道路勘测设计 汽车行驶理论ppt课件

1、第2章 汽车行驶实际规范设计车辆：一种假设车辆，其尺寸和运转性能可用于确定道路、交叉布置和几何外形的某些要求。是设计所采用的有代表性的车型，其外廓尺寸、载分量和运转性能是用于确定道路几何设计、交叉几何设计和路基宽度的主要根据。2.1概述一、道路设计车辆车辆类型项 目总长总宽总高前悬轴距后悬尺 寸（m）小客车载重汽车鞍式列车612161.82.52.52440.81.51.23.86.54+8.81.442(JTG B01-2003) 规定的设计车辆尺寸规定的设计车辆外廓尺寸车辆类型项 目总长总宽总高前悬轴距后悬尺 寸（m）小客车载重汽车鞍式车512181.82.52.5 1.64.04.01.

2、01.51.72.76.55.8+6.71.34.03.8 限制通行车辆：除根本规范设计车辆外，有时还必需对大于设计车辆，甚至超越法定尺寸限制的某些车辆的运转作特殊规定，这类车辆称为限制通行车辆。汽车行驶要求：平安、迅速、经济、温馨。 道路设计应根据汽车行驶时的受力特点，提供适当的根底设备条件，保证汽车在良好的行驶环境中运转。 2.2 . 汽车行驶要求1空气阻力N空气阻力迎面空气质点的压力车后的真空吸力空气质点与车身摩擦力 一、汽车的行驶阻力 式中：K空气阻力系数，它与汽车的流线型有关Nm2，； F汽车迎风面积或称正投影面积m2；v汽车与空气的相对速度kmh，可近似地取汽车的行驶速度。 对汽车

3、列车的空气阻力，普通可按每节挂车的空气阻力为其牵引车的20%折算。V=100km/h时，一半的功率用来抑制空气阻力 2道路阻力道路阻力：由弹性轮胎变形和道路的不同路面类型及纵坡度而产生的阻力，主要包括滚动阻力和坡度阻力。1滚动阻力产生功率耗费缘由：轮胎变形时，资料内部摩擦；柔性路面变形，产生摩擦；路面不平整呵斥震动和撞击。滚动阻力与汽车的总重力成正比，假设坡道倾角为时，其值可用下式计算。 PfGfcos值普通较小，以为cos1，那么 Pf=Gf N式中：Pf滚动阻力N； G车辆总重力N； f滚动阻力系数， 与路面类型、轮胎构造和行驶速度等有关，如水泥沥青路面f0.01-0.02，土路f0.07

4、-0.15。1滚动阻力汽车在倾角为的道路上行驶：车重G产生程度分力Gsin，上坡时妨碍汽车行驶；下坡时助推汽车行驶。计算式： Pi=Gsin因较小，以为sintgi，那么 Pi=Gi N式中：Pi坡度阻力 N； G车辆总重力N； i 道路纵坡度，上坡为正；下坡为负。2坡度阻力PR=Gf+i滚动阻力和坡度阻力均与道路情况有关，且都与汽车的总重力成正比，将它们统称为道路阻力，以PR表示。式中：f+i统称道路阻力系数。汽车的质量：平移质量 旋转质量抑制质量变速运动时产生的惯性力和惯性力矩称为惯性阻力，用Pj表示。 3惯性阻力平移质量的惯性力 旋转质量的惯性力矩 惯性阻力计算：式中：惯性力系数或旋转质

5、量换算系数。 l12ik2 式中：1表示汽车车轮惯性力的影响系数，1=0.030.05； 2表示发动机飞轮惯性力的影响系数， 小客车2=0.050.07，载重汽车2=0.040.05； ik变速箱的速比。汽车的总行驶阻力R为： P=Pw十PR十Pj二、汽车的牵引力Pt (N)发动机转速机械效率行车速度汽车直线上坡行驶的受力表示图重力下滑力支持力惯性阻力滚动阻力 牵引力空气阻力2.3. 汽车行驶中的受力分析汽车直线下坡行驶的受力表示图重力下滑力支持力惯性阻力滚动阻力 牵引力空气阻力汽车在曲线上行驶的横向受力表示图 -路面横向无坡度重力轮胎与地面横向摩擦力离心力支持力曲线圆心方向道路中线汽 车汽车

