第一章美车豹自动车衣汽车行驶理论

1、 通过本次课的学习，学生应重点掌握：汽车的爬通过本次课的学习，学生应重点掌握：汽车的爬坡能力、行驶稳定性、制动性能；了解汽车的燃油坡能力、行驶稳定性、制动性能；了解汽车的燃油经济性。经济性。n本次授课的重点：汽车的爬坡能力、行驶稳定性、本次授课的重点：汽车的爬坡能力、行驶稳定性、制动性能。制动性能。n难点：汽车的行驶稳定性与制动性能。难点：汽车的行驶稳定性与制动性能。目的要求目的要求重点与难点重点与难点第二讲第二讲2.2 2.2 汽车的动力特性汽车的动力特性 2.2.1 2.2.1 动力因数和动力特性图动力因数和动力特性图1. 1. 动力因素动力因素n动力因数动力因数D：某型汽车在海平面高度上

2、，满载情况下，单位车：某型汽车在海平面高度上，满载情况下，单位车重所具有的后备牵引力（又称重所具有的后备牵引力（又称单位车重所具备的牵引潜力单位车重所具备的牵引潜力）。）。 dtdvgifD2. 动力特性图动力特性图:汽车动力因数汽车动力因数D与行驶速度与行驶速度V的关系曲的关系曲线线动力特性图动力特性图 2.2.2 车速特性车速特性 )(Dgdtdv，假设，假设=1，由由dtdvgdtdvgifD1. 道路条件一定时的最高车速道路条件一定时的最高车速 2. 临界速度临界速度 3. 汽车的最高速度汽车的最高速度4. 汽车的最小稳定速度汽车的最小稳定速度n但是，当但是，当 i 较大时，较大时，c

3、os1，sintgi n此时，此时，Dmax=fcos+sin （略去海拔荷载系数（略去海拔荷载系数）n解此三角函数方程式，得最大坡角：解此三角函数方程式，得最大坡角： 2.2.3 2.2.3 汽车汽车的爬坡能力的爬坡能力222maxmaxmax11cosarcsinffDfDn汽车的爬坡能力是指汽车克服坡度的能力，通常用汽车汽车的爬坡能力是指汽车克服坡度的能力，通常用汽车最最大爬坡度大爬坡度来评定。来评定。一般情况下，有一般情况下，有dtdvgifD则汽车的最大爬坡度为：则汽车的最大爬坡度为：imax=tanmax n最大爬坡度：最大爬坡度：指汽车在坚硬路面上用最低档作等速行驶时指汽车在坚硬

4、路面上用最低档作等速行驶时所能克服的最大坡度。所能克服的最大坡度。，dv/dt=0，则则i = D - fn假定汽车用一个排挡动力上坡，以速度假定汽车用一个排挡动力上坡，以速度V V1 1驶入坡段，并以速度驶入坡段，并以速度V V2 2驶驶出坡段，则可能克服的坡度出坡段，则可能克服的坡度i1 1和相应的坡长和相应的坡长S1 1，n由速度由速度V V1 1和和V V2 2在动力特性图上，可求得相应的动力因数值在动力特性图上，可求得相应的动力因数值D D1 1和和D D2 2，则，则由公式可得相应的加速度由公式可得相应的加速度2. 汽车的动力上坡汽车的动力上坡11Dgj22Dgj222121DDg

5、jjjdtdvVn因因 vdt = ds， 将其将其代入上式得代入上式得：dsDDgvdv2212111202VSVDDvdvdsg222112122VVDDSg112121222254SifDDVV2. 汽车的动力上坡汽车的动力上坡222121DDgjjjdtdvV中中在在121212212254ifDDVVS121222112542SVVfDDi（1 1）汽车变速行驶时所能克服的坡长：）汽车变速行驶时所能克服的坡长： （2 2）汽车变速行驶时所能克服的坡度）汽车变速行驶时所能克服的坡度 ：2. 汽车的动力上坡汽车的动力上坡汽车的动力上坡的两个结论：汽车的动力上坡的两个结论：2.3 2.3

6、汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性 n汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性是指汽车在行驶过程中，在外部因素作用下，汽车是指汽车在行驶过程中，在外部因素作用下，汽车尚能保持正常行驶状态和方向，不致失去控制而产生滑移、倾覆等现象尚能保持正常行驶状态和方向，不致失去控制而产生滑移、倾覆等现象的能力。的能力。n 稳定性稳定性：纵向纵向稳定性稳定性n 横向横向稳定性稳定性 n 失稳表现失稳表现：滑移滑移n 倾覆倾覆纵向倾覆纵向倾覆纵向滑移或倒溜纵向滑移或倒溜n临界状态：汽车前轮法向反作用力临界状态：汽车前轮法向反作用力Z1为零为零 。1纵向倾覆纵向倾覆 ：hGLGLZsincos210sincos21LhGL

