汽車行駛性能

汽車行駛性能第一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日3．汽車行駛對道路的基本要求：

安全：保證汽車的行駛穩(wěn)定性，避免發(fā)生翻車、倒溜、側滑等；

迅速：行駛速度——平均技術速度。經濟：運輸成本：低運輸生產率：高

評價汽車運輸工作效率的指標有：汽車運輸生產率——周轉率運輸成本——油料及輪胎消耗，保養(yǎng)周期舒適：視覺上：線形美觀，賞心悅目，自然環(huán)境與景觀設計生理上：平穩(wěn)、不顛簸，離心力小心理上：輕松，有安全感，心情愉快。第二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日本章摘要本章主要介紹汽車行駛性能及其對路線的要求；汽車的驅動力、行駛阻力及行駛條件；汽車的動力特性、行駛狀態(tài)、爬坡能力及加、減速行程；汽車行駛的縱向、橫向及縱橫組合向穩(wěn)定性；汽車的制動力和制動距離以及汽車的燃油經濟性等內容。第三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)概述一、汽車行駛性能的主要內容

1.動力性能（加速、爬坡、最大V）

2.制動性（行車視距）

3.行駛穩(wěn)定性（側滑、傾覆）

4.操作穩(wěn)定性（轉向穩(wěn)定、高速穩(wěn)定性和操作輕便性）

5.燃油經濟性

6.行駛平順性

7.通過性第四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日二、汽車行駛對路線的要求1.保證汽車在道路行駛的穩(wěn)定性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．盡可能地提高車速在公路設計時必須嚴格控制曲線半徑、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．保證道路上的行車連續(xù)公路線形設計需要保證有足夠的視距和安全凈空，合理地設置平、豎曲線，并盡可能地減少平面交叉等。4．盡量滿足行車舒適在道路線形設計時，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，以免車輛離心力過大而引起駕駛員和乘客不舒適。第五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)汽車的驅動力及行駛阻力一、汽車的驅動力汽車的動力來源：汽車行駛的驅動力來自它的內燃發(fā)動機。汽車在道路上行駛時，必須有足夠的驅動力來克服各種行駛阻力。汽車行駛的驅動力來自它的內燃發(fā)動機。在發(fā)動機里熱能轉化成機械能，產生有效功率，驅使曲軸以每分鐘的轉速旋轉，發(fā)生的扭矩，再經過離合器、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，產生的扭矩驅動汽車行駛。第六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日1.發(fā)動機；2.離合器；3.變速器；4.萬向節(jié)頭傳動軸；5.主傳動器；6.驅動輪第七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日汽車傳動系統(tǒng)：第八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日3．汽車的驅動力

第九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日

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。二、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；

ρ——空氣密度，一般ρ=1.2258（N·s2／m4）；

A——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（m／s），可近似地取汽車的行駛速度。第十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日將車速v（m／s）化為V（km／h）并化簡，得1．空氣阻力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。第十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日

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生的阻力，主要包括滾動阻力和坡度阻力。（1）滾動阻力彈性輪胎反復變形時，其材料內部發(fā)生摩擦要消耗一部分功率。在柔性路面上汽車行駛時汽車的不僅輪胎變形，而且路面也會變形，其接觸面之間產生摩擦要消耗部分功率（路面支反力前移，與車輪重力形成反向力矩）。另外，由于路面的不平整而造成輪胎震動和撞擊引起部分功率的消耗。第十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日

（1）滾動阻力

滾動阻力與汽車的總重力成正比，若坡道傾角為α時，其值可用下式計算。

Rf＝Gfcosα

由于坡道傾角α一般較小，認為cosα≈1，則

Rf=Gf（N）式中：Rf——滾動阻力（N）；

G——車輛總重力（N）；

f——滾動阻力系數(shù)，它與路面類型、輪胎結構和行駛速度等有關，一般應由試驗確定，在一定類型的輪胎和一定車速范圍內，可視為只和路面狀況有關的常數(shù)，見表2-4。第十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日汽車在坡道傾角為α的道路上行駛時，車重G在平行于路面方向的分力為Gsinα，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

Ri=Gsinα

因坡道傾角一般較小，認為sinα≈tgα＝i，則

Ri=Gi（N）式中：Ri——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）坡度阻力第十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日

RR=G（f+i）式中：f+i——統(tǒng)稱道路阻力系數(shù)。滾動阻力和坡度阻力均與道路狀況有關，且都與汽車的總重力成正比，將它們統(tǒng)稱為道路阻力，以RR表示第十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日汽車變速行駛時，需要克服其質量變通運動時產生的慣性力和慣性力矩稱為慣性阻力，用RI表示。汽車的質量：平移質量旋轉質量3．慣性阻力平移質量的慣性力