6、在曲线上行驶的横向受力表示图-路面横向有坡度下滑力与摩擦力的程度合力下滑力支持力轮胎与地面横向摩擦力 离心力重力曲线圆心方向 汽车道路中线2.4 牵引平衡与汽车行驶的必要条件 1.牵引平衡： Pt=pfpi+pwpj 2.汽车行驶的2个必要条件： A. 汽车的牵引力汽车的的行驶阻力； B. 牵引力轮胎与路面间的最大摩擦力即附着力；1.动力性能Driving characteristics动力要素D: PtPw/GaDf+i/g汽车动力性能包括:最高车速,加速度或加速时间,最大爬坡才干。最高车速Vmax：是指在良好的程度路段上,汽车所能到达的最高行驶车速(Km/h)。加速时间t:分为原地起步加速

7、时间和超车加速时间。原地起步加速时间是指汽车由第I档起步,以最大的加速度逐渐换至高档后到达某一预定的间隔或车速所需求的时间。超车加速时间大多是用高档或次高档由30Km/h,或40km/h,全力加速至某一高速度所需的时间来表示。爬坡才干:用汽车满载时I档在良好的路面上的最大爬坡度imax(%)表示。2.5 机动车的主要特性 JTG B01-2003及其系列规范，研讨纵断面目的的代表车型为CA141和东风140，功率质量比分别为8.9 KW/t和8.3 KW/t；JTG B01-2003系列经过对现阶段主流货车载质量分布曲线的分析和研讨，并思索到我国汽车工业的现状和开展前景，以载质量8 t的东风重

8、型货车为代表车，功率质量比9.3 KW/t。 从最大爬坡才干看，东风汽车可以爬上27%的坡度，但显然这样的坡度是不平安和不经济的。从下坡制动平安性、交通事故率看，纵坡不宜超越8%，否那么，会发生制动失效、雨天滑翻等景象。在汽车制动时，制动间隔由两部分构成，即S =SR+SD=tRV+V2/2dm (1)式中:SR: 对应于呼应时间和建立压力所需时间的行驶间隔m；SD: 对应于充分发出的平均减速度形状下的行驶间隔m；tR: 呼应时间和建立压力所需的时问S，普通取tR=1.0 S ；V: 车速m/s；dm：充分发出的平均减速度m/s2；在汽车制动法规中，对制动间隔和充分发出的平均减速度都分别提出了

9、限值要求。例如，对于轿车，对制动间隔的要求是：S0.1V+V2/150 (2)由上述可以推导出，对充分发出的平均减速度的要求是:dm5.8 (m/s2)2. 制动性能在汽车制动力缺乏时，有何措施可以补救？3. 经过性 是指机动车不用其他辅助措施能以足够高的平均速度经过各种路面、无路地段、各种自然妨碍的才干。车辆经过性分为轮廓经过性和支承经过性。通常把机动车的最小离地间隙、接近角和离去角、纵向和横向经过半径、最大横坡作为车辆的轮廓经过性的评价目的。通常把附着质量、附着质量系数、车轮接地比压车轮对地面的单位压力作为机动车支承经过性的评价目的。4. 机动性: 是指车辆在最小面积内转向和转弯的才干 汽

10、车阐明书中给出的转弯直径是指外转向轮的轨迹圆直径。即汽车前轮处于最大转角形状行驶时，汽车前轴离转向中心最远车轮胎面中心在地面上构成的轨迹圆直径。对于普通的轿车来说，它们的转弯直径大约在10到12米之间。转弯直径与汽车的轴距、轮距及转向轮的极限转角直接有关。轴距、轮距越大，转弯直径也越大；转向轮的极限转角越大，转弯直径就越小。 JTG D20-2006规定了各级公路设计速度对应的圆曲线最小半径值。设计速度（km/h）1201008060403020圆曲线最小半径（m）一般值10007004002001006530最小值650400250125603015圆曲线最小半径 指机动车根据驾驶员的志愿按

