第四章纵断面设计2010.8.ppt

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1、 道道 路路 勘勘 测测 设设 计计 主主 讲：何讲：何 佼佼 龙龙中中 南南 林林 业业 科科 技技 大大 学学第四章第四章 纵断面设计纵断面设计本章主要内容：本章主要内容：一、一、纵断面线形设计原理纵断面线形设计原理二、二、纵断面设计标准纵断面设计标准 三、三、竖曲线设计竖曲线设计 四、四、道路平、纵线形组合设计道路平、纵线形组合设计 五、五、纵断面设计方法及纵断面图纵断面设计方法及纵断面图六、六、纵断面设计成果纵断面设计成果 设计任务：设计任务：1.1.纵断面设计，纵断面设计，2.2.拉坡设计，拉坡设计，设计成果：设计成果：1.1.纵断面设计图纵断面设计图 ，2.2.竖曲线表竖曲线表教学

2、内容摘要：教学内容摘要：了解了解纵断面线形设计原理，掌握竖曲线纵断面线形设计原理，掌握竖曲线的要素计算、竖曲线与路基设计标高的计算；的要素计算、竖曲线与路基设计标高的计算；熟悉纵断熟悉纵断面设计要点；掌握纵断面设计方法与步骤；熟悉公路纵面设计要点；掌握纵断面设计方法与步骤；熟悉公路纵断面设计图及其绘制。断面设计图及其绘制。重重 点：点：纵断面设计要点。纵断面设计要点。竖曲线与路基设计标竖曲线与路基设计标高的计算；高的计算；难难 点：点：平、纵线形的组合设计；纵断面设计要点。平、纵线形的组合设计；纵断面设计要点。竖曲线与路基设计标高的计算；竖曲线与路基设计标高的计算；第一节第一节 纵断面线形设计

3、原理纵断面线形设计原理一、汽车行驶要求：一、汽车行驶要求：一、汽车行驶要求：一、汽车行驶要求：汽车行驶的牵引力来源于汽车的发动机，发动机将汽车行驶的牵引力来源于汽车的发动机，发动机将汽车行驶的牵引力来源于汽车的发动机，发动机将汽车行驶的牵引力来源于汽车的发动机，发动机将燃料燃烧所放出的热能转化为机械能；汽车行驶燃料燃烧所放出的热能转化为机械能；汽车行驶燃料燃烧所放出的热能转化为机械能；汽车行驶燃料燃烧所放出的热能转化为机械能；汽车行驶的阻力有空气阻力、滚动阻力、坡度阻力和惯性的阻力有空气阻力、滚动阻力、坡度阻力和惯性的阻力有空气阻力、滚动阻力、坡度阻力和惯性的阻力有空气阻力、滚动阻力、坡度阻力

4、和惯性阻力，要保证汽车正常行驶，牵引力必须大于或阻力，要保证汽车正常行驶，牵引力必须大于或阻力，要保证汽车正常行驶，牵引力必须大于或阻力，要保证汽车正常行驶，牵引力必须大于或等于各项阻力之和；但汽车牵引力发挥受轮胎和等于各项阻力之和；但汽车牵引力发挥受轮胎和等于各项阻力之和；但汽车牵引力发挥受轮胎和等于各项阻力之和；但汽车牵引力发挥受轮胎和路面之间摩阻力限制，如果轮胎和路面之间摩阻路面之间摩阻力限制，如果轮胎和路面之间摩阻路面之间摩阻力限制，如果轮胎和路面之间摩阻路面之间摩阻力限制，如果轮胎和路面之间摩阻力不够大时，牵引力就不可能发挥作用，车轮只力不够大时，牵引力就不可能发挥作用，车轮只力不够

5、大时，牵引力就不可能发挥作用，车轮只力不够大时，牵引力就不可能发挥作用，车轮只能空转打滑，所以汽车的牵引力又受驱动轮与路能空转打滑，所以汽车的牵引力又受驱动轮与路能空转打滑，所以汽车的牵引力又受驱动轮与路能空转打滑，所以汽车的牵引力又受驱动轮与路面之间摩阻力的限制。当路面阻力较大时，汽车面之间摩阻力的限制。当路面阻力较大时，汽车面之间摩阻力的限制。当路面阻力较大时，汽车面之间摩阻力的限制。当路面阻力较大时，汽车行驶条件较差，当路面阻力超过一定限度，汽车行驶条件较差，当路面阻力超过一定限度，汽车行驶条件较差，当路面阻力超过一定限度，汽车行驶条件较差，当路面阻力超过一定限度，汽车将无法行驶。将无法

6、行驶。将无法行驶。将无法行驶。二、汽车在坡道上的行驶要求二、汽车在坡道上的行驶要求 1.纵坡度力求平缓；纵坡度力求平缓；2.陡坡宜短，长坡道的纵坡度应加以严格限陡坡宜短，长坡道的纵坡度应加以严格限制；制；3.纵坡度的变化不宜太多，尤其应避免急剧纵坡度的变化不宜太多，尤其应避免急剧起伏变化，力求纵坡均匀。起伏变化，力求纵坡均匀。三、汽车行驶的牵引力及运动方程三、汽车行驶的牵引力及运动方程 1 1牵引力计算：牵引力计算：牵引力的大小可按下式计算：牵引力的大小可按下式计算：（4-14-1）式中：式中：汽车牵引力（汽车牵引力（NN）；）；变速器的变速比；变速器的变速比；汽车发动机的转矩（汽车发动机的转

