【文章內(nèi)容簡介】 面 的 附著 力 限 制 ， 由 此 可 得 汽 車 行 駛 的 第 二 個(gè) 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） ，即 ?dtGP ? （ 2 17 ） 式中 ?— ? 附著系數(shù)，隨路面類別、 潮濕程度等因素而異。 dG— ? 作用在所有驅(qū)動(dòng)輪上的路面法向反作用力。 式（ 2 17 ）稱為汽車行駛的 充分條件 —— 附著條件。 式（ 2 15 ）和（ 2 17 ） 結(jié) 合 起 來 即 為 汽 車 行 駛 的 充 分 和 必 要 條 件 ， 亦 稱 為 汽 車運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)與附著條件。 附 著 程 度 的 好 壞 主 要 取 決 于 輪 胎 與 地 面 在 接 觸 處 變 形 后 相 互 摩 擦 的 情 況 。 附著系數(shù)?主要與下述因素有關(guān)： （ 1 ） 路 面 的 粗 糙 程 度 和 潮 濕 泥 濘 程 度 ；（ 2 ） 輪胎花紋和輪胎氣 壓 ；（ 3 ） 車 速 ；（ 4 ） 荷 載 。 車 速 越 高 ， 路 表 面 光 滑 而 潮 濕 ， 則 附 著 系 數(shù)?越 低 。 在計(jì)算時(shí)可以采用表 2 5 所示的附著系數(shù)在各種類型的 路面上的平均值。 附著系數(shù) 表 2 5 路 面 狀 況 路面類型 干燥 潮濕 泥濘 冰滑 水泥混凝土路面 0 . 7 0 . 5 — — 瀝青混凝土路面 0 . 6 0 . 4 — — 瀝青表面處治路 0 . 4 0 . 2 — — 中級(jí)及低級(jí)路面 0 . 5 0 . 3 0 . 2 0 . 1 5. 動(dòng)力性能分析 汽車的動(dòng)力性能是指汽 車所具有的加速、上坡、最大速度等性能。 改 善 汽 車 的 動(dòng)力 性 能 ， 可 以 提 高 運(yùn) 輸 生 產(chǎn) 率 和 降 低 運(yùn) 輸 成 本 ， 這 是 汽 車 設(shè) 計(jì) 者 的 任 務(wù) ； 對(duì) 于 公 路設(shè) 計(jì) 者 來 講 ， 其 任 務(wù) 是 了 解 在 公 路 上 行 駛 的 主 要 車 型 的 動(dòng) 力 性 能 ， 使 所 設(shè) 計(jì) 的 公 路能很好地發(fā)揮汽車的動(dòng)力性能。 將牽引平衡方程中的 wP移至等號(hào)前面，則得到 dtdvgGifGPPaawt????? )( （ 2 18 ） 等號(hào)左邊的wtPP ?稱 為 汽 車 的 有 效 牽 引 力 （ 或 后 備 牽 引 力 ）， 其 值 與 汽 車 的 構(gòu) 造 和行 駛 速 度 有 關(guān) ； 等 號(hào) 右 邊 各 項(xiàng) 阻 力 與 道 路 狀 況 及 行 駛 方 式 有 關(guān) ， 一 般 不 受 行 駛 速 度的影響。 對(duì)（ 2 18 ） 式 兩 側(cè) 除 以 汽 車 總 重aG， 就 得 到 汽 車 單 位 重 量 的 無 量 綱 牽 引 平衡方程，消去了汽車構(gòu)造系數(shù)的影響。 即 D =dtdvgifGPPawt????? （ 2 19 ） 式中 左邊awtGPP ?代 表 汽 車 單 位 重 量 的 有 效 牽 引 力 ； 右 邊 為 汽 車 的 動(dòng) 力 性 能 ， 這 個(gè) 數(shù) 值 稱 為 動(dòng)力因數(shù)，用 D 表示，表征汽車克服道路阻力和慣性阻力的能力，隨車速而變化。 當(dāng)汽車作等速行駛，0/ ?dtdv，則 ???? ifD 式中 if ???，僅與道路狀況和坡度有關(guān)，稱為道路阻力系數(shù)。 由 awtGPPD??，MekktNNVNP ??? ,3 6 0 0，VNPww3 6 0 0? 可得 VGNNDawMe???3600 （ 2 20 ） 式中 9 5 4 9eeenMN ?， 13360036003???K FVVPNww 當(dāng) 汽 車 外 特 性eenN ~曲 線 已 知 ， 由0iinrVkek?