第3,4讲汽车行驶特性21
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汽车理论课件 第一章 汽车的动力性 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
这里的“行驶阻力”指的就是Ff+FW。
Ff
3
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
最高车速行驶时 Fi=0 Fj=0
Ft=Ff+Fw
一般情况下，并不需要以最高车速行驶。此时，
1.确定uamax 驾驶者可以减小节气门开度，使发动机工作在部 分负荷状态下，驱动力与行驶阻力仍然平衡。
发动机以部分 负荷工作即可
1 f 2
f2
17
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
3）计算加速时间
i0
du g (D f )
dt
做出加速度曲线
计算加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图解 积分即可计算加速时间。
18
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
由动力特性图确定动力性指标总结
已知动力因数
2）计算爬坡度
du 0 dt
iD f
➢由动力特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。
➢Ⅰ挡工作时，爬坡度较大，此时以 imax＝D1max－f 计算的误差也较大，可以用下式计算
D1max fcosmax sinmax cosmax 1 sin 2 max
max
arcsin
D1max
f
1
D2 1max
6
第一节 汽车的动力性指标
2.加速时间t
汽车的加速时间有两个含义，单位均为s。
（1）原地起步加速时间：汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步，并 以最大的加速强度（包括选择恰当的换挡时机）逐步换 至最高挡后到某一预定的车速或距离所需的时间。
（2）超车加速时间：用最高档或次高挡由某一较低车 速全力加速至某一高速所需的时间。
思考
当Ff+FW与Ft5没有 交点时，如何确定最高 车速？此时对应的发动 机工况如何？
Ff
3
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
最高车速行驶时 Fi=0 Fj=0
Ft=Ff+Fw
一般情况下，并不需要以最高车速行驶。此时，
1.确定uamax 驾驶者可以减小节气门开度，使发动机工作在部 分负荷状态下，驱动力与行驶阻力仍然平衡。
发动机以部分 负荷工作即可
1 f 2
f2
17
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
3）计算加速时间
i0
du g (D f )
dt
做出加速度曲线
计算加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图解 积分即可计算加速时间。
18
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
由动力特性图确定动力性指标总结
已知动力因数
2）计算爬坡度
du 0 dt
iD f
➢由动力特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。
➢Ⅰ挡工作时，爬坡度较大，此时以 imax＝D1max－f 计算的误差也较大，可以用下式计算
D1max fcosmax sinmax cosmax 1 sin 2 max
max
arcsin
D1max
f
1
D2 1max
6
第一节 汽车的动力性指标
2.加速时间t
汽车的加速时间有两个含义，单位均为s。
（1）原地起步加速时间：汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步，并 以最大的加速强度（包括选择恰当的换挡时机）逐步换 至最高挡后到某一预定的车速或距离所需的时间。
