道路勘测设计教师课件.doc

第三章 纵断面设计 本章摘要：本章主要介绍纵断面的概念和线形组成要素；最大纵坡和最小纵坡；坡长限制和缓和坡段；平均纵坡和合成坡度；竖曲线要素计算及竖曲线最小半径；视觉分析和平、纵线形组合设计要点；纵断面设计方法、步骤及设计成果等内容。 第一节 概 述 摘要内容： 主要介绍纵断面图上地面线和设计线的概念及组成要素，设计标高的规范规定，纵断面的设计任务等。 讲课重点 ； 难点讲授重点内容提要 ,在设置超高、加宽地段为设超高、加宽前该处边缘标高。 2．改建公路的路基设计标高：一般按新建公路的规定办理，也可视具体情况而采用行车道中线处的标高。 本节小结 ,在设置超高、加宽地段为设超高、加宽前该处边缘标高。 思考题 1.道路纵断面线性要素有哪些？ 2.高速公路和—级公路路基设计标高与二、三、四级公路路基设计标高在横断面上位置是否相同？ 第二节 汽车的动力特性与纵坡 摘要内容： 主要介绍汽车的动力特性和最大纵坡；汽车的加减速行程与坡长限制和缓和坡段；最小纵坡、平均纵坡和合成坡度；竖曲线要素计算及竖曲线最小半径； 讲课重点 难点讲授重点内容提要1．发动机曲轴扭矩 如将发动机的功率、扭矩以及燃油消耗率与发动机曲轴的转速之间的函数关系以曲线表示，则该曲线称为发动机转速特性曲线或简称为发动机特性曲线。 对于不同类型的发动机，其输出的功率不同，故产生的扭矩也不同。它们之间的关系如下： 2．驱动轮扭矩 根据受力情况的不同，汽车车轮分为驱动轮与从动轮。驱动轮上有发动机曲轴传来的扭矩，在的作用下驱使车轮滚动前进。 发动机曲轴上的扭矩经过变速箱（速比）和主传动器（速比）两次变速，设这两次变速的总变速比为，传动系统的机械效率为，则传到驱动轮上的扭矩为： 此时，驱动轮上的转速为 相应的车速V为 可以看出，通过变速箱和主传动器的二次降速，其主要目的在于增大扭矩和驱动力以克服汽车的行驶阻力。 3．汽车的驱动力 把驱动轮上的扭矩用一对力偶和代替，作用在轮缘上与路面水平反力F抗衡，T作用在轮轴上推动汽车前进，称为驱动力（或称牵引力），与汽车行驶阻力R抗衡。 即  (二)汽车的行驶阻力 汽车行驶时需要不断克服运动中所遇到的各种阻力。这些阻力有来自汽车周围空气介质的阻力，有来自道路的路面不平整和上坡行驶所形成的阻力，也有来自汽车变速行驶时克服惯性的阻力，分别称之为空气阻力、道路阻力和惯性阻力。 1．空气阻力 汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力，车后的真空吸力及空气质点与车身表面的摩擦力阻碍汽车前进，总称为空气阻力。 由空气动力学的研究和试验可知，汽车在空气介质中运动时所产生的空气阻力可以用下式计算： 用V（km/h）表达上述公式并化简，得 2．道路阻力 道路阻力是由弹性轮胎变形和道路的不同路面类型及纵坡度而产生的阻力，主要包括滚动阻力和坡度阻力。 （1）滚动阻力 （N） ——滚动阻力系数，它与路面类型、轮胎结构和行驶速度等有关，一般应由试验确定，在一定类型的轮胎和一定车速范围内，可视为只和路面状况有关的常数。 （2）坡度阻力 （N） ； ——道路纵坡度，上坡为正；下坡为负。 滚动阻力和坡度阻力均与道路状况有关，且都与汽车的总重力成正比，将它们统称为道路阻力，以表示 （N） 式中：——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称为惯性阻力，用表示。 旋转质量组成部分较多，且各部分的转动惯量和角加速度不同，计算比较复杂，为方便计算，一般给平移质量惯性力乘以大于1的系数，来代替旋转质量惯性力矩的影响。即 （N） 这样，汽车的总行驶阻力R为 （三）汽车行驶条件 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行驶阻力。当驱动力与各种行驶阻力之代数和相等的时侯，称为驱动平衡。驱动平衡方程式（也称汽车的运动方程式）为 上式中驱动力T为节流阀全开的情况。如果节流阀部分开启时，要对驱动力T进行修正。修正系数用U表示，称之为负荷率。即 则汽车的运动方程式为 2．汽车的行驶条件 汽车在道路上行驶，当驱动力等于各种行驶阻力之和时，汽车就等速行驶；当驱动力大于各种行驶阻力之和时，汽车就加速行驶；当驱动力小于各种行驶阻力之和时，汽车就减速行驶，直至停车。所以，要使汽车行驶，必须具有足够的驱动力来克服各种行驶阻力，即 上式是汽车行驶的必要条件（即驱动条件）。 只有足够的驱动力还不能保证汽车正常地行驶。若驱动轮与路面之间的附着力不够大