道路勘測設計

南華大學城市建設學院

第二章汽車行駛理論第一節概述一、研究汽車行駛理論的意義1概念：汽車行駛理論是一門在分析汽車行駛基本規律的基礎上，研究汽車行駛原理、使用性能和行駛性能的學科。2意義：汽車行駛理論是公路線形設計的基礎，是制定公路線形幾何標準(如曲線半徑、縱坡坡度等)的理論依據。掌握應用汽車行駛理論對于指導公路線形設計，研究和制訂公路技術標準有著重要意義。

原因：

1）公路是為汽車行駛服務的，要滿足汽車在公路上行駛安全、迅速、經濟、舒適、低公害的要求，就必須從駕駛者與汽車、公路和交通管理等方面來保證。2）公路的線形設計與汽車行駛的各主要性能關系最密切。公路線形設計的質量直接影響汽車在公路上行駛的穩定性、行駛的速度、行車的通暢、行車的舒適性和行車的經濟性。二、汽車的一般構造及主要技術參數1車輛類型汽車可分為客車和貨車兩大類?？蛙嚕盒】蛙嚕ㄞI車）、面包車、公共汽車（小型、中型和鉸接式）等。貨車：卡車（輕型、中型和重型）和組合式貨車（各種拖掛式貨車）兩類。（1）小客車

小客車為二軸-四輪車輛，可坐2～6人，主要作為個人交通工具。按重量和尺寸大小，可分為小型、中型和重型三種。其重量變動于6.8～18kN范圍內；車身長度在3.5~5.6m之間，前后軸的中心距變動于2.3~3.1m之間，車身后緣到后軸的長度（后懸距離）為0.6~1.5m之間；車身寬度為1.6~2.0m，高度為1.15~1.65m之間。（2）面包車

面包車通常由小客車或輕型卡車的底盤改裝而成，可乘坐6～15人。（3）公共汽車

小型公共汽車通常有15～25個座位，供短途運輸用，其車身長約為5.5～7.6m，寬為2.0～2.5m。中型公共汽車可為二軸或三軸，車身長9～12m，寬2.4～2.6m，約有45個座位。把半掛車固定地聯結在二軸中型公共汽車上，便組成鉸接式公共汽車。其長度約為16～18m，寬度為2.6m，包括站立乘客在內約可容納100人以上。（4）卡車

卡車系指載貨區和動力設備裝在共同的車架上不能分開的貨車?？ㄜ嚢ǘS四輪（輕型卡車）、二軸六輪、三軸（雙后軸）和四軸（三后軸）卡車四種。輕型卡車的總重量—般小于45kN，二軸六輪卡車的總重量大都在45～180kN范圍內，而三軸和四軸卡車的總重量可高達260～300kN。（5）組合式貨車

組合式貨車由牽引車或卡車同一個或多個掛車組合而成，可總稱為拖掛車。牽引車和掛車通過鉸接方式聯結時，彼此可相對轉動，因而也可稱為鉸接車。組合式貨車的總重量一般可達到400～500kN，通常用于長途運輸。掛車有兩種：后端有一個軸或多個軸但前端無軸的半掛式，其前端放在牽引車的后端上，并把一部分重量傳給前面牽引車；前后各有一個軸或多個軸的全掛式，由卡車或帶半掛車的牽引車拖帶，但不把重量轉給前面。2．汽車的主要技術參數

(1)整車裝備質量是指汽車完全裝備好的質量(千克為單位．以下各質量單位相同)。包括汽車全部設備(主體設備及輔助設備)，并加足潤滑油、燃料、冷卻液，再加上備用車輪、隨車工具及其它備用品的質量。通常又稱為空車質量。(2)最大總質量最大總質量是汽車滿載時的總質量。對于貨車還應包括駕駛室規定數量乘員的質量。（3)最大裝載質量是指最大總質量與整車裝備質量之差，簡稱載質量。客車以客座計；每個乘員一般按65kg計算。(4)軸載質量指汽車單軸承載的質量。分空載和滿載兩種情況列出。(5)車長L汽車長度方向二極端點間的距離(毫米為單位，以下各尺寸單位相同)。(6)車寬B汽車寬度方向二極端點的距離。(7)車高H汽車最高點到車輛支承平面間的距離；(8)軸距指汽車前軸中心至后軸中心的距離。如為三軸車，則為前軸中心至后軸與中軸中心間距離。（9）輪距A1、A2指同一車轎左右輪胎胎面中心線間的距離A1，如為雙輪時，則為同一車橋一端輪胎中心至另一端輪胎中中間的距離。(10)前懸S1汽車最前端至前軸中心間的距離。(11)后懸S2汽車最后端至后軸中心的距離。(12)最小離地間隙汽車滿載時，汽車最低點至地面的距離。(13)接近角α1汽車前端突出點向前輪引的切線與地面的夾角。（14）離去角α2汽車后端突出點向后輪引的切線與地面的夾角。(15)最小轉彎半徑汽車外轉向輪(方向盤轉到極限位置)的中心平面在車輛支承平面上的軌跡圓半徑。(16)最高車速．汽車在平坦公路行駛時能達到的最高速度。(17)最大爬坡度汽車滿載時的最大爬坡能力。汽車的主要技術參數（凱迪拉克SRX2014款3.0四驅豪華型為例）1、基本參數廠商凱迪拉克(進口)級別中型SUV上市時間2013-11發動機3.0LV6進氣形式自然吸氣最大馬力(PS)271最大扭矩(N·m)302變速箱6擋手自一體車身結構5門5座SUV長×寬×高(mm)4851×1910×1663軸距(mm)2807最高車速(km/h)210官方0-100km/h加速(s)8.4工信部綜合油耗(L/100km)11.5整車質保：三年不限公里2、車身車身結構SUV長度(mm)4851寬度(mm)1910高度(mm)1663軸距(mm)2807前輪距(mm)1627后輪距(mm)1623最小離地間隙(mm)200車重(kg)2520車門數(個)5座位數(個)5油箱容積(L)79.5行李廂容積(L)8273、發動機排量(mL)2997進氣形式自然吸氣最大馬力(PS)271最大功率(kW)199最大功率轉速(rpm)7000最大扭矩轉速(rpm)3200最大扭矩(N·m)302氣缸排列形式V型氣缸數(個)6每缸氣門數(個)4配氣機構DOHC燃料形式汽油燃油標號95號(原97號)供油方式直噴缸蓋材料鋁缸體材料鋁排放標準歐Ⅳ4、變速箱簡稱：6擋手自一體；擋位個數：6變速箱類型：自動變速箱(AT)5、底盤轉向驅動方式前置四驅四驅形式全時四驅中央差速器結構多片離合器前懸掛類型麥弗遜式獨立懸掛+橫向穩定桿后懸掛類型多連桿式獨立懸掛+橫向穩定桿轉向助力類型電子液壓助力車體結構承載式6、車輪制動前制動器類型通風盤式后制動器類型通風盤式駐車制動類型電子駐車前輪胎規格235/65R18后輪胎規格235/65R18備胎規格非全尺寸7、越野性能接近角(°)11.56離去角(°)20.51最小轉彎半徑(m)6.1最小離地間隙(mm)2008、主動安全配置主要包括：ABS防抱死、制動力分配(EBD/CBC等)、剎車輔助(EBA/BAS/BA等)、牽引力控制(ASR/TCS/TRC等)、車身穩定控制(ESP/DSC/VSC等)、胎壓監測裝置、安全帶未系提示；9、被動安全配置主要包括：駕駛座安全氣囊、副駕駛安全氣囊、前排側氣囊、前排頭部氣囊(氣簾)、后排頭部氣囊(氣簾)、ISOFIX兒童座椅接口、LATCH座椅接口(兼容ISOFIX；10、防盜配置發動機電子防盜、車內中控鎖、遙控鑰匙、無鑰匙啟動系統、無鑰匙進入系統；11、操控配置自動駐車/上坡輔助；可變懸掛、后橋限滑差速器/差速；12、外部配置電動天窗、全景天窗、鋁合金輪轂、電動后備廂；13、內部配置真皮方向盤、方向盤上下調節、方向盤前后調節、多功能方向盤、方向盤加熱、定速巡航、前雷達、后倒車雷達、倒車視頻影像、行車電腦顯示屏、ECO節能模式；14、座椅配置15、空調配置16、燈光配置17、玻璃/后視鏡18、多媒體配置19、高科技配