7、矩（NmNm）；）；传动系统的机械效率，载货汽车一般为传动系统的机械效率，载货汽车一般为0.80.850.80.85，小汽，小汽车一般为车一般为0.850.950.850.95；计入轮胎变形后的车轮工作半径，一般为车轮几何半计入轮胎变形后的车轮工作半径，一般为车轮几何半径（径（mm）的）的0.930.960.930.96倍。倍。燃料燃料热能热能活塞活塞机械能机械能 产生有效功率产生有效功率N N 曲轴曲轴 产生每分钟产生每分钟n n的转速旋转的转速旋转 产生发动产生发动机曲轴扭矩机曲轴扭矩M M 离合器离合器变变速器速器传动轴传动轴主传动器主传动器差速器等差速器等驱动驱动轮轮 产生驱动轮扭矩产

8、生驱动轮扭矩MK MK 汽车的汽车的牵引力牵引力 汽车在道路上行驶时，必须有足够的驱动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来克服各种行驶阻力。汽车行驶的驱动力来自它自它的内燃发动机，其传力过程如下：的内燃发动机，其传力过程如下：在发动机里热能转化为机械能在发动机里热能转化为机械能 有效功率有效功率N N 曲轴旋转（转速为曲轴旋转（转速为 n n），产生扭矩），产生扭矩M M 经变速和传动，将经变速和传动，将M M传给驱动轮，产生扭矩传给驱动轮，产生扭矩M MK K 驱动汽车行驶。驱动汽车行驶。汽车传动系统：汽车传动系统：功率功率(N)(N)，发动机功率

9、，发动机功率,单位千瓦单位千瓦(KwKw)/)/马力（马力（hphp）,1hp=0.7457 kW.1hp=0.7457 kW.扭矩扭矩(M),(M),表征汽车牵引力的大小表征汽车牵引力的大小,单位牛顿单位牛顿.米米/千千克克.米米,1,1千克千克.米米=9.8=9.8牛顿牛顿.米米燃油消耗燃油消耗(gege),),发动机每小时产生每千瓦功率消耗发动机每小时产生每千瓦功率消耗的燃油量，单位（克的燃油量，单位（克/千瓦千瓦/小时）小时）转速转速(n)(n)，单位，单位 转转/分钟分钟有一个简单的公式可以表明功率、牵引力和速度的关系：功率功率 （N)N)(牵引力牵引力)扭矩扭矩(M)(M)速度速度

10、(V)(V)2 2）用车速表示的牵引力计算公式：）用车速表示的牵引力计算公式：）用车速表示的牵引力计算公式：）用车速表示的牵引力计算公式：发动机曲轴上的扭矩发动机曲轴上的扭矩M M经过变速箱（速比经过变速箱（速比ikik）和主传动器）和主传动器（速比（速比i0i0）两次变速）两次变速 两次变速的总变速比为：两次变速的总变速比为：=i0=i0ikik；传动系统的机械效率为传动系统的机械效率为TT1.01.0；传到驱动轮上的扭矩传到驱动轮上的扭矩MkMk为：为：Mk=Mk=MTMT 驱动轮上的转速驱动轮上的转速nknk为：为：车速车速V V与发电机转速关系：与发电机转速关系：3）用功率表示的牵引力

11、计算公式）用功率表示的牵引力计算公式 发动机曲轴的扭矩与发动机的有效功率有关，它发动机曲轴的扭矩与发动机的有效功率有关，它们之间的关系如下：们之间的关系如下：式中：式中：M发动机曲轴的扭矩（发动机曲轴的扭矩（N.m）；）；N发动机的有效功率（发动机的有效功率（KW）；）；n发动机曲轴的转速发动机曲轴的转速(r/min)。有关计算的汇总：有关计算的汇总：(1)M(1)M和和N N的关系的关系(2)r(2)r和和V V的关系的关系(3)T(3)T和和V V的关系的关系2汽车阻力计算汽车阻力计算汽车在行驶过程中需要不断克服各种阻力，这汽车在行驶过程中需要不断克服各种阻力，这汽车在行驶过程中需要不断克

12、服各种阻力，这汽车在行驶过程中需要不断克服各种阻力，这些阻力有的来自空气的阻力，有的来自道路摩擦些阻力有的来自空气的阻力，有的来自道路摩擦些阻力有的来自空气的阻力，有的来自道路摩擦些阻力有的来自空气的阻力，有的来自道路摩擦力，有的来自汽车上坡行驶时产生的阻力，有的力，有的来自汽车上坡行驶时产生的阻力，有的力，有的来自汽车上坡行驶时产生的阻力，有的力，有的来自汽车上坡行驶时产生的阻力，有的来自汽车变速行驶时克服惯性的阻力，这些阻力来自汽车变速行驶时克服惯性的阻力，这些阻力来自汽车变速行驶时克服惯性的阻力，这些阻力来自汽车变速行驶时克服惯性的阻力，这些阻力可以分为可以分为可以分为可以分为空气阻力、

