第2章 汽车行驶特性

第2章 汽车行驶特性

第1节 汽车的驱动力及行驶阻力

? 1)动力性能(dynamic force)

? 2)通过性（cross-country power） ? 3)制动性 (braking power)

? 4)行驶稳定性(running stability) ? 5)行驶平顺性(smooth running) ? 6)操纵稳定性(operating stability) ?

第2节 汽车的驱动力及行驶阻力(running resistance)

一 汽车的驱动力(driving force)

内燃机N—机械能—扭矩M—驱动扭矩MK—牵引 N=M?w=M ?n ?0.1047 M=9.549N/n

①．有效功率N ：单位时间内具有的做功的能力。(KW) ②．转速n ：发动机曲轴单位时间内的旋转次数(n/min) ③．扭矩M ：发动机产生于曲轴上的转动力矩。(N·m) ④．转动角速度ω：单位时间内曲轴转动的角度(rad/s)

二 汽车的行驶阻力

1) 道路阻力 1．滚动阻力：车轮滚动时轮胎与路面之间的摩擦阻力，是由于轮胎与路面变形引R?f?G起的。 f 2．坡度阻力：汽车爬坡时，重力的分力对行车的阻力

Ri??G?sin?由于公路纵坡α较小(α<5°) 所以 Ri=G · i

道路阻力:RR=G·（i+f)

2) 惯性阻力：RI=? · G · a/g

（包括汽车整体质量保持原来的运动状态所产生的线性惯性阻力G · a/g和由汽车各转动部件加/减速产生的旋转惯性阻力） 3） 空气阻力

⑴．空气阻力的产生原因

①．汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力。 ②．车后的真空吸力

③．空气质点与车身表面的摩擦力。

当行驶速度在100KM/h,以上，有时一半的功率用来克服空气阻力。 ⑵．空气阻力的计算 1 2RW?KA?v 2

K—空气阻力系数，它与汽车的流线型有关。

2将车速v（m/s）化为V（Km/h）并化简，得并化简，得 R?KAVW21.15

思考题：汽车在平直的公路上作匀速行驶，受哪几种阻力的影响？

三. 汽车的运动方程式与行驶条件

1.汽车的运动方程式

保证汽车在道路上加或等速行驶，T>=R=RW+RR+RI 减速行驶直至停止：T

? 必要条件：T>=R

? 充分条件：T<=?·GK

第2节 汽车的动力特性(dynamic characterization)及加减速行程

一.汽车的动力因数

汽车的运动方程:T=RW+RR+RI

受速度影响大的合并,即T-RW=RR+RI 即:T-RW=G（f+i)+??G · a/g

令D=(T-RW )/G，?= f+i(D为动力因数，表示单位重力的后备牵引力，?道路阻力系数）

牵引力相同，重量轻的汽车具有较好的牵引性能。（ ）

二.动力特性图

1. D-V曲线图（V为横坐标，D为纵坐标） 2. D-V曲线图的应用 1）求排挡；

2）求速度、加速度； 3）求坡度

例1.碎石路面的某一公路纵坡度为i=0.06,汽车作等速行驶,试求其车速与所使用的排挡.

查表,滚动阻力系数f=0.04,i=0.06,a=0,则D= ?=f+i=0.10

查动力特性图,当 Di=0.10时,v=17km/h (Ⅲ排挡)

例2.路面为渣油表处,求解放牌载重汽车以30km/h等速行驶时,可以爬升的最大坡度.

查f=0.02,查动力特性图,v=30km/h,D=0.083(Ⅲ档),i=D-f=0.083-0.02=0.063

思考:若要求汽车用Ⅲ档爬更大的坡,则采取什么措施?

三.汽车的行驶状态

对不同排挡的动力特性曲线来说动力特性值D有一定的使用范围。档位越低，D值就越大，速度亦越低。对每一档位来说，又存在着一个Dmax值，此最大值所对应的速度称临界速度Vk。

注：在某档Dmax处，在该档无法加速，若要加速，必须减少?。

1.临界速度

汽车的临界速度Vk是汽车稳定运动的极限速度。如汽车采用某一档位作稳定行驶，当公路阻力为D2＝?2时，则汽车可以采用IV1或V2的任一速度行驶，其V1>Vk，而V2＜Vk。 2.稳定行驶和不稳定行驶

1)当汽车采用V1＞Vk的速度行驶时，若遇到额外的阻力，汽车可以降低行驶速度，以采用较大的D值来克服额外阻力，待额外阻力消失后，汽车可立刻提高到原先的速度行驶。这样的行驶情况，称为稳定行驶；

2)当汽车采用V2＜VK的速度行驶时，若遇到额外阻力，汽车降低行驶速度，反使D值减小，这样速度愈来愈小，D值也愈来愈低，直至汽车熄火而迫使停止。这样的行驶情况，称为不稳定行驶。 因此，临界速度Vk是汽车稳定运动的极限速度，一般汽车行驶的速度均采用大于同一档位的临界速度VK值。 3.汽车的最高速度

