道路勘测设计 (第二章 汽车行驶特性2-3) 第三节 汽车的行驶稳定性 DUT 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: DUT 表现:倾覆 滑移(倒溜) 横向稳定性: DUT 表现:倾覆 滑移(侧滑) 一、汽车行驶的纵向稳定性 DUT 1.纵向倾覆 : ? ? Z1= (Gl2cosα0 - Ghgsinα0)/L Z2 =( Gl2cosα0+ Ghgsinα0)/L Z1= 0 (Gl2cosα0 - Ghgsinα0)/L=0 l2 tgα 0 ? hg l2 即:i 0 ? hg DUT l2 tgα 0 ? hg ? 接近于1 ? 纵向倾覆临界状态条件: l2 tgα0 ? ?? 1 hg DUT 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 ?=?Z2 tan ?? ? 因为sinα ? l1 ? hg tan ?? L ?? ? tgα ?= i?,则纵向滑移临界状态条件: << 1 l1 G2 i? ? tgα? ? ? ? ? ?? L G 汽车行驶时纵向稳定性的条件为: ? G2 i ? i? ? ?? G 二、汽车行驶的横向稳定性 DUT 1.汽车在平曲线上行驶时力的平衡 ? 重力 G ? Gv 2 离心力 F ? gR 受力分析: 横向力X——失稳 竖向力Y——稳定 DUT 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 ? Gsin α Y ? Fsin α ? Gcosα DUT X ? Fcosα ? Gsin α Y ? Fsin α ? 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, Gv 2 v2 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 v2 ?? ? ? ih G gR V2 ?? ? ih 127R 2.横向倾覆条件分析 DUT 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。 ? 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: DUT ? 稳定、平衡条件: 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。 b Xh g ? G 2 ? X b ?? ? 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 DUT 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 横向附着系数: X μ ? ? ?h G 横向滑移稳定条件: ?h≈(0.6~0.7)? μ ? ?h R? V2 127(? h ? i h ) 或 4.横向稳定性的保证 DUT 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 第四节 DUT 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 DUT 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 PTmax = R = 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 :-PT = RW + RR + RI PT + RR + RI = 0 (忽略空气阻力) G G? ? G? ? ? a ? 0 g g a ? ? (? ? ? ) ? DUT ? 2.制动距离 制动减速度: dv g a? ? ? (? ? ψ) dt δ δ dt ? ? dv g(? ? ψ) δvB 1 t s ? ? dt ? ? ? dv ? ? vB a 3.6g(? ? ψ) 0 ? 制动距离: v2 δ S ? ? vdt ? ? vdv ? g(? ? ψ) v1 V12 ? V22 S? 254(? ?? )