道路勘测设计--第2章汽车行驶特性

1、n研究内容：研究内容： 研究汽车的驱动力和行驶阻力；研究汽车的驱动力和行驶阻力； 分析汽车运动的基本规律；分析汽车运动的基本规律； 研究汽车主要动力性能；研究汽车主要动力性能； 分析影响汽车主要使用性能的因素。分析影响汽车主要使用性能的因素。 安全：安全：保证汽车行驶稳定性，避免发生翻车、倒溜、侧滑保证汽车行驶稳定性，避免发生翻车、倒溜、侧滑 迅速：迅速：行驶速度行驶速度平均技术速度。平均技术速度。 经济：经济：运输成本：低运输成本：低 运输生产率：高运输生产率：高 评价汽车运输工作效率的指标有：评价汽车运输工作效率的指标有： 汽车运输生产率汽车运输生产率周转率周转率 运输成本运输成本油料及轮

2、胎消耗，保养周期油料及轮胎消耗，保养周期 舒适：舒适：视觉上：线形美观，赏心悦目，自然环境与景观设计视觉上：线形美观，赏心悦目，自然环境与景观设计 生理上：平稳、不颠簸，离心力小生理上：平稳、不颠簸，离心力小 心理上：轻松，有安全感，心情愉快。心理上：轻松，有安全感，心情愉快。第一节第一节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力 汽车动力来源：n 汽车行驶的驱动力来自它的内燃发动机。n 在发动机里热能转化成机械能经过传动系变速和传动，将曲轴的扭矩传给驱动轮，产生Mk的扭矩驱动汽车驱动轮旋转，轮胎对路面产生向后的水平推力，则路面对车辆产生向前的推力，驱使汽车行驶。 一、汽车的驱动力汽车传动

3、系统汽车传动系统N-nN-n曲线、曲线、M-nM-n曲线、耗油量曲线、耗油量g ge e-n-n曲线曲线发动机转速特性曲线发动机输出功率发动机输出功率P P与产生的扭矩与产生的扭矩M M的关系：的关系：1. 发动机曲轴扭矩M 及发动机转速特性95491000260nMrnrMPFrM)(9549kWnMP式中：式中：Pmax发动机的最大功率发动机的最大功率(kW)； nN发动机的最大功率所对应的转速（发动机的最大功率所对应的转速（rmin）发动机转速特性经验公式：)()()(33221maxkwnnnnnnPPNNN功率)()()(22maxmaxmNnnnnMMMMMMPP扭距式中：Mmax

4、最大扭矩（Nm）； MP最大功率所对应的扭矩， nP最大功率所对应的转速（r/min）； nM最大扭矩所对应的转速(rmin)；PPnNMmax9549发动机曲轴上的扭矩发动机曲轴上的扭矩M经过变速箱（变速比经过变速箱（变速比ik）和主传动器和主传动器（变速比（变速比i0）两次两次变速变速两次变速的总变速比为：两次变速的总变速比为：=i0ik；传动系统的机械效率为传动系统的机械效率为TD时： 减速行驶减速行驶0)(Dga0)D(gaif式中：道路阻力系数， 平衡速度：平衡速度：任意的任意的D相应等速行驶的速度，用相应等速行驶的速度，用VP表示。表示。临界速度：临界速度：每一排档最大动力因数每一

5、排档最大动力因数Dmax对应的速度，用对应的速度，用Vk表示。表示。汽车的行驶状态汽车最高速度：汽车最高速度：节流阀全开、满载（不带挂车）、在表面平整节流阀全开、满载（不带挂车）、在表面平整坚实水平路段上作稳定行驶时的速度。坚实水平路段上作稳定行驶时的速度。 某一排档的最高速度某一排档的最高速度Vmax ：maxmaxnr377. 0V汽车最小稳定速度：满载（不带挂车）在平整坚实的路面，水平路段上，稳定行驶时的最低速度（即临界速度Vk）。第三节第三节 汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性 汽车行驶稳定性: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

6、覆等现象的能力。 稳定性：纵向 横向 表现：倾覆 滑移纵向稳定性： 表现：倾覆 滑移（倒溜）横向稳定性： 表现：倾覆 滑移（侧滑）一、汽车行驶的纵向稳定性临界状态：汽车前轮法向反作用力Z1为零 。 Z1L - Gl2cos0 + Ghgsin0=0 Z1L = Gl2cos0 - Ghgsin0=0 g20hltg n1纵向倾覆 ：g20hli n2纵向滑移（驱动轮滑转）临界状态：下滑力等于驱动轮与路面的附着力 GsinGk因为sin tg= i，则纵向滑移临界状态条件：GGtgik结论：当坡道倾角或道路纵坡度ii时，汽车可能产生纵向滑移。 n3纵向稳定性的保证 一般 接近于1，而 远远小于1

