第3节 道路纵断面1-2.ppt

§3—2 汽车动力性能 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。 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。 汽车行驶对道路的基本要求： 安全：保证汽车的行驶稳定性，避免发生翻车、倒溜、侧滑等； 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 评价汽车运输工作效率的指标有： 汽车运输生产率——周转率 运输成本——油料及轮胎消耗，保养周期 舒适：视觉上：线形美观，赏心悦目，自然环境与景观设计 生理上：平稳、不颠簸，离心力小 心理上：轻松，有安全感，心情愉快。 一、汽车的驱动力 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变速和传动，将曲轴的扭矩传给驱动轮，产生的扭矩Me 驱动汽车的驱动轮旋转，车轮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。 1．发动机曲轴扭矩Me 发动机输出的功率Ne与产生的扭矩Me的关系： 发动机转速特性曲线 N-n曲线、M-n曲线 2．驱动轮扭矩Mk 发动机曲轴上的扭矩 Me 需要经过变速箱（速比 ik）和主传动器（速比 i0）两次变速后传递到驱动轮上； 两次变速的总变速比为：γ =i0·ik； 传动系统的总机械效率为ηm1.0； 传到驱动轮上的扭矩Mk为： Mk = Meγηm 转速与车速 驱动轮上的转速nk为： 3．汽车的驱动力 汽车发动机产生的转矩，经传动系传至驱动轮上。此时作用于驱动轮上的转矩Mk可以用一对力偶Pk代替，而地面对车轮的反作用力Pt即为驱动汽车的外力，称为汽车的驱动力。 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碍汽车前进，总称为空气阻力。 2．道路阻力 （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≈tanα＝i，则 Ri= G i （N） 式中：Ri——坡度阻力 （N）； G——车辆总重力（N）； i ——道路纵坡度，上坡为正；下坡为负。 道路阻力系数 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，需要克服其质量变通运动时产生的惯性力和惯性力矩称为惯性阻力，用Rj表示。 惯性阻力包括：质量G变速的惯性力和转动变速的惯性力。 惯性阻力的计算公式为： 4．汽车的总行驶阻力R 三、汽车的运动方程式与行驶条件 1．汽车的运动方程式 汽车行驶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，称为牵引平衡，即： Pt =R=Rw+RR+Rj 该方程称汽车的运动方程式，是行驶的必要条件，也称驱动条件。 代入表达式，汽车的运动方程式为： 2．汽车行驶的充分条件 驱动力小于或等于轮胎与路面之间的附着力，即 Pt ≤ ? Z 式中： Z ——驱动轮荷载，一般情况下，小汽车为总重的0.5～0.65倍，载重车为总重的0.65～0.80倍。 ? ——附着系数，主要取决于路面的粗糙程度、潮湿泥泞程度，轧胎的花纹和气压，以及车速和荷载等，计算时可按表3-4选用。 路面设计的基本要求： 综合必要条件和充分条件： Pt =Rw+RR+Rj≤ ? Z 实际路面设计应满足两个基本要求： （1）宏观平整 减小滚动阻力，减小油耗和磨损，行车舒适 （2）微观粗糙 增大摩擦系数，提供较大附着力，增大牵引能力 四、汽车的动力因素及行驶特性 汽车的动力因素：指汽车所具有的加速、上坡、最大速度等的性能。 由汽车的运动方程式：Pt = Rw+RR+Rj 改写为：