道路勘測設計 汽車行駛理論ppt課件

1、第2章 汽車行駛實際規(guī)范設計車輛：一種假設車輛，其尺寸和運轉(zhuǎn)性能可用于確定道路、交叉布置和幾何外形的某些要求。是設計所采用的有代表性的車型，其外廓尺寸、載分量和運轉(zhuǎn)性能是用于確定道路幾何設計、交叉幾何設計和路基寬度的主要根據(jù)。2.1概述一、道路設計車輛車輛類型項 目總長總寬總高前懸軸距后懸尺 寸（m）小客車載重汽車鞍式列車612161.82.52.52440.81.51.23.86.54+8.81.442(JTG B01-2003) 規(guī)定的設計車輛尺寸規(guī)定的設計車輛外廓尺寸車輛類型項 目總長總寬總高前懸軸距后懸尺 寸（m）小客車載重汽車鞍式車512181.82.52.5 1.64.04.01.

2、01.51.72.76.55.8+6.71.34.03.8 限制通行車輛：除根本規(guī)范設計車輛外，有時還必需對大于設計車輛，甚至超越法定尺寸限制的某些車輛的運轉(zhuǎn)作特殊規(guī)定，這類車輛稱為限制通行車輛。汽車行駛要求：平安、迅速、經(jīng)濟、溫馨。 道路設計應根據(jù)汽車行駛時的受力特點，提供適當?shù)母自O備條件，保證汽車在良好的行駛環(huán)境中運轉(zhuǎn)。 2.2 . 汽車行駛要求1空氣阻力N空氣阻力迎面空氣質(zhì)點的壓力車后的真空吸力空氣質(zhì)點與車身摩擦力 一、汽車的行駛阻力 式中：K空氣阻力系數(shù)，它與汽車的流線型有關Nm2，； F汽車迎風面積或稱正投影面積m2；v汽車與空氣的相對速度kmh，可近似地取汽車的行駛速度。 對汽車

3、列車的空氣阻力，普通可按每節(jié)掛車的空氣阻力為其牽引車的20%折算。V=100km/h時，一半的功率用來抑制空氣阻力 2道路阻力道路阻力：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，主要包括滾動阻力和坡度阻力。1滾動阻力產(chǎn)生功率耗費緣由：輪胎變形時，資料內(nèi)部摩擦；柔性路面變形，產(chǎn)生摩擦；路面不平整呵斥震動和撞擊。滾動阻力與汽車的總重力成正比，假設坡道傾角為時，其值可用下式計算。 PfGfcos值普通較小，以為cos1，那么 Pf=Gf N式中：Pf滾動阻力N； G車輛總重力N； f滾動阻力系數(shù)， 與路面類型、輪胎構造和行駛速度等有關，如水泥瀝青路面f0.01-0.02，土路f0.07

4、-0.15。1滾動阻力汽車在傾角為的道路上行駛：車重G產(chǎn)生程度分力Gsin，上坡時妨礙汽車行駛；下坡時助推汽車行駛。計算式： Pi=Gsin因較小，以為sintgi，那么 Pi=Gi N式中：Pi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。2坡度阻力PR=Gf+i滾動阻力和坡度阻力均與道路情況有關，且都與汽車的總重力成正比，將它們統(tǒng)稱為道路阻力，以PR表示。式中：f+i統(tǒng)稱道路阻力系數(shù)。汽車的質(zhì)量：平移質(zhì)量 旋轉(zhuǎn)質(zhì)量抑制質(zhì)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Pj表示。 3慣性阻力平移質(zhì)量的慣性力 旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩 慣性阻力計算：式中：慣性力系數(shù)或旋轉(zhuǎn)質(zhì)

5、量換算系數(shù)。 l12ik2 式中：1表示汽車車輪慣性力的影響系數(shù)，1=0.030.05； 2表示發(fā)動機飛輪慣性力的影響系數(shù)， 小客車2=0.050.07，載重汽車2=0.040.05； ik變速箱的速比。汽車的總行駛阻力R為： P=Pw十PR十Pj二、汽車的牽引力Pt (N)發(fā)動機轉(zhuǎn)速機械效率行車速度汽車直線上坡行駛的受力表示圖重力下滑力支持力慣性阻力滾動阻力 牽引力空氣阻力2.3. 汽車行駛中的受力分析汽車直線下坡行駛的受力表示圖重力下滑力支持力慣性阻力滾動阻力 牽引力空氣阻力汽車在曲線上行駛的橫向受力表示圖 -路面橫向無坡度重力輪胎與地面橫向摩擦力離心力支持力曲線圓心方向道路中線汽 車汽車

