汽车行驶特性.pptx

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1、第二章第二章汽车行驶特性汽车行驶特性TheRunningCharacteristicofAutomobile道路是为汽车行驶服务的，要满足汽车在道道路是为汽车行驶服务的，要满足汽车在道路上行驶安全、迅速、经济、舒适、低公害的要路上行驶安全、迅速、经济、舒适、低公害的要求，就必须从驾驶者、汽车、道路、交通管理等求，就必须从驾驶者、汽车、道路、交通管理等方面来保证。在上述因素中，方面来保证。在上述因素中，道路的线形设计道路的线形设计与汽车行驶特性最为密切。与汽车行驶特性最为密切。因此，在道路线因此，在道路线形设计时，需要研究汽车在道路上的行驶特性及形设计时，需要研究汽车在道路上的行驶特性及其对道路

2、设计的具体要求，这是道路线形设计的其对道路设计的具体要求，这是道路线形设计的理论基础。理论基础。道路线形设计要保证：道路线形设计要保证：1保证汽车行驶的稳定性保证汽车行驶的稳定性，即保证安全行，即保证安全行车，不翻车、不倒溜、不侧滑，这就需要合理设车，不翻车、不倒溜、不侧滑，这就需要合理设置纵横坡度、弯道，以及保证车轮与地面的附着置纵横坡度、弯道，以及保证车轮与地面的附着力等。力等。2尽可能提高车速。尽可能提高车速。3保证道路行车畅通，即保证汽车不受阻保证道路行车畅通，即保证汽车不受阻或少受阻。或少受阻。这就需要有足够的视距和路面宽度、这就需要有足够的视距和路面宽度、合理地设置平竖曲线，以及减

3、少道路交叉等。合理地设置平竖曲线，以及减少道路交叉等。4尽量满足行车舒适尽量满足行车舒适，即采用符合视觉舒即采用符合视觉舒适要求的曲线半径，注意线形与景观的协调、沿适要求的曲线半径，注意线形与景观的协调、沿线的植树绿化等。线的植树绿化等。本章主要介绍本章主要介绍汽车的驱动力和行车阻力，汽汽车的驱动力和行车阻力，汽车的动力特性，汽车的行驶稳定性、制动性和燃车的动力特性，汽车的行驶稳定性、制动性和燃油经济性。油经济性。在表在表21中列出了几种有代表性的国中列出了几种有代表性的国产汽车的主要技术性能。产汽车的主要技术性能。(P18.)第一节第一节汽车的驱动力及行驶阻力汽车的驱动力及行驶阻力 TheD

4、rivingForceandDrivingResistance 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自它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，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有效功率功率N曲轴旋转（转速为曲轴旋转（转速为n），产生扭），产生扭矩矩M经变速和传动，将经变速和传动，将M传给驱动轮，传给驱动轮，产生扭矩产生扭矩MK驱动汽车行驶。驱动汽车行驶。一、汽车的驱动力一、汽车的驱动力TheDrivingForce1.发动机曲轴扭矩

5、发动机曲轴扭矩MTheenginecrankshafttorqueM发动机特性曲线：发动机特性曲线：如将发动机的功率如将发动机的功率N、扭矩扭矩M与曲轴转速与曲轴转速n之间的函数关系以曲线之间的函数关系以曲线表示，则该曲线称为发动机特性曲线。表示，则该曲线称为发动机特性曲线。发动机外特性曲线发动机外特性曲线:如果发动机节流阀全开，如果发动机节流阀全开，即高压油泵在最大供油量位置，则此特性曲线即高压油泵在最大供油量位置，则此特性曲线称为发动机外特性曲线；称为发动机外特性曲线；发动机部分负荷特性曲线发动机部分负荷特性曲线:如果节流阀部分如果节流阀部分开启，即部分供油，则称此特性曲线为发动机开启，即

