第二章 汽车行驶特性

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1.发动机曲轴扭矩
N M 9549 n
式中:M——发动机曲轴的扭矩(N· m); N——发动机的有效功率(kW); n——发动机曲轴的转速(r/min)。
道路勘测设计
二. 汽车的驱动力及行驶阻力
2、驱动轮扭矩
发动机曲轴扭矩M经两次变速传给驱动轮,在Mk的作用下驱 使车轮滚动前进,将力传至从动轮的轮轴上而使从动轮运动。
RI 2
d I dt
式中:I——旋转部分的转动惯量; d ——旋转部分转动时的角加速度。 dt
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二. 汽车的驱动力及行驶阻力
一般用平移质量惯性力的修正来表示旋转质量惯性 力矩。即: G RI a g 存在情况?
式中:a——汽车加速度;
δ——惯性力系数,主要与飞轮、车轮的转动 惯量及传动比有关。
汽车的动力性愈好,速度愈高,所能克服的行驶阻力 愈大。本节为道路纵断面设计提供理论依据。
(一)汽车的动力因数
通过对汽车的运动方程式的变形得:
T RW ( f i) a G g
将上式左端用D表示:
T RW D G
D称为动力因数,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。
上式中驱动力T为节流阀全开时,若部分开启时,要对驱动 力进行修正,修正系数为U,将有关公式代入上式,汽车运动 方程式为:
MT KAV 2 G U G( f i ) a r 21.15 g
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二. 汽车的驱动力及行驶阻力
2.汽车的行驶条件
要使汽车行驶,必须具有足够的驱动力来克服各种行驶阻力, 即:
Байду номын сангаас
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五. 汽车的制动性
1、制动平衡方程式
制动器产生制动力P阻止车轮前进,P值取决于轮胎与路 面之间的附着力,其极限值为:
P G
制动力P的方向与汽车运动方向相反。在制动减速时,车 速减小很快,可略去空气阻力影响。所以制动平衡方程式为:
即:
P RR RI 0
G G G a 0 g g a ( )
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第二章
一. 二. 三. 四. 五.
汽车行驶理论
概述 汽车的驱动力及行驶阻力 汽车的动力特性 汽车的行驶稳定性 汽车的制动性能
一. 概述
(一)研究汽车行驶理论的意义
道路勘测设计
道路设计是以满足汽车行驶的要求为前提的。 汽车运动基本规律及对公路的要求,指导公路设计; 保证公路的使用品质、服务等级。汽车行驶理论是公路线 形设计的理论基础。 汽车行驶对道路的基本要求
1.纵向倾覆
产生纵向倾覆的临界状态:汽车前轮法向 反作用力Z1为零,对O2点取矩并让Z1=0,得:
i0 tga0 l 2/ hg
当坡道倾角a≥a0(或i≥i0),汽车可能发 生纵向倾覆。由上式可以看出纵向稳定性与汽车 重心至后轴的距离l2和重心高度hg有关。
道路勘测设计
四. 汽车的行驶稳定性
2.纵向滑移 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:
sin tg i 则:
G sin Gk
i tg Gk / G
当倾角a≥aφ(或i≥iφ)时,汽车可能发生纵向滑移。
3.纵向稳定性的保证
比较上述两式,可知:iφ<i0,即汽车在坡 道上行驶时,先发生纵向滑移,后发生纵向 倾覆。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。且避免装载过 高。即:
道路勘测设计
三. 汽车的动力特性
练习题:已知某条道路的滚动阻力系数f为0.015,当 东风EQ-140型载重装载后为满载总重的90%时,挂 Ⅳ挡以30km/h的速度等速行驶,试求H=1500m海拔高 度上所能克服的最大坡度。(D=6.25%,imax=4.28%)
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三. 汽车的动力特性
V2 即:R 127( h ih )
利用上式可计算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R 或最大允许行驶速度V。
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四. 汽车的行驶稳定性
4.横向稳定性的保证
