第8讲纵断面设计31.ppt
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1、第三章 纵断面设计,第一节 概 述 定义:沿着道路中线竖向剖面的展开图即为路线纵断面。 纵断面设计:在路线纵断面图上研究路线线位高度及坡度变化情况的过程。 任务:研究纵断面线形的几何构成及其大小与长度。 依据:汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等。,路线纵断面图构成:,路线纵断面图构成:,地面高程:中线上地面点高程。 设计高程:一般公路,路基未设加宽超高前的路肩边缘的高程。 路基高度:横断面上设计高程与地面高程之高差。 路堤:设计高程大于地面高程。 路堑:设计高程小于地面高程。 纵断面设计内容:坡度及坡长 竖曲线,地面线:它是根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折
2、线; 设计线:路线上各点路基边缘或中线设计高程的连续。,第二节 纵坡及坡长设计,一、纵坡设计的一般要求 1纵坡设计必须满足标准的各项规定。 2为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶,纵坡应具有一定的平顺性,起伏不宜过大和过于频繁。 3纵坡设计应对沿线地面、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑,视具体情况加以处理,以保证道路的稳定与通畅,4一般情况下山岭重丘区纵坡设计应考虑填挖平衡,尽量使挖方运作就近路段填方,以减少借方和废方,降低造价和节省用地。即纵向填挖平衡设计。,5平原微丘区地下水埋深较浅,或池塘、湖泊分布较广,纵坡除应满足最小纵坡要求外,还应满足最小填土高度要求,保证路基稳定。 6对
3、连接段纵坡,如大、中桥引道及隧道两端接线等,纵坡应和缓、避免产生突变。交叉处前后的纵坡应平缓一些。 7在实地调查基础上,充分考虑通道、农田水利等方面的要求。,二、最大纵坡,最大纵坡:是指在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值。 影响因素: 汽车的动力特性:汽车在规定速度下的爬坡能力。 道路等级:等级高,行驶速度大,要求坡度阻力尽量小。 自然条件:海拔高程、气候(积雪寒冷等)。,1、汽车的驱动力 汽车的动力来源:汽车传动系统,发动机输出的功率N与产生的扭矩M的关系:,1)发动机曲轴扭矩M 及发动机转速特性,N-n曲线、M-n曲线,发动机转速特性曲线:,东风EQ-140发 动机外特性曲线,式中:
4、Nmax发动机的最大功率(kW); nN发动机的最大功率所对应的转速(rmin),发动机转速特性经验公式:,式中:Mmax最大扭矩(Nm); MN最大功率所对应的扭矩, nN最大功率所对应的转速(r/min); nM最大扭矩所对应的转速(rmin);,发动机曲轴上的扭矩M经过变速箱(速比ik)和主传动器(速比i0)两次变速,总变速比为:=i0ik; 传动系统的机械效率为T1.0; 传到驱动轮上的扭矩Mk为: Mk=MT 驱动轮上的转速nk为:,2)驱动轮扭矩Mk,车速V与发电机转速关系:,3)汽车的驱动力,1)空气阻力,2、汽车的行驶阻力,2)道路阻力,(1)滚动阻力 滚动阻力与汽车的总重力成
5、正比,若坡道倾角为时,其值可用下式计算。 RfGfcos 由于坡道倾角一般较小,认为cos1,则 Rf=Gf (N) (2)坡度阻力 Ri=Gsin 因坡道倾角一般较小,认为sintgi,则 Ri=Gi (N) 道路阻力: R=G(f+i) 式中:f+i统称道路阻力系数。,惯性阻力,用RI表示。 汽车的质量:平移质量 旋转质量,3)惯性阻力,平移质量的惯性力,旋转质量的惯性力矩,惯性阻力计算:,式中:惯性力系数(或旋转质量换算系数)。 l12ik2 式中:1表示汽车车轮惯性力的影响系数,一般1=0.030.05; 2表示发动机飞轮惯性力的影响系数,一般小客车2=0.05 0.07,载重汽车2=
6、0.040.05; ik变速箱的速比。 汽车的总行驶阻力R为: R=Rw十RR十RI,1)汽车的运动方程式 T=R=Rw+RR+RI 代入表达式,汽车的运动方程式为:,3、汽车的运动方程式与行驶条件,2)汽车的行驶条件,汽车行驶的必要条件(即驱动条件) : TR 汽车行驶的充分条件: TGk,4、 汽车的动力特性,汽车的动力性能:加速、上坡、最大速度等 1)、汽车的动力因数 汽车的运动方程式:T = Rw+RR+RI 改变形式, T - Rw= RR+RI T-Rw称为汽车的后备驱动力,代入表达式,,令上式左端为D,即,为使不同类型汽车的动力性进行比较,且有相同的评价尺度,将上式两端分别除以车
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