6、部分供油，则称此特性曲线为发动机部分负荷特性曲线。部分负荷特性曲线。对对于于不不同同类类型型的的发发动动机机，其其输输出出的的功功率率不不同同，故产生的扭矩也不同。它们之间的关系如下：故产生的扭矩也不同。它们之间的关系如下：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)。东风东风EQ6100I型发动机外特性曲线型发动机外特性曲线 有时未给定发动机特性曲线，只给出有时未给定发动机特性曲线，只给出最大功率最大功率NMAX及其对应的曲轴转速及其对应的曲轴转速nN，则可通过下面的经验，则

7、可通过下面的经验公式近似地计算发动机的功率曲线公式近似地计算发动机的功率曲线N=N(n)，即：，即：如如果果同同时时给给定定最最大大功功率率NMAX及及其其对对应应的的曲曲轴轴转转速速nN，以以及及最最大大扭扭矩矩MMAX及及其其对对应应的的曲曲轴轴转转速速nM，则可用下式直接计算扭矩曲线，则可用下式直接计算扭矩曲线M=M(n)，即：，即：2.驱动轮扭矩驱动轮扭矩MKTheTractionTorque汽车车轮分为汽车车轮分为驱动轮和从动轮驱动轮和从动轮。驱动轮上。驱动轮上有发动机传来的扭矩有发动机传来的扭矩MK，在，在MK的作用下驱的作用下驱使车轮滚动向前。而从动轮上无扭矩作用，它使车轮滚动向

8、前。而从动轮上无扭矩作用，它的滚动是驱动轮上的力经车架传至从动轮的轮的滚动是驱动轮上的力经车架传至从动轮的轮轴上而产生运动。轴上而产生运动。汽车发动机汽车发动机曲轴传至驱动轮曲轴传至驱动轮上的扭矩按下式上的扭矩按下式计算，即：计算，即：式中：式中：MK驱动轮扭矩驱动轮扭矩(N.m);M发动机曲轴扭矩发动机曲轴扭矩(N.m);总变速比，总变速比，i0ik；i0传动器变速比，见表传动器变速比，见表21；iK变速箱变速比，见表变速箱变速比，见表21；T传动系统的机械效率，一般载重传动系统的机械效率，一般载重汽车取汽车取0.800.85,小客车取小客车取0.850.95。此时，驱动轮上的转速此时，驱动

9、轮上的转速nK=n/,相应的车速相应的车速V为为:式中：式中：V汽车行驶速度汽车行驶速度(km/h);n发动机曲轴转速发动机曲轴转速(r/min);r车轮工作半径车轮工作半径(m)，即变形半径，即变形半径，它与内胎气压、外胎构造、它与内胎气压、外胎构造、路面刚性与平整性、以路面刚性与平整性、以及荷载有关，一般取及荷载有关，一般取r=(0.930.96)r0；r0未变形半径。未变形半径。3汽车的驱动力汽车的驱动力TheDrivingForce汽车驱动轮受力分析汽车驱动轮受力分析 把把驱驱动动轮轮上上的的扭扭矩矩MK用用一一对对力力偶偶Ta和和T代代替替，Ta作作用用在在轮轮缘缘上上与与路路面面水

10、水平平反反力力F相相抗抗衡衡，T作作用用在在轮轮轴轴上上推推动动汽汽车车前前进进，称称为为驱驱动动力力（或或牵牵引引力力），与汽车行驶阻力与汽车行驶阻力R相抗衡。驱动力可按下式计算相抗衡。驱动力可按下式计算:上式为驱动力T与扭矩M之间的函数关系式。同样可推导出驱动力T与功率N之间的关系式为：二、汽车的行驶阻力二、汽车的行驶阻力The Running Resistance 汽车在行驶过程中需要不断克服各种阻力，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，有的来自道路摩这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，有擦力，有的来自汽车上坡行

