道路勘测设计第二章汽车行驶性能精选PPT.ppt
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1、道路勘测设计第二章 汽车行驶性能第1页,此课件共57页哦3 3汽车行驶对道路的基本要求汽车行驶对道路的基本要求汽车行驶对道路的基本要求汽车行驶对道路的基本要求:安安全全:保保证证汽汽车车的的行行驶驶稳稳定定性性,避避免免发发生生翻翻车车、倒倒溜溜、侧滑等;侧滑等;迅速:迅速:行驶速度行驶速度行驶速度行驶速度平均技术速度。平均技术速度。平均技术速度。平均技术速度。经济:经济:运输成本:低运输成本:低运输成本:低运输成本:低 运输生产率:高运输生产率:高 评价汽车运输工作效率的指标有:评价汽车运输工作效率的指标有:汽车运输生产率汽车运输生产率汽车运输生产率汽车运输生产率周转率周转率 运输成本运输成
2、本油料及轮胎消耗,保养周期油料及轮胎消耗,保养周期油料及轮胎消耗,保养周期油料及轮胎消耗,保养周期 舒舒舒舒适适适适:视视觉觉上上:线线形形美美观观,赏赏心心悦悦目目,自自然然环环境境与与景景观设计观设计 生理上:平稳、不颠簸,离心力小生理上:平稳、不颠簸,离心力小 心理上:轻松,有安全感,心情愉快。心理上:轻松,有安全感,心情愉快。心理上:轻松,有安全感,心情愉快。心理上:轻松,有安全感,心情愉快。第2页,此课件共57页哦本章摘要本章主要介绍汽车行驶性能及其对路线的要求;汽车的驱动力、行驶阻力及行驶条件;汽车的动力特性、行驶状态、爬坡能力及加、减速行程;汽车行驶的纵向、横向及纵横组合向稳定性
3、;汽车的制动力和制动距离以及汽车的燃油经济性等内容。第3页,此课件共57页哦第一节 概述一、汽车行驶性能的主要内容一、汽车行驶性能的主要内容 1.1.动力性能动力性能(加速、爬坡、最大(加速、爬坡、最大V V)2.2.制动性(行车视距)(行车视距)3.3.行驶稳定性行驶稳定性(侧滑、倾覆)(侧滑、倾覆)4.操作稳定性操作稳定性(转向稳定、高速稳定性和操作轻便性)(转向稳定、高速稳定性和操作轻便性)5.5.燃油经济性燃油经济性 6.行驶平顺性行驶平顺性 7.7.通过性第4页,此课件共57页哦二、汽车行驶对路线的要求二、汽车行驶对路线的要求1.1.保证汽车在道路行驶的稳定性保证汽车在道路行驶的稳定
4、性 需要合理地选用圆曲线的半径和设置纵、横坡度,并提高需要合理地选用圆曲线的半径和设置纵、横坡度,并提高车轮与路车轮与路 面间的附着力。面间的附着力。2 2尽可能地提高车速尽可能地提高车速 在在公公路路设设计计时时必必须须严严格格控控制制曲曲线线半半径径、最最大大纵纵坡坡及及其其坡坡长长,合理地设置缓和坡段,并尽可能地采取大半径曲线及平缓的纵坡。合理地设置缓和坡段,并尽可能地采取大半径曲线及平缓的纵坡。3 3保证道路上的行车连续保证道路上的行车连续 公公路路线线形形设设计计需需要要保保证证有有足足够够的的视视距距和和安安全全净净空空,合理地设置平、竖曲线,并尽可能地减少平面交叉等。合理地设置平
5、、竖曲线,并尽可能地减少平面交叉等。4 4尽量满足行车舒适尽量满足行车舒适 在在道道路路线线形形设设计计时时,需需正正确确地地组组合合平平面面线线形形和和纵纵面面线线形形,注注意意线线形形与与景景观观的的协协调调,以以增增进进驾驾驶驶者者和和乘乘客客在在视视觉觉上上和和心心理理上上的的舒舒适适感感;对对平平、竖竖曲曲线线的的最最小小半半径径要要加加以以限限制,以免车辆离心力过大而引起驾驶员和乘客不舒适。制,以免车辆离心力过大而引起驾驶员和乘客不舒适。第5页,此课件共57页哦第二节 汽车的驱动力及行驶阻力 n一、汽车的驱动力汽车的动力来源:汽车的动力来源:汽车行驶的驱动力来自它的内燃发动机。汽车
6、行驶的驱动力来自它的内燃发动机。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。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。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,产生有效功率,驱使曲轴以每分钟的转速旋转,发生的扭矩,械能,产生有效功率,驱使曲轴以每分钟的转速旋转,发生的扭矩,再经过离合器、变速器、传动轴、主传动器、差速器和半轴等一系再经过离合器、变速器、传动轴、主传动器、差速器和半轴等一系列的变速和传动,将曲轴的扭矩传给驱动轮,产生的扭矩驱动汽车列的变速和传动,将曲轴的扭矩传给驱动轮,产
