汽車的通過(guò)性和平順性

汽車的通過(guò)性和平順性第一頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日課前思考1、越野汽車、4輪驅(qū)動(dòng)汽車和2輪驅(qū)動(dòng)汽車越過(guò)障礙（臺(tái)階、壕溝）的能力一樣嗎？2、汽車在松軟路面和硬路面上的行駛速度一樣嗎？3、汽車分別在好路和壞路上行駛時(shí)乘客的感覺(jué)一樣嗎？4、什么是汽車的通過(guò)性、平順性？如何對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)？第二頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日第一部分汽車的通過(guò)性6.1

概述6.2

松軟路面的物理性質(zhì)6.3

汽車通過(guò)性幾何參數(shù)（重點(diǎn)）6.4

汽車越障能力（重點(diǎn)）第三頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日汽車通過(guò)性定義：在一定的載質(zhì)量下，汽車以足夠高的平均車速通過(guò)各種壞路和無(wú)路地帶(如松軟地面、坎坷不平地段)和各種障礙（陡坡、側(cè)坡、壕溝、臺(tái)階、灌木叢、水障）的能力。影響通過(guò)性的主要因素：汽車的支承性質(zhì)（地面物理性質(zhì)）、牽引參數(shù)（汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)）和幾何參數(shù)；它還與汽車的其它使用性能(如動(dòng)力性、平順性、機(jī)動(dòng)性、穩(wěn)定性、視野性)有關(guān)。6.1概述分類：根據(jù)地面對(duì)汽車通過(guò)性的影響，通過(guò)性可分為：①輪廓通過(guò)性（幾何通過(guò)性）；②牽引支承通過(guò)性（支承通過(guò)性）。第四頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日6.2

松軟路面的物理性質(zhì)車輛在松軟地面上行駛時(shí)，使地面發(fā)生剪切變形，相應(yīng)的剪切力便構(gòu)成地面對(duì)汽車的推力。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪對(duì)地面施加的水平力大于等于極限剪切力時(shí)，引起車輪滑轉(zhuǎn)。車輪壓緊土壤等松軟支承物形成車轍阻力。第五頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.剪切應(yīng)力與剪切變形的關(guān)系第六頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日2

地面的法向負(fù)荷及其沉陷量

沉陷量

壓力

第七頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日車輛在半流體泥漿中所受到的阻力與其行駛速度、浸入面積以及泥漿的密度、阻力系數(shù)Cd有關(guān)。。車輛在雪地行駛受到雪的密度和覆蓋層的厚度影響。厚度小于最小離地間隙也會(huì)形成阻力，任何密度的雪都不會(huì)阻礙汽車行駛。當(dāng)積雪大于汽車最小離地間隙150％時(shí)，輕型汽車可在>350kg/m3的雪地上行駛，重型汽車可在>500kg/m3的雪地上行駛。滲水的雪地密度大，但是強(qiáng)度很低。3半流體的泥漿及雪地密度對(duì)行駛的影響

第八頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日小結(jié)：汽車在松軟地面上行駛的特點(diǎn)①滾動(dòng)阻力大②附著力小路面峰值附著系數(shù)滑動(dòng)附著系數(shù)瀝青或混凝土（干）0.8~0.90.75瀝青（濕）0.5~0.70.45~0.6混凝土（濕）0.80.7礫石0.60.55土路（干）0.680.65土路（濕）0.550.4~0.5雪（壓緊）0.20.15冰0.10.07第九頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.名詞解釋①間隙失效——在越野行駛中，由于汽車與不規(guī)則的地面之間間隙不足而被托住、無(wú)法通過(guò)的情況。一、輪廓通過(guò)性②通過(guò)性幾何參數(shù)——與防止間隙失效有關(guān)的汽車本身的幾何參數(shù)。6.3汽車通過(guò)性幾何參數(shù)第十頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日

