第3章道路纵断面1-2

1、跳转到第一页沿着道路中线竖向剖面的展开图即为道路纵断面图。沿着道路中线竖向剖面的展开图即为道路纵断面图。n 纵断面设计纵断面设计：在路线纵断面图上研究路线线位高度及在路线纵断面图上研究路线线位高度及坡度变化情况的过程。坡度变化情况的过程。n 任务：任务：研究纵断面线形的几何构成及其大小与长度。研究纵断面线形的几何构成及其大小与长度。n 依据：依据：汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等。条件以及工程经济性等。跳转到第一页n 地面线：地面线：根据中线上各桩点的高程而点绘的一根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线；条不规则的折线

2、；n 设计线：设计线：表达路基设计高程的规则的连续线，表达路基设计高程的规则的连续线，包括直线和曲线。包括直线和曲线。路线纵断面图构成)kW(9549eeenMN跳转到第一页n地面高程：地面高程：中线上地面点高程。中线上地面点高程。n设计高程：设计高程：一般公路，路基未设加宽超高前的路肩一般公路，路基未设加宽超高前的路肩边缘的高程。边缘的高程。n 设分隔带公路，一般为分隔带外边缘。设分隔带公路，一般为分隔带外边缘。n路基高度：路基高度：横断面上设计高程与地面高程之高差。横断面上设计高程与地面高程之高差。n 路堤：路堤：设计高程大于地面高程。设计高程大于地面高程。n 路堑：路堑：设计高程小于地面

3、高程。设计高程小于地面高程。n纵断面设计内容纵断面设计内容：坡度及坡长坡度及坡长 竖曲线竖曲线 跳转到第一页32 汽车动力性能汽车动力性能 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。 汽车运动基本规律及对公路的要求，指导公路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。驶理论是公路线形设计的理论基础。研究内容：研究内容： 研究汽车的驱动力和行驶阻力；研究汽车的驱动力和行驶阻力； 分析汽车运动的基本规律；分析汽车运动的基本规律； 研究汽车主要动力性能

4、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。分析影响汽车主要使用性能的因素。跳转到第一页汽车行驶对道路的基本要求：n安全：安全：保证汽车的行驶稳定性，避免发生翻车、倒保证汽车的行驶稳定性，避免发生翻车、倒溜、侧滑等；溜、侧滑等；n迅速：迅速：行驶速度行驶速度平均技术速度。平均技术速度。n经济：经济：运输成本：低运输成本：低 运输生产率：高运输生产率：高 评价汽车运输工作效率的指标有：评价汽车运输工作效率的指标有： 汽车运输生产率汽车运输生产率周转率周转率 运输成本运输成本油料及轮胎消耗，保养周期油料及轮胎消耗，保养周期n舒适：舒适：视觉上：线形美观，赏心悦目，自然环境与视觉上：线形美

5、观，赏心悦目，自然环境与景观设计景观设计 生理上：平稳、不颠簸，离心力小生理上：平稳、不颠簸，离心力小 心理上：轻松，有安全感，心情愉快。心理上：轻松，有安全感，心情愉快。跳转到第一页n汽车行驶的驱动力来自它的内燃发动机。汽车行驶的驱动力来自它的内燃发动机。n在发动机里热能转化成机械能经过传动系变在发动机里热能转化成机械能经过传动系变速和传动，将曲轴的扭矩传给驱动轮，产生速和传动，将曲轴的扭矩传给驱动轮，产生的扭矩的扭矩Me 驱动汽车的驱动轮旋转，车轮对驱动汽车的驱动轮旋转，车轮对路面产生向后的水平推力，则路面对车辆产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。生向前的推

6、力，驱使汽车行驶。跳转到第一页发动机输出的功率发动机输出的功率Ne与产生的扭矩与产生的扭矩Me的关系的关系：)kW(9549eeenMN1发动机曲轴扭矩发动机曲轴扭矩Me其中：其中：ne 为发动机曲轴转数，为发动机曲轴转数，r/min 汽车的最大有效功率汽车的最大有效功率Ne与曲轴转数与曲轴转数ne的之间的关的之间的关系曲线是发动机的基本特征，称为汽车的外特征系曲线是发动机的基本特征，称为汽车的外特征曲线曲线跳转到第一页N-n曲线、曲线、M-n曲线曲线GRPDWt发动机转速特性曲线发动机转速特性曲线跳转到第一页n发动机曲轴上的扭矩发动机曲轴上的扭矩 Me 需要经过变速箱（速需要经过变速箱（速比

