文档介绍：汽车行驶特性
道路是为汽车行驶服务的,要满足汽车在道路上行驶安全、迅速、经济、舒适、低公害的要求,就必须从驾驶者、汽车、道路、和交通管理等方面来保证。在上述因素中,道路的线形设计与汽车行驶特性最为密切。因此,在道路线形设计时,需要研究汽车在道路上的行驶特性及其对道路设计的具体要求,这是道路线形设计的理论基础。
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。
尽可能提高车速。
保证道路行车畅通,即保证汽车不受阻或少受阻。这就需要
有足够的视距和路面宽度、合理地设置平竖曲线,以及减少道路交叉等。
4 尽量满足行车舒适,即采用符合视觉舒适要求的曲线半径,注意线形与景观的协调、沿线的植树绿化等。
本章主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、制动性和燃油经济性。在表2-1中列出了几种有代表性的国产汽车的主要技术性能。
汽车的驱动力及行驶阻力
汽车的驱动力
汽车在道路上行驶时,必须有足够的驱力来克服各种行驶阻
力。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。
发动机曲轴扭矩M
如将发动机的功率N、扭矩M与曲轴转速n之间的函数关系以
曲线表示,则该曲线称为发动机特性曲线。如果发动机节流阀全开,即高压油泵在最大供油量位置,则此特性曲线称为发动机外特性曲线;如果节流阀部分开启,即部分供油,则称此特性曲线为发动机部分负荷特性曲线。
在进行汽车驱动性能分析时,只需研究外特性曲线(参见图2-1),nmin为发动机的最小稳定工作转速。随着曲轴转速的增加,发动机发出的功率和扭矩都在增加。最大扭矩MMAX时的曲轴转速为nM ,若转速再增加时,扭矩M有所降低,但功率N继续增加,一直到最大功率NMAX ,此时曲轴转速为nN 。当转速继续增大时,功率N下降,直到允许的发动机最高转速为nMAX 。
对于不同类型的发动机,其输出的功率不同,故产生的扭矩也不同。它们之间的关系如下:
式中:M―――发动机曲轴的扭矩();
N―――发动机的有效功率(KW);
n―――发动机曲轴的转速(r/min)。
把扭矩M与转速n之间的函数关系M=M(n)称为扭矩曲线,而把功率N与转速n之间的函数关系 N=N(n)称为功率曲线,并通过上式可以使它们相互转换。通常情况下,上述两条曲线已由厂家绘于发动机的技术说明书中,图2-2为东风EQ-104型汽车发动机的外特性曲线。
有时未给定发动机特性曲线,只给出最大功率NMAX 及其对应的曲轴转速nN ,则可通过下面的经验公式近似地计算发动机的功率曲线N=N(n),即:
式中:Nmax ―――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) ;
α1、α2、α3―――与发动机类型有关的系数,对汽油发动机可近似地取α1=α2=α3=1。
然后,按前面的公式换算成扭矩曲线M=M(n)。
如果同时给定最大功率NMAX 及其对应的曲轴转速nN ,以及最大扭矩MMAX及其对应的曲轴转速nM ,则可用下式直接计算扭矩曲线M=M(n),即:
式中:Mmax ―――最大扭矩() ;
MN ―――最大功率所对应的扭矩,即
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) ;
n ―――转速(r/min) 。
驱动轮扭矩MK
汽车车轮分为驱动轮和从动轮。驱动轮上有发动机传来的扭矩
MK ,在MK 的作用下驱使车轮滚动向前。而从动轮上无扭矩作用,它的滚动是驱动轮上的力经车架传至从动轮的轮轴上而产生运动。一般汽车均系前轮为从动轮,后轮为驱动轮。只有某些特殊用途的汽车前后轮均为驱动轮。
汽车发动机曲轴传至驱动轮上的扭矩按下式计算,即:
式中:MK ―――驱动轮扭矩() ;
M―――发动机曲轴扭矩() ;
γ―――总变速比,γ=i0 ik ;
i0 ―――传动器变速比,见表2-1;
iK ―――变速箱变速比,见表2-1;
ηT ―――传动系统的机械效率,~,小客车取 ~。
此时,驱动轮上的转速nK =n/γ, 相应的车速V为
式中:V―――汽车行驶速度(km/h) ;
n―――发动机曲轴转速(r/min) ;
r―――车轮工作半径(m) ,即变形直径,它与内胎气压、外胎构造、路面刚性与平整性、以及荷载有关,一般取r=(0.