第二章汽車行駛理論

1、江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院交通工程系交通工程系 錢衛(wèi)東錢衛(wèi)東（第二章（第二章 汽車行駛理論）汽車行駛理論）Automobile Driving Theory一、填空題1、現(xiàn)代交通運(yùn)輸由（ ）、（ ）、（ ）、航空、管道等五種運(yùn)輸方式組成。一、填空題2、根據(jù)我國(guó)高速公路網(wǎng)規(guī)劃，未來(lái)我國(guó)將建成布局為“7918”的高速公路網(wǎng)絡(luò)。其中“7918”是指（ ）、（ ）、（ ）。 一、填空題3、公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B012003）規(guī)定：公路根據(jù)功能和適 應(yīng) 的 交 通 量 分 為 （ ） 、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）五個(gè)等級(jí)。 一、填空題4、各級(jí)公路能適應(yīng)的年平均日交通量

2、均指將各種汽車折合成（ ）的交通量。 一、填空題5、高速公路為專供汽車（ ）、（ ）行駛并應(yīng)（ ）出入的多車道公路。一、填空題6、高速公路和具有干線功能的一級(jí)公路的設(shè)計(jì)交通量應(yīng)按（ ）年預(yù)測(cè)；具有集散功能的一級(jí)公路和二、三級(jí)公路的設(shè)計(jì)交通量應(yīng)按（ ）年預(yù)測(cè)。 一、填空題7、設(shè)計(jì)交通量預(yù)測(cè)的起算年應(yīng)為該項(xiàng)目可行性研究報(bào)告中的（ ）通車年。一、填空題8、我國(guó)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將設(shè)計(jì)車輛分為（ ）、（ ）和（ ）三種。 一、填空題9、設(shè)計(jì)速度是確定公路（ ）的最關(guān)鍵參數(shù)。 2.1 概述概述2.2 汽車的牽引力及牽引力平衡汽車的牽引力及牽引力平衡2.3 汽車在道路上行駛的穩(wěn)定性汽車在道路上行駛的穩(wěn)定性2

3、.4 汽車的制動(dòng)性能汽車的制動(dòng)性能2.5 汽車在道路上的行駛軌跡汽車在道路上的行駛軌跡復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題l研究行駛理論的意義：道路運(yùn)輸?shù)妮d運(yùn)工具主要為利用燃油（汽油、柴油）、電或其它能源作動(dòng)力，通過(guò)輪胎在各種道路上行駛的車輛，如汽車（客車和貨車等）、無(wú)軌電車、各種裝卸載運(yùn)車輛、摩托車等。道路運(yùn)輸工程設(shè)施的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，要考慮并滿足這些設(shè)施的使用對(duì)象載運(yùn)工具的運(yùn)行特性要求。l汽車行駛總的要求是安全、迅速、經(jīng)濟(jì)與舒適。必須從駕駛者、汽車、公路和交通管理等方面來(lái)保證。u 保證汽車在路上行駛的穩(wěn)定性，即保證安全行車，不發(fā)生翻車、倒溜或側(cè)滑。因此需要在研究汽車行駛過(guò)程中的力系的平衡條件、分布情況和行車穩(wěn)

4、定性等的基礎(chǔ)上，合理設(shè)置縱、橫坡度和彎道以及提高車輪與路面間附著力。u 盡可能提高車速。評(píng)價(jià)運(yùn)輸效率的指標(biāo)是汽車運(yùn)輸生產(chǎn)率和運(yùn)輸成本，平均技術(shù)速度是主要影響因素之一。為了提高車速，就需要充分發(fā)揮汽車行駛的動(dòng)力性能，因此在公路設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格控制曲線半徑、最大縱坡及坡長(zhǎng)，合理設(shè)置超高和緩和曲線，并盡可能地采取大半徑曲線及平緩的縱坡。u 保證公路上的行車暢通。為保證公路上行車不受阻礙或受盡量小阻礙，公路線形設(shè)計(jì)需要保證平面上有足夠的視距，縱斷面上應(yīng)正確設(shè)計(jì)豎曲線，橫斷面上應(yīng)有足夠的通行寬度。此外，還應(yīng)盡可能地減少平面交叉以及采取增加交通安全和防止災(zāi)害等措施。u 盡量滿足行車舒適。線形設(shè)計(jì)時(shí)，需要正確

5、地組合平面線形和縱面線形，以增進(jìn)駕駛者和乘客在視覺(jué)上和心理上的舒適感，采用符合視覺(jué)舒順要求的曲線半徑，注意線形與景觀的協(xié)調(diào)、沿線的植樹綠化等。一一 、車輛類型、尺寸、重量和構(gòu)造、車輛類型、尺寸、重量和構(gòu)造1 車輛類型車輛類型 汽車可分為客車和貨車兩大類?？蛙嚢ㄐ】蛙嚕ㄞI車）、面包車、公共汽車（小型、中型和鉸接式）等。貨車可進(jìn)一步分為卡車（輕型、中型和重型）和組合式貨車（各種拖掛式貨車）兩類。（1） 小客車小客車 小客車為二軸-四輪車輛，可坐26人，主要作為個(gè)人交通工具。按重量和尺寸大小，可分為小型、中型和重型三種。其重量變動(dòng)于6.818kN 范圍內(nèi)；車身長(zhǎng)度在3.55.6m之間，前后軸的中心