如：自動泊車入位、發動機啟停技術、并線輔助、車道偏離預警系統、主動剎車/主動安全系統、整體主動轉向系統、夜視系統、自適應巡航、全景攝像；SUV汽車參數對比

奧迪Q540TFSI豪華型凱迪拉克SRX3.0L旗艦型路虎攬勝極光2.0T智耀版沃爾沃XC602.0T個性運動版進口奔馳GLK級GLK300時尚版SUV型汽車參數及對比車型凱迪拉克SRX3.0L旗艦型奧迪Q540TFSI豪華型路虎攬勝極光2.0T智耀版沃爾沃XC602.0T個性運動版進口奔馳GLK級GLK300時尚版報價廠商54.8萬元57.17萬元46.8萬元52.69萬元49.5萬元經銷商43.85-54.8萬元42.3-57.17萬元36.3-46.8萬元42.69-52.69萬元已停產詢底價車廠進口凱迪拉克一汽奧迪奇瑞捷豹路虎進口沃爾沃進口奔馳級別SUVSUVSUVSUVSUV車體結構5門5座SUV5門5座SUV5門5座SUV5門5座SUV5門5座SUV長x寬x高(mm)4851x1910x16634629x1898x16554355x1900x16354644x1891x17134528x1840x1691發動機3.0L271馬力V62.0T224馬力L42.0T241馬力L42.0T245馬力L43.0L231馬力V6變速箱6檔手自一體8檔手自一體9檔手自一體8檔手自一體7檔手自一體動力類型汽油機汽油機汽油機汽油機汽油機官方最高車速(km/h)210220217210210工信部油耗(L/100km)

(城市/市郊/綜合)16.0/9.3/11.410.2/7.4/8.4--/--/8.1--/--/--15.5/8.8/11.3官方0-100加速(s)8.47.27.67.27.6保養周期每5000公里每10000公里每10000公里每10000公里每10000公里保修政策整車3年/不限公里整車3年/10萬公里整車3年/10萬公里整車3年/不限公里整車3年/不限公里1)車輛基本信息2)車身車型凱迪拉克SRX3.0L旗艦型奧迪Q540TFSI豪華型路虎攬勝極光2.0T智耀版沃爾沃XC602.0T個性運動版進口奔馳GLK級GLK300時尚版長x寬x高(mm)4851x1910x16634629x1898x16554355x1900x16354644x1891x17134528x1840x1691軸距(mm)：28072807266027742755前輪距(mm)：16271617

16321567后輪距(mm)：16231613

15861588整備質量(kg)：25201900185018851830車身結構：SUV/越野車SUV/越野車SUV/越野車SUV/越野車SUV/越野車車門數(個)：55555座位數(個)：55555油箱容積(L)：8075707066行李廂容積(L)：827540575-1445490-1450450最小離地間隙(mm)：203185170236187最小轉彎半徑(m)：6.1

