第二章汽车行驶特性.

1、n 本章主要介绍汽车的动力性能和行驶特性，为道路线形设计作准备。第二章 汽车行驶性能第一节 汽车的牵引力及行驶阻力一牵引力一牵引力有效功率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)发动机有效功率与曲轴扭矩的关系 N=M/1000 (KW) =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节流阀全开，对应的曲线称为发动机的外特性曲线。1 1汽车发动机的

2、基本指标汽车发动机的基本指标2 2发动机曲轴扭矩及外特性曲线发动机曲轴扭矩及外特性曲线 离合器：平稳起步，顺利换档。 离合器：平稳起步，顺利换档。 变速器：改变曲轴扭矩(转速)，退档。1nnik 变速比变速器进出两端转速之比变速器输出转速曲轴转速3.3.汽车动力的传递汽车动力的传递离合器 变速器 传动轴主传递器.汽车的传力机构 离合器：平稳起步，顺利换档。 变速器：改变曲轴扭矩(转速)，退档。传动轴：动力传递。 离合器：平稳起步，顺利换档。 变速器：改变曲轴扭矩(转速)，退档。传动轴：动力传递。 主传递器：进一步降低从传动轴传递来的转速，增大扭矩；改变传动轴旋转方向。 主传动器的速比:变速器输

3、出转速与驱动轮转速 之比knni10驱动轮上的转速 车型一定时，主传动比是常数。 离合器：平稳起步，顺利换档。 变速器：改变曲轴扭矩(转速)，退档。传动轴：动力传递。 主传动器：进一步降低从传动轴传递来的转速，增大扭矩；改变传动轴旋转方向。 例如：解放牌CA-10B 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(分别为：一、二、三、四、五、倒档 发动机扭矩传递 万向节头的扭矩传递至驱动轮上的扭矩 00iMMnk主传动器机械效率000iiMiiMMkkkk 所以载重汽车为0.8-0.85，小汽车为0.85-0

4、.95发动机扭矩M万向节头上的扭矩。驱动轮上的扭矩 kkniMM变速器机械效率发动机扭矩M传递至万向节头上的扭矩4 4牵引力的产生和计算牵引力的产生和计算 把驱动轮上的扭矩Mk用一对力偶Ta和T表示。 T克服R，即为牵引力。将速度式代入得：则：riMirMTkk0MVnT377. 0可见： V ,T 。因此，速度和牵引力不可得兼。故汽车采用几各排档。 低档时，ik较大，T较大，V较小 高档时，ik较小，T较小，V较大 同一排档下，V/Vmax=N/Nmax。 5、汽车牵引特性曲线、汽车牵引特性曲线二汽车的行驶阻力二汽车的行驶阻力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

5、形引起的。GfRff 与路面的种类 、行驶车速、轮胎性质有关。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。滚动阻力坡度阻力空气阻力惯性阻力干燥平整的土路潮湿不平整的土路路面类型 碎石路面值0.010.020.020.0250.030.050.040.050.070.15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：. 轮胎性质：胎压，轮胎材料，结构。滚动阻力空气阻力惯性阻力二汽车的行驶阻力二汽车的行驶阻力滚动阻力坡度阻力空气阻力惯性阻力 2坡度阻力：汽车爬坡时，重力的分力对行车的阻力。sinGRi由于公路纵坡较小(5) 所以iGRitgisi

6、n惯性阻力二汽车的行驶阻力二汽车的行驶阻力滚动阻力坡度阻力空气阻力惯性阻力3 空气阻力 空气阻力的产生原因 汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力。 车后的真空吸力 空气质点与车身表面的摩擦力。 当行驶速度在100KM/h,以上，有时一半的功率用来克服空气阻力。 空气阻力的计算221vKARW15.212KAVRW将车速v（m/s）化为V（Km/h）并化简，得并化简，得 K空气阻力系数，它与汽车的流线型有关，可参考表23选用或查阅有关资料滚动阻力坡度阻力空气阻力惯性阻力二汽车的行驶阻力二汽车的行驶阻力4惯性阻力agGmaRI1平移质量的惯性力旋转质量的惯性力矩 dtdIRI2 I - 旋转部分的

