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1、第七章 第七章 汽车的汽车的通过性通过性第二节 牵引通过性计算第二节 牵引通过性计算第一节 汽车通过性评价指标及几何参数第一节 汽车通过性评价指标及几何参数第三节 间隙失效的障碍条件第三节 间隙失效的障碍条件第四节 汽车越过台阶或壕沟的能力第四节 汽车越过台阶或壕沟的能力第五节 汽车通过性的影响因素第五节 汽车通过性的影响因素第六节 汽车通过性试验第六节 汽车通过性试验第一节 汽车通过性评价指标及几何参数汽车车支承通过过性评评价指标标（1）牵引系数 （2）牵引效率（驱动效率） 第一节 汽车通过性评价指标及几何参数汽车车支承通过过性评评价指标标（3）燃料利用指数f（4）附着质量m 它是指轮式汽车
2、的驱动轴载质量。第一节 汽车通过性评价指标及几何参数汽车车支承通过过性评评价指标标（5）附着质量系数（6）轮胎接地比压p第一节 汽车通过性评价指标及几何参数汽车车通过过性几何参数第一节 汽车通过性评价指标及几何参数汽车车通过过性几何参数（1）最小离地间隙h 汽车满载、静止时，支承平面与汽车上的中间区域（0.8st 范围内）最低点之间的距离。它表征汽车无碰撞地通过地 面凸起的能力。汽车的最低点多位于后桥的主减速器外壳 、飞轮壳、变速器壳、消声器和前桥的下边缘处。一般来 说，前桥的离地间隙比飞轮壳的要小，以便利用前桥保护 较弱的飞轮壳免受冲撞；后桥内由于装有直径较大的主传 动齿轮，离地间隙最小。第
3、一节 汽车通过性评价指标及几何参数汽车车通过过性几何参数（2）纵向通过角p 汽车满载、静止时，分别通过前、后车轮外圆作垂直于汽 车纵向对称面的切平面，当两切平面交于车体下部较低部 位时所夹的最小锐角。它表示汽车能够无碰撞地通过小丘 、拱桥等障碍物的轮廓尺寸， p 越大，顶起失效的可能 性越小，汽车的通过性越好。（3）接近角 汽车满载、静止时，前端突出点向前轮所引切线与地面间 的夹角。它表征汽车接近障碍物（如小丘、沟洼地等）时 ，不发生碰撞的能力， 越大，越不易发生触头失效。第一节 汽车通过性评价指标及几何参数汽车车通过过性几何参数（4）离去角2 汽车满载、静止时，后端突出点向后轮所引切线与地面
4、间 的夹角。它表征汽车离去障碍物（如小丘、沟洼地等）时 ，不发生碰撞的能力， 2越大，越不易发生托尾失效。（5）最小转弯直径dmin 当转向盘转到极限位置时、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直 径，如图7-2所示。它表征汽车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，dmin 越小，汽车 的机动性越好。第一节 汽车通过性评价指标及几何参数汽车车通过过性几何参数（6）转弯通道圆 当转向盘转到极限位置时，汽车以最低稳定车速转向行驶 时，车体上所有点在支承平面上的投影均位于圆周以外的 最大内圆，称为转弯通道内圆；车体上所有点在支承平面 上
