汽車行駛理論概要PPT課件

1、 2.1 2.1 概 述 2.2 2.2 汽車的牽引力與牽引平衡 2.3 2.3 汽車在公路上行駛的穩(wěn)定性 2.4 2.4 汽車的制動性能 2.5 2.5 汽車在公路上的行駛軌跡 公路勘測設計公路勘測設計公路勘測設計 江西理工大學應用科學學院江西理工大學應用科學學院江西理工大學應用科學學院第1頁/共45頁 2.1 概 述1.1.研究汽車行駛理論的意義 汽車行駛理論(theory of automobile running)是一門在分析汽車行駛基本規(guī)律的基礎上，研究汽車行駛原理、使用性能和行駛性能的學科。 通過研究，進一步分析影響汽車使用和行駛性能的各種因素，最大限度地從汽車構造、公路設計以及其

2、它行車條件等方面發(fā)揮汽車的使用效益。 第2頁/共45頁2.汽車的行駛性能 1)動力性能-爬坡、加速和最大速度的能力 2)通過性-在各種道路及無路地帶行駛的能力 3)制動性 強制停車和降低車速的能力 4)行駛穩(wěn)定性-遵循駕駛員指定方向的能力 5)行駛平順性-在不平路上，免受沖擊和震動的能力 6)操縱穩(wěn)定性-轉向特性、高速穩(wěn)定性，操縱輕便性第3頁/共45頁 2.2 汽車的牽引力與牽引平衡 1.汽車行駛中的受力分析第4頁/共45頁（1） 直線上行駛LhPMMhPhGfrLGZwwjjgjgaka21121sin)(cos （2-1） LhPMMhPhGfrLGZwwjjgjgaka21112sin)

3、(cos （2-2） 第5頁/共45頁（2）曲線上行駛 BhPBPhGBGZgjyjygaarcossin2sincos2 （2-5） BhPBPhGBGZgjyjygaazcossin2sincos2 （2-6） 第6頁/共45頁（1）牽引力有效功率N ：單位時間內具有的做功的能力。(KW)(KW)轉速n ：發(fā)動機曲軸單位時間內的旋轉次數(shù)(n/min)扭矩M ：發(fā)動機產生于曲軸上的轉動力矩。(Nm)轉動角速度：單位時間內曲軸轉動的角度(rad/s)1）汽車發(fā)動機的基本指標2.牽引力的產生及傳遞第7頁/共45頁2）發(fā)動機曲軸扭矩及外特性曲線發(fā)動機有效功率與曲軸扭矩的關系 N=M/1000 (K

4、W) =2n/60(rad/s) N=2Mn/100060=Mn/9549 則：M=9549N/n (Nm)該曲線稱發(fā)動機的特性曲線外特性曲線汽車油門全開，對應的曲線稱為發(fā)動機的外特性曲線。第8頁/共45頁由圖可見： 當n=nmin，為最小穩(wěn)定工作轉速當n增大時，N，M都增大。 N=nM時，M=Mmax 當n=nN時，N=Nmax 當nnN時，N下降。第9頁/共45頁 發(fā)動機曲軸扭矩e離合器變速器iK傳動軸主傳動器i0車輪 Pt iK=nen1 i0=n1nK MKeKiiMM0 kMkekktriiMrMP0 又 10006020iinrVkek=)/(377. 00hkmiirnkke 所

5、以有牽引力 )(3600377. 0NVNMVnPMeMeet （2-10） eeeeenNnNM95492601000 第10頁/共45頁3.汽車的行駛阻力（2）汽車的行駛阻力2）坡度阻力3）空氣阻力4）慣性阻力1）滾動阻力第11頁/共45頁1）滾動阻力：車輪滾動時輪胎與路面之間的摩擦阻力，是由于輪胎與路面變形引起的。GfRff 與路面的種類 、行駛車速、輪胎性質有關。干燥平整的土路潮濕不平整的土路路面類型 碎石路面值0.010.020.020.020.0250.0250.030.050.050.040.050.050.070.150.15表面平整的黑 色碎石路面水泥及瀝青混凝土路面路面種類

6、：第12頁/共45頁行駛車速：受車速影響較大。 V100時，f增加較快。V=150-200時，f 急劇增大。輪胎性質：胎壓，輪胎材料，結構。第13頁/共45頁sinGRi由于公路縱坡較小(1 45 100 2.3 汽車在公路上行駛的穩(wěn)定性 1.汽車行駛的縱向穩(wěn)定(longitudinal stability)第27頁/共45頁( (3 3) )縱縱向向倒倒溜溜 下滑力=sinaG ，附著力=2Z 將（2-22）帶入得 LhGLGGgaaasincossin1 LhLgtantan1 （2-24） 因tan,h較小，可略去不計，并且adGGLL1， adGGLL1tan 2.3 汽車在公路上行駛

7、的穩(wěn)定性 1.汽車行駛的縱向穩(wěn)定(longitudinal stability)第28頁/共45頁 2.3 汽車在公路上行駛的穩(wěn)定性 1.汽車行駛的縱向穩(wěn)定(longitudinal stability)第29頁/共45頁 2.3 汽車在公路上行駛的穩(wěn)定性 2.汽車行駛的橫向穩(wěn)定(lateral stability)（1 1）汽車在曲線上行駛所產生的橫向作用力 第30頁/共45頁 內 外 法向力：sincosCGZa （大）sincosCGZa（小） 橫向力：sincosaGCY （?。﹕incosaGCY(大) 結論：內側?。 sincosaGCY 很小，則0sin, 1cositg 0iG

