汽車行駛特修改

1、第二章汽車行駛性能本章摘要：本章主要介紹汽車行駛性能及其對線路的要求；汽車的驅動力、行駛阻力及 行3史條件；汽車的動力特性、行駛狀態(tài)、膽坡能力及加、減速行程；汽車行3史的縱向、橫向 及縱橫組合向穩(wěn)固性；汽車的制動力和制動距離和汽車的燃油經(jīng)濟性等內容。第一節(jié)概述道路設計是以知足汽車行駛的要求為前提的。汽車行駛總的要求是安全、迅速、經(jīng)濟與 舒適，它是通過人、車、路和環(huán)境等方面來保證的。因此，在道線路形設計時，需要研究汽 車在道路上的行駛特性及其對道路設計的具體要求，這是道線路形設計的理論基礎。一、汽車行駛性能的主要內容汽車行駛性能的范圍廣、內容多，其主要研究內容有：1 .動力性能是指汽車在良好跖面

2、上直線行3史時由汽車受到的縱向力決定、所能達到的平均行駛速 度，即指決定汽車加速、爬坡和取得最大速度的性能。汽車的動力性能越好.就會具有較高 的車速、較好的爬坡能力和加速能力。動力性能決定道路的最大縱坡、坡長限制及長陡坡上 陡坡與緩坡的組合。2 .制動性指汽車行駛中能在短距離內停車且維持行3史方向穩(wěn)固性和在下長坡時能維持必然車速 的能力。汽車制動性的好壞，直接關系到行車安全。制動性能越好，汽車才能以較高的車速 行3史，在下長坡時保障行車安全。制動性能與道跖的行車視距直接相關。3 .行駛穩(wěn)固性指汽車在行3史進程中，受外部因素作用，汽車尚能維持正常行短狀態(tài)和方向，不致失去 控制而產(chǎn)生滑移、傾覆等現(xiàn)

3、象的能力。汽車行駛穩(wěn)固性直接關系到行車的安全，其決定道路 圓曲線極限最小半徑和縱、橫向組合最大坡度的取值，也影響道路縱坡度的設置。4 .操縱穩(wěn)固性指汽車是不是依照駕駛員的用意控制汽車的性能。它包括汽車的轉向特性、高速穩(wěn)固性 和操縱輕便性。汽車的轉向特性影響著汽車在彎道上的行駛軌跡。5 .燃油經(jīng)濟性是指汽車以最少的燃油消耗量完成單位運輸工作的能力，它是汽車的主要利用性能之 一。汽車燃油經(jīng)濟性越好，單位行程的燃油消耗量越小。6 .行駛平順性指汽車在不平道路上行駛時，汽車免受沖擊相震動的能力。汽車行3史平順性，對汽車平 均技術車速、駕駛員和乘客的舒適性、運貨的完整性等有專門大影響。7 .通過性是指汽

4、車在各類道路和無路地帶行駛的能力。汽車通過性能越好，汽車利用的范圍就越 廣。改善和提高汽車的上述性能，通常有改良汽車設計和提高道路設計兩個根本途徑。本章 主要就與道線路形設計關系較緊密的性能加以論述。主要內容有：汽車的動力性（包括汽車 的驅動和行駛阻力、汽車的動力特性及加、減速行程）、行3史穩(wěn)固性、制動性和燃料經(jīng)濟性 等。表21列出了幾種有代表性的國產(chǎn)汽車的主要技術性能，對于其它車型可查閱有關資 料。二、汽車行駛對線路的要求要知足汽車在道路上安全、迅速、經(jīng)濟及舒適的行駛，從道路線路設計來講，主要從以 下幾個方面來保證：1 .保證汽車在道路上行駛的穩(wěn)固性為保證汽車在道路上行駛的穩(wěn)固性，即保證汽車

5、行駛時不發(fā)生翻車、倒溜或側滑， 道線路形設計時，在研究汽車行駛進程中力系的平衡和行車穩(wěn)固性的基礎上，需要合理地選 用圓曲線的半徑和設置縱、橫坡度，并提高車輪與路面間的附著力。2 .盡可能地提高車速評價運輸工作效率的指標是汽車運輸生產(chǎn)率和運輸本錢。影響運輸生產(chǎn)率和運輸本錢的 因素很多，平均行駛速度是主要的因素之一。為了提高平均行駛速度，就需要充分地發(fā)揮汽 車行駛的動力性能，因此在公路設計時必需嚴格控制曲線半徑、最大縱坡及其坡長，合理地 設置緩和坡段，并盡可能地采取大半徑曲線及平緩的縱坡。3 .保證道路上的行車持續(xù)為了保證道路上行車的均勻持續(xù)，公線路形設計需要保證有足夠的視距和安全凈空，合 理地設

6、置平、豎曲線，并盡可能地減少平面交叉等。4 .盡可能知足行車舒適在道線路形設計時，需正確地組合平面線形和縱面線形，注意線形與景觀的協(xié)調，以增 進駕駛者和乘客在視覺上和心理上的舒適感；對平、豎曲線的最小半徑要加以限制，以避免車輛離心力過大而引發(fā)駕駛員和乘客不舒適。如上所述，道線路形設計與汽車行駛時各主要利用性能是緊密相關的，因此汽車行駛 性能是道線路形設計的基礎。第二節(jié)汽車的驅動力及行駛阻力為研究汽車在道路上的運動狀況，需要掌握沿汽車行駛方向作用于汽車的各類外力，即 驅動力與行駛阻力。一、汽車的驅動力汽車在道路上行駛時，必需有足夠的驅動力來克服各類行駛阻力。汽車行駛的驅動力來 自它的內燃發(fā)動機。