7、GZL2和和h的数值在汽车设计中考虑，其比值的数值在汽车设计中考虑，其比值L2 / h1，而道路纵坡设计中，而道路纵坡设计中i10% %，因此，汽车的纵向倾覆稳定因此，汽车的纵向倾覆稳定性性是很容易满足的。是很容易满足的。 hLsincos2hLtg2020Lih临界坡度:2 2纵向滑移（驱动轮滑转）纵向滑移（驱动轮滑转）n临界状态条件：下滑力等于驱动轮与路面的附着力临界状态条件：下滑力等于驱动轮与路面的附着力n Gsin Z2 iGGLLk1tan21cossinZ LGLGhLhGLGGsincossin1hLL1tanGGLL1k2 2纵向滑移（驱动轮滑转）纵向滑移（驱动轮滑转）n临界状

8、态条件：下滑力等于驱动轮与路面的附着力临界状态条件：下滑力等于驱动轮与路面的附着力n Gsin Z2 iGGLLk1tan21cossinZ LGLGhLhGLGGsincossin1hLL1tanGGLL1kn结论：结论：当坡道倾角当坡道倾角 （或道路纵坡度（或道路纵坡度ii ）时，汽车可能产生纵向滑）时，汽车可能产生纵向滑移。移。n在泥泞时在泥泞时 =0.2，冰滑时，冰滑时 =0.1 ，因此汽车不产生倒溜的条件一般是，因此汽车不产生倒溜的条件一般是i0.10.2（泥泞时）。（泥泞时）。n汽车不产生滑移的条件一般是汽车不产生滑移的条件一般是i0.130.15（泥泞时）。（泥泞时）。2.3.2

9、 汽车行驶的横向稳定性汽车行驶的横向稳定性n汽车行驶时，常常要受到侧向力的作用。汽车行驶时，常常要受到侧向力的作用。n当车轮所受的侧向力等于车轮的附着力时，汽车将沿着侧向产生当车轮所受的侧向力等于车轮的附着力时，汽车将沿着侧向产生滑动滑动；n侧向力同时还将引起左右车轮法向反作用力大小的改变，当一侧侧向力同时还将引起左右车轮法向反作用力大小的改变，当一侧车轮上的法向反作用力变成零时，汽车将发生车轮上的法向反作用力变成零时，汽车将发生侧向翻车侧向翻车。F FYYXX2.3.2 2.3.2 汽车行驶的横向稳定性汽车行驶的横向稳定性n 汽车在平曲线上行驶时会产生离心力，其作用点在汽车的重心，方向水汽车

10、在平曲线上行驶时会产生离心力，其作用点在汽车的重心，方向水平背离圆心。平背离圆心。 1 1汽车在平曲线上行驶时，所受到的横向作用力汽车在平曲线上行驶时，所受到的横向作用力gRGvF2n 离心力离心力sincosGFX2.3.2 2.3.2 汽车行驶的横向稳定性汽车行驶的横向稳定性n汽车在平曲线上（内侧车道）行驶时，在重力和离心力的综合作用下，平汽车在平曲线上（内侧车道）行驶时，在重力和离心力的综合作用下，平行与路面方向的横向力行与路面方向的横向力X：1 1汽车在平曲线上行驶受到的横向作用力：汽车在平曲线上行驶受到的横向作用力：cossinXFGhXFG i由于 角很小，故22hhG vvXGi

11、GigRgR即，n汽车在平曲线内侧行驶时，受到得法向作用力汽车在平曲线内侧行驶时，受到得法向作用力Y Y为：为：cossinYGFGYXF Fl横向力系数横向力系数：横向力：横向力X X与法向反力与法向反力Y Y的比值。的比值。 22=hhvGigRXviYGgR汽车行驶在曲线内侧时：2-hvigR因此有：YYXXF FcossincossinhFGiXFGYGCG综合内、外侧车道行车得：2hXviYgR得：YYXX2GvFgR将代入127hVRi22127hhvVRgii2hvigR由可以推得：YXn（1 1）横向倾覆稳定性）横向倾覆稳定性n汽车在曲线上行驶，不产生倾覆的条件是：汽车在曲线上

12、行驶，不产生倾覆的条件是： 2. 汽车在曲线上行驶的稳定性分析汽车在曲线上行驶的稳定性分析 2BXhY2XBYh 故当满足故当满足 条件时，条件时，hB2汽车在平曲线上行驶就不会产生倾覆。汽车在平曲线上行驶就不会产生倾覆。YX（2 2）横向滑移稳定）横向滑移稳定n 横向滑移：当横向力横向滑移：当横向力X X大于轮胎和路面之间的横向附着力大于轮胎和路面之间的横向附着力XX时，汽车将时，汽车将发生产生横向滑移。发生产生横向滑移。n汽车不发生横向滑移的条件是：汽车不发生横向滑移的条件是： xmaxYXXxXY可以得到：汽车在横向滑移极限平衡状态时最大可能的车速和最小曲线半径为：汽车在横向滑移极限平衡

