汽车行驶性能 道路勘测设计 教学课件学习课件PPT

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1、1上次课讲授的内容上次课讲授的内容城市道路的分类与分级。道路勘测设计的程序。道路勘测设计任务书的基本内容。道路勘测设计的阶段与内容。道路勘测设计的依据。设计车辆与设计速度。本课程所研究的内容。2第二章第二章 汽车行驶性能汽车行驶性能1. 汽车的行驶性能及其对路线的要求；汽车的行驶性能及其对路线的要求；2. 汽车的驱动力、行驶阻力及行驶条件；汽车的驱动力、行驶阻力及行驶条件；3. 汽车的动力特性、行驶状态、爬坡能力及加、汽车的动力特性、行驶状态、爬坡能力及加、减速行程；减速行程；4. 汽车行驶的纵向、横向及纵横组合向的稳汽车行驶的纵向、横向及纵横组合向的稳定性；定性；5. 汽车的制动力、制动距离

2、以及汽车的燃油汽车的制动力、制动距离以及汽车的燃油 经济性等内容。经济性等内容。 3 第一节第一节 概概 述述 第二节第二节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力 第三节第三节 汽车的动力特性及加、减速行程汽车的动力特性及加、减速行程 第四节第四节 汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性 第五节第五节 汽车的制动性汽车的制动性 第六节第六节 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性 需进一步研究的问题需进一步研究的问题本章共六节本章共六节4第一节第一节 概概 述述 道路设计是以满足汽车行驶的要求为前道路设计是以满足汽车行驶的要求为前提的提的。 汽车行驶总的要求是安全、迅速、经济汽车行驶总的要求是安全

3、、迅速、经济与舒适，它是通过人、车、路和环境等方面与舒适，它是通过人、车、路和环境等方面来保证的。来保证的。5 因此，在道路线形设计时，需要研因此，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，这是道路设计的具体要求，这是道路线道路线形形设计的理论基础设计的理论基础。6一、汽车的行驶性能一、汽车的行驶性能1动力性能动力性能2制动性制动性3行驶稳定行驶稳定4操纵稳定性操纵稳定性5. 燃油经济性燃油经济性6行驶平顺性行驶平顺性7通过性通过性71.1.动力性能动力性能 汽车在良好的路面汽车在良好的路面上直线行驶，上直线行驶，由汽车受到的纵向力

4、决定时由汽车受到的纵向力决定时,汽车所汽车所能达到的平均行驶速度。能达到的平均行驶速度。 即：决定汽车的即：决定汽车的加速、爬坡加速、爬坡和和获得获得最大速度最大速度的性能。的性能。 82制动性 行驶中的汽车能在短距离内停行驶中的汽车能在短距离内停车且能车且能维持行驶方向的稳定性维持行驶方向的稳定性及在及在下长坡时能维持下长坡时能维持一定车速一定车速的能力。的能力。 93行驶稳定性 汽车在行驶过程中，受外部因素汽车在行驶过程中，受外部因素作用，汽车能保持正常的行驶状态作用，汽车能保持正常的行驶状态和方向，和方向，不致失去控制而产生滑移、不致失去控制而产生滑移、倾覆等现象的能力倾覆等现象的能力。

5、 104操纵稳定性 汽车能否按照驾驶员的意图控汽车能否按照驾驶员的意图控制的性能。包括汽车的转向特性、制的性能。包括汽车的转向特性、高速稳定性和操纵轻便性。高速稳定性和操纵轻便性。 汽车的汽车的转向特性转向特性影响着汽车在弯道影响着汽车在弯道上的行驶轨迹。上的行驶轨迹。115. 燃油经济性 指汽车以最少的燃油消耗量完成单指汽车以最少的燃油消耗量完成单位运输工作的能力，它是汽车的主位运输工作的能力，它是汽车的主要使用性能之一。要使用性能之一。 汽车燃油经济性越好，单位行程的汽车燃油经济性越好，单位行程的燃油消耗量越小。燃油消耗量越小。126行驶平顺性 指汽车在不平坦的道路上行驶时，指汽车在不平坦

6、的道路上行驶时，免受冲击和震动的能力。免受冲击和震动的能力。 汽车行驶的平顺性，对汽车平均技汽车行驶的平顺性，对汽车平均技术车速、驾驶员和乘客的舒适性、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。运货的完整性等有很大影响。 137 7通过性通过性 汽车在各种道路和无路地带上的行汽车在各种道路和无路地带上的行驶能力。驶能力。 汽车通过性能越好，汽车使用的范汽车通过性能越好，汽车使用的范围就越广。围就越广。14二、汽车行驶对路线的要求二、汽车行驶对路线的要求1保证汽车在道路上行驶的稳定性保证汽车在道路上行驶的稳定性 2尽可能提高车速尽可能提高车速3保证道路上的行车连续保证道路上的行车连

