第二章汽车行驶特修改

1、第二章汽车行驶性能本章摘要：本章主要介绍汽车行驶性能及其对路线的要求；汽车的驱动力、行驶阻力及行驶条件；汽车的动力特性、行驶状态、爬坡能力及加、减速行程；汽车行驶的纵向、横向及纵横组合向稳定性；汽车的制动力和制动距离以及汽车的燃油经济性等内容。第一节 概 述道路设计是以满足汽车行驶的要求为前提的。汽车行驶总的要求是安全、迅速、经济与舒适，它是通过人、车、路和环境等方面来保证的。因此，在道路线形设计时，需要研究汽车在道路上的行驶特性及其对道路设计的具体要求，这是道路线形设计的理论基础。一、汽车行驶性能的主要内容汽车行驶性能的范围广、内容多，其主要研究内容有：1动力性能是指汽车在良好路面上直线行驶

2、时由汽车受到的纵向力决定、所能达到的平均行驶速度，即指决定汽车加速、爬坡和获得最大速度的性能。汽车的动力性能越好就会具有较高的车速、较好的爬坡能力和加速能力。动力性能决定道路的最大纵坡、坡长限制及长陡坡上陡坡与缓坡的组合。2制动性指汽车行驶中能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力。汽车制动性的好坏，直接关系到行车安全。制动性能越好，汽车才能以较高的车速行驶，在下长坡时保障行车安全。制动性能与道路的行车视距直接相关。3行驶稳定性指汽车在行驶过程中，受外部因素作用，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。汽车行驶稳定性直接关系到行车的

3、安全，其决定道路圆曲线极限最小半径和纵、横向组合最大坡度的取值，也影响道路纵坡度的设置。4操纵稳定性指汽车是否按照驾驶员的意图控制汽车的性能。它包括汽车的转向特性、高速稳定性和操纵轻便性。汽车的转向特性影响着汽车在弯道上的行驶轨迹。5. 燃油经济性是指汽车以最少的燃油消耗量完成单位运输工作的能力，它是汽车的主要使用性能之一。汽车燃油经济性越好，单位行程的燃油消耗量越小。6行驶平顺性指汽车在不平道路上行驶时，汽车免受冲击相震动的能力。汽车行驶平顺性，对汽车平均技术车速、驾驶员和乘客的舒适性、运货的完整性等有很大影响。7通过性是指汽车在各种道路和无路地带行驶的能力。汽车通过性能越好，汽车使用的范围

4、就越广。改善和提高汽车的上述性能，通常有改进汽车设计和提高道路设计两个根本途径。本章主要就与道路线形设计关系较密切的性能加以论述。主要内容有：汽车的动力性（包括汽车的驱动和行驶阻力、汽车的动力特性及加、减速行程）、行驶稳定性、制动性以及燃料经济性等。表21列出了几种有代表性的国产汽车的主要技术性能，对于其它车型可查阅有关资料。二、汽车行驶对路线的要求要满足汽车在道路上安全、迅速、经济及舒适的行驶，从道路路线设计来讲，主要从以下几个方面来保证：1保证汽车在道路上行驶的稳定性 为保证汽车在道路上行驶的稳定性，即保证汽车行驶时不发生翻车、倒溜或侧滑，道路线形设计时，在研究汽车行驶过程中力系的平衡和行

5、车稳定性的基础上，需要合理地选用圆曲线的半径和设置纵、横坡度，并提高车轮与路面间的附着力。2尽可能地提高车速评价运输工作效率的指标是汽车运输生产率和运输成本。影响运输生产率和运输成本的因素很多，平均行驶速度是主要的因素之一。为了提高平均行驶速度，就需要充分地发挥汽车行驶的动力性能，因此在公路设计时必须严格控制曲线半径、最大纵坡及其坡长，合理地设置缓和坡段，并尽可能地采取大半径曲线及平缓的纵坡。3保证道路上的行车连续为了保证道路上行车的均匀连续，公路线形设计需要保证有足够的视距和安全净空，合理地设置平、竖曲线，并尽可能地减少平面交叉等。4尽量满足行车舒适在道路线形设计时，需正确地组合平面线形和纵