6、距變動(dòng)于2.33.1m之間，車身后緣到后軸的長(zhǎng)度（后懸距離）為0.61.5m之間；車身寬度為1.62.0m，高度為1.151.65m之間。（2） 面包車面包車 面包車通常由小客車或輕型卡車的底盤改裝而成，可乘坐615人。（3） 公共汽車公共汽車 小型公共汽車通常有1525個(gè)座位，供短途運(yùn)輸用，其車身長(zhǎng)約為5.57.6m，寬為2.02.5m。中型公共汽車可為二軸或三軸，車身長(zhǎng)912m，寬2.42.6m，約有45個(gè)座位。把半掛車固定地聯(lián)結(jié)在二軸中型公共汽車上，便組成鉸接式公共汽車。其長(zhǎng)度約為1618m，寬度為2.6m，包括站立乘客在內(nèi)約可容納100人以上。（4）卡車）卡車 卡車系指載貨區(qū)和動(dòng)力設(shè)備

7、裝在共同的車架上不能分開(kāi)的貨車（圖2-1(a)）?？ㄜ嚢ǘS四輪（輕型卡車）、二軸六輪、三軸（雙后軸）和四軸（三后軸）卡車四種。輕型卡車的總重量般小于45kN，二軸六輪卡車的總重量大都在45180kN范圍內(nèi)，而三軸和四軸卡車的總重量可高達(dá)260300kN。（5） 組合式貨車組合式貨車 組合式貨車由牽引車或卡車同一個(gè)或多個(gè)掛車組合而成，可總稱為拖掛車拖掛車。牽引車和掛車通過(guò)鉸接方式聯(lián)結(jié)時(shí)，彼此可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而也可稱為鉸接車鉸接車。組合式貨車的總重量一般可達(dá)到400500 kN，通常用于長(zhǎng)途運(yùn)輸。掛車有兩種：后端有一個(gè)軸或多個(gè)軸但前端無(wú)軸的半掛式，其前端放在牽引車的后端上，并把一部分重量傳給前面

8、牽引車；前后各有一個(gè)軸或多個(gè)軸的全掛式，由卡車或帶半掛車的牽引車拖帶，但不把重量轉(zhuǎn)給前面。2 車輛尺寸及設(shè)計(jì)車輛車輛尺寸及設(shè)計(jì)車輛3 車輛的重量車輛的重量車輛的重量通過(guò)車軸和車輪傳遞給道路和橋梁結(jié)構(gòu)物。汽車前軸的軸型都為單軸，后軸的軸型可采用單軸、雙聯(lián)軸或三聯(lián)軸。前軸兩側(cè)的車輪都由單輪胎組成，而后軸兩側(cè)的輪胎可由單輪胎或雙輪胎組成。車輛重量大小，主要影響到對(duì)道路和橋梁的結(jié)構(gòu)承載能力的要求。重量特性主要由車輛總重和軸重以及軸型和輪型表征。車輛總重或軸重越大，對(duì)道路和橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的要求越高，同時(shí)，在使用過(guò)程中對(duì)道路和橋梁的損壞越嚴(yán)重，因而，所建工程的造價(jià)（投資）和工程的運(yùn)營(yíng)（維護(hù)）費(fèi)用便越高。

9、為了兼顧道路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)部門及道路使用者雙方的利益和便利，對(duì)道路上行駛車輛的總重和軸重的最高值進(jìn)行定量限制。 各國(guó)對(duì)道路上行駛車輛的最大軸重和總重有不同的限定。單軸最大允許軸重變動(dòng)于80130kN；雙聯(lián)軸最大允許軸重變動(dòng)于140210kN；三聯(lián)軸最大允許軸重變動(dòng)于180270 kN?？ㄜ嚨淖畲笤试S總重變動(dòng)于240400kN；半掛式和全掛式貨車的最大允許總重變動(dòng)于360500kN。我國(guó)公路部門規(guī)定的單軸最大允許軸重為60kN（每側(cè)單輪胎）或100kN（每側(cè)雙輪胎），雙聯(lián)軸最大允許軸重為100kN （每側(cè)單輪胎）或180kN（每側(cè)雙輪胎），三聯(lián)軸最大允許軸重為120kN（每側(cè)單輪胎）或220kN（每