7、在發(fā)動機里熱能轉化成機械能，產(chǎn)生有效功率N ,差遣曲軸以每分鐘 的轉速旋轉，發(fā)生的扭矩，再通過聚散器、變速器、傳動軸、主傳動器、差速器和半軸 等一系列的變速和傳動，將曲軸的扭矩傳給驅動輪，產(chǎn)生的扭矩驅動汽車行駛。1 .發(fā)動機曲軸扭矩如將發(fā)動機的功率N、扭矩M和燃油消耗率g,與發(fā)動機曲軸的轉速之間的函數(shù)關 系以曲線表示，則該曲線稱為發(fā)動機轉速特性曲線或簡稱為發(fā)動機特性曲線。若是發(fā)動機節(jié) 流閥全開(或高壓油泵在最大供油量位置)，則此特性曲線稱為發(fā)動機外特性曲線：若是節(jié) 流閥部份開啟(或部份供油)，則稱為發(fā)動機部份負荷特性曲線。在進行汽車驅動性能分析時，只需研究外特性中功率N、扭矩與轉數(shù)之間的關系

8、曲線。圖2-1為某汽油發(fā)動機外特性曲線。為發(fā)動機的最小穩(wěn)固工作轉速。隨著曲軸轉速 的增加，發(fā)動機發(fā)出的功率和扭矩都在增加。最大扭矩"max時的曲軸轉速為 W。若轉速 再增加時，扭矩M有所下降，但功率N繼續(xù)增加，一直到最大功率N皿x，現(xiàn)在曲軸轉速 為當轉速繼續(xù)增大時，功率N下降。允許的發(fā)動機最高轉速為 max。圖2-1某汽油發(fā)動機外特性曲線對于不同類型的發(fā)動機，其輸出的功率不同，故產(chǎn)生的扭矩也不同。它們之間的關系如.M nN =9549NM =9549 n(kW)(N m)(2-1)式中：M發(fā)動機曲軸的扭矩N發(fā)動機的有效功率(kW)；H發(fā)動機曲軸的轉速(r/min)o把扭矩M與轉速之間

9、的函數(shù)關系加=M()稱為扭矩曲線,而把功率N和轉速之 間的函數(shù)關系N = N()稱作功率曲線，通過式(27),能夠使它們之間彼此轉換。其中功 率曲線N = N。?)是發(fā)動機制造廠通過臺架實驗取得的。通常，N = N。?)曲線和由式(2-1) 轉繪出的扭矩曲線M = M()一路繪制在發(fā)動機的技術說明書中，同時記載有發(fā)動機的最 大功率Nmz和對應的曲軸轉速和最大扭矩加皿'和相應的曲軸轉速w °圖2-2為東 風EQ-140型汽車說明書中給出的發(fā)動機外特性曲線原始資料，使歷時應注意單位的換算。圖2-2東風EQ6100- I型發(fā)動機外特性曲線有時未給定發(fā)動機特性曲線，只給出Nmz和可通

10、過式(2-2)經(jīng)驗公式近似地計 算汽油發(fā)動機的外特性7 =%()曲線，并由式(2-1)換算成扭矩曲線加=加()。Z 2n/、ZN = N24+ 出一% (kw) (2-2) max 12|3N5J式中：Ngx發(fā)動機的最大功率(kW);HN發(fā)動機的最大功率所對應的轉速(r/min)；%、a八%與發(fā)動機類型有關的系數(shù)，對汽油發(fā)動機可近似地采用a、= a、= a、= 1.0。若是既給定Nm和、,，也給出Mg八和則可用式(2-3)直接計算扭矩曲線M = M (/?) oM - M-(/?v -h)2(N加)(2-3)max /、 MJ(-g)式中：Mmz最大扭矩(Nm)；Mn最大功率所對應的扭矩，即N

11、M n =9549(N m)NHN最大功率所對應的轉速(r/min)；nM最大扭矩所對應的轉速(r/min)：轉速(r/min)o2 .驅動輪扭矩Mr按照受力情形的不同，汽車車輪分為驅動輪與從動輪。驅動輪上有發(fā)動機曲軸傳來的扭 矩在的作用下差遣車輪轉動前進。而從動輪上則無扭矩的作用，它的轉動是驅動 輪上的力經(jīng)車架傳至從動輪的輪軸上而產(chǎn)生運動。普通汽車均系前輪從動，后輪驅動，只有 某些特殊用途的汽車前后輪均為驅動輪。發(fā)動機曲軸上的扭矩用通過變速箱(速比& )和主傳動器(速比，。)兩次變速，設這 兩次變速的總變速比為7 =，。乙，傳動系統(tǒng)的機械效率為%一則傳到驅動輪上的扭矩亂上 為：(2-

12、4)% = M»式中：乂女汽車驅動輪扭矩(N-m)；M 發(fā)動機曲軸扭矩(N m)；y總變速比，y = io4，%和乙詳見表2T；了一傳動系統(tǒng)的機械效率，發(fā)動機所發(fā)出的功率N在傳到驅動輪的進程中，為了 克服傳動系統(tǒng)各部件中的摩擦，有一部份功率N7消耗了，則 %N-/./N,傳動效率因受多種因素影響而轉變，但對汽車進行動力性分析時可看做一個常數(shù)，一般載重汽車為，小客車為。幾種國產(chǎn)汽車的主理身技術性育絨表2-1汽車型號解放 CA14O東風EQUO黃河 JN150黃河 JN151北京 BJ130Jt海 SH130奧迪Audi100桑塔納 SANTANA標致 505SW5富康 zx夏利 TJ7

