《道路勘测设计》纵断面设计.ppt

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1、 道道 路路 勘勘 测测 设设 计计 主主 讲讲：何：何 佼佼 龙龙中中 南南 林林 业业 科科 技技 大大 学学1.第四章第四章 纵纵断面断面设计设计本章主要内容：本章主要内容：本章主要内容：本章主要内容：一、一、一、一、纵纵断面断面线线形形设计设计原理原理二、二、二、二、纵纵断面断面设计标设计标准准 三、三、三、三、竖竖曲曲线设计线设计 四、四、四、四、道路平、道路平、纵线纵线形形组组合合设计设计 五、五、五、五、纵纵纵纵断面断面断面断面设计设计设计设计方法及方法及方法及方法及纵纵纵纵断面断面断面断面图图图图六、六、六、六、纵纵纵纵断面断面断面断面设计设计设计设计成果成果成果成果 2.设计

2、设计任任务务：1.1.纵纵断面断面设计设计，2.2.拉坡拉坡设计设计，设计设计成果：成果：1.1.纵纵断面断面设计图设计图 ，2.2.竖竖曲曲线线表表教学内容摘要：教学内容摘要：了解了解纵纵断面断面线线形形设计设计原理，掌握原理，掌握竖竖曲曲线线的要素的要素计计算、算、竖竖曲曲线线与路基与路基设计标设计标高的高的计计算；算；熟悉熟悉纵纵断断面面设计设计要点；掌握要点；掌握纵纵断面断面设计设计方法与步方法与步骤骤；熟悉公路；熟悉公路纵纵断面断面设计图设计图及其及其绘绘制。制。重重 点：点：纵纵断面断面设计设计要点。要点。竖竖曲曲线线与路基与路基设计标设计标高的高的计计算；算；难难 点：点：平、平

3、、纵线纵线形的形的组组合合设计设计；纵纵断面断面设计设计要点。要点。竖竖曲曲线线与路基与路基设计标设计标高的高的计计算；算；3.第一第一节节 纵纵断面断面线线形形设计设计原理原理一、汽一、汽一、汽一、汽车车车车行行行行驶驶驶驶要求：要求：要求：要求：汽汽汽汽车车车车行行行行驶驶驶驶的的的的牵牵牵牵引力来源于汽引力来源于汽引力来源于汽引力来源于汽车车车车的的的的发动发动发动发动机，机，机，机，发动发动发动发动机将机将机将机将燃料燃燃料燃燃料燃燃料燃烧烧烧烧所放出的所放出的所放出的所放出的热热热热能能能能转转转转化化化化为为为为机械能；汽机械能；汽机械能；汽机械能；汽车车车车行行行行驶驶驶驶的阻力

4、有空气阻力、的阻力有空气阻力、的阻力有空气阻力、的阻力有空气阻力、滚动滚动滚动滚动阻力、坡度阻力和阻力、坡度阻力和阻力、坡度阻力和阻力、坡度阻力和惯惯惯惯性性性性阻力，要保阻力，要保阻力，要保阻力，要保证证证证汽汽汽汽车车车车正常行正常行正常行正常行驶驶驶驶，牵牵牵牵引力必引力必引力必引力必须须须须大于或大于或大于或大于或等于各等于各等于各等于各项项项项阻力之和；但汽阻力之和；但汽阻力之和；但汽阻力之和；但汽车牵车牵车牵车牵引力引力引力引力发挥发挥发挥发挥受受受受轮轮轮轮胎和胎和胎和胎和路面之路面之路面之路面之间间间间摩阻力限制，如果摩阻力限制，如果摩阻力限制，如果摩阻力限制，如果轮轮轮轮胎和

5、路面之胎和路面之胎和路面之胎和路面之间间间间摩阻摩阻摩阻摩阻力不力不力不力不够够够够大大大大时时时时，牵牵牵牵引力就不可能引力就不可能引力就不可能引力就不可能发挥发挥发挥发挥作用，作用，作用，作用，车轮车轮车轮车轮只只只只能空能空能空能空转转转转打滑，所以汽打滑，所以汽打滑，所以汽打滑，所以汽车车车车的的的的牵牵牵牵引力又受引力又受引力又受引力又受驱动轮驱动轮驱动轮驱动轮与路与路与路与路面之面之面之面之间间间间摩阻力的限制。当路面阻力摩阻力的限制。当路面阻力摩阻力的限制。当路面阻力摩阻力的限制。当路面阻力较较较较大大大大时时时时，汽，汽，汽，汽车车车车行行行行驶驶驶驶条件条件条件条件较较较较差

