1、第十章汽車(chē)通過(guò)性檢測(cè)與評(píng)價(jià)多媒體課件,10.1汽車(chē)通過(guò)性評(píng)價(jià)指標(biāo),松軟土壤 沙漠 雪地 沼澤坎坷不平地段,在一定載質(zhì)量條件下，汽車(chē)能以足夠高的平均車(chē)速通過(guò)各種壞路及無(wú)路地帶和克服各種障礙的能力，稱(chēng)為汽車(chē)的通過(guò)性。,陡坡 側(cè)坡 臺(tái)階 壕溝,壞路及無(wú)路地帶,障礙,車(chē)輛能順利通過(guò)松軟土壤、沙漠、雪地、冰面、沼澤等地面的能力。,輪廓通過(guò)性 牽引支承通過(guò)性,汽車(chē)通過(guò)性,表征車(chē)輛通過(guò)坎坷不平路段和障礙(如陡坡、側(cè)坡、臺(tái)階、壕溝等)的能力,在松軟地面上行駛時(shí)，汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪對(duì)地面施加向后的水平力，使地面發(fā)生剪切變形，相應(yīng)的剪切變形所構(gòu)成的地面水平反作用力，被稱(chēng)為土壤推力。 它常比在一般硬路面上的附著力要小得多。

2、,汽車(chē)在松軟地面上行駛時(shí)也受到土壤阻力的作用。土壤阻力，是指輪胎對(duì)土壤的壓實(shí)作用、推移作用而產(chǎn)生的壓實(shí)阻力、推土阻力，以及充氣輪胎變形所引起的彈性遲滯損耗阻力。 它要比在硬路面上的滾動(dòng)阻力大得多。 它們經(jīng)常不能滿足汽車(chē)行駛附著條件的要求，這是松軟地面限制汽車(chē)行駛的主要原因。,在越野行駛時(shí)，由于汽車(chē)與不規(guī)則地面的間隙不足，可能出現(xiàn)汽車(chē)被托住而無(wú)法通過(guò)的現(xiàn)象，稱(chēng)為間隙失效。,頂起失效 觸頭失效或托尾失效,間隙失效,車(chē)輛中間底部的零件碰到地面，而被頂住的間隙失效。,汽車(chē)前端(或車(chē)尾)觸及地面的間隙失效。,1.輪廓通過(guò)性,汽車(chē)通過(guò)性幾何參數(shù)是與防止間隙失效有關(guān)的汽車(chē)本身的幾何參數(shù)。,最小離地間隙 接近

3、角 離去角 縱向通過(guò)角,汽車(chē)通過(guò)性的主要幾何參數(shù),汽車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎直徑和內(nèi)輪差 轉(zhuǎn)彎通道圓 車(chē)輪半徑,汽車(chē)通過(guò)性的重要輪廓參數(shù),汽車(chē)通過(guò)性的幾何參數(shù),1.最小離地間隙,最小離地間隙C是汽車(chē)除車(chē)輪之外的最低點(diǎn)與路面之間的距離。 它表征汽車(chē)無(wú)碰撞地越過(guò)石塊、樹(shù)樁等障礙物的能力。 汽車(chē)的前橋、飛輪殼、變速器殼、消聲器和主傳動(dòng)器外殼等通常有較小的離地間隙。 汽車(chē)前橋的離地間隙一般比飛輪殼的還要小，以便利用前橋保護(hù)較弱的飛輪殼免受沖撞。 后橋內(nèi)裝有直徑較大的主傳動(dòng)齒輪，一般離地間隙最小。 在設(shè)計(jì)越野汽車(chē)時(shí)，應(yīng)保證有較大的最小離地間隙。,2.接近角與離去角,接近角r1和離去角r2，是指自車(chē)身前、后突出點(diǎn)向前