（2）超车加速时间：用最高档或次高挡由某一较低车 速全力加速至某一高速所需的时间。
思考
当Ff+FW与Ft5没有 交点时，如何确定最高 车速？此时对应的发动 机工况如何？
汽车动力学ppt课件
算所得得半径。用作运动学分析。
rr
S
2nw
一般可不计差别： rs≈ rr ≈ r
4）汽车的驱动力图
发动机外特性确定的是发动机输出转矩和转速关系。 经传动系到达车轮后，可表示为驱动力与车速间的关系。
由式（1）得各档位的 Ft值。
发动机转速n与汽车行
驶速度ua间的关系
ua
0.377
rn ig io
单位 ua: km/h n: r/min r: m
之间的函数关系。用试验曲线或拟合多项式表达。
▪发动机外特性曲线：发动机 节气门置于全开位置
▪发动机部分负荷特性曲线： 发动机节气门置于部分开启位 置
台架试验特性曲线：发动 机台架试验时所获得的曲线。
使用外特性曲线：带上全 部附件时的外特性。与台架试 验特性相差5~15%。
2）传动系机械效率
传动系各部件（变速器、万向节、主减速器）的摩擦导 致的功率损失。由试验测得。
Ft≤ FZ ·φ 对后轮驱动汽车：
FX2/ FZ2 = Cφ2 φ， 式中， Cφ2——后轮驱动汽车驱动轮的附着率
对前轮驱动汽车，前轮驱动的附着率也不能大于 地面附着系数。
将驱动条件和附着条件连起来，有：
Ff+Fw+Fi≤Ft≤FZ·φ
此即汽车行驶的必要与充分条件，称为汽车行驶 的驱动-附着条件。
一、驱动力
1.定义
发动机产生的转矩，经传动系至驱动轮，转矩Tt对地面 产生圆周力Fo，地面对驱动轮的反作用力Ft即为驱动力。
2.表达式
Ft =Tt /r r—车轮半径
驱动轮转矩Tt与发动机转矩 Ttq的关系为：
故：
Ft
Ttq ig iot
r
3.表达式涉及的几项具体内容
rr
S
2nw
一般可不计差别： rs≈ rr ≈ r
4）汽车的驱动力图
发动机外特性确定的是发动机输出转矩和转速关系。 经传动系到达车轮后，可表示为驱动力与车速间的关系。
由式（1）得各档位的 Ft值。
发动机转速n与汽车行
驶速度ua间的关系
ua
0.377
rn ig io
单位 ua: km/h n: r/min r: m
之间的函数关系。用试验曲线或拟合多项式表达。
▪发动机外特性曲线：发动机 节气门置于全开位置
▪发动机部分负荷特性曲线： 发动机节气门置于部分开启位 置
台架试验特性曲线：发动 机台架试验时所获得的曲线。
使用外特性曲线：带上全 部附件时的外特性。与台架试 验特性相差5~15%。
2）传动系机械效率
传动系各部件（变速器、万向节、主减速器）的摩擦导 致的功率损失。由试验测得。
Ft≤ FZ ·φ 对后轮驱动汽车：
FX2/ FZ2 = Cφ2 φ， 式中， Cφ2——后轮驱动汽车驱动轮的附着率
对前轮驱动汽车，前轮驱动的附着率也不能大于 地面附着系数。
将驱动条件和附着条件连起来，有：
Ff+Fw+Fi≤Ft≤FZ·φ
此即汽车行驶的必要与充分条件，称为汽车行驶 的驱动-附着条件。
一、驱动力
1.定义
发动机产生的转矩，经传动系至驱动轮，转矩Tt对地面 产生圆周力Fo，地面对驱动轮的反作用力Ft即为驱动力。
2.表达式
Ft =Tt /r r—车轮半径
驱动轮转矩Tt与发动机转矩 Ttq的关系为：
故：
Ft
Ttq ig iot
r
3.表达式涉及的几项具体内容
汽车行驶平顺性
上、下限频率与中心频率的关系为：
f f
u l
1.12 0.89
fc fc
一、汽车行驶平顺性的评价指标
1/3倍频法认为：同时有许多个1/3倍频带都有能量作用于人体 时，各个频带振动作用无明显联系，对人体产生的影响主要是 人体感觉振动强度最大的那个1/3倍频带所造成的。
将振动传至人体加速度的功率谱密度Gp(f)所对应的1/3倍频带中心频 率fci在带宽Δfi区间积分，得到各个1/3倍频带的加速度均方根值分量σpi
车轮动载荷。 评价指标：人体对振动的响应、行驶安全性。
研究平顺性的主要目的：控制汽车振动系 统的动态特性，使振动系统的“输出”在 给定工况的“输入”下不超过一定界限， 以保持乘员的舒适性 。
平顺性分析——建立在随机振动理论的基 础上。
一、随机振动基础和路面输入（补充）