6、，当路面阻力超差，当路面阻力超差，当路面阻力超差，当路面阻力超过过过过一定限度，汽一定限度，汽一定限度，汽一定限度，汽车车车车将无法行将无法行将无法行将无法行驶驶驶驶。4.二、汽二、汽车车在坡道上的行在坡道上的行驶驶要求要求 1.纵纵坡度力求平坡度力求平缓缓；2.陡坡宜短，陡坡宜短，长长坡道的坡道的纵纵坡度坡度应应加以加以严严格限格限制；制；3.纵纵坡度的坡度的变变化不宜太多，尤其化不宜太多，尤其应应避免急避免急剧剧起伏起伏变变化，力求化，力求纵纵坡均匀。坡均匀。5.三、汽三、汽车车行行驶驶的的牵牵引力及运引力及运动动方程方程 1 1牵牵引力引力计计算：算：牵牵引力的大小可按下式引力的大小可按

7、下式计计算：算：（4-14-1）式中：式中：汽汽车牵车牵引力（引力（NN）；）；变变速器的速器的变变速比；速比；汽汽车发动车发动机的机的转转矩（矩（NmNm）；）；传动传动系系统统的机械效率，的机械效率，载货载货汽汽车车一般一般为为0.80.850.80.85，小汽，小汽车车一般一般为为0.850.950.850.95；计计入入轮轮胎胎变变形后的形后的车轮车轮工作半径，一般工作半径，一般为车轮为车轮几何半几何半径（径（mm）的）的0.930.960.930.96倍。倍。6.7.燃料燃料热热能能活塞活塞机械能机械能产产生有效功率生有效功率N N 曲曲轴轴产产生每分生每分钟钟n n的的转转速旋速旋

8、转转 产产生生发动发动机曲机曲轴轴扭矩扭矩M M 离合器离合器变变速器速器传动轴传动轴主主传动传动器器差速器等差速器等驱动驱动轮轮 产产生生驱动轮驱动轮扭矩扭矩MK MK 汽汽车车的的牵牵引力引力 8.汽汽车车在道路上行在道路上行驶时驶时，必，必须须有足有足够够的的驱动驱动力力来克服各种行来克服各种行驶驶阻力。汽阻力。汽车车行行驶驶的的驱动驱动力来力来自它自它的内燃的内燃发动发动机，其机，其传传力力过过程如下：程如下：在在发动发动机里机里热热能能转转化化为为机械能机械能 有效功率有效功率N N 曲曲轴轴旋旋转转（转转速速为为 n n），），产产生扭矩生扭矩M M 经变经变速和速和传动传动，将，

9、将M M传给驱动轮传给驱动轮，产产生扭矩生扭矩M MK K 驱动驱动汽汽车车行行驶驶。9.汽汽车传动车传动系系统统：10.功率功率(N)(N)，发动发动机功率机功率,单单位千瓦位千瓦(Kw)/(Kw)/马马力（力（hphp）,1hp=0.7457 kW.1hp=0.7457 kW.扭矩扭矩(M),(M),表征汽表征汽车牵车牵引力的大小引力的大小,单单位牛位牛顿顿.米米/千千克克.米米,1,1千克千克.米米=9.8=9.8牛牛顿顿.米米燃油消耗燃油消耗(ge),(ge),发动发动机每小机每小时产时产生每千瓦功率消耗生每千瓦功率消耗的燃油量，的燃油量，单单位（克位（克/千瓦千瓦/小小时时）转转速速

10、(n)(n)，单单位位 转转/分分钟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)(牵牵引力引力)扭矩扭矩(M)(M)速度速度(V)(V)2 2）用）用）用）用车车车车速表示的速表示的速表示的速表示的牵牵牵牵引力引力引力引力计计计计算公式：算公式：算公式：算公式：11.发动发动发动发动机曲机曲机曲机曲轴轴轴轴上的扭矩上的扭矩上的扭矩上的扭矩M M M M经过变经过变经过变经过变速箱（速比速箱（速比速箱（速比速箱（速比ikikikik）和主）和主）和主）和主传动传动传动传动器器器器（速比（速比（速比（速比i0i0i0i0）两次）两次）两次）两次变变变变速速速速 两次两次

11、两次两次变变变变速的速的速的速的总变总变总变总变速比速比速比速比为为为为：=i0ik=i0ik=i0ik=i0ik；传动传动传动传动系系系系统统统统的机械效率的机械效率的机械效率的机械效率为为为为T1.0T1.0T1.0T1.0；传传传传到到到到驱动轮驱动轮驱动轮驱动轮上的扭矩上的扭矩上的扭矩上的扭矩MkMkMkMk为为为为：Mk=MT Mk=MT Mk=MT Mk=MT 驱动轮驱动轮驱动轮驱动轮上的上的上的上的转转转转速速速速nknknknk为为为为：车车速速V V与与发电发电机机转转速关系：速关系：12.3）用功率表示的）用功率表示的牵牵引力引力计计算公式算公式 发动发动机曲机曲轴轴的扭矩