指节流阀门全开、满载（不带挂车），在表面平整坚实的水平路段上作稳定行驶时的速度。

四.汽车的爬坡能力

1.含义

是指汽车在良好的路面上等速行驶时克服了其它阻力后能爬上的纵坡度。即：I=D-f, D可根据一定的行车速度V，利用D-V图求得。但动力因数和D-V图是按理想状况（海平面高程和汽车处于满载情况）绘制的。但一般道路不在海平面，汽车也不是满载，且随高度增加，气压降低，必会影响发动机的功率，因此对动力因数需进行修正，乘上一个系数?，则爬上的纵坡度为i= ?? D-f。 2.汽车的最大爬坡能力

指汽车在坚硬的路面上用低档作等速行驶时所能克服的最大坡度。它是评定汽车爬坡能力的指标。

汽车动力爬坡是指（ ） A、在坡道上加速

B、在上坡前

C、在坡道利用多次换档加速 D、利用上坡时的加速产生的惯性力 E、利用上坡时的减速产生的惯性力

五.从动力特性图看汽车在坡道上行驶的要求

1.坡陡且短

增大速度可冲上去(动力上坡原理) 2.坡陡且长

动力上坡无法冲过坡道,速度降低,换低档,增大D,增大牵引力,走完全程;若汽车已换为最低档,仍克服不了行驶阻力,无法提供更大的动力因素,最后熄火.

为了保持较高的车速行驶,少用低档和减少换档数,要求道路: (1) 纵坡度力求平缓

(2) 陡坡宜短,长坡度的纵坡度应加以限制

(3) 纵坡度变化不宜太多,尤其应避免剧急起伏变化,力求纵坡均匀

第3节 汽车的行驶稳定性

一.汽车行驶的纵向稳定性

1.纵向倾覆

纵向倾覆的临界状态是汽车前轮法向反作用力为零，汽车绕后轮发生倾覆现象。 力矩平衡：汽车重G，在纵坡为i0即坡角为α0，有Gl2cosα0-Ghgsinα0=0, i0=tgα0=l2/hg,可以看出，当有道路纵坡i??i0时，汽车可能发生倾覆。 2.纵向滑移

根据附着条件，当Gsinα? ???Gk时，即α? ??Gk/G ，汽车可能发生滑移。 3.稳定性的保证：比较l2/hg与?Gk/G 的大小，可知l2/hg大于 ?Gk/G ，则表明纵向稳定性以满足不发生纵向滑移为基本条件。

二.汽车行驶的横向稳定性

1.受力分析

沿路面方向：X=Fcosα- Gsinα ， gR沿垂直方向：Y=Fsinα+Gcosα 由上式有，

2 Xv2 V????ih?v2????ih X?G??GgR127R?gR?ih???

横向力系数越大，单位车重的横向力也越大，则汽车在曲线上行驶的稳定性越差。（ ）

F?Gv22.横向倾覆条件分析

汽车在具有超高的平曲线上行驶时，由于横向力的作用，可能使汽车绕外侧车轮触地点产生向外横向倾覆的危险。为使汽车不产生倾覆，必须使倾覆力矩小于或等于稳定力矩。即

Xhh?Y

b2?(Fih?G)b2b2?b2hg因 比 小得多，可略去不计，

R?V2FihGXhh?G??XG?b?127??ih??2h?g???V2127???ih?R?V2127???ih?3.横向滑移条件分析

汽车在平曲线上行驶时，可能使汽车沿横向力的方向产生横向滑移。为使汽车不产生横向滑移，必须使横向力小于或等于轮胎和路面之间的横向附着力，即

XX?Y??G?h h ? ? ? ? h G式中： —横向附着系数，一般=（0.6～0.7）

R?V2?h?

R?V2

利用此式可计算出汽车在平曲线上行驶时，不产生横向滑移的最小平曲线半径或最大允许行驶速度。 4.横向稳定性的保证 ①汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于横向力系数值的大小。 ②横向倾覆和滑移的条件分别是：

127???ih?127(?h?ih)??XG?b2hg??XG??h

可见，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象，为此，在道路设计中应保证汽车不产生横向滑移，同时也就保证了横向倾覆的稳定性。 ③装载过高时可能发生倾覆现象。

三.汽车行驶的纵横向组合稳定性

纵横向组合即合成坡度方向，由于在直线上无离心力存在，而弯道上有离心力的作用，因此对曲线上的纵坡应加以限制。

i?imax?v2127R?ih ( imax为直线纵坡，i 为曲线纵坡）

3.横向滑移条件分析

汽车在平曲线上行驶时，可能使汽车沿横向力的方向产生横向滑移。为使汽车不产生横向滑移，必须使横向力小于或等于轮胎和路面之间的横向附着力，即

XX?Y??G?h h ? ? ? ? h G式中： —横向附着系数，一般=（0.6～0.7）

R?V2?h?

R?V2

利用此式可计算出汽车在平曲线上行驶时，不产生横向滑移的最小平曲线半径或最大允许行驶速度。 4.横向稳定性的保证 ①汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于横向力系数值的大小。 ②横向倾覆和滑移的条件分别是：

127???ih?127(?h?ih)??XG?b2hg??XG??h

可见，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象，为此，在道路设计中应保证汽车不产生横向滑移，同时也就保证了横向倾覆的稳定性。 ③装载过高时可能发生倾覆现象。

三.汽车行驶的纵横向组合稳定性

纵横向组合即合成坡度方向，由于在直线上无离心力存在，而弯道上有离心力的作用，因此对曲线上的纵坡应加以限制。

i?imax?v2127R?ih ( imax为直线纵坡，i 为曲线纵坡）

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