5.85.65

5.75接近角(°)：11.56

21

離去角(°)：20.51

27

3)發動機/變速箱車型凱迪拉克SRX3.0L旗艦型奧迪Q540TFSI豪華型路虎攬勝極光2.0T智耀版沃爾沃XC602.0T個性運動版進口奔馳GLK級GLK300時尚版發動機描述：3.0L271馬力V62.0T224馬力L42.0T241馬力L42.0T245馬力L43.0L231馬力V6排量(L)：3.02.02.02.03.0汽缸容積(cc)：29971984199919692996工作方式：自然吸氣渦輪增壓渦輪增壓渦輪增壓自然吸氣汽缸數(個)：64446汽缸排列形式：V型直列直列直列V型每缸氣門數(個)：44444最大馬力(ps)：271224241245231最大功率(kW/rpm)：199/7000165/4300-6000177/5500180/5500170/6000最大扭矩(N·m/rpm)：302/3200350/1500-4200340/1750350/1500-4800300/2500-5000燃料：97號汽油(京95號)97號汽油(京95號)97號汽油(京95號)97號汽油(京95號)97號汽油(京95號)供油方式：缸內直噴缸內直噴缸內直噴缸內直噴電噴缸蓋材料：鋁合金鋁合金鋁合金鋁合金鋁合金缸體材料：鋁合金鑄鐵鋁合金鋁合金鋁合金排放標準：歐IV國V歐V歐V歐IV變速箱簡稱：6檔手自一體8檔手自一體9檔手自一體8檔手自一體7檔手自一體擋位個數：68987變速箱類型：手自一體手自一體手自一體手自一體手自一體4)底盤/車輪制動車型凱迪拉克SRX3.0L旗艦型奧迪Q540TFSI豪華型路虎攬勝極光2.0T智耀版沃爾沃XC602.0T個性運動版進口奔馳GLK級GLK300時尚版驅動方式：前置四驅前置四驅前置四驅前置前驅前置四驅前懸掛類型：麥弗遜式獨立懸掛多連桿式獨立懸掛多連桿式獨立懸掛麥弗遜式獨立懸掛麥弗遜式獨立懸掛后懸掛類型：多連桿式獨立懸掛多連桿式獨立懸掛多連桿式獨立懸掛多連桿式獨立懸掛多連桿式獨立懸掛底盤結構：承載式車身承載式車身承載式車身承載式車身承載式車身前輪胎規格：235/55R20235/55R19235/55R19235/60R18235/50R19后輪胎規格：235/55R20235/55R19235/55R19235/60R18255/45R19輪轂材料：鋁合金鋁合金鋁合金鋁合金鋁合金備胎規格：非全尺寸備胎非全尺寸備胎非全尺寸備胎非全尺寸備胎非全尺寸備胎前制動器類型：通風盤式通風盤式通風盤式通風盤式通風盤式后制動器類型：通風盤式盤式盤式通風盤式通風盤式駐車制動類型：電子手剎電子手剎電子手剎電子手剎腳剎式制動轉向助力：電子液壓助力轉向電動隨速助力轉向電動隨速助力轉向電子液壓助力轉向電動隨速助力轉向分動器類型：全時四驅全時四驅適時四驅-全時四驅5)安全裝備車型凱迪拉克SRX3.0L旗艦型奧迪Q540TFSI豪華型路虎攬勝極光2.0T智耀版沃爾沃XC602.0T個性運動版進口奔馳GLK級GLK300時尚版駕駛座安全氣囊●●●●●副駕駛安全氣囊●●●●●前排側氣囊●●●●●后排側氣囊

●

●頭部氣簾●●●●●膝部氣囊

●

-安全帶未系提示●●●●●自動防抱死(ABS)●●●●●制動力分配

(EBD/CBC等)●●●●●剎車輔助

(EBA/BAS/BA等)●●●●●牽引力控制

(ASR/TCS/TRC等)●●●●●主動剎車/安全系統●●-●●自動駐車/上坡輔助●●●●●陡坡緩降

●●-

發動機電子防盜●●●●●車內中控鎖●●●●●遙控鑰匙●●●●●胎壓監測裝置：●●●

●6)座椅配置車型凱迪拉克SRX3.0L旗艦型奧迪Q540TFSI豪華型路虎攬勝極光2.0T智耀版沃爾沃XC602.0T個性運動版進口奔馳GLK級GLK300時尚版真皮方向盤●●●●●方向盤上下調節●●●●●方向盤前后調節●●●●●方向盤電動調節

●多功能方向盤●●●●●方向盤換擋

●●●-定速巡航●●●●●自適應巡航●●

●

行車電腦顯示屏●●●●●自發光儀表盤●●

●●倒車雷達●●●●●倒車影像●●●●

自動停車入位

-

行李艙燈●●

●●獨立電源接口●●

●●7)多媒體配置車型凱迪拉克SRX3.0L旗艦型奧迪Q540TFSI豪華型路虎攬勝極光2.0T智耀版沃爾沃XC602.0T個性運動版進口奔馳GLK級GLK300時尚版CD/DVD單碟DVD多碟DVD單碟CD單碟DVDCD支持MP3/WMA●●●●外接音源接口

(AUX/USB/iPod●●●●揚聲器喇叭數量(個)1013108音響品牌BOSEBangMeridian-藍牙/車載電話●●●●車載電視

○-

中控臺液晶屏●●●●后排液晶屏●

-

GPS導航系統●●●●內置硬盤●

●

車載信息服務●

人機交互系統

(MMI/iDrive等)

●

●

8)車窗及后視鏡車型凱迪拉克SRX3.0L旗艦型奧迪Q540TFSI豪華型路虎攬勝極光2.0T智耀版沃爾沃XC602.0T個性運動版進口奔馳GLK級GLK300時尚版前排電動車窗：●●●●●后排電動車窗：●●●●●車窗一鍵功能：●●●●●車窗防夾手功能：●●●●●防紫外線/隔熱玻璃：●●●●●后視鏡防眩目：●●

○●后視鏡電動調節：●●●●●后視鏡加熱：●●●●●后視鏡電動折疊：●●●●●內后視鏡防眩目：自動自動自動自動自動前感應雨刷：●●●●●后雨刷：●●●●●后排側遮陽簾：

●9)車燈配置車型凱迪拉克SRX3.0L旗艦型奧迪Q540TFSI豪華型路虎攬勝極光2.0T智耀版沃爾沃XC602.0T個性運動版進口奔馳GLK級GLK300時尚版大燈形式：氙氣大燈氙氣大燈氙氣大燈氙氣大燈鹵素大燈日間行車燈：

●●●

前霧燈：●●●

●大燈自動開閉：●●●●●大燈隨動調節：●●-●

大燈清洗裝置：●●●●●車內氛圍燈：●

-

10)空調車型凱迪拉克SRX3.0L旗艦型奧迪Q540TFSI豪華型路虎攬勝極光2.0T智耀版沃爾沃XC602.0T個性運動版進口奔馳GLK級GLK300時尚版空調自動自動自動自動自動后排出風口●●●●●前排溫度分區控制●●●●●后排獨立溫區控制●

