《道路勘测设计》课程教学资源（PPT课件）第2章 汽车的动力特性

第2章汽车行驶特性第1节汽车的驱动力及行驶阻力第2节汽车的动力特性及加、减速行程第3节汽车的行驶稳定性第4节汽车的制动性第5节汽车的燃油经济性

1 第2章 汽车行驶特性 ⚫ 第1节 汽车的驱动力及行驶阻力 ⚫ 第2节 汽车的动力特性及加、减速行程 ⚫ 第3节 汽车的行驶稳定性 ⚫ 第4节 汽车的制动性 ⚫ 第5节 汽车的燃油经济性

第1节汽车的驱动力及行驶阻力(running resistance)汽车的驱动力driving force内燃机N一机械能一扭矩M一驱动扭矩Mk一牵引M=9.549N/nN=M-w=Mn0.1047①：有效功率N：单位时间内具有的做功的能力。（KW）②：转速n：发动机曲轴单位时间内的旋转次数（n/min）③.扭矩M：发动机产生于曲轴上的转动力矩。（N·m）④.转动角速度：单位时间内曲轴转动的角度（rad/s）图汽车动力传造图1-发动机，2·盈合层，3-更速销，4-万网传动机构5·毛传动需6致动轮

2 第1节 汽车的驱动力及行驶阻力 (running resistance) ⚫ 一 汽车的驱动力(driving force) 内燃机N—机械能—扭矩M—驱动扭矩MK—牵引 ①．有效功率N ：单位时间 内具有的做功的能力。(KW) ②．转速n ：发动机曲轴单 位时间内的旋转次数(n/min) ③．扭矩M ：发动机产生于 曲轴上的转动力矩。(N·m) ④．转动角速度ω：单位时 间内曲轴转动的角度(rad/s) N=M•w=M •n •0.1047 M=9.549N/n

汽车的行驶阻力1）道路阻力滚动阻力：车轮滚动时轮胎与路面之间的摩擦阻力，是由于轮胎与路面变形引起的。R, =f.G坡度阻力：汽车爬坡时，重力的分力对行车的阻力。R,=±Gsinα由于公路纵坡α较小（α<5°）所以Ri=GiRr=G (i+f)C

3 ⚫二 汽车的行驶阻力 1) 道路阻力 1．滚动阻力：车轮滚动时轮胎与路面之间的摩擦阻力，是由于轮胎与路面变形引 起的。 Rf = f G 2．坡度阻力：汽车爬坡时，重力的分力对行车的阻力。 Ri = G•sin  由于公路纵坡α较小(α<5°) 所以 Ri=G ·i RR=G（i+f)

2）惯性阻力：R=8Ga/g（包括汽车整体质量保持原来的运动状态所产生的线性惯性阻力G·a/g和由汽车各转动部件加/减速产生的旋转惯性阻力3）空气阻力（1）：空气阻力的产生原庆①.汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力。②.车后的真空吸力③.空气质点与车身表面的摩擦力当行驶速度在100KM/h以上，有时一半的功率用来克服空气阻力（2）空气阻力的计算KApyR.2K一空气阻力系数，它与汽车的流线型有关。将车速v（m/s）化为V（Km/h）并化简，得并化简，得KAV2Rw21.15

4 2) 惯性阻力：RI= ·G ·a/g （包括汽车整体质量保持原来的运动状态所产生的线性惯性阻力G ·a/g 和由汽车各转动部件加/减速产生的旋转惯性阻力） 3） 空气阻力 ⑴．空气阻力的产生原因 ①．汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力。 ②．车后的真空吸力 ③．空气质点与车身表面的摩擦力。 当行驶速度在100KM/h,以上，有时一半的功率用来克服空气阻力。 ⑵．空气阻力的计算 21.15 2 KAV RW = 将车速v（m/s）化为V（Km/h）并化简，得并化简，得 K—空气阻力系数，它与汽车的流线型有关。 2 2 1 R KA v W = 

-FHGI图4.1失控车辆下坡受力图其中：F一一空气阻力：G—汽车总重：F——惯性阻力；H高度;L——下坡长度：F—坡度阻力；α下坡坡度。F,-滚动阻力;思考题：汽车在平直的公路上作匀速行驶，受哪几种阻力的影响？

5 思考题：汽车在平直的公路上作匀速行驶，受哪几种阻力的影响？

三.汽车的运动方程式与行驶条件1.汽车的运动方程式保证汽车在道路上加或等速行驶，T>=R=R+R+RI减速行驶直至停止：T=R充分条件：T<=·GK

6 三.汽车的运动方程式与行驶条件 1.汽车的运动方程式 保证汽车在道路上加或等速行驶，T>=R=RW+RR+RI 减速行驶直至停止：T=R ⚫ 充分条件：T<=·GK

