道路勘測設(shè)計(jì)-第2章 汽車行駛特性

第二章汽車行駛特性研究內(nèi)容：研究汽車的驅(qū)動力和行駛阻力；分析汽車運(yùn)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。汽車行駛對道路基本要求安全：保證汽車行駛穩(wěn)定性，避免發(fā)生翻車、倒溜、側(cè)滑迅速：行駛速度——平均技術(shù)速度。經(jīng)濟(jì)：運(yùn)輸成本：低運(yùn)輸生產(chǎn)率：高

評價汽車運(yùn)輸工作效率的指標(biāo)有：汽車運(yùn)輸生產(chǎn)率——周轉(zhuǎn)率運(yùn)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(jì)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。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)動力汽車傳動系統(tǒng)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)；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：3．汽車的驅(qū)動力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。

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)。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

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：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)。令上式左端為D，即評價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。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——滿載時汽車的總重力（N）；

G’——實(shí)際裝載時汽車的總重力（N）。式中：ξ——海拔系數(shù)，式中：ξ——海拔系數(shù)，見圖2-5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：加速行駛二、汽車的行駛狀態(tài)由得當(dāng)ψ=D時:a＝0等速行駛當(dāng)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)定行駛時的最低速度（即臨界速度Vk）。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)：傾覆滑移縱向穩(wěn)定性：表現(xiàn)：傾覆滑移（倒溜）橫向穩(wěn)定性：表現(xiàn)：傾覆滑移（側(cè)滑）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：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，汽車可能產(chǎn)生縱向滑移。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，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)。汽車行駛時縱向穩(wěn)定性的條件為：二、汽車行駛的橫向穩(wěn)定性汽車在平曲線上行駛時會產(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力的平衡離心力將離心力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，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，即橫向傾覆：汽車在平曲線上行駛時，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.橫向傾覆條件分析傾覆力矩：Xhg橫向傾覆平衡條件分析：穩(wěn)定力矩：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，不產(chǎn)生橫向傾覆的最小平曲線半徑Rmin3.橫向滑移條件分析橫向滑移：汽車在平曲線上行駛時，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：4．橫向穩(wěn)定性的保證汽車在平曲線上行駛時的橫向穩(wěn)定性主要取決于橫向力系數(shù)μ值的大小。現(xiàn)代汽車在設(shè)計(jì)制造時重心較低，一般b≈2hg，而h<0.5,即汽車在平曲線上行駛時，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)定性的條件：三、汽車行駛的縱橫組合向穩(wěn)定性汽車行駛在小半徑平曲線上，較直線增加了一項(xiàng)彎道阻力。對上坡的汽車耗費(fèi)的功率增加，使行車速度降低。對下坡的汽車有沿縱橫組合的合成坡度方向傾斜、滑移和裝載偏重的可能，對汽車行駛危險。汽車行駛在縱坡為i(tgα)和超高橫坡為ih（tgβ）的下坡路段上，作用在前軸上荷載W1為：離心力F分配在前軸上的荷載W2為在平直路段上，作用于前軸的荷載W'為前軸總荷載ΣW為:在有平曲線的坡道上，前軸荷載增量與W′的比值為對載重汽車，一般hg/l2≈1，則直坡道上ih≈0則I=i。即汽車沿直坡道下坡時，前軸荷載增量與在平直路段前軸荷載比率等于該路段的縱坡度。在曲線上如果也以直線上相同大小的最大縱坡imax作為控制，則有下式成立縱坡折減最大縱坡在平曲線上的折減計(jì)算方法：第四節(jié)汽車的制動性汽車的制動性是指汽車行駛中強(qiáng)制降低車速以至停車，或在下坡時能保持一定速度行駛的能力。一、汽車制動性的評價指標(biāo)

評價汽車制動性的指標(biāo)：制動效能（制動距離）制動效能的熱穩(wěn)定性