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长安大学适用专业代码：082301适用专业名称：道路与铁道工程课程编号：803 课程名称：道路工程一、考试的总体要求本课程由道路勘测设计和路基路面工程两部分内容组成。
道路勘测设计部分主要考察考生对道路勘测设计课程的基本概念、原理、设计方法与设计规定等的掌握程度。
主要内容包括绪论；汽车的行驶特性、平面设计、纵断面设计、横断面设计、选线、定线方法、道路平面交叉口设计和道路路线计算机辅助设计。
路基路面部分主要考察学生对路基路面工程课程的概念、原理、性能、设计方法与施工技术等的掌握程度：包括路基路面工程的技术特点、材料要求、功能设计以及荷载、环境等因素的影响；一般路基和特殊路基设计、路基排水设计、路基稳定性设计和挡土墙设计；土质路基施工方法与路基防护加固；沥青路面、水泥混凝土路面的结构组合、配合比设计及其路用性能，沥青路面和水泥混凝土路面的结构设计方法及施工工艺。
二、考试内容及比例道路勘测设计占40%，路基路面工程占60%（一）道路勘测设计部分：1．绪论：掌握道路勘测设计的依据；熟悉现行“标准”和“规范”中道路分级及其主要技术标准规定；了解城市道路网和红线规划的主要内容；了解道路勘测设计的阶段和任务。
试题比例10～15%2．汽车行驶特性：熟悉汽车行驶的稳定性；了解汽车的驱动力和行驶阻力。
试题比例5% 3．平面设计：掌握平面线形三要素的概念、确定方法及其要求、线形要素的组合类型和平面线形设计的一般原则；掌握行车视距的类型及其要求；熟悉平面线形三要素的作用和性质；了解汽车行驶轨迹的特性。
试题比例15～20%4．纵断面设计：掌握纵坡及坡长设计的规定，竖曲线设计的原则和要求；掌握平纵线形组合设计的原则和要求；熟悉纵断面的设计方法和步骤，爬坡车道设置条件和设置方法；了解纵断面图的组成和规定、纵坡设计的一般要求。
试题比例15～20%5．横断面设计：掌握横断面各个组成部分的作用和要求；熟悉平曲线加宽及其过渡方法，超高和超高过渡方法，视距保证的措施，公路和城市道路横断面形式及适用范围；了解横断面设计方法和要求。
第一章汽车的动力性1汽车动力性：指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
2汽车动力性主要由三方面指标来评定：1）汽车的最高车速µamax：是指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上汽车能达到的最高行驶车速2）汽车的加速时间t：表示汽车的加速能力。
常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力原地起步加速时间指汽车由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距离或车速所需的时间。
超车加速时间指用最高档或次高挡由某一较低车速权利加速至某一高速所需的时间3）汽车的最大爬坡度ⅰmax：是指Ⅰ挡最大爬坡度。
汽车的上坡能力实用满载（或某一载质量）时汽车在良好路面上的最大爬坡度ⅰmax表示的。
3汽车的驱动力：地面对驱动轮的反作用力Ft（方向与Fo相反）即是驱动汽车的外力，此外力称为汽车的驱动力。
