汽車的通過性

汽車通過性定義：在一定的載質量下，汽車以足夠高的平均車速通過各種壞路和無路地帶(如松軟地面、坎坷不平地段)和各種障礙（陡坡、側坡、壕溝、臺階、灌木叢、水障）的能力。影響通過性的主要因素：汽車的支承性質（地面物理性質）、牽引參數（汽車結構參數）和幾何參數；它還與汽車的其它使用性能(如動力性、平順性、機動性、穩(wěn)定性、視野性)有關。6.1概述分類：根據地面對汽車通過性的影響，通過性可分為：①輪廓通過性（幾何通過性）；②牽引支承通過性（支承通過性）。6.2

松軟路面的物理性質車輛在松軟地面上行駛時，使地面發(fā)生剪切變形，相應的剪切力便構成地面對汽車的推力。當驅動輪對地面施加的水平力大于等于極限剪切力時，引起車輪滑轉。車輪壓緊土壤等松軟支承物形成車轍阻力。1.剪切應力與剪切變形的關系2

地面的法向負荷及其沉陷量

沉陷量

壓力

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Cd有關。。

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形成阻力，任何密度的雪都不會阻礙汽車行駛。當積雪大于汽車最小離地間隙150％時，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，但是強度很低。3半流體的泥漿及雪地密度對行駛的影響

小結：汽車在松軟地面上行駛的特點①滾動阻力大②附著力小路面峰值附著系數滑動附著系數瀝青或混凝土（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0.10.071.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、無法通過的情況。一、輪廓通過性②通過性幾何參數——與防止間隙失效有關的汽車本身的幾何參數。6.3汽車通過性幾何參數

間隙失效：汽車因離地間隙不足而被地面托住無法通過的現(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的現(xiàn)象。

幾何參數：最小離地間隙、縱向通過角、接近角、離去角、最小轉彎直徑等。2.通過性幾何參數的確定及其作用最小離地間隙hg——汽車滿載、靜止時，除車輪外的最低點與支承平面之間的距離。表征汽車無碰撞地越通過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障礙物時不發(fā)生碰撞的能力（滿載、靜止）縱向通過角γ3——表征汽車可無碰撞地通過小丘、拱橋等障礙物的輪廓尺寸，γ3

越大，通過性越好（滿載、靜止）最小轉彎直徑dH——表征汽車在最小面積內的回轉能力內輪差d——表征通過狹窄彎曲地帶或繞過障礙物的能力。機動車運行安全技術條件GB7258-2004舉例：當轉彎直徑為24m時，內輪差（以兩內輪軌跡中心計）不得大于3.5m轉彎通道圓——轉向盤轉至極限位置時，右圖中兩圓之間的通道。表示汽車轉彎時所需通道寬度。最大內圓直徑

；最小外圓直徑

，

車輛所需通道寬度

，通過性越好。橫向通過半徑

2？縱向通過半徑

1各類汽車通過性幾何參數數值范圍二、牽引支承通過性

1.名詞解釋附著質量mμ——輪式車輛驅動軸載質量（軸重）;附著質量系數Kμ——車輛附著質量mμ與總質量ma之比：車輪接地比壓p——車輪對地面的單位壓力。2.牽引支承通過性評價指標及影響因素附著質量和附著質量系數

式中：ψ—當量道路阻力系數，ψ=fr

+i,其中fr為車輪阻力系數，i為坡度;

—附著系數（推導？）為滿足汽車行駛附著條件的要求，應有：討論：總質量一定，附著質量增加時，Kμ

，有利于汽車在壞路面上行駛。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，通過性好。

p與輪胎氣壓pw有關，硬路面上有關系式：

p=kw

pw

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。一、汽車的傾覆失效汽車的傾覆——過大的側坡、縱坡或轉彎時側向力都可能造成汽車傾覆。6.4汽車越障能力問題：汽車在大側坡上直線行駛、高速曲線行駛時有可能出現(xiàn)什么形式的傾覆？1.汽車沿側坡直線行駛時不發(fā)生側翻的極限角β不發(fā)生側翻條件：臨界值：極限角：重力通過一側車輪接地中心，另一側車輪的地面法向反作用力為零。側滑的臨界條件：寧可側滑，避免側翻2.汽車在大側坡上直線行駛時不發(fā)生側滑的極限角β'式中，

1—側向附著系數一、汽車的傾覆失效側滑和側翻哪一種更危險？③側翻臨界狀態(tài)下，F(xiàn)Z1=03.汽車在良好道路上高速曲線行駛不發(fā)生側翻的最大車速①側向慣性力②左右車輪的反力汽車不側翻的最大允許車速為：轉向時說明：不僅與汽車的質心高度和輪距有關，而且與轉向半徑有關。4.汽車在良好道路上高速曲線行駛不發(fā)生側滑的最大車速

在側向力的作用下，開始發(fā)生側滑的臨界條件：

汽車不側滑的最大允許車速為：特別說明：與汽車的質心高度和輪距無關，但與轉向半徑有關一、汽車的傾覆失效原則：寧可側滑，避免側翻。故：小結：在側坡上的傾覆失效條件與良好路面上高速曲線行駛時的傾覆失效條件相同。一、汽車的傾覆失效作業(yè):