12、与的扭矩与发动发动机的有效功率有关，它机的有效功率有关，它们们之之间间的关系如下：的关系如下：式中：式中：M发动发动机曲机曲轴轴的扭矩（的扭矩（N.m）；）；N发动发动机的有效功率（机的有效功率（KW）；）；n发动发动机曲机曲轴轴的的转转速速(r/min)。13.有关有关计计算的算的汇总汇总：(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14.2汽汽车车阻力阻力计计算算汽汽汽汽车车车车在行在行在行在行驶过驶过驶过驶过程中需要不断克服各种阻力，程中需要不断克服各种阻力，程中需要不断克服各种阻力，程中需要不断克服各种阻力，这这这这

13、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，有的来自汽力，有的来自汽力，有的来自汽力，有的来自汽车车车车上坡行上坡行上坡行上坡行驶时产驶时产驶时产驶时产生的阻力，有的生的阻力，有的生的阻力，有的生的阻力，有的来自汽来自汽来自汽来自汽车变车变车变车变速行速行速行速行驶时驶时驶时驶时克服克服克服克服惯惯惯惯性的阻力，性的阻力，性的阻力，性的阻力，这这这这些阻力些阻力些阻力些阻力可以分可以分可以分可以分为为为为空气阻力、道路阻力和空气阻力、道路阻力和空气阻力、道路阻力和空气

14、阻力、道路阻力和惯惯惯惯性阻力性阻力性阻力性阻力，下面，下面，下面，下面分述之。分述之。分述之。分述之。15.1.1.空气阻力空气阻力 汽汽车车在行在行驶过驶过程中所受的空气阻力主要包括：程中所受的空气阻力主要包括：（1 1）迎面空气）迎面空气质质点的点的压压力；力；（2 2）车车后真空吸力；后真空吸力；（3 3）空气）空气质质点与点与车车身表面的摩擦力身表面的摩擦力。16.由空气由空气由空气由空气动动动动力学的研究与力学的研究与力学的研究与力学的研究与试验结试验结试验结试验结果可知，空气阻力果可知，空气阻力果可知，空气阻力果可知，空气阻力R RWW可以可以可以可以用下式用下式用下式用下式计计

15、计计算：算：算：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汽汽汽汽车车车车迎迎迎迎风风风风面面面面积积积积，即正投影面，即正投影面，即正投影面，即正投影面积积积积（mm2 2）；）；）；）；vv汽汽汽汽车车车车与空气的相与空气的相与空气的相与空气的相对对对对速度速度速度速度(m/s)(m/s)，可近似地取汽，可近似地取汽，可近似地取汽，可近似地取汽车车车车行行行行驶驶驶驶速度。速度。速度。速度。17.将将车车速速v v（

16、m ms s）化）化为为V V（kmkmh h）并化）并化简简，得，得 对对汽汽车车列列车车的空气阻力，一般可按每的空气阻力，一般可按每节节挂挂车车的空的空气阻力气阻力为为其其牵牵引引车车的的20%折算。折算。18.汽汽车车的空气阻力系数与迎的空气阻力系数与迎风风面面积积 车车车车 型型型型 迎迎迎迎风风风风面面面面积积积积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 小客小客小客小客车车车车 1.41.9 0.320.50 1.41.9 0.320.50 1.41.9 0.320.50 1.41.9 0.320.50 载载载载重

17、重重重车车车车 3.07.0 0.601.00 3.07.0 0.601.00 3.07.0 0.601.00 3.07.0 0.601.00 大客大客大客大客车车车车 4.07.0 0.500.80 4.07.0 0.500.80 4.07.0 0.500.80 4.07.0 0.500.8019.2.道路阻力道路阻力由道路由道路给给行行驶驶的汽的汽车产车产生的行生的行驶驶阻力，阻力，主要包括主要包括滚动滚动阻力阻力和和坡度阻力坡度阻力。20.汽汽车车在道路上行在道路上行驶时驶时的的滚动滚动阻力来源于阻力来源于轮轮胎表胎表面于路面之面于路面之间间的摩阻滑移，的摩阻滑移，轮轮胎橡胶在接触表面胎