13、道路阻力和惯性阻力空气阻力、道路阻力和惯性阻力空气阻力、道路阻力和惯性阻力空气阻力、道路阻力和惯性阻力，下面，下面，下面，下面分述之。分述之。分述之。分述之。1.1.空气阻力空气阻力 汽车在行驶过程中所受的空气阻力主要包括：汽车在行驶过程中所受的空气阻力主要包括：（1 1）迎面空气质点的压力；）迎面空气质点的压力；（2 2）车后真空吸力；）车后真空吸力；（3 3）空气质点与车身表面的摩擦力）空气质点与车身表面的摩擦力。由空气动力学的研究与试验结果可知，空气阻力由空气动力学的研究与试验结果可知，空气阻力由空气动力学的研究与试验结果可知，空气阻力由空气动力学的研究与试验结果可知，空气阻力R RWW

14、可以可以可以可以用下式计算：用下式计算：用下式计算：用下式计算：式中：式中：式中：式中：KK空气阻力系数，空气阻力系数，空气阻力系数，空气阻力系数，空气密度，一般空气密度，一般空气密度，一般空气密度，一般 1.2258(N.s1.2258(N.s2 2/m/m4 4););AA汽车迎风面积，即正投影面积（汽车迎风面积，即正投影面积（汽车迎风面积，即正投影面积（汽车迎风面积，即正投影面积（mm2 2）；）；）；）；vv汽车与空气的相对速度汽车与空气的相对速度汽车与空气的相对速度汽车与空气的相对速度(m/sm/s)，可近似地取汽车行，可近似地取汽车行，可近似地取汽车行，可近似地取汽车行驶速度。驶速

15、度。驶速度。驶速度。将车速将车速v v（m ms s）化为）化为V V（kmkmh h）并化简，得）并化简，得 对汽车列车的空气阻力，一般可按每节挂车的空对汽车列车的空气阻力，一般可按每节挂车的空气阻力为其牵引车的气阻力为其牵引车的20%折算。折算。汽车的空气阻力系数与迎风面积汽车的空气阻力系数与迎风面积 车车车车 型型型型 迎风面积迎风面积迎风面积迎风面积A A A A（m m m m2 2 2 2）空气阻力系数空气阻力系数空气阻力系数空气阻力系数K K K K 小客车小客车小客车小客车 1.41.9 0.320.501.41.9 0.320.501.41.9 0.320.501.41.9

16、0.320.50 载重车载重车载重车载重车 3.07.0 0.601.003.07.0 0.601.003.07.0 0.601.003.07.0 0.601.00 大客车大客车大客车大客车 4.07.0 0.500.804.07.0 0.500.804.07.0 0.500.804.07.0 0.500.802.道路阻力道路阻力由道路给行驶的汽车产生的行驶阻力，由道路给行驶的汽车产生的行驶阻力，主要包括主要包括滚动阻力滚动阻力和和坡度阻力坡度阻力。汽车在道路上行驶时的滚动阻力来源于轮胎表汽车在道路上行驶时的滚动阻力来源于轮胎表面于路面之间的摩阻滑移，轮胎橡胶在接触表面面于路面之间的摩阻滑移，

17、轮胎橡胶在接触表面处的弯曲变形，车轮滚过路表面突出的石子或不处的弯曲变形，车轮滚过路表面突出的石子或不平整的破碎路面，车辆从道路的低洼处爬出，推平整的破碎路面，车辆从道路的低洼处爬出，推动车轮通过砂、雪或泥地，在轮、轴和组合器轴动车轮通过砂、雪或泥地，在轮、轴和组合器轴承处以及变速齿轮中的内部摩阻等。承处以及变速齿轮中的内部摩阻等。（1）滚动阻力）滚动阻力 车轮在路面上滚动所产生的阻力，称为滚动阻力。车轮在路面上滚动所产生的阻力，称为滚动阻力。车轮在路面上滚动所产生的阻力，称为滚动阻力。车轮在路面上滚动所产生的阻力，称为滚动阻力。一般情况下，滚动阻力与汽车的总重力成正比，若坡一般情况下，滚动阻

18、力与汽车的总重力成正比，若坡一般情况下，滚动阻力与汽车的总重力成正比，若坡一般情况下，滚动阻力与汽车的总重力成正比，若坡道倾角为道倾角为道倾角为道倾角为时，其值可按下式计算时，其值可按下式计算时，其值可按下式计算时，其值可按下式计算：由于坡道倾角一般较小，认为由于坡道倾角一般较小，认为 ,则则式中：式中：R Rf f 滚动阻力滚动阻力 (N)(N)；GG车辆总重力车辆总重力 (N)(N)；ff滚动阻力系数，见表滚动阻力系数，见表2 24 4。各类路面滚动阻力系数各类路面滚动阻力系数f f值值 路面类型路面类型路面类型路面类型 水泥及沥青水泥及沥青水泥及沥青水泥及沥青 表面平整黑表面平整黑表面平