7、比 ik）和主传动器（速比）和主传动器（速比 i0）两次变速后传递）两次变速后传递到驱动轮上；到驱动轮上；n两次变速的总变速比为：两次变速的总变速比为： =i0ik；n传动系统的总机械效率为传动系统的总机械效率为m D 时：时： 减速行驶减速行驶)kW(9549eeenMNagifD)(agifD)(式中：式中：道路阻力系数，道路阻力系数， n当当 D时：时： 加速行驶加速行驶跳转到第一页n平衡速度：任意平衡速度：任意D 相应的等速行驶的速度，用相应的等速行驶的速度，用VP表示。表示。n临界速度：临界速度：最大动力因数最大动力因数Dmax对应的速度，对应的速度，用用Vk表示。表示。)m/s(1

8、05. 0602r nnrvee 平衡速度和临界速度跳转到第一页n最大爬坡度：最大爬坡度：指汽车在坚硬路面上用最低档作等速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。行驶时所能克服的最大坡度。 cos1，sintani， DImax=fcos+sinn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：)kW(9549eeenMN1ifn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。克服了其它行驶阻力后所能爬上的纵坡度。， a=0，则，则 i=D - f跳转到第一页n 1计算加、减速行程计

9、算加、减速行程n 由由 ds=vdt，a=dv/dt，得，得 n设初速设初速V1，终速，终速V2，则由，则由V1到到V2的行程为：的行程为：kmekktrMrMP)0(1avdvads汽车的加、减速行程汽车的加、减速行程跳转到第一页n东风东风EQ-140加、减速行程图加、减速行程图2. 加、减速行程图加、减速行程图ifGGtg ik0跳转到第一页n 加、减速行程图用法加、减速行程图用法 跳转到第一页第三节 汽车的行驶稳定性 n汽车的行驶稳定性是指汽车在行驶过程中，在外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，部因素作用下，汽车尚能保持正常行驶状态和

10、方向，不致失去控制而产生滑移、倾覆等现象的能力。不致失去控制而产生滑移、倾覆等现象的能力。n 稳定性：纵向稳定性：纵向n 横向横向 n 表现：滑移表现：滑移n 倾覆倾覆跳转到第一页maxmax377. 0eknrVn纵向稳定性：纵向稳定性： 表现：倾覆倾覆n 滑移（倒溜）滑移（倒溜）跳转到第一页222Im2ImIm11cosarcsinffDfDaxaxaxn横向稳定性：横向稳定性： 表现：倾覆倾覆n 滑移（侧滑）滑移（侧滑）跳转到第一页n临界状态：汽车前轮法向反作用力临界状态：汽车前轮法向反作用力Z1为零为零 。n Z1L - - Gl2cos0 + + Ghgsin0=0 n Z1L =

11、Gl2cos0 - - Ghgsin0=0 g20hli1纵向倾覆纵向倾覆 ：2if跳转到第一页n2 2纵向滑移（驱动轮滑转）纵向滑移（驱动轮滑转）n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n GsinGsin G Gk kn因为因为sinsin tgtg = = i i ，则，则纵向滑移临界状态纵向滑移临界状态条件：条件：0ifn纵向滑移的极限状态纵向滑移的极限状态倒溜发生条件：倒溜发生条件：n GsinGsin G Gn i = tg = n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，时，汽车可能产生纵向滑移。汽车可能产生纵向

12、滑移。 跳转到第一页3 3纵向稳定性的保证纵向稳定性的保证n 一般一般 接近于接近于1 1，而，而 远远小于远远小于1 1，GGik)kW(9549eeenMNn 所以，所以， i i i i0 0n 即汽车在坡道上行驶时，在发生纵向倾覆之前，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。首先发生纵向滑移现象。n 道路设计只要满足不产生纵向滑移，就可避免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。汽车的纵向倾覆现象出现。n汽车行驶时纵向稳定性的条件为汽车行驶时纵向稳定性的条件为)kW(9549eeenMN跳转到第一页gRGvF2二、汽车行驶的横向稳定性二、

13、汽车行驶的横向稳定性n 汽车在平曲线上行驶时会产生离心力，其作用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。点在汽车的重心，方向水平背离圆心。 GcosFsinYGsinFcosXn受力分析：受力分析：n 横向力横向力X失稳失稳n 竖向力竖向力Y稳定稳定1 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力的平衡n 离心力离心力跳转到第一页n将离心力将离心力F与汽车重力与汽车重力G分解为平行于路面的横分解为平行于路面的横向力向力X和垂直于路面的竖向力和垂直于路面的竖向力Y， )igRv( GGigRGvGiFXh2h2hgRGvF2跳转到第一页 由于路面横向倾角