18、橡胶在接触表面处处的弯曲的弯曲变变形，形，车轮滚过车轮滚过路表面突出的石子或不路表面突出的石子或不平整的破碎路面，平整的破碎路面，车辆车辆从道路的低洼从道路的低洼处处爬出，推爬出，推动车轮动车轮通通过过砂、雪或泥地，在砂、雪或泥地，在轮轮、轴轴和和组组合器合器轴轴承承处处以及以及变变速速齿轮齿轮中的内部摩阻等。中的内部摩阻等。（1）滚动滚动阻力阻力21.车轮车轮车轮车轮在路面上在路面上在路面上在路面上滚动滚动滚动滚动所所所所产产产产生的阻力，称生的阻力，称生的阻力，称生的阻力，称为滚动为滚动为滚动为滚动阻力。阻力。阻力。阻力。一般情况下，一般情况下，一般情况下，一般情况下，滚动滚动滚动滚动阻力

19、与汽阻力与汽阻力与汽阻力与汽车车车车的的的的总总总总重力成正比，若坡重力成正比，若坡重力成正比，若坡重力成正比，若坡道道道道倾倾倾倾角角角角为为为为时时时时，其，其，其，其值值值值可按下式可按下式可按下式可按下式计计计计算算算算：22.由于坡道由于坡道倾倾角一般角一般较较小，小，认为认为 ,则则式中：式中：R Rf f 滚动滚动阻力阻力(N)(N)；G G车辆总车辆总重力重力(N)(N)；f f滚动滚动阻力系数，阻力系数，见见表表2 24 4。23.各各类类路面路面滚动滚动阻力系数阻力系数f f值值 路面路面路面路面类类类类型型型型 水泥及水泥及水泥及水泥及沥沥沥沥青青青青 表面平整黑表面平整

20、黑表面平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 ff值值值值0.010.020.020.0250.030.050.040.050.070.150.010.020.020.0250.030.050.040.050.070.1524.2 2）坡度阻力坡度阻力坡度阻力坡度阻力汽汽汽汽车车车车在坡道在坡道在坡道在坡道倾倾倾倾角角角角为为为为 的道路上行的道路上行的道路上行的道路上行驶时驶时驶时驶

21、时，车车车车重重重重GG在平在平在平在平行路面方向的分力行路面方向的分力行路面方向的分力行路面方向的分力为为为为，上坡，上坡，上坡，上坡时时时时它与汽它与汽它与汽它与汽车车车车前前前前进进进进方向方向方向方向相反，阻碍汽相反，阻碍汽相反，阻碍汽相反，阻碍汽车车车车的行的行的行的行驶驶驶驶；而下坡；而下坡；而下坡；而下坡时时时时与前与前与前与前进进进进方向相同，助方向相同，助方向相同，助方向相同，助推汽推汽推汽推汽车车车车行行行行驶驶驶驶。坡度阻力可用下式。坡度阻力可用下式。坡度阻力可用下式。坡度阻力可用下式计计计计算算算算：25.因坡道因坡道倾倾角一般角一般较较小，小，认为认为sintgsin

22、tgi i，则则 Ri=Gi Ri=Gi （N N）式中：式中：RiRi坡度阻力坡度阻力 （N N）；）；G G车辆总车辆总重力（重力（N N）；）；i i 道路道路纵纵坡度，上坡坡度，上坡为为正；下坡正；下坡为负为负。26.道路阻力道路阻力为滚动为滚动阻力与坡度阻力之和，可按阻力与坡度阻力之和，可按下式下式计计算算式中：式中：RR道路阻力道路阻力(N)；f+i统统称道路阻力系数。称道路阻力系数。27.3、惯惯性阻力性阻力 汽汽车变车变速行速行驶时驶时，需要克服其，需要克服其质质量量变变速运速运动动时产时产生的生的惯惯性力和性力和惯惯性力矩，性力矩，统统称称为惯为惯性阻力。性阻力。汽汽车车的的

23、质质量分量分为为平移平移质质量和旋量和旋转质转质量量（如（如飞飞轮轮、齿轮齿轮、传动轴传动轴和和车轮车轮等）两部分。在汽等）两部分。在汽车变车变速速运运动时动时，平移，平移质质量量产产生生惯惯性力，旋性力，旋转质转质量量产产生生惯惯性性力矩。力矩。28.平移平移质质量的量的惯惯性力性力 旋旋转质转质量的量的惯惯性力矩性力矩29.为简为简为简为简化化化化计计计计算，算，算，算，一般一般一般一般给给给给平移平移平移平移质质质质量量量量惯惯惯惯性力乘以大于性力乘以大于性力乘以大于性力乘以大于1 1的系数的系数的系数的系数，来近似代替旋来近似代替旋来近似代替旋来近似代替旋转质转质转质转质量量量量惯惯惯