6、面线形，注意线形与景观的协调，以增进驾驶者和乘客在视觉上和心理上的舒适感；对平、竖曲线的最小半径要加以限制，以免车辆离心力过大而引起驾驶员和乘客不舒适。 如上所述，道路线形设计与汽车行驶时各主要使用性能是密切相关的，因此汽车行驶性能是道路线形设计的基础。第二节汽车的驱动力及行驶阻力为研究汽车在道路上的运动状况，需要掌握沿汽车行驶方向作用于汽车的各种外力，即驱动力与行驶阻力。一、汽车的驱动力汽车在道路上行驶时，必须有足够的驱动力来克服各种行驶阻力。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，产生有效功率，驱使曲轴以每分钟的转速旋转，发生的扭矩，再经过离合器、变速器、传动轴、主

7、传动器、差速器和半轴等一系列的变速和传动，将曲轴的扭矩传给驱动轮，产生的扭矩驱动汽车行驶。1发动机曲轴扭矩如将发动机的功率、扭矩以及燃油消耗率与发动机曲轴的转速之间的函数关系以曲线表示，则该曲线称为发动机转速特性曲线或简称为发动机特性曲线。如果发动机节流阀全开（或高压油泵在最大供油量位置），则此特性曲线称为发动机外特性曲线；如果节流阀部分开启（或部分供油），则称为发动机部分负荷特性曲线。在进行汽车驱动性能分析时，只需研究外特性中功率、扭矩与转数之间的关系曲线。图2-1为某汽油发动机外特性曲线。为发动机的最小稳定工作转速。随着曲轴转速的增加，发动机发出的功率和扭矩都在增加。最大扭矩时的曲轴转速为

8、。若转速再增加时，扭矩有所下降，但功率继续增加，一直到最大功率，此时曲轴转速为。当转速继续增大时，功率下降。允许的发动机最高转速为。图2-1 某汽油发动机外特性曲线对于不同类型的发动机，其输出的功率不同，故产生的扭矩也不同。它们之间的关系如下：（2-1）式中：发动机曲轴的扭矩（Nm）；发动机的有效功率（kW）；发动机曲轴的转速（r/min）。把扭矩与转速之间的函数关系称为扭矩曲线，而把功率和转速之间的函数关系称作功率曲线，通过式（2-1），可以使它们之间相互转换。其中功率曲线是发动机制造厂通过台架试验获得的。通常，曲线以及由式（2-1）转绘出的扭矩曲线一起绘制在发动机的技术说明书中，同时记载有

9、发动机的最大功率和对应的曲轴转速，以及最大扭矩和相应的曲轴转速。图2-2为东风EQ-140型汽车说明书中给出的发动机外特性曲线原始资料，使用时应注意单位的换算。图2-2 东风EQ6100-型发动机外特性曲线有时未给定发动机特性曲线，只给出和，可通过式（2-2）经验公式近似地计算汽油发动机的外特性曲线，并由式（2-1）换算成扭矩曲线。（kW）（2-2）式中：发动机的最大功率（kW）；发动机的最大功率所对应的转速（r/min）；与发动机类型有关的系数，对汽油发动机可近似地采用。如果既给定和，也给出和，则可用式（2-3）直接计算扭矩曲线。（2-3）式中：最大扭矩（Nm）；最大功率所对应的扭矩，即最大