11、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，这些阻的来自汽车变速行驶时克服惯性的阻力，这些阻力可以分为力可以分为空气阻力、道路阻力和惯性阻力空气阻力、道路阻力和惯性阻力，下，下面分述之。面分述之。1.空气阻力空气阻力AirResistance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）迎面空气质点的压力；）迎面空气质点的压力；（2）车后真空吸力；）车后真空吸力；（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，空气阻由空气动力学的研究与试验结果可知，空气阻力力RW可以用下式计算：可以用下式计算：式

12、中：式中：K空气阻力系数，空气阻力系数，空气密度，一般空气密度，一般1.2258(N.s2/m4);A汽车迎风面积，即正投影面积（汽车迎风面积，即正投影面积（m2）；）；v汽车与空气的相对速度汽车与空气的相对速度(m/s)，可近似地取汽，可近似地取汽车行驶速度。车行驶速度。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表表2-3 车 型 迎风面积A（m2）空气阻力系数K 小客车 1.41.9 0.320.50 载重车 3.07.0 0.601.00 大客车 4.07.0 0.500.80将车速将车速v(m/s)化为化为V(km/h)，并化简得：，并化简得：对于汽车挂车的空气阻力，一般

13、可按每节挂对于汽车挂车的空气阻力，一般可按每节挂车的空气阻力为其牵引车空气阻力的车的空气阻力为其牵引车空气阻力的20计算。计算。2.道路阻力道路阻力RoadResistance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。（1）滚动阻力滚动阻力RollingResistance车轮在路面上滚动所产生的阻力，称为滚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动阻力。一般情况下，滚动阻力与汽车的总重力成正比，若坡道倾角为力成正比，若坡道倾角为时，其值可按下式时，其值可按下式计算：计算：由于坡

14、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：Rf滚动阻力滚动阻力(N)；G车辆总重力车辆总重力(N)；f滚动阻力系数，见表滚动阻力系数，见表24。路面类型路面类型水泥及沥青水泥及沥青表面平整黑表面平整黑碎石路面碎石路面干燥平整干燥平整潮湿不平潮湿不平混凝土路面混凝土路面色碎石路面色碎石路面的土路的土路整的土路整的土路f值值0.010.020.020.0250.030.050.040.050.070.15各类路面滚动阻力系数各类路面滚动阻力系数f值值表表2-4（2）坡度阻力坡度阻力GradeResistance 汽车在坡道倾角为的道路上行驶时，车重G在平行路面方向的分力为 ，

15、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，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，则，则式中：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。道路阻力为滚动阻力与坡度阻力之和，道路阻力为滚动阻力与坡度阻力之和，可按下式计算可按下式计算式中：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InertiaResistance 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

16、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，旋转质量产生速运动时，平移质量产生惯性力，旋转质量产生惯性力矩。惯性力矩。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式中：式中：I旋转部分的转动惯量；旋转部分的转动惯量；旋转部分转动时的角加速度。旋转部分转动时的角加速度。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

17、以大于1的的系数系数，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：式中：式中：RI惯性阻力惯性阻力(N)；G车辆总重力车辆总重力(N)；g重力加速度重力加速度(m/s2)；a汽车的加速度（正值）或减速度汽车的加速度（正值）或减速度（负值）（负值）(m/s2)；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1汽车车轮惯性力影响系数，一般汽车车轮惯性力影响系数，一般10.030.05;2发动机飞轮惯性力的影响系数，一般发动机飞轮惯性力的影响系数，一般小客车小客车20.050.07,载重汽车载重汽车2=0.040.05;ik变速箱的速比，查表变速箱的速比，