1. 随机振动基本概念
ISO2631用加速度均方根值（σrms）表示人体在1~80Hz范围内的三个感觉 界限，即：
①“舒适—降低界限TCD”——人体感觉良好，可以顺利完成吃、写、读 等动作；
②“疲劳—工效降低界限TFD”——驾驶员能够保持正常进行驾驶； ③“暴露极限”——人体可以承受振动量的上限。
“舒适—降低界限TCD”为“疲劳—工效降低界限TFD”的1/3.15；“暴露 极限”为“疲劳—工效降低界限TFD”的2倍。
人体对加速度敏感度的加权系数
倍频带的中心频率 (Hz)
加权系数 w(fci)
垂直振动
水平振动
1.0
0.5
1.0
2.0
0.71
1.0
4.0
1.0
0.5
8.0
1.0
0.25
第三节 汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图
第三节 汽车的驱动力---行驶阻力 汽车的驱动力--行驶阻力 平衡图与动力特性图
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
本节将通过作图法确定汽车动力性指标。 本节将通过作图法确定汽车动力性指标。
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
由动力特性图确定动力性评价指标 δdu δdu = f +i + D =ψ +
gdt
gdt
1）计算最高车速
du =0 dt dt
最高 车速
i =0
D= f
f
uamax
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
2）计算爬坡度 ）
α = arcsin
F −(F + F ) t f w G
i=tanα 可以做出爬坡度图。 可以做出爬坡度图。
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
二、动力特性图
F = F + F + F + Fj t f i w
δdu F −F t w =ψ + G gdt
奥迪A4 轿车驱动力—行驶阻力平衡图 奥迪 轿车驱动力 行驶阻力平衡图
8 00 0 7 00 0
6 00 0 Ft 1 5 00 0 Ft 2 Ft 3 4 00 0 Ft 4 Ft 5 3 00 0 Ft 6 Ff +F w 2 00 0
F /N
1 00 0
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
本节将通过作图法确定汽车动力性指标。 本节将通过作图法确定汽车动力性指标。
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
由动力特性图确定动力性评价指标 δdu δdu = f +i + D =ψ +
gdt
gdt
1）计算最高车速
du =0 dt dt
最高 车速
i =0
D= f
f
uamax
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
2）计算爬坡度 ）
α = arcsin
F −(F + F ) t f w G
i=tanα 可以做出爬坡度图。 可以做出爬坡度图。
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
二、动力特性图
F = F + F + F + Fj t f i w
δdu F −F t w =ψ + G gdt
奥迪A4 轿车驱动力—行驶阻力平衡图 奥迪 轿车驱动力 行驶阻力平衡图
8 00 0 7 00 0
6 00 0 Ft 1 5 00 0 Ft 2 Ft 3 4 00 0 Ft 4 Ft 5 3 00 0 Ft 6 Ff +F w 2 00 0
F /N
1 00 0
第3章汽车的分类与使用性能
汽车动力性的评价指标
汽车平均行驶速度是汽车动力性的总指标。 以尽可能获取高的平均行驶速度的观念出发，
汽车动力性主要由三方面的指标来评定：即 最高速度、加速性能和上坡性能。
动力性指标（1）：汽车最高速度
概念：最高速度是指汽车满载行驶平直良好 路面（混凝土或沥青）上所能达到的最高行 驶速度。
说明：最高速度对于长途运输车辆的平均行 驶速度影响较大。