4、、后車(chē)輪引切線時(shí)，切線與路面之間的夾角。 它表征了汽車(chē)接近或離開(kāi)障礙物(如小丘、溝洼地等)時(shí)，不發(fā)生碰撞的能力。 接近角和離去角越大，則汽車(chē)的通過(guò)性越好。,3. 縱向通過(guò)角,在汽車(chē)空載、靜止時(shí)，在汽車(chē)側(cè)視圖上通過(guò)前、后車(chē)輪外緣做切線交于車(chē)體下部較低部位所形成的最小銳角。 它表征汽車(chē)可無(wú)碰撞地通過(guò)小丘、拱橋等障礙物的輪廓尺寸。 汽車(chē)縱向通過(guò)角越大其通過(guò)性就越好。,4.最小轉(zhuǎn)彎直徑和內(nèi)輪差,車(chē)輛在轉(zhuǎn)向過(guò)程中，轉(zhuǎn)向盤(pán)向左或向右轉(zhuǎn)到極限位置時(shí)，車(chē)輛外轉(zhuǎn)向輪印跡中心在其支承面上的軌跡圓直徑中的較大者，稱(chēng)為車(chē)輛最小轉(zhuǎn)彎直徑。它表征車(chē)輛在最小面積內(nèi)的回轉(zhuǎn)能力和通過(guò)狹窄彎曲地帶或繞過(guò)障礙物的能力。,4.最小轉(zhuǎn)

5、彎直徑和內(nèi)輪差,轉(zhuǎn)向軸和末軸的內(nèi)輪印跡中心在車(chē)輛支承平面上的軌跡圓之差，被稱(chēng)為內(nèi)輪差。,汽車(chē)轉(zhuǎn)彎直徑示意圖,5.轉(zhuǎn)彎通道圓,轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)，圖中兩圓之間的通道為車(chē)輛轉(zhuǎn)彎通道圓。 車(chē)輛所有點(diǎn)在車(chē)輛支承平面上的投影均位于最大內(nèi)圓和最小外圓之間。,附著質(zhì)量 附著質(zhì)量系數(shù) 車(chē)輛接地比壓,車(chē)輛支承通過(guò)性的主要評(píng)價(jià)指標(biāo),2.牽引支撐通過(guò)性,附著質(zhì)量是指輪式車(chē)輛驅(qū)動(dòng)軸載質(zhì)量m。附著質(zhì)量系數(shù)K 定義為車(chē)輛附著質(zhì)量與總質(zhì)量ma之比。 為了滿足車(chē)輛行駛附著條件的要求，應(yīng)有,1.附著質(zhì)量和附著質(zhì)量系數(shù),道路阻力系數(shù)（=fri，其中：fr為車(chē)輪阻力系數(shù)，i為坡度） ug滑移系數(shù),k附著質(zhì)量系數(shù)，值大有利于汽車(chē)在

6、壞路面上行駛，喪失通過(guò)性的可能性就小。,車(chē)輪接地比壓是指車(chē)輪對(duì)地面的單位壓力。 車(chē)輛在松軟地面上行駛的滾動(dòng)阻力系數(shù)和附著系數(shù)都與車(chē)輪接地比壓直接有關(guān)。 車(chē)輪接地比壓小，輪轍深度小，車(chē)輪的行駛阻力和車(chē)輪沉陷失效的概率就小。 同樣，當(dāng)汽車(chē)行駛在黏性土壤和松軟雪地上時(shí)，降低車(chē)輪接地比壓可使得車(chē)輪接地面積增加，提高地面承受的剪切力，使車(chē)輪不易打滑。,2.車(chē)輪接地比壓,車(chē)輪接地比壓p與輪胎氣壓Pw有關(guān)。 車(chē)輪在硬路面上承受額定載荷時(shí)，關(guān)系式,kw附著質(zhì)量系數(shù) 通常 kw=1.051.20 其大小取決于輪胎剛度的大小，簾布層多的輪胎kw值較大。,越野汽車(chē)在通過(guò)障礙時(shí)，過(guò)大的側(cè)坡或縱坡會(huì)導(dǎo)致汽車(chē)傾覆失效。,

