道路勘测设计汽车行驶特性学习教案

1、会计学1道路勘测设计汽车道路勘测设计汽车(qch)行驶特性行驶特性第一页，共32页。1）汽车(qch)发动机的外特性曲线MP最大功率时相应的扭矩。 第1页/共32页第二页，共32页。（1）汽车(qch)的牵引力第2页/共32页第三页，共32页。（1）汽车(qch)的牵引力汽车的牵引特性图汽车的牵引特性图Pt与V成反比，所以起车时V小， Pt大；上坡时V小， Pt大。不同的档位，ik不同。第3页/共32页第四页，共32页。（2） 汽车的行驶(xngsh)阻力GkAlBE0DCGk0EBCDA(a)(b)弹塑性体的受力特性弹塑性体的受力特性加力过程减力过程变形外力第4页/共32页第五页，共32页。

2、1） 滚动(gndng)阻力aGMkffGraGrMPkkkkfffPkraf/fGPafcosfGPaf道路纵向的坡度角。第5页/共32页第六页，共32页。2） 坡度(pd)阻力sinaiGptanshiiGGPaaitan第6页/共32页第七页，共32页。3） 空气阻力nHWvFCPPWPW空气阻力；空气阻力；CC流线型系数；流线型系数；空气密度；空气密度；FF汽车迎风汽车迎风(yng fng)(yng fng)面面积；面面积；vHvH汽车与空气的相对速度；汽车与空气的相对速度；nn随车速变化的指数，当随车速变化的指数，当vH 1 m/svH 1 m/s， n n 1 1； 1 vH 33

3、0 m/s 1 vH 330 m/s vH 330 m/s， n n 3 3。 13/22KFVKFvPW常用汽车的速度代替空气与汽车的相对速度：对于挂车：13/2 . 012KFVnPW第7页/共32页第八页，共32页。4） 惯性(gunxng)阻力dtdvgGPaj1dtdJMeejedtdJMkkjkJe发动机飞轮转动惯量； 和全部车轮的转动惯量。 kJ仅在改变运行状态（加、减速）时才有。仅在改变运行状态（加、减速）时才有。kkkkmkeejrdtdJriidtdJP02dtdiidtdkke0dtdvrdtdkk1dtdvrJriiJgGPPPkkkmkeajjj2220221则：其中

4、：称：220221kmkeakkariiJGgrJGg为汽车回转质量换算系数。则：则：dtdvgGPaj第8页/共32页第九页，共32页。（3） 汽车(qch)的行驶条件jwiftPPPPPdtdvgGKFViGfGriiMaaakmke1320将各力计算公式代入，有：将各力计算公式代入，有：1）汽车行驶的必要条件（驱动条件）汽车行驶的必要条件（驱动条件）jwiftPPPPP2）汽车行驶的充分条件（附着条件）汽车行驶的充分条件（附着条件） GPt汽车行驶的充要条件GPPPPPjwift第9页/共32页第十页，共32页。（3） 汽车的行驶(xngsh)条件第10页/共32页第十一页，共32页。（

5、4） 动力因数(ynsh)及动力特性图dtdvgGiGfGPPaaawtdtdvgifGPPawt令：令：awtGPPD称为动力因数。称为动力因数。含义：某型汽车在海平面高度上，满载情含义：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（单况下，单位车重所具有的后备牵引力（单位车重所具有的牵引潜力）。位车重所具有的牵引潜力）。 当汽车作等速行驶时，当汽车作等速行驶时， ，则，则 ，0dtdvifD仅与道路状况和坡度有关，称为道路阻力系数。仅与道路状况和坡度有关，称为道路阻力系数。 第11页/共32页第十二页，共32页。（4） 动力(dngl)因数及动力(dngl)特性图第12页

6、/共32页第十三页，共32页。（4） 动力(dngl)因数及动力(dngl)特性图TaGGdtdvgdtdvgfDdtdvgD1或awGPGDD与与、V有关，当有关，当 取一定值时，取一定值时，D与与V有有关。关。第13页/共32页第十四页，共32页。（5） 车速(ch s)特性ifdtdvgifD第14页/共32页第十五页，共32页。(chundng)系不发生颤动或敲击声，在突然踏下加速踏板时发动不熄火。（5） 车速(ch s)特性汽车稳定行驶的速度在Vmin与与Vmax之间之间第15页/共32页第十六页，共32页。（6） 汽车(qch)的爬坡性能dtdvgifD爬坡稳定行驶时0dtdvif

7、D，则低档时，汽车爬坡能力大，坡度角较大， ， ， 上式还原为sincosmax fD1cositansin解得，222maxmaxmax11arcsinffDfD则汽车的最大爬坡度为，maxmaxtani第16页/共32页第十七页，共32页。两边同时乘以，积分得（6） 汽车(qch)的爬坡性能在实际行驶时汽车通常在上坡之前加速，让汽车得到较高的车速，然后利用上坡时的减速惯性力来提高爬坡能力，这种用惯性力克服坡度的方法叫动力上坡。11Dgj22Dgj221jjjV221DDgdtdvdsvdt 第17页/共32页第十八页，共32页。2） 动力(dngl)上坡121222111212112111

