汽车理论第七章汽车的通过性.docx

第七章汽车的通过性摘要汽车的通过性（越野性）是指汽车能以足够高的平均车速通过各种不良道路、无路地带和克服各种障碍的能力本章对学习汽车的通过性意义进行概括性论述，讨论汽车的地面通过性、汽车的几何通过性的相关参数、分析汽车越过台阶、壕沟的能力，在此根底上分析各种因素对汽车通过性的影响，最后通过一些实例计算来说明以上所述理论内容的具体应用引言汽车是一种常用的、高效率的交通运输工具，不同用途的汽车对通过性的要求也不同，用户应根据自己特定的用途选择具有适宜通过性的汽车高级轿车和公共汽车主要在城市行驶，由于路面条件甚好，所以对汽车通过性的要求不突出农林区、矿区、建设工地等使用的车辆和军用车辆，经常行驶在坏路和无路地面上因此，要求这些汽车应具有良好的通过性汽车的通过性主要决定于汽车的驱动力、附着力等牵引参数和几何参数，也与汽车的平顺性、机动性、视野等性能密切相关本章首先从地面通过性的评价指标和土壤的可通过性两方面分析汽车的地面通过性，然后具体介绍了汽车的几何通过性参数和汽车越过台阶、壕沟的能力在此根底上，从汽车结构、车轮和驾驶技术三个方面讨论了影响汽车通过性的因素最后介绍了测定和比拟汽车的通过性能的试验。

第_节汽车的地面通过性汽车的地面通过性是指汽车在松软地面上的行驶能力一、地面通过性的评价指标汽车在松软地面上能否行驶取决于汽车行驶的驱动与附着条件，但满足该条件只是说明能否正常行驶，还不能说明能力的大小评价汽车行驶能力的大小，通常用牵引性系数等指标牵引力Ft对汽车总重力之比称为牵引性系数牵引性系数□用下式表示：FtFqFrn=一=GG式中Fr为在松软土壤上行驶时的土壤阻力牵引性系数口反映了汽车加速、爬坡、克服道路不平的阻力和牵引挂车或武器装备的能力牵引性系数越大，通过性越好土壤的可通过性土壤的可通过性是土壤支承车辆通过的能力美国学者贝克(Bekker)通过大量研究后建议，用在均布压力g作用下每单位承载面积的土壤所能产生的净推力来衡量，即小、1，(Cqtg)-qdz(7—1)式中C——土壤内聚力系数；——土壤的内摩擦角，tg为内摩擦系数；q——土壤单位面积压力；L——接触面积长度；z——下陷量(或称变形量)由式(7—1)可绘制出一般土壤的可通过性曲线，如图7-1(a)所示对于不同类型的土60,可通过曲线从坐标原点壤，C,值不同即有不同的可通过性曲线对于干砂土,开始，见图7—1(b);对于塑料性饱和粘土，*0,可通过曲线在与纵轴交点处的切线几乎是水平的，见图7-1(c)。

可通过性曲线简单面直观地表示了土壤的可通过性及提高通过性的方法从图中可见，在带有摩擦性的土壤上，适当地增加汽车的接地比压，对提高通过性有利；而在纯粘性土壤上，那么应减小接地比压，以利于提高汽车的通过性第二节汽车的几何通过性汽车的几何通过性是指汽车克服几何障碍而正常工作的能力一、通过性的几何参数称为间隙失效当车因汽车与地面间的间隙缺乏而被地面障碍物托住无法通过的情况,IS17-2汽车的通过ft儿何金数辆中间底部的零部件碰到地面障碍而被顶住时，称为“顶起失效"；当车辆前端或尾部触及地面障碍而不能通过时，那么分别称为“触头失效"或“托尾失效"与间隙失效有关的汽车整车几何参数，称为汽车的通过性几何参数例如最小离地间隙、纵向通过半径、横向通过半径、接近角、离去角等，如图7—2所示1. 最小离地间隙hmin最小离地间隙是指汽车除车轮外的最低点与地面间的距离它表示汽车无碰撞地超过石块、树桩之类障碍物的能力汽车的最低点多半在后桥的主减速器外壳、飞轮壳、变速器壳、消声器、前桥的下边缘处由于后桥主减速器齿轮外径较大.一般后桥壳的离地间隙最小2. 纵向通过半径1和横向通过半径2纵向通过半径i是在汽车侧视图上作出的与前、后车轮及两轮间最低点相切的圆的半径。

