2 第二章 汽车行驶理论

Pt↑： Me↑ γ↑ η↑ ↑：路表粗糙、加强排水、改进轮胎 P↓：路面平整Pf↓、降低纵坡Pi↓、 改进车型Pj↓
要求道路：纵坡平缓，路面平整、粗糙。
§ 2.3 汽车在道路上行驶的稳定性
汽车行驶的稳定性(running stability) -----指汽车在
行驶过程中，受外部因素作用，而不发生侧滑、倾 覆现象的能力。 – 按方向分： 纵向稳定性 \ 横向稳定性 – 丧失稳定的方式分：滑动稳定性 \ 倾覆稳定性
④转动角速度ω：单位时间内曲轴转动的角度(rad/s)
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
2.牵引力(tractive force)的产生及传递 2）发动机曲轴扭矩及外特性曲线
发动机有效功率与曲轴扭矩的关系 N=M·ω/1000 (KW) ω=2πn/60(rad/s) N=2πM·n/1000×60=M· n/9549
Pt Pf Pi Pw Pj (2 -15)
(2) 汽车行驶的两个条件 ①必要条件 （即驱动条件） ―――牵引力必须能够克服各项行 驶阻力， Pt P 。 ②充分条件（附着条件）――引力必须≤轮胎与路面间的最 大摩擦力， Pt Gd 。
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
旋转
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle) （2）汽车的行驶阻力 4）惯性阻力 旋转质量组成部分较多，且各部分的转动惯量和角加 速度不同，计算比较复杂，为方便计算，一般给平质量惯 性力乘以大于1的系数，来代替旋转质量惯性力矩的影响 G 。 R a (N) g
5.动力性能(dynamic force)分析
Pt Pw Ga ( f i ) Ga
dv
g dt
（2-18）
Pt Pw dv D= f i Ga g dt
（2-19）
Pt Pw 式中左边 代表汽车单位重量的有效牵引力；右边为汽车 Ga
的动力性能， 这个数值称为动力因数(driving force factor)， D 表示， 用 表征汽车克服道路阻力和惯性阻力的能力，随车速而变化。
一门在分析汽车行驶基本规律的基础上，研究汽车行 驶原理、使用性能和行驶性能的学科。
•
通过研究，进一步分析影响汽车使用和行驶性能 的各种因素，最大限度地从汽车构造、公路设计以及
其它行车条件等方面发挥汽车的使用效益。
§ 2.1 概 述
2.汽车的行驶性能
• 1)动力性能(dynamic force)
• 2)通过性（cross-country power）

（2-24）
h, tan 较小，可略去不计，并且 L1 Gd ， 因
L
Ga
Gd L1 t an L Ga
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle) （2）汽车的行驶阻力 ② 空气阻力的计算
1 RW KAv 2 2
K——空气阻力系数，它与汽车的流线型有关，可参 考表2—3选用或查阅有关资料 将车速v（m/s）化为V（Km/h）并化简，得并化简，得 KAV 2 RW 21.15
（2-5）
Zz
Ga
（2-6）
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
2.牵引力(tractive force)的产生及传递 （1）牵引力 1）汽车发动机的基本指标 ①有效功率N ：单位时间内具有的做功的能力。(KW)
②转速n ：发动机曲轴单位时间内的旋转次数(n/min)
③扭矩M ：发动机产生于曲轴上的转动力矩。(N· m)
N=nM时，M=Mmax
③当n=nN时，N=Nmax
④ 当n>nN时，N下降。
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
2.牵引力(tractive force)的产生及传递
• 发 动 机 曲 轴 扭 矩 Ｍ e—→ 离 合 器 —→ 变 速 器 iK—→传动轴—→主传动器i0—→车轮Ｍ Ｋ — → Pt • iK=ne／n1M ii0=n1／nK M i
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle) （2）汽车的行驶阻力 4）惯性阻力
平移质量的惯性力
RI1 m a
G a g
d dt
旋转质量的惯性力矩
RI 2 I
d I -- 旋转部分的转动惯量； dt 部分转动的角加速度。
Rf f G
f 与路面的种类 、行驶车速、轮胎性质有关。 ①．路面种类：
路面类型 水泥及沥青 表面平整的黑 色碎石路面 0.02～0.025 0.03～0.05 0.04～0.05 碎石路面 干燥平整的土路
混凝土路面
值 0.01～0.02
潮湿不平 整的土路 0.07～0.15
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
45º
100％
§ 2.3 汽车在道路上行驶的稳定性
1.汽车行驶的纵向稳定(longitudinal stability)
(3)纵向倒溜
下滑力= G a sin ，附着力= Z 2 将（2-22）带入得
G a sin t an
G a cos L1 Ga sin hg L L1 hg t an L
则：M=9549×N/n (N· m)
该曲线称发动机的特性曲线 外特性曲线—节流阀全开，对应的 曲线称为发动机的外特性曲线。
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
2.牵引力(tractive force)的产生及传递 2）发动机曲轴扭矩及外特性曲线 由图可见： ① 当n=nmin，为最小稳定工作转速
②当n增大时，N，M都增大。
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
5.动力性能(dynamic force)分析 （1）当汽车作等速行驶： D=f+i=ψ ψ 称为道路阻力系数 （2）动力特性图 D-----V 关系图
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
5.动力性能(dynamic force)分析 （3）提高汽车的运行效率，从三方面入手： 1）提高汽车牵引力； 2）提高路面与轮胎间的附着力； 3）减小行驶阻力。