24、惯性力矩的影响，即：性力矩的影响，即：性力矩的影响，即：性力矩的影响，即：式中：式中：式中：式中：RRI I惯惯惯惯性阻力性阻力性阻力性阻力(N)(N)；GG车辆总车辆总车辆总车辆总重力重力重力重力(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汽汽汽汽车车车车的加速度（正的加速度（正的加速度（正的加速度（正值值值值）或减速度（）或减速度（）或减速度（）或减速度（负负负负值值值值）(m/s(m/s2 2)；惯惯惯惯性力系数，其性力系数，其性力系数，其性力系数，其值值值值可用下式可用下式可用下式可用下式计计计计算算算算30.11汽汽车车轮惯车车轮惯性力影响

25、系数，一般性力影响系数，一般110.030.05;0.030.05;2 2发动发动机机飞轮惯飞轮惯性力的影响系数，一般小客性力的影响系数，一般小客车车22 0.050.07,0.050.07,载载重汽重汽车车2=0.040.05;2=0.040.05;ik ik变变速箱的速比速箱的速比31.这样这样这样这样，汽，汽，汽，汽车车车车的的的的总总总总行行行行驶驶驶驶阻力阻力阻力阻力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，空气阻力和空气阻力和空气阻力和空气阻力和滚动滚动滚动滚动阻力永阻力永阻力永阻力永为为为为正正正正值值值值，亦即在汽，亦即在汽

26、，亦即在汽，亦即在汽车车车车行行行行驶驶驶驶的任何情况下都存在；的任何情况下都存在；的任何情况下都存在；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上坡上坡上坡时为时为时为时为正正正正值值值值，平坡，平坡，平坡，平坡为为为为零，下坡零，下坡零，下坡零，下坡为负值为负值为负值为负值；而；而；而；而惯惯惯惯性阻力性阻力性阻力性阻力则则则则是：是：是：是：加速加速加速加速为为为为正正正正值值值值，等速，等速，等速，等速为为为为零，减速零，减速零，减速零，减速为负值为负值为负值为负值。32.3、汽、汽车车的运的运动动方程式与行方程式与行驶驶条件条件汽汽汽汽车车车车的运的运的运的运动

27、动动动方程式方程式方程式方程式 汽汽汽汽车车车车在道路上行在道路上行在道路上行在道路上行驶时驶时驶时驶时，必，必，必，必须须须须有足有足有足有足够够够够的的的的驱动驱动驱动驱动力来力来力来力来克服各种行克服各种行克服各种行克服各种行驶驶驶驶阻力。阻力。阻力。阻力。当当当当驱动驱动驱动驱动力与汽力与汽力与汽力与汽车总车总车总车总行行行行驶驶驶驶阻力相等的阻力相等的阻力相等的阻力相等的时时时时候，称候，称候，称候，称为驱为驱为驱为驱动动动动平衡。其平衡。其平衡。其平衡。其驱动驱动驱动驱动平衡方程式（即汽平衡方程式（即汽平衡方程式（即汽平衡方程式（即汽车车车车运运运运动动动动方程式）方程式）方程式）

28、方程式）为为为为：33.如果如果如果如果节节节节流流流流阀阀阀阀部分开启，要部分开启，要部分开启，要部分开启，要对驱动对驱动对驱动对驱动力力力力T T进进进进行修正。修正系数行修正。修正系数行修正。修正系数行修正。修正系数用用用用U U表示，称表示，称表示，称表示，称为负为负为负为负荷率。即：荷率。即：荷率。即：荷率。即：式中：式中：式中：式中：UU负负负负荷率，取荷率，取荷率，取荷率，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），），），），则则则则汽汽汽汽车车车车的运的运的运的运动动动动方程方程方程方程为为为为：34.4

29、汽车的行驶条件 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）：35.汽汽汽汽车车车车能否正常行能否正常行能否正常行能否正常行驶驶驶驶，还还还还要受要受要受要受轮轮轮轮胎与路面之胎与路面之胎与路面之胎与路面之间间间间附着附着附着附着条件的制条件的制条件的制条件的制约约约约。即。即。即。即汽汽汽汽车车车车正常行正常行正常行正常行驶驶驶驶的充分条件是的充分条件是的充分条件是的充分