10、側(cè)雙輪胎）；卡車和單拖掛貨車的最大允許總重為400kN，雙拖掛或三拖掛貨車的最大允許總重為460kN。 我國(guó)公路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載為雙輪組單軸100KN。 具體內(nèi)容應(yīng)在路基路面課程中講述。4 汽車的構(gòu)造汽車的構(gòu)造 傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系、制動(dòng)系傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系、制動(dòng)系 發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱、萬(wàn)向傳動(dòng)軸、差速器、車輛、驅(qū)動(dòng)輪、制動(dòng)器等。機(jī)械式傳動(dòng)系一般組成及布置示意圖傳動(dòng)系傳動(dòng)系傳動(dòng)系：傳動(dòng)系：外特性曲線燃料熱能活塞、曲軸機(jī)械能作功傳動(dòng)系：傳動(dòng)系：作用： （1）保證起步時(shí)工作平穩(wěn)。（2）行進(jìn)中換擋。 （3）傳動(dòng)系不至于過(guò)載。1-飛輪 2-從動(dòng)盤 3-壓盤 4-膜片彈簧傳動(dòng)系：傳動(dòng)系

11、：作用：減速增扭 傳動(dòng)系：傳動(dòng)系：傳動(dòng)系：傳動(dòng)系：二、汽車的驅(qū)動(dòng)力二、汽車的驅(qū)動(dòng)力燃料熱能活塞機(jī)械能產(chǎn)生有效功率N 曲軸產(chǎn)生每分鐘n的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn) 產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸扭矩M 離合器變速器傳動(dòng)軸主傳動(dòng)器差速器等驅(qū)動(dòng)輪 產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪扭矩MK 功率(N)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率,單位千瓦(Kw)/馬力（hp）, 1hp = 0.7457 kW.扭矩(M),表征汽車牽引力的大小,單位牛頓.米/千克.米,1千克.米=9.8牛頓.米燃油消耗(ge),發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)產(chǎn)生每千瓦功率消耗的燃油量，單位（克/千瓦/小時(shí)）轉(zhuǎn)速(n)，單位 轉(zhuǎn)/分鐘有一個(gè)簡(jiǎn)單的公式可以表明功率、牽引力和速度的關(guān)系： 功率 （N)(牽引力)扭矩(M)速度(V

12、)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性曲線（發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性曲線），油門全開(kāi)時(shí)稱發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線，否則稱發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷特性曲線。(1)發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線MnNnminnmaxnmaxNmaxM汽油發(fā)動(dòng)機(jī)外特性汽油發(fā)動(dòng)機(jī)外特性（2）驅(qū)動(dòng)輪扭矩）驅(qū)動(dòng)輪扭矩（3）汽車的牽引力（）汽車的牽引力（T）功率 （N)(牽引力)扭矩(M)速度(V)1） 動(dòng)力性能：指汽車所具有的牽引力所決定的汽車加速、爬坡和最大速度的性能。汽車的動(dòng)力性能越好，就會(huì)有較高的車速、較好的爬坡能力和加速能力。通過(guò)性（又稱越野性）：指汽車在各種道路和無(wú)路地帶行駛的能力。汽車通過(guò)性能越好，汽車使用的范圍就越廣。 2） 制動(dòng)性：指汽車強(qiáng)制停車和降低

13、車速的能力。汽車制動(dòng)性能的好壞，直接關(guān)系到行車安全，制動(dòng)性能好，汽車才能以較高的車速行駛。 3） 行駛穩(wěn)定性：指汽車遵循駕駛者指定方向行駛的能力。汽車行駛穩(wěn)定性直接關(guān)系到行車的安全。 4） 行行駛平順性：指汽車在不平道路上行駛時(shí)，汽車免受沖擊和震動(dòng)的能力。汽車行駛平順性，對(duì)汽車平均技術(shù)車速、乘車舒適性、運(yùn)貨完整性等有很大影響。 5） 操縱穩(wěn)定性：指汽車是否按駕駛員的意圖控制汽車的的性能。它包括汽車的轉(zhuǎn)向特性、高速穩(wěn)定性和操縱輕便性。1.汽車行駛中的受力分析汽車行駛中的受力分析汽車在道路路面上行駛時(shí)，汽車牽引力將克服行駛阻力，并受到彎道超高、加減速、制動(dòng)、路面凹凸不平等因素的影響。汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)所受

14、的力可分為： （1）路面摩擦力路面摩擦力，由汽車輪胎與路面接觸而產(chǎn)生。司機(jī)可通過(guò)加速、制動(dòng)而改變作用力，以控制汽車的運(yùn)行。 （2）因路面凹凸不平而產(chǎn)生的力因路面凹凸不平而產(chǎn)生的力，包括垂直方向及前后、左右的力，它惡化了汽車的耐久性和平順性，影響了行駛的穩(wěn)定性。 （3）由于路面結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的力由于路面結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的力，包括路拱（超高）側(cè)向力、由于路面形狀而產(chǎn)生的力、彎道引起的力。汽車行駛中受力情況與汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有密切的關(guān)系。汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為直線行駛和曲線行駛。（1）汽車在直線上行駛圖2-1所示為后軸啟動(dòng)的雙軸汽車，在直線坡道上作上坡加速行駛的受力情況。汽車加速上坡行駛時(shí)之慣性力 及重力平行于路