13、100依維柯15 10生產(chǎn)廠名第毋 斗布是第孕車 制固.濟南徘 制固.洲砧車 制曲.=r匕曾評 制iST第T陣 制固.海大眾 汽鋪低廣州標致 鈿詞第T陣 布蹈r母依司南就評 加斷全長 (nm)689569107G00760047104635179345464901107036106000總寬(加0213S2470210024001S501800131116901737170016002000總高(mm)235023252G0026002100207014161107110413S52730自電(kg)4190-10S06S0066001S001755116010301340955740總電(k

14、g)911592901506011860107539501710116019S0135511701500軸距(nun)4000395010004000230025002GS72548290023103310輪 拒前橋(mm)1SOO13101927192711S0144014761414149613S51692后橋(nm)1SOO1800174417441470144011S31422110013651544發(fā)動機最大功率1 kv/r/min )103/-66/5500皿72/550051/56003S, 560076/3SOO最大扭矩(N m/r/min)392，-636/-145/330)

15、138.3300167,308120,36833D油耗(L/lOOka km/h)28/-25/-24/-15.-14/-901209012090 m60技術性能最高車速(km/h)SS9071678585175169160170115120最大宏坡度(%)2028272736N30”最小轉彎半徑5)nnn變速一檔.二檔泗四檔五檔例檔傳動器速比外現(xiàn)在，驅動輪上的轉速%為n u“k= 二一y相應的車速V為：V = 2ma = 0.377 （km/h）（2-5）/ 1000/式中：V一汽車行駛速度（km/h）；n發(fā)動機曲軸轉速（r/nun）；r車輪工作半徑（m）,即變形半徑，它與內胎氣壓、外胎構造

16、、路面的剛性與平整度和荷載等有關，一般為未變形半徑4的倍。常見車型未變形直徑見表2-2o常見車型后輪未變形直徑表2-2車型解放 CA10B東風EQ140黃河JN150躍進NJ130上海SH760A直徑 (mm)1018±51018±51018±8940 ±8755±5能夠看出，通過變速箱和主傳動器的二次降速，其主要目的在于增大扭矩和驅動 力以克服汽車的行駛阻力。3 .汽車的驅動力如圖23,把驅動輪上的扭矩用一對力偶，和丁代替，作用在輪緣上與路 面水平反力尸對抗，丁作用在輪軸上推動汽車前進，稱為驅動力（或稱牽引力），與 汽車行駛阻力R對抗。%My

17、nTn, 、T = = = 0.377 M 7(N)(2-6)r rV圖2-3汽車驅動輪受力分析由式（26）可知，如要取得較大的驅動力7,必需要有較大的總變速比7。但7 增大，則車速V就降低，對同一發(fā)動機要取得大的驅動力和高的車速，二者是不可兼 得的。為此，對汽車設置了幾個排檔，每一排檔都具有固定的總變速比和該檔的 最大車速和最小車速。當利用低排檔時，用較大的y值以取得較大的驅動力T,但車 速v較小；而利用高排檔時，用較小的y值，取得較小的驅動力和較高的車速。式（26）為驅動力r與扭矩M之間的函數(shù)關系式。一樣，通過式（21）也可推導出驅動力7與功率N之間的關系式，即nN(2-7)T = O.3

18、77-M7t = 360077r式中：N發(fā)動機功率（kW）；V-汽車行駛速度（km/h）。二、汽車的行駛阻力汽車行駛時需要不斷克服運動中所碰到的各類阻力。這些阻力有來自汽車周圍空 氣介質的阻力，有來自道路的路面不平整和上坡行駛所形成的阻力，也有來自汽車變 速行駛時克服慣性的阻力，別離稱之為空氣阻力、道路阻力和慣性阻力。1.空氣阻力汽車在行駛中，由于迎面空氣質點的壓力，車后的真空吸力及空氣質點與車身表 面的摩擦力阻礙汽車前進，總稱為空氣阻力?，F(xiàn)代汽車的行駛速度很高，空氣阻力對 汽車行駛的動力性和燃料消耗的經(jīng)濟性影響較大，當行駛速度在lOOkm/h以上，有時 一半的功率用來克服空氣阻力。由空氣動力

19、學的研究和實驗可知，汽車在空氣介質中運動時所產(chǎn)生的空氣阻力 我卬能夠用下式計算:& = 5.0廣式中：K空氣阻力系數(shù)，它與汽車的流線型有關，可參考表23選用或查閱有關 資料；p空氣密度，一般夕=（Ns2/m4）；A汽車迎風面積（或稱正投影面積）（m?）；v汽車與空氣的相對速度（m/s）,可近似地取汽車的行駛速度。 用V （km/h）表達上述公式并化簡，得(2-8)R =或（N）“21.15對汽車列車的空氣阻力，一般可按每節(jié)掛車的空氣阻力為其牽引車的20%折算。2 .道路阻力道路阻力是由彈性輪胎變形和道路的不同路面類型及縱坡度而產(chǎn)生的阻力，上要 包括轉動阻力和坡度阻力。汽車的空氣阻力系數(shù)

