 動力因數(shù)：單位車重的有效牽引力。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。 為使用方便，也可用曲線表示 D與V的函數(shù)關系，稱為動力特性圖。第二節(jié) 汽車的動力特性 二動力因數(shù)的修正 方法是給 乘以一個修正系數(shù) ，即 稱為動力因數(shù)的海拔荷載修正系數(shù)，為 海拔系數(shù) 第二節(jié) 汽車的動力特性 三汽車的行駛狀況 由動力特性曲線可見.每一排檔都存在各自的最大因數(shù)Dmax，與之對應的速度稱作臨界速度，用Vk表示。.若汽車以某一排檔作等速行駛(D2)時，汽車可采用V1或V2的任一速度行駛第二節(jié) 汽車的動力特性 三汽車的行駛狀況 .當采用V1Vk的速度行駛時，若道路阻

11、力額外增加，汽車可在原來排檔上降低車速，以獲得最大D值來克服額外阻力，待阻力消失后可立即提高到原V1的速度行駛。這種行駛狀態(tài)稱為穩(wěn)定行駛 .當汽車采用V2Vk的速度行駛時，若道路阻力額外增加，汽車減速行駛而D值隨之減小，如果此時不換檔或開大節(jié)流閥，汽車將因發(fā)動機熄火而停駛。這種行駛狀態(tài)叫不穩(wěn)定行駛。.臨界速度Vk是汽車穩(wěn)定性時的極限速度。一般情況下汽車都采用大于某一排檔的臨界速度Vk作為行駛速度，以便克服額外阻力而連續(xù)行駛。第二節(jié) 汽車的動力特性 四爬坡能力 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。因 0，則 最大爬坡度系指汽車在堅硬路面上用最低檔

12、作等速行駛時所能克服的最大坡度。由于最低檔爬坡能力大，坡道傾角也大，此時 ， ，應該用下式計算 解此三角函數(shù)方程式，得 第三節(jié) 汽車的行駛穩(wěn)定性 汽車的行駛穩(wěn)定性縱向穩(wěn)定性橫向穩(wěn)定性縱向滑移縱向傾覆縱向滑移縱向傾覆縱坡、重心、先后橫坡、速度、彎道半徑、先后第三節(jié) 汽車的行駛穩(wěn)定性 一.汽車行駛的縱向穩(wěn)定性 產生縱向傾覆的臨界狀態(tài)是汽車前輪法向反作用力為零。此時，汽車可能繞 點發(fā)生傾覆現(xiàn)象。對 點取矩，并 得1.縱向傾覆第三節(jié) 汽車的行駛穩(wěn)定性 一.汽車行駛的縱向穩(wěn)定性 縱向傾覆的穩(wěn)定性主要與汽車重心至后軸的距離 和重心高度 有關。 愈大， 愈低，縱向穩(wěn)定性愈好。1.縱向傾覆第三節(jié) 汽車的行駛穩(wěn)

13、定性 一.汽車行駛的縱向穩(wěn)定性2.縱向滑移 當?shù)缆房v坡度 時，汽車可能產生縱向滑移。 對后輪驅動的汽車，根據(jù)附著條件，驅動輪不產生滑移的臨界狀態(tài)是：因為， 則第三節(jié) 汽車的行駛穩(wěn)定性 一.汽車行駛的縱向穩(wěn)定性3.縱向穩(wěn)定性的保證保證縱向傾覆和滑移的條件分別是： 比較以上兩式，發(fā)現(xiàn) 因此發(fā)生傾覆之前先發(fā)生滑移。 第三節(jié) 汽車的行駛穩(wěn)定性 一.汽車行駛的縱向穩(wěn)定性結論： 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(xiàn)象。為保證汽車行駛的縱向穩(wěn)定性，道路設計應滿足不產生縱向滑移為條件。所以，汽車行駛時縱向穩(wěn)定性的條件為： 由于重心高度 的增大而破壞縱向穩(wěn)定性條件，所以，應對汽車裝載高度有

14、所限制。第三節(jié) 汽車的行駛穩(wěn)定性 二.汽車行駛的橫向穩(wěn)定性1.汽車在平曲線上受力分析 汽車在平曲線上行駛時產生的離心力為： 將離心力與汽車重力分解為平行于路面的橫向力和垂直于路面的豎向力，即第三節(jié) 汽車的行駛穩(wěn)定性 二.汽車行駛的橫向穩(wěn)定性1.汽車在平曲線上受力分析 由于路面橫向傾角 一般很小，則， ， 其中稱 為橫向超高坡度(簡稱超高率)，所以第三節(jié) 汽車的行駛穩(wěn)定性 二.汽車行駛的橫向穩(wěn)定性1.汽車在平曲線上受力分析 橫向力是汽車行駛的不穩(wěn)定因素，豎向力是穩(wěn)定因素。采用橫向力系數(shù)來衡量穩(wěn)定性程度，其意義單位車重的橫向力，即第三節(jié) 汽車的行駛穩(wěn)定性 二.汽車行駛的橫向穩(wěn)定性2.橫向傾覆條件分析 為使汽車不產生傾覆，必須使傾覆力矩小于或等于穩(wěn)定力矩即因 比 小得多，可略去不計，則第三節(jié) 汽