7、续4尽量满足行车舒适尽量满足行车舒适道路线形设计与汽车行驶时各主要使道路线形设计与汽车行驶时各主要使用性能密切相关，因此汽车行驶性能是道用性能密切相关，因此汽车行驶性能是道路线形设计的基础。路线形设计的基础。15第二节第二节 汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力 汽车在道路上行驶时，必须有足够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。的驱动力来克服各种行驶阻力。 16 定义：定义：作用在汽车作用在汽车驱动轮轴上驱动轮轴上推动汽车推动汽车前进的力，称为驱动力（或称牵引力）。前进的力，称为驱动力（或称牵引力）。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

8、发动机。 驱动力的驱动力的大小大小与汽车行驶阻力与汽车行驶阻力R抗衡。抗衡。 一、汽车的驱动力一、汽车的驱动力17)(377. 0NMVnrMrMTTTk18汽车驱动力的来源汽车驱动力的来源 燃料空气燃料空气燃烧燃烧热能热能膨胀膨胀推动活塞推动活塞连杆连杆转动曲柄转动曲柄变速装置变速装置驱动车轮驱动车轮行驶行驶 机械能机械能191.1.发动机曲轴扭矩发动机曲轴扭矩 M外特性曲线中功率外特性曲线中功率P、扭矩、扭矩M与转数与转数n之间有以下关系：之间有以下关系：)(9549602kWnMnMMP)(9549mNnPM发动机外特性曲线发动机外特性曲线 20 2.2.驱动轮扭矩驱动轮扭矩M Mk k

9、及车速及车速V V驱动轮扭矩驱动轮扭矩kM)(9549mNnPMkkTkMM驱动轮上的转速为驱动轮上的转速为niinnkk0相应的车速相应的车速V为为km/h nrnrV377. 01000602 通过变速箱和主传动器的二次降速，其主要目的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矩和驱动力以克服汽车的行驶阻力。在于增大扭矩和驱动力以克服汽车的行驶阻力。 21)(377. 0NMVnrMrMTTTk3.3.汽车的驱动力汽车的驱动力22)(377. 0NMVnrMrMTTTkTTVPMVnT3600377. 0将将V V代入代入T T 要获得较大的驱动力要获得较大的驱动力T T，必须要

10、有较大的总变速，必须要有较大的总变速比比。但。但增大，则车速增大，则车速V V就降低，对同一发动机要就降低，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。得到大的驱动力和高的车速，二者是不可兼得的。 当使用低排档时，用较大的值以获得较大的驱当使用低排档时，用较大的值以获得较大的驱动力动力T T，但车速，但车速V V较小；较小； 使用高排档时，用较小的值，获得较小的驱动使用高排档时，用较小的值，获得较小的驱动力和较高的车速。力和较高的车速。 驱动力驱动力T与扭矩与扭矩M及车速及车速V的关系的关系23ki汽车型号解放CA140东风EQ140黄河JN150黄河JN151北京BJ130上海

11、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）23502325260026002100207014461407-1404

12、13852730自重（kg）419040806800660018001755116010301340955740-总重（kg）94159290150601486040753950171014601980135511704500轴距（mm）400039504000400028002500268725482900-23403310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.

13、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/-145/3300138/3300167/3000120/360075.5/3200230.3/-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

14、坡度（%）202827273631.5-22-30最小转弯半径（m）8.08.08.258.255.76.05.810.85/211.10/210.45/24.512.10/2一档7.707.487.647.646.095.0003.5453.4453.5920.29263.0906.194二档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

15、.0001.02560.8641.428五档1.001.001.001.00-0.789-0.8231.3030-1.000倒档8.278.195.955.954.956.1803.5003.1673.6340.27903.1425.6926.396.334.885.795.836.1674.111-4.222-4.5003.91024 汽车行驶时需要不断克服运动中所汽车行驶时需要不断克服运动中所遇到的各种阻力。遇到的各种阻力。 这些阻力有来自汽车周围空气介质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，也有来自汽车变坡行

16、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。速行驶时克服惯性的阻力。二、汽车的行驶阻力二、汽车的行驶阻力25空气阻力、道路阻力和惯性阻力空气阻力、道路阻力和惯性阻力行驶阻力为行驶阻力为:26空气阻力的形成空气阻力的形成：汽车在行驶中，由迎面空气质：汽车在行驶中，由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引起的。当行驶速度在面的摩擦力引起的。当行驶速度在100km/h 以上，以上，有时汽车一半的功率用来克服空气阻力。有时汽车一半的功率用来克服空气阻力。空气阻力的大小：空气阻力的大小： 221vKARw用用V V（km/hk