13、状态时最大可能的车速和最小曲线半径为： 127)xhVRi（2127()xhVRi3 3横向稳定性的保证横向稳定性的保证u 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值的大小。小。u 现代汽车在设计制造时重心较低，一般现代汽车在设计制造时重心较低，一般B B22h hg g，而，而 x x0.5,0.5,即即u 汽车在平曲线上行驶时，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象。汽车在平曲线上行驶时，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象。u 在道路设计中只要保证不产生横向滑移现象发生，即可保证横向稳定性。在道路设计中只要保证不产生横向

14、滑移现象发生，即可保证横向稳定性。 u 保证横向稳定性的条件：保证横向稳定性的条件：x2xhVR127(i )或hBx2u车轮制动力车轮制动力F FT T：制动器内的摩擦阻力：制动器内的摩擦阻力 路面对车轮的切向摩擦阻力。路面对车轮的切向摩擦阻力。u在极限状态下，汽车的最大制动力取决于轮胎与路面间的摩擦力，即：在极限状态下，汽车的最大制动力取决于轮胎与路面间的摩擦力，即： F FTmaxTmax = = G G u制动平衡方程式为：制动平衡方程式为：- -F FT T = R= Rf f +R+Ri i+R+Rw w+R+Rj j F FT T + +R Rf f + +R Ri i+ +R

15、Rj j =0 =0 （忽略空气阻力）（忽略空气阻力）汽车的制动性是指汽车汽车的制动性是指汽车在行驶中在行驶中强制降低车速以致停车，或强制降低车速以致停车，或在下坡时在下坡时能能保持一定速度行驶的保持一定速度行驶的能力能力。 2.4.1 2.4.1 汽车的制动过程与制动力汽车的制动过程与制动力 0G dvGGfGigdt2.4 2.4 汽车的制动性汽车的制动性 0dvg dt 或表示为：2.4.2 2.4.2 汽车制动性的评价指标汽车制动性的评价指标n评价汽车制动性的指标：制动效能评价汽车制动性的指标：制动效能（制动减速度、制动时间、制动距离）（制动减速度、制动时间、制动距离）n 制动效能的热

16、稳定性制动效能的热稳定性n 制动时汽车的方向稳定性制动时汽车的方向稳定性 1. 制动减速度：制动减速度： gdtdvjS0dvgdt在在路路面面干干燥燥（ =0.50.7）状状态态下下计计算算出出减减速速度度可可达达 79m/s2。一一般般情情况况下下不不应应使使制制动动减减速速度度大大于于1.52.5m/s2，只只有有在在紧紧急急情情况况下，下，制制动动减减速速度度才才超超过过4m/s2。 00631BBVVSS.dVgdvjtg.VtBS63Sdvgjdt 由得dvgdvjdts12.2.制动时间制动时间: :另外，需要说明的是另外，需要说明的是反映时间和制动生效时间反映时间和制动生效时间

17、t1： 在公路设计时，常取这两部分时间之和为在公路设计时，常取这两部分时间之和为1.02.5s。 3. 制动距离：制动距离：若制动到汽车安全停止时若制动到汽车安全停止时V2=0，则制动距离，则制动距离SS为：为： )(25421VSs制动距离是指汽车以速度制动距离是指汽车以速度V1行驶时，从驾驶员发现障碍物，并判断是否刹行驶时，从驾驶员发现障碍物，并判断是否刹车到汽车安全停止所行驶的距离车到汽车安全停止所行驶的距离SS。 考虑驾驶者的反应时间和制动生效时间的全部制动距离：考虑驾驶者的反应时间和制动生效时间的全部制动距离：2546 . 32111KVtVSS)(254132221021VVdVV

18、gdsSVVSS6 . 31dVgdvjdtSdt.Vvdtds632.5.1 汽车的燃油经济性评价指标汽车的燃油经济性评价指标n（1）行驶一定里程）行驶一定里程(或一定运量或一定运量)所消耗的燃料所消耗的燃料n 如每行驶如每行驶100km的耗油量的耗油量(kg)n 每吨公里运量的耗油量每吨公里运量的耗油量(kg)等。等。n（2）消耗单位燃料所行驶的里程）消耗单位燃料所行驶的里程n 如每公斤燃料所行驶的里程如每公斤燃料所行驶的里程(km)n发动机的燃料消耗率发动机的燃料消耗率qe：指发动机发出每千瓦小时功率的燃料消耗量。：指发动机发出每千瓦小时功率的燃料消耗量。2.5 2.5 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性 1汽车使用方面汽车使用方面u主要与汽车的行驶速度、挡位选择、挂车的应用、正确调整保养等因素有关。主要与汽车的行驶速度、挡位选择、挂车的应用、正确调整保养等因素有关。这些属于汽车运用与维修研究课题这些属于汽车运用与维修研究课题。2汽车结构方面汽车结构方面u主要从改进汽车发动机、提高燃油质量、改进润滑油质量、改进传动系统、主要从改进汽车发动机、提高燃油质量、改进润滑油质量、改进传动系统、改进底盘及车身设计等方面着手。这些属于汽车设计研究的课题。改进底盘及车身设计等方面着手。这些属于汽车设计研究的课题。3道路设计方面道路设计方面u从道路线形和结构上设计着手，提高道路路