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第2章,汽车行驶理论,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,2.3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1.研究汽车行驶理论的意义,汽车行驶理论(theoryofautomobilerunning)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2.汽车的行驶性能,1)动力性能(dynamicforce)2)通过性（cross-countrypower）3)制动性(brakingpower)4)行驶稳定性(runningstability)5)行驶平顺性(smoothrunning)6)操纵稳定性(operatingstability),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。,（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,（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,（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(tractiveforce)的产生及传递,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(tractiveforce)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。,由图可见：当n=nmin，为最小稳定工作转速当n增大时，N，M都增大。N=nM时，M=Mmax当n=nN时，N=Nmax当nnN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(tractiveforce)的产生及传递,发动机曲轴扭矩e离合器变速器iK传动轴主传动器i0车轮PtiK=nen1i0=n1nK,2.2汽车的牵引力与牵引平衡2.牵引力(tractiveforce)的产生及传递,2.2汽车的牵引力与牵引平衡3.汽车的行驶阻力(resistancetomotionofmotorvehicle),（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(resistancetomotionofmotorvehicle),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。,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(resistancetomotionofmotorvehicle),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(resistancetomotionofmotorvehicle),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(resistancetomotionofmotorvehicle),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(resistancetomotionofmotorvehicle),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(resistancetomotionofmotorvehicle),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(resistancetomotionofmotorvehicle),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(resistancetomotionofmotorvehicle),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5.动力性能(dynamicforce)分析,（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(dynamicforce)分析,（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。,Pt：Me：路表粗糙、加强排水、改进轮胎P：路面平整Pf、降低纵坡Pi、改进车型Pj,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(dynamicforce)分析,汽车行驶的稳定性(runningstability)-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,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1.汽车行驶的纵向稳定(longitudinalstability),2.3汽车在道路上行驶的稳定性1.汽车行驶的纵向稳定(longitudinalstability),2.3汽车在道路上行驶的稳定性1.汽车行驶的纵向稳定(longitudinalstability),2.3汽车在道路上行驶的稳定性1.汽车行驶的纵向稳定(longitudinalstability),2.3汽车在道路上行驶的稳定性2.汽车行驶的横向稳定(lateralstability),（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.汽车行驶的横向稳定(lateralstability),2.3汽车在道路上行驶的稳定性2.汽车行驶的横向稳定(lateralstability),2.3汽车在道路上行驶的稳定性2.汽车行驶的横向稳定(lateralstability),2.3汽车在道路上行驶的稳定性2.汽车行驶的横向稳定(lateralstability),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(lateralstability),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(brakingpower)-指汽车在行驶中强制降低车速以至停车，或在下坡时保持一定速度行驶的能力。汽车的制动过程车轮制动是利用制动器内的摩擦阻力矩来形成与汽车运动方向相反的路面对车轮的切向摩擦阻力，简称为车轮制动力。,2.4汽车的制动性能2.制动时汽车的运动方程,2.4汽车的制动性能3.汽车制动性能(brakingpower)的评价指标,2.5汽车在道路上的行驶轨迹,行驶中的汽车重心的轨迹有以下几何特征：1)轨迹连续且圆滑；2)曲率是连续的，即轨迹上任意一点不出现两个曲率值；3)曲率变化是连续的，即轨迹上任意一点不出现两个曲率变化率值。,2.5汽车在道路上的行驶轨迹1.汽车在弯道上行驶的力,2.5汽车在道路上的行驶轨迹2.汽车在弯道上行驶的轨迹(runningtrace),2.5汽车在道路上的行驶轨迹2.汽车在弯道上行驶的轨迹(runningtrace),2.5汽车在道路上的行驶轨迹2.汽车在弯道上行驶的轨迹(runningtrace),2.5汽车在道路上的行驶轨迹2.汽车在弯道上行驶的轨迹(runningtrace),
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