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1、道路勘测设计ch2汽车行驶特性第第2章章 汽车行驶理论汽车行驶理论 本章目的 道路设计是以满足汽车行驶的要求为前提的。道路设计是以满足汽车行驶的要求为前提的。汽汽车车运运动动基基本本规规律律及及对对公公路路的的要要求求，指指导导公公路路设设计计；保保证证公公路路的的使使用用品品质质、服服务务等等级级。汽汽车车行行驶驶理理论论是是公公路路线线形设计的理论基础。形设计的理论基础。发动机输出的功率发动机输出的功率N与产生的扭矩与产生的扭矩M的关系的关系：1 1汽车发动机外特性曲线汽车发动机外特性曲线N-n曲线曲线M-n曲线曲线耗油量耗油量ge-n曲线曲线第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽
2、车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 2.1.2 2.1.2 汽车行驶工作原理汽车行驶工作原理东风东风EQ-140发发动机外特性曲线动机外特性曲线汽车传动系统汽车传动系统2 2牵引力与曲轴扭矩的关系牵引力与曲轴扭矩的关系第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 2.1.2 2.1.2 汽车行驶工作原理汽车行驶工作原理（1）发动机扭矩的传递）发动机扭矩的传递传到传动轴上的扭矩为：传到传动轴上的扭矩为：Mn=Meikk经主传动器的半轴而传到汽车驱动轮上的扭矩值为经主传动器的半轴而传到汽车驱动轮上的扭矩值为Mk=Mni00=Mei00ikk令令m=0k，m称为传
3、动系的机械效率称为传动系的机械效率 Mk=Mei0ikm（2）牵引力）牵引力Ft与曲轴扭矩与曲轴扭矩Me的的关系：关系：rk车轮工作半径，即计入轮胎弹性变形后的车轮半径车轮工作半径，即计入轮胎弹性变形后的车轮半径（m）。它与内胎气压，外胎构造、路面的刚性与平衡性以及）。它与内胎气压，外胎构造、路面的刚性与平衡性以及车轮上的荷载有关。其值一般为车轮上的荷载有关。其值一般为0.93r00.96r0，r0为未变形前为未变形前轮胎的自由半径。轮胎的自由半径。第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 n驱动轮上的转速为驱动轮上的转速为：车速车速V与发电机转速关系：
4、与发电机转速关系：q驱动力驱动力Ft Ft 与行车速度之间的关系与行车速度之间的关系 式：式：q驱动力驱动力FtFt与功率与功率NeNe之间的关系式：之间的关系式：qV V车速与发电机转速关系：式：车速与发电机转速关系：式：第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 2.2.1 2.2.1 汽车牵引力汽车牵引力2.2 2.2 汽车行驶力学分析汽车行驶力学分析 1.滚动阻力滚动阻力q汽汽车车的的轮轮胎胎具具有有弹弹性性，所所以以当当车车轮轮滚滚动动时时，轮轮胎胎会会连连续续反反复复地地发生变形。发生变形。qZ表表示示即即车车轮轮法法向向反反作作用用力力，与与
5、车车轮轮负负荷荷Gk大大小小相相等等，方方向向相相反反。但但法法向向反反作作用用力力Z的的作作用用点点较较车车轮轮法法线线前前移移了了一一个个距距离离a，因而产生一个滚动阻力距因而产生一个滚动阻力距Mf，其值为，其值为Mf=Gka汽车行驶阻力包括：汽车行驶阻力包括：滚动阻力滚动阻力Ff 坡度阻力坡度阻力Fi 空气阻力空气阻力Fw 惯性阻力惯性阻力Fj2.2.2 2.2.2 汽车行驶阻力汽车行驶阻力第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 1.滚动阻力滚动阻力欲使车轮在路上作等速滚动，必须在车轮中心加一推力欲使车轮在路上作等速滚动，必须在车轮中心加一推力T
6、1，它，它与地面切向反作用力构成一力偶矩来克服滚动阻力矩。由平衡与地面切向反作用力构成一力偶矩来克服滚动阻力矩。由平衡条件得：条件得：Mf=T1rkT1=Mf/rk=Gka/rk令令f=a/rk，则，则T1=Gaf或或f=T1/Gaf 称为滚动阻力系数称为滚动阻力系数。由上述可知，滚动阻力系数是车轮在一定。由上述可知，滚动阻力系数是车轮在一定条件下滚动时，所需推与车轮负荷之比，条件下滚动时，所需推与车轮负荷之比，即单位车重所需的推即单位车重所需的推力力。对整个车辆，为克服滚动阻力矩所必须的推力为对整个车辆，为克服滚动阻力矩所必须的推力为 T=T1=G kf=G af 滚动阻力滚动阻力Ff为：为