間隙失效：汽車因離地間隙不足而被地面托住無(wú)法通過(guò)的現(xiàn)象。

頂起失效：車輛中間底部的零部件碰到地面而被頂住的現(xiàn)象。

觸頭或托尾失效：因車輛前端或尾部觸及地面而不能通過(guò)的現(xiàn)象。幾何參數(shù)：最小離地間隙、縱向通過(guò)角、接近角、離去角、最小轉(zhuǎn)彎直徑等。第十一頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.通過(guò)性幾何參數(shù)的確定及其作用最小離地間隙hg——汽車滿載、靜止時(shí)，除車輪外的最低點(diǎn)與支承平面之間的距離。表征汽車無(wú)碰撞地越通過(guò)地面凸起等障礙物的能力。接近角γ1、離去角γ2——表征汽車接近或離開(kāi)障礙物時(shí)不發(fā)生碰撞的能力（滿載、靜止）縱向通過(guò)角γ3——表征汽車可無(wú)碰撞地通過(guò)小丘、拱橋等障礙物的輪廓尺寸，γ3

越大，通過(guò)性越好（滿載、靜止）第十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日最小轉(zhuǎn)彎直徑dH——表征汽車在最小面積內(nèi)的回轉(zhuǎn)能力內(nèi)輪差d——表征通過(guò)狹窄彎曲地帶或繞過(guò)障礙物的能力。機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件GB7258-2004舉例：當(dāng)轉(zhuǎn)彎直徑為24m時(shí)，內(nèi)輪差（以兩內(nèi)輪軌跡中心計(jì)）不得大于3.5m第十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日轉(zhuǎn)彎通道圓——轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)，右圖中兩圓之間的通道。表示汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需通道寬度。最大內(nèi)圓直徑；最小外圓直徑，車輛所需通道寬度，通過(guò)性越好。第十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日橫向通過(guò)半徑2？縱向通過(guò)半徑1第十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日各類汽車通過(guò)性幾何參數(shù)數(shù)值范圍第十六頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、牽引支承通過(guò)性

1.名詞解釋附著質(zhì)量mμ——輪式車輛驅(qū)動(dòng)軸載質(zhì)量（軸重）;附著質(zhì)量系數(shù)Kμ——車輛附著質(zhì)量mμ與總質(zhì)量ma之比：車輪接地比壓p——車輪對(duì)地面的單位壓力。第十七頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.牽引支承通過(guò)性評(píng)價(jià)指標(biāo)及影響因素附著質(zhì)量和附著質(zhì)量系數(shù)

式中：ψ—當(dāng)量道路阻力系數(shù)，ψ=fr

+i,其中fr為車輪阻力系數(shù)，i為坡度;

—附著系數(shù)（推導(dǎo)？）為滿足汽車行駛附著條件的要求，應(yīng)有：討論：總質(zhì)量一定，附著質(zhì)量增加時(shí)，Kμ，有利于汽車在壞路面上行駛。第十八頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日車輪接地比壓p

在松軟路面上：p減小，可減少車轍深度，從而減少行駛的滾動(dòng)阻力；

在粘性土壤和雪地上：p減小，可增加車輪接地面積，提高地面承受剪切力的能力，使車輪不易打滑，通過(guò)性好。

p與輪胎氣壓pw有關(guān)，硬路面上有關(guān)系式：

p=kwpw

通常kw=1.05~1.2,kw值的大小取決于輪胎剛度，簾布層多的輪胎kw值較大。第十九頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、汽車的傾覆失效汽車的傾覆——過(guò)大的側(cè)坡、縱坡或轉(zhuǎn)彎時(shí)側(cè)向力都可能造成汽車傾覆。6.4汽車越障能力問(wèn)題：汽車在大側(cè)坡上直線行駛、高速曲線行駛時(shí)有可能出現(xiàn)什么形式的傾覆？第二十頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.汽車沿側(cè)坡直線行駛時(shí)不發(fā)生側(cè)翻的極限角β不發(fā)生側(cè)翻條件：臨界值：極限角：重力通過(guò)一側(cè)車輪接地中心，另一側(cè)車輪的地面法向反作用力為零。第二十一頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日側(cè)滑的臨界條件：寧可側(cè)滑，避免側(cè)翻2.汽車在大側(cè)坡上直線行駛時(shí)不發(fā)生側(cè)滑的極限角β'式中，1—側(cè)向附著系數(shù)一、汽車的傾覆失效側(cè)滑和側(cè)翻哪一種更危險(xiǎn)？第二十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日③側(cè)翻臨界狀態(tài)下，F(xiàn)Z1=03.汽車在良好道路上高速曲線行駛不發(fā)生側(cè)翻的最大車速①側(cè)向慣性力②左右車輪的反力汽車不側(cè)翻的最大允許車速為：轉(zhuǎn)向時(shí)說(shuō)明：不僅與汽車的質(zhì)心高度和輪距有關(guān)，而且與轉(zhuǎn)向半徑有關(guān)。第二十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.汽車在良好道路上高速曲線行駛不發(fā)生側(cè)滑的最大車速