30、条件是驱动驱动驱动驱动力小于力小于力小于力小于或等于或等于或等于或等于轮轮轮轮胎与路面之胎与路面之胎与路面之胎与路面之间间间间的附着力，的附着力，的附着力，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驱动轮驱动轮驱动轮驱动轮荷荷荷荷载载载载，一般情况下，小汽，一般情况下，小汽，一般情况下，小汽，一般情况下，小汽车为总车为总车为总车为总重的重的重的重的5065%;5065%;5065%;5065%;载载载载重汽重汽重汽重汽车为总车为总车为总车为总重的重的重的重的6580%6580%6580%6580%；附着系数，附着系数，附着系数，附

31、着系数，查查查查表表表表2 2 2 25 5 5 5。36.5、汽、汽车车行行驶驶条件分析条件分析从汽从汽从汽从汽车车车车行行行行驶驶驶驶的两个条件可以看出，要提高汽的两个条件可以看出，要提高汽的两个条件可以看出，要提高汽的两个条件可以看出，要提高汽车车车车的效的效的效的效率，主要率，主要率，主要率，主要应应应应从提高汽从提高汽从提高汽从提高汽车牵车牵车牵车牵引力和路面引力和路面引力和路面引力和路面轮轮轮轮胎胎胎胎间间间间的附的附的附的附着力以及减小行着力以及减小行着力以及减小行着力以及减小行驶驶驶驶阻力三方面着手。阻力三方面着手。阻力三方面着手。阻力三方面着手。（1 1）提高）提高）提高）提

32、高牵牵牵牵引力可以采取增加引力可以采取增加引力可以采取增加引力可以采取增加发发发发功机扭矩、加大功机扭矩、加大功机扭矩、加大功机扭矩、加大传传传传动动动动比和提高比和提高比和提高比和提高发动发动发动发动机机械效率等措施。机机械效率等措施。机机械效率等措施。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，加强强强强路面排水，使路面具有路面排水，使路面具有路面排水，使路面具有路面排水，使路面具有较较较较大的附着系数，以及大的附着系数，以及大的附着系数，以及

33、大的附着系数，以及改改改改进进进进汽汽汽汽车轮车轮车轮车轮胎和粗糙度等几方面着手。胎和粗糙度等几方面着手。胎和粗糙度等几方面着手。胎和粗糙度等几方面着手。（3 3）减小行）减小行）减小行）减小行车车车车阻力主要从提高路面阻力主要从提高路面阻力主要从提高路面阻力主要从提高路面质质质质量，使路面平量，使路面平量，使路面平量，使路面平整，减小整，减小整，减小整，减小滚动滚动滚动滚动阻力，降低路阻力，降低路阻力，降低路阻力，降低路线纵线纵线纵线纵坡，减小坡度阻坡，减小坡度阻坡，减小坡度阻坡，减小坡度阻力，改力，改力，改力，改进车进车进车进车型，减小空气阻力等几方面着手。型，减小空气阻力等几方面着手。型

34、，减小空气阻力等几方面着手。型，减小空气阻力等几方面着手。37.四、汽四、汽车车的的动动力性能力性能汽汽车车的的动动力性能系指汽力性能系指汽车车所具有的加速、上所具有的加速、上坡、坡、最大速度等性能。最大速度等性能。汽汽车车的的动动力性越好，速度力性越好，速度就越高，所能克服的行就越高，所能克服的行驶驶阻力也就越大。阻力也就越大。本本节节主要介主要介绍绍汽汽车车的最高速度、最小的最高速度、最小稳稳定速定速度以及汽度以及汽车车的加、减速行程，的加、减速行程，为为道路的道路的纵纵断断面面设计设计提供依据。提供依据。38.1、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

35、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：39.将上式两端同将上式两端同时时除以除以车辆总车辆总重重G，得：，得：令上式右端令上式右端为为D，即，即40.D D D D称称称称为动为动为动为动力因数力因数力因数力因数，它表征某种，它表征某种，它表征某种，它表征某种类类类类型的汽型的汽型的汽型的汽车车车车在海在海在海在海平面高程上，平面高程上，平面高程上，平面高程上，满载满载满载满载的情况下，每的情况下，每的情况下，每的情况下，每单单单单位位位位车车车车重克服道重克服道重克服道重克服道路阻力

36、和路阻力和路阻力和路阻力和惯惯惯惯性阻力的性能。性阻力的性能。性阻力的性能。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41.显显显显然，然，然，然，D D D D可以表示可以表示可以表示可以表示为车为车为车为车速速速速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42.为为使用方便，可用曲使用方便，可用曲线线表示表示D D与与V V的函数关系，称的函数关系，称为动为动力特性力特性图图。表。表2 26 6为东风为东风EQEQ104104载载重汽重汽车车原原始数