11、照规定的方向行驶，且不产生倾覆、滑移的才干。5. 行驶稳定性(1)纵向倒溜当道路的坡度较大，牵引力缺乏以抑制下滑力和摩擦力时，将发生倒溜。牵引力下滑力摩擦力倒溜倾覆重力垂直面支承轮(2)纵向倾覆 当道路的坡度更大，以致于车辆重心超越支承轮着力点垂直面时，将发生倾覆。1).汽车行驶的纵向稳定性1) 横向滑移 当车辆所受的横向力较大，到达轮胎摩擦力的极限值时，将产生横向滑移。横向力重力滑移支持力摩擦力摩擦力支持力汽车如何减小横向力Y？Y=C.cosGa.sin设置道路的横向坡度i，即超高。“+表示内坡；“-表示外坡；bhg2).汽车行驶的横向稳定性(2) 横向力系数Y/Ga“-表示内坡；“+表示外

12、坡；9.83.63.6km/hm/s“+表示内坡；“-表示外坡；不横向滑移的条件！2).汽车行驶的横向稳定性支承轮横向力重力倾覆支持力摩擦力(3) 横向倾覆 当车辆所受的横向力足够大，以致于绕支承轮产生的力矩大于重力力矩，将发生横向倾覆。不倾覆的稳定条件！bhg 设汽车行驶速度为v，方向盘转动的角速度为，经过t秒后，方向盘转动的角度为=t，前轮转动的角度为，=K =Kt，(K1,可调控)； 汽车前后轮的轴距为Lo，那么汽车的转动半径为：Lo2.2.5 汽车在弯道上的行驶轨迹 即曲线上任一点的半径与其距起点的间隔成反比。 此式即为汽车等速行驶，同时以不变的角速度转动方向盘所产生的行驶轨迹-盘旋线

13、。 式中v. Lo/(K)为常量，用常数C替代，那么: t 秒后，汽车行驶间隔为：(1) 盘旋线的方程为R L = A2 A为盘旋线参数 2 两式比较，假设令 1中 C=A2 ，那么两式完全一样。 因此，汽车等速行驶，同时以不变的角速度转动方向盘所产生的行驶轨迹线为盘旋线。 假设车辆以等速行驶，角速度为零，那么所产生的行驶轨迹为：？-圆曲线或直线由右图可知:dl = ddx = dl cos 微分参数方程dy = dl sin yxdlddxdylP因 L = C ，故: 两边积分得:2.2.6. 盘旋线的数学解析 欲求盘旋线上恣意点P的坐标 x,y积分得: 代入微分参数方程得:将cos 、s

14、in 用级数展开，得：即是P点坐标。将级数代入积分,并将 = l2/2C、C= l 代入整理，得：特殊地，在盘旋曲线终点处那么即是盘旋曲线终点坐标。2.2.7 自行车的交通特性自行车的交通特性： 1、短程性 2、行进稳定性 3、动态平衡 4、动力递减性 5、爬坡才干 6、制动才干 7、机动性 道路是汽车交通的根底、支撑物。道路必需符合其效力对象:人、货、车的交通特性,满足它们的交通需求。道路效力性能的好坏表达在量、质、形三个方面,即道路建立数量能否充分,道路构造能否保证平安,路网规划、道道路形能否合理。另外,还有附属设备、管理程度能否配套等。 2.3 道路的交通特性小客车：只需座位在九人座以下

15、，总车重不超越3500 kg，就算是小客车。小客车的最小转弯半径R6.0 m；小客车的输出功率与载重之比为3.75 kW/ kN，在设计时，由于其功率与载重之比值较大，不作为控制要素。载重汽车：包括普通载重汽车、载重车牵引车与半拖挂的组合车。普通载重汽车的最小转弯半径R12.0 m；载重汽车的输出功率与载重之比为0.75 kW/ kN，半挂车为的输出功率与载重之比为0.525 kW/ kN，半挂车的输出功率与载重之比值较低，为防止工程浪费，也不作为控制要素，但在受半挂车影响较大的特殊公路，在计算纵坡长度和设置爬坡车道时，那么要思索半挂车；在普通公路上，决议道路纵坡和坡段长度时以输出功率与载重之比为0.75 kW/ kN的载重汽车作为主要控制。汽车列车：有牵引汽车和全挂车或与搭载在牵引汽车上的半挂车组成，也可有货运汽车和全挂车组成。运用鞍式牵引车的汽车列车称为鞍式列车，公路用汽车列车总重限制500吨。半