影响因素： ①汽车本身的结构参数； ②驾驶员的因素； ③作用于汽车的外因。
§ 2.3 汽车在道路上行驶的稳定性
纵向稳定性
汽车的行驶稳定性
纵向滑移
纵向倾覆
纵坡、重心、 先后
横向稳定性
纵向滑移
纵向倾覆
横坡、速度、 弯道半径、先后
§ 2.3 汽车在道路上行驶的稳定性
1.汽车行驶的纵向稳定(longitudinal stability)
• （3）由于路面结构而产生的力。
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
1.汽车行驶中的受力分析 （1） 直线上行驶
Z1
Ga cos ( L2 frk ) Ga hg sin Pj1 hg M j1 M j 2 Pw hw L Ga cos ( L1 frk ) Ga hg sin Pj1 hg M j1 M j 2 Pw hw L
• 3)制动性 (braking power)
• 4)行驶稳定性(running stability)
• 5)行驶平顺性(smooth running) • 6)操纵稳定性(operating stability)
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
1.汽车行驶中的受力分析
• （1）由汽车轮胎与路面接触而产生的路面摩擦力 。 • （2）因路面凹凸不平而产生的力。
（2-10）
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle) （2）汽车的行驶阻力
1）滚动阻力
2）坡度阻力 3）空气阻力
4）惯性阻力
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle) （2）汽车的行驶阻力 1）滚动阻力：车轮滚动时轮胎与路面之间的摩擦阻 力，是由于轮胎与路面变形引起的。
Ga cosL1 Ga sin hg L
（2-22）
§ 2.3 汽车在道路上行驶的稳定性
1.汽车行驶的纵向稳定(longitudinal stability)
(2)纵向倾覆
Z1
Z1 0
G a cosL2 Ga sin hg L
L2 tan 0 hg
>>1
（2-21）
（2-1）
Z2
（2-2）
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
1.汽车行驶中的受力分析
（2）曲线上行驶
Zr
Ga
B B cos Ga hg sin Pjy sin Pjy hg cos 2 2 B B B cos Ga hg sin Pjy sin Pjy hg cos 2 2 B
3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle) （2）汽车的行驶阻力
②．行驶车速：受车速影响较大。
V<50时，f 变化较小。V>100时，f增加较快。 V=150-200时，f 急剧增大。 ③. 轮胎性质：胎压，轮胎材料，结构。
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle) （2）汽车的行驶阻力
2）坡度阻力：汽车爬坡时，重力的分 力对行车的阻力。
Ri G sin
由于公路纵坡α 较小 (α <5°) 所以
sin tg i Ri G i
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
I
—惯性力系数(或旋转质量换算系数)。
惯性力系数主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以 及传动系的传动比有关.
1 1 2ik2
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle) （2）汽车的行驶阻力 滚动阻力 坡度阻力 空气阻力 惯性阻力
汽车的总行驶阻力为
R R f Ri Rw RI
§ 2.2 汽车的牵引力与牵引平衡
4.牵引平衡和汽车行驶的必要条件
(1) 牵引平衡
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。当 驱动力与各种行驶阻力之代数和相等的时候，称为驱动平衡。其驱动平衡 方程式(也称汽车的运动方程式)为
(1)汽车在直坡道上的受力分析
1）对后轮着地点 B 取矩，则可求得前轮垂直反力：
Z1 L Ga cosL2 Ga sin hg
Z1
Ga cosL2 Ga sin hg L
（2-21）
2）对前轮着地点 A 取矩，则可得后轮垂直反力：
Z 2 L Ga cosL1 Ga sin hg Z 2
3.汽车的行驶阻力(resistance to motion of motor vehicle) （2）汽车的行驶阻力
3Baidu Nhomakorabea 空气阻力
① 空气阻力的产生原因
A.汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力
。 B.车后的真空吸力 C.空气质点与车身表面的摩擦力。 当行驶速度在100KM/h,以上，有时一半的功
率用来克服空气阻力。
K e K 0 M
Me
N 1000 60 N e 9549 e 2 ne ne
M k M e i k i0 M Pt rk rk
所以有牵引力
n e 60 ne rk ( km / h) 又 V 2rk = 0.377 i k i0 1000 i k i0
ne N e M Pt 0.377 M e M 3600 (N ) V V
《道路勘测设计
重庆交通大学
第2章 汽车行驶理论
《道路勘测设计
重庆交通大学
§ 2.1 § 2.2 § 2.3
概
述
汽车的牵引力与牵引平衡 汽车在道路上行驶的稳定性
§ 2.4
§ 2.5
汽车的制动性能
汽车在道路上的行驶轨迹
§ 2.1 概 述
1.研究汽车行驶理论的意义
•
汽车行驶理论(theory of automobile running)是