第二章汽車行駛理論內(nèi)容提要汽車的動(dòng)力特性汽車行駛的穩(wěn)定性汽車的制動(dòng)性1.汽車的動(dòng)力特性牽引力來源——燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，產(chǎn)生有效功率Ne，使發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸上具有扭矩Me，Me通過傳動(dòng)系統(tǒng)傳到驅(qū)動(dòng)輪，產(chǎn)生牽引力，推動(dòng)汽車以一定的速度行駛。

1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線發(fā)動(dòng)機(jī)特性Ne=Me·ω/1000ω=2πne/60Ne=Me·ne/9549式中

Ne——發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率，kW；

Me——發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸扭矩，N·m；

ne——發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速，r/min；ω——發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，rad/s。

（1）汽車的牽引力汽油發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線（油門一定）1.汽車的動(dòng)力特性油門全開時(shí)，對(duì)應(yīng)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線稱為外特性曲線。發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線估算公式：1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線MP——最大功率時(shí)相應(yīng)的扭矩。

1.汽車的動(dòng)力特性3）車速與曲軸扭矩的關(guān)系得到Pt與V的關(guān)系曲線

（1）汽車的牽引力汽車的牽引特性圖Pt與V成反比，所以起車時(shí)V小，Pt大；上坡時(shí)V小，Pt大。不同的檔位，ik不同。1.汽車的動(dòng)力特性汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)需要不斷克服運(yùn)動(dòng)中所遇到的各種阻力。滾動(dòng)阻力Pt——來自路面；空氣阻力Pw

——來自汽車周圍的空氣；坡度阻力Pi

——汽車上坡行駛時(shí)，所需克服的汽車重力在平行于路面方向的分力；慣性阻力Pj

——汽車加速行駛時(shí)，所需克服慣性的阻力。1）滾動(dòng)阻力車輪是彈塑性體同樣的變形，加力時(shí)，力大；卸力時(shí)，力小。（2）汽車的行駛阻力彈塑性體的受力特性加力過程減力過程變形外力1.汽車的動(dòng)力特性滾動(dòng)阻力矩行駛時(shí)，為克服滾動(dòng)阻力所需的推力對(duì)汽車而言是一種行駛阻力，稱為滾動(dòng)阻力。——滾動(dòng)阻力系數(shù)，單位車重所需的推力，與路面性質(zhì)、粗糙度和輪胎有關(guān)。對(duì)整個(gè)汽車：在斜坡上：1）滾動(dòng)阻力α——道路縱向的坡度角。1.汽車的動(dòng)力特性壓差阻力：55～60%；干擾阻力：12～18%；冷卻系阻力：10～15%；摩擦阻力：8～10%；誘導(dǎo)阻力

：5～8%；3）空氣阻力PW—空氣阻力；C—流線型系數(shù)；ρ—空氣密度；F—汽車迎風(fēng)面面積；vH—汽車與空氣的相對(duì)速度；n—隨車速變化的指數(shù)，當(dāng)vH

<1m/s，n＝1；1<vH<330m/s，n＝2；vH>330m/s，n＝3。常用汽車的速度代替空氣與汽車的相對(duì)速度：對(duì)于掛車：1.汽車的動(dòng)力特性平移質(zhì)量的慣性阻力：回轉(zhuǎn)部件慣性力矩：回轉(zhuǎn)部件慣性阻力：4）慣性阻力Je—發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；—和全部車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

僅在改變運(yùn)行狀態(tài)（加、減速）時(shí)才有。則：其中：稱：為汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。則：1.汽車的動(dòng)力特性汽車行駛的條件——牽引力不小于行駛阻力：（3）汽車的行駛條件將各力計(jì)算公式代入，有：1）汽車行駛的必要條件（驅(qū)動(dòng)條件）2）汽車行駛的充分條件（附著條件）汽車行駛的充要條件1.汽車的動(dòng)力特性牽引平衡方程可寫為：單位車重具有的牽引力：動(dòng)力因數(shù)：道路阻力系數(shù)：（4）動(dòng)力因數(shù)及動(dòng)力特性圖令：稱為動(dòng)力因數(shù)。含義：某型汽車在海平面高度上，滿載情況下，單位車重所具有的后備牽引力（單位車重所具有的牽引潛力）。