17、m/h）表达上述公式，化简后，得）表达上述公式，化简后，得 :15.212KAVRw1.空气阻力空气阻力 27道路阻力是由弹性轮胎变形和道路的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不同路面类型及纵坡度而产生的阻力. 道路阻力道路阻力主要包括主要包括:(1)滚动阻力滚动阻力; (2)坡度阻力。坡度阻力。2.道路阻力道路阻力28弹性轮胎反复变形时，其材料内部发生摩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。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，其接触面之间产形，而且路面也会变形，其接触面

18、之间产生摩擦要消耗部分功率。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。动和撞击引起部分功率的消耗。 （1）滚动阻力）滚动阻力29 滚动阻力的大小滚动阻力的大小： cosGfRfGfRf1cosRf-滚动阻力（滚动阻力（N N）；）；G G 车辆总重力（车辆总重力（N N）；）；f f 滚动阻力系数，它与路面类型、轮胎结构和滚动阻力系数，它与路面类型、轮胎结构和行驶速度等有关，一般应由试验确定，在一定类型行驶速度等有关，一般应由试验确定，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的轮胎和一定车速范围内，可视

19、为只和路面状况有关的常数。关的常数。 30产生原因：产生原因：汽车在坡道倾角为汽车在坡道倾角为的道路上行的道路上行驶时，车重驶时，车重G在平行于路面方向的分力为在平行于路面方向的分力为Gsin ，上坡时它与汽车前进方向相反，阻，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，助碍汽车行驶；而下坡时与前进方向相同，助推汽车行驶。推汽车行驶。滚动阻力的大小：滚动阻力的大小： sinGRiitgsinGiRi（2）坡度阻力）坡度阻力31 满载货物克服行使阻力上坡的汽车满载货物克服行使阻力上坡的汽车32 滚动阻力滚动阻力和坡度阻力坡度阻力均与道路状况有 关，且都与汽车的总重力成正比，

20、两者统称为道路阻力道路阻力。 用公式 RR = G (f+i) (N) 表示 (f+i) 统称道路阻力系数。33 汽车变速行驶时，需要克服其质量变速运动时产汽车变速行驶时，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。生的惯性力和惯性力矩称为惯性阻力。 汽车的质量分为汽车的质量分为平移质量和旋转质量平移质量和旋转质量（如飞轮、（如飞轮、齿轮、传动轴和车轮等）两部分。齿轮、传动轴和车轮等）两部分。 变速时平移质量产生惯性力变速时平移质量产生惯性力: agGmaRI1 旋转质量产生惯性力矩旋转质量产生惯性力矩 : dtdIRI2agGRI 惯性阻力惯性阻力: 3.惯性阻力惯性阻力34

21、4.4.汽车的总行驶阻力汽车的总行驶阻力R RIRwRRRR35三、汽车行驶条件三、汽车行驶条件1.1.汽车的运动方程式汽车的运动方程式 当驱动力与各种行驶阻力的代数和相等时，称当驱动力与各种行驶阻力的代数和相等时，称为为驱动平衡。驱动平衡。驱动平衡方程式为：驱动平衡方程式为： IRwRRRRT 一般，负荷率一般，负荷率=80%90%。则汽车的运动。则汽车的运动方程式为：方程式为：agGifGKAVrMUTT)(15.21236 A.A.汽车在道路上行驶，当驱动力等于汽车在道路上行驶，当驱动力等于各种行驶阻力之和时，汽车等速行驶；各种行驶阻力之和时，汽车等速行驶； B.B.当驱动力大于各种行驶

22、阻力之和时，当驱动力大于各种行驶阻力之和时，汽车加速行驶；汽车加速行驶； C.C.当驱动力小于各种行驶阻力之和时，当驱动力小于各种行驶阻力之和时，汽车减速行驶，直至停车。汽车减速行驶，直至停车。 三、汽车行驶条件三、汽车行驶条件37三、汽车行驶条件三、汽车行驶条件2 2汽车的行驶条件汽车的行驶条件(1)汽车行驶的必要条件汽车行驶的必要条件（即驱动条件）（即驱动条件） 要使汽车行驶，必须具有足够的驱动力来克服各要使汽车行驶，必须具有足够的驱动力来克服各种行驶阻力，即：种行驶阻力，即： (2)汽车行驶的充分条件汽车行驶的充分条件 汽车行驶的充分条件是驱动力小于或等于轮胎与汽车行驶的充分条件是驱动力

23、小于或等于轮胎与路面之间的附着力，即：路面之间的附着力，即：RT kGT38三、汽车行驶条件三、汽车行驶条件宏观上讲：宏观上讲： 要求路面平整而坚实，尽量减要求路面平整而坚实，尽量减小滚动阻力；小滚动阻力；微观上讲：微观上讲： 又要求路面粗糙而不滑，以增又要求路面粗糙而不滑，以增大附着力。大附着力。39 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。 汽车行驶总的要求是安全、迅速、经济与舒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适，它是通过人、车、路和环境等方面来保证的。证的。40因此，在道路线形设计时，需要研究汽车在道因此，