18、查表21。这样，汽车的总行驶阻力这样，汽车的总行驶阻力R为为在上述几种阻力中，在上述几种阻力中，空气阻力和滚动阻力永空气阻力和滚动阻力永为正值为正值，亦即在汽车行驶的任何情况下都存在；，亦即在汽车行驶的任何情况下都存在；坡度阻力当上坡时为正值，平坡为零，下坡为负坡度阻力当上坡时为正值，平坡为零，下坡为负值值；而惯性阻力则是：；而惯性阻力则是：加速为正值，等速为零，加速为正值，等速为零，减速为负值。减速为负值。三、汽车的运动方程式与行驶条件三、汽车的运动方程式与行驶条件TheRunningEquationandRunningCondition1.汽车的运动方程式TheRunningEquatio

19、n 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。来克服各种行驶阻力。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（即汽车运动方为驱动平衡。其驱动平衡方程式（即汽车运动方程式）为：程式）为：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进行修进行修正。修正系数用正。修正系数用U表示，称为负荷率。即：表示，称为负荷率。即：式中：式中：U负荷率，取负荷率，取U8090。将有关公式代入式（将有关公式代入式（212），则汽车的运），则汽车的运动方程为动方程为：2.汽车的行驶条件

20、汽车的行驶条件TheRunningCondition 要使汽车行驶，必须具有足够的驱动力来克要使汽车行驶，必须具有足够的驱动力来克服各种行驶阻力服各种行驶阻力。即：。即：上式是汽车行驶的必要条件，即驱动条件。上式是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。即着条件的制约。即汽车正常行驶的充分条件是驱动汽车正常行驶的充分条件是驱动力小于或等于轮胎与路面之间的附着力力小于或等于轮胎与路面之间的附着力，即，即（215）式中：式中：GK驱动轮荷载，一般情况下，小汽车驱动轮荷载，一般情况下，小汽车为总重的为总重的5065

21、%;载重汽车为总重的载重汽车为总重的6580%；附着系数，查表附着系数，查表25。第二节第二节汽车的动力特性汽车的动力特性及加、减速行程及加、减速行程TheAutomobilesDynamicCharacteristicandAccelerateorDecelerateStroke 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、最大速度等性能。坡、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。本节主本节主要介绍汽车的最高速度、最小稳定速度以及汽车要介绍汽车的最高速度、最小稳定

22、速度以及汽车的加、减速行程，为道路的纵断面设计提供依据。的加、减速行程，为道路的纵断面设计提供依据。一、一、汽车的动力因数汽车的动力因数TheAutomobilesDynamicFactor上式等号左端上式等号左端（即驱动力与空气阻力（即驱动力与空气阻力之差）称为之差）称为汽车力后备驱动力汽车力后备驱动力，其值与汽车的构，其值与汽车的构造和行驶速度有关；等号右端为造和行驶速度有关；等号右端为道路阻力道路阻力RR与惯与惯性阻力性阻力RI之和之和，其值主要与动力状况和汽车的行，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：驶方式有关，将右端行驶阻力表达式代入，得：将上式两端

23、同时除以车辆总重将上式两端同时除以车辆总重G，得：，得：(2-16)令上式右端为令上式右端为D，即，即(2-17)D称为动力因数，它表征某种类型的汽车在称为动力因数，它表征某种类型的汽车在海平面高程上，满载的情况下，每单位车重克服海平面高程上，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。道路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（217），得），得显然，显然，D可以表示为车速可以表示为车速V的二次函数，即的二次函数，即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与与V的函数关的函数关系，称为动力特性图。表系，称为动力特性图。表26为东风为东风EQ104载

24、载重汽车原始数据，图重汽车原始数据，图24为东风为东风EQ104载重汽载重汽车的动力特性图。利用该图可以查出各排挡下不车的动力特性图。利用该图可以查出各排挡下不同车速对应的动力因数值。同车速对应的动力因数值。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海平面及汽车满载情况下情况下的标准值绘制的。若道路所在地不在海平的标准值绘制的。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，气压降面上，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正，阻力都随之降低。所以