19、整黑表面平整黑碎石路面碎石路面碎石路面碎石路面干燥平整干燥平整干燥平整干燥平整潮湿不平潮湿不平潮湿不平潮湿不平混凝土路面混凝土路面混凝土路面混凝土路面 色碎石路面色碎石路面色碎石路面色碎石路面的土路的土路的土路的土路整的土路整的土路整的土路整的土路 f f值值值值0.010.020.020.0250.030.050.040.050.070.150.010.020.020.0250.030.050.040.050.070.152 2）坡度阻力坡度阻力坡度阻力坡度阻力汽车在坡道倾角为汽车在坡道倾角为汽车在坡道倾角为汽车在坡道倾角为 的道路上行驶时，车重的道路上行驶时，车重的道路上行驶时，车重的道路

20、上行驶时，车重GG在平在平在平在平行路面方向的分力为行路面方向的分力为行路面方向的分力为行路面方向的分力为，上坡时它与汽车前进方，上坡时它与汽车前进方，上坡时它与汽车前进方，上坡时它与汽车前进方向相反，阻碍汽车的行驶；而下坡时与前进方向相同，向相反，阻碍汽车的行驶；而下坡时与前进方向相同，向相反，阻碍汽车的行驶；而下坡时与前进方向相同，向相反，阻碍汽车的行驶；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助推汽车行驶。坡度阻力可用下式计算：因坡道倾角一般较小，认为因坡道倾角一般较小，认为sintgsintgi i，

21、则，则 RiRi=GiGi （N N）式中：式中：RiRi坡度阻力坡度阻力 （N N）；）；G G车辆总重力（车辆总重力（N N）；）；i i 道路纵坡度，上坡为正；下坡道路纵坡度，上坡为正；下坡为负。为负。道路阻力为滚动阻力与坡度阻力之和，可按道路阻力为滚动阻力与坡度阻力之和，可按下式计算下式计算式中：式中：RR道路阻力道路阻力(N)；f+i统称道路阻力系数。统称道路阻力系数。3、惯性阻力、惯性阻力 汽车变速行驶时，需要克服其质量变速运动汽车变速行驶时，需要克服其质量变速运动时产生的惯性力和惯性力矩，统称为惯性阻力。时产生的惯性力和惯性力矩，统称为惯性阻力。汽车的质量分为汽车的质量分为平移质

22、量和旋转质量平移质量和旋转质量（如飞（如飞轮、齿轮、传动轴和车轮等）两部分。在汽车变速轮、齿轮、传动轴和车轮等）两部分。在汽车变速运动时，平移质量产生惯性力，旋转质量产生惯性运动时，平移质量产生惯性力，旋转质量产生惯性力矩。力矩。平移质量的惯性力平移质量的惯性力 旋转质量的惯性力矩旋转质量的惯性力矩为简化计算，为简化计算，为简化计算，为简化计算，一般给平移质量惯性力乘以大于一般给平移质量惯性力乘以大于一般给平移质量惯性力乘以大于一般给平移质量惯性力乘以大于1 1的系数的系数的系数的系数，来近似代替旋转质量惯性力矩的影响，即：来近似代替旋转质量惯性力矩的影响，即：来近似代替旋转质量惯性力矩的影响

23、，即：来近似代替旋转质量惯性力矩的影响，即：式中：式中：式中：式中：R RI I惯性阻力惯性阻力惯性阻力惯性阻力(N)(N)；GG车辆总重力车辆总重力车辆总重力车辆总重力(N)(N)；gg重力加速度重力加速度重力加速度重力加速度(m/s(m/s2 2)；aa汽车的加速度（正值）或减速度（负汽车的加速度（正值）或减速度（负汽车的加速度（正值）或减速度（负汽车的加速度（正值）或减速度（负值）值）值）值）(m/s(m/s2 2)；惯性力系数，其值可用下式计算惯性力系数，其值可用下式计算惯性力系数，其值可用下式计算惯性力系数，其值可用下式计算 11汽车车轮惯性力影响系数，一般汽车车轮惯性力影响系数，一

24、般110.030.05;0.030.05;2 2发动机飞轮惯性力的影响系数，一般小客车发动机飞轮惯性力的影响系数，一般小客车22 0.050.07,0.050.07,载重汽车载重汽车2=0.040.05;2=0.040.05;ikik变速箱的速比变速箱的速比这样，汽车的总行驶阻力这样，汽车的总行驶阻力这样，汽车的总行驶阻力这样，汽车的总行驶阻力R R R R为为为为 在上述几种阻力中，在上述几种阻力中，在上述几种阻力中，在上述几种阻力中，空气阻力和滚动阻力永为正空气阻力和滚动阻力永为正空气阻力和滚动阻力永为正空气阻力和滚动阻力永为正值值值值，亦即在汽车行驶的任何情况下都存在；，亦即在汽车行驶的