10、功率所对应的转速（r/min）；最大扭矩所对应的转速（r/min）；转速（r/min）。2驱动轮扭矩根据受力情况的不同，汽车车轮分为驱动轮与从动轮。驱动轮上有发动机曲轴传来的扭矩，在的作用下驱使车轮滚动前进。而从动轮上则无扭矩的作用，它的滚动是驱动轮上的力经车架传至从动轮的轮轴上而产生运动。普通汽车均系前轮从动，后轮驱动，只有某些特殊用途的汽车前后轮均为驱动轮。发动机曲轴上的扭矩经过变速箱（速比）和主传动器（速比）两次变速，设这两次变速的总变速比为，传动系统的机械效率为，则传到驱动轮上的扭矩为：（2-4）式中：汽车驱动轮扭矩（Nm）；发动机曲轴扭矩（Nm）；总变速比，和详见表2-1；传动系统的

11、机械效率，发动机所发出的功率在传到驱动轮的过程中，为了克服传动系统各部件中的摩擦，有一部分功率消耗了，则，传动效率因受多种因素影响而变化，但对汽车进行动力性分析时可看作一个常数，一般载重汽车为0.800.85，小客车为0.850.95。几种国产汽车的主要技术性能表表2-1汽车型号解放CA140东风EQ140黄河JN150黄河JN151北京BJ130上海SH130奥迪Audi100桑塔纳SANTANA标致5O5SW5富康ZX夏利TJ7100依维柯4510生产厂名第一汽车制造厂第二汽车制造厂济南汽车制造厂济南汽车制造厂北京汽车二厂上海汽车制造厂第一汽车制造厂上海大众汽车有限公司广州标致汽车公司第一

12、汽车制造厂天津市汽车工业公司南京汽车制造厂外形尺寸全长（mm）689569107600760047104635479345464901407036106000总宽（mm）243824702400240018501800181416901737170016002000总高（mm）23502325260026002100207014461407-140413852730自重（kg）419040806800660018001755116010301340955740-总重（kg）94159290150601486040753950171014601980135511704500轴距（mm）40003

13、9504000400028002500268725482900-23403310轮距前桥（mm）180018101927192714801440147614141496-13851692后桥（mm）180018001744174414701440148314221400-13651544发动机最大功率（kw/r/min）103/-99.3/-117.7/-117.7/-55.2/-55.2/-66/550062.7/520072/550054/560038/560076/3800最大扭矩（Nm/r/min）392/-352.8/-686/-607.6-171.5/-156.8/-145/330

14、0138/3300167/3000120/360075.5/3200230.3/-油耗（L/100km/km/h）-28/-25/-24/-15/-14/-5.9/907.7/1206.3/908.3/120-4.9/906.7/1204.5/608.0/-技术性能最高车速（km/h）889071678585175169160170145120最大爬坡度（%）202827273631.5-22-30最小转弯半径（m）8.08.08.258.255.76.05.810.85/211.10/210.45/24.512.10/2变速箱速比一档7.707.487.647.646.095.0003.54

15、53.4453.5920.29263.0906.194二档4.104.314.274.273.092.8072.1051.7892.0880.55261.8423.894三档2.342.452.602.601.711.6331.3001.2861.3670.78371.2302.260四档1.511.541.591.591.001.0000.9430.9091.0001.02560.8641.428五档1.001.001.001.00-0.789-0.8231.3030-1.000倒档8.278.195.955.954.956.1803.5003.1673.6340.27903.1425.69

16、2传动器速比6.396.334.885.795.836.1674.111-4.222-4.5003.910此时，驱动轮上的转速为相应的车速V为：（2-5）式中：汽车行驶速度（km/h）；发动机曲轴转速（r/min）；车轮工作半径（m），即变形半径，它与内胎气压、外胎构造、路面的刚性与平整度以及荷载等有关，一般为未变形半径的0.930.96倍。常见车型未变形直径见表2-2。常见车型后轮未变形直径表2-2车型解放CA10B东风EQ140黄河JN150跃进NJ130上海SH760A直径（mm）10185101851018894087555可以看出，通过变速箱和主传动器的二次降速，其主要目的在于增大扭