37、据，始数据，图图2 24 4为东风为东风EQEQ104104载载重汽重汽车车的的动动力特力特性性图图。利用。利用该图该图可以可以查查出各排出各排挡挡下不同下不同车车速速对应对应的的动动力因数力因数值值。43.44.动动力因数和力因数和动动力特性是按力特性是按海平面及汽海平面及汽车满载车满载情情况下况下的的标标准准值绘值绘制的。若道路所在地不在海平面制的。若道路所在地不在海平面上，汽上，汽车车也不是也不是满载满载，由于海拔增高，气，由于海拔增高，气压压降降低，使低，使发动发动机的机的输输出功率、汽出功率、汽车车的的驱动驱动力及空气力及空气阻力都随之降低。所以，阻力都随之降低。所以，应对动应对动力

38、因数力因数进进行修行修正，方法是正，方法是给给D D乘上一个修正系数乘上一个修正系数，即，即45.式中：式中：海拔系数，海拔系数，见图见图25；G满载时满载时汽汽车车的的总总重力重力(N)；G实际实际装装载时载时汽汽车车的的总总重力重力(N)。46.47.2）动动力特性力特性图图的的应应用与分析用与分析（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。48.（2）道路条件一定）道路条件一定时时的最高的最高车车速速 最高车速

39、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 某排某排挡动挡动力特性力特性图图49.（3）保持一定速度汽）保持一定速度汽车车所能克服的所能克服的道路阻力道路阻力 由已知的速度，与曲由已知的速度，与曲线线 相交于相交于1 1点，其点，其对应对应的，即由的，即由 求出道路阻力。求出道路阻力。50.1 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，51.汽汽车车的行的行驶驶状状态态有以下三种情况：有以下三种情况

40、：当当D0 a0 加速行加速行驶驶 当当D D时时 a a0 0 等速行等速行驶驶 当当DD时时 a0 a0 减速行减速行驶驶52.(4)(4)临临临临界速度（最小界速度（最小界速度（最小界速度（最小稳稳稳稳定速度）定速度）定速度）定速度）每一排每一排每一排每一排挡挡挡挡都存在各自的最大都存在各自的最大都存在各自的最大都存在各自的最大动动动动力因数力因数力因数力因数DmaxDmax，与之，与之，与之，与之对应对应对应对应的速度称的速度称的速度称的速度称为临为临为临为临界速度（最小界速度（最小界速度（最小界速度（最小稳稳稳稳定速度），用定速度），用定速度），用定速度），用VKVK表表表表示示示示

41、。某一排。某一排。某一排。某一排挡挡挡挡的的的的临临临临界速度可从界速度可从界速度可从界速度可从动动动动力特性力特性力特性力特性图图图图上上上上查查查查得，也可得，也可得，也可得，也可用下式用下式用下式用下式计计计计算：算：算：算：由由由由dD/dV=0dD/dV=0，得，得，得，得(2-22)(2-22)53.汽汽车车等速行等速行驶驶的速度称的速度称为为平衡速度，用平衡速度，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54.55.(6).(6).最高速度最高速度 汽汽车车的最高速度是指的最高速度是指节节流流阀阀全开、全开、满载满载的情况下，在表面平整

42、的情况下，在表面平整坚实坚实的水平路面上作的水平路面上作稳稳定定行行驶时驶时的最大速度。每一排的最大速度。每一排挡挡都有各自的最高速都有各自的最高速度，可按下式度，可按下式计计算：算：式中：式中：nmax nmax 汽汽车发动车发动机的最大机的最大转转数数 (r/min)(r/min)56.汽汽车车的最小的最小稳稳定速度定速度：是指：是指满载满载（不（不带带挂挂车车）在路面平整在路面平整坚实坚实的水平路段上，的水平路段上，稳稳定行定行驶驶时时的最低速度（即的最低速度（即临临界速度界速度VkVk）。）。57.在每一排在每一排挡挡下，汽下，汽车车都有最高速度和最小都有最高速度和最小稳稳定速度，二者

43、差定速度，二者差值值越大，表示汽越大，表示汽车对车对道路道路阻力的适阻力的适应应性越性越强强。58.五、汽五、汽车车行行驶驶的的纵纵向向稳稳定性定性 汽汽车车的行的行驶稳驶稳定性是指汽定性是指汽车车在行在行驶过驶过程中，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，尚能保持正常行行驶驶状状态态和方向，不致失去控制而和方向，不致失去控制而产产生滑生滑移或移或倾倾覆等的能力。覆等的能力。59.影响汽影响汽车车行行驶稳驶稳定性主要有以下三方面的因素定性主要有以下三方面的因素汽汽车车本身的本身的结结构参数。构参数。2.驾驶员驾驶员的因素。的因素。如如驾驶员驾驶员开开车时车时的思想集