25、任何情况下都存在；，亦即在汽车行驶的任何情况下都存在；，亦即在汽车行驶的任何情况下都存在；坡度阻力当坡度阻力当坡度阻力当坡度阻力当上坡时为正值，平坡为零，下坡为负值上坡时为正值，平坡为零，下坡为负值上坡时为正值，平坡为零，下坡为负值上坡时为正值，平坡为零，下坡为负值；而惯性阻力则；而惯性阻力则；而惯性阻力则；而惯性阻力则是：是：是：是：加速为正值，等速为零，减速为负值。加速为正值，等速为零，减速为负值。加速为正值，等速为零，减速为负值。加速为正值，等速为零，减速为负值。3、汽车的运动方程式与行驶条件、汽车的运动方程式与行驶条件汽车的运动方程式汽车的运动方程式汽车的运动方程式汽车的运动方程式 汽

26、车在道路上行驶时，必须有足够的驱动力来汽车在道路上行驶时，必须有足够的驱动力来汽车在道路上行驶时，必须有足够的驱动力来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。克服各种行驶阻力。克服各种行驶阻力。克服各种行驶阻力。当驱动力与汽车总行驶阻力相等的时候，称为驱当驱动力与汽车总行驶阻力相等的时候，称为驱当驱动力与汽车总行驶阻力相等的时候，称为驱当驱动力与汽车总行驶阻力相等的时候，称为驱动平衡。其驱动平衡方程式（即汽车运动方程式）动平衡。其驱动平衡方程式（即汽车运动方程式）动平衡。其驱动平衡方程式（即汽车运动方程式）动平衡。其驱动平衡方程式（即汽车运动方程式）为：为：为：为：如果节流阀

27、部分开启，要对驱动力如果节流阀部分开启，要对驱动力如果节流阀部分开启，要对驱动力如果节流阀部分开启，要对驱动力T T进行修正。修正系数进行修正。修正系数进行修正。修正系数进行修正。修正系数用用用用U U表示，称为负荷率。即：表示，称为负荷率。即：表示，称为负荷率。即：表示，称为负荷率。即：式中：式中：式中：式中：UU负荷率，取负荷率，取负荷率，取负荷率，取U U80809090。将有关公式代入式（将有关公式代入式（将有关公式代入式（将有关公式代入式（2 21212），则汽车的运动方程），则汽车的运动方程），则汽车的运动方程），则汽车的运动方程为为为为：4汽车的行驶条件 汽车在道路上行驶，当驱动

28、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）：汽车能否正常行驶，还要受轮胎与路面之间附着汽车能否正常行驶，还要受轮胎与路面之间附着汽车能否正常行驶，还要受轮胎与路面之间附着汽车能否正常行驶，还要受轮胎与路面之间附着条件的制约。即条件的制约。即条件的制约。即条件的制约。即汽车正常行驶的充分条件是驱动力小于汽车正常行驶的充分条件是驱动力小于汽车正常行驶的充分条件是驱动力小于汽车正常行驶的充分条件是驱动

29、力小于或等于轮胎与路面之间的附着力，或等于轮胎与路面之间的附着力，或等于轮胎与路面之间的附着力，或等于轮胎与路面之间的附着力，即即即即 （2 2 2 215151515）式中：式中：式中：式中：G G G GK K K K驱动轮荷载，一般情况下，小汽车为总驱动轮荷载，一般情况下，小汽车为总驱动轮荷载，一般情况下，小汽车为总驱动轮荷载，一般情况下，小汽车为总重的重的重的重的5065%;5065%;5065%;5065%;载重汽车为总重的载重汽车为总重的载重汽车为总重的载重汽车为总重的6580%6580%6580%6580%；附着系数，查表附着系数，查表附着系数，查表附着系数，查表2 2 2 25

30、 5 5 5。5、汽车行驶条件分析、汽车行驶条件分析从汽车行驶的两个条件可以看出，要提高汽车的效从汽车行驶的两个条件可以看出，要提高汽车的效从汽车行驶的两个条件可以看出，要提高汽车的效从汽车行驶的两个条件可以看出，要提高汽车的效率，主要应从提高汽车牵引力和路面轮胎间的附率，主要应从提高汽车牵引力和路面轮胎间的附率，主要应从提高汽车牵引力和路面轮胎间的附率，主要应从提高汽车牵引力和路面轮胎间的附着力以及减小行驶阻力三方面着手。着力以及减小行驶阻力三方面着手。着力以及减小行驶阻力三方面着手。着力以及减小行驶阻力三方面着手。（1 1）提高牵引力可以采取增加发功机扭矩、加大传）提高牵引力可以采取增加发

31、功机扭矩、加大传）提高牵引力可以采取增加发功机扭矩、加大传）提高牵引力可以采取增加发功机扭矩、加大传动比和提高发动机机械效率等措施。动比和提高发动机机械效率等措施。动比和提高发动机机械效率等措施。动比和提高发动机机械效率等措施。（2 2）提高附着力主要是从增加路面表面粗糙度，加）提高附着力主要是从增加路面表面粗糙度，加）提高附着力主要是从增加路面表面粗糙度，加）提高附着力主要是从增加路面表面粗糙度，加强路面排水，使路面具有较大的附着系数，以及强路面排水，使路面具有较大的附着系数，以及强路面排水，使路面具有较大的附着系数，以及强路面排水，使路面具有较大的附着系数，以及改进汽车轮胎和粗糙度等几方面