7、转动惯量； - 旋转部分转动的角加速度。dtd 旋转质量组成部分较多，且各部分的转动惯量和角加速度不同，计算比较复杂，为方便计算，一般给平质量惯性力乘以大于1的系数，来代替旋转质量惯性力矩的影响。agGRI(N)惯性力系数(或旋转质量换算系数)。惯性力系数主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动系的传动比有关.2211ki滚动阻力坡度阻力空气阻力惯性阻力IwifRRRRR汽车的总行驶阻力为1汽车的运动方程 汽车在道路上行驶时，必须有足够的驱动力来克服各种行驶阻力。当驱动力与各种行驶阻力之代数和相等的时候，称为驱动平衡。其驱动平衡方程式(也称汽车的运动方程式)为IwifRRRRT 2.汽车的

8、行驶条件 RT 三汽车的运动方程与行驶条件三汽车的运动方程与行驶条件必要条件（即驱动条件） ： 充分条件（附着条件）：kGT附着系数路面类型路面状况干燥潮湿泥泞冰滑水泥混凝土路面0.70.5/沥青混凝土路面0.60.4/过渡式及低级路面0.50.30.20.1各类路面上附着系数的平均值第二节 汽车的动力特性 一汽车的动力因数一汽车的动力因数 IifWRRRRT 动力因数：单位车重所具有的后备（有效）牵引力。它表征某型汽车在海平面高程上，满载情况下，每单位车重克服道路阻力和惯性阻力的性能。 aifGRTgGW)(aifgGRTW)(GRTWDIwifRRRRT 有效驱动力，其值与汽车构造和行驶速

9、度有关汽车在道路上行驶时的道路阻力和惯性阻力之和，其值主要与道路状况和汽车的行驶方式有关将有关公式代入得：GKAVrGUMGRGTDTW15.212GKAVrVnnnMMMrGUMMNNT15.21)377. 0()(222maxmax 为使用方便，也可用曲线表示 D 与 V 的函数关系，称为动力特性图。二动力因数的修正二动力因数的修正 方法是给 乘以一个修正系数 ，即 DagifD)( 称为动力因数的海拔荷载修正系数，为 /GG 海拔系数 3 .55)1026.21 (H三汽车的行驶状况三汽车的行驶状况 .当采用V1Vk的速度行驶时，若道路阻力额外增加，汽车可在原来排档上降低车速，以获得最大

10、D值来克服额外阻力，待阻力消失后可立即提高到原V1的速度行驶。这种行驶状态成为稳定行驶.当汽车采用V2Vk的速度行驶时，若道路阻力额外增加，汽车减速行驶而D值随之减小，如果此时不换档或开大节流阀，汽车将因发动机熄火而停驶。这种行驶状态呈不稳定行驶。.临界速度Vk是汽车稳定性时的极限速度。一般情况下汽车都采用大于某一排档的临界速度Vk作为行驶速度，以便克服额外阻力而连续行驶。如图2-7 由动力特性曲线可见.每一排档都存在各自的最大因数Dmax，与之对应的速度称作临界速度，用Vk表示.若汽车以某一排档作等速行驶(D2)时，汽车可采用V1或V2的任一速度行驶四爬坡能力四爬坡能力 汽车的爬坡能力是指汽

11、车在良好路面上等速行驶时克服了其它行驶阻力后所能爬上 的纵坡度。 (224) fDi 最大爬坡度系指汽车在坚硬路面上用最低档作等速行驶时所能克服的最大坡度。由于最低档爬坡能力大，坡道倾角也大，此时 ， ，应该用下式计算 解此三角函数方程式，得 (225)1cos aitgaasinaafDsincosmax222max12max1max111arcsinffDfDa1、最大爬坡坡度、最大爬坡坡度2 2、汽车动力上坡、汽车动力上坡 利用惯性克服坡度的方法称为动力上坡。 设汽车用某一排档动力上坡，初速度 ，驶出坡段速度 ，对应 、 的动力因数为 、 ，相应的加速度为：假定汽车在坡道上作均减速运动，