15、面的分力 （即坡度阻力）作用在汽車的重心 上，作用方向與汽車行駛方向相反。 空氣阻力 可視為作用在汽車正面風(fēng)壓中心的集中力。此外，在汽車上尚有汽車重力垂直于路面之分力 。作用在汽車上的力除上述的外，還有路面對(duì)汽車的反作用力；汽車車輪上的法向反作用力 Z1及Z2，它與接觸面垂直，并通過(guò)車輪中心；滾動(dòng)阻力矩 Mf1及Mf2，其作用方向與車輪回轉(zhuǎn)方向相反，由前所述知滾動(dòng)阻力矩值為sinaGdtdvgGagCwPcosaGkfrfZM11kfrfZM22汽車車輪上的切向反作用力X1 及X2 作用在車輪與路面的接觸面上，并與車輪接觸面的切線方向一致，從動(dòng)輪的切向反作用力X1 的作用方向與汽車行駛方向相反

16、，而驅(qū)動(dòng)輪的 切線反作用力的作用方向則與汽車行駛方向相同，慣性力矩MJ1 及MJ2 的作用方向與車輪的回轉(zhuǎn)方向相反。GasinGacosGaZ2Pj1Z1Mf1X1PwMj1Mf2iX2Mj2圖 2-1汽車直線上坡行駛的受力示意圖 cos21aGZZfGfGPakfcoskfkakffrPrfGrfZZMMcos)(2121則 （21）LhPMMhPhGfrLGZwwjjgjgaka21121sin)(cosLhPMMhPhGfrLGZwwjjgjgaka21112sin)(cos（22）由以上式（2-1），（2-2）可知，當(dāng)汽車行駛時(shí)，作用在汽車前后輪上的法向反作用力不僅與汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)（如、

17、 L1、L2、hg、等）有關(guān)，而且隨汽車運(yùn)動(dòng)情況而變化。汽車在上坡行駛時(shí)，反作用力Z1 減小，而Z2 增大；下坡行駛時(shí)，則相反?？諝庾枇κ狗醋饔昧1 減小，而Z2 增大，其差別隨風(fēng)壓中心高度的增高而加大。作用在汽車前輪（從動(dòng)輪）的切向反作用力X1 為kjrMfZX/111（23）而作用在汽車后輪（驅(qū)動(dòng)輪）的切向反作用力X2 為fZrMMXkje222（24）如果將汽車的諸作用力分別對(duì)前輪接地點(diǎn)及后輪及地點(diǎn)取矩，并考慮到BGacosGasinZ1PgysinY1Y1PjycosCgZ1hs圖2-2汽車在橫坡道上曲線行駛的受力圖（2）汽車在曲線上行駛 圖2-2所示為汽車在有橫坡的道路上作曲線行駛

18、的受力情況。圖中汽車的重力 和慣性力 作用在汽車的重心 Cg上，由于橫坡的存在，此時(shí)作用在汽車上的側(cè)向力除力 外，尚有汽車重力平行于路面的分力 。 如對(duì)汽車左邊車輪與公路接觸面中點(diǎn)的連線取矩，則可得 aGjyPcosaGsin0cossin2sincos2BZhPBPhGBGrgjyjygaa解上式可得汽車右輪上所受的法向反作用力BhPBPhGBGZgjyjygaarcossin2sincos2（25）同理可得汽車左輪上所受的法向反力 BhPBPhGBGZgjyjygaarcossin2sincos2（26）aGLfGasinPjycosLbCsYfMjz圖 2-3汽 車 曲 線 行 駛 的

19、側(cè) 向 力 和 反 作 用 力 圖2-3所示為汽車在有橫坡的公路上作曲線行駛時(shí)的受力情況（俯視圖），圖中除側(cè)向力及慣性矩MJZ外，其它作用力及反作用力均未繪出。如對(duì)汽車后軸中心取矩，則按平衡條件可得 0cossinjzbjybafMLPLGLY解上式可得作用在汽車前軸車輪的側(cè)向反作用力 LMLGLPYjzbabjyfsincos（27）同理可得作用在汽車后軸車輪的側(cè)向反作用力為 LMLGLPYjzfafjybsincos（28）式中：MJZ汽車在曲線上行駛時(shí)之慣性力矩。 2.牽引力的產(chǎn)生及傳遞 汽車的行駛需要克服各種行駛阻力，因而必須具備足夠的動(dòng)力牽引力，汽車行駛時(shí)牽引力來(lái)自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。燃料在

20、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，因此牽引力取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。（1）表征汽車發(fā)動(dòng)機(jī)特性的基本指標(biāo) 有效功率 有效功率指汽車在單位時(shí)間內(nèi)所具有的做功的能力，單位為千瓦（KW）。不同的汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)性能不同，所發(fā)出的有效功率也不同。如在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為3000時(shí)，不同汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)出的最大功率分別為：解放CA141，Nmax=99KW/3000r（135馬力）；黃河JN150，Nmax=117.6kw/1800r；紅旗小轎車CA-772，Nmax=161.8KW/4000r。 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速是指發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸單位時(shí)間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，用每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）為單位。轉(zhuǎn)速的大小影響汽車行駛的快慢。 扭矩 扭矩是指