8、2121221212122021212542225422542222121SVVfDDiifDDVVSSifDDVVSDDgvvdsDDvdvgdsDDgvdvsvv汽车变速行驶时所能克服的坡长，m汽车变速行驶时所能克服的坡度式中，V1取某一档位时的最大速度；V2 取某一档位时的临界速度。第18页/共32页第十九页，共32页。影响(yngxing)汽车行驶稳定性的因素第19页/共32页第二十页，共32页。（1） 纵向(zn xin)稳定受力：惯性阻力Pj1；坡度阻力Pi；汽车重力Ga；空气阻力PW ；回转惯性力矩Mj1及Mj2 ；车轮上的法向反作用力Z1及Z2；滚动阻力矩Mf1及Mf2。就纵向

9、稳定性，汽车上陡坡时最为不利。此时，常以低速度行驶，则坡度阻力主要，Mj1、Mj2、Mf1、Mf2、Pw、Pj1等可略去不计。将其余作用力分别对汽车前轮接地点及后轮接地点取矩，有21cosLGhPLZagi12cosLGhPLZagisinaiGP因LhGLGZgaasincos21LhGLGZgaasincos12第20页/共32页第二十一页，共32页。（1） 纵向(zn xin)稳定0sincos020gaahGLGghL20tan当公路坡度角当公路坡度角临界坡度角临界坡度角0 0时，汽车失去控制并可能绕后轴倾覆。时，汽车失去控制并可能绕后轴倾覆。下坡时，临界条件下坡时，临界条件Z20 ，

10、有，有ghL10tan一般汽车均有一般汽车均有 ，因此，只要满足汽车上坡时不后倾，就可满足汽车下坡，因此，只要满足汽车上坡时不后倾，就可满足汽车下坡时不前翻。所以，只需保证：时不前翻。所以，只需保证：21LL ghL20tan第21页/共32页第二十二页，共32页。（1） 纵向(zn xin)稳定2sinZGra 汽车驱动轮不发生滑转时，公路纵向的极限坡度角。 ragrGGLLhLL11tan将Z2计算公式代入，得需要保证r第22页/共32页第二十三页，共32页。（1） 纵向(zn xin)稳定纵向倾覆比纵向倒溜更加危险。如果 ，汽车在上坡行驶时发生倒溜的现象先于倾覆出现，这样就避免了汽车的纵

11、向倾覆。因此设计汽车时，应满足 ，即0r0rgghLhLL21ghL2LLL21一般的载重汽车满载时， ，而值在不利状态下：泥泞时为0.2，冰滑时为0.1，代入上式，则泥泞时： 冰滑时： 这是今后要讨论的公路极限纵坡、超高横坡、合成坡度等指标值确定的理论依据之一。 79. 065. 0aGG158. 013. 0tan079. 0065. 0tan对公路设计来说，应保证上坡行驶的汽车不发生纵向倒溜。这就要求公路纵坡满足 ，即rarGG tantan第23页/共32页第二十四页，共32页。（2） 横向(hn xin)稳定汽车的重力Ga、离心力C，空气阻力在横向上的分力较小，略去不计；路面对车轮的

12、法向反作用力N1、Nr，路面对车轮的侧向反作用力 、 。 1YrY 法向反作用力 对汽车的左右轮分别取矩，得 BhGCBGCNgaarsincos2cossinBBGChGCNagar2cossinsincos “+”表示汽车在未设超高的双坡路面外测行驶；“”与上相反，表示汽车在未设超高的双坡路面内侧行驶。 第24页/共32页第二十五页，共32页。 横向横向(hn xin)(hn xin)作用力作用力横向(hn xin)作用力Y ：sincosaGCY因为路拱横坡通常很小，所以很小， 1cos0tansini0iGCYai0路面横坡度。RvgGCa2离心力0202igRvGiGgRvGYaaa

13、02igRvGYa令横向力系数 ，横向力Y与车重的比值02igvR0igRv有中的“+”、“”的意义与前述意义相反，汽车在路面外测行驶时采用“”，在路面内侧行驶时采用“+”。 第25页/共32页第二十六页，共32页。 侧向侧向(c xin)(c xin)反作用力反作用力YaGY/max路面对(min du)车轮的侧向反作用力 横向摩擦系数 YXatGYmax路面对车轮的纵向反作用力 纵向摩擦系数 X2max2max2maxYPPt总反作用力P 222YX所以 若在直线上行驶，则 XY0若在曲线上行驶，则 2220YXY第26页/共32页第二十七页，共32页。（2） 横向(hn xin)稳定在倾

14、斜的横坡面上作曲线运动的汽车，由于横向力的作用，当位于曲线内侧车轮上的法向反作用力为零时，汽车将发生横向倾覆。即临界条件为：Nr0 0sincos2cossingaahGCBGCgaahiGCBGiC002由于 ，并考虑与Ga相比， 值小可略去不计，则上式可简化成 0iGCYa0iC gahBGY20max2ihBgRvg02min2ihBgvRg将其代入半径、速度计算公式中，可得到在一定半径条件下的最大速度值，在一定速度下的最小半径值。即第27页/共32页第二十八页，共32页。（2） 横向(hn xin)稳定当横向力Y大于附着力 时，汽车将发生横向滑移，由平衡条件知maxYYaGYYmaxYaGY即当 时，汽车将发生横向滑移 。将 代入速度、半径计算公式中，得到当R为定值时为保证不发生横向滑移，汽车所能行驶的最大速度，以及当v为定值时，平曲线所能采用的最小曲线半径，即Y0maxiRgvY02minigvRYYaGY第28页/共32页第二十九页，共32页。（2） 横向(hn xin)稳定要保证滑移先于倾覆出现 ，需满足YghB2要保证不出现滑移，需满足Y第2