7、：Ff=Gaf当当汽汽车车在在坡坡度度角角的的公公路路上上行行驶驶时时，其其车车轮轮负负荷荷变变为为Gacos，则则其滚动阻力为其滚动阻力为Ff =G acosf第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 汽汽车车在在坡坡道道倾倾角角为为的的道道路路上上行行驶驶时时，车车重重G在在平平行行于于路路面面方方向向的的分分力力为为Gsin，上上坡坡时时它它与与汽汽车车前前进进方方向向相相反反，阻阻碍碍汽汽车车行行驶驶；而而下下坡坡时时与与前前进进方方向向相相同同，助助推推汽汽车车行行驶驶。坡坡度度阻阻力力可可用用下下式式计算计算Ri=Gasin因坡道倾角一般较小
8、，认为因坡道倾角一般较小，认为sintg i，则，则Fi=Gatan=Gai（N）式中：式中：Ri坡度阻力坡度阻力（N）；）；Ga车辆总重力（车辆总重力（N）；）；i 道路纵坡度，上坡为正；下坡为负。道路纵坡度，上坡为正；下坡为负。2.坡度阻力坡度阻力 li=5%请计算请计算 sin和和tg h i=h/l第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 q汽汽车车在在行行驶驶中中，由由于于迎迎面面空空气气质质点点的的压压力力，车车后后的的真真空空吸吸力力及及空空气气质质点点与与车车身身表表面面的的摩摩擦擦力力阻阻碍碍汽汽车车前前进进，总总称称为为空空气气阻阻力
9、力。空空气气阻阻力力分分为为压压力力阻阻力力和和摩摩擦擦阻阻力力，而而压压力力阻阻力力又又分分为压差阻力、干扰阻力、冷却系阻力和诱导阻力。为压差阻力、干扰阻力、冷却系阻力和诱导阻力。q为为了了简简化化计计算算，采采用用集集中中作作用用的的空空气气阻阻力力FW来来代代替替分分布布在在整整个汽车各部位上的阻力。个汽车各部位上的阻力。q空气阻力空气阻力FW可用下式计算可用下式计算：3.空气阻力空气阻力式中：式中：C流线型系数；流线型系数；空气密度，空气密度，kg/m3，一般，一般=1.2258Ns2/m4；A汽车迎风面面积，汽车迎风面面积，m2；vH汽车与空气相对速度，汽车与空气相对速度，m/s；n
10、 随随车车速速变变化化的的指指数数，当当vH1m/s，n=1；1vH330m/s，n=2；vH330m/s，n=3。第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 q在在汽汽车车行行驶驶中中，一一般般n取取2，在在地地面面空空气气密密度度变变化化甚甚小小，可可视视为为常常数数，将将上上式式的的C与与的的乘乘积积以以系系数数K取取代代之之，在在计计算算中中又又近近似似地取相对速度地取相对速度vH等于车速等于车速v（m/s），则），则 FW=KAv2=KAV2/13式式中中：K空空气气阻阻力力系系数数，kg/m3。其其值值可可由由道道路路试试验验，风风洞洞试验等方
11、法测得；试验等方法测得；V车速，车速，km/h。q对对汽汽车车列列车车的的空空气气阻阻力力，一一般般可可按按每每节节挂挂车车的的空空气气阻阻力力为为其其牵牵引车的引车的20%20%折算。折算。则对则对n n节挂车的汽车列车，其空气阻力为节挂车的汽车列车，其空气阻力为FW=（1+0.2n）KAV2/13 q汽汽车车的的迎迎风风面面积积，即即汽汽车车在在纵纵轴轴的的垂垂直直面面上上的的投投影影面面积积，可可用用投影法测得，也可用下列公式计算投影法测得，也可用下列公式计算 载重汽车和公共汽车载重汽车和公共汽车A=BH小客车小客车A=0.78B1H第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理
12、论汽车行驶理论汽车行驶理论 3.空气阻力空气阻力乘积乘积KAKA称为汽车流线性因数称为汽车流线性因数 第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 v汽汽车车变变速速行行驶驶时时，需需要要克克服服其其质质量量变变速速运运动动时时产产生生的的惯惯性性力力和惯性力矩称为惯性阻力，用和惯性力矩称为惯性阻力，用R Rj j表示。表示。汽车的质量：平移质量汽车的质量：平移质量旋转质量旋转质量4惯性阻力惯性阻力v汽车平移质量的惯性阻力汽车平移质量的惯性阻力Rj1为为：v旋转旋转质量的惯性阻力质量的惯性阻力Rj2 汽车上各回转部件（如飞轮、离合器、变速器、齿轮、传动汽车上
