汽車通過性檢測與評價

第十章

汽車通過性檢測與評價

多媒體課件整理課件10.1汽車通過性評價指標松軟土壤沙漠雪地沼澤坎坷不平地段在一定載質量條件下，汽車能以足夠高的平均車速通過各種壞路及無路地帶和克服各種障礙的能力，稱為汽車的通過性。陡坡側坡臺階壕溝壞路及無路地帶障礙整理課件車輛能順利通過松軟土壤、沙漠、雪地、冰面、沼澤等地面的能力。輪廓通過性牽引支承通過性汽車通過性表征車輛通過坎坷不平路段和障礙(如陡坡、側坡、臺階、壕溝等)的能力整理課件在松軟地面上行駛時，汽車驅動輪對地面施加向后的水平力，使地面發(fā)生剪切變形，相應的剪切變形所構成的地面水平反作用力，被稱為土壤推力。它常比在一般硬路面上的附著力要小得多。整理課件

汽車在松軟地面上行駛時也受到土壤阻力的作用。土壤阻力，是指輪胎對土壤的壓實作用、推移作用而產生的壓實阻力、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阻力大得多。它們經常不能滿足汽車行駛附著條件的要求，這是松軟地面限制汽車行駛的主要原因。整理課件

在越野行駛時，由于汽車與不規(guī)則地面的間隙不足，可能出現汽車被托住而無法通過的現象，稱為間隙失效。頂起失效觸頭失效或托尾失效間隙失效車輛中間底部的零件碰到地面，而被頂住的間隙失效。汽車前端(或車尾)觸及地面的間隙失效。1.輪廓通過性整理課件汽車通過性幾何參數是與防止間隙失效有關的汽車本身的幾何參數。最小離地間隙接近角離去角縱向通過角汽車通過性的主要幾何參數整理課件汽車的最小轉彎直徑和內輪差轉彎通道圓車輪半徑汽車通過性的重要輪廓參數整理課件汽車通過性的幾何參數汽車類型驅動形式最小離地間隙C(mm)r1(°)r2(°)最小轉彎直徑dH(m)轎車4×2120～20020～3015～2214～264×4210～37045～5035～4020～30貨車4×2250～30025～6025～4516～284×4、6×6260～35045～6035～4522～42越野車(乘用)4×4210～37045～5035～4020～30客車6×4、4×2220～37010～406～2028～44整理課件1.最小離地間隙

最小離地間隙C是汽車除車輪之外的最低點與路面之間的距離。它表征汽車無碰撞地越過石塊、樹樁等障礙物的能力。汽車的前橋、飛輪殼、變速器殼、消聲器和主傳動器外殼等通常有較小的離地間隙。汽車前橋的離地間隙一般比飛輪殼的還要小，以便利用前橋保護較弱的飛輪殼免受沖撞。后橋內裝有直徑較大的主傳動齒輪，一般離地間隙最小。在設計越野汽車時，應保證有較大的最小離地間隙。整理課件2.接近角與離去角接近角r1和離去角r2，是指自車身前、后突出點向前、后車輪引切線時，切線與路面之間的夾角。它表征了汽車接近或離開障礙物(如小丘、溝洼地等)時，不發(fā)生碰撞的能力。接近角和離去角越大，則汽車的通過性越好。整理課件3.縱向通過角在汽車空載、靜止時，在汽車側視圖上通過前、后車輪外緣做切線交于車體下部較低部位所形成的最小銳角。它表征汽車可無碰撞地通過小丘、拱橋等障礙物的輪廓尺寸。汽車縱向通過角越大其通過性就越好。整理課件4.最小轉彎直徑和內輪差車輛在轉向過程中，轉向盤向左或向右轉到極限位置時，車輛外轉向輪印跡中心在其支承面上的軌跡圓直徑中的較大者，稱為車輛最小轉彎直徑。它表征車輛在最小面積內的回轉能力和通過狹窄彎曲地帶或繞過障礙物的能力。整理課件4.最小轉彎直徑和內輪差轉向軸和末軸的內輪印跡中心在車輛支承平面上的軌跡圓之差，被稱為內輪差。汽車轉彎直徑示意圖整理課件5.轉彎通道圓轉向盤轉至極限位置時，圖中兩圓之間的通道為車輛轉彎通道圓。車輛所有點在車輛支承平面上的投影均位于最大內圓和最小外圓之間。整理課件附著質量附著質量系數車輛接地比壓車輛支承通過性的主要評價指標2.牽引支撐通過性整理課件附著質量是指輪式車輛驅動軸載質量mμ。附著質量系數Kμ