21、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生于曲軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，用牛頓米（N.m ）為單位。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的大小，決定了汽車產(chǎn)生牽引力的大小 轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 指單位時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，單位是弧度/秒（rad/s）。（2）發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率Ne和曲軸扭矩Me的關(guān)系 發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的熱能，通過(guò)活塞、曲軸轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，產(chǎn)生有效功率 ，驅(qū)使曲軸以每分鐘 的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生扭矩 ，再經(jīng)過(guò)一系列的變速、傳動(dòng)，在驅(qū)動(dòng)輪上產(chǎn)生扭矩 推動(dòng)汽車前進(jìn)。由功率的基本功式：eNeneMkM1000/eeMN 60/2en9549/)601000/(2eeeeenMnMNeeenNM 9549即或 （29） 如將發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)出的功率、扭矩以及單位燃

22、料消耗量與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系以曲線表示，則此曲線稱為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性曲線，或發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線。如果此曲線是當(dāng)節(jié)氣閥全開(kāi)（或最大供油量）時(shí)所得，則稱為發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線。而在節(jié)氣閥部分開(kāi)啟（或部分供油量）時(shí)所得的曲線，則稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的部分負(fù)荷特性曲線或發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)流特性曲線。n minn Mn NMe(N.m)Ne(Kw)Mne (r/min)n maxN圖 2-4某 汽 油 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 外 特 征 曲 線 示 意 圖 當(dāng)研究汽車牽性能時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)特性圖上可省去單位燃料消耗量。如圖2-4所示為某一汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線。圖中 為發(fā)動(dòng)機(jī)的最小穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速，隨著轉(zhuǎn)速的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)出的扭矩和

23、功率都在增加。當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速為 時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩達(dá)到最大值 ，如進(jìn)一步提高曲軸轉(zhuǎn)速則發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩將下降，但發(fā)動(dòng)機(jī)功率仍將繼續(xù)增加，直至其最大值 。如再繼續(xù)提高曲軸轉(zhuǎn)速，則發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)出的功率由于汽缸充氣惡化，機(jī)械損失等原因?qū)⒅饾u降低。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損甚為劇烈，故一般發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)均使其最大轉(zhuǎn)速不大于最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速的1025%。minnMnmaxMmaxN（3）驅(qū)動(dòng)輪扭矩 及牽引力kMtP汽車的動(dòng)力傳遞為：動(dòng)力扭矩（發(fā)動(dòng)機(jī)）離合器變速箱傳動(dòng)軸（萬(wàn)向節(jié)頭軸）主傳動(dòng)器及車軸驅(qū)動(dòng)輪，即發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸扭矩 通過(guò)離合器、變速箱，隨所用排擋的變速比 和機(jī)械效率 ，傳至萬(wàn)向節(jié)頭軸上的扭矩為 ，此時(shí) 。萬(wàn)向節(jié)頭軸上的扭矩 再傳至

24、主傳動(dòng)器，并隨主傳動(dòng)器的減速比率 及機(jī)械效率 ，經(jīng)車軸傳到驅(qū)動(dòng)輪上的扭矩為 ，此時(shí) ，取 有 。eMkiknMkkeniMMnM0i0kM0000kkenkiiMiMM0kMMkekiiMM0汽車行駛時(shí)，共受以下幾個(gè)力（如圖2-5）：作用于汽車驅(qū)動(dòng)輪上的扭矩 ，汽車重力G及與之相平衡的反力 ，行駛阻力T，路面水平反力F。驅(qū)動(dòng)輪上的扭矩 可用一對(duì)力偶和P代替，P作用在輪緣上與路面水平反力F平衡，作用在輪軸上推動(dòng)汽車前進(jìn)，與汽車的行駛阻力抗衡。所以kMkMkekktriiMrMP010006020iinrVkek)/(377. 00hkmiirnkke又=所以有牽引力 )(3600377. 0NV

25、NMVnPMeMeet如果要求汽車具有較大的牽引力，則必須采用較大的變速比ik.i0，但ik.i0隨著的增大，車速V會(huì)降低，因此汽車設(shè)有幾個(gè)排檔，各檔具有固定的變速比或最大速度值。采用低速檔，能獲得較大的牽引力和較低車速，采用高速檔，能獲得較高的車速和較小的牽引力。圖2-5 驅(qū)動(dòng)輪的受力分析GFGMkTVGPtFGPTVrkPt2PtPtPt4Pt3V圖2-6汽車的牽引特性圖圖2-6是由發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線轉(zhuǎn)換得到的汽車牽引特性曲線。圖中Pt1、Pt2、Pt3和Pt4分別表示一、二、三、檔及直接檔時(shí)汽車牽引力與汽車行駛速度的關(guān)系曲線。汽車的牽引特性對(duì)研究汽車的牽引性能至關(guān)重要，如汽車的牽引力與行駛速