横向通过半径2是在汽车正视图上所作出的与左、右轮及两轮中间轮廓相切的圆的半径它们表示汽车无碰撞地通过小丘、拱桥及凸起路面等障碍物的能力么汽车的通过性愈好亦可用纵向通过角来评价汽车的几何通过性3. 接近角1与离去角2汽车的接近角是指切于前轮轮胎外缘且垂直于车辆纵向对称平面的平面与车辆支承平面之间所夹的最大锐角，前轴前方任何固定在车辆上的部件均在此平面的上方汽车的离去角是指切于后轮轮胎外缘且垂直于车辆纵向对称平面的平面与车辆支承平面之间所夹的最大锐角.位于后轴前方的任何固定在车辆上的部件均在此平面上方汽车的接近角与离去角表示汽车接近或离开障碍物或陡坡时不发生碰挂的可能性汽车的最小离地间隙、纵向通过半径、接近角和离去角等通过性几何参数，主要由汽车的类型和使用条件而定，其一般范围见表7—1^7-1汽车通过性的几伺•敷汽车卷堡*j虽小港地间隙也"口1涸L-搓近角/耿样通过半径澈邸、址型1中破酒缀12D-1W印、20015-233*55、货军轻型中唯顶型itta-22022仆甄25-3025-452^44-7娘野汽条故〜3羽1.9，九6小塑中乳人邱1枷~2珈240-29()8-12|7-15534.最小转弯直径dsmin和内轮差d如图7—3所示，转向过程中当转向盘向左和向右转到极限位置时，车辆外转向轮印迹中在车辆支承平面上的轨迹圆直径中的较大者称为最小转弯直径dsmin。

它表示车辆在最小面积内的回转能力和通过狭窄弯曲地带或绕过障碍物的能力前转向轴和末轴的内轮印迹中心在车辆支承平面上的轨迹圆直径之差称为内轮差d机动车运行平安技术条件国标(GB7258—1997)规定：机动车的最小转弯直径，以前外轮轨迹中心为基线测量其值不得大于24m当转弯直径为24m时.内轮差不得大于匡7-3汽车的转考育径二、汽车越过台阶、壕沟的能力汽车在行驶中常常要克服台阶、壕沟等障碍由于此时车速很低，故可用解静力学平衡方程来求得汽车越障能力与其参数间的关系图7—4是后轮驱动的四轮汽车越过硬地面上的台阶时的受力情况由图7—4(a)可知,图7-44粒2汽车越封台阶时的景方情况前轮（从动轮）碰到台阶时有以下平衡方程式F1cosfF1sinF20F1sinF2fF1cosG0fF1DF2LGaF2D022式中G——汽车总重力;F1——台阶作用于前（从动）轮的反作用力;F2后轴负荷;附着系数;f——滚动阻力系数将上列方程中的G,F2消去可得如下无因次方程式sinsin0.5Dhw0.5D2hwD代人上式并设硬路面上的f得到hw~D1(7-2)121aL(D2L)cos由图7-4中的几何关系可知式中国一一前轮单位车轮直径可克服的台阶高，它表示汽车前轮越过台阶的能力。

D1由上式可知，—愈小及—愈大，就愈大，-hw就愈大，即汽车的前轮也愈容易越过DLD1较高的台阶当后轮（驱动轮）碰到台阶时（图7-4b）,其平衡方程式为fFiF2cosF2sin0FiF2sinF2cosG0F2dF1LGbfF1D022式中Fi——前轴负荷;F2——台阶作用于后（驱动）轮的反作用力将sin2hw-a—及f0代人上式，可解得D式中hwD..1后驱动轮单位车轮直径可克服的台阶高，它表示汽车后轮越过台阶的能力a>b,比拟式(7-2)由上式可见，后轮越过台阶的能力与汽车参数无关，且由于通过和（7—3）可知，后轮是限制汽车越过台阶的主要因素同理可得4x4汽车在硬地面上越过台阶时的受力情况；经分析计算后可知，国是•La..随一的增加而降低的；增加a的比值时，可以使4x4汽车前轮越过台阶的能力显著提高，DL甚至可使车轮越过高度大于其半径的台阶对后轮来说，殳比值的影响正好与4x4汽车前轮越过台阶L的情况相反长轴距、前轴负荷大的汽车（即史较小）,L其后轮越过台阶的能力要比前轮大较大的L比值D时，无论汽车的总质量如何在轴间分配，后轮的越障能力总会得到改善总的说来，4x2汽车的越障能力要比4x4汽车差得多，后轮驱动的4x2汽车的越障能力比4x4汽车约降低一半。