12、则平均加速度为：两边同乘 得： 由上式知，汽车在坡道上作变速行驶时，所能克服的坡度与坡长是相关联的，坡度越大、坡长越小；反之，坡度小则坡长大。这是道路纵坡设计中，对陡坡坡长进行限制的主要依据。1v2v1v2v1D2D11Dgj22Dgj221DDgjvdsvdt dsDDgvdv221svvdsDDvdvg021212lSDDgvv22212122lif llifDDVVs2254212122llsVVfDDi2542212221 第三节 汽车的行驶稳定性 一、一、 汽车行驶的纵向稳定性汽车行驶的纵向稳定性产生纵向倾覆的临界状态是汽车前轮法向反作用力为零。此时，汽车可能绕 点发生倾覆现象。对

13、点取矩并 让 ，得2O01Z2O0sincos002gGhGlghltgi200(2-30 )汽车的行驶稳定性纵向稳定性横向稳定性纵向滑移纵向倾覆横向滑移横向倾覆纵坡、重心、先后横坡、速度、弯道半径、先后1.纵向倾覆 纵向倾覆的稳定性主要与汽车重心至后轴的距离 和重心高度 有关。 愈大， 愈低，纵向稳定性愈好。2lgh2lgh式中 ： 为零时（倾覆）极限坡道倾角； 为零时（倾覆）道路的坡度。当坡道倾角 （或道路纵坡 ）时，汽车可能发生纵向倾覆。 01Z0i1Z00ii 3.纵向稳定性的保证因为保证纵向倾覆和滑移的条件分别是：比较以上两式，发现 因此发生倾覆之前先发生滑移。 0iighltgi2

14、00(2-30 )GGtgik(2-31 )2.纵向滑移 对后轮驱动的汽车，根据附着条件，驱动轮不产生滑移的临界状态是：kGG0sin因为， 则itgsinGGtgik 当道路纵坡度 时，汽车可能产生纵向滑移。ii 结论： 汽车在坡道上行驶时，在发生纵向倾覆之前，首先发生纵向滑移现象。为保证汽车行驶的纵向稳定性，道路设计应满足不产生纵向滑移为条件，这样，也就避免了汽车的纵向倾覆现象出现。所以，汽车行驶时纵向稳定性的条件为： 由于重心高度 的增大而破坏纵向稳定性条件，所以，应对汽车装载高度有所限制。GGiikgh二、二、 汽车行驶的横向稳定性汽车行驶的横向稳定性 1.汽车在平曲线上受力分析汽车在

15、平曲线上受力分析汽车在平曲线上行驶时产生的离心力为：gRGvF2由于路面横向倾角 一般很小，则， ， 其中称为横向超高坡度(简称超高率)，所以hitgsin1coshihhhigRvGGigRGvGiFX22将离心力与汽车重力分解为平行于路面的横向力和垂直于路面的竖向力，即sincosGFXcossinGFY横向力是汽车行驶的不稳定因素，竖向力是稳定因素。higRvGX2将车速（m/s）化成（km/h），则 （233）hiRV1272采用横向力系数横向力系数来衡量稳定性程度，其定义为：单位车重所受到的的横向力。单位车重所受到的的横向力。即hhhigRvGGigRGvGiFX22higRvGX2

16、 2.横向倾覆汽车在具有超高的平曲线上行驶时，由于横向力的作用，可能使汽车绕外侧车轮触地点产生向外横向倾覆的危险。为使汽车不产生倾覆，必须使倾覆力矩小于或等于稳定力矩。即2)(2bGFibYXhhh因 比 小得多，可略去不计，则hFiGghbGX2将此式代入式(233)并整理，得 hhgiVihbVR1272127222bGXhhhiVR12723.横向滑移汽车在平曲线上行驶时，因横向力的存在，可能使汽车沿横向力的方向产生横向滑移。为使汽车不产生横向滑移，必须使横向力小于或等于轮胎和路面之间的横向附着力，即 hhGYXhGX式中： 横向附着系数，一般=（0.60.7）h)(1272hhiVR利用此式可计算出汽车在平曲线上行驶时，不产生横向滑移的最小平曲线半径或最大允许行驶速度。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 . 0hghhb2 装载过高时可能发生倾覆现象。4.横向稳定性的保证 可见，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象