13、各回转部件（如飞轮、离合器、变速器、齿轮、传动轴、主传动器、车轮等）的转动惯量，以发动机飞轮及汽车轴、主传动器、车轮等）的转动惯量，以发动机飞轮及汽车车轮的数值为最大，通常忽略其它部件的影响而不计。车轮的数值为最大，通常忽略其它部件的影响而不计。飞轮的惯性力矩飞轮的惯性力矩MjeMje为：为：Mje=Jede/dt Mje=Jede/dt 车轮的惯性力矩车轮的惯性力矩Mjk Mjk 为：为：Mjk=Jkdk/dt回转部件的惯性阻力回转部件的惯性阻力Rj2为：为：第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 惯性阻力计算：惯性阻力计算：Rj2与与Rj1之之和和
14、即即汽汽车车的的惯惯性性阻阻力力Rj（N）。为为简简化化计计算算引引入入一一个个系数系数，得，得式式中中称称为为汽汽车车回回转转质质量量换换算算系系数数。主主要要与与飞飞轮轮的的转转动动惯惯量量、车轮的转动惯量以及传动系的传动比有关，其值可用下式计算：车轮的转动惯量以及传动系的传动比有关，其值可用下式计算：式式中中1与与2为为分分别别考考虑虑汽汽车车车车轮轮和和发发动动机机飞飞轮轮的的惯惯性性影影响响而而引引用用的的两两个个系系数数。对对一一般般汽汽车车而而言言其其数数值值变变化化不不大大；1在在0.030.05之之间间；2对对于于小小客客车车在在0.050.07之之间间，对对于于载载重重汽汽
15、车车在在0.040.05之间。之间。第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 1汽车行驶的必要条件汽车行驶的必要条件为为使使汽汽车车运运动动，汽汽车车的的牵牵引引力力必必须须与与汽汽车车运运动动时时所所遇遇到到各各项项阻阻力之和平衡，即力之和平衡，即Ft=RfRi+RWRj代入表达式，汽车的运动方程式为代入表达式，汽车的运动方程式为：2.2.3 2.2.3 汽车的行驶条件汽车的行驶条件式式中中Ri前前的的“+”表表示示上上坡坡，“-”表表示示下下坡坡；Rj前前的的“+”表表示示加速，加速，“-”表示减速，表示减速，Rf与与RW恒为正值。恒为正值。上式又称
16、为牵引平衡方程上式又称为牵引平衡方程。即汽车的牵引力。即汽车的牵引力Ft必须等于各行驶必须等于各行驶阻力之和才能保证车辆正常行驶，即汽车行驶的必要条件阻力之和才能保证车辆正常行驶，即汽车行驶的必要条件（亦称（亦称驱动条件驱动条件）：）：Ft=R=RfRi+RWRj 第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 汽汽车车的的牵牵引引力力与与路路面面对对车车轮轮的的水水平平反反力力大大小小、方方向向均均相相同同，而而路面对车轮的水平反力受轮胎与路面间附着条件的制约。路面对车轮的水平反力受轮胎与路面间附着条件的制约。驱动力小于或等于轮胎与路面之间的附着力，即驱动力
17、小于或等于轮胎与路面之间的附着力，即 Ft G式中：式中：G驱动轮荷重（驱动轮荷重（N），对于全轮驱动的汽车，为汽车），对于全轮驱动的汽车，为汽车 总重；对于后轮驱动的汽车，一般取小汽车；总重；对于后轮驱动的汽车，一般取小汽车；G=0.5Ga 0.65Ga，载重汽车：，载重汽车：G=0.65Ga0.8Ga；轮胎与路面间的摩擦系数。轮胎与路面间的摩擦系数。上式即为汽车行驶的充分条件，亦称上式即为汽车行驶的充分条件，亦称附着条件附着条件。把把式式结结合合起起来来，便便是是汽汽车车行行驶驶的的充充分分必必要要条条件件，亦亦称称为为汽汽车车运运动的驱动与附着条件，即动的驱动与附着条件，即 F Ft t