24、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，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这是道路线形设计的理论基础。41汽车行驶对路线的要求汽车行驶对路线的要求1保证汽车在道路上行驶的稳定性保证汽车在道路上行驶的稳定性 2尽可能提高车速尽可能提高车速3保证道路上的行车连续保证道路上的行车连续4尽量满足行车舒适尽量满足行车舒适42 汽车在道路上行驶时，必须有足够的驱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。动力来克服各种行驶阻力。 汽车的驱动力汽车的驱动力 作用在汽车驱动轮轴上推动汽车前进作用在汽车驱动轮轴上推动汽车前进的力，称

25、为驱动力（或称牵引力）。的力，称为驱动力（或称牵引力）。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。 驱动力的大小与汽车行驶阻力驱动力的大小与汽车行驶阻力R抗衡。抗衡。 43 汽车行驶条件汽车行驶条件(1)汽车行驶的必要条件汽车行驶的必要条件（即驱动条件）（即驱动条件） 要使汽车行驶，必须具有足够的驱动力来克服各要使汽车行驶，必须具有足够的驱动力来克服各种行驶阻力，即种行驶阻力，即 (2)汽车行驶的充分条件汽车行驶的充分条件 汽车行驶的充分条件是驱动力小于或等于轮胎与汽车行驶的充分条件是驱动力小于或等于轮胎与路面之间的附着力，即路面之间的附着力，即RT kGT44

26、汽车的运动方程式汽车的运动方程式 当驱动力与各种行驶阻力的代数和相等时，称当驱动力与各种行驶阻力的代数和相等时，称为为驱动平衡。驱动平衡。驱动平衡方程式为：驱动平衡方程式为： IRwRRRRT 一般，负荷率一般，负荷率=80%90%。则汽车的运动。则汽车的运动方程式为：方程式为：agGifGKAVrMUTT)(15.21245第三节汽车的动力特性及加、减速行程第三节汽车的动力特性及加、减速行程 一、汽车的动力因数与动力特性图一、汽车的动力因数与动力特性图 标准条件下的汽车的动力因数标准条件下的汽车的动力因数IRwRRRRagGifGKAVT)(15.212agGifGKAVT)(15.212g

27、aifGKAVT)(15.212 等号左端等号左端只与只与汽车的构造和行驶速度汽车的构造和行驶速度有关，称为有关，称为汽车的后备驱动力；汽车的后备驱动力； 等号右端等号右端为汽车在道路上行驶时的道路阻力和惯为汽车在道路上行驶时的道路阻力和惯性阻力之和，其值主要与性阻力之和，其值主要与道路状况和汽车的行驶方道路状况和汽车的行驶方式式有关。有关。 46 汽车所具有的加速、上坡、最大速汽车所具有的加速、上坡、最大速度等的性能。度等的性能。 汽车的动力性能越好，行驶速度就汽车的动力性能越好，行驶速度就高，汽车所能克服的行驶阻力也就越高，汽车所能克服的行驶阻力也就越大大 。汽车的动力特性汽车的动力特性4

28、7 令令:GRTDw动力因数动力因数D D ：表征某型汽车在表征某型汽车在海平面高程上，满载情况海平面高程上，满载情况 下下，每单位车重克服道路阻力和惯性阻力，每单位车重克服道路阻力和惯性阻力 的性能。的性能。 一、一、 汽车的动力因数汽车的动力因数48 动力因数可表示汽车单位的后备驱动力，动力因数可表示汽车单位的后备驱动力，可以用来克服公路上的阻力或用来加速，可可以用来克服公路上的阻力或用来加速，可直接用来评价不同类型汽车的爬坡性能。直接用来评价不同类型汽车的爬坡性能。 因此，不论汽车的总质量与构造有何不因此，不论汽车的总质量与构造有何不同，只要汽车同，只要汽车动力因数动力因数D D相同相同

29、，便可爬升，便可爬升同同样的坡度样的坡度和和产生同样的加速度产生同样的加速度。49 动力因数的修正动力因数的修正非标准条件下的动力因数非标准条件下的动力因数agifD)(称为动力因数称为动力因数D D的海拔荷载修正系数的海拔荷载修正系数GG50汽车动力特性图：汽车动力特性图：DV关系曲线图关系曲线图东风东风EQ-140EQ-140载重车的动力特性图：载重车的动力特性图： （1 1）同一排档，）同一排档，D D随随V V而变；而变；（2 2）低档位在上，高档位在）低档位在上，高档位在 下。下。D D越大，越大，T T越大，越大，V V 越小。越小。上述动力特性图都是在标准条件上述动力特性图都是在