44、中状的思想集中状况、反况、反应应快慢、技快慢、技术术熟熟练练程度、程度、动动作灵活程度等作灵活程度等因素因素对驾驶员对驾驶员能否作出准确判断、及能否作出准确判断、及时时采取措施采取措施使汽使汽车趋车趋与与稳稳定有直接关系。定有直接关系。3.道路与道路与环环境等外部因素。境等外部因素。60.汽汽车车的行的行驶稳驶稳定性是指汽定性是指汽车车在行在行驶过驶过程中，在外程中，在外部因素作用下，汽部因素作用下，汽车车尚能保持正常行尚能保持正常行驶驶状状态态和方和方向，不致失去控制而向，不致失去控制而产产生滑移、生滑移、倾倾覆等覆等现现象的能象的能力。力。稳稳定性：定性：纵纵向向 横向横向 表表现现：滑移

45、滑移 倾倾覆覆61.纵纵向向稳稳定性：定性：表表现现：倾倾覆、滑移（倒溜）覆、滑移（倒溜）62.横向横向稳稳定性：定性：表表现现：倾倾覆、滑移（覆、滑移（侧侧滑）滑）63.汽汽车车行行驶驶的的纵纵向向稳稳定性定性1 1纵纵向向倾倾覆覆 ：临临界状界状态态：汽：汽车车前前轮轮法向反作用力法向反作用力Z1Z1为为零零 。Z1L-Gl2cos0+Ghgsin0=0 Z1L-Gl2cos0+Ghgsin0=0 Z1L=Gl2cos0-Ghgsin0=0 Z1L=Gl2cos0-Ghgsin0=0 64.2 2纵纵向滑移（向滑移（驱动轮驱动轮滑滑转转）临临界状界状态态：下滑力等于：下滑力等于驱动轮驱动轮

46、与路面的附着力与路面的附着力 Gsin Gsin GkGk 因因为为sinsin tg tg=i i，则纵则纵向滑移向滑移临临界状界状态态条件：条件：纵纵向滑移的极限状向滑移的极限状态态倒溜倒溜发发生条件：生条件：Gsin Gsin G iG i =tg=tg =结论结论：当坡道当坡道倾倾角角 或道路或道路纵纵坡度坡度iiii 时时，汽，汽车车可能可能产产生生纵纵向滑移。向滑移。65.当坡道当坡道倾倾角（或道路角（或道路纵纵坡度坡度 时时），汽），汽车车可能可能发发生生纵纵向滑移。向滑移。i i的大小主要取决于的大小主要取决于驱动轮驱动轮荷荷载载GKGK与汽与汽车总车总重力重力G G的比的比值

47、值，以及附着系数，以及附着系数值值，因此，要因此，要防止汽防止汽车车滑移一方面要增加汽滑移一方面要增加汽车车重量，重量，另一方面要增加另一方面要增加车轮车轮与路面的附着力。与路面的附着力。66.3 3纵纵向向稳稳定性的保定性的保证证一般一般 接近于接近于1 1，而，而 远远远远小于小于1 1，所以，所以，i i i0 50005000折减折减折减折减值值值值(%)(%)1 12 23 3高原高原纵纵坡折减坡折减值值表表4-598.（三）、理想的最大（三）、理想的最大纵纵坡坡和不限和不限长长度的最大度的最大纵纵坡坡99.1 1、理想最大、理想最大纵纵坡坡 理理理理想想想想的的的的最最最最大大大大

48、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下式下式下式计计计计算，即算，即算，即算，即式中：式中：式中：式中：i i i i1 1 1 1理想的最大理想的最大理想的最大理想的最大纵纵纵纵坡；坡；坡；坡；D D D D1 1 1 1汽汽汽汽车车车车行行行行驶驶驶驶速度速度速度速度V V V V1 1 1 1对应对应对应对应的的的的动动动动

49、力因数力因数力因数力因数;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；对对对对高速路取最高速度；高速路取最高速度；高速路取最高速度；高速路取最高速度；f f f f滚动滚动滚动滚动阻力系数，阻力系数，阻力系数，阻力系数，见见见见表表表表2 2 2 24 4 4 4；海拔荷海拔荷海拔荷海拔荷载载载载修正系数。修正系数。修正系数。修正系数。100.2 2 2 2 不限不限不限不限长长长长度的最大度的最大度的最大度的最大纵纵纵纵坡坡坡坡 理理理理想想想想的的的的最最最最大大大大

50、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，不同等不同等不同等不同等级级级级的道路容的道路