14、由于路面横向倾角一般很小，则一般很小，则sintg=isintg=ih h，cos1cos1，其中，其中i ih h称为横向超高坡度，称为横向超高坡度，n将离心力将离心力F与汽车重力与汽车重力G分解为平行于路面的横分解为平行于路面的横向力向力X和垂直于路面的竖向力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，即重的横向力，即)igRv( GGigRGvGiFXh2h2hh2igRvGXh2iR127V跳转到第一页n横向倾覆：汽车在平曲线上行驶时，由于横向力的作用，使横向倾覆：汽车在平曲线上行驶时，由于横向力的作

15、用，使汽车绕外侧车轮触地点产生向外横向倾覆。汽车绕外侧车轮触地点产生向外横向倾覆。n 汽车内侧车轮支反力汽车内侧车轮支反力N N1 1为为0 0。n 倾覆力矩等于或大于稳定力矩。倾覆力矩等于或大于稳定力矩。2.2.横向倾覆条件分析横向倾覆条件分析跳转到第一页2bG2bG)(Fi2bYhn倾覆力矩：倾覆力矩：XhXhg g横向倾覆平衡条件分析：横向倾覆平衡条件分析：2bGXhgn 稳定力矩：稳定力矩：跳转到第一页n倾覆力矩：倾覆力矩：XhXhg g横向倾覆平衡条件分析：横向倾覆平衡条件分析：gh2bGX)i2hb127(VRhg2min2bGXhgn 稳定力矩：稳定力矩：n 稳定、平衡条件：稳定

16、、平衡条件：hhGYXn 汽车在平曲线上行驶时，不产生横向倾覆的最小平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曲线半径R min：跳转到第一页3.3.横向滑移条件分析横向滑移条件分析n 横向滑移：汽车在平曲线上行驶时，因横向力的存横向滑移：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。在，可能使汽车沿横向力的方向产生横向滑移。n 横向力大于轮胎和路面之间的横向附着力。横向力大于轮胎和路面之间的横向附着力。n 极限平衡条件：极限平衡条件：hGXh横向滑移稳定条件：横向滑移稳定条件：)i127(VRhh2或)i127(VRhh2或跳转到第一页4 4横向稳定

17、性的保证横向稳定性的保证n 汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于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横向力系数值的大小。值的大小。n 现代汽车在设计制造时重心较低，一般现代汽车在设计制造时重心较低，一般b2hb2hg g，而而 h h0.5,0.5,即即n 汽车在平曲线上行驶时，在发生横向倾覆之前先产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。生横向滑移现象。n 在道路设计中只要保证不产生横向滑移现象发生，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。即可保证横向稳定性。 n保证横向稳定性的条件：保证横向稳定性的条件：)i127(VRhh

18、2或ghh2b跳转到第一页三、汽车行驶的纵横组合向稳定性三、汽车行驶的纵横组合向稳定性n 汽车行驶在小半径平曲线上时，较直线上增加了一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。项弯道阻力。n 对上坡的汽车耗费的功率增加，使行车速度降低。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。移和装载偏重的可能，这对汽车的行驶是危险的。跳转到第一页cosL)sinhcosl ( GWg21n汽车行驶在纵坡为汽车行驶在纵坡为i(tg)i(tg)和超高横坡为和超高

19、横坡为i ih h（tgtg）的）的下坡路段上，作用在前轴上荷载下坡路段上，作用在前轴上荷载W W1 1为为跳转到第一页singRLlGvW222n离心力离心力F F分配在前轴上的荷载分配在前轴上的荷载W W2 2为为) igRLvlLi hl( GWWWh22g221跳转到第一页 在平直路段上，作用于前轴的荷载在平直路段上，作用于前轴的荷载W W为为n 前轴总荷载前轴总荷载W为为 :GLlW2h22gigRvilhWWWIn 在有平曲线的坡道上，前轴荷载增量与在有平曲线的坡道上，前轴荷载增量与W W的比值为的比值为h2igRviIn 对载重汽车，一般对载重汽车，一般hg/l21，则，则 ma

20、xh2iigRvi跳转到第一页直坡道上直坡道上i ih h00则则I=iI=i。即汽车沿直坡道下坡时，前轴荷载增量。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上如果也以直线上相同大小的最大纵坡i imaxmax作为控制，则有下作为控制，则有下式成立式成立纵坡折减：纵坡折减：n 最大纵坡在平曲线上的折减计算方法：最大纵坡在平曲线上的折减计算方法： h2maxiR127Vii0agGGG跳转到第一页第四节第四节 汽车的制动性汽车的制动性 n 汽车的制动性是指汽车行驶中强制降低车速以至停汽车的制动性