25、，应对动力因数进行修正，方法是给方法是给D乘上一个修正系数乘上一个修正系数，即，即(2-19)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)。二、汽车的行驶状态二、汽车的行驶状态TheAutomobilesRunningState1道路阻力系数道路阻力系数由式（由式（219）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0加速行驶加速行驶当当D时时a0等速行驶等速行驶当当D时时a0减速行驶减速行驶2、平衡速度平衡速度汽车等速行驶

26、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：3.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Dmax，与之对应的速度称为临界速度（最小，与之对应的速度称为临界速度（最小稳定速度），用稳定速度），用VK表示表示。某一排挡的临界速。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：度可从动力特性图上查得，也可用下式计算：由由dD/dV=0，得，得(2-22)4.最高速度最高速度汽车的最高速度是指节流阀全开、满载的情汽车的最高速度是指节流阀全开、满载的情况下，在表

27、面平整坚实的水平路面上作稳定行驶况下，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度，时的最大速度。每一排挡都有各自的最高速度，可按下式计算：可按下式计算：(2-23)式中：式中：nmax汽车发动机的最大转数汽车发动机的最大转数(r/min)。在每一排挡下，汽车都有最高速在每一排挡下，汽车都有最高速度和最小稳定速度，二者差值越大，度和最小稳定速度，二者差值越大，表示汽车对道路阻力的适应性越强。表示汽车对道路阻力的适应性越强。三、汽车的爬坡能力三、汽车的爬坡能力TheAutomobilesClimbingCapability 1爬坡能力爬坡能力汽车的爬坡能力是指汽车

28、在良好路面上等速汽车的爬坡能力是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能爬上的最大行驶时，克服了其它行驶阻力后所能爬上的最大纵坡度。纵坡度。因因a=0，由式（，由式（219）可得）可得(2-24)在每一排挡下，汽车的爬坡能力都不相同。在每一排挡下，汽车的爬坡能力都不相同。一般一般来说，排挡越低，爬坡能力越强。来说，排挡越低，爬坡能力越强。2、最大爬坡能力、最大爬坡能力 汽车的最大爬坡能力是用最大爬坡坡度来汽车的最大爬坡能力是用最大爬坡坡度来衡量的。衡量的。最大爬坡坡度是指汽车在坚硬路面上最大爬坡坡度是指汽车在坚硬路面上用最低挡作等速行驶时所能克服的最大坡度。用最低挡作等速行驶时所

29、能克服的最大坡度。由于最低挡爬坡能力大，坡道倾角由于最低挡爬坡能力大，坡道倾角也大，此也大，此时时，应该用下式计算，即应该用下式计算，即式中：式中：最低挡所能克服的最大坡道倾角；最低挡所能克服的最大坡道倾角；f滚动阻力系数；滚动阻力系数；最低挡的最大动力因数。最低挡的最大动力因数。则，最大爬坡坡度为则，最大爬坡坡度为四、汽车的加、减速行程四、汽车的加、减速行程TheAutomobilesAccelerateorDecelerateStroke（自学）（自学）第三节第三节汽汽车车的的行行驶驶稳稳定定性性RunningStabilityofAutomobile 汽车的行驶稳定性是指汽车在行驶过汽车

30、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，尚能保持程中，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正常行驶状态和方向，不致失去控制而产生滑移或倾覆等的能力。滑移或倾覆等的能力。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：1.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、及时采取措施

31、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。一、汽车行驶的纵向稳定性一、汽车行驶的纵向稳定性LongitudinalStabilityofAutomobileRunning1.纵纵向向倾倾覆覆LongitudinalOverturn产生纵向倾覆的临界状态是汽车前轮法向产生纵向倾覆的临界状态是汽车前轮法向反作用力反作用力Z1为零，此时汽车可能绕为零，此时汽车可能绕O2点发生倾点发生倾覆现象。对覆现象。对O2点取矩并让点取矩并让Z10，得，得(2-30)式中：式中：a。Z1为零时的极限倾角；为零时的极限倾角；i。Z1为零时道路的纵坡度。为零时