18、=R Rf f R Ri i+R Rw w R Rj jG G 2.汽车行驶的充分条件汽车行驶的充分条件第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 摩摩擦擦系系数数与与路路面面的的粗粗糙糙程程度度、潮潮湿湿泥泥泞泞程程度度、轮轮胎胎花花纹纹和和气气压压、车车速速、荷荷载载重重量量等等因因素素有有关关。各各类类路路面面的的平平均均值值如如表表2.1.6 2.1.6 3.3.道路摩擦系数道路摩擦系数第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 2.3 2.3 汽车的动力特性及加、减速行程汽车的动力特性及加、减速行程 v动力特
19、性：能反映汽车动力性能的指标。动力特性：能反映汽车动力性能的指标。v汽汽车车的的动动力力性性能能：指指汽汽车车所所具具有有的的加加速速、上上坡坡、最最大大速速度度等等的的性性能能。汽汽车车的的动动力力性性愈愈好好，速速度度就就愈愈高高，所所能能克克服的行驶阻力也愈大。服的行驶阻力也愈大。第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 2.3 汽车的动力特性及加、减速行程 2.3.1 2.3.1 动力因数和动力特性图动力因数和动力特性图1.1.动力因数动力因数:汽车的运动方程式：汽车的运动方程式：Ft=RfRi+RWRj 改变形式，改变形式，Ft-RW=RfRi
20、Rj Ft-FW称为汽车的后备牵引力称为汽车的后备牵引力。Ft、R RW W之值均与汽车的构造和行驶速度有关。之值均与汽车的构造和行驶速度有关。代入表达式代入表达式第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 令上式左端为令上式左端为D，即，即为为使使不不同同类类型型汽汽车车的的动动力力特特性性进进行行比比较较，且且有有相相同同的的评评价价尺尺度度，将上式两端分别除以车辆总重将上式两端分别除以车辆总重Ga，得，得 D称为动力因数称为动力因数。其含义是：某型汽车在海平面高度上，满载情况下，单位车重其含义是：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
21、备牵引力（又叫单位车重所具有的牵引潜力）。所具有的后备牵引力（又叫单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，dv/dt=0则则D=f i=式中：式中：道路阻力系数道路阻力系数，=f i，仅与道路状况和坡度有关。，仅与道路状况和坡度有关。第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 2.动力特性图动力特性图:动力因数动力因数D与车速与车速V间的关间的关系曲线，称为动力特性图系曲线，称为动力特性图当当道道路路所所在在地地不不在在海海平平面面上上，汽汽车车也也不不是是满满载载，由由于于海海拔拔增增高高，气气压压降降低低，使使发发动动机机输
22、输出出功功率率、汽汽车车的的驱驱动动力力及及空空气气阻阻力力都都随随之之降降低低，所所以以，应应对对动动力力因因数数D进进行行修修正正。方方法法是是给给D乘以一个修正系数乘以一个修正系数，3.海拔荷载修正系数海拔荷载修正系数:n称为动力因数称为动力因数D的海拔荷载修正系数，其值为的海拔荷载修正系数，其值为式中：式中：Ga满载时汽车重力，满载时汽车重力，N；GT 实际装载时汽车重力，实际装载时汽车重力，N；海拔系数。海拔系数。图图2.2.2海拔系数图海拔系数图第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 当当汽汽车车的的动动力力因因数数为为D，道道路路阻阻力力
23、为为，汽汽车车的的行行驶驶状状态态有有以以下三种情况：下三种情况：2.3.2 2.3.2 车速特性车速特性 得得由由p当当D时：时：加速行驶加速行驶p当当=D时：时：等速行驶等速行驶p当当D时：时：减速行驶减速行驶第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 l最最高高车车速速就就是是指指在在良良好好的的路路面面条条件件情情况况下下，稳稳定定行行驶驶的的汽汽车所能够达到的最大行驶速度。车所能够达到的最大行驶速度。ldv/dt=0，则则D=直直线线与与D=f（V）曲曲线线的的交交点点所所对对应应的的速速度度Vc，即为在道路阻力为，即为在道路阻力为时，汽车可能的
