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文档简介

1、 2.1 2.1 概 述 2.2 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡 2.3 2.3 汽车在公路上行驶的稳定性 2.4 2.4 汽车的制动性能 2.5 2.5 汽车在公路上的行驶轨迹 公路勘测设计公路勘测设计公路勘测设计 江西理工大学应用科学学院江西理工大学应用科学学院江西理工大学应用科学学院第1页/共45页 2.1 概 述1.1.研究汽车行驶理论的意义 汽车行驶理论(theory of automobile running)是一门在分析汽车行驶基本规律的基础上,研究汽车行驶原理、使用性能和行驶性能的学科。 通过研究,进一步分析影响汽车使用和行驶性能的各种因素,最大限度地从汽车构造、公路设计以及其

2、它行车条件等方面发挥汽车的使用效益。 第2页/共45页2.汽车的行驶性能 1)动力性能-爬坡、加速和最大速度的能力 2)通过性-在各种道路及无路地带行驶的能力 3)制动性 强制停车和降低车速的能力 4)行驶稳定性-遵循驾驶员指定方向的能力 5)行驶平顺性-在不平路上,免受冲击和震动的能力 6)操纵稳定性-转向特性、高速稳定性,操纵轻便性第3页/共45页 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡 1.汽车行驶中的受力分析第4页/共45页(1) 直线上行驶LhPMMhPhGfrLGZwwjjgjgaka21121sin)(cos (2-1) LhPMMhPhGfrLGZwwjjgjgaka21112sin)

3、(cos (2-2) 第5页/共45页(2)曲线上行驶 BhPBPhGBGZgjyjygaarcossin2sincos2 (2-5) BhPBPhGBGZgjyjygaazcossin2sincos2 (2-6) 第6页/共45页(1)牵引力有效功率N :单位时间内具有的做功的能力。(KW)(KW)转速n :发动机曲轴单位时间内的旋转次数(n/min)扭矩M :发动机产生于曲轴上的转动力矩。(Nm)转动角速度:单位时间内曲轴转动的角度(rad/s)1)汽车发动机的基本指标2.牵引力的产生及传递第7页/共45页2)发动机曲轴扭矩及外特性曲线发动机有效功率与曲轴扭矩的关系 N=M/1000 (K

4、W) =2n/60(rad/s) N=2Mn/100060=Mn/9549 则:M=9549N/n (Nm)该曲线称发动机的特性曲线外特性曲线汽车油门全开,对应的曲线称为发动机的外特性曲线。第8页/共45页由图可见: 当n=nmin,为最小稳定工作转速当n增大时,N,M都增大。 N=nM时,M=Mmax 当n=nN时,N=Nmax 当nnN时,N下降。第9页/共45页 发动机曲轴扭矩e离合器变速器iK传动轴主传动器i0车轮 Pt iK=nen1 i0=n1nK MKeKiiMM0 kMkekktriiMrMP0 又 10006020iinrVkek=)/(377. 00hkmiirnkke 所

5、以有牵引力 )(3600377. 0NVNMVnPMeMeet (2-10) eeeeenNnNM95492601000 第10页/共45页3.汽车的行驶阻力(2)汽车的行驶阻力2)坡度阻力3)空气阻力4)惯性阻力1)滚动阻力第11页/共45页1)滚动阻力:车轮滚动时轮胎与路面之间的摩擦阻力,是由于轮胎与路面变形引起的。GfRff 与路面的种类 、行驶车速、轮胎性质有关。干燥平整的土路潮湿不平整的土路路面类型 碎石路面值0.010.020.020.020.0250.0250.030.050.050.040.050.050.070.150.15表面平整的黑 色碎石路面水泥及沥青混凝土路面路面种类

6、:第12页/共45页行驶车速:受车速影响较大。 V100时,f增加较快。V=150-200时,f 急剧增大。轮胎性质:胎压,轮胎材料,结构。第13页/共45页sinGRi由于公路纵坡较小(1 45 100 2.3 汽车在公路上行驶的稳定性 1.汽车行驶的纵向稳定(longitudinal stability)第27页/共45页( (3 3) )纵纵向向倒倒溜溜 下滑力=sinaG ,附着力=2Z 将(2-22)带入得 LhGLGGgaaasincossin1 LhLgtantan1 (2-24) 因tan,h较小,可略去不计,并且adGGLL1, adGGLL1tan 2.3 汽车在公路上行驶

7、的稳定性 1.汽车行驶的纵向稳定(longitudinal stability)第28页/共45页 2.3 汽车在公路上行驶的稳定性 1.汽车行驶的纵向稳定(longitudinal stability)第29页/共45页 2.3 汽车在公路上行驶的稳定性 2.汽车行驶的横向稳定(lateral stability)(1 1)汽车在曲线上行驶所产生的横向作用力 第30页/共45页 内 外 法向力:sincosCGZa (大)sincosCGZa(小) 横向力:sincosaGCY (小)sincosaGCY(大) 结论:内侧?。 sincosaGCY 很小,则0sin, 1cositg 0iG