4汽车驱动力公式Ft=5汽车驱动力图6汽车的行驶阻力的分类1）滚动阻力Ff2）空气阻力Fw（汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力）空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分压力阻力又分为四部分：形状阻力、干扰阻力、内循环阻力、诱导阻力3）坡度阻力Fi（汽车重力沿坡道的分力表现为汽车的坡度阻力）道路阻力：由于坡度阻力和滚动阻力均属于与道路有关的阻力，而且均与汽车重力成正比，故可以把这两种阻力合在一起称作道路阻力4）加速阻力Fj（汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时的惯性力）7汽车行驶方程式Ft=Ff+Fw+Fi+Fj (N)Ff=Wf f-滚动阻力系数 W-车轮负荷Fw=C D Au a²/21.15 C D-空气阻力系数A-迎风面积m²u a-汽车行驶速度km/hFi=Gsinα G-汽车重力Fj=δm d u/d t δ-汽车旋转质量换算系数 m-汽车质量kg d u/d t 行驶加速度m/s²第二章汽车的燃油经济性1汽车的燃油经济性：在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的油消耗量经济行驶的能力2汽车燃油经济性的评价指标：汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。
基本概念1. 汽车使用性能： 是指汽车能适应使用条件而发挥最大工作效率的能力。
（包括汽车动力性、燃油经济性、安全性、通过性、机动性、容量利用、质量利用、使用方便性和乘坐舒适性。
）2. 汽车使用条件：是指影响汽车完成运输工作的各类外界条件，主要包括社会经济条件、气候条件、道路条件、运输条件和汽车安全运行技术条件等。
3. 制动侧滑：制动时汽车某一轴或两轴发生横向移动称为制动侧滑。
4. 制动跑偏： 汽车在制动时自动向左或向右偏离行驶方向称为制动跑偏。
5. 临界速度与特征车速：对于不足转向汽车，即横摆角速度增益最大稳定值时所对应的车速为其特征车速V ch 。
对于过多转向汽车，横摆角速度增益为无穷大时所对应的车速为其特征车速V ch 。
当汽车极其微小的前轮转向角δ都会产生极大的横摆角速度ω，失去操纵性，出现激转现象时的车速为其临界车速Vcr 。
（当车速为时，的称为临界车速。
）6. 汽车使用经济性：汽车使用经济性，是指汽车完成单位运输量所支付的最少费用的一种使用性能。
它是评价汽车营运经济效果的综合性指标。
7. 同步附着系数：前、后制动器制动力具有固定比值的汽车，使前、后车轮同时抱死的路面附着系数称为同步附着系数。
8. 附着系数：地面制动力与垂直载荷之比为制动力系数φb ，制动力系数也称附着系数。
指轮胎在不同路面的附着能力大小。
9. 汽车操纵稳定性：汽车抵抗力图改变其位置或行驶方向的外界影响的能力。
汽车操纵稳定性包括相互联系的两个部分，一是操纵性，二是稳定性。
操纵性是指汽车能够确切地响应驾驶员转向指令的能力；稳定性是指汽车在行驶过程中，具有抵抗改变其行驶方向的各种干扰，并保持稳定行驶而不致失去控制甚至翻车或侧滑的能力。
10. 汽车走合期：对新车、大修车以及装用大修发动机的汽车，在使用初期汽车各部件处于磨合阶段还不能承受全负荷，该阶段为走合期。
11. 汽车技术使用寿命：指汽车已达到技术极限状态，而不能用修理的方法恢复其主要使用性能的使用期限。
第一章汽车的动力性复习思考题1.简述汽车动力性及其评价指标2.汽车行驶阻力是怎样形成的？3.滚动阻力系数4.影响滚动阻力系数的因素有哪些？5.柏油或水泥路面经使用后，滚动阻力系数增加而附着系数下降，请说明其原因。
6.汽车旋转质量换算系数7.简述汽车旋转质量换算系数的物理意义8.汽车旋转质量换算系数由哪几部分组成？9.汽车空气阻力是怎样形成的？10.汽车空气阻力由哪几部分组成？11.附着力12.附着系数13.影响附着系数的因素是什么？14.什么是道路阻力系数ψ，请写出它的表达式。