由上述两式可知,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μ值的大小。 根据汽车的构造特点(重心较低),一般 b=2hg,即b/2hg≈1, h 0.5 而 ,所以:
解得:
a Im ax arcsin
2 2 DIm ax f 1 2 DIm ax f
坡道倾角; 式中: aIm ax 最低档所能克服的最大 DIm ax 最低档的最大动力因数 。
1 f
2
用imax=tanaImax计算最大爬坡坡度。
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四. 汽车的行驶稳定性
汽车在行驶过程中,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,为汽车的行驶稳定性。 影响汽车行驶稳定性的因素:汽车结构参数、驾驶员操作 技术及道路、环境等外部因素。 (一)汽车行驶的纵向稳定性
T= Mk/r=0.377nMηT/V 根据扭矩与功率的函数关系,可以推出驱动力与功率之间的关系式: T=0.377nMηT/V=3600NηT/V
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二. 汽车的驱动力及行驶阻力
(二)汽车的行驶阻力
汽车行驶时需要不断克服运动中遇到的各种阻力。
1.空气阻力
汽车在行驶中,由于迎面空气质点的压力,车后的真空吸 力及空气质点与车身表面的摩擦力阻碍汽车前进,总称为空气 阻力。可以用下式计算:
X b G 2h g
V2 即:R b 127( ih ) 2hg
利用此式可计算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或 最大允许行驶速度V。
3.横向滑移条件分析 横向力的存在可能使汽车沿横向力方向发生横向滑移。不发生滑移的条 件是(φh为横向附着系数):

X h G

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五. 汽车的制动性
2、制动距离
V V S 254( )
2 1 2 2
操纵稳定性
汽车是否按照驾驶员的意图控制汽车的性能
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二. 汽车的驱动力及行驶阻力
为了研究汽车在道路上的运行状况,需要掌握沿汽车行驶方 向作用于汽车的各种外力,即驱动力和行驶阻力。
(一)汽车的驱动力
汽车在道路上行驶,必须有足够的驱动力克服各种行驶阻力。 汽车行驶的驱动力来自内燃发动机,发动机里热能转化为机 械能,经过一系列的变速和传动,产生Mk的扭矩驱动汽车行驶。
v2 X G( ih ) 即: gR
X v2 ih G gR
μ称为横向力系数, μ愈大,汽车在平曲线上的稳定性越差。 上式对确定平曲线半径、超高率及评价汽车安全性和舒适性有十分的重 要意义。
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四. 汽车的行驶稳定性
2、横向倾覆条件分析 为使汽车不产生倾覆,必须使倾覆力矩小于稳定力矩。经过整理得出:
b h 2h g
即汽车在平曲线上行驶时,先发生横向滑移后发生横向 倾覆现象,为此,在道路设计时应保证汽车不产生横向滑移, 就保证了横向倾覆的稳定性。
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五. 汽车的制动性
汽车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。 汽车制动性直接关系到汽车的行驶安全性,影响路线设计 行车视距、山区公路中陡坡长度指标及缓和坡段的设臵等。 制动性能最基本的评价指标是制动距离。 汽车制动的全过程: (1)驾驶员发现前方障碍物或接到紧急停车信号做出反应 (2)制动器生效 (3)持续制动 (4)放松制动 制动距离一般是指汽车从制动生效到汽车安全停止所行驶 的距离。
Ri G sin
滚动阻力和坡度阻力均与道路形状有关,将它们统称为道 路阻力(坡道倾角α一般较小),以RR表示:
RR G ( f i )
式中:f+i——统称为道路阻力系数。
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二. 汽车的驱动力及行驶阻力
3.惯性阻力
汽车变速行驶时,需要克服其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RI表示。变速时汽车平移 质量产生惯性力,旋转质量产生惯性力矩,分别表示为: G RI 1 m a a g