可 算 出 某 一 排 擋 不 同 曲 軸 轉(zhuǎn) 數(shù) 時(shí) 的 車 速 ， 即),(eknifV ?，進(jìn)而可繪制動(dòng)力特性圖，),(),( VifnifDkek??。 利用動(dòng)力特性圖，可 求出汽車在某一行駛條件?下所能保持的速度V， 并 可 決 定 汽 車 克 服 此 行 駛 阻 力 所 采 用 的 排 擋 ， 同 時(shí) 還 可 近 似地 決 定 所 能 發(fā) 出 的 加 速 度 ， 以 及 求 得 任 一 排 擋 時(shí) 汽 車 所 能 克 服 的 坡 度 。 可 以 推 求 道 路 線 形 設(shè) 計(jì)所需要的車速、行程時(shí)間的變化及坡度性能等數(shù)據(jù)（詳細(xì)分析可參閱相關(guān)文 章 ， 這 里 從 略 ）。 ? 汽車行駛穩(wěn)定性是指汽車在行駛過程中 ， 受外部因素作用下 ，尚能保持或很快恢復(fù)原行駛狀態(tài)和方向 ， 不至于失去控制而發(fā)生側(cè)滑 、 傾覆等現(xiàn)象的能力 。 ? 汽車行駛的穩(wěn)定性從不同方向來看 ， 有縱向穩(wěn)定性和橫向穩(wěn)定性兩種 。 從喪失穩(wěn)定的方式來看 ， 有滑動(dòng)穩(wěn)定性和傾覆穩(wěn)定性兩種 。 分析和確保汽車行駛的穩(wěn)定性對(duì)于合理設(shè)計(jì)汽車結(jié)構(gòu)尺寸 、 正確設(shè)計(jì)公路 、 保證行車安全 、 提高運(yùn)輸生產(chǎn)率 、 減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度 ， 有著十分重要的意義 。 ? 影響汽車行駛穩(wěn)定性主要有以下三方面的因素： ? 1． 汽車本身的結(jié)構(gòu)參數(shù) 。 如汽車的整體布置 、 幾何參數(shù) 、 質(zhì)量參數(shù) 、 輪胎特性 、 前后懸架的形式等 ， 對(duì)汽車行駛的穩(wěn)定性都有著決定性的影響 。 ? 2． 駕駛員的因素 。 如駕駛員開車時(shí)的思想集中狀況 、 反應(yīng)快慢 、 技術(shù)熟練程度 、 動(dòng)作靈敏程度等因素對(duì)于駕駛員能否做出準(zhǔn)確判斷 、 及時(shí)采取措施使汽車趨于穩(wěn)定 、 確保行車穩(wěn)定有著直接關(guān)系 。 ? 3． 作用于汽車的外部因素 。 主要是汽車和路面間的相互作用因素 （ 如公路的縱向 、 橫向坡度 ， 路面附著情況等 ） 以及汽車作不等速行駛和曲線行駛時(shí)慣性力的作用 。 ? 汽車在行駛過程中，隨著運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，作用在前后車輪上的法向反作用力亦有相應(yīng)的變化。若汽車在某一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，前輪的法向反作用力為零時(shí)，則汽車將發(fā)生前軸車輪離地而導(dǎo)致縱向傾覆。當(dāng)后輪的法向反作用力為零時(shí)，根據(jù)附著條件，其牽引力將不復(fù)存在，汽車喪失行駛能力。此兩種情況均為汽車的縱向失穩(wěn)，導(dǎo)致汽車縱向傾覆或倒溜 Ga sin?BZ 2GaGacos?L1AZ 1hL 2?L圖28 汽車行駛的縱向穩(wěn)定( 1) 汽車在直坡道上的受力分析 圖 2 8 所示為后軸驅(qū)動(dòng)的雙軸汽車在直坡道上低等速行駛，忽略滾動(dòng)阻力、空氣阻力影響時(shí)的受力情況。圖中 aG— ? 汽車總重（ N ）； hg— ? 汽車重心高度（ m ）； ?— ? 道路坡度角（ ? ） 21 , ZZ— ? 作用于前后輪上的法向反力（ N ）； L — ? 汽車軸距（ m ） 21 , LL— ? 