旋轉質量的慣性力矩

第十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日慣性阻力計算：式中：δ——慣性力系數(shù)（或旋轉質量換算系數(shù)）。

δ＝l＋δ1＋δ2ik2

式中：δ1——表示汽車車輪慣性力的影響系數(shù)，一般δ1=0.03～0.05；

δ2——表示發(fā)動機飛輪慣性力的影響系數(shù)，一般小客車δ2=0.05～0.07，載重汽車δ2=0.04～0.05；

ik——變速箱的速比。汽車的總行駛阻力R為：

R=Rw十RR十RI第十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日1．汽車的運動方程式汽車在道路上行駛時，必須有足夠的驅動力來克服各種行駛阻力。當驅動力與各種行駛阻力之代數(shù)和相等的時候，稱為驅動平衡。其驅動平衡方程式（也稱汽車的運動方程式）為

T=R=Rw+RR+RI代入表達式，汽車的運動方程式為：三、汽車的運動方程式與行駛條件第十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日汽車的驅動力

r——車輪工作半徑（m）式中驅動力T為節(jié)流閥全開的情況。如果節(jié)流閥部分開啟時，要對驅動力T進行修正。修正系數(shù)用U表示，稱之為負荷率。一般，負荷率U=80%～90%。第十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日2．汽車的行駛條件汽車在道路上行駛，當驅動力等于各種行駛阻力之和時，汽車就等速行駛；當驅動力大于各種行駛阻力之和時，汽車就加速行駛；當驅動力小于各種行駛阻力之和時，汽車就減速行駛，直至停車。所以，要使汽車行駛，必須具有足夠的驅動力來克服各種行駛阻力。即汽車行駛的必要條件（即驅動條件）：

T≥R第二十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日驅動力小于或等于輪胎與路面之間的附著力，即

T≤Gk式中：——附著系數(shù)，主要取決于路面的粗糙程度和潮濕泥濘程度，軋?zhí)サ幕y和氣壓，以及車速和荷載等，計算時可按表2-5選用；

Gk——驅動輪荷載，一般情況下，小汽車為總重的0.5～0.65倍，載重車為總重的0.65～0.80倍。汽車行駛的充分條件：第二十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)汽車的動力特性及加、減速行程

動力特性：能反映汽車動力性能的指標。汽車的動力性能：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。一、汽車的動力因數(shù)汽車的運動方程式：T=Rw+RR+RI改變形式，T-Rw=RR+RI

上式等號左端T-Rw稱為汽車的后備驅動力，T、RW之值均與汽車的構造和行駛速度有關。代入表達式，第二十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日D稱為動力因數(shù)，它表征某型汽車在海平面高程上，滿載情況下，每單位車重克服道路阻力和慣性阻力的性能。第二十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日動力因數(shù)和動力特性圖是按海平面及汽車滿載情況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。方法是給D乘以一個修正系數(shù)第二十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日當汽車的動力因數(shù)為D，道路阻力為ψ，汽車的行駛狀態(tài)有以下三種情況：當ψ＜D時：加速行駛二、汽車的行駛狀態(tài)由得

當ψ=D時:a＝0等速行駛

當ψ>D時：減速行駛式中：ψ——道路阻力系數(shù)，第二十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日平衡速度：任意的D＝ψ相應等速行駛的速度，用VP表示。臨界速度：每一排檔最大動力因數(shù)Dmax對應的速度，用Vk表示。汽車的行駛狀態(tài)第二十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日汽車的最高、最小速度汽車的最高速度：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)定行駛時的速度。某一排檔的最高速度Vmax

：汽車的最小穩(wěn)定速度：是指滿載（不帶掛車）在路面平整堅實的水平路段上，穩(wěn)定行駛時的最低速度（即臨界速度Vk）。汽車的最小穩(wěn)定速度與汽車的最高速度之間的差距愈大，表示汽車對道路阻力的適應性愈強，其他排擋也同樣存在著這兩個對應值。第二十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日平衡速度臨界速度穩(wěn)定行駛不穩(wěn)定行駛第二十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日 臨界速度是汽車穩(wěn)定行駛的極限速度。一般情況下汽車都采用大于某一排檔的臨界速度作為行駛速度，以便克服額外阻力而連續(xù)行駛。 如果道路阻力更大，使得車速降低較快，若車速降至本檔時需要換低檔行駛；相反，道路阻力更小時車速增加較快，當增至本檔最高車速時需要換高檔行駛。第二十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日最大爬坡度：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。

cosα＜1，sinα≠tgα＝i，

λDImax=fcosα+sinα解此三角函數(shù)方程式，得最大坡角：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爬上的縱坡度。，a=0，則i=λD-f第三十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日