在側(cè)向力的作用下，開(kāi)始發(fā)生側(cè)滑的臨界條件：

汽車不側(cè)滑的最大允許車速為：特別說(shuō)明：與汽車的質(zhì)心高度和輪距無(wú)關(guān)，但與轉(zhuǎn)向半徑有關(guān)一、汽車的傾覆失效第二十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日原則：寧可側(cè)滑，避免側(cè)翻。故：小結(jié)：在側(cè)坡上的傾覆失效條件與良好路面上高速曲線行駛時(shí)的傾覆失效條件相同。一、汽車的傾覆失效作業(yè):

依據(jù)“寧可側(cè)滑、避免側(cè)翻”的原則，推導(dǎo)汽車上坡時(shí)避免發(fā)生縱向傾覆（即前輪的地面支反力不致等于零）的條件。第二十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、影響汽車通過(guò)性的因素1.汽車的最大單位驅(qū)動(dòng)力

2.最低穩(wěn)定車速行駛車速低車輪滑轉(zhuǎn)的可能性小通過(guò)性好。增大發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、提高傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比、限制載荷通過(guò)性好。也可按照發(fā)動(dòng)機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速計(jì)算最低穩(wěn)定行駛車速第二十六頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日3.汽車輪胎

車輪對(duì)汽車通過(guò)性有決定性影響。必須正確選擇輪胎花紋、結(jié)構(gòu)參數(shù)、輪胎氣壓、前后輪距、車輪的接地比壓、從動(dòng)輪和驅(qū)動(dòng)輪等，使附著力較大。（1）輪胎花紋

對(duì)附著系數(shù)影響很大，應(yīng)正確地選擇輪胎花紋。越野汽車輪胎，應(yīng)具有寬而深的花紋，其形狀應(yīng)具有脫掉自身泥濘的性能；

濕路面上行駛時(shí)：僅花紋凸起部分與地面接觸，比壓大，足以擠出水層；松軟地面上行駛時(shí)：與地面接觸面積和土壤剪切面積均迅速增加，附著性能提高。二、影響汽車通過(guò)性的因素（2）輪胎直徑與寬度增大輪胎直徑和寬度均能降低接地比壓。①增大直徑慣性力增加、質(zhì)心升高，并要采用較大的傳動(dòng)比，故受到限制；②加大寬度直接降低接地比壓，如采用低氣壓輪胎等。第二十七頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日（3）輪胎氣壓——輪胎氣壓與地面阻力的關(guān)系輪胎氣壓減小，接地面積增加，比壓降低，附著系數(shù)增大；輪胎氣壓減小，遲滯損失增加。一定的地面對(duì)應(yīng)一個(gè)最小地面阻力的輪胎氣壓車輪通過(guò)不同路面時(shí)，要求不同的值，故有“中央充氣系統(tǒng)”。第二十八頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.汽車車輪(1)前后輪距：前后輪距相等車轍重合阻力?。?2)前后輪壓：前輪比壓＜后輪比壓滾動(dòng)阻力??；(3)車輪半徑：