7、是汽車(chē)不發(fā)生側(cè)翻的極限角。 為防止側(cè)翻，汽車(chē)質(zhì)心高度hg應(yīng)降低，輪距B應(yīng)寬。,汽車(chē)在側(cè)坡上直線行駛時(shí)，當(dāng)坡度大到使重力通過(guò)一側(cè)車(chē)輪接地中心，另一側(cè)車(chē)輪的地面法向反作用力等于零時(shí)，汽車(chē)就會(huì)發(fā)生側(cè)翻。此時(shí)有,R圓周半徑，m Va汽車(chē)行駛速度，Km/h,在良好道路上汽車(chē)高速曲線行駛時(shí)，側(cè)向慣性力的作用也會(huì)導(dǎo)致側(cè)翻。 設(shè)汽車(chē)作等速圓周運(yùn)動(dòng)，汽車(chē)受力，側(cè)向慣性力Fj。,作用在汽車(chē)左、右車(chē)輪上的法向反力分別為,在將側(cè)翻的臨界狀態(tài)Fz1=0，則,汽車(chē)不側(cè)翻的最大允許車(chē)速,為保證汽車(chē)高速行駛的橫向穩(wěn)定性，轎車(chē)都力求保持一定輪距，并盡量降低質(zhì)心高度。,在大側(cè)坡角度的坡道上也可能發(fā)生側(cè)滑，此時(shí),g側(cè)向滑移系數(shù)。

8、當(dāng)側(cè)坡角的正切值等于側(cè)向滑移系數(shù)時(shí)，汽車(chē)發(fā)生整車(chē)側(cè)滑。 與其發(fā)生側(cè)翻，不如發(fā)生側(cè)滑。 所以，應(yīng)滿足tantan，即,縱向傾覆的條件也取決于質(zhì)心高度與質(zhì)心至前軸或后軸的距離。,10.2汽車(chē)通過(guò)性的影響因素,1.汽車(chē)的最大單位驅(qū)動(dòng)力,由于汽車(chē)越野行駛的阻力很大，為了充分利用地面提供的掛鉤牽引力，保證汽車(chē)通過(guò)性，除了減少行駛阻力外，還必須增加汽車(chē)最大單位驅(qū)動(dòng)力。 汽車(chē)最大單位驅(qū)動(dòng)力為,分動(dòng)器傳動(dòng)比,1.汽車(chē)的最大單位驅(qū)動(dòng)力,在汽車(chē)低速行駛時(shí)，若忽略空氣阻力，最大單位驅(qū)動(dòng)力等于最大動(dòng)力因數(shù)。 為了獲得足夠大的單位驅(qū)動(dòng)力，越野汽車(chē)要有較大的比功率和傳動(dòng)比。 這些要求可通過(guò)提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率、增加傳動(dòng)系的總傳

9、動(dòng)比來(lái)滿足。 在困難行駛條件下，限制越野汽車(chē)額定載質(zhì)量可提高單位驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)也能降低在松軟地面上的滾動(dòng)阻力。,2.行駛速度,當(dāng)汽車(chē)低速行駛降時(shí)，土壤剪切和車(chē)輪滑轉(zhuǎn)的傾向減少。 用低速行駛克服困難地段，可改善汽車(chē)的通過(guò)性。 越野汽車(chē)傳動(dòng)系最大總傳動(dòng)比一般較大。,越野汽車(chē)的最低穩(wěn)定車(chē)速,越野汽車(chē)最低穩(wěn)定車(chē)速可按上表選取，其值隨汽車(chē)總質(zhì)量而定。 也可由發(fā)動(dòng)機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速求得汽車(chē)的最低穩(wěn)定行駛速度vamin，即,amin發(fā)動(dòng)機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，r/min,3.汽車(chē)車(chē)輪,1) 輪胎花紋 2) 輪胎直徑與寬度 3) 輪胎氣壓 4) 前輪距與后輪距 5) 前輪與后輪的接地比壓 6) 從動(dòng)車(chē)輪和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪,1)

10、輪胎花紋,越野汽車(chē)的輪胎具有寬而深的花紋。 當(dāng)汽車(chē)在濕路面上行駛時(shí)，只有花紋凸起部分與地面接觸，使輪胎對(duì)地面有較高的單位壓力，足以擠出花紋內(nèi)的積水。 在松軟地面上行駛時(shí)，汽車(chē)因輪胎下陷而嵌入土壤的花紋凸起數(shù)目增加，與地面接觸面積及土壤剪切面積都迅速增加。因而能保證有較好的附著性能。越野輪胎花紋的形狀應(yīng)具有脫掉自身泥濘的性能。,在表面泥濘滑溜而底層堅(jiān)實(shí)的道路上，提高通過(guò)性的最簡(jiǎn)單辦法是在輪胎上套防滑鏈(或帶防滑釘輪胎)，它相當(dāng)于在輪胎上增加了一層高而稀的花紋。 防滑鏈能直接與地面堅(jiān)硬部分接觸，還會(huì)增加土壤剪切面積，提高附著能力。,2) 輪胎直徑與寬度,增加車(chē)輪直徑可減小接地比壓，增加接觸面積，減

11、少土壤阻力和減少滑轉(zhuǎn)。這要比增加車(chē)輪寬度更為有效。 增大輪胎直徑會(huì)使慣性增大，汽車(chē)質(zhì)心升高，輪胎成本增加，并要采用大傳動(dòng)比的傳動(dòng)系。因此，大直徑輪胎的推廣使用受到了限制。 加大輪胎寬度不僅直接降低了輪胎的接地面比壓，而且因輪胎較寬，允許胎體有較大的變形，而不降低其使用壽命，因而可使輪胎氣壓取得低些。,若將后輪的雙胎換為一個(gè)斷面比普通輪胎大22.5倍、氣壓很低(29.483.3kPa)、斷面具有拱形的“拱形輪胎”時(shí)，接地面積將增大1.53倍以上，就可大幅度減小接地比壓，使汽車(chē)在沙漠、雪地、沼澤地面上行駛時(shí)，具有特別良好的通過(guò)性。 這種專(zhuān)用于松軟地面的特種輪胎，花紋較大，氣壓過(guò)低，不應(yīng)在硬路面上工

12、作，否則將使輪胎過(guò)早損壞和迅速磨損。,3)輪胎氣壓,在松軟地面上行駛的汽車(chē)，應(yīng)相應(yīng)降低輪胎氣壓，以增大輪胎與地面的接觸面積，降低接地比壓，從而減小輪胎在松軟地面的沉陷量及滾動(dòng)阻力，提高土壤推力。 輪胎氣壓降低時(shí)，雖然土壤的壓實(shí)阻力減小，但卻使輪胎本身的遲滯損失增加。,輪胎氣壓與地面阻力的關(guān)系 輪胎氣壓應(yīng)比該氣壓略高19.229.4kPa。 此時(shí)，地面阻力雖稍有增加，但由于在潮濕地面上的附著系數(shù)有較大的提高，從而可改善汽車(chē)的通過(guò)性。,為提高越野汽車(chē)通過(guò)松軟地面的能力，而在硬路面上行駛時(shí)又不致引起大的滾動(dòng)阻力和影響輪胎壽命，可裝用輪胎中央充氣系統(tǒng)，使駕駛員能根據(jù)道路情況，隨時(shí)調(diào)節(jié)輪胎氣壓。 通常，

13、越野汽車(chē)的超低壓輪胎氣壓可在49343kPa范圍內(nèi)變化。 在低壓條件下工作的超低壓越野輪胎，其簾布層數(shù)較少，具有薄而堅(jiān)固，又富有彈性的胎體，以減少由于輪胎變形引起的遲滯損失，并保證其使用壽命。,4)前輪距與后輪距,當(dāng)汽車(chē)在松軟地面上行駛時(shí)，各車(chē)輪都需克服形成輪轍的阻力(滾動(dòng)阻力)。 如果汽車(chē)前輪距與后輪距相等，并有相同的輪胎寬度，則在直線上行駛時(shí)前輪轍與后輪轍重合，后輪就可沿著被前輪壓實(shí)的輪轍行駛，使汽車(chē)總滾動(dòng)阻力減小，提高汽車(chē)通過(guò)性。多數(shù)越野汽車(chē)的前輪距與后輪距相等。,5)前輪與后輪的接地比壓,前輪距與后輪距相等的汽車(chē)行駛于松軟地面時(shí)，當(dāng)前輪對(duì)地面的單位壓力比后輪的比壓小20%30%時(shí)，汽車(chē)

14、滾動(dòng)阻力最小。 除在設(shè)計(jì)汽車(chē)時(shí)，可將負(fù)荷按此要求分配于前、后軸，也可以使前、后輪的輪胎氣壓不同，以產(chǎn)生不同的接地比壓。,當(dāng)汽車(chē)裝有液力變矩器或液力耦合器時(shí)，能提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作的穩(wěn)定性，使汽車(chē)可長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地以低速(0.51.5km/h)行駛，從而可減小滾動(dòng)阻力和提高附著力，改善汽車(chē)通過(guò)性。,4.液力傳動(dòng),液力傳動(dòng)還能消除機(jī)械式傳動(dòng)系常見(jiàn)的扭振現(xiàn)象。 扭振現(xiàn)象會(huì)引起驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生周期性沖擊，減少土壤顆粒間的摩擦，增加輪轍深度，并減少輪胎與土壤間的附著力，使車(chē)輪滑轉(zhuǎn)的可能性大為增加。 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)所引起的土壤內(nèi)摩擦力的減小，還會(huì)使汽車(chē)前輪所造成的輪轍立即展平，使后輪滾動(dòng)阻力增加。,裝有普通機(jī)械傳動(dòng)系的汽車(chē)，在