空氣調節/花粉過濾●●●●●11)顏色車型凱迪拉克SRX3.0L旗艦型奧迪Q540TFSI豪華型路虎攬勝極光2.0T智耀版沃爾沃XC602.0T個性運動版進口奔馳GLK級GLK300時尚版車身可選顏色：■炫黑■鉆白■褐棕■釉紅■摩卡灰■鈦銀■柚木棕■月光藍■幻影黑■極地銀■水晶銀■季風灰■火山紅■白金色■朱鷺白■圣托里尼黑■毛里求斯藍■富士白■凱庫拉棕■科里斯灰■中國紅■玉龍雪山白■桑給巴爾棕金■幕銅色金屬漆■醇咖色金屬漆■水晶白珍珠漆■弗拉明戈紅金屬漆■海貝灰珍珠漆■里海藍金屬漆■黑銅灰■鈀銀■珍珠黃■曜巖黑■赤銅棕■粉筆白■銥銀色■火蛋石紅■黑色內飾可選顏色：■雙色內飾■深色內飾■淺色內飾■淺色內飾■黑色■深色內飾■淺色內飾■煙黑色內飾黑色座椅■淺米色內飾米色座椅■煙黑色內飾棕色座椅■杏仁黃色真皮■撒哈拉米黃色真皮■玄武灰色真皮■黑色真皮附：汽車示意圖

/web/jiaoxue/3車輛的重量車輛的重量通過車軸和車輪傳遞給道路和橋梁結構物。汽車前軸的軸型都為單軸，后軸的軸型可采用單軸、雙聯軸或三聯軸。前軸兩側的車輪都由單輪胎組成，而后軸兩側的輪胎可由單輪胎或雙輪胎組成。車輛重量大小，主要影響到對道路和橋梁的結構承載能力的要求。重量特性主要由車輛總重和軸重以及軸型和輪型表征。車輛總重或軸重越大，對道路和橋梁結構承載能力的要求越高，同時，在使用過程中對道路和橋梁的損壞越嚴重，因而，所建工程的造價（投資）和工程的運營（維護）費用便越高。為了兼顧道路建設和運營部門及道路使用者雙方的利益和便利，對道路上行駛車輛的總重和軸重的最高值進行定量限制。各國對道路上行駛車輛的最大軸重和總重有不同的限定。單軸最大允許軸重變動于80~130kN；雙聯軸最大允許軸重變動于140~210kN；三聯軸最大允許軸重變動于180~270kN。卡車的最大允許總重變動于240~400kN；半掛式和全掛式貨車的最大允許總重變動于360~500kN。我國公路部門規定的單軸最大允許軸重為60kN（每側單輪胎）或100kN（每側雙輪胎），雙聯軸最大允許軸重為100kN（每側單輪胎）或180kN（每側雙輪胎），三聯軸最大允許軸重為120kN（每側單輪胎）或220kN（每側雙輪胎）；卡車和單拖掛貨車的最大允許總重為400kN，雙拖掛或三拖掛貨車的最大允許總重為460kN。我國公路標準規定路面設計標準軸載為雙輪組單軸100KN。具體內容應在路基路面課程中講述。三、汽車行駛性能汽車行駛性能的范圍寬，內容多．與道路設計關系密切的主要有：1．動力性能是指汽車所具有的牽引能力，亦即指決定汽車加速、爬坡和最大速度的性能。汽車的動力性能越好，就會具有較高的車速、較好的爬坡能力和加速能力。2．通過性（又叫越野性)是指汽車在各種道路和無路地帶行駛的能力。汽車通過性能越好，汽車使用的范圍就越廣。3.制動性指汽車強制停車和降低車速的能力4．行駛平順性指汽車在不平道路上行駛時，汽車免受沖擊和震動的能力。汽車行駛平順性，對汽車平均技術車速，駕駛員和乘客的乘車舒適性、運貨的完整性等有很大影響．5．行駛穩定性指汽車遵循駕駛者指定方向行駛的能力。汽車行駛穩定性直接關系到行車的安全。6．操縱穩定性指汽車是否按照駕駛員的意圖控制汽車的性能。它包括汽車的轉向特性、高速穩定性和操縱輕便性。改善和提高汽車的上述性能。通常可有改進汽車設計和提高道路設計兩個基本途徑。本章主要內容有：汽車的牽引力平衡方程、汽車的動力性能、行駛穩定性、制動性、汽車轉向特性以及燃料經濟性等。第二節牽引力及牽引力平衡一、汽車行駛受力分析汽車發動機產生動力，經傳遞到后輪產生牽引力，使汽車運動。在運動過程中，將受到各種外力，這些外力主要有:1．路面摩擦力路面摩擦力是輪胎和路面接觸而產生的直接推動汽車運動的反作用力。摩擦力的大小和方向直接影響汽車運動的安全和穩定。司機通過操縱方向盤、加速、制動來控制汽車運行。汽車在各種行駛狀態下受的路面摩擦力如下：(1)加速時的作用力汽車加速時，輪胎在轉動力的作用下，路面對輪胎產生反作用力，形成牽引力，克服加速慣性力、滾動阻力、空氣阻力，使汽車加速行駛。(2)制動減速時的作用力汽車剎車，由于制動力的作用，車速下降，在輪胎和路面間產生阻力，使汽車減速運動；(3)轉向時的作用力汽車轉向受到離心力的作用，促使汽車向彎道外側滑移，而路面與輪胎間的摩擦力則限制汽車外滑。路面摩擦力(又叫附著力)，直接關系到汽車行駛時的橫向穩定性·，將在本章第五節“汽車行駛穩定性”中研究。2．由于路面結構產生的力（1）路面橫向坡度(超高；路拱)產生的側向力。在雙向路拱和超高橫坡(單向)路面上，車重所產生的平行于路面的側向分力，如圖。該力直接影響汽車行駛時的橫向穩定性。(2)路面縱坡產生的縱向力在公路上坡和下坡路段，車重所產生的平行于路面的分力，該力直接影響汽車行駛時的縱向穩定性。（3）路面表面形狀產生的力在高速公路路面上，為表面迅速排水所采用的沿行車方向的凹槽（深寬3-6mm,間隔10-15mm），在輪胎花紋共同作用下的產生的左右擺動的作用力。二、汽車的牽引力