17、矩和驱动力以克服汽车的行驶阻力。3汽车的驱动力如图2-3，把驱动轮上的扭矩用一对力偶和代替，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。（2-6）图2-3 汽车驱动轮受力分析由式（2-6）可知，如要获得较大的驱动力T，必须要有较大的总变速比。但增大，则车速V就降低，对同一发动机要得到大的驱动力和高的车速，二者是不可兼得的。为此，对汽车设置了几个排档，每一排档都具有固定的总变速比，以及该档的最大车速和最小车速。当使用低排档时，用较大的值以获得较大的驱动力T，但车速V较小；而使用高排档时，用较小的值，获得较小的驱动力和较高的车速。式

18、（2-6）为驱动力T与扭矩M之间的函数关系式。同样，通过式（2-1）也可推导出驱动力T与功率N之间的关系式，即（2-7）式中：N发动机功率（kW）；V汽车行驶速度（km/h）。二、汽车的行驶阻力汽车行驶时需要不断克服运动中所遇到的各种阻力。这些阻力有来自汽车周围空气介质的阻力，有来自道路的路面不平整和上坡行驶所形成的阻力，也有来自汽车变速行驶时克服惯性的阻力，分别称之为空气阻力、道路阻力和惯性阻力。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。现代汽车的行驶速度很高，空气阻力对汽车行驶的动力性和燃料消耗的经济性影响较大，

19、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。由空气动力学的研究和试验可知，汽车在空气介质中运动时所产生的空气阻力可以用下式计算：式中：空气阻力系数，它与汽车的流线型有关，可参考表2-3选用或查阅有关资料；空气密度，一般=1.2258（Ns2/m4）；汽车迎风面积（或称正投影面积）（m2）；汽车与空气的相对速度（m/s），可近似地取汽车的行驶速度。用V（km/h）表达上述公式并化简，得 （2-8）对汽车列车的空气阻力，一般可按每节挂车的空气阻力为其牵引车的20%折算。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。汽车的

20、空气阻力系数与迎风面积表2-3车型迎风面积A（m2）空气阻力系数K小客车1.41.90.320.50载重车3.07.00.601.00大客车4.07.00.500.80（1）滚动阻力弹性轮胎反复变形时，其材料内部发生摩擦要消耗一部分功率。在柔性路面上的汽车行驶时不仅轮胎变形，而且路面也会变形，其接触面之间产生摩擦要消耗部分功率。另外，由于路面的不平整而造成轮胎震动和撞击引起部分功率的消耗。滚动阻力与汽车的总重力成正比，若坡道倾角为时，其值可用下式计算：由于坡道倾角一般较小，认为，则（N）式中：滚动阻力（N）；车辆总重力（N）；滚动阻力系数，它与路面类型、轮胎结构和行驶速度等有关，一般应由试验确

21、定，在一定类型的轮胎和一定车速范围内，可视为只和路面状况有关的常数，见表2-4。各类路面滚动阻力系数f值表2-4路面类型水泥及沥青混凝土路面表面平整的黑色碎石路面碎石路面干燥平整的土路潮湿不平整的土路f值0.010.020.020.0250.030.050.040.050.070.15（2）坡度阻力汽车在坡道倾角为的道路上行驶时，车重G在平行于路面方向的分力为，上坡时它与汽车前进方向相反，阻碍汽车行驶；而下坡时与前进方向相同，助推汽车行驶。坡度阻力可用下式计算因坡道倾角一般较小，认为，则（N）式中：坡度阻力（N）；车辆总重力（N）；道路纵坡度，上坡为正；下坡为负。滚动阻力和坡度阻力均与道路状况

22、有关，且都与汽车的总重力成正比，将它们统称为道路阻力，以表示（N）（2-9）式中：统称道路阻力系数。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，用表示。汽车的质量分为平移质量和旋转质量（如飞轮、齿轮、传动轴和车轮等）两部分。变速时平移质量产生惯性力，旋转质量产生惯性力矩。平移质量的惯性力旋转质量的惯性力矩式中：旋转部分的转动惯量；旋转部分转动时的角加速度。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，一般给平移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。即（N）（2-10）式中：惯性阻力（N）；车辆总重