32、着手。改进汽车轮胎和粗糙度等几方面着手。改进汽车轮胎和粗糙度等几方面着手。改进汽车轮胎和粗糙度等几方面着手。（3 3）减小行车阻力主要从提高路面质量，使路面平）减小行车阻力主要从提高路面质量，使路面平）减小行车阻力主要从提高路面质量，使路面平）减小行车阻力主要从提高路面质量，使路面平整，减小滚动阻力，降低路线纵坡，减小坡度阻整，减小滚动阻力，降低路线纵坡，减小坡度阻整，减小滚动阻力，降低路线纵坡，减小坡度阻整，减小滚动阻力，降低路线纵坡，减小坡度阻力，改进车型，减小空气阻力等几方面着手。力，改进车型，减小空气阻力等几方面着手。力，改进车型，减小空气阻力等几方面着手。力，改进车型，减小空气阻力等

33、几方面着手。四、汽车的动力性能四、汽车的动力性能汽车的动力性能系指汽车所具有的加速、上汽车的动力性能系指汽车所具有的加速、上坡、坡、最大速度等性能。最大速度等性能。汽车的动力性越好，速度汽车的动力性越好，速度就越高，所能克服的行驶阻力也就越大。就越高，所能克服的行驶阻力也就越大。本节主要介绍汽车的最高速度、最小稳定速本节主要介绍汽车的最高速度、最小稳定速度以及汽车的加、减速行程，为度以及汽车的加、减速行程，为道路的纵断道路的纵断面设计面设计提供依据。提供依据。1、汽车的动力因数 上式等号左端 （即驱动力与空气阻力之差）称为汽车力后备驱动力，其值与汽车的构造和行驶速度有关；等号右端为道路阻力RR

34、与惯性阻力RI之和，其值主要与动力状况和汽车的行驶方式有关，将右端行驶阻力表达式代入，得：将上式两端同时除以车辆总重将上式两端同时除以车辆总重G，得：，得：令上式右端为令上式右端为D，即，即 D D D D称为动力因数称为动力因数称为动力因数称为动力因数，它表征某种类型的汽车在海，它表征某种类型的汽车在海，它表征某种类型的汽车在海，它表征某种类型的汽车在海平面高程上，满载的情况下，每单位车重克服道平面高程上，满载的情况下，每单位车重克服道平面高程上，满载的情况下，每单位车重克服道平面高程上，满载的情况下，每单位车重克服道路阻力和惯性阻力的性能。路阻力和惯性阻力的性能。路阻力和惯性阻力的性能。路

35、阻力和惯性阻力的性能。将有关公式代入式（将有关公式代入式（将有关公式代入式（将有关公式代入式（2 2 2 217171717），），），），得得得得显然，显然，显然，显然，D D D D可以表示为车速可以表示为车速可以表示为车速可以表示为车速V V V V的二次函数，即的二次函数，即的二次函数，即的二次函数，即式中式中式中式中 为使用方便，可用曲线表示为使用方便，可用曲线表示D D与与V V的函数关系，称的函数关系，称为动力特性图。表为动力特性图。表2 26 6为东风为东风EQEQ104104载重汽车原载重汽车原始数据，图始数据，图2 24 4为东风为东风EQEQ104104载重汽车的动力特载

36、重汽车的动力特性图。利用该图可以查出各排挡下不同车速对应性图。利用该图可以查出各排挡下不同车速对应的动力因数值。的动力因数值。动力因数和动力特性是按动力因数和动力特性是按海平面及汽车满载情海平面及汽车满载情况下况下的标准值绘制的。若道路所在地不在海平面的标准值绘制的。若道路所在地不在海平面上，汽车也不是满载，由于海拔增高，气压降上，汽车也不是满载，由于海拔增高，气压降低，使发动机的输出功率、汽车的驱动力及空气低，使发动机的输出功率、汽车的驱动力及空气阻力都随之降低。所以，应对动力因数进行修阻力都随之降低。所以，应对动力因数进行修正，方法是给正，方法是给D D乘上一个修正系数乘上一个修正系数，即

37、，即式中：式中：海拔系数，见图海拔系数，见图25；G满载时汽车的总重力满载时汽车的总重力(N)；G实际装载时汽车的总重力实际装载时汽车的总重力(N)。2）动力特性图的应用与分析）动力特性图的应用与分析（1）动力特性图的应用 应用动力特性图可以求出汽车在某一行驶条件下（道路阻力系数为某一定值）所能保持的速度和所采用的排档；还可以近似决定在小于最高速度下所能发出的加速度；可以求出在等速行驶时某一排档下汽车所能克服的纵坡度等。（2）道路条件一定时的最高车速）道路条件一定时的最高车速 最高车速是指在良好的路面上，稳定行驶的汽车能达到的最大速度。此时，加速度为零即，则直线与曲线的交点，如图4-2中的点所