20、與迎風面積表2-3車型迎風面積A （m2）空氣阻力系數(shù)小客車載重車大客車（1）轉動阻力彈性輪胎反復變形時，其材料內部發(fā)生摩擦要消耗一部份功率。在柔性路面上的 汽車行駛時不僅輪胎變形，而且路面也會變形，其接觸面之間產(chǎn)生摩擦要消耗部份功 率。另外，由于路面的不平整而造成輪胎震動和撞擊引發(fā)部份功率的消耗。轉動阻力 與汽車的總重力成正比，若坡道傾角為e時，其值可用下式計算：Rf = Gf cQsa由于坡道傾角2一般較小，以為COS。=1,則R, = Gf（N）式中：R（轉動阻力（N）；G車輛總重力（N）；f轉動阻力系數(shù)，它與路面類型、輪胎結構和行駛速度等有關，一般應由 實驗肯定，在必然類型的輪胎和必然

21、車速范圍內，可視為只和路面狀 況有關的常數(shù)，見表2.4。各類路面轉動阻力系數(shù)F值表2-4路面類型水泥及瀝青混 凝土路面表而平整的黑 色碎石路而碎石路面干燥平整的 土路潮濕不平整的 土路f值（2）坡度阻力汽車在坡道傾角為a的道路上行駛時，車重G在平行于路面方向的分力為 Gsina,上坡時它與汽車前進方向相反，阻礙汽車行駛；而下坡時與前進方向相同, 助推汽車行駛。坡度阻力可用下式計算& = Gsma因坡道傾角一般較小，以為sin a、吆a = i,則(N)R, = Gi式中：R,坡度阻力（N）；G車輛總重力（N）；i道路縱坡度，上坡為正；下坡為負。轉動阻力和坡度阻力均與道路狀況有關，且都與

22、汽車的總重力成正比，將它們統(tǒng) 稱為道路阻力，以Rr表示Rr = G（/ + i） （N）（2-9）式中：（/ +，）一統(tǒng)稱道路阻力系數(shù)。3 .慣性阻力汽車變速行駛時，需要克服其質量變速運動時產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩稱為慣性 阻力，用號表示。汽車的質量分為平移質量和旋轉質量（如飛輪、齒輪、傳動軸和 車輪等）兩部份。變速時平移質量產(chǎn)生慣性力，旋轉質量產(chǎn)生慣性力矩。平移質量的慣性力Rn = ma = ag旋轉質量的慣性力矩= >/«乙dt式中：I旋轉部份的轉動慣量；旋轉部份轉動時的角加速度。dt旋轉質量組成部份較多，且各部份的轉動慣量和角加速度不同，計算比較復雜， 為方便計算，一般給平

23、移質量慣性力乘以大于1的系數(shù)5,來代替旋轉質量慣性力矩 的影響。即GR, =3a（N）（2-10）g式中：R,慣性阻力（N）；G車輛總重力（N）；g重力加速度（加屋）；Q汽車的加速度（正值）或減速度（負值）（m/s?）§慣性力系數(shù)（或旋轉質量換算系數(shù)）。慣性力系數(shù)5主要與飛輪的轉動慣量、車輪的轉動慣量和傳動系的傳動比有 關，其值可用下式計算：b = 1 + 5 + 3 K(2-11)式中：心表示汽車車輪慣性力的影響系數(shù)，一般e=；2表示發(fā)動機飛輪慣性力的影響系數(shù)，一般小客車&=，載重汽車 b產(chǎn)；一ik 變速箱的速比，"(本檔)=”叫當，或查表21。 k(本檔)如此，

24、汽車的總行駛阻力R為R = &，= Rr + &三、汽車行駛條件1 .汽車的運動方程式汽車在道路上行駛時，必需有足夠的驅動力來克服各行駛阻力。當驅動力與各類 行駛阻力之代數(shù)和相等的時侯，稱為驅動平衡。驅動平衡方程式(也稱汽車的運動方 程式)為T = R = Rw + Rk+R,(2-12)公式(2-12)中驅動力7為節(jié)流閥全開的情形。若是節(jié)流閥部份開啟時，要對驅 動力廠進行修正。修正系數(shù)用U表示，稱之為負荷率。即r一般，負荷率U =80%90%。將有關公式代入式(212),則汽車的運動方程式 為U =+ +(2-13)r 21.15g2 .汽車的行駛條件汽車在道路上行駛，當驅動

25、力等于各類行駛阻力之和時，汽車就等速行駛；當驅 動力大于各類行駛阻力之和時，汽車就加速行駛；當驅動力小于各類行駛阻力之和時, 汽車就減速行駛，直至停車。所以，要使汽車行駛，必需具有足夠的驅動力來克服各 類行駛阻力，即T>R(2-14)上式是汽車行駛的必要條件(即驅動條件)。只有足夠的驅動力還不能保證汽車正常地行駛。若驅動輪與路面之間的附著力不 夠大，車輪將在路面上打滑，不能行進。所以，汽車可否正常行駛，還要受輪胎與路 面之間附著條件的制約。汽車行駛的充分條件是驅動力小于或等于輪胎于路面之間的 附著力，即T （pGk（2-15）式中：（p附著系數(shù)，主要取決于路面的粗糙程度和潮濕泥濘程度，輪