1．汽車發動機基本指標汽車行駛時的牽引力來自內燃發動機。燃料在發動機內燃燒，將熱能轉變為機械能表征發動機特性的指標主要有以下幾個：(1)有效功率N有效功率是指汽車在單位時間內所具有的做功的能力。單位為千瓦(kw)。不同的汽車，發動機性能不同，所發出的有效功率亦不相同。如解放CA—141，在發動機轉速為3000r／mill時，所發出的最大功率NMax＝102．9kW，黃河JN—150，Nmax＝117．6kW／1800r．紅旗CA—772小轎車Nmax＝161．8kW／4000r。(2)轉速n轉速是指發動機曲軸單位時間內的旋轉次數．用每分鐘轉數(r/min)為單位。轉速的大小影響汽車行駛的快慢。(3)扭矩M扭矩是指汽車發動機產生于曲軸上的轉動力矩，用牛頓·米(N·m)為單位。解放CA—141最大扭矩Mmax=372N·m/1200r。汽車發動機扭矩的大小，決定了汽車產生牽引力的大小。(4)轉動角速度ω是指單位時間內發動機曲軸轉動的角度，用弧度／秒(rad／s)為單位。2．汽車動力的傳遞(1)汽車的傳力機構傳力機構(即傳力系)主要由離合器、變速器、傳動軸、主傳動器四部分組成。詳見下圖汽車結構示意圖

/web/jiaoxue/傳動系、行駛系、轉向系、制動系

發動機、離合器、變速箱、萬向傳動軸、差速器、車輛、驅動輪、制動器等。機械式傳動系一般組成及布置示意圖傳動系1-離合器2-變速器3-萬向節4-驅動橋5-差速器6-半軸7-主減速器8-傳動軸圖為傳統的發動機縱向安裝在汽車前部，后橋驅動的4×2汽車布置示意圖。發動機發出的動力經離合器、變速器、萬向傳動裝置傳到驅動橋。在驅動橋處，動力經過主減速器、差速器和半軸傳給驅動車輪。1-發動機2-離合器3-變速器4-變速器輸入軸5-變速器輸出軸6-差速器7-車速表驅動齒輪8-主減速器從動齒輪發動機前置、縱置，前橋驅動，使得變速器和主減速器連在一起，省掉了它們之間的萬向傳動裝置。

傳動系：發動機外特性曲線燃料→熱能→活塞、曲軸→機械能→作功傳動系：離合器：作用：（1）保證起步時工作平穩；（2）行進中換擋；（3）傳動系不至于過載。

離合器設于發動機和變速器之間，使二者能可靠地結合，又能徹底地分離。1-飛輪2-從動盤3-壓盤4-膜片彈簧傳動系：變速箱：作用：減速增扭變速箱(又稱變速器)是改變曲軸扭矩及轉速大小的機構。變速器使汽車在不同道路條件下起步、加速、爬坡時驅動輪能具有與之相適應的牽引力和車速。同時變速器還有使汽車倒退的功能。變速箱由兩組不同大小的齒輪組成，采用不同排擋．使不同大小齒輪接觸傳動即產生不同轉速，從而改變扭矩和車速。變速器進出兩端的轉速之比叫變速比，即：ｉk=ｎ/ｎ1式中ｉk-------變速比；n-------------發動機曲軸的轉速(r／min)n1-------------變速器輸出端的轉速(r／rain)。傳動系：附變速箱示意圖：1-輸入軸2-軸承3-接合齒圈4-同步環5-輸出軸6-中間軸7-接合套8-中間軸常嚙合齒輪此變速器有五個前進檔和一個倒檔，由殼體、第一軸（輸入軸）、中間軸、第二軸（輸出軸）、倒檔軸、各軸上齒輪、操縱機構等幾部分組成。傳動系：萬向傳動和主傳動器萬向傳動是在主傳動器與變速器之間的傳動機構。其主要功能是：適應行車時變速器輸出軸與主傳動器之間的距離和夾角變化的需要，以使傳動穩定可靠。傳動軸包括中間傳動軸和萬向節。主傳動器(又叫后齒包)由減速器、差速器、半軸等部分組成。其主要功能是：一方面通過減速器進一步降低從傳動軸傳來的轉速．從而增大扭矩；另一方面通過差速器和半軸改變傳動軸旋轉方向，并使左右兩端能以不同的速度轉動，以適應汽車轉彎的需要。主傳動器輸入和輸出兩端的轉速比叫主傳動比

i0=n1/nk式中i0------------主傳動比，當車型一定時為一常數；nk------------驅動輪上的轉速(r/min)。傳動系：萬向傳動：作用：柔和接觸、傳動1-萬向節2-傳動軸3-前傳動軸4-中間支承傳動系：主傳動器、減速器：作用：①減速、增扭，②動力轉90°方向。1-軸承；2-左外殼；3-墊片；4-半軸齒輪；5-墊圈；6-行星齒輪；7-從動齒輪；8-右外殼；9-十字軸；10-螺栓

三、汽車的驅動力及行駛阻力1、汽車的驅動力

A、燃料→熱能→活塞→機械能→[產生有效功率N]→曲軸→[產生每分鐘n的轉速旋轉]→[產生發動機曲軸扭矩M]→離合器→變速器→傳動軸→主傳動器→差速器等→驅動輪→[產生驅動輪扭矩MK]B、功率(N)，發動機功率,單位千瓦(Kw)/馬力（hp）,1hp=0.7457kW.扭矩(M),表征汽車牽引力的大小,單位牛頓.米/千克.米,1千克.米=9.8牛頓.米燃油消耗(ge),發動機每小時產生每千瓦功率消耗的燃油量，單位（克/千瓦/小時）轉速(n)，單位轉/分鐘C、有一個簡單的公式可以表明功率、牽引力和速度的關系：：