7、生的扭矩驱动汽车行驶。行驶。第6页,此课件共57页哦1.发动机;2.离合器;3.变速器;4.万向节头传动轴;5.主传动器;6.驱动轮第7页,此课件共57页哦汽车传动系统:汽车传动系统:第8页,此课件共57页哦3汽车的驱动力汽车的驱动力 第9页,此课件共57页哦1空气阻力空气阻力汽汽车车在在行行驶驶中中,由由于于迎迎面面空空气气质质点点的的压压力力,车车后后的的真真空空吸吸力力及及空空气气质质点点与与车车身身表表面面的的摩摩擦擦力力阻阻碍碍汽汽车前进,总称为空气阻力。车前进,总称为空气阻力。二、汽车的行驶阻力二、汽车的行驶阻力 n式中:式中:K空气阻力系数,它与汽车的流线型有关;空气阻力系数,它
8、与汽车的流线型有关;n 空气密度,一般空气密度,一般=1.2258(Ns2m4););n A汽车迎风面积(或称正投影面积)(汽车迎风面积(或称正投影面积)(m2););n v汽车与空气的相对速度(汽车与空气的相对速度(ms),可近似地取),可近似地取汽车的行驶速度。汽车的行驶速度。第10页,此课件共57页哦将车速将车速v(ms)化为)化为V(kmh)并化简,得)并化简,得1空气阻力空气阻力n 对对汽汽车车列列车车的的空空气气阻阻力力,一一般般可可按按每每节节挂挂车车的的空空气气阻阻力为其牵引车的力为其牵引车的20%折算。折算。第11页,此课件共57页哦n 2道路阻力道路阻力n道道路路阻阻力力是
9、是由由弹弹性性轮轮胎胎变变形形和和道道路路的的不不同同路路面面类类型型及及纵纵坡度而产生的阻力,主要包括滚动阻力和坡度阻力。坡度而产生的阻力,主要包括滚动阻力和坡度阻力。n(1)滚动阻力)滚动阻力n弹弹性性轮轮胎胎反反复复变变形形时时,其其材材料料内内部部发发生生摩摩擦擦要要消消耗耗一一部部分分功功率率。在在柔柔性性路路面面上上汽汽车车行行驶驶时时汽汽车车的的不不仅仅轮轮胎胎变变形形,而而且且路路面面也也会会变变形形,其其接接触触面面之之间间产产生生摩摩擦擦要要消消耗耗部部分分功功率率(路路面面支支反反力力前前移移,与与车车轮轮重重力力形形成成反反向向力力矩矩)。另另外外,由由于于路路面面的的
10、不不平平整整而而造造成成轮轮胎胎震震动动和和撞撞击击引引起起部分功率的消耗。部分功率的消耗。第12页,此课件共57页哦n(1)滚动阻力)滚动阻力n 滚滚动动阻阻力力与与汽汽车车的的总总重重力力成成正正比比,若若坡坡道道倾倾角角为为时时,其值可用下式计算。其值可用下式计算。n RfGfcosn 由于坡道倾角由于坡道倾角一般较小,认为一般较小,认为cos1,则,则n Rf=Gf (N)n式中:式中:Rf滚动阻力(滚动阻力(N););n G车辆总重力(车辆总重力(N););n f滚滚动动阻阻力力系系数数,它它与与路路面面类类型型、轮轮胎胎结结构构和和行行驶驶速速度度等等有有关关,一一般般应应由由试试
11、验验确确定定,在在一一定定类类型型的的轮轮胎胎和和一一定定车车速速范范围围内内,可可视视为为只只和和路路面面状状况况有有关关的的常常数数,见表见表2-4。第13页,此课件共57页哦汽汽车车在在坡坡道道倾倾角角为为的的道道路路上上行行驶驶时时,车车重重G在在平平行行于于路路面面方方向向的的分分力力为为Gsin,上上坡坡时时它它与与汽汽车车前前进进方方向向相相反反,阻阻碍碍汽汽车车行行驶驶;而而下下坡坡时时与与前前进进方方向向相相同同,助推汽车行驶。坡度阻力可用下式计算助推汽车行驶。坡度阻力可用下式计算Ri=Gsin因坡道倾角一般较小,认为因坡道倾角一般较小,认为sintgi,则,则Ri=Gi(N
12、)式中:式中:Ri坡度阻力坡度阻力(N););G车辆总重力(车辆总重力(N););i道路纵坡度,上坡为正;下坡为负。道路纵坡度,上坡为正;下坡为负。n(2)坡度阻力)坡度阻力第14页,此课件共57页哦RR=G(f+i)式中:式中:f+i统称道路阻力系数。统称道路阻力系数。n滚滚动动阻阻力力和和坡坡度度阻阻力力均均与与道道路路状状况况有有关关,且且都都与与汽汽车车的的总重力成正比,将它们统称为道路阻力,以总重力成正比,将它们统称为道路阻力,以RR表示表示第15页,此课件共57页哦汽汽车车变变速速行行驶驶时时,需需要要克克服服其其质质量量变变通通运运动动时时产产生生的的惯惯性力和惯性力矩称为惯性阻