32、道路的纵坡度。2.纵纵向向滑滑移移LongitudinalSlide对于后轮驱动的汽车，根据附着条件，对于后轮驱动的汽车，根据附着条件，驱动力不产生滑移的驱动力不产生滑移的临界状态是临界状态是:因为因为 (2-31)所以所以 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。i的大小主要取决于驱动轮荷载的大小主要取决于驱动轮荷载GK与汽车总重力与汽车总重力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

33、面的附着力。3.纵向纵向稳稳定定性性保保证证LongitudinalStabilityGuaranteeing一般一般接近于接近于1,而而远远小于远远小于1，所以所以也就是说，汽车在坡道上行驶时，也就是说，汽车在坡道上行驶时，在发生纵向倾覆在发生纵向倾覆前先前先,发生纵向滑移现象。发生纵向滑移现象。为保证汽车行驶的纵向为保证汽车行驶的纵向稳定性，道路设计应满足不产生纵向滑移为条件，稳定性，道路设计应满足不产生纵向滑移为条件，这样，也就避免了汽车的纵向倾覆现象。这样，也就避免了汽车的纵向倾覆现象。所以，汽车行驶的纵向稳定条件为所以，汽车行驶的纵向稳定条件为(2-32)只要设计的道路纵坡度满足上式

34、条件，当汽只要设计的道路纵坡度满足上式条件，当汽车满载时车满载时,一般都能保证纵向行驶的稳定性。但一般都能保证纵向行驶的稳定性。但在运输中装载过高时，由于重心高度在运输中装载过高时，由于重心高度hg的增大，的增大，有可能破坏纵向稳定性条件，所以，应对汽车装有可能破坏纵向稳定性条件，所以，应对汽车装载高度有所限制。载高度有所限制。二、汽二、汽车车行行驶驶的的横横向向稳稳定定性性LateralStabilityoftheAutomobileRunning1.汽车在平曲线上行驶时力的平衡汽车在平曲线上行驶时力的平衡BalanceofForceonthePlaneCurve 汽车在平曲线上行驶时会产生

35、离心力，其作汽车在平曲线上行驶时会产生离心力，其作用点在汽车重心，其方向水平背离圆心。用点在汽车重心，其方向水平背离圆心。汽车离汽车离心力的大小与行驶速度的平方成正比心力的大小与行驶速度的平方成正比,而与平曲而与平曲线半径成反比。线半径成反比。式中：式中：F离心力（离心力（N）；）；R平曲线半径（平曲线半径（m）v汽车行驶速度（汽车行驶速度（m/s）。）。在平曲线上行驶的汽车，离心力对其稳定性在平曲线上行驶的汽车，离心力对其稳定性的影响很大，它可使汽车向外侧滑移或倾覆。的影响很大，它可使汽车向外侧滑移或倾覆。为为了减少离心力的作用，保证汽车在平曲线上稳定了减少离心力的作用，保证汽车在平曲线上稳

36、定行驶，必须使平曲线上路面做成外侧高、内侧低，行驶，必须使平曲线上路面做成外侧高、内侧低，呈单向横坡形式，称为呈单向横坡形式，称为横向超高横向超高。将离心力将离心力F与汽车重力与汽车重力G分解为平行于路面的横向分解为平行于路面的横向力力X和垂直于路面的竖向力和垂直于路面的竖向力Y，即，即由于路面横向倾角由于路面横向倾角一般较小，则一般较小，则其中其中称为横向超高坡度（简称超高率），称为横向超高坡度（简称超高率），所以所以 横向力横向力X是汽车行驶的不稳定因素，竖向力是是汽车行驶的不稳定因素，竖向力是稳定因素。稳定因素。就横向力而言，只从其值的大小是无法就横向力而言，只从其值的大小是无法反映不同