7、，g20hli GGik所以， i i0即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。道路设计只要满足不产生纵向滑移，就可避免汽车的纵向倾覆现象出现。汽车行驶时纵向稳定性的条件为：GGiik二、汽车行驶的横向稳定性 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，方向水平背离圆心。 gRGvF2受力分析： 横向力X失稳 竖向力Y稳定n1汽车在平曲线上行驶时力的平衡 离心力n将离心力F与汽车重力G分解为平行于路面的横向力X和垂直于路面的竖向力Y， GcosFsinYGsinFcosX由于路面横向倾角由于路面横向倾角一般很小，则一般很小，则sintg=ih，cos1，其中

8、其中ih称为称为横向超高坡度横向超高坡度采用横向力系数来衡量稳定性程度，单位车重的横向力，即)igRv(GGigRGvGiFXh2h2hh2igRvGXh2iR127V横向倾覆：横向倾覆：汽车在平曲线上行驶时，由于横向力的作用，使汽车在平曲线上行驶时，由于横向力的作用，使汽车绕外侧车轮触地点产生向外横向倾覆。汽车绕外侧车轮触地点产生向外横向倾覆。 汽车内侧车轮支反力汽车内侧车轮支反力N1为为0。 倾覆力矩等于或大于稳定力矩。倾覆力矩等于或大于稳定力矩。n2.横向倾覆条件分析倾覆力矩：倾覆力矩：Xhgn横向倾覆平衡条件分析：2bG2bG)(Fi2bYh 稳定力矩：倾覆力矩：倾覆力矩：Xhgn横向

9、倾覆平衡条件分析：2bGXhggh2bGX2bG2bG)(Fi2bYh稳定力矩：稳定、平衡条件：)i2hb127(VRhg2minh2iR127V汽车在平曲线上行驶时，不产生横向倾覆的最小平曲线半径R minn3.横向滑移条件分析横向滑移：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。横向力大于轮胎和路面之间的横向附着力。极限平衡条件：hhGYXhGX横向滑移稳定条件：h)i127(VRhh2或n4横向稳定性的保证 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b2hg，而 h0.5,即汽车在平曲线上行驶时，在发

10、生横向倾覆之前先产生横向滑移现象。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。 保证横向稳定性的条件：h)i127(VRhh2或ghh2b三、汽车行驶的纵横组合向稳定性汽车行驶在小半径平曲线上，较直线增加了一项弯道阻力。对上坡的汽车耗费的功率增加，使行车速度降低。对下坡的汽车有沿纵横组合的合成坡度方向倾斜、滑移和装载偏重的可能，对汽车行驶危险。汽车行驶在纵坡为i(tg)和超高横坡为ih（tg）的下坡路段上，作用在前轴上荷载W1为：cosL)sinhcosl (GWg21离心力F分配在前轴上的荷载W2为singRLlGvW222 在在平直路段上平直路段上，作用于，作用于前轴的

11、荷载前轴的荷载W为为 前轴总荷载W为 :)igRLvlLihl(GWWWh22g221GLlW2 在有平曲线的坡道上，前轴荷载增量与W的比值为h22gigRvilhWWWI 对载重汽车，一般hg/l21，则 h2igRviI直坡道上直坡道上ih0则则I=i。即汽车沿直坡道下坡时，即汽车沿直坡道下坡时，前轴荷载增前轴荷载增量与在平直路段前轴荷载比率等于该路段的纵坡度量与在平直路段前轴荷载比率等于该路段的纵坡度。在曲。在曲线上如果也以直线上相同大小的最大纵坡线上如果也以直线上相同大小的最大纵坡imax作为控制，则作为控制，则有下式成立有下式成立纵坡折减最大纵坡在平曲线上的折减计算方法： maxh2

12、iigRvih2maxiR127Vii第四节 汽车的制动性 汽车的制动性是指汽车行驶中强制降低车速以至停车，或在下坡时能保持一定速度行驶的能力。 一、汽车制动性的评价指标 评价汽车制动性的指标：制动效能（制动距离） 制动效能的热稳定性 制动时汽车的方向稳定性 二、制动距离：制动距离是汽车从制动生效到汽车完全停住，这段时间内所走的距离。 汽车制动时，制动力汽车制动时，制动力P取决于轮胎与路面之间的附着力。在附取决于轮胎与路面之间的附着力。在附着系数较小的路面上，若制动力大于附着力，车轮将在路面上着系数较小的路面上，若制动力大于附着力，车轮将在路面上滑移，易使制动方向失去控制。所以滑移，易使制动方向失去控制。所以P值的极限值为值的极限值为: