汽车运用工程第五章汽车通过性

汽车通过性是指汽车在一定载质量条件下能以足够高的平均车速通过各种坏路及无路地带和克服各种障碍的能力。坏路及无路地带，是指松软土壤、沙漠、雪地、沼泽等松软地面及坎坷不平地段；各种障碍，是指陡坡、侧坡、台阶、壕沟等。,第5章 汽车通过性,汽车通过性可分为轮廓通过性和牵引支承通过性。前者是表征汽车通过坎坷不平路段和障碍（如陡坡、侧坡、台阶、壕沟等）的能力；后者是指汽车能顺利地通过松软土壤、沙漠、雪地、冰面、沼泽等地面的能力。 通过性是汽车的主要使用性能之一，它不仅影响汽车的运输生产率，而且有时直接决定汽车能否进行运输工作。对军用、农用以及在矿山、建筑工地、林区等使用的汽车，因为要在坏路或无路条件下行驶，因此，要求这些汽车具有良好的通过性。,第5章 汽车通过性,汽车在松软地面上行驶时，驱动轮对地面施加向后的水平力，地面随之发生剪切变形，相应的剪切力便构成土壤对汽车的推力，该力比在一般硬路面上的附着力要小得；而汽车遇到的土壤阻力（指轮胎对土壤的压实作用和推移作用产生的压实阻力、推土阻力及充气轮胎变形引起的弹性迟滞损耗阻力）要比在硬路面上的滚动阻力大得多。因此，常不能满足汽车行驶的附着力条件的要求。这是松软路面限制汽车行驶的主要原因。,第5章 汽车通过性,汽车通过性主要决定于汽车的支承牵引参数及几何参数，也与汽车的其它性能，如动力性、平顺性、机动性、稳定性、视野性等密切相关。,第5章 汽车通过性,汽车行驶在高低不平地段和越过障碍物时，会出现间隙失效无法通过的现象。所谓间隙失效，是指汽车与地面间的间隙不足而被地面托住。间隙失效可分下列几种情况：,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.1 间隙失效,（1）顶起失效。因汽车中间底部的零部件碰到地面而被顶住的现象，称为顶起失效。 （2）触头失效。因汽车前端触及地面而使汽车不能通过，称为触头失效。 （3）托尾失效。因汽车后端触及地面而不能通过，称为托尾失效。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.1 间隙失效,汽车轮廓通过性是指汽车通过坎坷不平路段障碍（陡坡、侧坡、台阶、壕沟等）的运行能力。 汽车轮廓通过性的评价指标是汽车通过性几何参数。 汽车通过性的几何参数是与防止间隙失效有关的汽车本身的几何参数。它们主要包括最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过角等，见图5.1。各类汽车通过性几何参数值的范围见表5.1。另外，汽车的最小转弯直径和内轮差、转弯通道圆及车轮半径也是汽车通过性的重要轮廓参数。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.2 汽车轮廓通过性,1.最小离地间隙 最小离地间隙C是汽车除车轮之外的最低点与路面之间的距离 。它表征了汽车无碰撞地越过石块、树桩等低矮障碍物的能力。汽车的前桥、飞轮壳、变速器壳、消声器以及主传动器外壳等通常有较小的离地间隙。汽车前桥（轴）的离地间隙一般比飞轮壳的还要小，以便利用前桥保护较弱的飞轮壳免受冲撞。后桥内装有直径较大的主传动齿轮，一般离地间隙最小。越野汽车一般有较大的最小离地间隙。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.2 汽车轮廓通过性,表5.1 汽车通过性的几何参数,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.2 汽车轮廓通过性,2.接近角 接近角 是指汽车静载时，水平面与切于前轮胎外缘的平面之间的最大夹角。前轴前面任何固定在车轴上的刚性部件不得在此平面的下方。 接近角表征了汽车接近地面凸起物、沟洼地等障碍物时，不发生碰撞的能力，也就是不发生触头失效的能力。接近角越大，则汽车通过性就越好。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.2 汽车轮廓通过性, ,3.离去角 离去角 是指汽车静载时，水平面与切于最后车轮轮胎外缘的平面之间的最大夹角。 位于最后车轴后面的任何固定在汽车上的零部件不得在此平面的下方。 离去角表征了汽车离开障碍物（如地面凸起物、拱桥、沟洼地等）时，不发生碰撞的能力，也就是不发生托尾失效的能力。离去角越大，则汽车通过性就越好。