37、重量汽车的稳定程度。例如，反映不同重量汽车的稳定程度。例如，5KN的横向的横向力若作用在小汽车上，可能使其横向倾覆或滑移，力若作用在小汽车上，可能使其横向倾覆或滑移，而作用在重型载重汽车上可能是安全的。于是采用而作用在重型载重汽车上可能是安全的。于是采用横向力系数横向力系数来衡量稳定性程度，其定义为单位车重来衡量稳定性程度，其定义为单位车重的横向力，即的横向力，即将车速将车速v(m/s)化为化为V(km/h)，则，则式中：式中：R平曲线半径（平曲线半径（m）；）；横向力系数；横向力系数；V行车速度（行车速度（km/h）；）；ih横向超高坡度。横向超高坡度。上式表达了横向力系数与车速、平曲线半径

38、上式表达了横向力系数与车速、平曲线半径及超高之间的关系。及超高之间的关系。车速车速V越大、平曲线半径越大、平曲线半径R越小、横向超高坡度越小、横向超高坡度ih越小，则横向力系数越小，则横向力系数越越大，汽车的横向稳定性就越差。大，汽车的横向稳定性就越差。2.横横向向倾倾覆覆条条件件分分析析LateralOverturn ConditionAnalysis 汽车在平曲线上行驶时，由于横向力的作用，汽车在平曲线上行驶时，由于横向力的作用，可能汽车绕外使侧车轮接触点产生可能汽车绕外使侧车轮接触点产生向外倾覆的危向外倾覆的危险险。为使汽车不产生倾覆，必须使倾覆力矩小于。为使汽车不产生倾覆，必须使倾覆力

39、矩小于或等于稳定力矩。即或等于稳定力矩。即一般情况下，一般情况下，Fih比比G小得多，可忽略不计，则小得多，可忽略不计，则(2-34)式中：式中：b汽车轮距（汽车轮距（m）hg汽车重心高度（汽车重心高度（m）。）。将式（将式（234）代入式（）代入式（223）并整理，得）并整理，得(2-35)利用上式可以确定：利用上式可以确定：（1）汽车在平曲线上行驶时，若已知汽车运行）汽车在平曲线上行驶时，若已知汽车运行速度速度V，则可计算汽车不产生横向倾覆的最小平，则可计算汽车不产生横向倾覆的最小平曲线半径曲线半径R；（2）若已知平曲线半径）若已知平曲线半径R和横向超高坡度和横向超高坡度ih，则可计算汽车

40、不产生横向倾覆的最大允许行驶速则可计算汽车不产生横向倾覆的最大允许行驶速度。度。3.横横向向滑滑移移条条件件分分析析LateralSlideConditionAnalysis汽车在平曲线上行驶时，因横向力的存在，汽车在平曲线上行驶时，因横向力的存在，可能使汽车沿横向力的方向产生横向滑移。可能使汽车沿横向力的方向产生横向滑移。为使为使汽车不产生横向滑移必须使横向力小于或等于轮汽车不产生横向滑移必须使横向力小于或等于轮胎与路面之间的横向附着力胎与路面之间的横向附着力，即，即 (2-36)式中：式中：横向附着系数，一般：横向附着系数，一般：，见表见表25。(2-37)同样，利用上式可以计算出汽车在平

41、曲线上行驶同时，同样，利用上式可以计算出汽车在平曲线上行驶同时，不产生横向滑移的最小平曲线半径不产生横向滑移的最小平曲线半径R或最大允许行驶或最大允许行驶速度速度V。4.横横向向稳稳定定性性的的保保证证LateralStabilityGuaranteeing由式（由式（234）和式（）和式（236）可知，汽车在）可知，汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于值的值的大小。现代汽车在设计制造时，一般重心较低，大小。现代汽车在设计制造时，一般重心较低，即，即而而所以所以也就是也就是汽汽车在平曲线上行驶时，在发生横向倾覆车在平曲线上行驶时，在发生横向倾覆之前，先

