第二章 汽车行驶理论 2

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。 dv 一般情况下，有 D f i ，dv/dt=0，则i = λD - f

g dt

但是，当 i 较大时，cosα＜1，sinα≠tgα＝i 此时，Dmax=fcosα+sinα （略去海拔荷载系数λ ）
一般情况下不应使制动减速度大于1.5～2.5m/s2，
只有在紧急情况下，制动减速度才超过4m/s2。
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2.制动时间:
由 jS
dt 1 js
dv dt

g

得

dv
g

dv
tS

0
1 jS
dv

g
VB


2．汽车结构方面

3．道路设计方面

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作业
0
dV 3 .6
VB
V B tS 3 . 6 g

另外，需要说明的是反映时间和制动生效时间t1： 在公路设计时，常取这两部分时间之和为1.0～2.5s。
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3. 制动距离：
制动距离是指汽车以速度V1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SS。

汽车不产生滑移的条件一般是i<0.13～0.15（泥泞时）。
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2.3.2 汽车行驶的横向稳定性 • 汽车行驶时，常常要受到侧向力的作用。
• 当车轮所受的侧向力等于车轮的附着力时，汽车将沿着侧 向产生滑动； • 侧向力同时还将引起左右车轮法向反作用力大小的改变， 当一侧车轮上的法向反作用力变成零时，汽车将发生侧向 翻车。
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（2）横向滑移稳定
横向滑移：当横向力X大于轮胎和路面之间的横向附着力X’时，汽车将 发生产生横向滑移。

汽车不发生横向滑移的条件是： X
X max Y x
Y X
可以得到：μ
X Y
x
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：
V 127 R x ih ) （
解此三角函数方程式，得最大坡角：
max arcsin
D max f cos 1 D max f
2 2 2
1 f
则汽车的最大爬坡度为：imax=tanαmax
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2. 汽车的动力上坡 假定汽车用一个排挡动力上坡，以速度V1驶入坡段，并以速 度V2驶出坡段，则可能克服的坡度i1和相应的坡长S1，
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§2.2 汽车的动力特性
2.2.1 动力因数和动力特性图
1. 动力因素
动力因数D：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（又称单位车重所具备的牵引潜力）。
D f i
dv
g dt
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2. 动力特性图: 汽车动力因数D与行驶速度V的关系曲 线——动力特性图
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2.3.2 汽车行驶的横向稳定性
1．汽车在平曲线上行驶时，所受到的横向作用力 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。

离心力
F
Y
Gv
2
gR
X F cos G sin
Y X
X
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2.3.2 汽车行驶的横向稳定性
Y X
v
2
gR
- ih
Y
X
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综合内、外侧车道行车得：
X Y

F cos G sin G cos C sin

F G ih G
将F
Gv
2
代入
得：
X Y

v
2
gR
Y
gR
ih
Y X
X
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由
v
2
gR
v
2
ih 可 以 推 得 ：
在极限状态下，汽车的最大制动力取决于轮胎与路面间的摩擦力，即：
FTmax = G﹒
制动平衡方程式为：-FT = Rf +Ri+Rw+Rj
FT +Rf +Ri+Rj =0
（忽略空气阻力）
G dv G Gf Gi 0 g dt
或表示为：
dv 0 g dt
保证横向稳定性的条件：
μ x
或 R V
2
127( x i h )
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§2.4 汽车的制动性
汽车的制动性是指汽车在行驶中强制降低车速以致停车，或在下坡时能
保持一定速度行驶的能力。
2.4.1
汽车的制动过程与制动力
车轮制动力FT：制动器内的摩擦阻力
路面对车轮的切向摩擦阻力。
1
V 22 V1 2
2g
D1 D 2 2
S1
V 22 V12
254
D1 D 2 f i1 S 1 2
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2. 汽车的动力上坡 汽车的动力上坡的两个结论： （1）汽车变速行驶时所能克服的坡长：
S1
V 22 V12
D D2 254 1 f i1 2
（2）汽车变速行驶时所能克服的坡度 ：
i1 D1 D 2 2 f
V 22 V12
254 S 1
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§2.3 汽车的行驶稳定性
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。

G sin
tan α
G cos L1 G sin h L

L1 L h
L1 L
Gk G

Gk G
tan α

L1 L

i
结论：当坡道倾角α≥α （或道路纵坡度i≥i ）时，汽车可能产生纵向滑 移。 在泥泞时 =0.2，冰滑时 =0.1 ，因此汽车不产生倒溜的条件一般是 i<0.1～0.2（泥泞时）。
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2.5.2
影响汽车燃料经济性的因素
1．汽车使用方面