26、度的關(guān)系，不同檔位汽車牽引力的變化，汽車的最大行駛速度、最大加速度、最大爬坡度等都必須借助牽引特性加以分析研究。 3.汽車的行駛阻力 汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)需要不斷克服運(yùn)動(dòng)中所遇到的各種阻力。這些阻力或來(lái)自汽車賴以行駛的路面，或來(lái)自汽車周圍的介質(zhì)空氣，通常前者稱之為滾動(dòng)阻力（Pf），而后者稱為空氣阻力（Pw）。此外，汽車上坡行駛時(shí)，所需克服的汽車重力在平行于路面方向的分力稱為坡度阻力（Pi）；汽車加速行駛時(shí)，所需克服慣性的阻力，稱為慣性阻力（Pj）。 上述這些阻力中，滾動(dòng)阻力和空氣阻力存在于任何條件下，因而在汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)，為克服這些阻力經(jīng)常需要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)一定的功率。坡度阻力和慣性阻力則存在于某種行駛條件下。

27、例如汽車在水平路上作等速行駛時(shí)，坡度阻力和慣性阻力均不存在；若在縱坡路上作變速行駛，就有坡度阻力和慣性阻力。用于克服上坡時(shí)的坡度阻力和加速時(shí)的慣性阻力所消耗的功率，在下坡和滑行時(shí)尚能部分利用，此時(shí)阻力Pi和Pj將是負(fù)值，也就成了汽車的驅(qū)動(dòng)力。 汽車在道路上行駛時(shí)的滾動(dòng)阻力來(lái)源于輪胎表面于路面之間的摩阻滑移，輪胎橡膠在接觸表面處的彎曲變形，車輪滾過(guò)路表面突出的石子或不平整的破碎路面，車輛從道路的低洼處爬出，推動(dòng)車輪通過(guò)砂、雪或泥地，在輪、軸和組合器軸承處以及變速齒輪中的內(nèi)部摩阻等。fPfGfGPfcos（2）空氣阻力(Pw) 汽車行駛時(shí)的空氣阻力包括車輛迎風(fēng)面處的空氣直接作用、空氣越過(guò)車輛表面（

28、包括車底）的摩阻力以及車后的局部真空。15.212122KAVuAKPw(3)坡度阻力坡度阻力 在具有縱向坡度的公路上，當(dāng)汽車上坡時(shí)，重力在平行路面方向的分力與汽車行進(jìn)的方向相反，阻礙汽車行駛，此稱為坡度阻力或上坡阻力；下坡時(shí)，其重力在平行路面方向的分力與汽車行進(jìn)的方向相同，形成了坡度助力。坡度阻力與車重力和公路的坡度角有關(guān)。 圖 2-7 坡 度 阻 力GaiGacosGasiniGGRisin(4)慣性阻力慣性阻力汽車變速行駛時(shí)，需要克服變速運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性阻力和慣性力矩，這就是慣性阻力。慣性阻力由兩部分組成：（1）汽車加速或減速前進(jìn)產(chǎn)生的慣性力；（2）汽車上機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分（飛輪、離合器、車輪

29、等）因加速或減速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)慣性力矩。 亦即 式中：汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，與車速、變速比有關(guān)。 汽車車輪慣性影響系數(shù)；發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪慣性影響系數(shù)。agGPj11221ki 由上述各項(xiàng)阻力的關(guān)系式可以看出，除空氣阻力外，其它各項(xiàng)阻力均與車輛的總質(zhì)量成正比；而除了坡度阻力和慣性阻力外，其它各項(xiàng)阻力還與車輛的行駛速度或速度平方成正比。因此，車輛總質(zhì)量和行駛速度是影響行駛阻力大小的兩項(xiàng)最主要的因素。jwiftPPPPP dtdvgGKFViGfGriiMaaakMke1320(1)牽引平衡(1)牽引平衡 必要條件是：汽車的牽引力必須大于等于汽車的行駛阻力。 充分條件是：牽引力必須小于或等于輪胎與路面間的

30、最大摩擦力（即附著力） RP FP KGF附著程度的好壞主要取決于輪胎與地面在接觸處變形后相互摩擦的情況。附著系數(shù)主要與下述因素有關(guān)：（1）路面的粗糙程度和潮濕泥濘程度；（2）輪胎花紋和輪胎氣壓；（3）車速；（4）荷載。車速越高，路表面光滑而潮濕，則附著系數(shù)越低。 汽車的動(dòng)力性能是指汽車所具有的加速、上坡、最大速度等性能。改善汽車的動(dòng)力性能，可以提高運(yùn)輸生產(chǎn)率和降低運(yùn)輸成本，這是汽車設(shè)計(jì)者的任務(wù)；對(duì)于公路設(shè)計(jì)者來(lái)講，其任務(wù)是了解在公路上行駛的主要車型的動(dòng)力性能，使所設(shè)計(jì)的公路能很好地發(fā)揮汽車的動(dòng)力性能。 等號(hào)左邊的稱為汽車的有效牽引力（或后備牽引力），其值與汽車的構(gòu)造和行駛速度有關(guān)；等號(hào)右邊各