VIN：可识别汽车的产地、制造商、种类形式、
品牌、装载质量、轴距、驱动方式、生产日期、出 厂日期、发动机种类型号及排量，变速器种类型号 及汽车出厂顺序号码等。
VIN组成
第一部分：世界制造厂识别代码（WMI） 第二部分：车辆说明部分（VDS） 第三部分：检验位 第四部分：车辆指标部分（VIS）
影响汽车燃料经济性的因素之二:
使用方面因素的影响
汽车的技术状况
驾驶员的操作技术水平
运行条件的影响
汽车的通过性
影响汽车通过性的主要几何参数 最小离地间隙 接近角 离去角 最小转弯半径
汽车的制动性
汽车制动性能是汽车主要性能之一。制动 性能的好坏直接影响行车安全，也关系到 汽车动力性的有效发挥。
地面制动力:汽车的地面制动力首先取决 于制动器制动力，如没有制动器制动力 的作用，地面制动力也将不会产生，但 同时又受地面附着条件的限制。所以只 有当汽车具有足够的制动器制动力，同 时地面又能提供高的附着力时，才能获 得足够的地面制动力。
汽车制动性评价指标
主要三个方面:制动效能、制动效能的恒定性和制 动方向的稳定性。
最高档或次高档加速性能（又称超车加速性能）是 汽车用最高档或次高档由某一预定的中速全力加速 至另一预定高速时所经过的时间或距离来评定。
《道路勘测设计》汽车行驶理论
26
§ 2.2 汽车的动力特性 三、汽车的爬坡能力
1、定义：指汽车在良好路面上等速行驶时克服了其它行驶阻 力后所能爬上的纵坡度。
i D f
2、最大爬坡度：指汽车在坚硬路面上用最低档作等速行驶时 所能克服的最大坡度。
3、汽车的动力上坡：在上坡之前加速，让汽车利用上坡时的 减速惯性力来提高爬坡能力，这种用惯性力克服坡度的方法 即为动力上坡。
10
§ 2.1 汽车的动力、行驶阻力及汽车的行驶条件
二、汽车的牵引力
• 发动机曲轴扭矩Ｍe—→离合器—→变速器iK—→传动轴—→ 主传动器i0—→车轮ＭＫ—→ Pt
• iK=ne／n1 i0=n1／nK
M K M eiK i0M
Me
1000 60
2
Ne ne
9549 Ne ne
Pt
Mk rk
4
§ 2.1 汽车的动力、行驶阻力及汽车的行驶条件 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。 • （3）由于路面结构而产生的力。
5
§ 2.1 汽车的动力、行驶阻力及汽车的行驶条件 一、汽车行驶中的受力分析
（1） 直线上行驶
G ——实际装载时汽车的总重力
25
§ 2.2 汽车的动力特性 二、车速特性
1、临界速度Vk 与每一排挡的最大动力系数Dmax相应的速度。
2、汽车的最高速度： 指节流阀全开、满载（不带挂车）、在表面平整 坚实水 平路段上作稳定行驶时的速度。
3、汽车的最小稳定速度 指满载（不带挂车）在路面平整坚实的水平路段上，以最 低档行驶时的临界速度。
RW CAvH n
令K=Cρ，取n=2，并将车速v（m/s）化为V
§ 2.2 汽车的动力特性 三、汽车的爬坡能力
1、定义：指汽车在良好路面上等速行驶时克服了其它行驶阻 力后所能爬上的纵坡度。
i D f
2、最大爬坡度：指汽车在坚硬路面上用最低档作等速行驶时 所能克服的最大坡度。
3、汽车的动力上坡：在上坡之前加速，让汽车利用上坡时的 减速惯性力来提高爬坡能力，这种用惯性力克服坡度的方法 即为动力上坡。
10
§ 2.1 汽车的动力、行驶阻力及汽车的行驶条件
二、汽车的牵引力
• 发动机曲轴扭矩Ｍe—→离合器—→变速器iK—→传动轴—→ 主传动器i0—→车轮ＭＫ—→ Pt
• iK=ne／n1 i0=n1／nK
M K M eiK i0M
Me
1000 60
2
Ne ne
9549 Ne ne
Pt
Mk rk
4
§ 2.1 汽车的动力、行驶阻力及汽车的行驶条件 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。 • （3）由于路面结构而产生的力。
5
§ 2.1 汽车的动力、行驶阻力及汽车的行驶条件 一、汽车行驶中的受力分析
（1） 直线上行驶
G ——实际装载时汽车的总重力
25
§ 2.2 汽车的动力特性 二、车速特性
1、临界速度Vk 与每一排挡的最大动力系数Dmax相应的速度。