24、最大行驶速度。时，汽车可能的最大行驶速度。2.临界速度临界速度1.道路条件一定时的最高车速道路条件一定时的最高车速图图2.2.3某排挡的动力特性图某排挡的动力特性图第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 l最最高高车车速速就就是是指指在在良良好好的的路路面面条条件件情情况况下下，稳稳定定行行驶驶的的汽汽车车所能够达到的最大行驶速度。所能够达到的最大行驶速度。ldv/dt=0，则则D=直直线线与与D=f（V）曲曲线线的的交交点点所所对对应应的的速速度度Vc，即为在道路阻力为，即为在道路阻力为时，汽车可能的最大行驶速度。时，汽车可能的最大行驶速度。2.临界
25、速度临界速度l对对某某一一排排挡挡的的动动力力特特性性曲曲线线，动动力力因因数数D均均有有一一定定的的使使用用范范围围，且且存存在在一一个个最最大大值值Dmax，其其所所对对应应的的速速度度Vk称称为为该该档档的的临界速度。临界速度。1.道路条件一定时的最高车速道路条件一定时的最高车速图图2.2.3某排挡的动力特性图某排挡的动力特性图第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 3.汽车的最高速度汽车的最高速度汽汽车车的的最最高高速速度度：是是指指节节流流阀阀全全开开、满满载载（不不带带挂挂车车）、在在表表面平整坚实水平路段上作稳定行驶时的速度。面平整坚实水
26、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：4.汽车的最小稳定速度汽车的最小稳定速度汽汽车车的的最最小小稳稳定定速速度度：是是指指满满载载（不不带带挂挂车车）在在路路面面平平整整坚坚实实的水平路段上，稳定行驶时的最低速度（即临界速度的水平路段上，稳定行驶时的最低速度（即临界速度Vk）。）。第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 最最大大爬爬坡坡度度：指指汽汽车车在在坚坚硬硬路路面面上上用用最最低低档档作作等等速速行行驶驶时时所所能能克服的最大坡度。克服的最大坡度。cos1，sintgi，Dmax=fcos+sin（略去海拔
27、荷载系数（略去海拔荷载系数）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：2.3.3 2.3.3 汽车的爬坡能力汽车的爬坡能力汽汽车车的的爬爬坡坡能能力力是是指指汽汽车车在在良良好好路路面面上上等等速速行行驶驶时时克克服服了了其其它它行驶阻力后所能爬上的纵坡度。行驶阻力后所能爬上的纵坡度。dv/dt=0则则i=D-f则汽车的最大爬坡度为：则汽车的最大爬坡度为：imax=tanmax 第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 l假假定定汽汽车车用用一一个个排排挡挡动动力力上上坡坡，以以速速度度驶驶入入坡坡段段，并并以以速速度度V V2 2
28、驶出坡段，则可能克服的坡度驶出坡段，则可能克服的坡度i i1 1和相应的坡长和相应的坡长S S1 1，l由由速速度度V Vt t和和V V2 2在在动动力力特特性性图图上上，可可求求得得相相应应的的动动力力因因数数值值D D1 1和和D D2 2，则由公式可得相应的加速度，则由公式可得相应的加速度汽车的动力上坡汽车的动力上坡第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 l假假定定汽汽车车用用一一个个排排挡挡动动力力上上坡坡，以以速速度度V V1 1驶驶入入坡坡段段，并并以以速速度度V V2 2驶出坡段，则可能克服的坡度驶出坡段，则可能克服的坡度i i1 1和
29、相应的坡长和相应的坡长S S1 1，l由由速速度度V Vt t和和V V2 2在在动动力力特特性性图图上上，可可求求得得相相应应的的动动力力因因数数值值D D1 1和和D D2 2，则由公式可得相应的加速度，则由公式可得相应的加速度汽车的动力上坡汽车的动力上坡n因因vdt=ds，dt=ds/v,代入上式得：代入上式得：第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 2.4 2.4 汽车行驶稳定性汽车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，汽车尚能保持正常行驶状态和方向，不致失去控制而