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三. 汽车的动力特性
动力因数和动力特性图是按海平面及汽车满载情况下 的标准值计算的。 若道路不在海平面上,汽车也不满载,应对动力因数 D进行修正,方法是给D乘以一个修正系数λ(称为动力 因数D的海拔荷载修正系数),其值为:
G G
式中:ξ——海拔系数;查图确定或ξ=[1-2.26*10^(-5)*H]^5.3 G——满载汽车总重; G'——实载汽车总重。
M k MT
式中:Mk——汽车驱动轮扭矩; M——发动机曲轴扭矩; γ——总变速比,γ =io·ik,io为主传动器速比,ik为变速箱速比; ηT——传动系统的机械效率。
3.汽车的驱动力
驱动轮上扭矩=一对力偶Ta和T,Ta作用在轮缘上与路面水 平反力F抗衡,T作用在轮轴上推动汽车前进,称为驱动力(或 称牵引力),与汽车行驶阻力R抗衡。
因此,汽车的总行驶阻力R为:
R RW RR RI
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二. 汽车的驱动力及行驶阻力
(三)汽车的运动方程式与行驶条件
1.汽车的运动方程式
汽车在道路上行驶时,当驱动力与各种行驶阻力之和相等 时,称为驱动平衡,驱动平衡式(也称汽车的运动方程式)为:
T R RW RR RI
Gk i i G
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四. 汽车的行驶稳定性
(二)汽车行驶的横向稳定性
1、汽车在平曲线上行驶时力的平衡 汽车在平曲线上行驶时会产生离心力, 2 公式为:
Gv F g R
离心力可能使汽车向外侧滑移或倾覆,为保证 行驶稳定性,路面做成外侧高、内侧低呈单向横 坡的形式(横向超高)。车重水平分力X可以抵消 一部分离心力的作用。
2.道路阻力
道路阻力是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。 滚动阻力 式中:Rf——滚动阻力;
R f Gf cos
G——车辆总重力; f——滚动阻力系数。 式中:Ri——坡度阻力; G——车辆总重力; i——道路纵坡度,上坡为正,下坡为负。
坡度阻力
2 KAV 1 2 RW KA 转化为: RW 21.15 2
式中:K ——空气阻力系数,它与汽车的流线型有关; ρ——空气密度,一般ρ=1.2258(N· s2/m4); A ——汽车迎风面积; ν ——汽车与空气的相对速度,可近似的取汽车的行驶速度。
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二. 汽车的驱动力及行驶阻力
T R
汽车行驶必要条件(即驱动条件)
汽车能否正常行驶,还要受驱动轮与路面之间附着条件的 制约,即:
T Gk
汽车行驶充分条件 (附着条件)
根据以上汽车行驶条件,对路面提出一定要求,宏观要求 路面平整而坚实,减少滚动阻力;微观上要求路面粗糙而不滑, 以增大附着力。
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三. 汽车的动力特性
道路勘测设计
一. 概述
(三)汽车的行驶性能
与道路设计关系密切的主要汽车行驶性能有:
动力性能
汽车所具有的牵引能力,即汽车加速、爬坡和最大速度的性能
通过性(又称越野性)
汽车在各种道路和无路地带行驶的能力
制动性
汽车强制停车和降低车速的能力
行驶稳定性
汽车遵循驾驶员指定方向正常行驶的能力
行驶平顺性
汽车在不平道路上行驶时,汽车免受冲击和震动的能力
(二)汽车的构造及主要技术参数(了解)
1.一般构造 2.主要技术参数
质量、长、宽、高、轴距、轮距、最小转弯半径、最高车 速、最大爬坡度等。
道路勘测设计
车身 电气设备
底盘
道路勘测设计
汽车行驶对道路的基本要求:
安全:保证汽车的行驶稳定性,避免发生翻车、倒溜、侧滑等; 迅速:行驶速度——平均技术速度。 经济:运输成本:低 运输生产率:高 评价汽车运输工作效率的指标有: 汽车运输生产率——周转率 运输成本——油料及轮胎消耗,保养周期 舒适: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 心理上:轻松,有安全感,心情愉快。
(二)汽车的爬坡能力
汽车的爬坡能力是指汽车在良好路面上等速行驶时克服了 其他行驶阻力后所能爬上的纵坡度。因α=0,则
i D f
汽车的最大爬坡能力是用最大爬坡坡度评定的。
最大爬坡度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。此时应该用下式计算:
DIm ax f cosa sin a
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