第2章道路車輛動力學(xué)基礎(chǔ)

第二章道路車輛動力學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)車輛動力性第二節(jié)車輛制動性評價指標(biāo)第三節(jié)汽車橫向穩(wěn)定性分析第一節(jié)汽車動力性一、汽車行駛方程式二、驅(qū)動力1驅(qū)動力與發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的關(guān)系

2發(fā)動機外特性曲線

3發(fā)動機轉(zhuǎn)速與車速的關(guān)系4驅(qū)動力圖汽車驅(qū)動力汽車速度三、汽車的行駛阻力1滾動阻力2空氣阻力3坡度阻力4加速阻力四、車輛行駛的驅(qū)動條件與附著條件1車輛行駛驅(qū)動條件驅(qū)動條件是車輛行駛的必要條件，還不是充分條件。2車輛行駛驅(qū)動條件附著條件或內(nèi)容是：驅(qū)動力不能超過驅(qū)動軸的附著力和滾動阻力之和。

則汽車的驅(qū)動和附著條件為:五、車輛動力性指標(biāo)1爬坡能力

2加速能力3最大車速加速度等于零時，速度達(dá)到最大值。第二節(jié)車輛制動性評價指標(biāo)一、制動減速度國標(biāo)GB7258規(guī)定的汽車減速度和制動穩(wěn)定性檢驗標(biāo)準(zhǔn)車輛類型制動初速度滿載檢驗充分出發(fā)的平均減速度空載檢驗充分出發(fā)的平均減速度制動穩(wěn)定性要求車輛任何部位不得超出的試車道寬度座位數(shù)≤9客車50≥5.9≥6.22.5總質(zhì)量＜4.5t汽車50≥5.4≥5.82.51其他汽車、汽車列車及無軌電車50≥5.0≥5.43.0二、制動時間減速度達(dá)到最大停車或碰撞制動器開始作用腳移到制動踏板腳從加速踏板移開危險物被察覺t1tat2

t3tb第一階段時間稱為駕駛?cè)朔磻?yīng)時間。它包括從駕駛?cè)税l(fā)現(xiàn)危險物，開始意識到需要緊急制動，然后控制右腳把它移動到制動踏板上為止所需的時間。這一段反應(yīng)時間與駕駛員的年齡、技術(shù)水平、健康狀況等許多因素有關(guān)。一般駕駛員的反應(yīng)時間為0.3~1.0s，反應(yīng)慢的可達(dá)1.7s，酒后開車可達(dá)2.0s以上。通常取的平均值為1.0s。

汽車類型制動系協(xié)調(diào)時間,sm<4.5t≤0.33s4.5t≤m≤12t≤0.45sm>12t≤0.56s國家標(biāo)準(zhǔn)GB7258規(guī)定對汽車制動系協(xié)調(diào)時間檢查標(biāo)準(zhǔn)：第二階段制動系統(tǒng)協(xié)調(diào)時間為:第三階段時間稱為持續(xù)制動時間，它是從達(dá)到最大減速度開始，保持減速度不變，直到停車所經(jīng)歷的時間。根據(jù)勻變速運動，可求得持續(xù)制動時間為：車輛的總制動時間：三、制動距離階段車輛駛過的距離為：速度與加速度圖整個(＋)制動期間所對應(yīng)的面積ABCDE：總制動距離為：階段的制動距離為：四、地面制動力車輛狀況空載滿載制動力總和占整車重量的百分比(%)≥60≥50主要承載軸的制動力占該軸軸荷的百分比(%)≥60≥50注：1.前軸左右輪制動力不均衡應(yīng)小于空載前軸負(fù)荷的5%。2.后軸左右輪制動力不均衡應(yīng)小于空載后軸負(fù)荷的8%。五、汽車跑偏量制動過程中車輛維持直線行駛，或按預(yù)定彎道行駛的能力稱為方向穩(wěn)定性。車輛制動方向穩(wěn)定性包括跑偏和側(cè)滑兩種情況。跑偏的原因主要是左、右輪特別是左、右轉(zhuǎn)向輪制動力不相等引起的，通過維修和調(diào)整可以減輕，以致消除跑偏現(xiàn)象。但側(cè)滑卻不同，側(cè)滑是指車輪連車軸的側(cè)向滑移，這常常由于緊急制動車輪被抱死后，側(cè)向附著系數(shù)趨于零，使路面喪失了抵抗側(cè)滑的能力造成的。只要各車輪制動力與慣性力稍不平衡，車輛就出現(xiàn)甩尾、回轉(zhuǎn)，完全失去了方向操縱穩(wěn)定性。第三節(jié)汽車橫向穩(wěn)定性分析當(dāng)平均轉(zhuǎn)向角θ較小時1.低速時車輛轉(zhuǎn)向半徑一、車輛轉(zhuǎn)向特性2．車輪的側(cè)偏角車輛轉(zhuǎn)彎時,其質(zhì)心作用有向心加速度（離心力），與之對應(yīng)，地面對車輪作用有方向相反的向心力(側(cè)向力)。它只能由路面提供，也就是路面對輪胎接地點作用有側(cè)向力，也稱為轉(zhuǎn)向力。由輪軸傳過來的離心力