38、对应的速度，即为在道路阻力为时，汽车可能的最大行驶速度。图图4-2 某排挡动某排挡动力特性图力特性图（3）保持一定速度汽车所能克服的）保持一定速度汽车所能克服的道路阻力道路阻力 由已知的速度，与曲线由已知的速度，与曲线 相交于相交于1 1点，其对点，其对应的，即由应的，即由 求出道路阻力。求出道路阻力。1 1 道路阻力系数由式（道路阻力系数由式（2 21919）可得）可得式中：式中：道路阻力系数，道路阻力系数，汽车的行驶状态有以下三种情况：汽车的行驶状态有以下三种情况：当当D0 a0 加速行驶加速行驶 当当D D时时 a a0 0 等速行驶等速行驶 当当DD时时 a0 a0 减速行驶减速行驶(

39、4)(4)临界速度（最小稳定速度）临界速度（最小稳定速度）临界速度（最小稳定速度）临界速度（最小稳定速度）每一排挡都存在各自的最大动力因数每一排挡都存在各自的最大动力因数每一排挡都存在各自的最大动力因数每一排挡都存在各自的最大动力因数DmaxDmax，与之，与之，与之，与之对应的速度称为临界速度（最小稳定速度），用对应的速度称为临界速度（最小稳定速度），用对应的速度称为临界速度（最小稳定速度），用对应的速度称为临界速度（最小稳定速度），用VKVK表表表表示示示示。某一排挡的临界速度可从动力特性图上查得，也可。某一排挡的临界速度可从动力特性图上查得，也可。某一排挡的临界速度可从动力特性图上查得，

40、也可。某一排挡的临界速度可从动力特性图上查得，也可用下式计算：用下式计算：用下式计算：用下式计算：由由由由dD/dVdD/dV=0=0，得，得，得，得(2-22)(2-22)汽车等速行驶的速度称为平衡速度，用汽车等速行驶的速度称为平衡速度，用VP表表示，可用下述方法求得：示，可用下述方法求得：(5).(5).平衡速度平衡速度 (6).(6).最高速度最高速度 汽车的最高速度是指节流阀全开、满载汽车的最高速度是指节流阀全开、满载的情况下，在表面平整坚实的水平路面上作稳定的情况下，在表面平整坚实的水平路面上作稳定行驶时的最大速度。每一排挡都有各自的最高速行驶时的最大速度。每一排挡都有各自的最高速度

41、，可按下式计算：度，可按下式计算：式中：式中：nmaxnmax 汽车发动机的最大转数汽车发动机的最大转数 (r/min)(r/min)汽车的最小稳定速度汽车的最小稳定速度：是指满载（不带挂车）：是指满载（不带挂车）在路面平整坚实的水平路段上，稳定行驶在路面平整坚实的水平路段上，稳定行驶时的最低速度（即临界速度时的最低速度（即临界速度VkVk）。）。在每一排挡下，汽车都有最高速度和最小稳在每一排挡下，汽车都有最高速度和最小稳定速度，二者差值越大，表示汽车对道路定速度，二者差值越大，表示汽车对道路阻力的适应性越强。阻力的适应性越强。五、汽车行驶的纵向稳定性五、汽车行驶的纵向稳定性 汽车的行驶稳定性

42、是指汽车在行驶过程中，汽车的行驶稳定性是指汽车在行驶过程中，在外界不利因素的影响下，尚能保持正常在外界不利因素的影响下，尚能保持正常行驶状态和方向，不致失去控制而产生滑行驶状态和方向，不致失去控制而产生滑移或倾覆等的能力。移或倾覆等的能力。影响汽车行驶稳定性主要有以下三方面的因素影响汽车行驶稳定性主要有以下三方面的因素汽车本身的结构参数。汽车本身的结构参数。2.驾驶员的因素。驾驶员的因素。如驾驶员开车时的思想集中状如驾驶员开车时的思想集中状况、反应快慢、技术熟练程度、动作灵活程度等况、反应快慢、技术熟练程度、动作灵活程度等因素对驾驶员能否作出准确判断、及时采取措施因素对驾驶员能否作出准确判断、

43、及时采取措施使汽车趋与稳定有直接关系。使汽车趋与稳定有直接关系。3.道路与环境等外部因素。道路与环境等外部因素。汽车的行驶稳定性是指汽车在行驶过程中，在外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、倾覆等现象的能向，不致失去控制而产生滑移、倾覆等现象的能力。力。稳定性：稳定性：纵向纵向 横向横向 表现：表现：滑移滑移 倾覆倾覆纵向稳定性：纵向稳定性：表现：倾覆、滑移（倒溜）表现：倾覆、滑移（倒溜）横向稳定性：横向稳定性：表现：倾覆、滑移（侧滑）表现：倾覆、滑移（侧滑）汽车行驶的纵向稳定

44、性汽车行驶的纵向稳定性1 1纵向倾覆纵向倾覆 ：临界状态：汽车前轮法向反作用力临界状态：汽车前轮法向反作用力Z1Z1为零为零 。Z1L-Gl2cos0+Ghgsin0=0 Z1L-Gl2cos0+Ghgsin0=0 Z1L=Gl2cos0-Ghgsin0=0 Z1L=Gl2cos0-Ghgsin0=0 2 2纵向滑移（驱动轮滑转）纵向滑移（驱动轮滑转）临界状态：下滑力等于驱动轮与路面的附着力临界状态：下滑力等于驱动轮与路面的附着力 GsinGsin GkGk 因为因为sinsin tgtg=i i，则纵向滑移临界状态条件：，则纵向滑移临界状态条件：纵向滑移的极限状态纵向滑移的极限状态倒溜倒溜发