第2节汽车的动力特性（dynamiccharacterization）及加减速行程一.汽车的动力因数汽车的运动方程：T=R+R+R受速度影响大的合并，即T-Rw=RR+RI即:T-Rw-G(f+i)+8·G·a/g令D=（T-R）/G，=f+i（D为动力因数，表示单位重力的后备牵引力，p道路阻力系数）注：牵引力相同，重量轻的汽车具有较好的牵引性能。（）二.动力特性图1.D-V曲线图（V为横坐标，D为纵坐标）D2.D-V曲线图的应用1）求排挡；2）求速度、加速度；-3）求坡度1VIVkIV

7 第2节 汽车的动力特性(dynamic characterization)及加减速行程 一.汽车的动力因数 汽车的运动方程:T=RW+RR+RI 受速度影响大的合并,即T-RW=RR+RI 即:T-RW=G（f+i)+•G · a/g 令D=(T-RW )/G，= f+i(D为动力因数，表示单位重力的后备牵引力，道路 阻力系数） 注： 牵引力相同，重量轻的汽车具有较好的牵引性能。（ ） 二.动力特性图 1. D-V曲线图（V为横坐标，D为纵坐标） 2. D-V曲线图的应用 1）求排挡； 2）求速度、加速度； 3）求坡度

例1.碎石路面的某一公路纵坡度为i=0.06，汽车作等速行驶，试求其车速与所使用的排挡.查表，滚动阻力系数f=0.04，i=0.06,a=0，则D=(0=f+i=0.10查动力特性图，当Di=0.10时，v=17km/h（III排挡）例2.路面为渣油表处，求解放牌载重汽车以30km/h等速行驶时，可以爬升的最大坡度查f=0.02，查动力特性图，v=30km/hD=0.083（III档），i=D-f=0.083-0.02=0.063思考：若要求汽车用Ⅲ档爬更大的坡：则采取什么措施？

8 例1.碎石路面的某一公路纵坡度为i=0.06,汽车作等速行驶,试求其车速与所使用 的排挡. 查表,滚动阻力系数f=0.04,i=0.06,a=0,则D= =f+i=0.10 查动力特性图,当Di=0.10时,v=17km/h (Ⅲ排挡) 例2.路面为渣油表处,求解放牌载重汽车以30km/h等速行驶时,可以爬升的最大坡 度. 查f=0.02,查动力特性图,v=30km/h,D=0.083(Ⅲ档),i=D-f=0.083-0.02=0.063 思考:若要求汽车用Ⅲ档爬更大的坡,则采取什么措施?

三.汽车的行驶状态对不同排挡的动力特性曲线来说动力特性值D有一定的使用范围。档位越低，D值就越大，速度亦越低。对每一档位来说，又存在着一个Dmax值，此最大值所对应的速度称临界速度Vk。7注：在某档Dmax处，在该档无法加速，若要加速，必须减少β

9 对不同排挡的动力特性曲线来说动力特性值D有一定的使用范围。档 位越低，D值就越大，速度亦越低。对每一档位来说，又存在着一个Dmax 值，此最大值所对应的速度称临界速度Vk。 注：在某档Dmax处，在该档无法加速，若要加速，必须减少。 三.汽车的行驶状态

D1.临界速度，汽车的临界速度V，是汽车稳定运动的极限速度。如汽车采用某一档位作稳定行驶，当公路阻力为D2时，O则汽车可以采用IV，或V，的任一速度行驶其Vi>Vk，而V2V.的速度行驶时，若遇到额外的阻力，汽车可以降低行驶速度，以采用较大的D值来克服额外阻力，待额外阻力消失后，汽车可立刻提高到原先的速度行驶。这样的行驶情况，称为稳定行驶：2）当汽车采用V2<Vk的速度行驶时，若遇到额外阻力，汽车降低行驶速度，反使D值减小，这样速度愈来愈小，D值也愈来愈低，直至汽车熄火而迫使停止。这样的行驶情况，称为不稳定行驶。因此，临界速度V，是汽车稳定运动的极限速度，一般汽车行驶的速度均采用大于同一档位的临界速度V值。3.汽车的最高速度指节流阀门全开、满载（不带挂车），在表面平整坚实的水平路段上作稳定行驶时的速度。10

10 1.临界速度:汽车的临界速度Vk是汽车稳定 运动的极限速度。如汽车采用某一档位 作稳定行驶，当公路阻力为D2＝2时， 则汽车可以采用IV1或V2的任一速度行驶， 其V1>Vk，而V2＜Vk。 2.稳定行驶和不稳定行驶 1)当汽车采用V1＞Vk的速度行驶时，若遇到额外的阻力，汽车可以降低行驶 速度，以采用较大的D值来克服额外阻力，待额外阻力消失后，汽车可立刻提 高到原先的速度行驶。这样的行驶情况，称为稳定行驶； 2)当汽车采用V2＜VK的速度行驶时，若遇到额外阻力，汽车降低行驶速度， 反使D值减小，这样速度愈来愈小，D值也愈来愈低，直至汽车熄火而迫使停止。 这样的行驶情况，称为不稳定行驶。 因此，临界速度Vk是汽车稳定运动的极限 速度，一般汽车行驶的速度均采用大于同一档位的临界速度VK值。 3.汽车的最高速度 指节流阀门全开、满载（不带挂车），在表面平整坚实的水平路段上作 稳定行驶时的速度