作用在輪心處。由于這一對力的存在使車輪滾動的軌跡不在自身平面

線上，而是在偏離

角的

線上，因為輪胎具有一定的彈性，在輪胎與地面接觸點附近側(cè)向彎曲，使

點不是落在

點，而是落在

點。緊接著

點不落在

點，而落在

點，……，結(jié)果使?jié)L動的軌跡相對車輪平面向外偏了一個

角(稱為偏離角或側(cè)偏角)。側(cè)向力越大，側(cè)偏角也就越大。另外，側(cè)偏角還與輪胎構(gòu)造、輪胎花紋、胎內(nèi)充氣壓力、路面法向反力等因素有關(guān)車輪側(cè)偏角3．考慮側(cè)偏角時的轉(zhuǎn)向半徑車輛轉(zhuǎn)向時，由于向外的離心力使車輪出現(xiàn)側(cè)偏角，特別是當(dāng)車速較高時，側(cè)偏角較大。前輪在向內(nèi)轉(zhuǎn)過平均轉(zhuǎn)向角的基礎(chǔ)上，再向外轉(zhuǎn)過平均側(cè)偏角1，才得到前軸中點A的速度方向。后輪向外轉(zhuǎn)過平均側(cè)偏角2，得到后輪中點B的速度方向。過A點和B點分別作速度vA和vB方向的垂線，它們的交點O就是該瞬時車輛的轉(zhuǎn)動中心，距離OD就是轉(zhuǎn)向半徑R。3．考慮側(cè)偏角時的轉(zhuǎn)向半徑二、車輛橫向穩(wěn)定性1．轉(zhuǎn)彎時車輛的側(cè)向穩(wěn)定性1）側(cè)翻的臨界速度2）側(cè)滑臨界速度3）路面外側(cè)超高時臨界速度（1）根據(jù)側(cè)翻臨界條件（2）根據(jù)側(cè)滑的臨界條件三、橫向與縱向聯(lián)合的附著條件1．路面與輪胎間附著力的各種可能狀況路面與輪胎之間的附著力(摩擦力)可以沿接觸面作用在任何方向，總是與相對滑動的方向相反。1）輪胎沿直線自由滾動，輪胎與路面間沒有相對滑動趨勢，附著力等于零。2）車輛轉(zhuǎn)彎，輪胎自由滾動，輪胎與路面之間縱向沒有相對滑動趨勢，但在橫向，輪胎有向外滑動趨勢，因此受到路面給它向內(nèi)的轉(zhuǎn)向力，其最大值為四、橫向與縱向聯(lián)合的附著條件1．路面與輪胎間附著力的各種可能狀況車輛直線驅(qū)動車輛直線制動車輛轉(zhuǎn)彎驅(qū)動

5）車輛轉(zhuǎn)彎同時驅(qū)動時，驅(qū)動輪上既受到向內(nèi)轉(zhuǎn)向的側(cè)向力，又受到一個向前的驅(qū)動力，如右圖所示。把兩個力按矢量合成，其合力不能超過路面所能提供的附著力，即3）車輛直線驅(qū)動，驅(qū)動輪胎有向后滑動的趨勢，因此受到路面給它的向前的驅(qū)動力，如左圖所示。它的最大值：4）車輛直線制動，制動輪有向前滑動趨勢，因此受到路面給它的向后的制動力，如中圖所示，它的最大值為：6）車輛轉(zhuǎn)彎同時制動時，在制動輪胎上既受到向內(nèi)轉(zhuǎn)向的側(cè)向力，又受到一個與運動方向相反的向后制動力。把兩個力按矢量合成的合力不能超過路面所能提供的附著力，即：當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎同時驅(qū)動或制動時，路面作用在輪胎上附著力（摩擦力）的方向，既不是橫向，也不是縱向，而是兩者合成的方向。隨著橫向轉(zhuǎn)向力和縱向的驅(qū)動力或制動力的變化，由它們合成的附著力的方向也跟著變化。把可能的矢量尖端連起來是一個圓，通常稱為摩擦圖，也可稱為附著圓。在驅(qū)動條件下，車輪滑轉(zhuǎn)率s為：在制動條件下，車輪的滑動率s為：不同的側(cè)偏角，輪胎的側(cè)向附著力和橫向附著力也不同。通常側(cè)偏角增加，使得橫向附著力增加。盡管如此，把附著力近似地看作沿各個方向大小相等而引入附著圓的概念，適用于分析車輛在各種行駛條件下的受力狀態(tài)。

縱向與橫向附著系數(shù)

2．制動對轉(zhuǎn)向的影響若前輪抱死，后輪沒有抱死。雖然后輪仍有相當(dāng)?shù)臋M向附著力，不至于發(fā)生側(cè)滑，但前輪不能提供橫向轉(zhuǎn)向力。即使前輪轉(zhuǎn)過一定角度，車輛仍將向前滑動，以致沖出彎道。也就是說，前輪的轉(zhuǎn)向控制失效。若后輪抱死，前輪沒有抱死。雖然前輪轉(zhuǎn)向仍有效，但后輪卻得不到足夠的橫向附著力而向外甩尾，甚至整個車輛旋轉(zhuǎn)180°而造成交通事故。為了防止上述兩種情況，現(xiàn)代汽車普遍采用制動防抱死裝置（ABS），始終保持車輪又滾又滑。車輪既有較大的縱向制動力，又有相當(dāng)?shù)臋M向轉(zhuǎn)向力，從而避免車輛側(cè)滑的發(fā)生。根據(jù)附著圓的概念，在轉(zhuǎn)向過程中進行制動，路面所能提供的橫向附著力將比減小。當(dāng)車輪全抱死(＝100%)時，將趨近于零，從而導(dǎo)致車輪側(cè)滑。在車輛轉(zhuǎn)向的同時制動時，路