26、胎的花紋和 氣壓，和車速和荷載等，計算時可按表25選用；Gk驅動輪荷載。一般情形下，小汽車為總重的倍，載重車為總重的倍。按照以上汽車行駛條件，在實際工作中對路面提出了必然要求，從宏觀上講要求 路面平整而堅實，盡可能減小轉動阻力：從微觀上講又要求路面粗糙而不滑，以增大 附著力。各類路面上附著系數(shù)（p的平均值表2-5路面類型路面狀況干燥潮濕泥濘冰滑水泥混凝土路面0. 5/瀝青混凝土路面/過渡式及低級路面第三節(jié)汽車的動力特性及加、減速行程汽車的動力性能系指汽車所具有的加速、上坡、最大速度等的性能。汽車的動力 性愈好，速度就愈高，所能克服的行駛阻力也愈大。本節(jié)主要介紹汽車的最高速度、 最小穩(wěn)固速度和汽

27、車的加、減速行程，為道路縱斷面設計提供理論依據(jù)。一、汽車的動力因數(shù)為便于分析，將式（2-12）作如下改變T - &, = &十%上式等號左端T-R“,稱為汽車的后備驅動力，其值與汽車的構造和行駛速度有 關，等號右端為汽車在道路上行駛時的道路阻力火人和慣性阻力（之和，其值主要與 道路狀況和汽車的行駛方式有關，將右端行駛阻力表達式代入，得r-(+此g為使不同類型汽車的動力性進行比較，且有相同的評價尺度，將上式兩頭別離除 以車輛總重G,得T _ rS-二 (f + i)Hci(2-16)Gg令上式左端為D,即T-RD = (247)G。稱為動力因數(shù)，它表征某型汽車在海平面高程上，滿載

28、情形下，每單位車重克 服道路阻力和慣性阻力的性能。將有關公式代入式(2-17)n T Rw UM/Ht KAV2Lf =-G G rG 21.15GKAV_215G顯然，D能夠表示為V的二次函數(shù)，即(2-18)d=pv2+qv+w式中:l7.036U/(例 KA 十rnN-nM)2 21.155.305。/7 w r2G(nN -nM)2(“N 一的)為利用方便，也可用曲線表示。與v的函數(shù)關系，稱為動力特性圖。利用該圖可 直接查出各排檔下不同車速對應的動力因數(shù)值。表2-6為東風EQ-140載重車原始計 算數(shù)據(jù)。圖2M為東風EQ/40載重車的動力特性圖。圖2-4東風EQ-140動力特性圖東風E0

29、-140原始計算數(shù)據(jù)表2-6項目計算參數(shù)單位%N m%316N m凡V3000r/min1300r/minG91135NKAA m-rmi。心2動力因數(shù)和動力特性圖是按海平面及汽車滿載情形下的標準值計算繪制的。若道 路所在地不在海平面上，汽車也不是滿載，由于海拔增高，氣壓降低，使發(fā)動機的輸 出功率、汽車的驅動力及空氣阻力都隨之降低，所以，應對動力因數(shù)D進行修正。方 式是給D乘以一個修正系數(shù)；I,即W = （f + i） + -a（2-19）g義稱為動力因數(shù)D的海拔荷載修正系數(shù)，其值為2 = “ G'式中：4一一海拔系數(shù)，見圖25 或4 = （1 2.26x10-5產(chǎn)，式中H為海拔高度（

30、m）；G滿載時汽車的總重力（N）；G'實際裝載時汽車的總重力（N）。圖2-5海拔系數(shù)圖二、汽車的行駛狀態(tài)由式(2-19)可得(2-20)式中：步道路阻力系數(shù)，”二/上。A對不同排檔的O-V曲線，。值都有必然利用范圍，檔位愈低，。值愈大，而 車速愈低。在某瞬時，當汽車的動力因數(shù)為。，道路阻力為獷，汽車的行駛狀態(tài)有以 下三種情形：當。時。二”(。-)>0 加速行駛8當=。時 a = 0等速行駛當 時 。=華(。-)<0 減速行駛在動力特性圖上，與任意的 =D相應等速行駛的速度稱為平衡速度，用V,表示。因為 D = PV2 + QV則 。獷= pv/2 + 0v+w - 歐 =

31、O解此，得匕，二_4P” 也(2-21)2P如圖2-6,若汽車在道路阻力為巴的坡道上行駛時，與2=%對應的平衡速度 為匕。當汽車的行駛速度匕時減速行駛，直到匕為止；當<匕時加速行駛，直 到匕為止。每一排檔都存在各自的最大動力因數(shù)。max，與之對應的速度稱作臨界速度，用匕 表示。如圖27,若汽車以某一排檔作等速行駛，當2=匕時，汽車可采用匕或匕的 任一速度行駛。當采用匕匕的速度行駛時，若道路阻力額外增加(如道路局部坡度 增大，路面出現(xiàn)坑凹或松軟等)，汽車可在原來排檔上降低車速，以取得較大。值來 克服額外阻力，待阻力消失后可當即提高到原匕的速度行駛。這種行駛狀態(tài)稱為穩(wěn)固 行駛。當汽車采用匕v