功率（N)＝(牽引力)扭矩(M)×速度(V)（1）發動機外特性曲線

上述四種關系曲線，構成了發動機轉速特性曲線（發動機轉速特性曲線），油門全開時稱發動機外特性曲線，否則稱發動機部分負荷特性曲線。

汽油發動機外特最小轉速最大轉速扭矩曲線功率曲線（2）驅動輪扭矩

功率（N)＝(牽引力)扭矩(M)×速度(V)（3）汽車的牽引力（T）Mk用力偶T和Ta表示，Ta平衡路面反作用力F，T平衡汽車阻力R有關計算的匯總：(1)M和N的關系（公式2-1）(2)r和V的關系（公式2-5）(3)T和V的關系（公式2-6,2-7）汽車驅動力圖2、汽車的行駛阻力

汽車在道路上行駛時必須克服各種阻力，這些阻力有：滾動阻力Rf，坡度阻力R，空氣阻力Rω，以及慣性阻力Ri。這些阻力一方面與道路的特性有關，如路面平整程度、坡度、彎道曲率半徑等，另一方面則隨車輛的運行特性而變，如車輛總重、行駛速度、速度變化速率、車身迎風面積和外廓線形等。（1）空氣阻力(Rw)

汽車在空氣中運動，空氣本身也在流動，兩者綜合形成相對運動，從而造成空氣質點對汽車行駛產生的阻力叫空氣阻力(包括車輛迎風面處的空氣直接作用、空氣越過車輛表面（包括車底）的摩阻力以及車后的局部真空)。a.空氣阻力由形狀阻力、誘導阻力、摩擦阻力、表面阻力和內循環阻力組成。b.形狀阻力是由于汽車車身的形狀及其性質所決定的阻力。根據試驗，由車身狀引起在車身前后產生的力差，一般轎車約占空氣阻力的58％。c.誘導阻力由象飛機機翼一樣的車身上下壓力差(舉升力)形成的阻力。約占空氣阻力的7%。d.摩擦阻力是受空氣質點粘性作用，而在車身表面與空氣間產生的阻力。約占空氣阻力的9%；e.表面阻力(又叫干擾阻力)是由車身表面局部形態如天線、后視鏡、車門把、翼子板踏腳板和牌照等形成的阻力，約占空氣阻力的14%。f.內循環阻力是發動機冷卻和室內換氣而形成的空氣氣流所產生的阻力，約占空阻力的12%。

由上分析，空氣阻力中形狀阻力約占60％，可見車身主體形狀是影響空氣阻力的主要因素。

根據試驗，空氣阻力與汽車行駛速度成正比，即速度越高，空氣阻力提高顯著。如大型載汽車，當車速V>90km／h時空氣阻力將超過滾動阻力。在高速行駛時如果空氣阻力減少10%，可以使燃料的經濟性提高百分之幾十。當汽車以100km/h的速度行駛時，發動機的功率約有80%用來克服空氣阻力。因此，減少汽車空氣阻力已成為汽車設計改善燃料經濟性的重要措施。

由空氣動力學研究和試驗可知，空氣阻力可以用下式計算：

RW=KAρV2式中：K-------空氣阻力系數；

ρ-------空氣密度(kg／m3)，一般ρ=1．2258N·S2／m4；A------汽車的迎風面積，即汽車在其縱軸的垂直面上的投影面積（2）滾動阻力(Rf)

汽車在道路上行駛時的滾動阻力來源于輪胎表面于路面之間的摩阻滑移，輪胎橡膠在接觸表面處的彎曲變形，車輪滾過路表面突出的石子或不平整的破碎路面，車輛從道路的低洼處爬出，推動車輪通過砂、雪或泥地，在輪、軸和組合器軸承處以及變速齒輪中的內部摩阻等。

用下式計算：Rf=f·GG----汽車總重(N)當在坡度上行駛時應為G·cosαf-----滾動阻力系數滾動阻力系數f-----在—定條件下滾動時所需的推力與車輪總重之比。與路面種類、行駛車速以及輪胎的性質等因素有關。(a)路面種類不同種類路面其表面的平整度、形狀和剛度均不相同，其滾動阻力系數相差很大。當車速在50km/h，并且輪胎類型和壓力—定時，f可由路面類型確定，(可查《規范》表中各種路面滾動阻力系數)(b)行駛速度滾動阻力系受行駛車速影響很大，如圖，當車速小于50km/h時，f系數變化不大，當V大于100km/h時，特別是大于150—200km/h時f系數迅速增長，因此，在汽車高速行駛時應考慮車速成對f系數的影響。

0.08f其計算式為：0.04V>50km/h080150V(km/h)良好路面上：

轎車的f值用下式計算f=0.0165[1+0.01(V-50)]或用式：f=0.0116+0.000142V估算

貨車一般胎壓高、行駛速度低，采用下式：f=0.0076+0.000056VV(km/h)f(c)輪胎的性質

包括輪胎的氣壓、材料和結構等。輪胎氣壓越高，變形越小，滾動阻力也小。輪胎的材及結構直接影響輪胎的變形和剛度．對滾動阻力影響很大。對輪胎的眙面橡膠材料、花紋形式和輪臘內部結構進行合理選擇，有利于滾動阻力系數的減小，這也是提高汽車燃料經濟性的重要措施之一，汽車行駛時克服滾動阻力所消耗的功率：

Nf=GfVcosα/3600KWα-------公路的坡度角（3）坡度阻力(Ri)

當汽車在坡道上行駛時，汽車重力沿坡道方向阻礙汽車行駛的分力叫坡度阻力,計算公式： Rｉ=±Gsinα由于公路的坡度角。很小(一般不超過5’)，故sinα≈tgα≈i公式可表示為

Rｉ=±Gｉ(N)i---------公路的縱坡“±”-------“+”表示汽車上坡行駛，“-”表示汽車下坡行駛。

滾動阻力與坡度阻力都與道路有關，且與車重成正比，故合稱道路阻力，即

RR=RF+Rｉ=G（f±i）=GΨRR——道路阻力，(N)；Ψ——道路阻力系數，其值Ψ＝f±i（4）慣性阻力(Rj)

