第3,4讲汽车行驶特性21

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