r↑越過(guò)垂直障礙和壕溝的能力↑；(4)驅(qū)動(dòng)車輪位置和數(shù)目：以4×2后輪驅(qū)動(dòng)轎車為例，分析在硬路面上以很低車速超越障礙的能力令(hw/r)表示單位車輪半徑可克服的臺(tái)階高度;分析方法：分別列出前輪和后輪在超越臺(tái)階時(shí)的靜力學(xué)平衡方程式，并求解該車越障能力與其結(jié)構(gòu)參數(shù)間的關(guān)系。二、影響汽車通過(guò)性的因素第二十九頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日后輪驅(qū)動(dòng)（以從動(dòng)輪碰到臺(tái)階為例）第三十頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日故，前輪越過(guò)臺(tái)階的能力為（設(shè)硬路面上fr0）二、影響汽車通過(guò)性的因素（*）式說(shuō)明：L1/L越大、或L/r越小，則(hw/r)就越大，通過(guò)性好。（*）第三十一頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日汽車越障能力第三十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日同理，后輪越過(guò)臺(tái)階的能力為（設(shè)硬路面上fr0）：說(shuō)明：后輪越過(guò)臺(tái)階的能力與汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)無(wú)關(guān)，而僅僅與附著系數(shù)有關(guān)。二、影響汽車通過(guò)性的因素（**）問(wèn)題：對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)汽車，哪個(gè)車輪是限制汽車越過(guò)臺(tái)階的主要因素？第三十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日將不同的附著系數(shù)值代入(*)和(**)式可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)附著系數(shù)μ值不同時(shí)，汽車的越障能力不同，如右圖所示。二、影響汽車通過(guò)性的因素結(jié)論：后輪是限制汽車越過(guò)臺(tái)階的主要因素。第三十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日對(duì)44越野汽車，在硬路面上的越障能力，按照上述同樣的方法進(jìn)行分析（自學(xué)），結(jié)論如下：

①前輪越障能力(hw/r)隨結(jié)構(gòu)參數(shù)L/r的增加而減少；當(dāng)L1/L增加時(shí)，(hw/r)可以顯著提高，甚至可使車輪爬上高度大于半徑的臺(tái)階。

二、影響汽車通過(guò)性的因素②后輪越障能力長(zhǎng)軸距、前軸負(fù)荷大的汽車(L1/L

較小)，后輪越過(guò)臺(tái)階的能力大于前輪；結(jié)構(gòu)參數(shù)L/r較大時(shí)，可改善后輪越過(guò)臺(tái)階的能力（與軸荷分配無(wú)關(guān)）。第三十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日驅(qū)動(dòng)輪的數(shù)目及其在汽車上的布置對(duì)通過(guò)性的影響還可以通過(guò)分析超越壕溝、爬坡、通過(guò)壞路的能力加以比較；結(jié)構(gòu)參數(shù)L/r、L1/L的大小和驅(qū)動(dòng)輪的位置、數(shù)目均影響汽車通過(guò)性的各種能力，在設(shè)計(jì)時(shí)，可通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)獲得較好的性能。結(jié)論（4×4）：①長(zhǎng)軸距、前軸負(fù)荷大的汽車（L1/L較?。筝喸竭^(guò)臺(tái)階的能力大于前輪；②無(wú)論汽車總質(zhì)量如何分配，較大的L/r總會(huì)改善后輪的越障能力；③對(duì)于4×4汽車的L/r、L1/L比值的變化，前后輪在越障能力方面有不同的反應(yīng)。二、影響汽車通過(guò)性的因素第三十六頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日5.結(jié)構(gòu)措施

(1)液力傳動(dòng)液力裝置——液力變矩器、液力耦合器，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定性，使汽車保持低速行駛（0.5~1.5km/h）。逐漸平順起步及改變速度，減少土壤被破壞和車輪滑移的可能性。二、影響汽車通過(guò)性的因素(2）差速鎖及高摩擦式差速器差速鎖——防止某一側(cè)完全滑轉(zhuǎn)而另一側(cè)不轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)鎖止差速器，使兩側(cè)車輪短時(shí)間獲得相同轉(zhuǎn)矩并以相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)而脫離壞路面。高摩擦式差速器（越野車常用）——如凸輪式差速器，通過(guò)差速器內(nèi)部摩擦，提高汽車總驅(qū)動(dòng)力。第三十七頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期日

(3)驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)ASR（AccelerationSlipRegulation）ASR——通過(guò)控制系統(tǒng)和裝置，控制驅(qū)動(dòng)輪使之保持處于最佳滑轉(zhuǎn)范圍內(nèi)；ASR—