30、标准条件下的情况。标准条件如下：下的情况。标准条件如下： （1 1）车型是标准车；）车型是标准车； （2 2）汽车行驶在海平面高）汽车行驶在海平面高 程上，大气压强为程上，大气压强为1 1； （3 3）汽车满载。）汽车满载。51汽车动力特性图：汽车动力特性图：DV关系曲线图关系曲线图52二、汽车的行驶状态二、汽车的行驶状态1.行驶状况行驶状况 agifD)()(Dgaif 当当DDD时，时，0)(Dga0a0)(Dga加速行驶加速行驶等速行驶等速行驶 减速行驶减速行驶 在动力特性图上，与任意的在动力特性图上，与任意的D相应等速行驶的速度称为平衡速度。相应等速行驶的速度称为平衡速度。 53 在动

31、力特性图上，与任意的在动力特性图上，与任意的D相对应的等速行驶的速度称为平衡速相对应的等速行驶的速度称为平衡速度。度。 PWPQQVP2)(42WQVPVD202WQVPVD 因为因为 则则 解得：解得：542.2.临界速度与稳定行驶临界速度与稳定行驶 每一排档都存在各自的最大动力因数，与之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，用对应的速度称作临界速度，用V Vk k表示表示。 （1 1）当）当VVVVK K以以V1的的的速度行驶时，汽车的行驶状态的速度行驶时，汽车的行驶状态 称为稳定行驶。称为稳定行驶。 （2 2）当）当VVK 以以V2的速度行驶时，汽车的行驶状态称的

32、速度行驶时，汽车的行驶状态称不稳定行驶。不稳定行驶。 （3 3）换档行驶）换档行驶 。 临界速度临界速度是汽车稳定行驶的极限速度。是某一排是汽车稳定行驶的极限速度。是某一排档稳定行驶的最小速度。档稳定行驶的最小速度。55 3. 汽车的最高速度与最小稳定行驶速度汽车的最高速度与最小稳定行驶速度 汽车的最高速度汽车的最高速度：是指节流阀全开、满载（不是指节流阀全开、满载（不带挂车）、在表面平整坚实水平路段上作稳定行驶带挂车）、在表面平整坚实水平路段上作稳定行驶的最大速度。的最大速度。maxmax377. 0rnV某一排档的最高速度某一排档的最高速度 56 汽车的最小稳定速度汽车的最小稳定速度：汽车

33、满载（不带汽车满载（不带挂车）在路面平整坚实的水平路段上，稳定挂车）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）。行驶时的最低速度（即临界速度）。 某一排档的最小稳定速度某一排档的最小稳定速度 ：PQVk2汽车的最高速度与最小稳定速度之间的汽车的最高速度与最小稳定速度之间的差值越大，表示汽车对道路阻力的适应差值越大，表示汽车对道路阻力的适应性越强。性越强。57 三、汽车的爬坡能力三、汽车的爬坡能力1. 汽车的爬坡能力（某一排档）汽车的爬坡能力（某一排档） 爬坡能力爬坡能力是指汽车在良好路面上等速行驶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升的纵坡度。时克服了其

34、它行驶阻力后所能爬升的纵坡度。 fDi 由由D DV V图查图查D D值，可得值，可得i i值。值。0aagifD)(因为因为由由可得可得58临界速度临界速度是汽车稳定行驶的极限速是汽车稳定行驶的极限速度是某一排档稳定行驶的最小速度度是某一排档稳定行驶的最小速度。592.2.汽车的最大爬坡能力（用最大爬坡坡度评汽车的最大爬坡能力（用最大爬坡坡度评定）定） 最大爬坡度：最大爬坡度：系指汽车在坚硬路面上用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。最低档作等速行驶时所能克服的最大坡度。sincosIm fDax222Im2ImIm11arcsinffDfDaxaxaxaxtgiIm

35、max60四、汽车的加、减速行程四、汽车的加、减速行程1.加、减速行程计算公式加、减速行程计算公式)/(/2smdtdva )0( advavds 设初速设初速V V1 1，终速，终速V V2 2，对上式积分，并用，对上式积分，并用V V（km/hkm/h）表）表达上述公式，得达上述公式，得: :2196.121VVdVaVS/ )(/ )(2WQVPVgDga21)(96.122VVWQVPVVdVgS61 2. 加、减速行程图加、减速行程图 62（1 1）左下到右上曲线为加速行程，左上）左下到右上曲线为加速行程，左上 到右下为减速行程。到右下为减速行程。（2 2）本图采用直角坐标绘制，横坐

36、标为）本图采用直角坐标绘制，横坐标为距离行程，单位为距离行程，单位为m m；纵坐标为车速，单；纵坐标为车速，单位为位为km/hkm/h。（3 3）曲线上数字代表道路阻力系数。）曲线上数字代表道路阻力系数。63汽车的加减速行程图汽车的加减速行程图643加、减速行程图的用法加、减速行程图的用法（1 1）已知）已知 初速初速V V1 1和终速和终速V V2 2，求加速最短，求加速最短行程行程S Sd d和减速最大行程和减速最大行程S Sd 。/ )(if 121515VVaSSS128080VVdSSS （2 2）已知）已知 或或 求求V V2 2。 此法可用于绘制沿线最大车速图。此法可用于绘制沿线