當(dāng)汽車作等速行駛時(shí)，，則，僅與道路狀況和坡度有關(guān)，稱為道路阻力系數(shù)。

1.汽車的動(dòng)力特性動(dòng)力特性圖——?jiǎng)恿σ驍?shù)D與車速V之間的關(guān)系曲線。（4）動(dòng)力因數(shù)及動(dòng)力特性圖1.汽車的動(dòng)力特性海拔荷載系數(shù)λ——對(duì)不同海拔、荷載下的動(dòng)力因數(shù)進(jìn)行修正：ξ——海拔系數(shù)；Ga-——滿載時(shí)汽車重力，N；GT——實(shí)際裝載時(shí)汽車重力，N。動(dòng)力因數(shù)計(jì)算公式改寫為：受附著系數(shù)限制的動(dòng)力因數(shù)：（4）動(dòng)力因數(shù)及動(dòng)力特性圖或D與φ、V有關(guān)，當(dāng)

φ取一定值時(shí)，D與V有關(guān)。1.汽車的動(dòng)力特性3）最高車速Vmax——最高檔位對(duì)應(yīng)的最高車速；——定義：油門全開，汽車滿載（不帶掛車）在路面平整堅(jiān)實(shí)的平直路段上，以直接檔穩(wěn)定行駛時(shí)所能達(dá)到的最大速度。（幾種國產(chǎn)汽車的最高車速）4）最小穩(wěn)定速度Vmin——汽車滿載（不帶掛車）在路面平整堅(jiān)實(shí)的平直路段上，以最低檔（Ⅰ檔）行駛時(shí)的臨界速度，而且以該速度行駛時(shí)，傳動(dòng)系不發(fā)生顫動(dòng)或敲擊聲，在突然踏下加速踏板時(shí)發(fā)動(dòng)不熄火。（5）車速特性汽車穩(wěn)定行駛的速度在Vmin與Vmax之間1.汽車的動(dòng)力特性1）最大爬坡坡度（6）汽車的爬坡性能爬坡穩(wěn)定行駛時(shí)，則低檔時(shí)，汽車爬坡能力大，坡度角α較大，，，上式還原為解得，則汽車的最大爬坡度為，1.汽車的動(dòng)力特性2）動(dòng)力上坡如圖，假定汽車用一個(gè)排檔動(dòng)力上坡，以速度V1駛?cè)肫露?，并以速度V2駛出坡段，則可能克服的坡度i1和相應(yīng)的坡長S1，可求。設(shè)，相應(yīng)于V1、V2的動(dòng)力因數(shù)值分別為D1、D2

，則相應(yīng)的加速度為平均加速度，即兩邊同時(shí)乘以，積分得（6）汽車的爬坡性能在實(shí)際行駛時(shí)汽車通常在上坡之前加速，讓汽車得到較高的車速，然后利用上坡時(shí)的減速慣性力來提高爬坡能力，這種用慣性力克服坡度的方法叫動(dòng)力上坡。2.汽車行駛的穩(wěn)定性汽車本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)重心位置、鋼板彈簧的剛度、輪胎性能、前后懸架形式、制動(dòng)性能等。駕駛者的操作過程注意力集中程度、技術(shù)熟練程度等。其它因素裝載是否正確、道路坡度、路面狀態(tài)、汽車行駛的慣性力等。影響汽車行駛穩(wěn)定性的因素2.汽車行駛的穩(wěn)定性1）縱向受力分析（1）縱向穩(wěn)定受力：慣性阻力Pj1；坡度阻力Pi；汽車重力Ga；空氣阻力PW；回轉(zhuǎn)慣性力矩Mj1及Mj2；車輪上的法向反作用力Z1及Z2；滾動(dòng)阻力矩Mf1及Mf2。就縱向穩(wěn)定性，汽車上陡坡時(shí)最為不利。此時(shí)，常以低速度行駛，則坡度阻力主要，Mj1、Mj2、Mf1、Mf2、Pw、Pj1等可略去不計(jì)。將其余作用力分別對(duì)汽車前輪接地點(diǎn)及后輪接地點(diǎn)取矩，有因2.汽車行駛的穩(wěn)定性2）縱向傾覆上坡時(shí)，臨界條件Z1＝0，有（1）縱向穩(wěn)定當(dāng)公路坡度角α〉臨界坡度角α0時(shí)，汽車失去控制并可能繞后軸傾覆。下坡時(shí)，臨界條件Z2＝0，有一般汽車均有，因此，只要滿足汽車上坡時(shí)不后傾，就可滿足汽車下坡時(shí)不前翻。所以，只需保證：2.汽車行駛的穩(wěn)定性4）縱向穩(wěn)定性的保證（1）縱向穩(wěn)定縱向傾覆比縱向倒溜更加危險(xiǎn)。如果，汽車在上坡行駛時(shí)發(fā)生倒溜的現(xiàn)象先于傾覆出現(xiàn)，這樣就避免了汽車的縱向傾覆。因此設(shè)計(jì)汽車時(shí)，應(yīng)滿足，即一般的載重汽車滿載時(shí)，，而φ值在不利狀態(tài)下：泥濘時(shí)為0.2，冰滑時(shí)為0.1，代入上式，則泥濘時(shí)：