15.什么是汽车的驱动力，请写出它的表达式。
16.什么是汽车的加速阻力，请写出它的表达式。
17.什么是发动机工况的稳定性？18.滚动阻力如何产生的？它是作用在汽车（轮胎）的切向力吗？19.迟滞损失20.滚动阻力偶与滚动阻力系数的关系。
21.滚动阻力是否是作用在汽车轮胎圆周上的切向力？为什么？22.能否在汽车受力分析图上画出滚动阻力，为什么？23.用受力图分析汽车从动轮在平路加速或减速行驶时的受力情况，并推导切向力方程式。
24.用受力图分析汽车驱动轮在平路加速或减速行驶时的受力情况，并推导切向力方程式。
25.作用在汽车上的是滚动阻力偶矩，但是在汽车行驶方程式中出现的却是滚动阻力，请论述之。
26.从理论力学力系（力偶矩）平衡和汽车工程两个角度，分析汽车行驶方程式中各项的意义和使用（适用）条件。
27.分析驱动－附着条件公式的地面法向反作用力与道路条件的关系。
28.利用驱动－附着条件原理分析不同汽车驱动型式的适用条件。
29.试从物理和力学意义分析汽车行驶方程式中的各个力。
30.汽车旋转质量换算系数及加速阻力的力学和工程意义。
31.叙述地面法向力的合力偏离轮胎与地面接触印迹中心的原因。
32.请说明汽车最高车速与汽车实际行驶中遇到的最高车速是否一致，为什么？33.汽车用户说明书上给出的最高车速是如何确定的？34.驱动力F t是否为真正作用在汽车上驱动汽车前进的（反）作用力，请说明理由。
第2章 汽车行驶特性第1节 汽车的驱动力及行驶阻力• 1)动力性能(dynamic force)• 2)通过性（cross-country power ） • 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)•第2节 汽车的驱动力及行驶阻力(running resistance)一 汽车的驱动力(driving force)内燃机N —机械能—扭矩M —驱动扭矩MK —牵引N=M •w=M •n •0.1047 M=9.549N/n①．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) ④．转动角速度ω：单位时间内曲轴转动的角度(rad/s)二 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由于公路纵坡α较小(α<5°) 所以 R i =G · i道路阻力:R R =G·（i+f)2) 惯性阻力：RI=δ · G · a/g（包括汽车整体质量保持原来的运动状态所产生的线性惯性阻力G · a/g 和由汽车各转动部件加/减速产生的旋转惯性阻力） 3） 空气阻力⑴．空气阻力的产生原因①．汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力。
②．车后的真空吸力③．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 —空气阻力系数，它与汽车的流线型有关。
将车速v （m/s ）化为V （Km/h ）并化简，得并化简，得思考题：汽车在平直的公路上作匀速行驶，受哪几种阻力的影响？三. 汽车的运动方程式与行驶条件1.汽车的运动方程式保证汽车在道路上加或等速行驶，T>=R=R W +R R +R I 减速行驶直至停止：T<R=R W +R R +R I 2.汽车的行驶条件● 必要条件：T>=R● 充分条件：T<=ϕ·G K第2节汽车的动力特性(dynamic characterization)及加减速行程一.汽车的动力因数汽车的运动方程:T=R W+R R+R I受速度影响大的合并,即T-R W=R R+R I即:T-R W=G（f+i)+δ•G · a/g令D=(T-R W )/G，ϕ= f+i(D为动力因数，表示单位重力的后备牵引力，ϕ道路阻力系数）牵引力相同，重量轻的汽车具有较好的牵引性能。
题目：第一章汽车行驶特性教学目的与要求：使学生了解影响汽车主要性能的因素，掌握汽车纵向稳定性、横向稳定性及急弯陡坡组合稳定性内容与时间分配：共4课时第一课时：概述及影响汽车主要使用性能的各种因素第二课时：汽车的牵引力与行驶阻力第三课时：汽车动力特性第四课时：汽车行驶稳定性重点与难点：重点：1．影响汽车主要使用性能的各种因素2．汽车行驶稳定性难点：汽车行驶稳定性教具准备：教学方式：讲授法课后复习及预习：复习：1、影响汽车主要使用性能的各种因素2、汽车行驶稳定性预习：1、影响平面半径大小的因素有哪些2、回旋线有什么特点作业1、阐述汽车行驶稳定性的含义第一节汽车行驶特性汽车行驶持性是在分析汽车运动规律的基础上，研究汽车的主要使用性能及分析影响汽车主要使用性能的各种因素。
就公路线形设计而言，主要从以下几个方面保证。
1．汽车行驶的稳定性汽车行驶稳定性是指汽车在公路上安全地行驶，并在行驶中在外部因素作用下，汽车不致失去控制而产生滑移、倾覆、倒溜的性能。
2．尽可能地提高车速3．满足行车舒适满足行车舒适的要求，在公路路线设计时要对平曲线、竖曲线的最小半径加以限制．本章主要研究汽车的牵引力和行驶阻力，汽车的动力待性，行驶稳定性，以及汽车动力特性对纵坡设计的影响。
第二节汽车的牵引力与行驶阻力1．发动机曲轴扭矩M有效功率N与扭矩M之间的关系如下：式中：N——发动机的有效功率，kw；M——发动机曲轴的扭矩，N?m；n——曲铀的转速，r／min。
2．驱动轮扭矩Mk驱功轮上：作用有发动机曲轴传递的扭矩Mk，在Mk的作用下驱驶车轮滚动前进。
而从动轮上则无扭距Mk的作用，从动轮的滚动是由驱动轮上的力经车架传到从动轮的轮铀上而产生运动。
3．汽车的牵引力如图1-1-2所示，作用在驱动轮上的扭矩Mk可化为一对力偶Pi和Pk，Pk作用在轮胎与路面的接触点处，在Mk的作用下使车轮对路面产生一周缘力，周缘力Pk是车轮对路面的作用力。
当车轮与路面之间有足够的附着力时，则会产生与此周缘力Pk大小相等、方向相反的路面对车轮的切向反作用力Pa。
Pt作用在轮轴上推动汽车向前行驶，它是驱动汽车行驶的外力，与汽车行驶阻力Z抗衡，通常称为汽车的牵引力，其值为：1-发动机；2-离合器；3-变速器；4-万向传动机构；5-主减速器；6-驱动轮。
式中：Pt——汽车的牵引力；rk——车轮工作半径(m)，即变形半径，它与内胎气压、外胎构造、路面的刚性与平整度以及荷载等有关，一般为末变形半径r的0.93~0.96倍。
此时相应的车速为：式中：v——汽车行驶速度，km/h；n——发动机转速，r／min。
由式(1-1-3)可知，如果要获得较大的牵引力Pt，则必须有较大的变速比ik,i0与其相对应。
但由式(1-1-4)可知，与ik与i0增大，则车速要降低，因此对同一发动机要同时获得较大的牵引力与较高的车速是不可兼得的。
为此，在汽车构造设计时设置了若干个档位。
每一档位都有固定的变速比以及该档位相对应的最大和最小车速。
当采用低档时，变速比取值大．扭矩Mk及牵引力Pt就增大，但车速则降低；反之，则扭矩Mk及牵引力Pt减小而车速v则提高。
二、汽车的行驶阻力汽车行驶时需要不断克服运动中所遇到的各种阻力。
