第一章绪论

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浒肝云
7 years ago
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1 第二章汽车行驶理论 1.. 学习目的 : 道路设计是以满足汽车行驶的要求为前提的汽车运动基本规律及对公路的要求, 指导公路设计 ; 保证公路的使用品质服务等级汽车行驶理论是公路线形设计的理论基础 2.. 研究内容 : 研究汽车的驱动力和行驶阻力 ; 分析汽车运动的基本规律 ; 研究汽车主要动力性能 ; 分析影响汽车主要使用性能的因素

2 3.. 汽车行驶对道路的基本要求 : 安全 : 保证汽车的行驶稳定性, 避免发生翻车倒溜侧滑等 ; 迅速 : 行驶速度平均技术速度经济 : 运输成本 : 低运输生产率 : 高评价汽车运输工作效率的指标有 : 汽车运输生产率周转率运输成本油料及轮胎消耗, 保养周期舒适 : 视觉上 : 线形美观, 赏心悦目, 自然环境与景观设计生理上 : 平稳不颠簸, 离心力小心理上 : 轻松, 有安全感, 心情愉快

3 第一节概述一研究汽车行驶理论的意义道路线形设计的保证措施 : 保证汽车在路上行驶的稳定性尽可能提高车速保证道路行车畅通, 使行车不受或少受阻碍, 有足够的视距和路面宽度, 合理设置平竖曲线, 减少道路交叉尽量满足行车舒适

4 二汽车的一般构造及主要技术参数 1. 汽车的一般构造发动机 : 汽车的动力装置由机体曲柄连杆机构配气机构供给系冷却系润滑系点火系 ( 汽油发动机采用 ) 起动系等部分组成底盘 : 汽车的主体 1 传动系 : 将发动机的动力传给驱动车轮包括离合器变速器传动轴驱动桥 2 行驶系 : 将汽车各组成及部件连成一个整体并对全车起支撑作用, 以保证汽车正常行驶包括车架前轴驱动桥的壳体车轮 ( 转向车轮和驱动车轮 ) 悬架( 前悬架和后悬架 ) 3 转向系 : 保证汽车能按照驾驶员选择的方向行驶由带转向盘的转向器及转向传动装置组成 4 制动系 : 使汽车减速或停车, 并保证驾驶员离去后能可靠地停驻由供能装置控制装置传动装置和制动器组成车身 : 是驾驶员工作的场所, 也是装载乘客和货物的场所包括车前钣制件驾驶室车厢电气设备 : 由电源组发动机起动系和点火系汽车照明和信号装置等组成此外, 在现代汽车上愈来愈多地装用各种电子设备 : 微处理机中央计算机系统及人工智能装置等

5 汽车的动力来源 : 汽车行驶的驱动力来自它的内燃发动机在发动机里热能转化成机械能经过传动系变速和传动, 将曲轴的扭矩传给驱动轮, 产生 M k 的扭矩驱动汽车驱动轮旋转, 轮胎对路面产生向后的水平推力, 则路面对车辆产生向前的推力, 驱使汽车行驶

6 汽车传动系统 :

7 2. 汽车的主要技术参数 : 整车装备质量 ( 空车质量 ) 最大总质量 ( 满载时的总质量 ) 最大装载质量 ( 载质量 ) 轴载质量车长车宽车高轴距轮距前悬后悬最小离地间隙接近角离去角最小转弯半径最高车速最大爬坡度

8 三汽车的行驶性能动力性能 : 牵引力, 即加速爬坡最大速度的性能通过性 : 在各种道路及无路地带行驶的能力制动性 : 强制停车和降低车速的能力行驶稳定性 : 遵循驾驶者指定方向行驶的能力行驶平顺性 : 在不平道路上行驶, 免受冲击和震动的能力操纵稳定性 : 是否按照驾驶员的意图控制汽车的性能

9 第二节汽车的牵引力及牵引力平衡一汽车运动时的受力分析路面摩擦力 : 汽车轮胎与路面接触而产生 (1) 牵引力 (2) 制动力 (3) 侧向力因路面凹凸不平而产生的力由于路面结构而产生的力 (1) 路拱 ( 超高 ) 侧向力 (2) 由于路表面形状而产生的力 (3) 弯道引起的力

10 二牵引力的产生及传递 (p44-47) 汽车的动力传递 : 动力扭矩 ( 发动机 ) 离合器变速箱传动轴主传动器及车轴驱动轮 1. 汽车发动机基本指标 (1) 有效功率 Ne (2) 转速 n e (3) 扭矩 Me (4) 转动角速度 ω 2. 发动机有效功率 Ne 与曲轴扭矩 Me 的关系 3. 驱动轮扭矩 M k 及牵引力 Pt