37、最大车速图。aSVif、1/ )(dS65上次课所讲授的内容 1. 道路线形设计的理论基础道路线形设计的理论基础. 2. 汽车的行驶性能包括哪几方面的内容汽车的行驶性能包括哪几方面的内容? 3. 汽车行驶对路线的要求汽车行驶对路线的要求. 4. 汽车的行驶阻力汽车的行驶阻力. 5. 汽车的驱动力汽车的驱动力. 6. 汽车的行驶条件汽车的行驶条件. 7. 汽车的运动方程式汽车的运动方程式. 8. 汽车的动力因数汽车的动力因数.661. 道路线形设计的理论基础道路线形设计的理论基础汽车在道路上的行驶特性及其对道路设计的具体要求，是道路线形设计的理论基础。672.2.汽车的行驶性能包括哪几方面的内容

38、汽车的行驶性能包括哪几方面的内容? ?（1）动力性能（2）制动性（3）行驶稳定性（4）操纵稳定性（5）燃油经济性（6）行驶平顺性（7）通过性683. 3. 汽车行驶对路线的要求汽车行驶对路线的要求（1）保证汽车在道路上行驶的稳定性 （2）尽可能地提高车速（3）保证道路上的行车连续（4）尽量满足行车舒适694. 4. 汽车的总行驶阻力汽车的总行驶阻力IRwRRRR70)(377. 0NMVnrMrMTTTk5.5.汽车的驱动力汽车的驱动力716.汽车行驶条件汽车行驶条件(1)汽车行驶的必要条件汽车行驶的必要条件（即驱动条件）（即驱动条件） 要使汽车行驶，必须具有足够的驱动力来克服各要使汽车行驶，

39、必须具有足够的驱动力来克服各种行驶阻力，即：种行驶阻力，即： (2)汽车行驶的充分条件汽车行驶的充分条件 汽车行驶的充分条件是驱动力小于或等于轮胎与汽车行驶的充分条件是驱动力小于或等于轮胎与路面之间的附着力，即：路面之间的附着力，即：RT kGT72 7. 7. 汽车的运动方程式汽车的运动方程式 当汽车的驱动力与各种行驶阻力的代数和相等当汽车的驱动力与各种行驶阻力的代数和相等时，称为时，称为驱动平衡。驱动平衡。驱动平衡方程式为：驱动平衡方程式为： IRwRRRRT 一般情况下，负荷率一般情况下，负荷率=80%90%，汽车的，汽车的运动方程式为：运动方程式为：agGifGKAVrMUTT)(15

40、.21273GRTDw 表征某型汽车在表征某型汽车在海平面高程上，满载海平面高程上，满载情况下情况下，每单位车重克服，每单位车重克服道路阻力道路阻力和和惯惯性阻力性阻力 的性能。的性能。 . . 汽车的动力因数汽车的动力因数74第四节第四节 汽车行驶的稳定性汽车行驶的稳定性 汽车的行驶稳定性是指汽车在行驶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。制而产生滑移、倾覆等现象的能力。75图图2-10 2-10 汽车等速上坡示意图汽车等速上坡示意图

41、一、汽车行驶的纵向稳定性一、汽车行驶的纵向稳定性76 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G为汽车总重力,为坡道倾角,hg为重心高度，Z1和Z2为作用在前、后轮上的法向反作用力，X1和X2为作用在前、后轮上的切向反作用力,L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,o1和o2为前、后轮与路面接触点。1l2l771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Z1为零，此时，汽车可能绕o2点发生倾覆现象.对02点取矩并让z1=0, 得 0sincos002gGhGlghltgi200 z1为零时为零时, ,极限坡道倾角；极

42、限坡道倾角； z1为零时为零时, ,道路的纵坡度。道路的纵坡度。 00i( 2-30)78 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。0i0i2lgh2lgh792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临界状态是:kGGsinitgsin因为因为则则GGtgik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坡道倾角；产生纵向滑移临界状态时道路纵坡度产生纵向滑移临界状态时道路纵坡度; i80 当坡道倾角 （或道路纵坡度 ）时，汽车可能产生纵

43、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.ii ikGG813纵向稳定性的保证纵向稳定性的保证 一般 接近于1，而 远远小于1， 所以即：汽车在坡道上行驶时，在发生纵向倾即：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。覆之前，首先发生纵向滑移现象。ghl /2GGk/gkhlGG20ii 或或82汽车在纵坡上行驶的情况汽车在纵坡上行驶的情况83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: 只要设计的道路纵坡度满足上式条件，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