45、生条件：发生条件：GsinGsin G iG i =tgtg =结论：结论：当坡道倾角当坡道倾角 或道路纵坡度或道路纵坡度iiii 时，汽车可能产生时，汽车可能产生纵向滑移。纵向滑移。当坡道倾角（或道路纵坡度当坡道倾角（或道路纵坡度 时），汽车可能时），汽车可能发生纵向滑移。发生纵向滑移。ii的大小主要取决于驱动轮荷的大小主要取决于驱动轮荷载载GKGK与汽车总重力与汽车总重力G G的比值，以及附着系数的比值，以及附着系数值，值，因此，要因此，要防止汽车滑移一方面要增加汽车重量，防止汽车滑移一方面要增加汽车重量，另一方面要增加车轮与路面的附着力。另一方面要增加车轮与路面的附着力。3 3纵向稳定性

46、的保证纵向稳定性的保证一般一般 接近于接近于1 1，而，而 远远小于远远小于1 1，所以，所以，i i i0 50005000折减值折减值折减值折减值(%)(%)1 12 23 3高原纵坡折减值表高原纵坡折减值表4-5（三）、理想的最大纵坡（三）、理想的最大纵坡和不限长度的最大纵坡和不限长度的最大纵坡 1 1、理想最大纵坡、理想最大纵坡 理理理理想想想想的的的的最最最最大大大大纵纵纵纵坡坡坡坡是是是是指指指指设设设设计计计计车车车车型型型型即即即即载载载载重重重重汽汽汽汽车车车车在在在在油油油油门门门门全全全全开开开开的的的的情情情情况况况况下下下下，持持持持续续续续等等等等速速速速行行行行驶

47、驶驶驶所所所所能能能能克克克克服服服服的的的的坡坡坡坡度度度度，可可可可按按按按下式计算，即下式计算，即下式计算，即下式计算，即式中：式中：式中：式中：i i i i1 1 1 1理想的最大纵坡；理想的最大纵坡；理想的最大纵坡；理想的最大纵坡；D D D D1 1 1 1汽车行驶速度汽车行驶速度汽车行驶速度汽车行驶速度V V V V1 1 1 1对应的动力因数对应的动力因数对应的动力因数对应的动力因数;V V V V1 1 1 1汽汽汽汽车车车车行行行行驶驶驶驶速速速速度度度度，对对对对低低低低速速速速路路路路取取取取计计计计算算算算行行行行车车车车速速速速度度度度；对高速路取最高速度；对高速

48、路取最高速度；对高速路取最高速度；对高速路取最高速度；ffff滚动阻力系数，见表滚动阻力系数，见表滚动阻力系数，见表滚动阻力系数，见表2 2 2 24 4 4 4；海拔荷载修正系数。海拔荷载修正系数。海拔荷载修正系数。海拔荷载修正系数。2 2 2 2 不限长度的最大纵坡不限长度的最大纵坡不限长度的最大纵坡不限长度的最大纵坡 理理理理想想想想的的的的最最最最大大大大纵纵纵纵坡坡坡坡固固固固然然然然好好好好，但但但但这这这这种种种种坡坡坡坡度度度度常常常常因因因因地地地地形形形形等等等等条条条条件件件件的的的的限限限限制制制制很很很很难难难难实实实实现现现现。为为为为此此此此，在在在在某某某某些些

49、些些路路路路段段段段应应应应允允允允许许许许汽汽汽汽车车车车由由由由最最最最大大大大车车车车速速速速V V V V1 1 1 1降降降降到到到到V V V V2 2 2 2，以以以以获获获获得得得得较较较较大大大大的的的的坡坡坡坡度度度度。V V V V2 2 2 2 称称称称为为为为容容容容许许许许速速速速度度度度，不同等级的道路容许速度应不同，其值为不同等级的道路容许速度应不同，其值为不同等级的道路容许速度应不同，其值为不同等级的道路容许速度应不同，其值为 式式式式中中中中：VVVV计计计计算算算算行行行行车车车车速速速速度度度度 (km/h)(km/h)(km/h)(km/h)，高高高高

50、速速速速路路路路取取取取低低低低限限限限，低速路取高限，见表低速路取高限，见表低速路取高限，见表低速路取高限，见表1 1 1 11 1 1 1和表和表和表和表1 1 1 12 2 2 2。与容许速度与容许速度V V2 2 相对应的纵坡称为不限长度相对应的纵坡称为不限长度的最大纵坡，的最大纵坡，可按下式计算，即可按下式计算，即式中：式中：式中：式中：i i i i2 2 2 2不限长度的最大纵坡；不限长度的最大纵坡；不限长度的最大纵坡；不限长度的最大纵坡；D D D D2 2 2 2与容许速度与容许速度与容许速度与容许速度V V V V2 2 2 2对应的动力因数。对应的动力因数。对应的动力因数