11 三汽车的行驶阻力 1. 滚动阻力 P f ( 永为正值 ) 弹性轮胎反复变形时, 其材料内部发生摩擦要消耗一部分功率在柔性路面上汽车行驶时汽车的不仅轮胎变形, 而且路面也会变形, 其接触面之间产生摩擦要消耗部分功率 ( 路面支反力前移, 与车轮重力形成反向力矩 ) 另外, 由于路面的不平整而造成轮胎震动和撞击引起部分功率的消耗

12 滚动阻力与汽车的总重力成正比, 若坡道倾角为 α 时, 其值可用下式计算 P f =fg 式中 :P f 滚动阻力 (N); G 车辆总重力 (N); f 滚动阻力系数, 它与路面类型轮胎结构和行驶速度等有关, 一般应由试验确定, 在一定类型的轮胎和一定车速范围内, 可视为只和路面状况有关的常数, 见表 2-5

13 2.. 空气阻力 P w ( 永为正值 ) 汽车在行驶中, 由于迎面空气质点的压力, 车后的真空吸力及空气质点与车身表面的摩擦力阻碍汽车前进, 总称为空气阻力 1 2 Pw KFV 13 式中 :K 空气阻力系数, 它与汽车的流线型有关 ; F 汽车迎风面积 ( 或称正投影面积 )(m 2 ); V 汽车速度 (km/h)

14 3. 坡度阻力 P i ( 上坡为正, 平坡为 0, 下坡为负汽车在坡道倾角为 ) α 的道路上行驶时, 车重 G 在平行于路面方向的分力为 Gsinα, 上坡时它与汽车前进方向相反, 阻碍汽车行驶 ; 而下坡时与前进方向相同, 助推汽车行驶坡度阻力可用下式计算 P i =±G a sinα 因坡道倾角一般较小, 认为 sinα α tgα=i, 则 P i =G a i (N) 式中 :R: i 坡度阻力 (N); G 车辆总重力 (N);( i 道路纵坡度, 上坡为正 ; 下坡为负

15 4. 惯性阻力 P j ( 加速为正, 等速为 0, 减速为负 ) 汽车变速行驶时, 需要克服其质量变通运动时产生的惯性力和惯性力矩称为惯性阻力, 用 P j 表示

16 四牵引平衡和汽车行驶的条件 1.. 牵引平衡汽车在道路上行驶时, 必须有足够的驱动力来克服各种行驶阻力当驱动力与各种行驶阻力之代数和相等的时候, 称为驱动平衡其驱动平衡方程式 ( 也称汽车的运动方程式 ) 为 P t =P f +P w ±P i ±P j

17 汽车在道路上行驶, 当驱动力等于各种行驶阻力之和时, 汽车就等速行驶 ; 当驱动力大于各种行驶阻力之和时, 汽车就加速行驶 ; 当驱动力小于各种行驶阻力之和时, 汽车就减速行驶, 直至停车所以, 要使汽车行驶, 必须具有足够的驱动力来克服各种行驶阻力即汽车行驶的必要条件 ( 即驱动条件 ) : P t =P f +P w ±P i ±P j

18 2.. 汽车的行驶条件 ( 必要条件 ) (1) 汽车的牵引力必须大于等于汽车的行驶阻力 (2)) 牵引力小于或等于轮胎与路面之间的附着力, 即 P t G 驱式中 : : 附着系数, 主要取决于路面的粗糙程度和潮湿泥泞程度, 轧胎的花纹和气压, 以及车速和荷载等, 计算时可按表 2-8 选用 ; G 驱驱动轮荷载, 一般情况下, 小客车为总重的 0.5~ 倍, 载重车为总重的 0.66~ 倍

19 五动力因数 ( P51-53) 汽车的运动方程式 :P: t =P f +P 改变形式 : P t P W G a ( f i) +P w ±P i ±P j G a g dv dt Pt P G a w 令 Ψ=f±i, 则 ( D f i) Pt P G a g w dv dt g dv dt D 为动力因素因考虑到海拔荷载等因素, 故应乘以折减系数 λ, dv dt 故 ( ) D 1 g G G x a

21 六动力特性图的运用求得汽车在某一行驶条件下所能保持的速度 V,, 并可决定汽车克服行驶阻力所采用的排挡, 同时还可近似地决定在比最高速度为低的任何速度下所能发出的加速度, 以及求得任一排挡时汽车所能克服的坡度

22 例题在海拔高程 H=900m 的碎石路面上, 公路纵坡为 3%,, 某解放牌 CA-10B 型满载汽车以 V=25km/h 的速度行驶于该路上, 试计算该车所产生的加速度和所能达到的最大等速度为多少?

23 一辆满载的解放牌 CA-10B 型汽车在三级公路碎石路面上, 以 35km/h 的速度上坡行驶, 用 Ⅲ 档驶入 i=6% 的坡度如要求全开油门而不换档驶完这坡段, 则此坡段最大坡长是多少?