23、力（N）；重力加速度（m/s2）；汽车的加速度（正值）或减速度（负值）（m/s2）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，其值可用下式计算：（2-11）式中：表示汽车车轮惯性力的影响系数，一般=0.030.05；表示发动机飞轮惯性力的影响系数，一般小客车=0.050.07，载重汽车=0.040.05；变速箱的速比，（本档）=，或查表2-1。这样，汽车的总行驶阻力R为三、汽车行驶条件 1汽车的运动方程式汽车在道路上行驶时，必须有足够的驱动力来克服各行驶阻力。当驱动力与各种行驶阻力之代数和相等的时侯，称为驱动平衡。驱动平衡方程式（也称

24、汽车的运动方程式）为（2-12）公式（2-12）中驱动力T为节流阀全开的情况。如果节流阀部分开启时，要对驱动力T进行修正。修正系数用U表示，称之为负荷率。即一般，负荷率=80%90%。将有关公式代入式（2-12），则汽车的运动方程式为（2-13）2汽车的行驶条件汽车在道路上行驶，当驱动力等于各种行驶阻力之和时，汽车就等速行驶；当驱动力大于各种行驶阻力之和时，汽车就加速行驶；当驱动力小于各种行驶阻力之和时，汽车就减速行驶，直至停车。所以，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（2-14）上式是汽车行驶的必要条件（即驱动条件）。只有足够的驱动力还不能保证汽车正常地行驶。若驱动轮与

25、路面之间的附着力不够大，车轮将在路面上打滑，不能行进。所以，汽车能否正常行驶，还要受轮胎与路面之间附着条件的制约。汽车行驶的充分条件是驱动力小于或等于轮胎于路面之间的附着力，即 （2-15）式中：附着系数，主要取决于路面的粗糙程度和潮湿泥泞程度，轮胎的花纹和气压，以及车速和荷载等，计算时可按表2-5选用；驱动轮荷载。一般情况下，小汽车为总重的0.50.65倍，载重车为总重的0.650.80倍。根据以上汽车行驶条件，在实际工作中对路面提出了一定要求，从宏观上讲要求路面平整而坚实，尽量减小滚动阻力；从微观上讲又要求路面粗糙而不滑，以增大附着力。各类路面上附着系数的平均值表2-5路面类型路面状况干燥

26、潮湿泥泞冰滑水泥混凝土路面0.705/沥青混凝土路面0.60.4/过渡式及低级路面0.50.30.20.1第三节汽车的动力特性及加、减速行程汽车的动力性能系指汽车所具有的加速、上坡、最大速度等的性能。汽车的动力性愈好，速度就愈高，所能克服的行驶阻力也愈大。本节主要介绍汽车的最高速度、最小稳定速度以及汽车的加、减速行程，为道路纵断面设计提供理论依据。一、汽车的动力因数为便于分析，将式（2-12）作如下改变上式等号左端称为汽车的后备驱动力，其值与汽车的构造和行驶速度有关，等号右端为汽车在道路上行驶时的道路阻力和惯性阻力之和，其值主要与道路状况和汽车的行驶方式有关，将右端行驶阻力表达式代入，得为使不

27、同类型汽车的动力性进行比较，且有相同的评价尺度，将上式两端分别除以车辆总重G，得 （2-16）令上式左端为D，即 （2-17）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。将有关公式代入式（2-17）显然，D可以表示为V的二次函数，即 （2-18）式中：为使用方便，也可用曲线表示D与V的函数关系，称为动力特性图。利用该图可直接查出各排档下不同车速对应的动力因数值。表2-6为东风EQ-140载重车原始计算数据。图2-4为东风EQ-140载重车的动力特性图。图2-4 东风EQ-140动力特性图 东风EQ-140原始计算数据表2-6项目计算参数单位

