一、 汽车行驶的纵向稳定性一、 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 - Gl2cosα0+ Ghgsinα0=0  Z1L = Gl2cosα0- Ghgsinα0=0 g20hltgα =g20hli = 52. 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Gsinαϕ=ϕGk因为sinαϕ≈ tgαϕ= iϕ, 则纵向滑移临界状态条件:ϕ⋅ϕϕi==GGtgαk纵向滑移的极限状态——倒溜发生条件:Gsinαϕ=ϕGiϕ= tgαϕ= ϕ结论: 当坡道倾角α ≥αϕ或道路纵坡度i≥iϕ时, 汽车可能产生纵向滑移。3. 纵向稳定性的保证 一般接近于1, 而远远小于1,g20hli =ϕ⋅ϕi=GGk所以,iϕ< 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 6二、 汽车行驶的横向稳定性 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。gRGvF2=受力分析: 横向力X——失稳 竖向力Y——稳定1. 汽车在平曲线上行驶时力的平衡 离心力⌧ 离心力---推导 7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。GcosαFsinαYGsinαFcosαX+=−=1. 汽车在平曲线上行驶时力的平衡 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, 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:)igRv(GGigRGvGiFXh2h2h−=−=−=h2igRvGX−==μh2iR127V−=μ1. 汽车在平曲线上行驶时力的平衡 8 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。2. 横向倾覆条件分析 倾覆力矩: Xhg横向倾覆平衡条件分析:2bG2bG)(Fi2bYh≈+=稳定力矩: 9 倾覆力矩: Xhg横向倾覆平衡条件分析:2bGXhg≤gh2bGX≤=μ2bG2bG)(Fi2bYh≈+= 稳定力矩: 稳定、 平衡条件:)i2hb127(VRhg2min+≥h2iR127V−=μ 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Rmin: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:hhGϕYϕ ≈X=hGXμϕ==横向滑移稳定条件:hμϕ≤)i127(VϕRhh2+≥或 104. 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 ϕh<0. 5, 即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:hμϕ≤)i127(VϕRhh2+≥或ghh2b<ϕ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。 11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:βα+α=cosL)sinhcosl (GWg21离心力F分配在前轴上的荷载W2为β=singRLlGvW222 12在平直路段上, 作用于前轴的荷载W'为 前轴总荷载Σ W为 :)igRLvlLihl(GWWWh22g221++=+=∑GLlW2=′ 在有平曲线的坡道上, 前轴荷载增量与W的比值为h22gigRvilhWWWI+=′′−=∑ 对载重汽车, 一般hg/l2≈1, 则h2igRviI+=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2iigR纵坡折减: 最大纵坡在平曲线上的折减计算方法:maxhvi≤+h2maxiR127Vii−≤ 13