6、在曲線上行駛的橫向受力表示圖-路面橫向有坡度下滑力與摩擦力的程度合力下滑力支持力輪胎與地面橫向摩擦力 離心力重力曲線圓心方向 汽車道路中線2.4 牽引平衡與汽車行駛的必要條件 1.牽引平衡： Pt=pfpi+pwpj 2.汽車行駛的2個必要條件： A. 汽車的牽引力汽車的的行駛阻力； B. 牽引力輪胎與路面間的最大摩擦力即附著力；1.動力性能Driving characteristics動力要素D: PtPw/GaDf+i/g汽車動力性能包括:最高車速,加速度或加速時間,最大爬坡才干。最高車速Vmax：是指在良好的程度路段上,汽車所能到達的最高行駛車速(Km/h)。加速時間t:分為原地起步加速

7、時間和超車加速時間。原地起步加速時間是指汽車由第I檔起步,以最大的加速度逐漸換至高檔后到達某一預定的間隔或車速所需求的時間。超車加速時間大多是用高檔或次高檔由30Km/h,或40km/h,全力加速至某一高速度所需的時間來表示。爬坡才干:用汽車滿載時I檔在良好的路面上的最大爬坡度imax(%)表示。2.5 機動車的主要特性 JTG B01-2003及其系列規(guī)范，研討縱斷面目的的代表車型為CA141和東風140，功率質(zhì)量比分別為8.9 KW/t和8.3 KW/t；JTG B01-2003系列經(jīng)過對現(xiàn)階段主流貨車載質(zhì)量分布曲線的分析和研討，并思索到我國汽車工業(yè)的現(xiàn)狀和開展前景，以載質(zhì)量8 t的東風重

8、型貨車為代表車，功率質(zhì)量比9.3 KW/t。 從最大爬坡才干看，東風汽車可以爬上27%的坡度，但顯然這樣的坡度是不平安和不經(jīng)濟的。從下坡制動平安性、交通事故率看，縱坡不宜超越8%，否那么，會發(fā)生制動失效、雨天滑翻等景象。在汽車制動時，制動間隔由兩部分構成，即S =SR+SD=tRV+V2/2dm (1)式中:SR: 對應于呼應時間和建立壓力所需時間的行駛間隔m；SD: 對應于充分發(fā)出的平均減速度形狀下的行駛間隔m；tR: 呼應時間和建立壓力所需的時問S，普通取tR=1.0 S ；V: 車速m/s；dm：充分發(fā)出的平均減速度m/s2；在汽車制動法規(guī)中，對制動間隔和充分發(fā)出的平均減速度都分別提出了

9、限值要求。例如，對于轎車，對制動間隔的要求是：S0.1V+V2/150 (2)由上述可以推導出，對充分發(fā)出的平均減速度的要求是:dm5.8 (m/s2)2. 制動性能在汽車制動力缺乏時，有何措施可以補救？3. 經(jīng)過性 是指機動車不用其他輔助措施能以足夠高的平均速度經(jīng)過各種路面、無路地段、各種自然妨礙的才干。車輛經(jīng)過性分為輪廓經(jīng)過性和支承經(jīng)過性。通常把機動車的最小離地間隙、接近角和離去角、縱向和橫向經(jīng)過半徑、最大橫坡作為車輛的輪廓經(jīng)過性的評價目的。通常把附著質(zhì)量、附著質(zhì)量系數(shù)、車輪接地比壓車輪對地面的單位壓力作為機動車支承經(jīng)過性的評價目的。4. 機動性: 是指車輛在最小面積內(nèi)轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)彎的才干 汽

10、車闡明書中給出的轉(zhuǎn)彎直徑是指外轉(zhuǎn)向輪的軌跡圓直徑。即汽車前輪處于最大轉(zhuǎn)角形狀行駛時，汽車前軸離轉(zhuǎn)向中心最遠車輪胎面中心在地面上構成的軌跡圓直徑。對于普通的轎車來說，它們的轉(zhuǎn)彎直徑大約在10到12米之間。轉(zhuǎn)彎直徑與汽車的軸距、輪距及轉(zhuǎn)向輪的極限轉(zhuǎn)角直接有關。軸距、輪距越大，轉(zhuǎn)彎直徑也越大；轉(zhuǎn)向輪的極限轉(zhuǎn)角越大，轉(zhuǎn)彎直徑就越小。 JTG D20-2006規(guī)定了各級公路設計速度對應的圓曲線最小半徑值。設計速度（km/h）1201008060403020圓曲線最小半徑（m）一般值10007004002001006530最小值650400250125603015圓曲線最小半徑 指機動車根據(jù)駕駛員的志愿按