32、匕的速度行駛時，若道路阻力額外增加，汽車減速行駛而。值 隨之減小，若是現(xiàn)在不換檔或開大節(jié)流閥，汽車將因發(fā)動機熄火而停駛。這種行駛狀 態(tài)稱不穩(wěn)固行駛。因此，臨界速度匕是汽車稔固行駛的極限速度。一一般情形下汽車都采用大于某一 排檔的臨界速度匕作為行駛速度，以便克服額外阻力而持續(xù)行駛。若是道路阻力憶更大，使得車速降低較快，若車速降至本檔匕時需要換低檔行 駛；相反，道路阻力K更小時車速增加較快，當增至本檔最高車速時需要換高 級行駛。汽車的最高速度是指節(jié)流閥全開、滿載（不帶掛車）、在表面平整堅實水平路段 上作穩(wěn)固行駛的速度。每一排檔都有各自的最高速度，除個別車型外，一般直接檔的 最高速度最大。某一排檔的

33、最高速度匕2可由下式計算。圖2-6平衡速度與行駛狀態(tài)分析圖2-7某排檔動力特性圖匕 =S3%（端卜）（2-22）Y式中：,7max汽車發(fā)動機的最大轉速（i/min） O汽車的最小穩(wěn)固速度是指滿載（不帶掛車）在路面平整堅實的水平路段上，穩(wěn)固 行駛時的最低速度（即臨界速度匕）o某一排檔的最小穩(wěn)固速度匕能夠從動力特性圖 上查得，也可用下式計算。由勿/dV = O,得V. =-（km/h）（2-23）2P汽車的最高速度與最小穩(wěn)固速度之間的差值愈大，表示汽車對道路阻力的適應性 愈強。其它排檔也一樣存在著這兩個對應值。三、汽車的爬坡能力汽車的爬坡能力是指汽車在良好路面上等速行駛時克服了其它行駛阻力后所能

34、爬上的縱坡度。因。=0,則i = AD-f（2-24）汽車的最大爬坡能力是用最大爬坡坡度評定的。最大爬坡度系指汽車在堅硬路面 上用最低檔作等速行駛時所能克服的最大坡度。最大爬坡度是汽車動力性的主要評定指標，但不作為決定道路最大縱坡的依據(jù)。由于最低檔爬坡能力大，坡道傾角a也大, 現(xiàn)在cosa <l,sina = i,應該用下式計算犯 m” = /cosa + sina解此三角函數(shù)方程式，得a - arcsin2£>Imav " 川"無; + 廣aimav _ 31C SU13 ()式中：心一一最低檔所能克服的最大坡道傾角；f 一一轉動阻力系數(shù)；Dlmax

35、 最低檔的最大動力因數(shù)。用Lx =次4皿.計算最大爬坡坡度。四、汽車的加、減速行程1.力口、減速行程計算公式圖2-8東風EQ-140加、減速行程圖a)五檔：b)四檔：c)三檔由ds = u4及加、減速度a = dv/dtm1 s2),得ds = dv (oWO)a設初速匕，終速匕，對上式積分，并用V (km/h)表達上述公式，得1* Vs =-dv12.96匕a將 =一)/5 =28(尸丫2 +。+卬一收)/5代入，得,c 5 M VdV,AS = (2-26)12.96g匕 PV2 + QV + (W-i/)令 6 = °? _ 4P(W -1/) y= PV2 + QV + (W

36、 ,)（1） B>0 (即 <Omax)時V,AS =512.96gPQ .、2PV + Q-E ：(2-27)匕當匕V1c匕 匕,時，處為加速行程； 當匕，匕 匕匕_時，不為減速行程。（2） 8 = 0 （即 = Omz）時/XIIAS =6 Q12.96g 尸10 + 2PV+ In2 + V2Pv2匕(2-28)因獷二 °m2只能減速行駛，且匕 匕匕匕八。（3） 5 Vo （即時3 hill Q2PV + qY2(2-29)樸際45咐一了r-熊7rL式中：mdg以弧長計。當匕匕 匕 匕時，25為減速行程。2 .加、減速行程圖為利用方便，按照已知數(shù)據(jù)將加、減速行程繪成

37、圖，以備查用。圖2-8a）c） 為東風EQJ40型載重車加、減速行程圖。圖中左下到右上曲線為加速行程，左上到 右下為減速行程。本圖采用直角坐標繪制，橫坐標為距離行程A5,單位為m；縱坐 標為車速，單位為km/h。曲線上數(shù)字代表道路阻力系數(shù)” = （/ + i）/%（%）。3 .力口、減速行程圖的用法圖29是圖28a）中任意抽出的兩條曲線。經(jīng)簡化處置后的圖形用以說明加、減 速行程圖的用法，主要有兩種：圖2-9力口、減速行程圖的用法已知（/ +，）/%、初速匕和終速匕，求加速最短行程S”和減速最大行程S,。即石，=石:；-茂MS “二態(tài)藍-4sl另一種用法是已知（/ +，）”、匕、義s,或；IS”

38、，求匕。此法用于繪制沿線最大 車速圖。第四節(jié)汽車的行駛穩(wěn)固性汽車的行駛穩(wěn)固性是指汽車在行駛進程中，在外部因素作用下，汽車尚能維持正 常行駛狀態(tài)和方向，不致失去控制而產(chǎn)生滑移、傾覆等現(xiàn)象的能力。影響汽車行駛稔固性的因素主要有汽車本身的結構參數(shù)、駕駛員的操作技術和道 路與環(huán)境等外部因素的作用。一、汽車行駛的縱向穩(wěn)固性圖210為汽車等速上坡受力圖，慣性阻力為零，因車速低可略去空氣阻力和轉動 阻力。圖中G為汽車總重力，a為坡道傾角，兒為重心高度，4和Z、為作用在前、 后輪上的法向反作使勁，X1和X,為作用在前、后輪上的切向反作使勁，L為汽車軸 距，/1和l為汽車重心至前、后軸的距離，o點為汽車重心，。