2、汽车的最高速度： 指节流阀全开、满载（不带挂车）、在表面平整 坚实水 平路段上作稳定行驶时的速度。
3、汽车的最小稳定速度 指满载（不带挂车）在路面平整坚实的水平路段上，以最 低档行驶时的临界速度。
RW CAvH n
令K=Cρ，取n=2，并将车速v（m/s）化为V
2汽车行驶特性
第一节
概述
道路线形设计要保证： 1 保证汽车行驶的稳定性，即保证安全行 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 力等。 2 尽可能提高车速。车速是评价运输效率 的主要影响因素，因此为提高车速，路线应具有 良好的线形(如曲线半径、最大纵坡等)，充分发 挥汽车行驶的动力性能。
（P35~39）
汽车在道路上行驶时，必须具备两个条
件：其一是有足够的驱动力来克服各种行驶 阻力，这是必要条件；其二是驱动力小于或 等于轮胎与路面间的最大摩擦力(附着力)，这 是保证汽车正常行驶不致使车轮空转打滑的 条件，也就是充分条件。P39
一、汽车的驱动力
1、发动机曲轴扭矩M 汽车行驶的驱动力来自它的内燃发动 机，其传力过程如下：在发动机里热能转 化为机械能 → 有效功率N → 曲轴旋转 （转速为 n），产生扭矩M → 经变速和传 动，将M传给驱动轮，产生扭矩MK → 驱 动汽车行驶。
性能、越野性、制动性、行驶稳定性、平顺性和
操纵稳定性等）和使用性能的科学。本章主要简 要介绍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、制动性等基本理论。深 入的研究可学习有关《汽车应用工程》、《汽车
理论》等课程。
汽车由发动机、底盘、车身和电气设备等组成
第二节 汽车的驱动力及行驶阻力
平移质量的惯性力
旋转质量的惯性力矩
RI 1
G ma a g
RI 2
I
d dt
式中：I―――旋转部分的转动惯量；
d dt
―――旋转部分转动时的角加速度。
为简化计算，一般给平移质量惯性力乘以大于1 的系数δ，来近似代替旋转质量惯性力矩的影响，即： G RI＝ a （N） g 式中： RI―――惯性阻力 (N) ； G―――车辆总重力 (N) ； g―――重力加速度 (m/s2) ； a―――汽车的加速度（正值）或减速度 （负值）(m/s2) ； δ―――惯性力系数.
汽车底盘-第3章行驶系教案
第三章汽车行驶系教学重点：1．了解边梁式车架、无梁式车架的构成，结构特点。
2．了解转向驱动桥的作用及结构。
3．理解转向轮定位的四个内容、基本作用及其获得方法。
4．掌握转向驱动桥的拆装方法。
5．掌握车架、车桥的检修方法。
教学难点：1．转向驱动桥结构及拆装方法。
2．转向轮定位概念理解。
行驶系概述一、行驶系作用1．汽车行驶系的主要作用（1）接受由发动机经传动系传来的转矩，并通过驱动轮及路面附着作用，转化为汽车行驶的驱动力。
（2）将全车各部件连成一个整体，支承汽车的总质量。
（3）传递并承受路面作用于车轮上的各种力及其力矩。
（4）缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，保证汽车平稳行驶。
（教材图3-1）。
二、行驶系类型行驶系中直接及路面接触的部分是车轮的称为轮式行驶系。
行驶系中直接及路面接触的部分是履带的称为履带式行驶系。
行驶系中直接及路面接触部分有车轮和履带的称为半履带式行驶系。
1.轮式汽车行驶系（教材图3-1）轮式汽车行驶系一般由车架、车桥、悬架、车轮及轮胎等组成。
车架是全车的装配基体，将汽车的各相关总成连接成一个整体；前后车轮分别支承从动桥和驱动桥；为了减少在不平路面上行驶时车身所受到的冲击和振动，车桥又通过前后悬架及车架相连。
2.半履带式汽车行驶系（教材图3-3）半履带式汽车行驶系结构特点是前桥装有滑撬或车轮，用来实现转向，后桥上装有履带，以减小对地面的单位压力，控制汽车下陷，同时履带上履刺也加强了附着作用，具有很高的通过能力，主要用在雪地或沼泽地带行驶。
如果汽车前后桥上装有履带，则称为全履带式汽车，如图3-2所示。
§3-1 车架及车桥课题一：车架的构造及检修车架的作用是支承连接汽车的各零部件，并承受来自车内外的各种载荷。
车架是整个车的装配基体，汽车的绝大多数部件和总成都通过车架来固定其位置上，并使它们保持正确的相对位置。
