第三节 汽车的行驶稳定性 汽车的行驶稳定性是指汽车在行驶过程中,在外 部因素作用下,汽车尚能保持正常行驶状态和方向, 不致失去控制而产生滑移、倾覆等现象的能力。 ? 稳定性:纵向 ? 横向 ? 表现:滑移 ? 倾覆 ? ? ? 纵向稳定性: 表现:倾覆 滑移(倒溜) ? ? 横向稳定性: 表现:倾覆 滑移(侧滑) 一、汽车行驶的纵向稳定性 1.纵向倾覆 : 临界状态:汽车前轮法向反作用力Z1为零 。 ? Z1L - Gl cosα + Gh sinα =0 2 0 g 0 ? Z1L = Gl cosα - Gh sinα =0 2 0 g 0 ? l2 tgα 0 ? hg l2 i0 ? hg 2.纵向滑移(驱动轮滑转) 临界状态:下滑力等于驱动轮与路面的附着力 ? Gsinα ?=?Gk ?因为sinα ? ? tgα ?= i? ,则纵向滑移临界状态 条件: Gk ? i? ? tgα? ? G ?? ? ? 纵向滑移的极限状态——倒溜发生条件: Gsinα ?=?G ? ? i? = tgα ? = ? 结论:当坡道倾角α ≥α ? 或道路纵坡度i≥i? 时, 汽车可能产生纵向滑移。 3.纵向稳定性的保证 ? Gk l2 ? ? 远远小于1, 一般 i 0 ? 接近于1,而 i? ? G hg 所以, i? < i0 ? 即汽车在坡道上行驶时,在发生纵向倾覆之前, 首先发生纵向滑移现象。 ? 道路设计只要满足不产生纵向滑移,就可避免 汽车的纵向倾覆现象出现。 ?汽车行驶时纵向稳定性的条件为 ? Gk i ? i? ? ?? G 二、汽车行驶的横向稳定性 1.汽车在平曲线上行驶时力的平衡 汽车在平曲线上行驶时会产生离心力,其作用 点在汽车的重心,方向水平背离圆心。 ? ? Gv 离心力 F ? gR 2 ? ? ? 受力分析: 横向力X——失稳 竖向力Y——稳定 将离心力F与汽车重力G分解为平行于路面的横 向力X和垂直于路面的竖向力Y, X ? Fcosα ? Gsinα ? Y ? Fsinα ? Gcosα 将离心力F与汽车重力G分解为平行于路面的横 向力X和垂直于路面的竖向力Y, X ? Fcosα ? Gsinα ? Y ? Fsinα ? Gcosα 由于路面横向倾角α 一般很小,则 sinα ≈tgα =ih ,cosα ≈1,其中ih 称为横向超高 坡度, 2 2 Gv v X ? F ? Gi h ? ? Gi h ? G( ? ih ) gR gR 采用横向力系数来衡量稳定性程度,其意义为单位车 重的横向力,即 X v ?? ? ? ih G gR 2 V2 ?? ? ih 127R 2.横向倾覆条件分析 横向倾覆:汽车在平曲线上行驶时,由于横向力的 作用,使汽车绕外侧车轮触地点产生向外横向倾覆。 汽车内侧车轮支反力N1为0。 倾覆力矩等于或大于稳定力矩。 横向倾覆平衡条件分析: 倾覆力矩:Xhg ? 稳定力矩: b b b Y ? (Fi h ? G) ? G 2 2 2 横向倾覆平衡条件分析: 倾覆力矩:Xhg ? ? b b b 稳定力矩: Y ? (Fi h ? G) ? G 2 2 2 b X b 稳定、平衡条件: Xh g ? G ?? ? 2 G 2h g 汽车在平曲线上行驶时,不产生横向倾覆的最小平 曲线半径R min: ? V2 R min ? b 127( ? ih ) 2hg V2 ?? ? ih 127R 3.横向滑移条件分析 横向滑移:汽车在平曲线上行驶时,因横向力的存 在,可能使汽车沿横向力的方向产生横向滑移。 ? ? 横向力大于轮胎和路面之间的横向附着力。 ? 极限平衡条件: X ? Y?h ? G?h X μ ? ? ?h G 横向滑移稳定条件: μ ? ?h V2 R? 127( h ? i h ) ? 或 4.