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.2 汽车轮廓通过性,4.纵向通过角 纵向通过角 ，是指在汽车空载、静止时，在汽车侧视图上通过前、后车轮外缘做切线交于车体下部较低部位所形成的最小锐角。它表征了汽车可无碰撞地通过小丘、拱桥等障碍物的轮廓尺寸。汽车纵向通过角越大，其通过性就越好。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.2 汽车轮廓通过性, ,纵向通过性又可用纵向通过半径 来表示。纵向通过半径 是指在汽车侧视图上，作出与前、后轮及两辅间轮廓相切的圆的半径。它表征汽车可无碰撞地通过小丘、拱桥等障碍物的轮廓尺寸。纵向通过半径越小，汽车通过性越好。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.2 汽车轮廓通过性,5.横向通过半径 在汽车的正视图上所作与左右车轮及与两轮之间轮廓线相切的圆之半径，称为横向通过半径，用符号 表示。它表示了汽车通过小丘及凸起路面等横向凸起障碍物的能力， 越小，通过性越好。 最小离地间隙不足，纵向和横向通过半径过大，都容易引起“顶起失效”。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.2 汽车轮廓通过性,6.最小转弯半径 最小转弯半径是指当转向盘转到极限位置，汽车以最低稳定车速转向行驶时，外侧转向轮的中心平面在支承平面上滚过的轨迹圆半径。它在很大程度上表征了汽车能够通过狭窄弯曲地带或绕过不可越过的障碍物的能力。转弯半径越小，汽车的机动性能越好。 由于转向轮左、右极限转角一般不相等，故有最小左转弯半径与最小右转弯半径转之别。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.2 汽车轮廓通过性,内轮差是汽车转弯时的前内轮的转弯半径与后内轮的转弯半径之差。由于内轮差的存在，汽车转弯时，前、后车轮的运动轨迹不重合。在行车中如果只注意前轮能够通过而忘记内轮差，就可能造成后内轮驶出路面或与其他物体碰撞的事故。相应的，外侧轮的转弯半径差就是外轮差。 最小转弯半径与内轮差这两个参数共同表征了汽车在最小面积内回转能力和通过狭窄弯曲地带或绕过障碍物的能力。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.2 汽车轮廓通过性,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.2 汽车轮廓通过性,7.转弯通道圆 转向盘转至极限位置时，下述两圆为汽车转弯通道圆：汽车所有点在汽车支承平面上的投影均位于圆外的最大内圆和包含汽车所有点在汽车支承平面上的投影均位于圆内的最小外圆。汽车有左和右转弯通道圆，见图5.3所示。转弯通道圆的最大内圆直径越大，最小外圆直径越小，汽车所需的通道宽度越窄，通过性越好。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.2 汽车轮廓通过性,国家标准GB 72582012机动车运行安全技术条件规定：汽车和汽车列车（不计具有作业功能的专用装置的突出部分）、轮式拖拉机运输机组必须能在同一个汽车通道圆内通过，汽车通道圆的外圆直径为25.00m，汽车通道圆的内圆直径为10.60m。汽车和汽车列车、轮式拖拉机运输机组由直线行驶过渡到上述圆周运动时，任何部分超出直线行驶时的汽车外侧面垂直面的值T（外摆值）不应大于0.80m（对铰接客车和铰接式无轨电车外摆值不允许大于1.20m。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.2 汽车轮廓通过性,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.2 汽车轮廓通过性,8.车轮半径 汽车在不平路面上行驶时，经常要越过垂直障碍物。汽车克服垂直障碍物（台阶、壕沟等）的能力与车轮半径和驱动型式有关，也与路面附着条件有关。其越过台阶的能力如图5.4所示。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.2 汽车轮廓通过性,图中纵坐标用台阶高度hw与车轮直径D之比，横坐标为路面附着系数。