一、车架类型及结构现有的车架种类有边梁式、无梁式、铝合金车架及特殊材料一体成型式等。
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ik——变速箱的速比。
汽车的总行驶阻力R为：
R=Rw十RR十RI
三、汽车的运动方程式与行驶条件
1．汽车的运动方程式 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
T=R=Rw+RR+RI 代入表达式，汽车的运动方程式为：
功率
P Pmax 1
n nN
2
(
n nN
)2
3
(
n nN
)3
(kw
式中：Pmax——发动机的最大功率(kW)；
nN——发动机的最大功率所对应的转速（r／min）
扭距
M
M max
M max(N m)
式中：Mmax——最大扭矩（N·m）；
MN——最大功率所对应的扭矩M，N
汽车的质量：平移质量
旋转质量
平移质量的惯性力
R I1
ma
G g
a
旋转质量的惯性力矩
RI2
I d dt
惯性阻力计算：
R
I
G g
a
(N)
式中：δ——惯性力系数（或旋转质量换算系数）。
δ＝l＋δ1＋δ2ik2 式中：δ1——表示汽车车轮惯性力的影响系数，一般 δ1=0.03～0.05；
δ2——表示发动机飞轮惯性力的影响系数，一般小 客车δ2=0.05～0.07，载重汽车δ2=0.04～0.05；
碍汽车前进，总称为空气阻力。
Rw
1 2
KAv'2
式中：K——空气阻力系数，它与汽车的流线型有关；
ρ——空气密度，一般ρ=1.2258（N·s2／m4）；
A——汽车迎风面积（或称正投影面积）（m2）；
v’——汽车与空气的相对速度（m／s），可近似 地取汽车的行驶速度。
将车速v’（m／s）化为V（km／h）并化简，得
9549
N max nN
nN——最大功率所对应的转速（r/min）；
nM——最大扭矩所对应的转速(r／min)；
2．驱动轮扭矩Mk
发动机曲轴上的扭矩M经过变速箱（速比ik）和主 传动器（速比i0）两次变速
两次变速的总变速比为：γ=i0·ik；
传动系统的机械效率为ηT<1.0；
传到驱动轮上的扭矩Mk为：
滚动阻力与汽车的总重力成正比，若坡道倾角为α 时，其值可用下式计算。
Rf＝Gfcosα 由于坡道倾角α一般较小，认为cosα≈1，则
Rf=Gf （N） 式中：Rf——滚动阻力（N）；
G——车辆总重力（N）；
f——滚动阻力系数，它与路面类型、轮胎结构 和行驶速度等有关，一般应由试验确定，在一定类型 的轮胎和一定车速范围内，可视为只和路面状况有关 的常数，见表3-4。
第二章 汽车行驶特性
▪ 1．学习目的： ▪ 道路设计是以满足汽车行驶的要求为前提的。 ▪ 汽车运动基本规律及对公路的要求，指导公
路设计；保证公路的使用品质、服务等级。汽 车行驶理论是公路线形设计的理论基础。 ▪ 2．研究内容： ▪ 研究汽车的驱动力和行驶阻力； ▪ 分析汽车运动的基本规律； ▪ 研究汽车主要动力性能 ▪ 分析影响汽车主要使用性能的因素。
G——车辆总重力（N）；
i ——道路纵坡度，上坡为正；下坡为负。
滚动阻力和坡度阻力均与道路状况有关，且都与 汽车的总重力成正比，将它们统称为道路阻力，以 RR表示
RR=G（f+i） 式中：f+i——统称道路阻力系数。
3．惯性阻力
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称为惯性阻力，用RI表示。
1．发动机曲轴扭矩M 及发动机转速特性
发动机转速特性曲线：
N-n曲线、M-n曲线、耗油量ge-n曲线
发动机输出的功率P与产生的扭矩M的关系：
P M n 9549
(kW )
P M n 2r M n
r 60 1000 9549
P
r
M
东风EQ-140发 动机外特性曲线
发动机转速特性经验公式：
Rw
KAV2 21.15
(N)
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20%折算。
2．道路阻力
道路阻力是由弹性轮胎变形和道路的不同路面类型 及纵坡度而产生的阻力，主要包括滚动阻力和坡度阻 力。