定義為車輛附著質量與總質量ma之比。為了滿足車輛行駛附著條件的要求，應有1.附著質量和附著質量系數ψ—道路阻力系數（ψ=fr±i，其中：fr為車輪阻力系數，i為坡度）

ug—滑移系數kμ—附著質量系數，值大有利于汽車在壞路面上行駛，喪失通過性的可能性就小。整理課件車輪接地比壓是指車輪對地面的單位壓力。車輛在松軟地面上行駛的滾動阻力系數和附著系數都與車輪接地比壓直接有關。車輪接地比壓小，輪轍深度小，車輪的行駛阻力和車輪沉陷失效的概率就小。同樣，當汽車行駛在黏性土壤和松軟雪地上時，降低車輪接地比壓可使得車輪接地面積增加，提高地面承受的剪切力，使車輪不易打滑。2.車輪接地比壓整理課件車輪接地比壓p與輪胎氣壓Pw有關。車輪在硬路面上承受額定載荷時，關系式kw—附著質量系數通常kw=1.05～1.20其大小取決于輪胎剛度的大小，簾布層多的輪胎kw值較大。整理課件越野汽車在通過障礙時，過大的側坡或縱坡會導致汽車傾覆失效。整理課件β是汽車不發(fā)生側翻的極限角。為防止側翻，汽車質心高度hg應降低，輪距B應寬。汽車在側坡上直線行駛時，當坡度大到使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等于零時，汽車就會發(fā)生側翻。此時有整理課件R—圓周半徑，mVa—汽車行駛速度，Km/h在良好道路上汽車高速曲線行駛時，側向慣性力的作用也會導致側翻。設汽車作等速圓周運動，汽車受力，側向慣性力Fj。整理課件作用在汽車左、右車輪上的法向反力分別為在將側翻的臨界狀態(tài)Fz1=0，則汽車不側翻的最大允許車速為保證汽車高速行駛的橫向穩(wěn)定性，轎車都力求保持一定輪距，并盡量降低質心高度。整理課件在大側坡角度的坡道上也可能發(fā)生側滑，此時μg—側向滑移系數。當側坡角的正切值等于側向滑移系數時，汽車發(fā)生整車側滑。

與其發(fā)生側翻，不如發(fā)生側滑。所以，應滿足tanβ>tanβ’，即縱向傾覆的條件也取決于質心高度與質心至前軸或后軸的距離。整理課件10.2汽車通過性的影響因素1.汽車的最大單位驅動力

由于汽車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，保證汽車通過性，除了減少行駛阻力外，還必須增加汽車最大單位驅動力。汽車最大單位驅動力為—分動器傳動比整理課件1.汽車的最大單位驅動力在汽車低速行駛時，若忽略空氣阻力，最大單位驅動力等于最大動力因數。為了獲得足夠大的單位驅動力，越野汽車要有較大的比功率和傳動比。這些要求可通過提高發(fā)動機功率、增加傳動系的總傳動比來滿足。在困難行駛條件下，限制越野汽車額定載質量可提高單位驅動力，同時也能降低在松軟地面上的滾動阻力。整理課件2.行駛速度當汽車低速行駛降時，土壤剪切和車輪滑轉的傾向減少。用低速行駛克服困難地段，可改善汽車的通過性。越野汽車傳動系最大總傳動比一般較大。整理課件越野汽車的最低穩(wěn)定車速 汽車總質量(kN)<19.6<63.7<78.4>78.4最低穩(wěn)定車速(km/h)≤5≤2～3≤1.5～2.5≤0.5～1越野汽車最低穩(wěn)定車速可按上表選取，其值隨汽車總質量而定。也可由發(fā)動機的最低穩(wěn)定轉速求得汽車的最低穩(wěn)定行駛速度vamin，即μamin—發(fā)動機的最低穩(wěn)定轉速，r/min整理課件3.汽車車輪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)從動車輪和驅動車輪整理課件1)輪胎花紋越野汽車的輪胎具有寬而深的花紋。當汽車在濕路面上行駛時，只有花紋凸起部分與地面接觸，使輪胎對地面有較高的單位壓力，足以擠出花紋內的積水。在松軟地面上行駛時，汽車因輪胎下陷而嵌入土壤的花紋凸起數目增加，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具有脫掉自身泥濘的性能。整理課件在表面泥濘滑溜而底層堅實的道路上，提高通過性的最簡單辦法是在輪胎上套防滑鏈(或帶防滑釘輪胎)，它相當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硬部分接觸，還會增加土壤剪切面積，提高附著能力。整理課件2)輪胎直徑與寬度增加車輪直徑可減小接地比壓，增加接觸面積，減少土壤阻力和減少滑轉。這要比增加車輪寬度更為有效。增大輪胎直徑會使慣性增大，汽車質心升高，輪胎成本增加，并要采用大傳動比的傳動系。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。整理課件若將后輪的雙胎換為一個斷面比普通輪胎大2~2.5倍、氣壓很低(29.4~83.3kPa)、斷面具有拱形的“拱形輪胎”時，接地面積將增大1.5~3倍以上，就可大幅度減小接地比壓，使汽車在沙漠、雪地、沼澤地面上行駛時，具有特別良好的通過性。這種專用于松軟地面的特種輪胎，花紋較大，氣壓過低，不應在硬路面上工作，否則將使輪胎過早損壞和迅速磨損。整理課件3)輪胎氣壓在松軟地面上行駛的汽車，應相應降低輪胎氣壓，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阻力，提高土壤推力。輪胎氣壓降低時，雖然土壤的壓實阻力減小，但卻使輪胎本身的遲滯損失增加。整理課件輪胎氣壓與地面阻力的關系輪胎氣壓應比該氣壓略高19.2~29.4kPa。此時，地面阻力雖稍有增加，但由于在潮濕地面上的附著系數有較大的提高，從而可改善汽車的通過性。整理課件為提高越野汽車通過松軟地面的能力，而在硬路面上行駛時又不致引起大的滾動阻力和影響輪胎壽命，可裝用輪胎中央充氣系統(tǒng)，使駕駛員能根據道路情況，隨時調節(jié)輪胎氣壓。通常，越野汽車的超低壓輪胎氣壓可在49~343kPa范圍內變化。在低壓條件下工作的超低壓越野輪胎，其簾布層數較少，具有薄而堅固，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。整理課件4)前輪距與后輪距當汽車在松軟地面上行駛時，各車輪都需克服形成輪轍的阻力(滾動阻力)。如果汽車前輪距與后輪距相等，并有相同的輪胎寬度，則在直線上行駛時前輪轍與后輪轍重合，后輪就可沿著被前輪壓實的輪轍行駛，使汽車總滾動阻力減小，提高汽車通過性。多數越野汽車的前輪距與后輪距相等。整理課件5)前輪與后輪的接地比壓前輪距與后輪距相等的汽車行駛于松軟地面時，當前輪對地面的單位壓力比后輪的比壓小20%~30%時，汽車滾動阻力最小。除在設計汽車時，可將負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，以產生不同的接地比壓。整理課件