31、項(xiàng)阻力與道路狀況及行駛方式有關(guān)，一般不受行駛速度的影響。對(duì)（2-18）式兩側(cè)除以汽車總重，就得到汽車單位重量的無(wú)量綱牽引平衡方程，消去了汽車構(gòu)造系數(shù)的影響。 dtdvgGifGPPaawt)( 式中左邊代表汽車單位重量的有效牽引力；右邊為汽車的動(dòng)力性能，這個(gè)數(shù)值稱為動(dòng)力因數(shù)，用表示，表征汽車克服道路阻力和慣性阻力的能力，隨車速而變化。 dtdvgifGPPDawt汽車的行駛狀態(tài)汽車的行駛狀態(tài)汽車的動(dòng)力因數(shù)D，它表示某型汽車在海平面上，滿載情況下，沒(méi)單位車重克服道路阻力和慣性阻力的性能。KVVmaxVmaxD某檔動(dòng)力特性圖某檔動(dòng)力特性圖maxmax377. 0nrV6.汽車的爬坡能力222Im2

32、ImIm11arcsinffDfDaaxaxax7.汽車燃安油經(jīng)濟(jì)性 燃油消耗雖然同汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率密切相關(guān)，但很大程度上也受到道路和交通狀況的影響。燃油消耗隨行駛速度而變化，呈兩端高中間低的規(guī)律，即低速和高速行駛時(shí)油耗大，中速行駛時(shí)油耗相對(duì)較低。隨著路段縱坡的增大，由于需消耗部分功率以克服坡度阻力，燃油消耗迅速增加。而在彎道上行駛時(shí)，由于需克服彎道阻力，燃油消耗相應(yīng)增大，轉(zhuǎn)彎角度越大，油耗增加得越多，并且，行駛速度越高，油耗的增長(zhǎng)率越大。此外，隨著路面不平整程度的增加，由于滾動(dòng)阻力的增加，燃油消耗增大。綜合上述因素的影響，汽車的燃油消耗量可采用下述一般關(guān)系式表示： 汽車行駛穩(wěn)定性是指汽車在行

33、駛過(guò)程中，受外部因素作用下，尚能保持或很快恢復(fù)原行駛狀態(tài)和方向，不至于失去控制而發(fā)生側(cè)滑、傾覆等現(xiàn)象的能力。 汽車行駛的穩(wěn)定性從不同方向來(lái)看，有縱向穩(wěn)定性和橫向穩(wěn)定性兩種。從喪失穩(wěn)定的方式來(lái)看，有滑動(dòng)穩(wěn)定性和傾覆穩(wěn)定性兩種。分析和確保汽車行駛的穩(wěn)定性對(duì)于合理設(shè)計(jì)汽車結(jié)構(gòu)尺寸、正確設(shè)計(jì)公路、保證行車安全、提高運(yùn)輸生產(chǎn)率、減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度，有著十分重要的意義。1汽車本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)。如汽車的整體布置、幾何參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)、輪胎特性、前后懸架的形式等，對(duì)汽車行駛的穩(wěn)定性都有著決定性的影響。2駕駛員的因素。如駕駛員開(kāi)車時(shí)的思想集中狀況、反應(yīng)快慢、技術(shù)熟練程度、動(dòng)作靈敏程度等因素對(duì)于駕駛員能否做出準(zhǔn)確判

34、斷、及時(shí)采取措施使汽車趨于穩(wěn)定、確保行車穩(wěn)定有著直接關(guān)系。3作用于汽車的外部因素。主要是汽車和路面間的相互作用因素（如公路的縱向、橫向坡度，路面附著情況等）以及汽車作不等速行駛和曲線行駛時(shí)慣性力的作用。 汽車在行駛過(guò)程中，隨著運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，作用在前后車輪上的法向反作用力亦有相應(yīng)的變化。若汽車在某一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，前輪的法向反作用力為零時(shí)，則汽車將發(fā)生前軸車輪離地而導(dǎo)致縱向傾覆。當(dāng)后輪的法向反作用力為零時(shí)，根據(jù)附著條件，其牽引力將不復(fù)存在，汽車喪失行駛能力。此兩種情況均為汽車的縱向失穩(wěn)，導(dǎo)致汽車縱向傾覆或倒溜 GasinBZ2GaGacosL1AZ1hL2L圖2-8 汽車行駛的縱向穩(wěn)定 汽車行駛時(shí)