依據“寧可側滑、避免側翻”的原則，推導汽車上坡時避免發(fā)生縱向傾覆（即前輪的地面支反力不致等于零）的條件。二、影響汽車通過性的因素1.汽車的最大單位驅動力

2.最低穩(wěn)定車速行駛車速低車輪滑轉的可能性小通過性好。增大發(fā)動機扭矩、提高傳動系統(tǒng)的傳動比、限制載荷通過性好。也可按照發(fā)動機的最低穩(wěn)定轉速計算最低穩(wěn)定行駛車速3.汽車輪胎

車輪對汽車通過性有決定性影響。必須正確選擇輪胎花紋、結構參數、輪胎氣壓、前后輪距、車輪的接地比壓、從動輪和驅動輪等，使附著力較大。（1）輪胎花紋

對附著系數影響很大，應正確地選擇輪胎花紋。越野汽車輪胎，應具有寬而深的花紋，其形狀應具有脫掉自身泥濘的性能；

濕路面上行駛時：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：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、質心升高，并要采用較大的傳動比，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。（3）輪胎氣壓——輪胎氣壓與地面阻力的關系輪胎氣壓減小，接地面積增加，比壓降低，附著系數

增大；輪胎氣壓減小，遲滯損失增加。一定的地面對應一個最小地面阻力的輪胎氣壓車輪通過不同路面時，要求不同的值，故有“中央充氣系統(tǒng)”。4.汽車車輪(1)前后輪距：前后輪距相等車轍重合阻力小；(2)前后輪壓：前輪比壓＜后輪比壓滾動阻力??；(3)車輪半徑：

r↑越過垂直障礙和壕溝的能力↑；(4)驅動車輪位置和數目：以4×2后輪驅動轎車為例，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階高度;分析方法：分別列出前輪和后輪在超越臺階時的靜力學平衡方程式，并求解該車越障能力與其結構參數間的關系。二、影響汽車通過性的因素后輪驅動（以從動輪碰到臺階為例）故，前輪越過臺階的能力為（設硬路面上fr

0）二、影響汽車通過性的因素（*）式說明：L1/L越大、或L/r越小，則(hw/r)就越大，通過性好。（*）汽車越障能力同理，后輪越過臺階的能力為（設硬路面上fr

0）：說明：后輪越過臺階的能力與汽車的結構參數無關，而僅僅與附著系數有關。二、影響汽車通過性的因素（**）問題：對于后輪驅動汽車，哪個車輪是限制汽車越過臺階的主要因素？將不同的附著系數值代入(*)和(**)式可發(fā)現(xiàn)，當附著系數μ值不同時，汽車的越障能力不同，如右圖所示。二、影響汽車通過性的因素結論：后輪是限制汽車越過臺階的主要因素。對4

4越野汽車，在硬路面上的越障能力，按照上述同樣的方法進行分析（自學），結論如下：

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

二、影響汽車通過性的因素②后輪越障能力長軸距、前軸負荷大的汽車(L1/L

較小)，后輪越過臺階的能力大于前輪；結構參數L/r較大時，可改善后輪越過臺階的能力（與軸荷分配無關）。驅動輪的數目及其在汽車上的布置對通過性的影響還可以通過分析超越壕溝、爬坡、通過壞路的能力加以比較；結構參數L/r、L1/L的大小和驅動輪的位置、數目均影響汽車通過性的各種能力，在設計時，可通過調整結構參數獲得較好的性能。結論（4×4）：①長軸距、前軸負荷大的汽車（L1/L較小），后輪越過臺階的能力大于前輪；②無論汽車總質量如何分配，較大的L/r總會改善后輪的越障能力；③對于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。二、影響汽車通過性的因素5.結構措施

(1)液力傳動液力裝置——液力變矩器、液力耦合器，可提高發(fā)動機工作穩(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、影響汽車通過性的因素(2）差速鎖及高摩擦式差速器差速鎖——防止某一側完全滑轉而另一側不轉動。通過鎖止差速器，使兩側車輪短時間獲得相同轉矩并以相同轉速轉動而脫離壞路面。高摩擦式差速器（越野車常用）——如凸輪式差速器，通過差速器內部摩擦，提高汽車總驅動力。

(3)驅動防滑控制系統(tǒng)ASR（AccelerationSlipRegulation）ASR——通過控制系統(tǒng)和裝置，控制驅動輪使之保持處于最佳滑轉范圍內；ASR——保證汽車在驅動過程中的穩(wěn)定性和轉向性。二、影響汽車通過性的因素ASR的控制方式

①調節(jié)發(fā)動機輸出轉矩；②制動驅動輪；③鎖止差速器。

目的：調節(jié)驅動輪上的驅動力矩。通常，在汽車的ABS系統(tǒng)中設有與ASR的接口電路，ASR系統(tǒng)也可以獨立裝車使用。二、影響汽車通過性的因素(4)獨立懸架獨立懸架——允許車輪與車架間有較大的相對位移，使驅動輪與地面經常保持接觸，保證較好附著性能，顯著提高汽車的最小離地間隙hg。（5）拖帶掛車拖帶掛車——通過性降低。

①如果增大傳動比，則最大