1．計算加、減速行程由ds=vdt，a=dv/dt，得

四、汽車的加、減速行程設初速V1，終速V2，則第三十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日東風EQ-140加、減速行程圖2.加、減速行程圖0第三十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日

加、減速行程圖用法

第三十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車的行駛穩(wěn)定性汽車的行駛穩(wěn)定性是指汽車在行駛過程中，在外部因素作用下，汽車尚能保持正常行駛狀態(tài)和方向，不致失去控制而產生滑移、傾覆等現(xiàn)象的能力。穩(wěn)定性：縱向橫向表現(xiàn)：滑移傾覆第三十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日縱向穩(wěn)定性：表現(xiàn)：傾覆滑移（倒溜）第三十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日橫向穩(wěn)定性：表現(xiàn)：傾覆滑移（側滑）第三十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日一、汽車行駛的縱向穩(wěn)定性臨界狀態(tài)：汽車前輪法向反作用力Z1為零。

Z1L-Gl2cosα0

+Ghgsinα0=0Z1L=Gl2cosα0

-Ghgsinα0=01．縱向傾覆：第三十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日2．縱向滑移（驅動輪滑轉）臨界狀態(tài)：下滑力等于驅動輪與路面的附著力

Gsinα＝Gk因為sinα

tgα=i，則縱向滑移臨界狀態(tài)條件：縱向滑移的極限狀態(tài)——倒溜發(fā)生條件：

Gsinα＝Gi=tgα=

結論：當坡道傾角α≥α或道路縱坡度i≥i時，汽車可能產生縱向滑移。第三十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日3．縱向穩(wěn)定性的保證一般接近于1，而遠遠小于1，所以，i<i0

即汽車在坡道上行駛時，在發(fā)生縱向傾覆之前，首先發(fā)生縱向滑移現(xiàn)象。道路設計只要滿足不產生縱向滑移，就可避免汽車的縱向傾覆現(xiàn)象出現(xiàn)。汽車行駛時縱向穩(wěn)定性的條件為第三十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日二、汽車行駛的橫向穩(wěn)定性汽車在平曲線上行駛時會產生離心力，其作用點在汽車的重心，方向水平背離圓心。

受力分析：橫向力X——失穩(wěn)豎向力Y——穩(wěn)定1．汽車在平曲線上行駛時力的平衡離心力第四十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日將離心力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Y，

第四十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日由于路面橫向傾角α一般很小，則sinα≈tgα=ih，cosα≈1，其中ih稱為橫向超高坡度，將離心力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Y，

采用橫向力系數(shù)來衡量穩(wěn)定性程度，其意義為單位車重的橫向力，即第四十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日橫向傾覆：汽車在平曲線上行駛時，由于橫向力的作用，使汽車繞外側車輪觸地點產生向外橫向傾覆。汽車內側車輪支反力N1為0。傾覆力矩等于或大于穩(wěn)定力矩。2.橫向傾覆條件分析第四十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日傾覆力矩：Xhg橫向傾覆平衡條件分析：

穩(wěn)定力矩：第四十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日傾覆力矩：Xhg橫向傾覆平衡條件分析：

穩(wěn)定力矩：

穩(wěn)定、平衡條件：汽車在平曲線上行駛時，不產生橫向傾覆的最小平曲線半徑R

min：第四十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日3.橫向滑移條件分析橫向滑移：汽車在平曲線上行駛時，因橫向力的存在，可能使汽車沿橫向力的方向產生橫向滑移。橫向力小于輪胎和路面之間的橫向附著力。

極限平衡條件：橫向滑移穩(wěn)定條件：第四十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日4．橫向穩(wěn)定性的保證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)μ值的大小?，F(xiàn)代汽車在設計制造時重心較低，一般b≈2hg，而h<0.5,即汽車在平曲線上行駛時，在發(fā)生橫向傾覆之前先產生橫向滑移現(xiàn)象。在道路設計中只要保證不產生橫向滑移現(xiàn)象發(fā)生，即可保證橫向穩(wěn)定性。

保證橫向穩(wěn)定性的條件：第四十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日三、汽車行駛的縱橫組合向穩(wěn)定性汽車行駛在小半徑平曲線上時，較直線上增加了一項彎道阻力。對上坡的汽車耗費的功率增加，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。第四十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日汽車行駛在縱坡為i(tgα)和超高橫坡為ih（tgβ）的下坡路段上，作用在前軸上荷載W1為第四十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日離心力F分配在前軸上的荷載W2為第五十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日在平直路段上，作用于前軸的荷載W'為前軸總荷載ΣW為

:在有平曲線的坡道上，前軸荷載增量與W的比值為對載重汽車，一般hg/l2≈1，則

第五十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期日直坡道上ih