汽車重心至前后軸間距離（ m ） 對(duì)汽車后輪著地 點(diǎn) B 取矩，則可求得前輪垂直反力： gaahGLGLZ ?? s i nc o s21??LhGLGZgaa?? s i nc o s21?? （ 2 21 ） 對(duì)前輪著地點(diǎn) A 取矩，則可得后論垂直反力： gaahGLGLZ ?? s i nc o s12?? LhGLGZgaa?? s i nc o s12?? （ 2 22 ） (2) 縱向傾覆 當(dāng)汽車前輪離地即法向作用力為零時(shí)，將導(dǎo)致汽車?yán)@后輪縱向傾覆，此時(shí)，01 ?Z。由于汽車低等速上陡坡行駛，可以忽略次要因素，由式（ 2 21 ），令01 ?Z，即得縱向傾覆穩(wěn)定條件：0s i nc o s020??gaahGLG ?? ghL20t a n ?? ? （ 2 23 ） 式中 0?— ? 汽車產(chǎn)生縱向傾覆時(shí)，道路縱向極限坡度角。 由上式 可知，當(dāng)公路的坡度角0?? ?時(shí)，汽車將失去控制，可能繞后軸產(chǎn)生縱向傾覆?？v向傾覆穩(wěn)定性僅與汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)2L和gh有關(guān)，2L越大，則0?越大，縱向傾覆穩(wěn)定性好；汽車重心位置越高，則0?越小，縱向穩(wěn)定性越差。一般2L，gh的數(shù)值在汽車設(shè)計(jì)中考慮，其比值2L/gh》 1 ，因此，一般來說縱向傾覆穩(wěn)定條件容易滿足。 (3) 縱向倒溜 從驅(qū)動(dòng)輪的附著條件可知，當(dāng)汽車上坡時(shí)產(chǎn)生倒溜極限狀態(tài)時(shí)，下滑力與最大附著力平衡，略去次要因數(shù)，則下滑 力=??s i naG ，附著力 =?2Z 將（ 2 22 ）帶入得 ???????LhGLGGgaaas i nc o ss i n1?? ?????LhLgt a nt a n1?? （ 2 24 ） 因??t a n,h較小，可略去不計(jì)，并且adGGLL?1 ，????adGGLL???1t a n 式中 ??— ? 汽車發(fā)生倒溜時(shí)，道路極限坡度角（ ? ） dG— ? 驅(qū)動(dòng)輪的軸重（ N ）， aG— ? 汽車總重（ N ）。 由上分析可知，當(dāng)公路坡度角??? ?時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)輪附著條件的限制，所能產(chǎn)生的牽引力不足以克服??的坡度，汽車將發(fā)生滑轉(zhuǎn)而倒溜。 (4) 縱向穩(wěn)定性的保證 如果??? ?0，則汽車在坡道上行駛時(shí)發(fā)生倒溜的現(xiàn)象在傾覆前出現(xiàn)，這樣避免了汽車的縱向傾覆。因此，汽車的設(shè)計(jì) 應(yīng)滿足0t a nt a n ????的條件，亦即 gghLhLL21?? ??，近似處理得 ghL2?? ? （ 2 25 ） 從汽車設(shè)計(jì)的角度來說，式（ 2 25 ） 即為后輪驅(qū)動(dòng)汽車保證縱向穩(wěn)定的條件。一般汽車的構(gòu)造都可以滿足上述 條件并有富余，但在運(yùn)輸中，裝載高度應(yīng)有所限制，以免重心過高（gh大）而破壞穩(wěn)定條件。 對(duì)于公路設(shè)計(jì)的角度來說，不僅要保證坡道上行駛的汽車不會(huì)縱向傾覆，還應(yīng)保證不產(chǎn)生倒溜現(xiàn)象。這就要求公路縱坡滿足： 0t a nt a nt a n ??????亦即gadhLGG2t a n ?? ?? （ 2 26 ） 例如一般載重車滿載時(shí)，~?adGG ，附著系數(shù)?見表所示，泥濘時(shí)可為 冰滑時(shí)為 ，帶入式（ 2 26 ），則 泥濘時(shí)： 1 5 ~1 3 a n ?? 冰滑時(shí) ： 0 7 ~0 6 a n ?? 這就是確定最大縱坡m a xi=9% （四級(jí)公路山嶺重丘區(qū)）、規(guī)定超高橫坡Bi、合成坡度hi等指標(biāo)的依據(jù)之一。 二、 汽車行駛的橫向穩(wěn)定性 ? 汽車行駛時(shí)，常受側(cè)向力的作用及影響，如重力、慣性力等的側(cè)向分力。汽車在側(cè)向力的作用