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1、 汽车运行特点道路是为汽车行驶服务的，要满足汽车在道路上行驶安全、迅速、经济、舒适、低公害的要求，就必须从驾驶者、汽车、道路、和交通管理等方面来保证。在上述因素中，道路的线形设计与汽车行驶特性最为密切。因此，在道路线形设计时，需要研究汽车在道路上的行驶特性及其对道路设计的具体要求，这是道路线形设计的理论基础。道路线形设计要保证：1 保证汽车行驶的稳定性，即保证安全行车，不翻车、不倒溜、不侧滑，这就需要合理设置纵横坡度、弯道，以及保证车轮与地面的附着力等。2 尽可能提高车速。3 保证道路行车畅通，即保证汽车不受阻或少受阻。这就需要有足够的视距和路面宽度、合理地设置平竖曲线，以及减少道路交叉等。
2、4 尽量满足行车舒适，即采用符合视觉舒适要求的曲线半径，注意线形与景观的协调、沿线的植树绿化等。本章主要介绍汽车的驱动力和行车阻力，汽车的动力特性，汽车的行驶稳定性、制动性和燃油经济性。在表21中列出了几种有代表性的国产汽车的主要技术性能。第一节 汽车的驱动力及行驶阻力一、 汽车的驱动力汽车在道路上行驶时，必须有足够的驱力来克服各种行驶阻力。汽车行驶的驱动力来自它的内燃发动机，其传力过程如下：在发动机里热能转化为机械能 有效功率N 曲轴旋转（转速为n），产生扭矩M 经变速和传动，将M传给驱动轮，产生扭矩MK 驱动汽车行驶。1 发动机曲轴扭矩M如将发动机的功率N、扭矩M与曲轴转速n之间的函数关系
3、以曲线表示，则该曲线称为发动机特性曲线。如果发动机节流阀全开，即高压油泵在最大供油量位置，则此特性曲线称为发动机外特性曲线；如果节流阀部分开启，即部分供油，则称此特性曲线为发动机部分负荷特性曲线。在进行汽车驱动性能分析时，只需研究外特性曲线（参见图21），nmin为发动机的最小稳定工作转速。随着曲轴转速的增加，发动机发出的功率和扭矩都在增加。最大扭矩MMAX时的曲轴转速为nM ，若转速再增加时，扭矩M有所降低，但功率N继续增加，一直到最大功率NMAX ，此时曲轴转速为nN 。当转速继续增大时，功率N下降，直到允许的发动机最高转速为nMAX 。对于不同类型的发动机，其输出的功率不同，故产生的扭矩
4、也不同。它们之间的关系如下： 式中：M发动机曲轴的扭矩（N.m）； N发动机的有效功率（KW）； n发动机曲轴的转速 (r/min)。把扭矩M与转速n之间的函数关系M=M(n)称为扭矩曲线，而把功率N与转速n之间的函数关系 N=N(n)称为功率曲线，并通过上式可以使它们相互转换。通常情况下，上述两条曲线已由厂家绘于发动机的技术说明书中，图22为东风EQ104型汽车发动机的外特性曲线。有时未给定发动机特性曲线，只给出最大功率NMAX 及其对应的曲轴转速nN ，则可通过下面的经验公式近似地计算发动机的功率曲线N=N(n)，即：式中：Nmax 发动机的最大功率（KW）； nN 发动机的最大功率所对应
5、的转速 (r/min) ; 1、2、3与发动机类型有关的系数，对汽油发动机可近似地取1231。然后，按前面的公式换算成扭矩曲线M=M(n)。如果同时给定最大功率NMAX 及其对应的曲轴转速nN ，以及最大扭矩MMAX及其对应的曲轴转速nM ，则可用下式直接计算扭矩曲线M=M(n)，即：式中：Mmax 最大扭矩 (N.m) ; MN 最大功率所对应的扭矩，即 nN 最大功率所对应的转速 (r/min) ; nM最大扭矩所对应的转速 (r/min) ; n 转速 (r/min) 。2 驱动轮扭矩MK 汽车车轮分为驱动轮和从动轮。驱动轮上有发动机传来的扭矩MK ，在MK 的作用下驱使车轮滚动向前。而
6、从动轮上无扭矩作用，它的滚动是驱动轮上的力经车架传至从动轮的轮轴上而产生运动。一般汽车均系前轮为从动轮，后轮为驱动轮。只有某些特殊用途的汽车前后轮均为驱动轮。汽车发动机曲轴传至驱动轮上的扭矩按下式计算，即：式中：MK 驱动轮扭矩 (N.m) ; M发动机曲轴扭矩 (N.m) ; 总变速比，i0 ik ； i0 传动器变速比，见表21； iK 变速箱变速比，见表21； T 传动系统的机械效率，一般载重汽车取0.800.85,小客车取 0.850.95。此时，驱动轮上的转速nK =n/ , 相应的车速V为式中：V汽车行驶速度 (km/h) ; n发动机曲轴转速 (r/min) ; r车轮工作半径
7、(m) ，即变形直径，它与内胎气压、外胎构造、路面刚性与平整性、以及荷载有关，一般取r=(0.930.96)r0； r0 未变形直径，见表22。3 汽车的驱动力如图23所示，汽车行驶时，共有以下几个力：作用于驱动力上的扭矩MK ，在驱动轮上的汽车重力G以及与之相平衡的反力G/ ,行驶正面阻力和路面水平反力。把驱动轮上的扭矩MK 用一对力偶Ta和T代替，Ta作用在轮缘上与路面水平反力F相抗衡，T作用在轮轴上推动汽车前进，称为驱动力（或牵引力），与汽车行驶阻力R相抗衡。驱动力可按下式计算，即由上式可以看出，如要获得较大的驱动力T，必须要有较大的总变速比。担增大，车速V就降低。因此，对同一汽车发动机