35、，常受側(cè)向力的作用及影響，如重力、慣性力等的側(cè)向分力。 汽車在側(cè)向力的作用下，當(dāng)車輪的側(cè)向反作用力達(dá)到附著力時(shí)，汽車將沿著側(cè)向力的作用方向滑移； 側(cè)向力同時(shí)將引起左右車輪法向反作用力的改變，當(dāng)一側(cè)車輪上的法向反作用力變?yōu)榱銜r(shí)，汽車將發(fā)生側(cè)向翻車。 因而，汽車行駛時(shí)，在側(cè)向力作用下有可能產(chǎn)生橫向滑移或橫向傾覆。為保證行車的安全穩(wěn)定，必須分析研究行駛的橫向穩(wěn)定性。CcosCCsinGasinGacosGai0i0GacoshgCcosGasinCsinGaC曲 線 外 側(cè)曲 線 內(nèi) 側(cè)圖 2-9 汽 車 在 曲 線 上 行 駛 的 橫 向 力切向力側(cè)向力P=G驅(qū)圖2-10 曲線行駛驅(qū)動(dòng)輪上的作用力

36、 在傾覆極限狀態(tài)時(shí)，帶入式（2-30）即得到汽車在曲線上行駛時(shí)不發(fā)生傾覆的最大車速和最小平曲線半徑 02min0max22ihbgvRihbgRvgg 汽車的制動(dòng)性是指汽車在行駛中強(qiáng)制降低車速以至停車，或在下坡時(shí)保持一定速度行駛的能力。 汽車制動(dòng)性能的好壞，直接關(guān)系到汽車行駛的安全，只有當(dāng)汽車具有良好的制動(dòng)性能時(shí)，才能保證行車安全，提高汽車的行駛速度，充分發(fā)揮汽車的其它使用性能，以提高其平均行駛速度，從而獲得較高的運(yùn)輸生產(chǎn)率。 1.汽車的制動(dòng)過(guò)程分析 汽車的制動(dòng)過(guò)程就是人為地增加汽車的行駛阻力使汽車的動(dòng)能或位能（當(dāng)汽車下坡行駛時(shí)）轉(zhuǎn)化為其他形式的能（一般為熱能）。車輪制動(dòng)是利用制動(dòng)器內(nèi)的摩擦阻

37、力矩來(lái)形成與汽車運(yùn)動(dòng)方向相反的路面對(duì)車輪的切向摩擦阻力，簡(jiǎn)稱為車輪制動(dòng)力。 車輪制動(dòng)力隨制動(dòng)摩擦阻力矩的增加而增加（這時(shí)車輪仍然處于滾動(dòng)狀態(tài)），它等于車輪對(duì)地面的垂直載力G與輪胎和地面的摩擦系數(shù)的乘積?？梢?jiàn)，車輛在制動(dòng)過(guò)程中，地面與輪胎之間的摩擦力不斷在增長(zhǎng)。1.汽車的制動(dòng)過(guò)程分析 大量試驗(yàn)證明，一個(gè)彈性輪胎在路面上滾動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)時(shí)，其摩擦系數(shù)不是理論上的純滾動(dòng)狀態(tài)下達(dá)到最大值，而是在部分滑動(dòng)時(shí)才達(dá)到最大值。若用滑移率（ ，式中分別為車輪平移的線速度、車輪角速度、工作半徑）來(lái)代表滑移與滾動(dòng)的百分比，則彈性輪胎能傳遞的最大切向力發(fā)生在滑移率為20%左右?；坡?0%是個(gè)極值點(diǎn)，在這個(gè)點(diǎn)上摩擦系數(shù)

38、達(dá)到最大值。再繼續(xù)滑移，將形成一種不穩(wěn)定狀態(tài)，摩擦系數(shù)將迅速下降到全滑移時(shí)的摩擦系數(shù)。為了說(shuō)明彈性輪胎的這種特性，把橡膠輪胎的摩擦系數(shù)確切地稱為道路附著系數(shù)。100 vwrvk汽車在制動(dòng)過(guò)程中，隨車輪制動(dòng)力的不斷增長(zhǎng)，輪胎的滾動(dòng)也不斷增加滑移量。這種滑移現(xiàn)象，在堅(jiān)硬的路面上則逐漸出現(xiàn)有清晰的輪胎花紋印痕（通常稱為“壓印”）。從輪胎局部滑移到全滑移的過(guò)程中，輪胎花紋的黑印長(zhǎng)度逐漸增加達(dá)到連成一片（通常稱為“拖印”）。這時(shí)，車輪已被制動(dòng)器抱死。當(dāng)車輪制動(dòng)力已達(dá)到附著力的極限時(shí)（抱死），滾動(dòng)阻力消失，制動(dòng)器已不能吸收能量，汽車原有的能量均消耗于輪胎與路面之間的摩擦而轉(zhuǎn)化為熱能，使輪胎劇烈發(fā)熱而降低了胎面的強(qiáng)度，造成附著系數(shù)的降低和胎面劇烈的磨損。除此之外，車輪抱死，滑移時(shí)還將失去承受側(cè)向力的能力，使汽車行駛穩(wěn)定性受到破壞。汽車使用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表