11、照規(guī)定的方向行駛，且不產(chǎn)生傾覆、滑移的才干。5. 行駛穩(wěn)定性(1)縱向倒溜當?shù)缆返钠露容^大，牽引力缺乏以抑制下滑力和摩擦力時，將發(fā)生倒溜。牽引力下滑力摩擦力倒溜傾覆重力垂直面支承輪(2)縱向傾覆 當?shù)缆返钠露雀螅灾掠谲囕v重心超越支承輪著力點垂直面時，將發(fā)生傾覆。1).汽車行駛的縱向穩(wěn)定性1) 橫向滑移 當車輛所受的橫向力較大，到達輪胎摩擦力的極限值時，將產(chǎn)生橫向滑移。橫向力重力滑移支持力摩擦力摩擦力支持力汽車如何減小橫向力Y？Y=C.cosGa.sin設置道路的橫向坡度i，即超高?！?表示內(nèi)坡；“-表示外坡；bhg2).汽車行駛的橫向穩(wěn)定性(2) 橫向力系數(shù)Y/Ga“-表示內(nèi)坡；“+表示外

12、坡；9.83.63.6km/hm/s“+表示內(nèi)坡；“-表示外坡；不橫向滑移的條件！2).汽車行駛的橫向穩(wěn)定性支承輪橫向力重力傾覆支持力摩擦力(3) 橫向傾覆 當車輛所受的橫向力足夠大，以致于繞支承輪產(chǎn)生的力矩大于重力力矩，將發(fā)生橫向傾覆。不傾覆的穩(wěn)定條件！bhg 設汽車行駛速度為v，方向盤轉(zhuǎn)動的角速度為，經(jīng)過t秒后，方向盤轉(zhuǎn)動的角度為=t，前輪轉(zhuǎn)動的角度為，=K =Kt，(K1,可調(diào)控)； 汽車前后輪的軸距為Lo，那么汽車的轉(zhuǎn)動半徑為：Lo2.2.5 汽車在彎道上的行駛軌跡 即曲線上任一點的半徑與其距起點的間隔成反比。 此式即為汽車等速行駛，同時以不變的角速度轉(zhuǎn)動方向盤所產(chǎn)生的行駛軌跡-盤旋線

13、。 式中v. Lo/(K)為常量，用常數(shù)C替代，那么: t 秒后，汽車行駛間隔為：(1) 盤旋線的方程為R L = A2 A為盤旋線參數(shù) 2 兩式比較，假設令 1中 C=A2 ，那么兩式完全一樣。 因此，汽車等速行駛，同時以不變的角速度轉(zhuǎn)動方向盤所產(chǎn)生的行駛軌跡線為盤旋線。 假設車輛以等速行駛，角速度為零，那么所產(chǎn)生的行駛軌跡為：？-圓曲線或直線由右圖可知:dl = ddx = dl cos 微分參數(shù)方程dy = dl sin yxdlddxdylP因 L = C ，故: 兩邊積分得:2.2.6. 盤旋線的數(shù)學解析 欲求盤旋線上恣意點P的坐標 x,y積分得: 代入微分參數(shù)方程得:將cos 、s

14、in 用級數(shù)展開，得：即是P點坐標。將級數(shù)代入積分,并將 = l2/2C、C= l 代入整理，得：特殊地，在盤旋曲線終點處那么即是盤旋曲線終點坐標。2.2.7 自行車的交通特性自行車的交通特性： 1、短程性 2、行進穩(wěn)定性 3、動態(tài)平衡 4、動力遞減性 5、爬坡才干 6、制動才干 7、機動性 道路是汽車交通的根底、支撐物。道路必需符合其效力對象:人、貨、車的交通特性,滿足它們的交通需求。道路效力性能的好壞表達在量、質(zhì)、形三個方面,即道路建立數(shù)量能否充分,道路構造能否保證平安,路網(wǎng)規(guī)劃、道道路形能否合理。另外,還有附屬設備、管理程度能否配套等。 2.3 道路的交通特性小客車：只需座位在九人座以下

15、，總車重不超越3500 kg，就算是小客車。小客車的最小轉(zhuǎn)彎半徑R6.0 m；小客車的輸出功率與載重之比為3.75 kW/ kN，在設計時，由于其功率與載重之比值較大，不作為控制要素。載重汽車：包括普通載重汽車、載重車牽引車與半拖掛的組合車。普通載重汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑R12.0 m；載重汽車的輸出功率與載重之比為0.75 kW/ kN，半掛車為的輸出功率與載重之比為0.525 kW/ kN，半掛車的輸出功率與載重之比值較低，為防止工程浪費，也不作為控制要素，但在受半掛車影響較大的特殊公路，在計算縱坡長度和設置爬坡車道時，那么要思索半掛車；在普通公路上，決議道路縱坡和坡段長度時以輸出功率與載重之比為0.75 kW/ kN的載重汽車作為主要控制。汽車列車：有牽引汽車和全掛車或與搭載在牽引汽車上的半掛車組成，也可有貨運汽車和全掛車組成。運用鞍式牽引車的汽車列車稱為鞍式列車，公路用汽車列車總重限制500噸。半