（1）滚动阻力
弹性轮胎反复变形时，其材料内部发生摩擦要消耗 一部分功率。在柔性路面上汽车行驶时汽车的不仅轮 胎变形，而且路面也会变形，其接触面之间产生摩擦 要消耗部分功率（路面支反力前移，与车轮重力形成 反向力矩）。另外，由于路面的不平整而造成轮胎震 动和撞击引起部分功率的消耗。
第二节 汽车的驱动力及行驶阻力
一、汽车的驱动力 汽车的动力来源： 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经过传动系统变速 和传动，将曲轴的扭矩传给驱动轮，产生Mk的扭矩 驱动汽车驱动轮旋转，轮胎对路面产生向后的水平 推力，则路面对车辆产生向前的推力，驱使汽车行 驶。
汽车传动系统：
U MT KAV2 G(f i) G a
r 21.15
g
2．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） ：
（2）坡度阻力
汽车在坡道倾角为α的道路上行驶时，车重G在平 行于路面方向的分力为Gsinα，上坡时它与汽车前 进方向相反，阻碍汽车行驶；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
Ri=Gsinα 因坡道倾角一般较小，认为sinα≈tgα＝i，则
Ri=Gi （N） 式中：Ri——坡度阻力 （N）；
2.1 概述 一、汽车行驶对道路的基本要求：
安全：保证汽车的行驶稳定性 迅速：行驶速度——平均技术速度。 经济：运输成本：低
运输生产率：高
舒适：视觉上：线形美观，赏心悦目，自然环境与 景观设计
二 汽车行驶性能的主要内容
1动力性能 2 制动性 3 行驶稳定
4 操纵控制性 5 燃油经济性 6 行驶平顺性 7 通过性
Mk=MγηT 驱动轮上的转速nk为：
nn
nk
i0ik
车速V与发电机转速关系：
V 2rr n 60 0.377 nr
1000
(km / h)
3．汽车的驱动力
Mk r
MT
r
0.377 n V
MT
3600
P V
T
二、汽车的行驶阻力
1．空气阻力
汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力，车
后的真空吸力及空气质点与车身表面的摩擦力阻
汽车的总行驶阻力R为：
R=Rw十RR十RI
三、汽车的运动方程式与行驶条件
1．汽车的运动方程式 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
T=R=Rw+RR+RI 代入表达式，汽车的运动方程式为：
功率
P Pmax 1
n nN
2
(
n nN
)2
3
(
n nN
)3
(kw
式中：Pmax——发动机的最大功率(kW)；
nN——发动机的最大功率所对应的转速（r／min）
扭距
M
M max
M max(N m)
式中：Mmax——最大扭矩（N·m）；
MN——最大功率所对应的扭矩M，N
汽车的质量：平移质量
旋转质量
平移质量的惯性力
R I1
ma
G g
a
旋转质量的惯性力矩
RI2
I d dt
惯性阻力计算：
R
I
G g
a
(N)
式中：δ——惯性力系数（或旋转质量换算系数）。
δ＝l＋δ1＋δ2ik2 式中：δ1——表示汽车车轮惯性力的影响系数，一般 δ1=0.03～0.05；
δ2——表示发动机飞轮惯性力的影响系数，一般小 客车δ2=0.05～0.07，载重汽车δ2=0.04～0.05；
碍汽车前进，总称为空气阻力。
Rw
1 2
KAv'2
式中：K——空气阻力系数，它与汽车的流线型有关；
ρ——空气密度，一般ρ=1.2258（N·s2／m4）；
A——汽车迎风面积（或称正投影面积）（m2）；
v’——汽车与空气的相对速度（m／s），可近似 地取汽车的行驶速度。
将车速v’（m／s）化为V（km／h）并化简，得
9549
N max nN
nN——最大功率所对应的转速（r/min）；
nM——最大扭矩所对应的转速(r／min)；
2．驱动轮扭矩Mk
发动机曲轴上的扭矩M经过变速箱（速比ik）和主 传动器（速比i0）两次变速
两次变速的总变速比为：γ=i0·ik；
传动系统的机械效率为ηT<1.0；
传到驱动轮上的扭矩Mk为：
