单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第2章,汽车行驶理论,道路勘测设计 重庆交通大学,第2章汽车行驶理论 道路勘测设计,1,2.1 概 述,2.2 汽车的牵引力与牵引平衡,2.3 汽车在道路上行驶的稳定性,2.4 汽车的制动性能,2.5 汽车在道路上的行驶轨迹,道路勘测设计 重庆交通大学,2.1 概 述 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡,2,2.1 概 述,1.,研究汽车行驶理论的意义,汽车行驶理论,(theory of automobile running),是一门在分析汽车行驶基本规律的基础上，研究汽车行驶原理、使用性能和行驶性能的学科。,通过研究，进一步分析影响汽车使用和行驶性能的各种因素，最大限度地从汽车构造、公路设计以及其它行车条件等方面发挥汽车的使用效益。,2.1 概 述1.研究汽车行驶理论的意义 汽,3,2.1 概 述,2.,汽车的行驶性能,1)动力性能,(dynamic force),2)通过性,（cross-country power）,3)制动性,(braking power),4)行驶稳定性,(running stability),5)行驶平顺性,(smooth running),6)操纵稳定性,(operating stability),2.1 概 述2.汽车的行驶性能1)动力性能(dyn,4,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,1.汽车行驶中的受力分析,（1）由汽车轮胎与路面接触而产生的路面摩擦力。,（2）因路面凹凸不平而产生的力。,（3）由于路面结构而产生的力。,2.2 汽车的牵引力与牵引平衡 1.汽车行驶中的受力,5,（1）直线上行驶,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,1.汽车行驶中的受力分析,（1）直线上行驶 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡,6,（2）曲线上行驶,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,1.汽车行驶中的受力分析,（2）曲线上行驶 2.2,7,（1）牵引力,有效功率N,：单位时间内具有的做功的能力。,(KW),转速n：发动机曲轴单位时间内的旋转次数(n/min),扭矩M：发动机产生于曲轴上的转动力矩。(Nm),转动角速度,：单位时间内曲轴转动的角度(rad/s),1）汽车发动机的基本指标,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,2.牵引力(tractive force)的产生及传递,（1）牵引力有效功率N：单位时间内具有的做功的能力。(K,8,2）发动机曲轴扭矩及外特性曲线,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,2.牵引力(tractive force)的产生及传递,发动机有效功率与曲轴扭矩的关系,N=M/1000 (KW),=2n/60(rad/s),N=2Mn/100060=Mn/9549,则：,M=9549N/n (Nm),该曲线称发动机的特性曲线,外特性曲线,节流阀全开，对应的曲线称为发动机的外特性曲线。,2）发动机曲轴扭矩及外特性曲线 2.2 汽车的牵引力与牵,9,由图可见：,当n=n,min,，为最小稳定工作转速,当n增大时，N，M都增大。,N=n,M,时，M=M,max,当n=n,N,时，N=N,max,当nn,N,时，N下降。,2）发动机曲轴扭矩及外特性曲线,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,2.牵引力(tractive force)的产生及传递,由图可见：2）发动机曲轴扭矩及外特性曲线 2.2 汽车的,10,发动机曲轴,扭矩,e,离合器变速器,i,K,传动轴主传动器,i,0,车轮,P,t,i,K,=n,e,n,1,i,0,=n,1,n,K,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,2.牵引力(tractive force)的产生及传递,发动机曲轴扭矩e离合器变速器iK传动轴主传,11,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle),（2）汽车的行驶阻力,2）坡度阻力,3）空气阻力,4）惯性阻力,1）滚动阻力,2.2 汽车的牵引力与牵引平衡 3.汽车的行驶阻力(,12,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle),1）滚动阻力：车轮滚动时轮胎与路面之间的摩擦阻力，是由于轮胎与路面变形引起的。,f,与路面的种类,、行驶车速、轮胎性质有关。,干燥平整的土路,潮湿不平,整的土路,路面类型,碎石路面,值,0.01,0.02,0.02,0.025,0.03,0.05,0.04,0.05,0.07,0.15,表面平整的黑,色碎石路面,水泥及沥青,混凝土路面,路面种类：,（2）汽车的行驶阻力,2.2 汽车的牵引力与牵引平衡 3.汽车的行驶阻力(,13,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle),行驶车速：受车速影响较大。,V100时，f增加较快。V=150-200时，f 急剧增大。,.轮胎性质：胎压，轮胎材料，结构。,（2）汽车的行驶阻力,2.2 汽车的牵引力与牵引平衡 3.汽车的行驶阻力(,14,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle),由于公路纵坡较小(5)所以,2）坡度阻力：汽车爬坡时，重力的分力对行车的阻力。,（2）汽车的行驶阻力,2.2 汽车的牵引力与牵引平衡 3.汽车的行驶阻力(,15,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle),空气阻力的产生原因,A.汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力。,B.车后的真空吸力,C.空气质点与车身表面的摩擦力。