28、352.8Nm316Nm3000r/min1300r/min91135N0.94.185m20.49m6.330.030.04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绘制的。若道路所在地不在海平面上，汽车也不是满载，由于海拔增高，气压降低，使发动机的输出功率、汽车的驱动力及空气阻力都随之降低，所以，应对动力因数D进行修正。方法是给D乘以一个修正系数，即 （2-19）称为动力因数D的海拔荷载修正系数，其值为式中：海拔系数，见图2-5，或，式中H为海拔高度（m）；满载时汽车的总重力（N）；实际装载时汽车的总重力（N）。图2-5 海拔系数图二、汽车的行驶状态由式（2-19）可得 （

29、2-20）式中：道路阻力系数，。对不同排档的曲线，值都有一定使用范围，档位愈低，值愈大，而车速愈低。在某瞬时，当汽车的动力因数为，道路阻力为，汽车的行驶状态有以下三种情况：当时 减速行驶在动力特性图上，与任意的=相应等速行驶的速度称为平衡速度，用表示。因为则解此，得 （2-21）如图2-6，若汽车在道路阻力为的坡道上行驶时，与对应的平衡速度为。当汽车的行驶速度时减速行驶，直到为止；当时加速行驶，直到为止。每一排档都存在各自的最大动力因数，与之对应的速度称作临界速度，用表示。如图2-7，若汽车以某一排档作等速行驶，当时，汽车可采用或的任一速度行驶。当采用的速度行驶时，若道路阻力额外增加（如道路局

30、部坡度增大，路面出现坑凹或松软等），汽车可在原来排档上降低车速，以获得较大D值来克服额外阻力，待阻力消失后可立即提高到原的速度行驶。这种行驶状态称为稳定行驶。当汽车采用的速度行驶时，若道路阻力额外增加，汽车减速行驶而D值随之减小，如果此时不换档或开大节流阀，汽车将因发动机熄火而停驶。这种行驶状态称不稳定行驶。因此，临界速度是汽车稳定行驶的极限速度。一般情况下汽车都采用大于某一排档的临界速度作为行驶速度，以便克服额外阻力而连续行驶。如果道路阻力更大，使得车速降低较快，若车速降至本档时需要换低档行驶；相反，道路阻力更小时车速增加较快，当增至本档最高车速时需要换高档行驶。汽车的最高速度是指节流阀全开

31、、满载（不带挂车）、在表面平整坚实水平路段上作稳定行驶的速度。每一排档都有各自的最高速度，除个别车型外，一般直接档的最高速度最大。某一排档的最高速度可由下式计算。图2-6 平衡速度与行驶状态分析图2-7 某排档动力特性图 （km/h） （2-22）式中：汽车发动机的最大转速（r/min）。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）。某一排档的最小稳定速度可以从动力特性图上查得，也可用下式计算。由，得 （km/h） （2-23）汽车的最高速度与最小稳定速度之间的差值愈大，表示汽车对道路阻力的适应性愈强。其它排档也同样存在着这两个对应值。三

32、、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。因，则 （2-24）汽车的最大爬坡能力是用最大爬坡坡度评定的。最大爬坡度系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。最大爬坡度是汽车动力性的主要评定指标，但不作为决定道路最大纵坡的依据。由于最低档爬坡能力大，坡道倾角也大，此时，应该用下式计算解此三角函数方程式，得 （2-25）式中：最低档所能克服的最大坡道倾角；滚动阻力系数；最低档的最大动力因数。用计算最大爬坡坡度。四、汽车的加、减速行程1加、减速行程计算公式图2-8 东风EQ-140加、减速行程图a)五档；b)四档；c）三档由及