8、CYa RvgGCa2RGV1272 0202127127iRVGiGRVGYaaa 汽车横向稳定性不取决于 Y 的绝对值,而取决于横向力与车重的比值 -叫横向力系数横向力系数(lateral force coefficient),即: 02127iRVGYa 2.3 汽车在公路上行驶的稳定性 2.汽车行驶的横向稳定(lateral stability)第31页/共45页 2.3 汽车在公路上行驶的稳定性 2.汽车行驶的横向稳定(lateral stability)第32页/共45页 2.3 汽车在公路上行驶的稳定性 2.汽车行驶的横向稳定(lateral stability)第33页/共45

9、页 2.3 汽车在公路上行驶的稳定性 2.汽车行驶的横向稳定(lateral stability)第34页/共45页1)汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于横向力系数值的大小。现代汽车在设计制造时重心较低,一般 ,即 ,而 所以 。ghb212ghb5 . 0hghhb23) 装载过高时可能发生倾覆现象。 可见,在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象,为此,在公路设计中应保证汽车不产生横向滑移,同时也就保证了横向倾覆的稳定性。2)横向倾覆和滑移的条件分别是:hGXghbGX2 2.3 汽车在公路上行驶的稳定性 2.汽车行驶的横向稳定(lateral stability)第35页/共45页

10、2.4 汽车的制动性能 1.汽车的制动过程分析汽车的制动性 (braking power) -指汽车在行驶中强制降低车速以至停车,或在下坡时保持一定速度行驶的能力。 汽车的制动过程车轮制动是利用制动器内的摩擦阻力矩来形成与汽车运动方向相反的路面对车轮的切向摩擦阻力,简称为车轮制动力。 第36页/共45页 2.4 汽车的制动性能 2.制动时汽车的运动方程 GPT(max) (2-38) 汽车制动减速行驶时,作用于车轮上的力矩方向与行驶方向相反。 其余各项运动阻力与牵引行驶时一样存在。 因此,这时汽车的运动力平衡方程可写为 jwifTPPPPP (2-39) 由于制动初速度不高及速度下降迅速,故空

11、气阻力可略去不计, 即0wP,公式(2-39)可简化为 jifTPPPP0 if 即 aaaGGdtdvgG (2-40) 第37页/共45页 2.4 汽车的制动性能 3.汽车制动性能(braking power)的评价指标第38页/共45页 2.5 汽车在公路上的行驶轨迹行驶中的汽车重心的轨迹有以下几何特征: 1) 轨迹连续且圆滑; 2) 曲率是连续的,即轨迹上任意一点不出现两个曲率值; 3) 曲率变化是连续的,即轨迹上任意一点不出现两个曲率变化率值。 第39页/共45页 2.5 汽车在公路上的行驶轨迹 1.汽车在弯道上行驶的力牵引力牵引力+路面附着力路面附着力+离心力离心力+四个轮上的向心

12、力四个轮上的向心力 第40页/共45页 2.5 汽车在公路上的行驶轨迹 2.汽车在弯道上行驶的轨迹(running trace)设汽车方向盘转动角为, 前轮转向角为, 两者的关系为K (1K) 即 K1 设汽车旋转半径为,汽车轴距为0L得 KLLL000sin0L (2-44) 如图 2-12 所示,设行驶距离为s,旋转切线角为,方向盘转动角速度为 (s), 汽车加速度为 a(m/s),汽车速度为 v(m/s),则有如下关系式 dds dtdsv dtdKdtddtdsdtdva122 第41页/共45页车体的转动角速度(ddt)及角加速度(d2dt)为 01LvKvdtdsdsddtd )(

13、)(0022avLKvdtdvdtdvLKdtd 行驶路线轨迹的转动角,可从上式求得 dtvLK0 (2-45) 由 vdts,则行驶路线轨迹的直角坐标表达式为 dtvdsydtvdsxsinsincoscos (2-46) 当以不同的角速度操作方向盘行驶时,可求出汽车相应的行驶轨迹分别为圆弧、回旋线等。 2.5 汽车在公路上的行驶轨迹 2.汽车在弯道上行驶的轨迹(running trace)第42页/共45页1) 圆弧 设汽车等速行驶v方向盘转动角度0不变时,则RKL00,从式(2-45)得tLKv000 带入(2-46)式得到行驶轨迹为 tLKvKLytLKvKLx0000000000cos1sin (2-47) 显然此时的汽车行驶轨迹为圆弧。 2.5 汽车在公路上的行驶轨迹 2.汽车在弯道上行驶的轨迹(running trace)第43页/共45页2)回旋线 方向盘的转动角速度为定速时,即 0dtd

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