39、和Q為前、后輪與 路面接觸點。圖2-10汽車等速上坡受力示用意1 .縱向傾覆產(chǎn)生縱向傾覆的臨界狀態(tài)是汽車前輪法向反作使勁Z1為零，現(xiàn)在，汽車可能繞o, 點發(fā)生傾覆現(xiàn)象。對。，點取矩并讓Z=0得Gl2 cosa0 - GhK sin % = 0，0 =吆 = 3（2-30）式中：%乙為零時極限坡道傾角；i。4為零時道路的縱坡度。當坡道傾角a 2ao （或道路縱坡）時，汽車可能發(fā)生縱向傾覆。由式（230） 可知，縱向傾覆的穩(wěn)固性主要與汽車重心至后軸的距離和重心高度人有關。' 愈大, 兒愈低，縱向穩(wěn)固性愈好。A2 .縱向滑移對后輪驅動的汽車，按照附著條件，驅動輪不產(chǎn)生滑移的臨界狀態(tài)是Gsin

40、 =(fGk因為sin%吆4 二）則，0=吆% =竦。（231）Cj式中：%產(chǎn)生縱向滑移臨界狀態(tài)時坡道傾角；Q產(chǎn)生縱向滑移臨界狀態(tài)時道路縱坡度，其它符號意義同前。當坡道傾角。之。° （或道路縱坡度，之）時，汽車可能產(chǎn)生縱向滑移。的大 小主要取決于驅動輪荷載與汽車總重力G的比值和附著系數(shù)夕值，詳見式（2-15） 和表25。3 .縱向穩(wěn)固性的保證分析式（230）和（2-31）, 一般接近于1,而依7/G遠遠小于1,所以Gk h2 一十4 丁汴或也就是說，汽車在坡道上行駛時，在發(fā)生縱向傾覆之前，第一發(fā)生縱向滑移現(xiàn)象。 為保證汽車行駛的縱向穩(wěn)固性，道路設計應知足不產(chǎn)生縱向滑移為條件，如此，也

41、就 避免了汽車的縱向傾覆現(xiàn)象出現(xiàn)。所以，汽車行駛時縱向穩(wěn)固性的條件為i<i=（p（2-32） G只要設計的道路縱坡度i知足上式條件，當汽車滿載時一般都能保證縱向行駛的 穩(wěn)固性。但在運輸中裝載太高時，由于重心高度打的增大而破壞縱向稔固性條件，所 A以，應對汽車裝載高度有所限制。二、汽車行駛的橫向穩(wěn)固性1.汽車在平曲線上行駛時力的平衡汽車在平曲線上行駛時會產(chǎn)生離心力，其作用點在汽車的重心，方向水平背離圓 心。必然質量的汽車其離心力大小與行駛速度平方成正比，而與平曲線半徑成反比， 計算公式為式中：F離心力（N）；R平曲線半徑（m）；v汽車行駛速度（m/s）。離心力對汽車在平曲線上行駛的穩(wěn)固性影

42、響專門大，它可能使汽車向外側滑移或 傾覆。為了減小離心力的作用，保證汽車在平曲線上穩(wěn)固行駛，必需使平曲線上路面 做成外側高、內側低呈單向橫坡的形式，稱為橫向超高。如圖211所示，汽車行駛在具有超高的平曲線上時，其車重的水平分力能夠抵消一部份離心力的作用，其余部份 由汽車輪胎與路面之間的橫向摩阻力與之平衡。圖2-11曲線上汽車的受力分析將離心F與汽車重力G分解為平行于路面的橫向力X和垂直于路面的豎向力匕 即X = Fcoscr-GsuicrY = Fsma + Gcosa由于路面橫向傾角a一般很小，則sinag= cosc'l,其中，稱為橫 向超高坡度（簡稱超高率），所以X = F-Gi

43、h =Gv2gR/ 3V"-Gi. =G igR橫向力x是汽車行駛的不稔固因素，豎向力是穩(wěn)固因素。就橫向力而言，只從其 值的大小是無法反映不同重量汽車的穩(wěn)固程度。例如5kN的橫向力若作用在小汽車 上，可能使其產(chǎn)生橫向傾覆的危險，而作用在重型載重汽車上則可能是安全的。于是 采用橫向力系數(shù)來衡量穩(wěn)固性程度，其意義為單位車重的橫向力，即用V （km/h）表達上述公式，則(233)V2= 一127 R式中：R平曲線半徑（m）；橫向力系數(shù)；V行車速度（kmh）；橫向超高坡度。式（233）表達了橫向力系數(shù)與車速、平曲線半徑及超高之間的關系。值愈大, 汽車在平曲線上的穩(wěn)固性愈差。此式對肯定平曲線半

44、徑、超高率和評價汽車在平曲線 上行駛時的安全性和舒適性有十分重要的意義。2 .橫向傾覆條件分析汽車在具有超高的平曲線上行駛時，由于橫向力的作用，可能使汽車繞外側車輪 觸地址產(chǎn)生向外橫向傾覆的危險。為使汽車不產(chǎn)生傾覆，必需使傾覆力矩小于或等于穩(wěn)固力矩。即X% 出= （%+G）。(234)因匕G小得多，可略去不計，則G 2h式中：b汽車輪距（m）；h.汽車重心高度（ni）。將式（234）代入式（2-33）并整理，得R>V2(2-35)1272/z+ ih利用此式可計算汽車在平曲線上行駛時，不產(chǎn)生橫向傾覆的最小平曲線半徑R或 最大允許行駛速度V。3 .橫向滑移條件分析汽車在平曲線上行駛時，因橫