24 试求解放牌 CA-10B 型满载汽车在沥青混凝土路面上以等速 35km/h 行驶时可以克服的最大纵坡度是多少? 并验算当路面在潮湿状态时, 车轮是否会产生空转现象?( 海拔高度 H=0,G 驱 =60kN)

25 已知某条道路的滚动阻力系数为 0.015,, 如果东风 EQ-140 型载重车半载时, 挂 IV 档以 30km/h 的速度等速行驶, 试求 (1)H=0( H=0, (2)H=1500m 海拔高度上所能克服的最大坡度

26 已知 λ =0.8,f=1% f=1%,, 若东风 EQ-140 型载重车满载以 80km/h 的速度开始在 1% 的坡道上爬坡, 求加速度和所能达到的最大等速度是多少?(Ⅳ 档时,i, k =1.0, Ⅴ 档时,i, k =0.7 )

27 第三节汽车在道路上行驶的稳定性汽车的行驶稳定性是指汽车在行驶过程中, 在外部因素作用下, 汽车尚能保持正常行驶状态和方向, 不致失去控制而产生滑移倾覆等现象的能力稳定性 : 纵向横向表现 : 滑移倾覆影响汽车行驶稳定性的因素 : 1. 汽车本身的结构参数 2. 驾驶员的因素 3. 作用于汽车的外部因素

28 一汽车行驶的纵向稳定性对汽车后轮着地点 B 取矩, 得前轮垂直反力 Z 1 : Z 1 L = G a cosαl 2 -G a sinαh g 对汽车前轮着地点 A 取矩, 得后轮垂直反力 Z 2 : Z 2 L = G a cosαl 1 +G a sinαh g

29 2.. 纵向倾覆当前轮离地即法向作用力为零时, 导致汽车绕后轮纵向倾覆即 :Z 1 =0 G a cosα 0 L 2 G a sinα 0 h g =0 则 tanα 0 =L 2 / h g, α 0 是汽车产生纵向倾覆时的道路纵向极限坡度角当 α>α 0 时, 汽车失控产生纵向倾覆纵向倾覆性仅与汽车结构参数 L 2 和 h g 有关纵向倾覆稳定条件易满足

30 3.. 纵向倒溜临界状态 : 下滑力等于最大附着力 G a sinα = Z 2 代入相关式子得纵向滑移临界状态条件 : i tgα G 驱 G a 结论 : 当坡道倾角 α α 时, 汽车可能产生纵向倒溜

31 4.. 纵向稳定性的保证后轮驱动汽车保证纵向稳定的条件 : 道路保证纵向不倾覆不倒溜的条件 : L h 2 g G tan G 驱 a L h 2 g

32 横向力为二汽车行驶的横向稳定性 1. 汽车在曲线行驶所产生的横向力离心力为取 μ 为横向力系数, 则

33 2. 横向倾覆稳定极限条件 : 横向力 Y 引起的倾覆力矩等于车重所产生的稳定力矩汽车不产生倾覆力矩的稳定条件为 : 在倾覆极限状态时, 可得到汽车在曲线上行驶时不发生倾覆的最大车速和最小平曲线半径 : 若 v 大于最大车速, 或 R 小于小于最小半径, 都将发生横向倾覆

34 3. 横向滑移稳定车轮与路面间产生的总反作用力 P': 汽车全部车轮的总横向附着力即为阻止汽车向外侧滑移的横向反力 : 当横向力与横向附着力相平衡时, 有若 v 大于最大车速, 或 R 小于小于最小半径, 都将发生横向倾覆

35 4. 横向稳定性的保证

36 假定某弯道的最大横向力系数为 0.10,, 则 (1)) 当 R=500m,i h =5% 时, 允许最大车速为多少? (2)) 当 V=80km/h, i h =-2% 2%( ( 反超高 ) 时, 平曲线半径至少应为多大?

37 一汽车的加速行驶起步加速定速加速第四节汽车的加速行驶与燃料消耗二燃料消耗 : 汽车发动机的消耗功率汽车燃料经济指标

38 第五节汽车的制动汽车的制动性是指汽车行驶中强制降低车速以至停车, 或在下坡时能保持一定速度行驶的能力一最大制动力二汽车制动性的评价指标评价汽车制动性的指标 : 制动减速度制动时间制动距离

东南大学学报自然科学版第卷

东南大学学报自然科学版第卷第卷第期年月东南大学学报自然科学版徐进邵毅明彭其渊蒋朝哲以路线驾驶者车辆仿真系统为行车试验手段根据行驶过程中方向盘角输入和转速的时域变化分析了多条路线的操纵负荷特性试验路线的设计车速为含长大圆曲线卵型凸型回头曲线等组合结果表明在的山岭区高速公路上操纵车辆是非常容易的当曲线半径大到一定程度时曲线行驶和直线行驶已经不存在差别但仍需要方向干预当行驶速度偏离设计车速不多时

第一章 绪论

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