44、以，应对汽车装载高度有所限制。GGiikgh84 二汽车行驶时的横向稳定性二汽车行驶时的横向稳定性假定：假定：汽车在圆汽车在圆曲线上作匀速圆运曲线上作匀速圆运动。动。离心力离心力：汽车在汽车在弯道上，由于惯性弯道上，由于惯性产生离心力产生离心力. .作用点：作用点：汽车重汽车重心；心；方向方向：水平背离水平背离圆心圆心gRGvF2离心力的大小为离心力的大小为1.1.汽车在曲线上行驶力的平衡汽车在曲线上行驶力的平衡85离心力离心力对汽车在平曲线上行驶的稳对汽车在平曲线上行驶的稳定性影响很大，可能产生横向滑移定性影响很大，可能产生横向滑移或横向倾覆。或横向倾覆。离心力的影响离心力的影响86为了减少

45、离心力的作用，保证汽为了减少离心力的作用，保证汽车在平曲线上稳定行驶，必须使平车在平曲线上稳定行驶，必须使平曲线上的路面做成外侧高、内侧低曲线上的路面做成外侧高、内侧低呈单向横披的形式，呈单向横披的形式，称为横向超高。称为横向超高。超高超高87道路的横向超高道路的横向超高882.2.曲线上汽车的受力分析曲线上汽车的受力分析 将离心力将离心力F和车重分解为平行于路面的横向力和垂直于路面和车重分解为平行于路面的横向力和垂直于路面的竖向力，即：的竖向力，即： 横向力：横向力： XFcosGSin 竖向力：竖向力： YFSinGcos=Fih+ G 很小，可以认为很小，可以认为sintg ，cos1

46、， 称为称为横向超高横向超高坡度坡度hihih2h2higRvGGigRGvGiFX 引入横向力系数引入横向力系数，作为衡量稳定性程度的指标，其意义，作为衡量稳定性程度的指标，其意义为为单位车重的横向力单位车重的横向力，即，即higRvGX2 用用V V（km/hkm/h）表达上述公式，则：）表达上述公式，则：hiRV1272893.3.横向倾覆条件分析横向倾覆条件分析 横向倾覆横向倾覆：汽车在横向力的作用下，可能产生绕外：汽车在横向力的作用下，可能产生绕外侧车轮触地点向外倾覆的危险。侧车轮触地点向外倾覆的危险。 稳定条件：稳定条件：倾覆力矩小于或等于稳定力矩。即倾覆力矩小于或等于稳定力矩。即

47、 :2)(2bGFibYXhhghFi比比G G小得多，可略去不计，则小得多，可略去不计，则 ghbGX2hiRV1272hgihbVR21272 利用此式可计算汽车在平曲线上行驶时，不产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生横向倾覆的最小平曲线半径或最大允许行驶速度。度。b: 汽车轮距汽车轮距;Y:竖向力竖向力90 横向滑移：横向滑移：汽车在横向力的作用下，可能产生沿汽车在横向力的作用下，可能产生沿横向力方向的侧向滑移。横向力方向的侧向滑移。 稳定条件：稳定条件：横向力横向力小于或等于小于或等于轮胎与路面之间的轮胎与路面之间的横向附着力。即：横向

48、附着力。即： 利用上式可计算出汽车在平曲线上行驶时，不利用上式可计算出汽车在平曲线上行驶时，不产生横向滑移的产生横向滑移的最小平曲线半径最小平曲线半径R R或或最大允许行最大允许行驶速度驶速度V V。4.4.横向滑移条件分析横向滑移条件分析hhGYXhGX h横向附着系数横向附着系数 hhiVR127291 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值的大小。横向力系数值的大小。 现代汽车在设计制造时重心较低，一般现代汽车在设计制造时重心较低，一般 汽车在平曲线上行驶时，在发生横向倾覆之前汽车在平曲线上行驶时，在发生横向倾覆之前先产生先产生横

49、向滑移现象横向滑移现象。为此。为此, ,在道路设计中应保证在道路设计中应保证汽车不产生汽车不产生横向滑移横向滑移，同时也就保证了汽车的横向，同时也就保证了汽车的横向稳定性。稳定性。 5.5.横向稳定性的保证横向稳定性的保证 ghb212ghb5 . 0hhghb292 重力作用在前轴上的荷载重力作用在前轴上的荷载W1 下坡下坡i（不考虑超高横坡）方向的力：（不考虑超高横坡）方向的力：sincos21ghGlGLWLhGlGWgsincos21cos)sincos(cos211LhlGWWg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垂直超高路面上的力垂直超高路面上的力93 汽车

50、在曲线路段上，下汽车在曲线路段上，下坡时的受力受力状态。坡时的受力受力状态。94（3 3）汽车在纵横组合向的稳定性）汽车在纵横组合向的稳定性 离心力离心力F分配在前轴上的荷载分配在前轴上的荷载W2为为 前轴上总荷载（垂直于超高路面）前轴上总荷载（垂直于超高路面） 在平直路段（在平直路段（ ）上，作用于前轴的荷载）上，作用于前轴的荷载 为为 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 的比值为的比值为 sinsin2222gRLlGvLlFWhgigRLvlLihlGWWW222210, 0hiiWGLlW2WhgigRvilhWWWI2295 对载重汽车，一般对载重汽