33、加、减速度，得设初速，终速，对上式积分，并用V（km/h）表达上述公式，得将代入，得 （2-26）令（1）（即）时 （2-27）当时，为加速行程；当时，为减速行程。（2）（即）时 （2-28）因，只能减速行驶，且。（3）（即）时 （2-29）式中：以弧长计。当时，为减速行程。2加、减速行程图为使用方便，根据已知数据将加、减速行程绘成图，以备查用。图2-8a）c）为东风EQ-140型载重车加、减速行程图。图中左下到右上曲线为加速行程，左上到右下为减速行程。本图采用直角坐标绘制，横坐标为距离行程，单位为m；纵坐标为车速，单位为km/h。曲线上数字代表道路阻力系数。3加、减速行程图的用法图2-9是图

34、2-8a）中任意抽出的两条曲线。经简化处理后的图形用以说明加、减速行程图的用法，主要有两种：图2-9 加、减速行程图的用法已知、初速和终速，求加速最短行程和减速最大行程。即另一种用法是已知或，求。此法用于绘制沿线最大车速图。第四节 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。影响汽车行驶稳定性的因素主要有汽车本身的结构参数、驾驶员的操作技术以及道路与环境等外部因素的作用。一、汽车行驶的纵向稳定性图2-10为汽车等速上坡受力图，惯性阻力为零，因车速低可略去空气阻力和滚动阻力。图中为汽车总重力，为

35、坡道倾角，为重心高度，和为作用在前、后轮上的法向反作用力，和为作用在前、后轮上的切向反作用力，为汽车轴距，和为汽车重心至前、后轴的距离，O点为汽车重心，和为前、后轮与路面接触点。图2-10 汽车等速上坡受力示意图1纵向倾覆产生纵向倾覆的临界状态是汽车前轮法向反作用力为零，此时，汽车可能绕点发生倾覆现象。对点取矩并让=0得 （2-30）式中：为零时极限坡道倾角；为零时道路的纵坡度。当坡道倾角（或道路纵坡）时，汽车可能发生纵向倾覆。由式（2-30）可知，纵向倾覆的稳定性主要与汽车重心至后轴的距离和重心高度有关。愈大，愈低，纵向稳定性愈好。2纵向滑移对后轮驱动的汽车，根据附着条件，驱动轮不产生滑移的

36、临界状态是因为则 （2-31）式中：产生纵向滑移临界状态时坡道倾角；产生纵向滑移临界状态时道路纵坡度，其它符号意义同前。当坡道倾角（或道路纵坡度）时，汽车可能产生纵向滑移。的大小主要取决于驱动轮荷载与汽车总重力的比值以及附着系数值，详见式（2-15）和表2-5。3纵向稳定性的保证分析式（2-30）和（2-31），一般接近于1，而远远小于1，所以或也就是说，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。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为条件，这样，也就避免了汽车的纵向倾覆现象出现。所以，汽车行驶时纵向稳定性的条件为 （2-32）只要设计的道路纵坡度满足上式

37、条件，当汽车满载时一般都能保证纵向行驶的稳定性。但在运输中装载过高时，由于重心高度的增大而破坏纵向稳定性条件，所以，应对汽车装载高度有所限制。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，其作用点在汽车的重心，方向水平背离圆心。一定质量的汽车其离心力大小与行驶速度平方成正比，而与平曲线半径成反比，计算公式为式中：离心力（N）；平曲线半径（m）；汽车行驶速度（m/s）。离心力对汽车在平曲线上行驶的稳定性影响很大，它可能使汽车向外侧滑移或倾覆。为了减小离心力的作用，保证汽车在平曲线上稳定行驶，必须使平曲线上路面做成外侧高、内侧低呈单向横坡的形式，称为横向超

38、高。如图2-11所示，汽车行驶在具有超高的平曲线上时，其车重的水平分力可以抵消一部分离心力的作用，其余部分由汽车轮胎与路面之间的横向摩阻力与之平衡。图2-11 曲线上汽车的受力分析将离心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，即由于路面横向倾角一般很小，则，其中称为横向超高坡度（简称超高率），所以横向力X是汽车行驶的不稳定因素，竖向力是稳定因素。就横向力而言，只从其值的大小是无法反映不同重量汽车的稳定程度。例如5kN的横向力若作用在小汽车上，可能使其产生横向倾覆的危险，而作用在重型载重汽车上则可能是安全的。于是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