,当行驶速度在100KM/h,以上，有时一半的功率用来克服空气阻力。,3）,空气阻力,（2）汽车的行驶阻力,2.2 汽车的牵引力与牵引平衡 3.汽车的行驶阻力(,16,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle),空气阻力的计算,将车速v（m/s）化为V（Km/h）并化简，得并化简，得,K,空气阻力系数，它与汽车的流线型有关，可参考表23选用或查阅有关资料,（2）汽车的行驶阻力,2.2 汽车的牵引力与牵引平衡 3.汽车的行驶阻力(,17,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle),4）惯性阻力,平移质量的惯性力,旋转质量的惯性力矩,I,-,旋转部分的转动惯量；旋转部分转动的角加速度。,（2）汽车的行驶阻力,2.2 汽车的牵引力与牵引平衡 3.汽车的行驶阻力(,18,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle),4）惯性阻力,旋转质量组成部分较多，且各部分的转动惯量和角加速度不同，计算比较复杂，为方便计算，一般给平质量惯性力乘以大于,1的,系数，来代替旋转质量惯性力矩的影响。,(N),惯性力系数,(,或旋转质量换算系数,),。,惯性力系数主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动系的传动比有关.,（2）汽车的行驶阻力,2.2 汽车的牵引力与牵引平衡 3.汽车的行驶阻力(,19,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle),汽车的总行驶阻力为,滚动阻力,坡度阻力,空气阻力,惯性阻力,（2）汽车的行驶阻力,2.2 汽车的牵引力与牵引平衡 3.汽车的行驶阻力(,20,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,4.牵引平衡和汽车行驶的必要条件,2.2 汽车的牵引力与牵引平衡 4.牵引平衡和汽车行,21,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,5.动力性能(dynamic force)分析,2.2 汽车的牵引力与牵引平衡 5.动力性能(dyn,22,（1）当汽车作等速行驶：,D=f+i=,称为,道路阻力系数,（2）动力特性图 D-V 关系图,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,5.动力性能(dynamic force)分析,（1）当汽车作等速行驶：称为道路阻力系数,23,（3）提高汽车的运行效率，从三方面入手：,1）提高汽车牵引力；,2）提高路面与轮胎间的附着力；,3）减小行驶阻力。,P,t,：M,e,：路表粗糙、加强排水、改进轮胎,P,：路面平整P,f,、降低纵坡P,i,、,改进车型P,j,要求道路：,纵坡平缓，路面平整、粗糙,。,2.2,汽车的牵引力与牵引平衡,5.动力性能(dynamic force)分析,（3）提高汽车的运行效率，从三方面入手：Pt：M,24,汽车行驶的稳定性,(running stability),-指汽车在行驶过程中，受外部因素作用，而不发生侧滑、倾覆现象的能力。,按方向分：,纵向稳定性 横向稳定性,丧失稳定的方式分：,滑动稳定性 倾覆稳定性,影响因素：,汽车本身的结构参数；,驾驶员的因素；,作用于汽车的外因。,2.3,汽车在道路上行驶的稳定性,汽车行驶的稳定性(running stability)-,25,2.3,汽车在道路上行驶的稳定性,汽车的行驶稳定性,纵向稳定性,横向稳定性,纵向滑移,纵向倾覆,纵向滑移,纵向倾覆,纵坡、重心、先后,横坡、速度、,弯道半径、先后,2.3 汽车在道路上行驶的稳定性汽车的行驶稳定性纵向稳,26,2.3,汽车在道路上行驶的稳定性,1.汽车行驶的纵向稳定(longitudinal stability),2.3 汽车在道路上行驶的稳定性 1.汽车行驶的纵向,27,2.3,汽车在道路上行驶的稳定性,1.汽车行驶的纵向稳定(longitudinal stability),2.3 汽车在道路上行驶的稳定性 1.汽车行驶的纵向,28,2.3,汽车在道路上行驶的稳定性,1.汽车行驶的纵向稳定(longitudinal stability),2.3 汽车在道路上行驶的稳定性 1.汽车行驶的纵向,29,2.3,汽车在道路上行驶的稳定性,1.汽车行驶的纵向稳定(longitudinal stability),2.3 汽车在道路上行驶的稳定性 1.汽车行驶的纵向,30,2.3,汽车在道路上行驶的稳定性,2.汽车行驶的横向稳定(lateral stability),（1）汽车在曲线上行驶所产生的横向作用力,2.3 汽车在道路上行驶的稳定性 2.汽车行驶的横向,31,2.3,汽车在道路上行驶的稳定性,2.汽车行驶的横向稳定(lateral stability),2.3 汽车在道路上行驶的稳定性 2.汽车行驶的横向,32,2.3,汽车在道路上行驶的稳定性,2.汽车行驶的横向稳定(lateral stability),2.3 汽车在道路上行驶的稳定性 2.汽车行驶的横向,33,2.3,汽车在道路上行驶的稳定性,2.汽车行驶的横向稳定(lateral stability),2.3 汽车在道路上行驶的稳定性 2.汽车行驶的横向,34,2.3,汽车在道路上行驶的稳定性,2.汽车行驶的横向稳定(lateral stability),2.3 汽车在道路上行驶的稳定性 2.汽车行驶的横向,35,1）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值的大小。,现代汽车在设计制造时重心较低，一般 ，即 ，,而 所以 。,3）,装载过高时可能发生倾覆现象。,可见，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象，为此，在道路设计中应保证汽车不产生横向滑移，同时也就保证了横向倾覆的稳定性。,2）横向倾覆和滑移的条件分别是：,2.3,汽车在道路上行驶的稳定性,2.汽车行驶的横向稳定(lateral stability),1）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值的,36,2.4,汽车的制动性能,1.汽车的制动过程分析,汽车的制动性,(braking power),-