30、产下，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、倾覆等现象的能力。生滑移、倾覆等现象的能力。稳定性：纵向稳定性：纵向横向横向表现：滑移表现：滑移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第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 n横向稳定性：横向稳定性：表现：倾覆表现：倾覆n滑移（侧滑）滑移（侧滑）第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 2.4.1 2.4.1 2.4.1 2.4.1 汽车汽车汽车汽车行驶的纵向稳定性行驶的纵向稳定性行驶的纵向稳定性行驶的纵向稳定性1纵向倾覆纵向倾覆：一般一
31、般L2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，因此，因此，一般来说汽车的纵向倾覆稳定条件是很容易满足的。一般来说汽车的纵向倾覆稳定条件是很容易满足的。2 2纵向滑移（驱动轮滑转）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临界状态：下滑力等于驱动轮与路面的附着力Gsin Gk因为因为sin tg=i，则纵向滑移临界状态条件：，则纵向滑移临界状态条件：纵向滑移的极限状态纵向滑移的极限状态倒溜倒溜发生条件：发生条件：Gsin G i=tg=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，汽车可能产生时，汽车可能产生纵向滑移
32、。纵向滑移。在在泥泥泞泞时时=0.2，冰冰滑滑时时=0.1，因因此此汽汽车车不不产产生生倒倒溜溜的的条条件一般是件一般是i0.10.2（泥泞时）。（泥泞时）。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）。第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 2.4.2 2.4.2 汽车行驶的横向稳定性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。心，方向水平背离圆心。1 1汽车在平曲线上行驶受到的横向作用力：汽车在平曲
33、线上行驶受到的横向作用力：离心力离心力第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 汽车在平曲线上行驶时会产生离心力，其作用点在汽车的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。重心，方向水平背离圆心。汽车在平曲线上行驶时受到的平行与路面方向的横向力总和汽车在平曲线上行驶时受到的平行与路面方向的横向力总和X为为：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 离心力离心力第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 2.4.2 2.4.2 汽车行驶的横向稳定性汽车行
34、驶的横向稳定性汽车在平曲线上行驶时，受到得法向作用力总和汽车在平曲线上行驶时，受到得法向作用力总和Y为：为：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。第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 （1 1）横向倾覆稳定性）横向倾覆稳定性 倾覆力矩和稳定力矩的极限平衡状态是：倾覆力矩和稳定力矩的极限平衡状态是：2.汽汽车车在曲在曲线线上行上行驶驶的的稳稳定性分析定性分析 当满足当满足条件时，汽车在平曲线上行驶就不会产生倾覆。条件时，汽车在平曲线上行驶就不会产生倾覆。第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理