13、力,用性力和惯性力矩称为惯性阻力,用RI表示。表示。汽车的质量:平移质量汽车的质量:平移质量旋转质量旋转质量n3惯性阻力惯性阻力n平移质量的惯性力平移质量的惯性力 n旋转质量的惯性力矩旋转质量的惯性力矩 第16页,此课件共57页哦惯性阻力计算:惯性阻力计算:n式中:式中:惯性力系数(或旋转质量换算系数)。惯性力系数(或旋转质量换算系数)。n l12ik2 n式式中中:1表表示示汽汽车车车车轮轮惯惯性性力力的的影影响响系系数数,一一般般1=0.030.05;n 2表表示示发发动动机机飞飞轮轮惯惯性性力力的的影影响响系系数数,一一般般小小客车客车2=0.050.07,载重汽车,载重汽车2=0.04
14、0.05;n ik变速箱的速比。变速箱的速比。n汽车的总行驶阻力汽车的总行驶阻力R为:为:R=Rw十十RR十十RI第17页,此课件共57页哦1汽车的运动方程式汽车的运动方程式汽汽车车在在道道路路上上行行驶驶时时,必必须须有有足足够够的的驱驱动动力力来来克克服服各各种种行行驶驶阻阻力力。当当驱驱动动力力与与各各种种行行驶驶阻阻力力之之代代数数和和相相等等的的时时候候,称称为为驱驱动动平平衡衡。其其驱驱动动平平衡衡方方程程式式(也也称称汽汽车的运动方程式)为车的运动方程式)为T=R=Rw+RR+RI代入表达式,汽车的运动方程式为代入表达式,汽车的运动方程式为:n三、汽车的运动方程式与行驶条件三、汽
15、车的运动方程式与行驶条件第18页,此课件共57页哦汽车的驱动力 r车轮工作半径(m)式中驱动力T为节流阀全开的情况。如果节流阀部分开启时,要对驱动力T进行修正。修正系数用U表示,称之为负荷率。一般,负荷率U=80%90%。第19页,此课件共57页哦2汽车的行驶条件汽车的行驶条件汽汽车车在在道道路路上上行行驶驶,当当驱驱动动力力等等于于各各种种行行驶驶阻阻力力之之和和时时,汽汽车车就就等等速速行行驶驶;当当驱驱动动力力大大于于各各种种行行驶驶阻阻力力之之和和时时,汽汽车车就就加加速速行行驶驶;当当驱驱动动力力小小于于各各种种行行驶驶阻阻力力之之和和时时,汽汽车车就就减减速速行行驶驶,直直至至停停
16、车车。所所以以,要要使使汽汽车车行行驶驶,必必须具有足够的驱动力来克服各种行驶阻力。即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)汽车行驶的必要条件(即驱动条件):TR第20页,此课件共57页哦驱动力小于或等于轮胎与路面之间的附着力,即驱动力小于或等于轮胎与路面之间的附着力,即 TT G Gk k式式中中:附附着着系系数数,主主要要取取决决于于路路面面的的粗粗糙糙程程度度和和潮潮湿湿泥泥泞泞程程度度,轧轧胎胎的的花花纹纹和和气气压压,以以及及车车速速和和荷荷载载等等,计计算算时时可可按表按表2-52-5选用;选用;G Gk k驱驱动动轮轮荷荷载载,一一般般情情况况下
17、下,小小汽汽车车为为总总重重的的0.50.50.650.65倍,载重车为总重的倍,载重车为总重的0.650.650.800.80倍。倍。汽车行驶的充分条件:汽车行驶的充分条件:第21页,此课件共57页哦第三节第三节 汽车的动力特性及加、减速行程汽车的动力特性及加、减速行程 动力特性:能反映汽车动力性能的指标。动力特性:能反映汽车动力性能的指标。汽汽车车的的动动力力性性能能:指指汽汽车车所所具具有有的的加加速速、上上坡坡、最最大大速速度度等等的的性性能能。汽汽车车的的动动力力性性愈愈好好,速速度度就就愈愈高高,所所能能克克服的行驶阻力也愈大。服的行驶阻力也愈大。一、汽车的动力因数一、汽车的动力因
18、数汽车的运动方程式:汽车的运动方程式:T=Rw+RR+RI改变形式,改变形式,T-Rw=RR+RI上上式式等等号号左左端端T-Rw称称为为汽汽车车的的后后备备驱驱动动力力,T、RW之之值均与汽车的构造和行驶速度有关。值均与汽车的构造和行驶速度有关。代入表达式,代入表达式,第22页,此课件共57页哦D D称为动力因数,它表征某型汽车在海平面高程上,满载情况下,每单位车称为动力因数,它表征某型汽车在海平面高程上,满载情况下,每单位车重克服道路阻力和惯性阻力的性能。重克服道路阻力和惯性阻力的性能。第23页,此课件共57页哦动力因数和动力特性图是按海平面及汽车满载情况下的标准值计算绘制的。若道动力因数
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