汽车越过壕沟的情形如图7—5所小，可以看出，它与越过台阶时情况相似，因此汽车跨越壕沟的性能也和越过台阶的情况一样，可以用壕沟宽度ld与车轮直径D之比宜来评价直与&之间的换算关系为DDD因此，只要求出汽车越过垂直障碍的能力hwDhw即可由上式确定越过壕沟的宽度与车轮直径的比值邑，从而求得能跨越的壕沟宽度D第三节影响汽车通过性的因素汽车的通过性与汽车的结构及使用条件有关一、汽车结构为了保证汽车的通过性，除了要减小行驶阻力外，还必须提高汽车的驱动力和附着力，可采用副变速器或分动器、液力传动、高摩擦式差速器和驱动防滑系统等来实现1. 副变速器和分动器如第一章所述，降低行驶车速，可以提高附着系数用低速去克服困难地段，可以改善通过性在高通过性汽车的传动系中增设副变速器或使分动器具有低档，以增加传动系总传动比，使汽车能在极低的速度下稳定行驶，以获得足够大的驱动力2. 液力传动当汽车装有液力耦台器或液力变矩器时，可以长时间稳定地以低速（0.5〜lkm/h）行驶,能保证汽车起步时驱动轮转矩逐渐地增长，防止土壤破坏和车轮滑转，从而改善了汽车的通过性装有普通机械传动系的汽车，在松软地面行驶时常因换档而失去通过性，这是因为换档时需别离离合器，使功率传递中断，而在坏路上行驶速度一般较低，汽车惯性缺乏以克服较大的行驶阻力，导致停车。

采用液力传动那么能防止这种现象3. 差速器为了保证汽车各驱动轮能以不同角速度旋转，在传动系中常装有差速器但采用普通锥齿轮差速器时，由于差速器的内摩擦力矩很小，可以忽略不计，故差速器左右半轴的转矩近似相等当一侧驱动轮与路面的附着较差（例如陷入泥泞或在冰面上）产生滑转时.另一侧驱动轮只能产生与滑转车轮近似相等的驱动力，使总的驱动力受限于较小的附着力，致使汽车因驱动力过小而失去通过性越野汽车常采用高摩擦式差速器（或称防滑式差速器），由于差速器的内摩擦力矩较大，转矩并非平均分配到各驱动轮上当一侧驱动轮由于附着缺乏而开始滑转时.那么传给它的转矩受附着力矩限制，而另一侧驱动轮转矩增加，使总的驱动力增加，从而提高了汽车的通过性某些越野汽车装有差速锁，必要时将差速器锁住，可充分利用两侧驱动轮与地面间的附着力，使总的驱动力增加，提高通过性但汽车在良好路面上行驶时.不应该使用差速锁这是因为由于差速器失去作用使转向困难和引起功率循环，导致半袖过载、轮胎磨损加剧及汽车的燃料经济性显著变坏4.驱动防滑系统〔ASR〕汽车在泥泞路段或冰雪路面行驶时，因路面的附着系数较小，常出现驱动轮滑转（或空转）的现象另外，汽车在起步、加速过程中以及汽车在非对称路面（不同附着系数的路面）上行驶或转弯时也容易产生驱动轮滑转的现象。

当驱动轮滑转时，产生的驱动力很小，且抵抗侧向力的能力下降，当遇有侧向风或横向斜坡时，极易使汽车发生侧滑目前，随着汽车电子技术的开展，汽车驱动防滑系统ASR在现代汽车上得到应用汽车驱动防滑系统ASR是制动防抱系统ABS的延伸ABS防止制动过程中的车轮抱死，保持汽车制动过程中的方向稳定性和操纵性ASR那么防止行驶过程中的车轮打滑（空转）,保持汽车行驶过程中的方向稳定性和操纵性因此，ASR是保证驱动一附着条件，维持最正确驱动力，保障汽车的驱动稳定性的装置在现代汽车的AS。