35、论汽车行驶理论汽车行驶理论 （1 1）横向倾覆稳定性）横向倾覆稳定性 倾覆力矩和稳定力矩的极限平衡状态是：倾覆力矩和稳定力矩的极限平衡状态是：2.汽汽车车在曲在曲线线上行上行驶驶的的稳稳定性分析定性分析 当满足当满足条件时，汽车在平曲线上行驶就不会产生倾覆。条件时，汽车在平曲线上行驶就不会产生倾覆。第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 （2 2）横向滑移稳定）横向滑移稳定 横横向向滑滑移移：当当横横向向力力X X大大于于轮轮胎胎和和路路面面之之间间的的横横向向附附着着力力X X时，汽车将发生产生横向滑移。时，汽车将发生产生横向滑移。汽车不发生横向滑移
36、的条件是：汽车不发生横向滑移的条件是：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：半径为：第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 3 3横向稳定性的保证横向稳定性的保证 汽汽车车在在平平曲曲线线上上行行驶驶时时的的横横向向稳稳定定性性主主要要取取决决于于横横向向力力系系数数值的大小。值的大小。现现代代汽汽车车在在设设计计制制造造时时重重心心较较低低，一一般般b2hb2hg g，而而 x x0.50.5,即即 汽汽车车在在平平曲曲线线上上行行驶驶时时，在在发发生生横横向向倾倾覆覆之之前前
37、先先产产生生横横向向滑移现象。滑移现象。在在道道路路设设计计中中只只要要保保证证不不产产生生横横向向滑滑移移现现象象发发生生，即即可可保保证横向稳定性。证横向稳定性。保证横向稳定性的条件：保证横向稳定性的条件：第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 车车轮轮制制动动是是利利用用制制动动器器内内的的摩摩擦擦阻阻力力矩矩来来形形成成汽汽车车运运动动方方向相反的路面对车轮的切向摩擦阻力，简称为车轮制动力向相反的路面对车轮的切向摩擦阻力，简称为车轮制动力F FT T。在在极极限限状状态态下下，汽汽车车的的最最大大制制动动力力取取决决于于轮轮胎胎与与路路面面间间
38、的的附附着着力力。其其值值等等于于车车轮轮对对地地面面的的垂垂直直荷荷载载G与与轮轮胎胎和和路路面面的的摩摩擦系数的乘积，即：擦系数的乘积，即：F FTmaxTmax=G G 汽车在部分滑动部分滚动的情况下附着力最大。汽车在部分滑动部分滚动的情况下附着力最大。制动平衡方程式为：制动平衡方程式为：-F Ft t=F=Ff f FFi i+F+Fw wFFj j F Ft t+F+Ff f FFi i+F+Fj j=0=0（忽略空气阻力）（忽略空气阻力）汽汽车车的的制制动动性性是是指指汽汽车车行行驶驶中中强强制制降降低低车车速速以以至至停停车车，或或在在下坡时能保持一定速度行驶的能力。下坡时能保持
39、一定速度行驶的能力。2.5.1 2.5.1 2.5.1 2.5.1 汽车的制动过程与制动力汽车的制动过程与制动力汽车的制动过程与制动力汽车的制动过程与制动力 2.5 2.5 汽车的制动性汽车的制动性 第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 2.5.2 2.5.2 汽车制动性的评价指标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）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效能的热稳定性 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：在在路路面面干干燥燥（=0.50.7状状态态下下计计算算出
40、出减减速速度度可可达达79m/s2。在在实实际际使使用用中中，过过大大的的制制动动减减速速度度不不仅仅要要增增加加燃燃料料消消耗耗和和轮轮胎胎磨磨损损，而而且且还还会会使使乘乘客客感感到到不不舒舒适适和和货货物物在在车车厢厢内内碰碰撞撞。因因此此，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下，制动减速度才超过况下，制动减速度才超过4m/s2。第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 2.制动时间制动时间 驾驾驶驶者者开开始始得得到到制制动动讯讯号号起起，到到制制动动器器完完全全发发生生作作