这些阻力有的来自汽车周围的空气介质，有的来自汽车行驶的路面，有的来自汽车上下坡行驶，也有的来自汽车加减速行驶，这些阻力分别称为空气阻力、滚动阻力、坡度阻力和惯性阻力。
1．空气阻力汽车在空气介质中行驶，由于迎面风压力、车前后的空气压力差以及空气质点与车身表面的摩擦等阻碍汽车前进，称为空气阻力。
2．滚动阻力汽车的轮胎具有弹性，当车轮滚动时，将会连续地发生弹塑性变形，这种变形使其材料内部发生摩擦要消耗一部分功率；当汽车在柔性路面上行驶时，不仅轮胎产生变形，而且路面也会产生变形，其接触面之间产生摩擦而消耗一部分功率。
此外，当汽车在不平整的路面上行驶时，由于轮胎的振动和撞击，也会引起功率的消耗。
3．坡度阻力汽车在纵坡度倾角为α的公路上行驶时，汽车重力G在平行于路面方向产生分力Gs inα。
当汽车上坡时，此分力与汽车前进方向相反而阻碍汽车行驶；下坡时，其分力与汽车前进方向相同而形成坡度阻力。
4．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。
汽车的质量分为平移质量和旋转质量(如飞轮、离合器、齿轮、传动轴和车轮等)两部分。
汽车变速行驶时，平移质量产生惯性力，旋转质量产生惯性力矩。
三、汽车行驶的条件1．汽车行驶的必要条件为使汽车能向前行驶，汽车的牵引力必须与汽车行驶时所遇到的各项行驶阻力之和相平衡，其牵引平衡方程式为：汽车在公路上行驶，牵引力等于各项行驶阻力之和时，汽车作等速行驶；当牵引力大于各项行驶阻力之和时，汽车作加速行驶；当牵引力小于各项行驶阻力之和时，汽车就作减速行驶，直至停车。
因此，要使汽车向前行驶，牵引力必须大于或等于各项行驶阻力之和，这是汽车行驶的必要条件，即：2．汽车行驶的充分条件汽车的牵引力必须小于或等于轮胎与路面之间的附着力，这是汽车行驶的充分条件，即根据以上汽车行驶的两个条件，在公路设计工作中对路面提出：一是要求路面平整坚实，以尽量减小路面的滚动阻力；二是要求路面租糙，以增大附着力。
第三节汽车的动力特性一、汽车的动力特性图汽车的动力特性是指汽车具有的加速、上坡、最大速度等性能。
其牵引平衡方程式为：上式等号左边P—Pw称为汽车的后备牵引力，其值与汽车的构造和行驶速度有关；等号右边的各项阻力与道路状况和汽车的行驶方式有关。
利用动力特性图，可以求出汽车在某一条件下(即道路附着系数ψ为某一定值时)行驶时所能保持的速度v；并可决定汽车在克服一定行驶阻力所采用的档位；同时还可以近似地确定在比最高速度为低的任何速度v下所能获得的加速度；以及求得低一档位行驶时汽车所能克服的坡度等。
二、汽车的最高速度和最小稳定速度当汽车在一定的行驶条件下作等速行驶，则由式(1-1-16)、式(1-1-17)可知，D＝ψ因此，从图1-1-3可知，D＝f(v)的直线与D＝f(v)曲线的交点b为汽车在道路阻力系数为ψ时的最大行驶速度；同理，Dmax值的水平直线与曲线D＝f(v)相切的切点a的速度称为临界速度vk。
1．当汽车采用v1>vk的速度行驶时，若汽车遇到意外的行驶阻力(加公路纵坡局部增大或碰到坑槽)，汽车可以在原来档位上降低行驶速度，以获得较大的D值来克服意外阻力，待意外阻力消失后立刻提高到原先的速度行驶。
这种行驶状况，称为稳定行驶。
2．当汽车采用v2<vk的速度行驶时，若汽车遇到同样的意外阻力，汽车只能在原来的档位上降低车速，汽车减速行驶反使D值减小。
D值减小后又使车速更低，直至汽车熄火停止。
这样的行驶状况称为不稳定行驶。
因此，临界速度vk是汽车稳定行驶的极限速度．又称为某一档位的稳定行驶的最小速度。
一般汽车行驶的速度均采用大于同一档位的临界速度vk值，以便克服意外阻力而继续行驶。
评价汽车动力性能的指标常采用汽车的最高速度和最小稳定速度。