當汽車裝有液力變矩器或液力耦合器時，能提高發(fā)動機工作的穩(wěn)定性，使汽車可長時間穩(wěn)定地以低速(0.5~1.5km/h)行駛，從而可減小滾動阻力和提高附著力，改善汽車通過性。4.液力傳動整理課件液力傳動還能消除機械式傳動系常見的扭振現象。扭振現象會引起驅動力產生周期性沖擊，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，使車輪滑轉的可能性大為增加。轉矩脈動所引起的土壤內摩擦力的減小，還會使汽車前輪所造成的輪轍立即展平，使后輪滾動阻力增加。整理課件裝有普通機械傳動系的汽車，在松軟地面行駛時，由于車速低，汽車慣性不足以克服較大的行駛阻力，致使換擋時，因切斷功率而停車。采用液力傳動即可消除因換擋所引起的功率傳遞間斷現象，因而使汽車通過性有顯著提高。整理課件

為了保證各驅動車輪能以不同的角速度旋轉，在傳動系中裝有差速器。但普通齒輪差速器由于具有使驅動車輪之間轉矩平均分配的特性，當某一側驅動車輪陷入泥濘或冰雪路面上時，得到較小的附著力F(μ)min，則與之對應的另一側驅動車輪也只能以同樣小的附著力F(μ)min限制其驅動力。5.差速器整理課件在實際道路條件下，各驅動車輪上的附著力差別很小，汽車總驅動力的增加一般不超過20%~25％。為了避免這種情況的發(fā)生，某些越野汽車上裝有差速鎖，以便必要時能鎖止差速器。此時汽車可能得到的驅動力為整理課件長時間使用差速鎖會使半軸過載引起功率循環(huán)，而當驅動車輪滑轉導致停車后，再掛差速鎖起步，有時會因滑轉處土壤表面已被破壞或因全部轉矩突然傳至另一驅動車輪引起土壤破壞而失去效果。差速器的內摩擦能使左右車輪傳遞的轉矩不等。設傳給差速器的轉矩為M，差速器的內摩擦力矩為Mr，則旋轉較慢和較快的驅動車輪上的轉矩分別為整理課件如果一個驅動車輪由于附著力不足而開始滑轉，因其轉速加快，則傳給它的轉矩就會減小到M2，因而可能停止滑轉。而另一車輪的轉矩增大到M1。結果在兩個驅動車輪上的總驅動