45、向力的存在，可能使汽車沿橫向力的方向產(chǎn)生橫向 滑移。為使汽車不產(chǎn)生橫向滑移，必需使橫向力小于或等于輪胎和路面之間的橫向附 著力，即x < Y(ph X G(ph(236)X= - %Cj式中：內一一橫向附著系數(shù)，一般% =（。.60.7）分。值詳見表25。將式（236）代入式（233）并整理，得R>V2127®+。)(2-37)利用此式可計算出汽車在平曲線上行駛時，不產(chǎn)生橫向滑移的最小平曲線半徑R 或最大允許行駛速度Vo4 .橫向穩(wěn)固性的保證由式（234）和式（2-36）可知，汽車在平曲線上行駛時的橫向穩(wěn)固性主要取決 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

46、般2%，即bb而知 <0.5,所以% v二。也就是汽車在平曲線上行駛時，在發(fā)生橫 "g向傾覆之前先產(chǎn)生橫向滑移現(xiàn)象，為此，在道路設計中應保證汽車不產(chǎn)生橫向滑移， 同時也就保證了橫向傾覆的穩(wěn)固性。只要設計采用的值知足式（2-36）條件，一般 在滿載情形下能夠保證橫向行車的穩(wěn)固性。但裝載太高時可能發(fā)生傾覆現(xiàn)象。三、汽車行駛的縱橫組合向穩(wěn)固性汽車行駛在具有必然縱坡的小半徑平曲線上時，較直線上增加了一項彎道阻力。 對上坡的汽車花費的功率增加，使行車速度降低。對下坡的汽車有沿縱橫組合的合成 坡度方向傾斜、滑移和裝載偏重的可能，這對汽車的行駛是危險的。為此，對合成坡 度的最大值應加以限制，

47、以利于行車的穩(wěn)固性。如圖2/2,汽車行駛在縱坡為ga）和超高橫坡為"（應夕）的下坡路段上，作用 在前軸上荷載也為圖2-12汽車下坡平曲線上受力圖G(/2 cos a + hK sina)LCOS P離心力F分派在前軸上的荷載W,為SX1npgRL因傾角a和夕很小，則前軸總荷載ZW為Z W = Wi + W2=Gp2+V./2v2.l I L gRL匕在平直路段上，作用于前軸的荷載W'為I2Wf = GL在有平曲線的坡道上，前軸荷載增量與W'的比值為>W 仍比V2/ = -z Hih/2gR對載重汽車，一般%/,比1,則在直坡道上，比0,則/ = i。即汽車沿直坡

48、道下坡時，前軸荷載增量與在平直 路段前軸荷載的比率等于該路段的縱坡度。在曲線上若是也以直線上相同大小的最大 縱坡，max作為控制，則有下式成立.V .gR用V (kin/h)表達上述公式并整理，得(2-38)此式即為汽車沿縱橫組合方向的穩(wěn)固條件，也是最大縱坡在平曲線上的折減條 件。第五節(jié)汽車的制動性汽車的制動性是指汽車行駛中強制降低車速以至停車且能維持行駛方向和在下 坡時能維持必然速度行駛的能力。汽車的制動性直接關系到汽車的行駛安全，一些重大交通事故往往與制動距離太 長有關，所以，具有良好的制動性能，是汽車行駛安全的重要保障。影響制動性的因 素主要有汽車的制動機構、人體性能和路面狀況等。一、汽

49、車制動性的評價指標評價汽車制動性的指標主要有制動效能、制動效能的恒定性及制動時汽車的方向 穩(wěn)固性三個方面。其中制動效能是指在良好路面上，汽車迅速降低車速直至停車的制 動距離，這是制動性能最大體的評價指標。另兩個評價指標上要用于汽車設計制造時 考慮。汽車制動的全進程包括：駕駛員發(fā)覺前方的障礙物或接到緊急停車信號后作出的 行動反映、制動器起作用、持續(xù)制動和放松制動器四個階段。一般所指的制動距離是 汽車從制動生效到汽車完全停住，這段時刻內所走的距離。二、汽車制動力汽車制動時，給車輪施加以制動力P以阻止車輪前進。在急剎車時P值最大，而 最大的P值取決于輪胎與路面之間的附著力。在附著系數(shù)較小的路面上，若制動力大 于附著力，車輪將在路面上滑移，易使制動方向失去控制。所以，P值的極限值為P = G(p(2-39)式中：G分派到制動輪上的汽車重力?，F(xiàn)代汽車全數(shù)車輪均為制動輪，G值為汽 車的總重力(N)；(P路面與輪胎之間的附著系數(shù)，與輪胎、路面及制動等條件有關，其值見 表25。三、制動距離1 .制動減速度制動減速時，制動力P的方向與汽車運動方向相反。另外，因制動時速度減小專 門快，可略去空氣阻力的影響，所以，汽車制動平衡方程式為：P+ + 氏=01G即G(p+Gi/ + 6 a = 0(2-40)g。=-+(2-41)8式中：a制動減速度(m/s2)；W道路阻力系數(shù)， = /2