15、松軟地面行駛時(shí)，由于車(chē)速低，汽車(chē)慣性不足以克服較大的行駛阻力，致使換擋時(shí)，因切斷功率而停車(chē)。 采用液力傳動(dòng)即可消除因換擋所引起的功率傳遞間斷現(xiàn)象，因而使汽車(chē)通過(guò)性有顯著提高。,為了保證各驅(qū)動(dòng)車(chē)輪能以不同的角速度旋轉(zhuǎn)，在傳動(dòng)系中裝有差速器。 但普通齒輪差速器由于具有使驅(qū)動(dòng)車(chē)輪之間轉(zhuǎn)矩平均分配的特性，當(dāng)某一側(cè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪陷入泥濘或冰雪路面上時(shí)，得到較小的附著力F()min，則與之對(duì)應(yīng)的另一側(cè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪也只能以同樣小的附著力F()min限制其驅(qū)動(dòng)力。,5.差速器,在實(shí)際道路條件下，各驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的附著力差別很小，汽車(chē)總驅(qū)動(dòng)力的增加一般不超過(guò)20%25。,為了避免這種情況的發(fā)生，某些越野汽車(chē)上裝有差速鎖，以便

16、必要時(shí)能鎖止差速器。此時(shí)汽車(chē)可能得到的驅(qū)動(dòng)力為,長(zhǎng)時(shí)間使用差速鎖會(huì)使半軸過(guò)載引起功率循環(huán)，而當(dāng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪滑轉(zhuǎn)導(dǎo)致停車(chē)后，再掛差速鎖起步，有時(shí)會(huì)因滑轉(zhuǎn)處土壤表面已被破壞或因全部轉(zhuǎn)矩突然傳至另一驅(qū)動(dòng)車(chē)輪引起土壤破壞而失去效果。 差速器的內(nèi)摩擦能使左右車(chē)輪傳遞的轉(zhuǎn)矩不等。設(shè)傳給差速器的轉(zhuǎn)矩為M，差速器的內(nèi)摩擦力矩為Mr，則旋轉(zhuǎn)較慢和較快的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的轉(zhuǎn)矩分別為,如果一個(gè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪由于附著力不足而開(kāi)始滑轉(zhuǎn)，因其轉(zhuǎn)速加快，則傳給它的轉(zhuǎn)矩就會(huì)減小到M2，因而可能停止滑轉(zhuǎn)。 而另一車(chē)輪的轉(zhuǎn)矩增大到M1。結(jié)果在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的總驅(qū)動(dòng)力可能達(dá)到最大數(shù)值。,差速器內(nèi)摩擦使汽車(chē)的總驅(qū)動(dòng)力增加。 普通齒輪差速器內(nèi)摩擦力矩不大，實(shí)際上驅(qū)動(dòng)力僅提高4%6%。 為了增加差速器內(nèi)摩擦力矩，越野汽車(chē)常用高摩擦式差速器，如凸輪式或蝸桿式差速器等。這時(shí)總驅(qū)動(dòng)力可增加10%15%，因而能提高汽車(chē)通過(guò)性。,在行駛中應(yīng)避免換擋和加速，并保持直線行駛。因?yàn)檗D(zhuǎn)彎時(shí)將引起前后輪轍不重合，而增加滾動(dòng)阻力。,6.駕駛方法,在通過(guò)沙地、泥濘、雪地等松軟地面時(shí)，應(yīng)該使用低速擋，以保證車(chē)輛有較大的驅(qū)動(dòng)力和較低的行駛速度。,后輪雙胎的汽車(chē)，常會(huì)在兩胎間夾雜泥石，或使車(chē)輪表面黏附一層很厚的泥，因而使附著系數(shù)降低，增加車(chē)輪滑轉(zhuǎn)趨勢(shì)。 遇到