51、车，一般 ，则，则 在直坡道上在直坡道上 ，则，则 。即汽车沿直坡道下坡。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。该路段的纵坡度。 1/2lhghigRviI20hiiI max2iigRvihhiRVii1272max96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。97一、汽车制动性的评价指标 评价汽车制动性的指标评价汽车制动性的指标1. 制动效能制动效能.2. 制动效能的恒定性制动效能的恒定性3. 制动时汽车的方向稳定性制动时汽车

52、的方向稳定性 制动效能制动效能是指在良好路面上，汽车迅速降低车速直是指在良好路面上，汽车迅速降低车速直至停车的制动距离，是制动性能最基本的评价指标。至停车的制动距离，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。另两个评价指标主要用于汽车设计制造时考虑。98二、汽车制动力 汽车制动时，给车轮施加以制动力汽车制动时，给车轮施加以制动力P以阻止车轮前以阻止车轮前进。进。 在急刹车时在急刹车时P值最大，而最大的值最大，而最大的P值取决于轮胎与路值取决于轮胎与路面之间的附着力。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，在附着系数较小的路面上，若制动力大于附着

53、力，车轮将在路面上滑移，易使制动方向失去控制。所车轮将在路面上滑移，易使制动方向失去控制。所以以P值的极限值为值的极限值为GP 99三、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，汽车制动平衡方程式为：0IRRRP0agGGG)(ga1002制动距离21)(VVvdvgS)(2542221VVS用用V（km/h）表达上述公式并积分）表达上述公式并积分当制动到汽车停止时当制动到汽车停止时 =0，则，则2V)(25421VS101第六节 汽车的燃油经济性 汽车完成运输工作所消耗的燃油量称为燃油汽车完成运输工作所消耗的燃油量

54、称为燃油消耗量。消耗量。 燃油经济性的评价指标通常用一定运行工况燃油经济性的评价指标通常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。量能使汽车行驶的里程来衡量。102 燃油消耗量用于比较相同汽车的燃料经济性，燃油消耗量用于比较相同汽车的燃料经济性，也可用于分析不同部件装在同一汽车上对汽也可用于分析不同部件装在同一汽车上对汽车燃料经济性的影响。车燃料经济性的影响。 燃油经济性用于比较评价不同客载量的汽车燃油经济性用于比较评价不同客载量的汽车燃料经济性，其数值越大，汽车燃料经济性燃料经济性，其数值越大，汽车燃料经济性越差。越

55、差。103 汽车以等速V在道路上行驶时，每百公里 所做的功W为:)(100hkWVNW则百公里消耗量则百公里消耗量Q为为:)100/(02. 18 . 9100kmNVNgWgQee)100/(15.2136722kmLKAVGgQTe或或:104汽车在连续和平整的道路上行汽车在连续和平整的道路上行驶，可以获得较高的平均车速，驶，可以获得较高的平均车速，燃料经济性较好。燃料经济性较好。105汽车在凹凸不平或线形不连续的道路上行汽车在凹凸不平或线形不连续的道路上行驶，不仅平均速度低，换档和制动次数增驶，不仅平均速度低，换档和制动次数增加，燃油消耗量大，而且加速了一些摩擦加，燃油消耗量大，而且加速

56、了一些摩擦零副件的磨损和轮胎磨损。零副件的磨损和轮胎磨损。106为提高燃油经济性，应采用协调、连为提高燃油经济性，应采用协调、连续的公路线形和平整的路面，保证行续的公路线形和平整的路面，保证行车视距和安全净空，注重景观设计，车视距和安全净空，注重景观设计，减少侧向干扰，使车辆匀速、顺畅的减少侧向干扰，使车辆匀速、顺畅的运行。运行。107复习思考题复习思考题 1. 汽车纵向行驶的稳定性. 2. 汽车横向行驶的稳定性. 3. 汽车在弯道上行驶的稳定性 4. 汽车的制动平衡方程108 21、 已知某条道路的滚动阻力系数为已知某条道路的滚动阻力系数为0.015，如果东风如果东风EQ-140型载重汽车装载时，挂型载重汽车装载时，挂档以档以30km/h的速度等速行驶，试求（的速度等速行驶，试求（1）,（2）海拔）海拔高度上所能克服的最大坡度。高度上所能克服的最大坡度。 22、 已知，已知， 若东风若东风EQ-140型载重型载重汽车以汽车以80km/h的速度开始在的坡道上爬坡，当该的速度开始在的坡道上爬坡，当该坡道长为坡道长为600m时，求到达坡顶的车速。时，求到达坡顶的车速。 %1, 8 .0f作作 业业