主要与汽车的行驶速度、挡位选择、挂车的应用、正确调整保养等因素 有关。这些属于汽车运用与维修研究课题。 主要从改进汽车发动机、提高燃油质量、改进润滑油质量、改进传动系 统、改进底盘及车身设计等方面着手。这些属于汽车设计研究的课题。 从道路线形和结构上设计着手，提高道路路面质量和线形标准，对节省 燃油消耗有着十分重要的意义，这是道路设计的一个重要任务。
0
cos L 2 sin h
tg α 0 L2 h
临 界 坡 度 : i0
L2 h
L2和h的数值在汽车设计中考虑，其比值L2 / h≈1，而道路纵坡设计中i<10%， 因此，汽车的纵向倾覆稳定性是很容易满足的。 山东交通学院
2．纵向滑移（驱动轮滑转） 临界状态条件：下滑力等于驱动轮与路面的附着力 Gsinα＝Z2 Z 2 L G cos L1 G sin h
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2.2.2 车速特性
由 D f i
dv
g dt
dv
g dt
，假设λ=1，
dv dt

g

(D )
1. 道路条件一定时的最高车速 2. 临界速度 3. 汽车的最高速度 4. 汽车的最小稳定速度
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2.2.3

汽车的爬坡能力
汽车的爬坡能力是指汽车克服坡度的能力，通常用汽车最大 爬坡度来评定。
R
V
2
127( x ih )
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3．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μ 值的大 小。 现代汽车在设计制造时重心较低，一般B≈2hg，而 x<0.5,即

x

B 2h
汽车在平曲线上行驶时，在发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。
ds vdt
V 3 .6
dt
dt
1 jS
dv

dV
g 3 . 6
2
V2 V1 V 2 S S ds V1 V dV 254 ( 若制动到汽车安全停止时V2=0，则制动距离SS为： ) 0 13 g S 2
在

dv dt
jV
j1 j 2 2
g D1 D 2 2
中
因 vdt = ds， 将其代入上式得：
g D1 D 2 vdv ds 2

g

V2
V1
D1 D 2 S vdv ds 2 0

稳定性：纵向稳定性 横向稳定性


失稳表现：滑移
倾覆
纵向倾覆
纵向滑移或倒溜
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2.3.1
汽车行驶的纵向稳定性
1．纵向倾覆 ：

临界状态：汽车前轮法向反作用力Z1为零 。
Z 1 L G cos L 2 G sin h
Z1
G cos L 2 G sin h L

由速度V1和V2在动力特性图上，可求得相应的动力因数值D1 和D2，则由公式可得相应的加速度
j1 j 2 dv g D1 D 2 jV dt 2 2
j1
g

D1
j2
g
D 2
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2. 汽车的动力上坡
道路勘测设计
赵永平 唐勇 主编
高等教育出版社
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第2章
汽车行驶理论
第二讲
目的要求
通过本次课的学习，学生应重点掌握：汽 车的爬坡能力、行驶稳定性、制动性能；了 解汽车的燃油经济性。
• 本次授课的重点：汽车的爬坡能力、行驶 稳定性、制动性能。 重点与难点 • 难点：汽车的行驶稳定性与制动性能。
2

汽车在平曲线内侧行驶时，受到得法向作用力Y为：
Y G cos F sin G
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横向力系数μ
：横向力X与法向反力Y的比值。
v2 G ih 2 gR X v 汽车行驶在曲线内侧时： = ih Y G gR
因此有：

G sin
tan αபைடு நூலகம்
G cos L1 G sin h L

L1 L h
L1 L
Gk G

Gk G
tan α
L1 L

i
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2．纵向滑移（驱动轮滑转） 临界状态条件：下滑力等于驱动轮与路面的附着力 Gsinα＝Z2 Z 2 L G cos L1 G sin h
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（内侧车道）行驶时，在重力和离心力的综合作用下，平
行与路面方向的横向力X：
Y X
X F cos G sin
由 于 角 很 小 ， 故 X F G ih
v2 即，X Gih G ih gR gR G v
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2.4.2 汽车制动性的评价指标 评价汽车制动性的指标：制动效能（制动减速度、制动时间、制动距离） 制动效能的热稳定性 制动时汽车的方向稳定性
1. 制动减速度：
dv
g dt 0
jS
dv dt

g


在路面干燥（ =0.5～0.7）状态下计算出减速度可达 7～9m/s2。
Ss
V1
2
254 ( )
考虑驾驶者的反应时间和制动生效时间的全部制动距离：
SS
V1 3 .6
t1
254
KV 1
2

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§2.5 汽车的燃油经济性
2.5.1 汽车的燃油经济性评价指标

（1）行驶一定里程(或一定运量)所消耗的燃料 如每行驶100km的耗油量(kg) 每吨公里运量的耗油量(kg)等。 （2）消耗单位燃料所行驶的里程 如每公斤燃料所行驶的里程(km) 发动机的燃料消耗率qe：指发动机发出每千瓦小时功率的燃料消耗 量。
R
g ih

V
2
127 ih
V
127 R ih
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2. 汽车在曲线上行驶的稳定性分析

（1）横向倾覆稳定性 汽车在曲线上行驶，不产生倾覆的条件是：
Xh Y
B 2

X Y

B 2h
Y
X
故当满足
B 2h
条件时，
汽车在平曲线上行驶就不会产生倾覆。