8、CYa RvgGCa2RGV1272 0202127127iRVGiGRVGYaaa 汽車橫向穩(wěn)定性不取決于 Y 的絕對值，而取決于橫向力與車重的比值 -叫橫向力系數(shù)橫向力系數(shù)(lateral force coefficient)，即： 02127iRVGYa 2.3 汽車在公路上行駛的穩(wěn)定性 2.汽車行駛的橫向穩(wěn)定(lateral stability)第31頁/共45頁 2.3 汽車在公路上行駛的穩(wěn)定性 2.汽車行駛的橫向穩(wěn)定(lateral stability)第32頁/共45頁 2.3 汽車在公路上行駛的穩(wěn)定性 2.汽車行駛的橫向穩(wěn)定(lateral stability)第33頁/共45

9、頁 2.3 汽車在公路上行駛的穩(wěn)定性 2.汽車行駛的橫向穩(wěn)定(lateral stability)第34頁/共45頁1）汽車在平曲線上行駛時的橫向穩(wěn)定性主要取決于橫向力系數(shù)值的大小?，F(xiàn)代汽車在設計制造時重心較低，一般 ，即 ，而 所以 。ghb212ghb5 . 0hghhb23） 裝載過高時可能發(fā)生傾覆現(xiàn)象。 可見，在發(fā)生橫向傾覆之前先產生橫向滑移現(xiàn)象，為此，在公路設計中應保證汽車不產生橫向滑移，同時也就保證了橫向傾覆的穩(wěn)定性。2）橫向傾覆和滑移的條件分別是：hGXghbGX2 2.3 汽車在公路上行駛的穩(wěn)定性 2.汽車行駛的橫向穩(wěn)定(lateral stability)第35頁/共45頁

10、2.4 汽車的制動性能 1.汽車的制動過程分析汽車的制動性 (braking power) -指汽車在行駛中強制降低車速以至停車，或在下坡時保持一定速度行駛的能力。 汽車的制動過程車輪制動是利用制動器內的摩擦阻力矩來形成與汽車運動方向相反的路面對車輪的切向摩擦阻力，簡稱為車輪制動力。 第36頁/共45頁 2.4 汽車的制動性能 2.制動時汽車的運動方程 GPT(max) （2-38） 汽車制動減速行駛時，作用于車輪上的力矩方向與行駛方向相反。 其余各項運動阻力與牽引行駛時一樣存在。 因此，這時汽車的運動力平衡方程可寫為 jwifTPPPPP （2-39） 由于制動初速度不高及速度下降迅速，故空

11、氣阻力可略去不計， 即0wP，公式（2-39）可簡化為 jifTPPPP0 if 即 aaaGGdtdvgG （2-40） 第37頁/共45頁 2.4 汽車的制動性能 3.汽車制動性能(braking power)的評價指標第38頁/共45頁 2.5 汽車在公路上的行駛軌跡行駛中的汽車重心的軌跡有以下幾何特征： 1) 軌跡連續(xù)且圓滑； 2) 曲率是連續(xù)的，即軌跡上任意一點不出現(xiàn)兩個曲率值； 3) 曲率變化是連續(xù)的，即軌跡上任意一點不出現(xiàn)兩個曲率變化率值。 第39頁/共45頁 2.5 汽車在公路上的行駛軌跡 1.汽車在彎道上行駛的力牽引力牽引力+路面附著力路面附著力+離心力離心力+四個輪上的向心

12、力四個輪上的向心力 第40頁/共45頁 2.5 汽車在公路上的行駛軌跡 2.汽車在彎道上行駛的軌跡(running trace)設汽車方向盤轉動角為， 前輪轉向角為， 兩者的關系為K （1K） 即 K1 設汽車旋轉半徑為，汽車軸距為0L得 KLLL000sin0L （2-44） 如圖 2-12 所示，設行駛距離為s，旋轉切線角為，方向盤轉動角速度為 (s)， 汽車加速度為 a(m/s)，汽車速度為 v(m/s)，則有如下關系式 dds dtdsv dtdKdtddtdsdtdva122 第41頁/共45頁車體的轉動角速度(ddt)及角加速度(d2dt)為 01LvKvdtdsdsddtd )(

13、)(0022avLKvdtdvdtdvLKdtd 行駛路線軌跡的轉動角，可從上式求得 dtvLK0 （2-45） 由 vdts，則行駛路線軌跡的直角坐標表達式為 dtvdsydtvdsxsinsincoscos （2-46） 當以不同的角速度操作方向盤行駛時，可求出汽車相應的行駛軌跡分別為圓弧、回旋線等。 2.5 汽車在公路上的行駛軌跡 2.汽車在彎道上行駛的軌跡(running trace)第42頁/共45頁1) 圓弧 設汽車等速行駛v方向盤轉動角度0不變時，則RKL00，從式（2-45）得tLKv000 帶入（2-46）式得到行駛軌跡為 tLKvKLytLKvKLx0000000000cos1sin (2-47) 顯然此時的汽車行駛軌跡為圓弧。 2.5 汽車在公路上的行駛軌跡 2.汽車在彎道上行駛的軌跡(running trace)第43頁/共45頁2)回旋線 方向盤的轉動角速度為定速時，即 0dtd