大工14春《道路勘测设计》辅导资料二

大连理工大学网络教育学院

道路勘测设计辅导资料二

主 题：第二章 汽车行驶理论 学习时间：2014年4月7日－4月13日 内 容：

一、概述

道路线形设计保证汽车的行驶：

1、合理的纵横坡度及弯道设计，保证汽车行驶的稳定性、安全性。

2、足够的视距和路面宽度，合理设置平竖曲线、减少道路交叉以保证行车通畅。

3、合理的线形组合，合适的曲线半径及线形与景观的协调，保证行车的舒适；同时也是车量以正常速度行驶的保证。

动力性能：指汽车所具有的牵引能力，即指决定汽车加速、爬坡和最大速度的性能。汽车的动力性能越好，就会有较高的车速、较好的爬坡能力和加速能力；

通过性：指汽车在各种道路和无路地带行驶的能力。

制动性：指汽车强制停车和降低车速的能力。汽车制动性的好坏，直接关系到行车安全。

行驶稳定性：指汽车遵循驾驶者指定方向行驶能力。汽车行驶稳定性直接关系到行车的安全。

行驶平顺性：指汽车在不平道路上行驶时，汽车免受冲击和震动的能力。汽车行驶平顺性，对汽车平均技术车速、驾驶员和乘客乘车舒适性、运货的完整性等有很大影响。

操纵稳定性：指汽车是否按照驾驶员的意图控制汽车的性能。它包括汽车的转向特性、高速稳定性和操纵轻便性。

二、汽车的牵引力及牵引力平衡 汽车运动时的受力分析 1、路面摩擦力

1)加速时的作用力—牵引力

加速力=牵引力-滚动阻力-空气阻力

2)制动时的作用力—制动力 减速力=制动力+空气阻力

3)转向时的作用力—侧向力

平衡离心力的力=前轮转向侧向力+后轮转向侧向力 2、因路面不平产生的力 3、由于路面结构产生的力 路拱侧向力

由于路表面形状而产生的力 弯道引起的力

三、牵引力的产生及传递

汽车行驶时的牵引力来自内燃发动机。燃料在发动机内燃烧．将热能转变为机械能。

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表征发动机特性的指标主要有：

有效功率Ne 转速ne 扭矩Me 转动角速度ω

有效功率：有效功率是指汽车在单位时间内所具有的做功的能力。 转速：转速是指发动机曲轴单位时间内的旋转次数。转速的大小影响汽车行驶的快慢。

扭矩：扭矩是指汽车发动机产生于曲轴上的转动力矩。汽车发动机扭矩的大小，决定汽车产生牵引力的大小。

转动角速度：转动角速度是指单位时间内发动机曲轴转动的角度。 发动机输出的功率与产生的扭矩的关系：

Ne=Me.ω= Me.ω/1000

ω=2πNe /60

四、汽车的行驶阻力 行驶阻力：汽车运动时需要不断克服运动中所遇到的各种阻力，这些阻力包括滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和惯性阻力。

汽车行驶的条件：

问答1：汽车行驶的充分和必要条件是什么？

必要条件：汽车在道路上行驶，必须有足够的牵引力来克服各项行驶阻力，即汽车的牵引力必须大于等于汽车的行驶阻力，但仅有这一条还不能保证汽车正常行驶。

充分条件：牵引力必须小于或等与轮胎与路面间的最大摩擦力(即附着力)。 附着程度与附着系数：

附着程度取决于轮胎与路面在接触处变形后相互摩擦的情况。 附着系数主要与下述因素有关：

1、路面的粗糙程度和潮湿泥泞程度； 2、轮胎花纹和轮胎气压； 3、车速； 4、荷载。

总结：车速愈高，路表面愈光滑而潮湿，则附着系数愈低。

五、动力因素 汽车动力因素：代表汽车单位重量的有效牵引力，为能够克服道路阻力和惯

性阻力的能力，该值D不是一个固定的值，其大小随车速而变化。表达式：

D?Pt?PW Ga六、动力特性图的运用

动力特性图是按照海平面及汽车满载情况下绘制的，图1为汽车的一个排挡动力因素图。

图1

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根据表达汽车动力性能的动力特征图，可以推求出道路线性设计所需要的车速、行程时间的变化及坡度性能等数据。

1、计算某一道路条件下等速行驶的最大速度 临界速度Vk为汽车稳定运动的极限速度 2、求汽车的加速性能

加速性能：汽车在各种使用条件下迅速增加行驶速度的能力。 汽车的加速度计算； 加速时间计算； 加速行程计算；

3、求算汽车的爬坡性能 问题2：名词解释

1、什么是汽车的爬坡能力？ 2、什么是汽车的最大坡度？ 3、什么是汽车的动力爬坡？ 汽车的爬坡能力：指汽车在良好路面上等速行驶时克服了其它行驶阻力后所爬上的纵坡度。

汽车最大爬坡度：指汽车在坚硬路面上用最低档作等速行驶时所能克服的最大坡度；

汽车的动力爬坡：实际行驶时，汽车通常在上坡之前加速，然后利用上坡时的减速惯性力来提高爬坡能力，这种用惯性力克服坡度的方法叫动力爬坡。

七、汽车在道路上行驶的稳定性

汽车行驶稳定性是指汽车在行驶过程中，受外部因素作用，能保持或很快恢复原行驶状态和方向，而不失去控制发生侧滑、倾覆等现象的能力。

汽车行驶的稳定性从不同方向来看，可有纵向稳定性和横向稳定性两种。从丧失稳定的方式来看可有滑动稳定性和倾覆稳定性两种。分析和确保汽车行驶的稳定性对于合理设计汽车结构尺寸、正确设计公路、保证行车安全、提高运输生产率、减轻驾驶员的疲劳强度，有着十分重要的意义。

问答3：影响汽车行驶稳定性的因素主要有哪些？ 1、汽车本身的结构参数

如汽车的整体布置、几何参数、质量参数、轮胎特性、前后悬架的形式等。 2、驾驶员的因素

如驾驶员开车时的思想集中状况、反应快慢、技术熟练程度、动作灵敏程度等因素对于驾驶员能否做出准确判断、及时采取措施使汽车趋于稳定、确保行车稳定 有着直接关系。

3、作用于汽车的外部因素

主要是汽车和路面间的相互作用因素(如公路的纵向、横向坡度，路面附着情况等)以及汽车作不等速行驶和曲线运动时惯性力的作用。

纵向稳定性

纵向倾覆稳定条件：临界状态--汽车前轮法向反作用力为零。 汽车的纵向倒溜：临界状态--下滑力等于驱动轮与路面的附着力。 保证纵向稳定性的条件。 横向稳定性

汽车在曲线行驶所产生的横向力：采用横向力系数来衡量稳定性程度。 横向倾覆：汽车在平曲线上行驶时，由于横向力的作用，使汽车绕外侧车轮

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接触地点产生向外横向倾覆。

横向滑移稳定：产生横向倾覆极限条件为横向力引起的倾覆力矩等于车重产生的稳定力矩。

横向稳定性的保证：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μ值的大小。汽车在平曲线上行驶时，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象。所以，在道路设计中只要保证不产生横向滑移现象发生，即可保证横向稳定性。

八、汽车的加速行驶与燃料消耗

汽车的加速行驶：分为起步加速和定速加速两种。 燃料消耗:

汽车燃料经济指标：

1、每100km行程燃料kg数Qs；

2、每t.km的燃料消耗kg数QsG；3、每kg燃料所行驶的里程L。

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