42、产生横向滑移现象。之前，先产生横向滑移现象。为此为此,在道路设计时应首先保证汽车不产生横在道路设计时应首先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。只向滑移，同时也就保证了横向倾覆的稳定性。只要设计时采用的要设计时采用的值满载式（值满载式（236）的条件，一）的条件，一般在满载的情况下都能保证行车的横向稳定性。般在满载的情况下都能保证行车的横向稳定性。但在装载过高时，可能发生横向倾覆但在装载过高时，可能发生横向倾覆,应严格控制应严格控制超高。超高。三三.汽汽车车行行驶驶的的纵纵横横组组合合向向稳稳定定性性LongitudinalandLateralStabilityoftheAu

43、tomobileRunning(SelfStudy)第四节第四节汽车的制动性汽车的制动性 Brake Performance of Automobile汽车的制动性是指汽车行驶中强制降低车速汽车的制动性是指汽车行驶中强制降低车速以至停车，或在下坡时能保持一定速度稳定行驶以至停车，或在下坡时能保持一定速度稳定行驶的能力。的能力。汽车的制动性直接关系到汽车的行驶安全，汽车的制动性直接关系到汽车的行驶安全，一些重大交通事故往往与制动距离太长有关。所一些重大交通事故往往与制动距离太长有关。所以，具有良好的制动性能，是汽车安全行驶的重以，具有良好的制动性能，是汽车安全行驶的重要保障。要保障。一、汽车制动

44、性的评价指标一、汽车制动性的评价指标EvaluatingIndicatorofbrakeperformance1制动效能制动效能2制动效能的热稳定性制动效能的热稳定性3制动时汽车的方向稳定性制动时汽车的方向稳定性其中其中制动距离是最基本的评价指标制动距离是最基本的评价指标，是汽车，是汽车从降低车速开始到停车的最小距离。后两个指标从降低车速开始到停车的最小距离。后两个指标与道路设计无关，主要应用于汽车的设计与制造。与道路设计无关，主要应用于汽车的设计与制造。二、制动距离二、制动距离TheDistanceofBrake1制动平衡方程式制动平衡方程式汽车制动时，给车轮施加以制动力汽车制动时，给车轮施

45、加以制动力P以阻止以阻止车轮前进。在急刹车时车轮前进。在急刹车时P值最大，而值最大，而最大的最大的P值取值取决于轮与路面之间的附着力。决于轮与路面之间的附着力。在附着系数较小的在附着系数较小的路面上，若制动力大于附着力，车轮将在路面上路面上，若制动力大于附着力，车轮将在路面上滑移，易使制动方向失去控制，这是绝对不允许滑移，易使制动方向失去控制，这是绝对不允许的。所以，制动力的。所以，制动力P的极限值为的极限值为PG 式中：式中：G分配到制动轮上的重力。现代汽分配到制动轮上的重力。现代汽车全部车轮均为制动轮，车全部车轮均为制动轮，G值变为汽车的总重力；值变为汽车的总重力；路面与轮胎之间的附着系数

46、，路面与轮胎之间的附着系数，见表见表2-5。制动力制动力P的方向与汽车的运动方向相反。另的方向与汽车的运动方向相反。另外，因汽车制动时速度减少很快，可忽略空气阻外，因汽车制动时速度减少很快，可忽略空气阻力。所以，制动平衡方程式为力。所以，制动平衡方程式为即即(2-40)(2-41)2制动距离制动距离因因则则将将v(m/s)化为化为V(km/h)并积分，得并积分，得(2-42)式中：式中：S制动距离制动距离(m)；V1制动初速度制动初速度(km/h)；V2制动终速度制动终速度(km/h)。当制动到汽车停止时当制动到汽车停止时V20，则，则(2-43)第五节第五节汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性FuelEconomyoftheAutomobile(SelfStudy)作业：作业：课本课本P.34第第14题题