滚动阻力与汽车的总重力成正比，若坡道倾角为α 时，其值可用下式计算。
Rf＝Gfcosα 由于坡道倾角α一般较小，认为cosα≈1，则
Rf=Gf （N） 式中：Rf——滚动阻力（N）；
G——车辆总重力（N）；
f——滚动阻力系数，它与路面类型、轮胎结构 和行驶速度等有关，一般应由试验确定，在一定类型 的轮胎和一定车速范围内，可视为只和路面状况有关 的常数，见表3-4。
第二章 汽车行驶特性
▪ 1．学习目的： ▪ 道路设计是以满足汽车行驶的要求为前提的。 ▪ 汽车运动基本规律及对公路的要求，指导公
路设计；保证公路的使用品质、服务等级。汽 车行驶理论是公路线形设计的理论基础。 ▪ 2．研究内容： ▪ 研究汽车的驱动力和行驶阻力； ▪ 分析汽车运动的基本规律； ▪ 研究汽车主要动力性能 ▪ 分析影响汽车主要使用性能的因素。
G——车辆总重力（N）；
i ——道路纵坡度，上坡为正；下坡为负。
滚动阻力和坡度阻力均与道路状况有关，且都与 汽车的总重力成正比，将它们统称为道路阻力，以 RR表示
RR=G（f+i） 式中：f+i——统称道路阻力系数。
3．惯性阻力
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称为惯性阻力，用RI表示。
1．发动机曲轴扭矩M 及发动机转速特性
发动机转速特性曲线：
N-n曲线、M-n曲线、耗油量ge-n曲线
发动机输出的功率P与产生的扭矩M的关系：
P M n 9549
(kW )
P M n 2r M n
r 60 1000 9549
P
r
M
东风EQ-140发 动机外特性曲线
发动机转速特性经验公式：
Rw
KAV2 21.15
(N)
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20%折算。
2．道路阻力
道路阻力是由弹性轮胎变形和道路的不同路面类型 及纵坡度而产生的阻力，主要包括滚动阻力和坡度阻 力。
（1）滚动阻力
弹性轮胎反复变形时，其材料内部发生摩擦要消耗 一部分功率。在柔性路面上汽车行驶时汽车的不仅轮 胎变形，而且路面也会变形，其接触面之间产生摩擦 要消耗部分功率（路面支反力前移，与车轮重力形成 反向力矩）。另外，由于路面的不平整而造成轮胎震 动和撞击引起部分功率的消耗。
第二节 汽车的驱动力及行驶阻力
一、汽车的驱动力 汽车的动力来源： 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经过传动系统变速 和传动，将曲轴的扭矩传给驱动轮，产生Mk的扭矩 驱动汽车驱动轮旋转，轮胎对路面产生向后的水平 推力，则路面对车辆产生向前的推力，驱使汽车行 驶。
汽车传动系统：
U MT KAV2 G(f i) G a
r 21.15
g
2．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） ：
（2）坡度阻力
汽车在坡道倾角为α的道路上行驶时，车重G在平 行于路面方向的分力为Gsinα，上坡时它与汽车前 进方向相反，阻碍汽车行驶；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
Ri=Gsinα 因坡道倾角一般较小，认为sinα≈tgα＝i，则
Ri=Gi （N） 式中：Ri——坡度阻力 （N）；
2.1 概述 一、汽车行驶对道路的基本要求：
安全：保证汽车的行驶稳定性 迅速：行驶速度——平均技术速度。 经济：运输成本：低
运输生产率：高
舒适：视觉上：线形美观，赏心悦目，自然环境与 景观设计
二 汽车行驶性能的主要内容
1动力性能 2 制动性 3 行驶稳定
4 操纵控制性 5 燃油经济性 6 行驶平顺性 7 通过性
Mk=MγηT 驱动轮上的转速nk为：
nn
nk
i0ik
车速V与发电机转速关系：
V 2rr n 60 0.377 nr
1000
(km / h)
3．汽车的驱动力
Mk r
MT
r
0.377 n V
MT
3600
P V
T
二、汽车的行驶阻力
1．空气阻力
汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力，车
后的真空吸力及空气质点与车身表面的摩擦力阻