汽車變速行駛時，克服其質量的慣性力和慣性力矩，就是慣性阻力RJ，汽車的質量可分為平移質量和旋轉質量(如飛輪、離合器、變速器及齒輪，傳動軸、主傳動器、半軸、車輪等)兩部分。為計算簡便．一般把旋轉質量的慣性力，換算為平移質量的慣性力，并以δ作為換算系數汽車慣性力計算式：R=±δ·=±δGa/g(N)δ-------汽車回轉質量換算系數(>1)。gGdtdv3牽引平衡方程和汽車行駛的必要條件

1)．牽引力平衡方程為使汽車穩定運動，汽車的牽引力必須與汽車行駛時所遇到的各項阻力之和相等，即T=R表示為：

T＝Rf土Ri+Rω土Rj將前面的有關公式代入得：

Mγη/r=Gf土Gi+KAV2/13土δGdv/gdt式中：Ri------------前之“+”表示上坡,“—”表示下坡；Rj--------前之“+”表示加速，“—”表示減速；Rf,Rω-----恒為正值；

γ-------傳動比。2)．汽車行駛的必要條件由上面分析可知，汽車行駛的第一個必要條件是：汽車在道路上行駛．必須有足夠的牽引力來克服各項行駛阻力，即：T≥R（1）但僅有這一條件還不能保證汽車正常行駛。根據前面的分析，牽引力T的產生．還必須靠路面對輪胎提供足夠的切向反力才能起作用。若輪胎與路面間摩擦力很小．不能提供足夠的附著力，則輪胎將在路面上打滑，甚至空轉，汽車仍不能前進。所以汽車牽引力的發揮必須受到驅動輪與路面的附著力限制，由此可得汽車行駛的第二個必要條件是：牽引力必須小于或等于輪胎與路面間的最大摩擦力(即附著力)T≤φ.GK（2）GK--------一驅動輪荷重(N)，對于全驅動的汽車，為汽車總重，對于后輪驅動的汽車.一般:小汽車GK＝0.5～O.65G載重汽車GK＝0.65-0.8Gφ-----輪胎與路面的摩擦系數(又叫附著系數),其值與路面的粗糙程度、潮濕泥濘程度、輪胎花紋和氣壓、車速、荷載重量等因素有關。式（1）和（2）為汽車行駛的必要和充分條件。又稱為汽車運動的驅動條件和附著條件。由上兩式可知．要提高汽車的效率，主要應從提高汽車牽引力T和路面與輪胎間的附著力以及減小行駛阻力三方面著手。討論：

提高牽引力可以采取增加發動機扭矩M、加大傳動比γ和提高發動機機械效率等措施。提高附著力主要是從增加路面表面粗糙度，加強路面排水，使路面具有較大的附著系數φ以及改進汽車輪胎和粗糙度等幾方面著手減小行車阻力主要從提高路面質重，使路面平整，減小滾動阻力RF，降低路線縱坡，減小坡度阻力RI。改進車型，減小空氣阻力Rω等幾方面著手。

第三節汽車的動力性能

汽車的動力性能表示汽車行駛時所具有的爬坡能力，行駛速度以及加、減速性能等。汽車的動力越好，其可能的行駛速度就越高，所具有的克服道路阻力和爬坡能力也就越大，其平均技術速度也越高，因此，汽車的動力特性常用汽車行駛所可能的最高速度、最低穩定速度、所能克服最大縱坡、加速和滑行性能等項技術指標來評價，稱為汽車的牽引性參數。改善汽車動力性能，可以提高運行速度．從而提高運輸生產率和運輸成本，這通常是汽車設計者的任務。對于公路設計者來說，學習汽車的動力性能的主要任務是：了解公路上行駛的主要車型的動力特性，并使所設計的公路更有利于汽車動力特性的發揮，也為一些公路技術標準的制定(如最縱坡、合成縱坡、坡長限制等)提供理論依據。一、汽車的動力因數及動力特性圖1動力因數根據牽引力平衡方程

T＝Rf土Ri+Rω土Rj式中牽引力T和空氣阻力Rω，直接與汽車的構造和車速有關，而與道路狀況無直接關系。而滾動阻力Rf和坡度阻力Ri；則與道路狀況直接相關。慣性阻力Rj則取決于汽車行駛方式和汽車結構。為此，將上式作適當變換

（T-Rω）/G=(f土I)土δdv/gdt令（T-Rω）/G=D，D稱為動力因數，其含義是：表征某型汽車在海平面高程上，滿載下，單位車重所具有的有效牽引力(叉叫單位車重所具有的潛力)。當加速度dv／dt=O動力因數：

D=f土i=ψ2動力特性圖

將不同類型汽車某一擋位下的牽引力與速度的關系代入上式，就可得出動力因數D與速度V的關系，從而可作出不同車型、不同檔位D-V圖，即為動力特性圖。汽車的動力因數D，它表示某型汽車在海平面上，滿載情況下，單位車重克服道路阻力和慣性阻力的性能。穩定行駛狀態不穩定行駛狀態某檔動力特性圖123動力特性圖的應用與分析

(1)動力特性圖的應用應用動力特性圖可以求出汽車在某一行駛條件下(即道路阻力系數d為某一定值)所能保持的速度ψ和所采用的排擋；還可以近似決定在小于最高速度下所能發出的加速度；可以求出在等速行駛時某一排擋下汽車所能克服的縱坡度等。(2)道路條件一定時的最高車速最高車速是指在良好的路面上．穩定行駛的汽車能達到的最大速度。此時，加速度為零即dv/dt=0；則由式D＝ψ，由D＝ψ直線與D＝f(V)曲線的交點，如圖中的C點，所對應的速度Vc即為在道路阻力為ψ時，汽車可能的最大行駛速度。(3)保持一定速度汽車所能克服的道路阻力由已知的速度V1，可從曲線D=f(v)求出汽車所能克服的道路阻力；如圖,圖中V1為已知，由V＝V1直線與D＝f(v)曲線相交于1點，其對應的Dl即由D1＝ψ求出道路阻力。