5、的投影均位于圆周以内的最小外圆，称为转弯通道外圆 ，如图7-3所示。转弯通道内、外圆半径的差值为汽车极 限转弯时所占空间的宽度，此值决定了汽车转弯时所需的 最小空间。转弯通道圆越小，汽车的机动性越好。第一节 汽车通过性评价指标及几何参数汽车车通过过性几何参数第一节 汽车通过性评价指标及几何参数汽车车通过过性几何参数第二节 牵引通过性计算用土壤特性模型计计算挂钩牵钩牵 引力汽车的土壤推力p与土壤阻力r之差，称为挂钩牵引力 ，即：它表示土壤的强度储备，用来使车辆加速、上坡、克服道 路不平的阻力或牵引其他车辆。从式(7-1)和式7-2)中可以 看出，挂钩牵引力d 与支承通过性的两项评价指标牵引 系数
6、和牵引效率密切相关。第二节 牵引通过性计算用土壤特性模型计计算挂钩牵钩牵 引力不考虑轮胎接地面上切应力对土壤阻力的影响，对于在塑 性土壤上滚动的单个刚性车轮来说，其挂钩牵引力d 的 数值可以通过半经验公式(7-7)求得：第二节 牵引通过性计算用土壤特性模型计计算挂钩牵钩牵 引力图7-4为由式(7-7)求出的挂钩牵引力与实测结果的比较。第二节 牵引通过性计算轮轮胎在土壤上的挂钩牵钩牵 引力的计计算如图7-5所示，在驱动轮上作用有力和力矩，为土壤的 合反力。这时水平力的平衡方程为：第二节 牵引通过性计算轮轮胎在土壤上的挂钩牵钩牵 引力的计计算若地面有足够的抗切强度，则传递至驱动车轮的驱动转矩 增加
7、时，牵引力 也增大，并直至地面附着能力所允许的 值a ，这时， 就变为a f 。通常， 这个值是直接在 牵引钩上测量的，故称之为“挂钩牵引力”。因此，对于驱动 轮，可以将其挂钩牵引力表示为：第二节 牵引通过性计算轮轮胎在土壤上的挂钩牵钩牵 引力的计计算附着力a 值是随着滑转率s 而变化的，而阻力f 也与s 有关。因此，挂钩牵引力d 也是滑转率s 的函数，如图7- 6所示。第二节 牵引通过性计算轮轮胎在土壤上的挂钩牵钩牵 引力的计计算计算预测轮胎在土壤上的挂钩牵引力时，采用图7-7所示 的轮胎与土壤相互作用的模型。第二节 牵引通过性计算轮轮胎在土壤上的挂钩牵钩牵 引力的计计算这里，轮胎与土壤界面
8、由两 部分组成：一部分是圆弧面 ，另一部分是平面 。在图中的 点，垂直（径 向）应力最大；在 部分 的，区间内，应力分 布规律同刚性车轮一样(图7- 8)。第二节 牵引通过性计算轮轮胎在土壤上的挂钩牵钩牵 引力的计计算如图7-8所示，在刚性轮下某点x 处的垂直(径向)应力 为，该点处的切应力公式为：由车轮运动学可知：图7-8中， x 点的下陷量表示为：第二节 牵引通过性计算轮轮胎在土壤上的挂钩牵钩牵 引力的计计算因此，在图7-8中的区，垂直应力 和切应力的合 力的夹角为 ：x 点处的垂直应力公式为：于是：第二节 牵引通过性计算轮轮胎在土壤上的挂钩牵钩牵 引力的计计算在图7-7 中部分的区间 -
9、，内，近似认为轮胎下 垂直应力均匀分布，可表示为：由车轮运动学可推出界面上一点处的土壤位移j2 为：于是：第二节 牵引通过性计算轮轮胎在土壤上的挂钩牵钩牵 引力的计计算在图7-7中，对弹性轮胎列出平衡方程得：第二节 牵引通过性计算轮轮胎在土壤上的挂钩牵钩牵 引力的计计算已知轮胎载荷t ，由式(7-14)至式(7-19)可算出和， 再代入式(7-20)，即可求出挂钩牵引力 。第二节 牵引通过性计算轮轮胎在土壤上的挂钩牵钩牵 引力的计计算图7-9给出了弹性轮胎在沙土上挂钩牵引力的预测和实测 结果。根据半经验公式(7-8)计算的挂钩牵引力预测值也示 于图中。由图可见，按式(7-20)的计算值与实测值