冰滑時(shí)：

這是今后要討論的公路極限縱坡、超高橫坡、合成坡度等指標(biāo)值確定的理論依據(jù)之一。

對(duì)公路設(shè)計(jì)來說，應(yīng)保證上坡行駛的汽車不發(fā)生縱向倒溜。這就要求公路縱坡滿足，即2.汽車行駛的穩(wěn)定性1）汽車在平曲線上行駛時(shí)的橫向受力分析（2）橫向穩(wěn)定汽車的重力Ga、離心力C，空氣阻力在橫向上的分力較小，略去不計(jì)；路面對(duì)車輪的法向反作用力N1、Nr，路面對(duì)車輪的側(cè)向反作用力、。

①法向反作用力

對(duì)汽車的左右輪分別取矩，得

“+”表示汽車在未設(shè)超高的雙坡路面外測行駛；“－”與上相反，表示汽車在未設(shè)超高的雙坡路面內(nèi)側(cè)行駛。

2.汽車行駛的穩(wěn)定性2）橫向傾覆（2）橫向穩(wěn)定在傾斜的橫坡面上作曲線運(yùn)動(dòng)的汽車，由于橫向力的作用，當(dāng)位于曲線內(nèi)側(cè)車輪上的法向反作用力為零時(shí)，汽車將發(fā)生橫向傾覆。即臨界條件為：Nr＝0

由于，并考慮與Ga相比，值小可略去不計(jì)，則上式可簡化成

將其代入半徑、速度計(jì)算公式中，可得到在一定半徑條件下的最大速度值，在一定速度下的最小半徑值。即2.汽車行駛的穩(wěn)定性3）橫向滑移（2）橫向穩(wěn)定當(dāng)橫向力Y大于附著力時(shí)，汽車將發(fā)生橫向滑移，由平衡條件知即當(dāng)時(shí)，汽車將發(fā)生橫向滑移。將代入速度、半徑計(jì)算公式中，得到當(dāng)R為定值時(shí)為保證不發(fā)生橫向滑移，汽車所能行駛的最大速度，以及當(dāng)v為定值時(shí)，平曲線所能采用的最小曲線半徑，即2.汽車行駛的穩(wěn)定性4）橫向穩(wěn)定的保證（2）橫向穩(wěn)定要保證滑移先于傾覆出現(xiàn)，需滿足要保證不出現(xiàn)滑移，需滿足3.汽車的制動(dòng)性汽車的制動(dòng)過程就是人為地增加汽車的行駛阻力，使汽車的動(dòng)能或位能（當(dāng)汽車下坡行駛時(shí)）轉(zhuǎn)化為熱能的過程。制動(dòng)力P來自制動(dòng)器內(nèi)的摩擦阻力矩來形成路面對(duì)車輪的切向摩擦阻力，會(huì)阻止車輪前進(jìn)，在急剎車時(shí)P值最大，此最大值取決于輪胎與路面