第34讲汽车行驶特性.ppt

第二章汽车行驶特性,1学习目的：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。2研究内容：研究汽车的驱动力和行驶阻力；分析汽车运动的基本规律；研究汽车主要动力性能分析影响汽车主要使用性能的因素。,2.1概述一、汽车行驶对道路的基本要求：,安全：保证汽车的行驶稳定性迅速：行驶速度平均技术速度。经济：运输成本：低运输生产率：高舒适：视觉上：线形美观，赏心悦目，自然环境与景观设计,二汽车行驶性能的主要内容,1动力性能2制动性3行驶稳定,4操纵控制性5燃油经济性6行驶平顺性7通过性,第二节汽车的驱动力及行驶阻力,一、汽车的驱动力汽车的动力来源：汽车行驶的驱动力来自它的内燃发动机。在发动机里热能转化成机械能经过传动系统变速和传动，将曲轴的扭矩传给驱动轮，产生Mk的扭矩驱动汽车驱动轮旋转，轮胎对路面产生向后的水平推力，则路面对车辆产生向前的推力，驱使汽车行驶。,汽车传动系统：,N-n曲线、M-n曲线、耗油量ge-n曲线,发动机转速特性曲线：,1发动机曲轴扭矩M及发动机转速特性,发动机输出的功率P与产生的扭矩M的关系：,东风EQ-140发动机外特性曲线,式中：Pmax发动机的最大功率(kW)；nN发动机的最大功率所对应的转速（rmin）,发动机转速特性经验公式：,式中：Mmax最大扭矩（Nm）；MN最大功率所对应的扭矩，nN最大功率所对应的转速（r/min）；nM最大扭矩所对应的转速(rmin)；,发动机曲轴上的扭矩M经过变速箱（速比ik）和主传动器（速比i0）两次变速两次变速的总变速比为：=i0ik；传动系统的机械效率为TD时：减速行驶,式中：道路阻力系数，,平衡速度：任意的D相应等速行驶的速度，用VP表示。临界速度：每一排档最大动力因数Dmax对应的速度，用Vk表示。,汽车的行驶状态,汽车的最高、最小速度,汽车的最高速度：是指节流阀全开、满载（不带挂车）、在表面平整坚实水平路段上作稳定行驶时的速度。某一排档的最高速度Vmax：,汽车的最小稳定速度：是指满载（不带挂车）在路面平整坚实的水平路段上，稳定行驶时的最低速度（即临界速度Vk）。,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。cos1，sintgi，DImax=fcos+sin解此三角函数方程式，得最大坡角：,三、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它行驶阻力后所能爬上的纵坡度。,，a=0，则i=D-f,1计算加、减速行程由ds=vdt，a=dv/dt，得,四、汽车的加、减速行程,设初速V1，终速V2，则,东风EQ-140加、减速行程图,2.加、减速行程图,加、减速行程图用法,第三节汽车的行驶稳定性,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。稳定性：纵向横向表现：滑移倾覆,纵向稳定性：表现：倾覆滑移（倒溜）,横向稳定性：表现：倾覆滑移（侧滑）,一、汽车行驶的纵向稳定性,临界状态：汽车前轮法向反作用力Z1为零。Z1L-Gl2cos0+Ghgsin0=0Z1L=Gl2cos0-Ghgsin0=0,1纵向倾覆：,2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GsinGk因为sintg=i，则纵向滑移临界状态条件：,纵向滑移的极限状态倒溜发生条件：GsinGi=tg=结论：当坡道倾角或道路纵坡度ii时，汽车可能产生纵向滑移。,3纵向稳定性的保证,一般接近于1，而远远小于1，,所以，ii0即汽车在坡道上行驶时，在发生纵向倾覆之前，首先发生纵向滑移现象。道路设计只要满足不产生纵向滑移，就可避免汽车的纵向倾覆现象出现。汽车行驶时纵向稳定性的条件为,二、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心，方向水平背离圆心。,受力分析：横向力X失稳竖向力Y稳定,1汽车在平曲线上行驶时力的平衡,离心力,将离心力F与汽车重力G分解为平行于路面的横向力X和垂直于路面的竖向力Y，,由于路面横向倾角一般很小，则sintg=ih，cos1，其中ih称为横向超高坡度，,将离心力F与汽车重力G分解为平行于路面的横向力X和垂直于路面的竖向力Y，,采用横向力系数来衡量稳定性程度，其意义为单位车重的横向力，即,横向倾覆：汽车在平曲线上行驶时，由于横向力的作用，使汽车绕外侧车轮触地点产生向外横向倾覆。汽车外侧车轮支反力N1为0。倾覆力矩等于或大于稳定力矩。,2.横向倾覆条件分析,倾覆力矩：Xhg,横向倾覆平衡条件分析：,稳定力矩：,倾覆力矩：Xhg,横向倾覆平衡条件分析：,稳定力矩：,稳定、平衡条件：,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Rmin：,3.横向滑移条件分析,横向滑移：汽车在平曲线上行驶时，因横向力的存在，可能使汽车沿横向力的方向产生横向滑移。横向力大于轮胎和路面之间的横向附着力。,极限平衡条件：,横向滑移稳定条件：,4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值的大小。现代汽车在设计制造时重心较低，一般b2hg，而h0.5,即,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。保证横向稳定性的条件：,三、汽车行驶的纵横组合向稳定性,汽车行驶在小半径平曲线上时，较直线上增加了一项弯道阻力。对上坡的汽车耗费的功率增加，使行车速度降低。对下坡的汽车有沿纵横组合的合成坡度方向倾斜、滑移和装载偏重的可能，这对汽车的行驶是危险的。,汽车行驶在纵坡为i(tg)和超高横坡为ih（tg）的下坡路段上，作用在前轴上荷载W1为,离心力F分配在前轴上的荷载W2为,在平直路段上，作用于前轴的荷载W为,前轴总荷载W为:,在有平曲线的坡道上，前轴荷载增量与W的比值为,对载重汽车，一般hg/l21，则,直坡道上ih0则I=i。即汽车沿直坡道下坡时，前轴荷载增量与在平直路段前轴荷载的比率等于该路段的纵坡度。在曲线上如果也以直线上相同大小的最大纵坡imax作为控制，则有下式成立,纵坡折减：,最大纵坡在平曲线上的折减计算方法：,第四节汽车的制动性,汽车的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。一、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）制动效能的热稳定性制动时汽车的方向稳定性二、制动距离：制动距离是汽车从制动生效到汽车完全停住，这段时间内所走的距离。,汽车制动时，制动力P取决于轮胎与路面之间的附着力。在附着系数较小的路面上，若制动力大于附着力，车轮将在路面上滑移，易使制动方向失去控制。所以P值的极限值为P=G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：-P=RW+RR+RIP+RR+RI=0（忽略空气阻力）,1.制动平衡方程式,2.制动距离,制动距离：,汽车完成运输工作所消耗的燃油量称为燃油消耗量，燃油经济性的评价指标通常