汽车的最高速度是指节流阀全开，汽车满载(不带挂车)在表面平整坚实的水平公路上作稳定行驶的速度。
汽车的每一个档位都有各自固定的最高速度，一般直接档的最高速度最大。
汽车的最小稳定速度是指汽车满载(不带挂车)在表面平整坚实的木平公路上，稳定行驶的最低速度(即临界速度vk)。
汽车以直接档行驶时的最高速度与最小稳定速度之间的速度差愈大，表示汽车对道路阻力变化的适应性愈强。
汽车以其他档位行驶时，也同样存在着各自的最高速度和最小稳定速度，所以在路线设计时，应对行驶在该公路上的车型的这两项指标进行了解，以便控制道路阻力的变化范围，满足主要设计车型的动力性能要求。
三、汽车行驶对公路纵坡的要求根据前述的汽车动力特性分析可知，汽车上坡时，若道路纵坡较缓，汽车的行驶阻力的代数和小于或等于汽车所用档位牵引力，汽车就能用该档位以等速或加速走完该段纵坡的全长。
若汽车所用的档位愈高，行驶速度就愈快，但爬坡能力愈差。
因此，公路纵坡设计总是力求纵坡较缓为好，特别是等级较高的公路更是如此。
当道路的纵坡较陡，汽车上坡时的行驶阻力的代数和大于汽车所用档位的牵引力时，在坡段较短的情况下，只要在上坡之前加大汽车油门，提高汽车的初速，利用动力冲坡的惯性原理，在车速降到临界速度之前即使不换档也能冲过此段纵坡，但如果道路纵坡既陡又长．汽车利用动力冲坡无法冲过坡顶，此时就必须在车速下降到某一程度时(如临界车速)，换到较低的档位来获得较大的动力因数，从而增大牵引力，汽车才能继续走完全程．但档位愈低，汽车的行驶速度愈慢。
汽车使用低档的行程时间越长或换档次数频繁，会延长行程时间，增加汽车燃料消耗和机件磨损。
此外，从汽车的动力特性可知，道路纵坡对车速的影响极大，因为纵坡越陡，需要的动力因素越大，从而导致采用的档位越低，行驶速度越慢。
为了使汽车能保持较高的车速行驶，少用低档和减少换档次数，对道路纵坡提出如下要求：1．纵坡度力求平缓；2．陡坡宜短，长陡坡的纵坡度应加以严格限制；3．纵坡度变化不宜太多，尤其应避免急剧的起伏变化，力求纵坡均匀。
第四节汽车行驶的稳定性汽车的行驶稳定性是指汽车在行驶的过程中，汽车在外部因素作用下能保持正常行驶状态和方向，不致发生失控而产生滑移、倾覆等现象的能力。
本节主要介绍汽车行驶的纵向稳定性、横向稳定性和急弯陡坡组合稳定性．为公路平面和纵断面设计提供理论依据。
一、汽车行驶的纵向稳定性汽车在直线坡道上行驶时，当公路的纵坡倾角a大到一定程度，就有可能使汽车发生纵向倾覆或纵向倒溜滑移，为简化计算，假定汽车上陡坡道时以低速等速行驶，则可略去空气阻力、滚动阻力和惯性阻力，其受力图如图1-1-5所示。
从以上分析可知，汽车不发生纵向倾覆的必要条件是公路纵坡倾角要小于不发生纵向倾覆的极限平衡纵坡倾角，即a<a0(或i<i0)。
此外，从式(1-1-20)可知，汽车的重心高度h愈低，汽车重心至后轴的距离l2愈大，则汽车能适应的纵坡愈大，纵向稳定性愈好。
2．纵向滑移根据路面对车轮的附着条件，对后轮驱动的汽车．驱动轮不发生纵向滑移的极限平衡方程是：式中：aΨ——发生纵向滑移的极限平衡纵坡倾角；Gk——后轴驱动轮重力．N；Ψ——路面纵向摩擦系数，见表1-1-3。
从以上分析知，汽车不发生纵向滑移的必要条件是公路纵坡倾角要小于纵向滑移的极限平衡纵坡倾角，即a<aΨ(或i<iΨ)。
下，汽车在产生纵向倾覆之前，首先发生纵向滑移。
为保证汽车行驶的纵向稳定性，公路纵坡的确定应以满足汽车不发生纵向滑移为前提条件。
即纵坡设计时最大纵坡和合成坡度以下式进行控制二、汽车行驶的横向稳定性1．汽车转弯行驶时的受力特点与力的平衡汽车转弯时，人坐在车中会感到向弯道外侧偏倒，从物理学可知，这是由于离心力所引起的。