8、而言，要同时得到较大的驱动力和较高的车速是不可能的，二者不可能兼得。为此，对汽车设置了几个排挡，每一排挡都具有固定不变的总变速比，以及该排挡下的最大车速和最小车速。当使用低排挡时，变速比值较大，驱动力T也大，但车速V较小；而使用高排挡时，变速比值较小，驱动力T也较小，但车速较大。上式为驱动力T与扭矩M之间的函数关系式。同样，根据式（21）可推导出驱动力T与功率N之间的关系式为： 二、 汽车的行驶阻力汽车在行驶过程中需要不断克服各种阻力，这些阻力有的来自空气的阻力，有的来自道路摩擦力，有的来自汽车上坡行驶时产生的阻力，有的来自汽车变速行驶时克服惯性的阻力，这些阻力可以分为空气阻力、道路阻力和惯性
9、阻力，下面分述之。1 空气阻力汽车在行驶过程中所受的空气阻力主要包括：（1） 迎面空气质点的压力；（2） 车后真空吸力；（3） 空气质点与车身表面的摩擦力。现代汽车行驶速度高，空气阻力对汽车行驶的动力性和燃油经济性影响较大，当行驶速度在100km/h以上时，有时一半功率用来克服空气阻力。由空气动力学的研究与试验结果可知，空气阻力RW可以用下式计算： 式中：K空气阻力系数，参见表23； 空气密度，一般1.2258 (N.s2/m4) ; A汽车迎风面积，即正投影面积（m2）； V汽车与空气的相对速度 (m/s) ，可近似地取汽车行驶速度。将车速V (m/s)化为V (km/h) ，并化简得： (
10、2-8)对于汽车挂车的空气阻力，一般可按每节挂车的空气阻力为其牵引车空气阻力的20计算。2 道路阻力由道路给行驶的汽车产生的行驶阻力，主要包括滚动阻力和坡度阻力。（1） 滚动阻力车轮在路面上滚动所产生的阻力，称为滚动阻力。它是由路面和轮胎变形引起的，与路面种类、状态、车速、轮胎结构及充气压力等有关。一般情况下，滚动阻力与汽车的总重力成正比，若坡道倾角为时，其值可按下式计算： 由于坡道倾角一般较小，认为 , 则 式中：Rf 滚动阻力 (N) ； G车辆总重力 (N) ； f滚动阻力系数，见表24。（2） 坡度阻力汽车在坡道倾角为的道路上行驶时，车重G在平行路面方向的分叐力为，上坡时它与汽车前进方
11、向相反，阻碍汽车的行驶；而下坡时与前进方向相同，助推汽车行驶。坡度阻力可用下式计算： 因坡道倾角一般较小，认为，则 式中：Ri坡度阻力 (N) ； G车辆总重力 (N) ； i道路纵坡度，上坡为正，下坡为负。道路阻力为滚动阻力与坡度阻力之和，可按下式计算： (2-9)式中：RR道路阻力 (N) ； f+i统称道路阻力系数。3 惯性阻力汽车变速行驶时，需要克服其质量变速运动时产生的惯性力和惯性力矩，统称为惯性阻力。汽车的质量分为平移质量和旋转质量（如飞轮、齿轮、传动轴和车轮等）两部分。在汽车变速运动时，平移质量产生惯性力，旋转质量产生惯性力矩。 平移质量的惯性力 旋转质量的惯性力矩式中：I旋转部
12、分的转动惯量； 旋转部分转动时的角加速度。汽车旋转部分较多，且各部分的转动惯量和角加速度各不相同，计算相当复杂。为简化计算，一般给平移质量惯性力乘以大于1的系数，来近似代替旋转质量惯性力矩的影响，即： (N) (2-10)式中：RI惯性阻力 (N) ； G车辆总重力 (N) ； g重力加速度 (m/s2) ； a汽车的加速度（正值）或减速度（负值）(m/s2) ； 惯性力系数，其值可用下式计算 (2-11) 1汽车车轮惯性力影响系数，一般10.030.05 ; 2发动机飞轮惯性力的影响系数，一般小客车20.050.07,载重汽车2=0.040.05 ; ik变速箱的速比，查表21。这样，汽车的
13、总行驶阻力R为 在上述几种阻力中，空气阻力和滚动阻力永为正值，亦即在汽车行驶的任何情况下都存在；坡度阻力当上坡时为正值，平坡为零，下坡为负值；而惯性阻力则是：加速为正值，等速为零，减速为负值。三、 汽车的运动方程式与行驶条件1 汽车的运动方程式汽车在道路上行驶时，必须有足够的驱动力来克服各种行驶阻力。当驱动力与汽车总行驶阻力相等的时候，称为驱动平衡。其驱动平衡方程式（即汽车运动方程式）为 （212）驱动力可按式（26）计算，该式为节流阀全开的情况。如果节流阀部分开启，要对驱动力T进行修正。修正系数用U表示，称为负荷率。即 式中：U负荷率，取U8090。将有关公式代入式（212），则汽车的运动方程为 (2-13)2 汽车的行驶条件汽车在道路上行驶，当驱动力等于总行驶阻力时，汽车就等速行驶；当驱动力大于总行驶阻力时，汽车就加速行驶；当驱动力小于总行驶阻力时，汽车就减速行驶，直至停车。所以，要使汽车