横向稳定性的保证 汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于 横向力系数μ 值的大小。 ? 现代汽车在设计制造时重心较低,一般b≈2hg , 而 ?h<0.5,即 b ?h ? 2h g ? 汽车在平曲线上行驶时,在发生横向倾覆之前先产 生横向滑移现象。 ? 在道路设计中只要保证不产生横向滑移现象发生, 即可保证横向稳定性。 ?保证横向稳定性的条件: ? μ ? ?h 或 V R? 127( h ? i h ) ? 2 三、汽车行驶的纵横组合向稳定性 汽车行驶在小半径平曲线上时,较直线上增加了一 项弯道阻力。 ? 对上坡的汽车耗费的功率增加,使行车速度降低。 对下坡的汽车有沿纵横组合的合成坡度方向倾斜、滑 移和装载偏重的可能,这对汽车的行驶是危险的。 ? 汽车行驶在纵坡为i(tgα )和超高横坡为ih(tgβ )的 下坡路段上,作用在前轴上荷载W1为 ? W1 ? G(l2 cos ? ? h g sin ?) L cos? ? 离心力F分配在前轴上的荷载W2为 Gv l2 W2 ? sin ? gRL 2 ? 前轴总荷载Σ W为 : ? W ? W ? W ? G( 1 2 l 2 ? h gi L l2 v2 ? ih ) gRL ? 在平直路段上,作用于前轴的荷载W'为 l2 W? ? G L ? 在有平曲线的坡道上,前轴荷载增量与W的比值为 ? W ? W? ? h I? W? v2 i? ih l2 gR g ? v 对载重汽车,一般hg/l2≈1,则 I ? i ? ih gR 2 纵坡折减: ? 直坡道上ih≈0则I=i。即汽车沿直坡道下坡时,前轴 荷载增量与在平直路段前轴荷载的比率等于该路段的 纵坡度。在曲线上如果也以直线上相同大小的最大纵 坡imax作为控制,则有下式成立 v i? i h ? i max gR ? 2 最大纵坡在平曲线上的折减计算方法: i ? i max V2 ? ih 127R 第四节 汽车的制动性 汽车的制动性是指汽车行驶中强制降低车速以至停 车,或在下坡时能保持一定速度行驶的能力。 ? ? 一、汽车制动性的评价指标 评价汽车制动性的指标:制动效能(制动距离) ? ? ? 制动效能的热稳定性 制动时汽车的方向稳定性 ? ? 二、制动距离: 制动距离是汽车从制动生效到汽车完全停住,这段 时间内所走的距离。 ? 1.制动平衡方程式 汽车制动时,制动力P取决于轮胎与路面之间的附着 力。在附着系数较小的路面上,若制动力大于附着 力,车轮将在路面上滑移,易使制动方向失去控制。 所以P值的极限值为 P = G? 汽车在部分滑动部分滚动的情况下附着力最大。 制动平衡方程式为 :-P = RW + RR + RI P + RR + RI = 0 (忽略空气阻力) G? ? G? ? ? G a?0 g g a ? ? (? ? ? ) ? 2.制动距离 dv g a? ? ? (? ? ψ) dt δ δ dt ? ? dv g(? ? ψ) V2 δ S ? ? vdt ? ? ?V1 vdv g(? ? ψ) 2 V12 ? V2 制动距离: S ? 254(? ? ?) 第五节 汽车的燃油经济性 汽车完成运输工作所消耗的燃 油量称为燃油消耗量,燃油经 济性的评价指标通常用一定运 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。 已知发动机的功率V和转速n后, 可在发动机台架试验获得的发 动机负荷特性图上查出燃油消 耗率ge。ge是指发动机每千瓦小 时的燃油消耗量。 汽车以等速V在道路上行驶时,每百公里所做的功 w为 : N W ? ? 100 V ? 则百公里消耗量Q为: Wg e Ng e Q? ? 9.8 ? 100 1.02V (N/100km) ? ge KAV2 ? ? Gψ ? ? Q? ? 3672 T ? γ6 21.15 ? ? (l/100km)