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1、第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,一、汽车的动力性 1定义：良好的路面、直线行驶，纵向受力下的平均行驶速度； 2主要指标：最高车速、加速时间、最大爬坡度； 3行驶方程： 3.1驱动力Ft:由发动机外特性、传动比、传动效率、车轮半径决定 3.2滚动阻力Ff:硬路面上主要是轮胎弹性变形的迟滞损失造成，用滚动阻力系数f 衡量，相当于单位车重的推力； 3.3空气阻力Fw:由压力阻力、摩擦阻力在前进方向的分力组成； 3.4加速阻力Fj:由平动加速和旋转加速阻力构成，后者用折算； 3.5坡度阻力Fi:重力沿坡道的分量，与车重、坡度有关； 4驱动力行驶阻力平衡图： 4.1：各档驱动力及Ff+Fw
2、随车速变化的图解； 4.2：绘制方法：,图,4.3：作用： 确定最高车速(Ft与Ff+Fw的交点对应车速)；最大加速度：最大爬坡度：,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,5汽车行驶的附着条件与附着率： 5.1附着力定义:地面对轮胎切向反作用力的极限值； 5.2附着条件:驱动轮转矩产生的地面切向反作用力； 5.3附着系数:由路面种类和状态决定，车速影响次之； 5.4受力计算:5.4.1一般运动状态下的法向力Fz简化的前、后轮的法向反力 （忽略旋转惯性质量阻力偶矩和滚动阻力偶矩部分）,图,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,5.4.2实现一般运动状态的切向力Fx 前驱汽车：后驱
3、汽车： 5.5附着率：5.5.1定义：直线行驶充分发挥驱动力要求的最低附着系数。不同行驶工况要求的附着率不同，加速、上坡或高速行驶时要求的大；5.5.2附着率计算：a)加速上坡时：后驱汽车忽略滚动、空气阻力,(Fj只含平动部分),图,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,引入等效坡度：,等效坡度,对前驱汽车：,路面确定，即 值确定，可求出汽车能够通过的等效波度。,对后驱汽车：,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,思考：如果路面附着系数 ，两种情况下1挡的动力性可否得到充分发挥？,计算实例：（用某后驱轻型货车的结构参数）,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,b)高速行
4、驶时:后驱汽车,代入各力的表达式，可得不同升力系数下附着率与车速的关系,不计坡道、 加速阻力,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,二、汽车的制动性 1定义：短距离停车、维持方向稳定性，下长坡维持一定速度； 2评价指标：制动效能、制动效能恒定性、制动方向稳定性； 3制动时车轮的受力：由地面提供，受制动器内、轮胎地面两对摩擦副影响3.1地面制动力Fxb:3.2制动器制动力Fu:在轮胎周缘为克服制动器摩擦力矩所需的力;本质是虚拟的力，某些时候大小与地面制动力相同；3.3Fxb、Fu、F的关系:一个特征点、两种关系结论:Fxb首先取决制动器制动力，同时又受附着力限制； 4硬路面上的附着系数：
5、4.1：制动过程地面印痕分析；分三个阶段。4.2：滑移量衡量指标：,图,图,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,4.3制动力系数与滑移率的关系:三个阶段、两个特征值 结论:p出现在滑移率20%附近，滑动附着系数s小于p ； 5制动效能及恒定性：5.1：最大制动减速度；5.2：制动距离分析；分四个阶段：,制动距离一般仅指二、三阶段对应的值，忽略高阶小量后可得：,图,图,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,小型汽车(总质量4.5t) 中型汽车(总质量为4.5-1.2t) 大型汽车(总质量1.2t),5.3：制动效能的恒定性 制动器的热衰退现象：汽车下长坡时，长时间使用制动器或高
6、速时制动，大量的动能转为制动器摩擦副的摩擦热，使制动器温度迅速增高，经常在300以上，甚至高达600一700；此时摩擦系数减小，导致制动力矩下降，制动效能明显降低。 制动效能恒定性的要求： 根据国际标准草案(ISODIS6597)推荐，以一定车速连续制动15次，每次的制动减速度为3 ms2，最后制动效能应不低于规定的冷试验制动效能 (5.8 ms2) 的60。,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,减少热衰退现象的措施： 加大制动蹄与制动鼓的接合面积； 下长坡时应断续地踩制动踏板，并尽量利用发动机制动，必要时可采用对制动鼓附加的冷却措施； 加装辅助制动器（缓速器），下长坡主要用辅助制动
7、器制动，以减轻行车制动器的负担； 采用抵抗热衰退能力强的制动器； 避免行车速度过高。,影响制动器热衰退的主要因素： 摩擦材料以外，主要是制动器结构。敏感性由高到低依次为：增力式双领蹄式领从蹄式双从蹄式盘式。,图,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,6制动时的方向稳定性6.1定义：制动过程中维持直线行驶的能力或按预定弯道行驶的能力；6.2主要不正常现象：跑偏、侧滑、失去转向能力；跑偏：制动时，汽车自动向左或向右偏驶，称为制动跑偏。 跑偏现象多数是由于左右车轮制动器制动力不等造成的，经过维修调整可以消除。侧滑：制动时某一轴或两轴的车轮发生横向滑移的现象。主要是汽车受侧向力作用大于轮胎与地