41、用用为为止止，需需要要经经过过一一段段时时间间。这这段段时时间间取取决决于于驾驾驶驶者者的的反反映映时时间间和和制制动动生生效效时时间间两两项项之之和和。在在公公路路设设计计时时，常常取取这这两两部部分分时时间间之之和和为为1.02.5s。3.制动距离制动距离 制动距离是指汽车以速度制动距离是指汽车以速度V V1 1行驶时，从驾驶员发现障碍物，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并判断是否刹车到汽车安全停止所行驶的距离S SS S。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：制动距离是指汽车以速
42、度制动距离是指汽车以速度V V1 1行驶时，从驾驶员发现障碍物，并判行驶时，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断是否刹车到汽车安全停止所行驶的距离S SS S。若若考考虑虑到到驾驾驶驶者者的的反反映映时时间间和和制制动动生生效效时时间间，以以及及实实际际使使用用中中有有时时制制动动不不充充分分等等情情况况，可可采采用用一一个个使使用用系系数数（或或简简称称为为制制动动系数）系数）K予以修正。此时汽车制动减速行驶的全部制动距离应为：予以修正。此时汽车制动减速行驶的全部制动距离应为：第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 汽汽车车
43、完完成成运运输输工工作作所所消消耗耗的的燃燃油油量量称称为为燃燃油油消消耗耗量量，燃燃油油经经济济性性的的评评价价指指标标通通常常用用一一定定运运行行工工况况下下汽汽车车行行驶驶百百公公里里的的燃燃油油消消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。2.6.1 2.6.1 汽车的燃油经济性评价指标汽车的燃油经济性评价指标评评价价汽汽车车的的燃燃料料经经济济性性指指标标有有两两类类，一一类类是是以以行行驶驶一一定定里里程程(或或一一定定运运量量)所所消消耗耗的的能能量量来来衡衡量量，如如每每行行驶驶100km的的耗耗油油量量(kg)、每每吨吨公公里里运运量
44、量的的耗耗油油量量(kg)等等。另另一一类类是是消消耗耗单单位位燃燃料料所所行行驶驶的的里里程程，如如每每公公斤斤燃燃料料所所行行驶驶的的里里程程(km)。上上述述指指标标与与发发动动机的燃料经济性有关。机的燃料经济性有关。通通常常用用发发动动机机的的燃燃料料消消耗耗率率qe表表示示。燃燃料料消消耗耗率率是是指指发发动动机机发发出出每每千千瓦瓦小小时时功功率率的的燃燃料料消消耗耗量量。已已知知发发动动机机的的功功率率N和和转转速速n后后，可可在在发发动动机机台台架架试试验验获获得得的的发发动动机机负负荷荷特特性性图图上上查查出出燃燃油油消耗率消耗率g ge e。2.6 2.6 汽车的燃油经济性
45、汽车的燃油经济性 第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 1汽汽车车使用方面使用方面主主要要与与汽汽车车的的行行驶驶速速度度、挡挡位位选选择择、挂挂车车的的应应用用、正正确确调调整整保保养养等因素有关。等因素有关。这这些属于汽些属于汽车车运用与运用与维维修研究修研究课题课题。2汽汽车结车结构方面构方面主主要要从从改改进进汽汽车车发发动动机机、提提高高燃燃油油质质量量、改改进进润润滑滑油油质质量量、改改进进传传动动系系统统、改改进进底底盘盘及及车车身身设设计计等等方方面面着着手手。这这些些属属于于汽汽车车设设计计研究的研究的课题课题。3道路道路设计设计方面方面从从道道路路线线形形和和结结构构上上设设计计着着手手，提提高高道道路路路路面面质质量量和和线线形形标标准准，对对节节省省燃燃油油消消耗耗有有着着十十分分重重要要的的意意义义，这这是是道道路路设设计计的的一一个个重重要要任务。任务。2.6.2 2.6.2 影响汽车燃料经济性的因素影响汽车燃料经济性的因素 第第第第2 2 2 2章章章章 汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论汽车行驶理论 此此课件下件下载可自行可自行编辑修改，修改，仅供参考！供参考！感感谢您的支持，我您的支持，我们努力做得更好！努力做得更好！谢谢!