由此图可以看出，全轴驱动汽车比单轴驱动汽车越过台阶能力强；路面附着条件越好，汽车能越过更高的台阶。 汽车越过壕沟的宽度ld与其越过台阶的能力直接相关，两者只存在一个换算系数的关系。由图5.4查出汽车在某种路面的 hw/D之值，则可由下式计算在该种路面条件的 ld/D之值（ ld为壕沟宽度，D为车轮直径）。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.2 汽车轮廓通过性,汽车支承通过性是指汽车在松软土壤、雪地、冰面、沙漠、滑溜路面上的运行能力。评价汽车支承通过性的指标主要有附着系数和车轮接地比压。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.3 汽车支承通过性,1.附着质量与附着质量系数 附着质量是指轮式汽车的驱动轴的载质量，用 表示。附着质量系数是指汽车附着质量与总质量之比，用 表示。附着质量，是指轮式汽车驱动轴载质量 。附着质量系数 定义为汽车附着质量与总质量 之比。为了满足汽车行驶的附着条件的要求，应有,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.3 汽车支承通过性,式中， 道路阻力系数（ ，其中：f为车轮滚动阻力系数， 为道路坡度）； 附着系数。 由上式可得 显然， 值大有利于汽车在坏路面上行驶，丧失通过性的可能性就小。为了保证汽车的支承通过性，对汽车附着质量有明确的要求。例如，意大利对4×2牵引车组成的汽车列车的附着质量系数规定为0.27，英国规定为0.263。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.3 汽车支承通过性,2.车轮接地比压 车轮接地比压，是指车轮对地面的单位压力。汽车在松软地面上行驶的滚动阻力系数和滑移系数 Ug与车轮接地比压直接有关。车轮接地比压小，轮辙深度小，车轮的行驶阻力和车轮沉陷失效的概率就小。同样，当汽车行驶在粘性土壤和松软雪地上时，降低车轮接地比压压可使得车轮接地面积增加，提高地面承受的剪切力，使车轮不易打滑。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.3 汽车支承通过性,车轮接地比压 P与轮胎气压Pw有关，车轮在硬路面上承受额定载荷时，其关系式为P=KwPw 通常Kw=1.051.20。Kw值的大小取决于轮胎刚度。帘布层多的轮胎Kw值较大。 车轮接地比压与轮胎气压成正比，当汽车在松软的地面上行驶时，降低车轮接地比压，可减小轮辙深度，从而可减少行驶的滚动阻力。,5.1 汽车通过性的评价指标 5.1.3 汽车支承通过性,1.汽车的最大单位驱动力 由于汽车越野行驶的阻力很大，为了充分利用地面提供的挂钩牵引力，保证汽车通过性，除了减少行驶阻力外，还必须增加汽车的最大单位驱动力。最大单位驱动力为,5.2 汽车通过性的影响因素 5.2.1 结构因素对汽车通过性的影响,式中， 最大附着力（N）； Ttq发动机转矩（Nm）； ig变速器传动比； 分动器传动比； i0主减速器传动比； 传动系传动效率（%）； r车轮滚动半径（m）； G汽车总质量（N）。,5.2 汽车通过性的影响因素 5.2.1 结构因素对汽车通过性的影响,在汽车低速行驶时，若忽略空气阻力，最大单位驱动力等于最大动力因数。为了获得足够大的单位驱动力，要求越野汽车有较大的比功率以及较大的传动比。这些要求可通过提高发动机功率，在传动系中增加副变速器或使分动器具有低挡，以增加传动系的总传动比来实现。在困难的行驶条件下，限制越野汽车的载质量能提高单位驱动力，同时也能降低在松软地面上的滚动阻力。,5.2 汽车通过性的影响因素 5.2.1 结构因素对汽车通过性的影响,2.行驶系结构 （1）汽车车轮。车轮对汽车通过性有着决定性的影响，为了提高汽车通过性，必须正确选择轮胎花纹、结构参数、气压等，使汽车行驶滚动阻力较小，附着力较大。 轮胎花纹。轮胎花纹对附着系数有很大影响，正确地选择轮胎花纹，对提高汽车在一定类型地面上的通过性有很大作用。轮胎花纹可分为三类：通用花纹、越野花纹及混合型花纹。,5.2 汽车通过性的影响因素 5.2.1 结构因素对汽车通过性的影响,通用花纹有纵向肋，花纹细而浅，适用于较好路面，有较好的附着性和较小的滚动阻力系数，轿车、货车均可选用此种轮胎。通用花纹轮胎在潮湿的草地及泥泞地上行驶时，其自动脱泥性很差，当轮胎打滑时，泥土即陷入槽中不能脱出，而使轮胎胎面变成光