8、面侧向附着力引起，车轮抱死时更容易发生，后轴侧滑更加危险。失去转向能力：弯道行驶沿切线、直线行驶不拐弯，当前轮抱死时会发生。结论：制动时不希望车轮抱死，尤其是后轮单独抱死或过早的先于前轮抱死。,图,图,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,7理想的前后制动器制动力分配曲线7.1定义：在各种值路面上的制动过程中，能够保证前后车轮同时抱死的前后制动器制动力关系曲线，一般称为I曲线；7.2 I曲线满足的关系：,7.3 I曲线（图解）,直接函数形式：,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,8制动性的试验8.1试验环境与条件：主要室外进行，路面平整、干净，坡度不大于1%，附着系数不小于0
9、.720.75，风速小于5m/s，气温035,汽车预热以0.80.9最高车速行驶1小时；8.2主要设备：第五轮仪、减速度计、压力传感器；8.3试验项目与考核项目： 冷车制动试验：制动器温度 5后出现侧滑。3.4影响侧偏刚度的主要因素:有轮胎尺寸、形式、结构参数。大尺寸、子午线轮胎、减小高宽比可以提供侧偏刚度；,图,图,图,图,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,4汽车的稳态转向特性：4.1：线性二自由度汽车模型的运动微分方程： 在假设和忽略次要因素后，四轮汽车简化成两轮摩托车模型，任意曲线运动时的微分方程为：式（5-9）4.2：前轮角阶跃输入下的稳态响应：采用转向灵敏度 评价 稳态响
10、应。此时运动微分方程为：,式中：K称为稳定性系数,4.3稳态转向的三种类型：a)中性转向：K=0，横摆角速度增益与车速成正比，斜率1/L；b)不足转向：K0，横摆角速度增益比中性转向小；c)过度转向：K0，横摆角速度增益比中性转向大。 4.4关键车速：特征车速uch：不足转向汽车此时 为中性转向汽车的一半；临界车速ucr：过度转向汽车此时 为无穷大；,图,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,稳态转向特性的其它描述：方向盘转角一定时汽车做等速圆周运动，加速行驶后运行轨迹。4.5：汽车稳定性系数选择：一般汽车设计K值略大于0，处在转向不足状态。 5汽车的纵向、横向稳定性：,5.1纵向稳定
11、性： 定义：指上（或下）坡时，汽车抵抗绕后（或前）轴翻车的能力。,汽车纵向翻倒的临界坡度角：,图,不致发生纵向翻倒的路面坡度角：,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,后轮驱动的汽车上坡，当驱动力等于附着力时，汽车的滑转临界坡度角为,整理，得到后轮驱动汽车的纵向稳定性条件为：,一般道路的坡度角远小于汽车可能产生翻倒的坡度角，汽车不会纵翻。若质心高，装载点太靠前或太靠后，下坡或上坡时有可能失去操纵并纵向翻倒。,为了避免汽车纵向翻倒，应使滑转出现在翻车之前，即,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,5.2横向稳定性,定义：指抵抗侧翻和侧滑的能力 发生环境：水平路面弯道或横坡直线行驶
12、 侧翻条件：,设汽车在弯道半径为R的路面上行驶，离心力为：,可得：发生横向翻倒的临界车速,当Fc对外侧车轮接地点的力矩等于重力对应力矩时，内侧车轮对路面的压力为零，汽车将失去操纵并可能横向翻倒。此时：,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,设汽车在横向坡度为的路面上直线行驶，当重力通过内侧车轮接地点时，外侧车轮对路面的压力为零，汽车将失去操纵并可能横向翻倒。,侧滑条件：,汽车在发生侧翻之前，如果地面侧向附着力不够，则可能先发生侧滑。,此时：,水平路面转弯时：,横坡直行时：,图3-14,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,就危害程度而言，侧滑好于侧翻，稳定性限制条件为：,水平转
13、弯时：,有弯道超高时：,横向翻倒的临界车速：,侧滑的临界车速：,横坡直行时：,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,四、汽车的通过性 1定义：汽车能以足够高的平均车速通过各种坏路和无路地带及各种障碍的能力。 2分类：分2类，支承通过性（越野车辆）、几何通过性（公路车辆） 3几何通过性的参数：最小离地间隙、纵向通过角、接近角、离去角、最小转弯半径、转弯通道圆。,4.几何通过性的失效形式: 间隙失效、顶起失效、触头失效、托尾失效。,第五章 车辆与交通安全,第一节 汽车主要性能,一、车辆运行安全技术条件国家标准机动车运行安全技术条件GB7258-2004，针对道路行驶车辆，规定了整车、发动机
14、、转向系、制动系、行驶系、传动系、照明信号、电气设备、车身、安全防护装置等有关运行安全的基本要求及检验方法。 二、车辆导致交通事故原因1.直接原因：安全技术状况不良，如制动失效或性能下降、转向失控、操纵机构连接不牢或机件失灵、灯光失效、驾驶视野不清、爆胎、装载超高超宽超限。2.间接原因：设计原因如视野不够、机构干涉、仪表布置不合理；管理原因如缺乏安全检查制度、车辆带病运行、维修保养差或不及时；,第五章 车辆与交通安全,第二节 汽车特性与交通安全,三、汽车结构与交通安全1.预防性结构措施驾驶视野：前方通过挡风玻璃观察，侧方通过两侧门窗或后视镜观察，后方通过后视镜观察；会影响行驶、会车、超车、倒车、转弯、制动。对玻璃、视镜的尺寸、数量有规定。驾驶工作环境：噪声、振动小，温度适宜、足够的操作空间。灯光：前照灯远光100-150米，近光40米；尾灯、制动灯醒目和便于区分，防止追尾。信号指示装置：报警类如制动气压或液位、转向、车门、车速；指示类如车速表、温度表等，要便于观察，避免混淆。2.降低危害性结构措施：对行人：车辆碰撞行人造成伤害一般为三次打击(撞、碰、压)，减轻措施，保险杠高度、弹性、轮前防护网等。对乘员：安全带、气囊、安全转向柱、安全玻璃等；防火：油箱、油管防碰撞、防破裂，对安放位置有规定（轿车在后轴上方，货车在右侧）。,