39、用V（km/h）表达上述公式，则 （2-33）式中：平曲线半径（m）；横向力系数；行车速度（km/h）；横向超高坡度。式（2-33）表达了横向力系数与车速、平曲线半径及超高之间的关系。值愈大，汽车在平曲线上的稳定性愈差。此式对确定平曲线半径、超高率以及评价汽车在平曲线上行驶时的安全性和舒适性有十分重要的意义。2横向倾覆条件分析汽车在具有超高的平曲线上行驶时，由于横向力的作用，可能使汽车绕外侧车轮触地点产生向外横向倾覆的危险。为使汽车不产生倾覆，必须使倾覆力矩小于或等于稳定力矩。即因比G小得多，可略去不计，则 （2-34）式中：汽车轮距（m）；汽车重心高度（m）。将式（2-34）代入式（2-33

40、）并整理，得 （2-35）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或最大允许行驶速度。3横向滑移条件分析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。为使汽车不产生横向滑移，必须使横向力小于或等于轮胎和路面之间的横向附着力，即 （2-36）式中：横向附着系数，一般值详见表2-5。将式（2-36）代入式（2-33）并整理，得 （2-37）利用此式可计算出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。4横向稳定性的保证由式（2-34）和式（2-36）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值的大

41、小。现代汽车在设计制造时重心较低，一般，即，而，所以。也就是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，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。只要设计采用的值满足式（2-36）条件，一般在满载情况下能够保证横向行车的稳定性。但装载过高时可能发生倾覆现象。三、汽车行驶的纵横组合向稳定性汽车行驶在具有一定纵坡的小半径平曲线上时，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。为此，对合成坡度的最大值应加以限制，以利于行车的稳定性。如

42、图2-12，汽车行驶在纵坡为和超高横坡为的下坡路段上，作用在前轴上荷载为图2-12 汽车下坡平曲线上受力图离心力F分配在前轴上的荷载为因倾角和很小，则前轴总荷载为在平直路段上，作用于前轴的荷载为在有平曲线的坡道上，前轴荷载增量与的比值为对载重汽车，一般，则在直坡道上，则。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作为控制，则有下式成立用V（km/h）表达上述公式并整理，得 （2-38）此式即为汽车沿纵横组合方向的稳定条件，也是最大纵坡在平曲线上的折减条件。第五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

43、车且能维持行驶方向和在下坡时能保持一定速度行驶的能力。汽车的制动性直接关系到汽车的行驶安全，一些重大交通事故往往与制动距离太长有关，所以，具有良好的制动性能，是汽车行驶安全的重要保障。影响制动性的因素主要有汽车的制动机构、人体机能以及路面状况等。一、汽车制动性的评价指标评价汽车制动性的指标主要有制动效能、制动效能的恒定性及制动时汽车的方向稳定性三个方面。其中制动效能是指在良好路面上，汽车迅速降低车速直至停车的制动距离，这是制动性能最基本的评价指标。另两个评价指标主要用于汽车设计制造时考虑。汽车制动的全过程包括：驾驶员发现前方的障碍物或接到紧急停车信号后作出的行动反应、制动器起作用、持续制动和放

44、松制动器四个阶段。一般所指的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。二、汽车制动力汽车制动时，给车轮施加以制动力P以阻止车轮前进。在急刹车时P值最大，而最大的P值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 （2-39）式中：分配到制动轮上的汽车重力。现代汽车全部车轮均为制动轮，G值为汽车的总重力（N）；路面与轮胎之间的附着系数，与轮胎、路面及制动等条件有关，其值见表2-5。三、制动距离1制动减速度制动减速时，制动力P的方向与汽车运动方向相反。另外，因制动时速度减小很快，可略去空气阻力的影响，所以，汽车制动平衡方程式为：即 （2-40） （2-41