(4)最小穩定速度

對于臨界速度某一排擋的動力特性曲線，動力因數D均有一定的使用范圍，該曲線的極值D=Dmax。其所對應的速度Vk叫臨界速度。臨界速度Vk是汽車穩定運動釣極限速度。當汽車采用V1>Vk的速度行駛時，如圖中的1點，在d～1的范圍曲線，V與D成反比關系。當所遇道路阻力增加時，則汽車可降低車速，增加D值以克服道路阻力。，若增加的阻力消失，則速度很容易提高到V1行駛。這種V1>VK的情況叫穩定行駛。

若汽車采用V2＜VK的速度行駛，如圖，在2-d范圍內曲線V與D成正比關系。此時，若道路阻力增加，汽車降低車速行駛，而D值反而減小，這樣動力因數反而不足，迫使汽車熄火停車，這樣V2<Vk，的行駛情況叫不穩定行駛。由此可知．臨界速度VK是汽車行駛的極限最小速度。因此，一般汽車行駛速度均應大于VK。5)最高速度，汽車的最高速度是指油門全開，汽車滿載(不帶掛車)在平整堅實的水平路段上，以直接檔穩定行駛的最大速度。如圖中的a點所對應的速度VMAX。二、汽車的爬坡性能1汽車最大爬坡度所謂汽車的爬坡性能，是指汽車能克服坡度的能力。常用最大爬坡度指標來評定。由動力特性圖反映了動力因數D與行駛速度V的關系，即D=f土i．當汽車等速上坡行駛狀態，考慮動力因數修正系數λ，則有，D=（f+i）/λ當不計λ的影響時，則可決定不同擋位一定車速下汽車能克服坡度的大小。i=D-f在低排擋時，由于汽車爬坡能力大，坡度角α極大，此時cosα<l，sinα≠i%則Dmax=fcosα+sinα解此三角函數方程即可求得最大坡度角αmax=arcsin﹛Dmax-f(1-Dmax+f)1/2﹜/(1+f2)則imax=tgαmax式中：αmax——用最低誹擋可爬的最大坡度角Dmax——用最低排擋的最大動力因子imax——用最低排擋可爬的最大縱坡，f——滾動阻力系數2汽車的動力爬坡在實際行駛時，汽車通常在上坡之前加速，讓汽車得到較高的車速，然后利用上坡時的減速慣性力來提高爬坡能力，這種用慣性力克服坡度的方法叫汽車的動力爬坡第四節汽車的操縱性能汽車的操縱穩定性是表示汽車能否按照駕駛員的意圖控制汽車的能力，表示操縱穩定性的三種典型運動（直線行駛行方向穩定性，改變車線穩定性，側風穩定性）汽車操縱穩定性的好壞，主要可由下面兩條來衡量：1．根據道路、地形和交通情況的限制，汽車能否正確遵循駕駛員通過操縱機構所給定的方向行駛。2．汽車在行駛過程中具有抵抗力圖改變其行駛方向的各種干擾，而能保持其穩定行駛的能力。汽車操縱性能包括汽車的轉向特性、高速穩定和操縱輕便性。必須指出，汽車的操縱性能不僅是汽車的屬性，也與駕駛員的因素有關。本節只對汽車的屬性加以論述。一、汽車的轉向特性1．低速轉向特性汽車的轉向是通過轉向輪(前輪)在路面上偏轉一定角度來實現的。汽車低速轉向時，是以前軸各輪前進方向的垂線與后輪軸延長線上的交點為中心旋轉進行轉向的，這個中心稱為轉向中心。轉向半徑:由轉向中心至后輪外側車輪的距離，可近似地以中心半徑代替，如圖中的R。這種轉向機構稱為“阿卡曼型”轉向機構。轉向時司機打方向盤，前輪產生一轉向角θ。理論上講，內側的轉向θin>θout(外側轉向角)，但二者相差甚小，通常用平均值θ表示。由圖可知：tgθ=L/RR=L/tgθ式中：L--前后軸軸距，m；R--汽車轉彎半徑，(m)θ--汽車前輪轉向角。式反映了θ，R，L之間的關系。當θ角取最大值θmax時，由上式就可計算出汽車低速行駛的極限最小半徑。2.汽車轉彎時的軌跡方程第一，汽車轉彎時作等速運動；第二，汽車轉彎時司機均勻地轉動方向盤二、汽車的高速穩定性1、直線行駛行方向穩定性指汽車在行駛過程中，因路面干擾，而使汽車偏離正常路線后恢復其直線行駛的能力。穩定性好的汽車易恢復直線行駛狀態，反之，則不易恢復直線行駛狀態。2．改變車線特性指汽車在高速公路上行駛時．超越汽車和躲避障礙物的特性。提高汽車的上述性能可采取盡量減輕車重，減小汽車慣性力矩，裝備高性能的輪胎等措施。3．側風穩定性當高速行駛的汽車，通過山澗公路和隧道出入口，受側風吹襲時，汽車保持正常行駛的性能。由于側風的作用，對汽車產生側向力，使汽車產生側向移動，或由于偏轉力的作用，使汽車改移行駛方向．汽車的側風穩定性與車身形狀(主要是側面形狀和面積)；汽車重量、懸架，轉向特性等因素有關。第五節汽車行駛的穩定性1、定義：汽車行駛穩定性是指汽車在行駛過程中，受外部因素作用，能保持或很快恢復原行駛狀態和方向，而不失去控制發生側滑、傾覆等現象的能力。

2、汽車行駛穩定性的分類：從方向分：縱向穩定性和橫向穩定性；從喪失穩定的方式分：滑動穩定性和傾覆穩定性分析和確保汽車行駛的穩定性對于合理設計汽車結構尺寸、正確設計公路、保證行車安全，提高運輸生產率．減輕駕駛員的疲勞強度，有著十分重要的意義。3、影響汽車行駛穩定性的主要因素：1）汽車本身的結構參數。如汽車的整體布置、幾何參數、重量參