10、比较接 近。根据式(7-20)也可预测不同滑转率下的驱动转矩值。图7- 10表示驱动转矩的预测与实测结果比较。第二节 牵引通过性计算轮轮胎在土壤上的挂钩牵钩牵 引力的计计算第二节 牵引通过性计算在松软软土壤上的驱动轮牵驱动轮牵 引效率的计计算驱动轮在松软土壤上滚动时产生滑转，主要由以下三种方 式组成：（1）轮胎的切向变形（2）土壤的切向变形（3）车轮在接地面积内的滑移，或者黏附在轮胎上的土 壤层与邻近土壤层的相对位移试验表明，由土壤切向变形产生的车轮滑转是主要部分。第二节 牵引通过性计算在松软软土壤上的驱动轮牵驱动轮牵 引效率的计计算考虑式(7-2)，将其分子、分母各除以车轮载荷t ，于是：对
11、在沙土上滚动的车轮来说， 图7-11所示为具有代表性的 /t 和/ ( r )与滑转 率s 的关系曲线。图中曲线 给出了车轮的三种典型工况：第二节 牵引通过性计算在松软软土壤上的驱动轮牵驱动轮牵 引效率的计计算（1）被牵引点( )。这时驱动转矩为零，车轮必须由外 力牵引，而所需克服的阻力也在图中示出。（2）自力推进点( )。这时挂钩牵引力为零，图上也表 明必要的输入转矩。（3）滑转率20点。它表示挂钩牵引力为最大时的车轮 工况。第三节 间隙失效的障碍条件顶顶起失效的障碍条件图7-12表示汽车通过凸起障碍时，汽车与障碍间的相对位 置改变情况。第三节 间隙失效的障碍条件顶顶起失效的障碍条件由如图7
12、-13所示的几何关系可得汽车顶起失效条件为：或：第三节 间隙失效的障碍条件顶顶起失效的障碍条件因将式(7-25)代入上述不等式，得顶起失效条件为：由图7-14可知，若0为障碍的上升平面与下降平面之夹角, 而0 180； 0 (90 )，则有：第三节 间隙失效的障碍条件顶顶起失效的障碍条件第三节 间隙失效的障碍条件顶顶起失效的障碍条件将上式与式(7-25)联立求解，可得以 为参数的r 值：将式(7-28)代入式(7-26)，可得在顶起失效条件下，汽车中 部地隙h 与轴距、车轮直径及角 (0 180 )之间 的关系。第三节 间隙失效的障碍条件触头头失效的障碍条件图7-15表示一辆前悬长为f 的汽车
13、，通过平面障碍并驶 进深h 、沟底坡角为 的沟内的情形。第三节 间隙失效的障碍条件触头头失效的障碍条件由图中几何关系可知，发生触头失效的条件是：上式中的 角可由图7-15中的几何关系求得：由上式确定( b，比较式(7-34)、式(7-36)可知，后轮是影 响汽车越过台阶的主要因素。第四节 汽车越过台阶或壕沟的能力图7-17是 汽车在硬路面上越过台阶时的受力情况。第四节 汽车越过台阶或壕沟的能力当前轮与台阶相碰时，有：同样以sin 12h/代入，可求出(h/)，经分析计 算后可知， (h/)是随着l / 的增加而降低的；另外， 增加l f / l 的值时，可以使 汽车前轮越过台阶的能 力显著提高
14、，甚至可使车轮爬上高度大于其半径的台阶。第四节 汽车越过台阶或壕沟的能力当后轮碰到台阶时(图7-17b)，有：分析上式可知， l f / l 值的影响正好与 汽车前轮越过 台阶的情况相反。长轴距、前轴负荷大的汽车（即l f / l 较 小），其后轮越过台阶的能力要比前轮大。/ 值较大时 ，不论汽车的总质量如何在轴间分配，总会改善后轮的越 障能力。总的来说，汽车的越障能力要比汽车 差得多，后轮驱动的汽车的越障能力比汽车约 降低一半。第四节 汽车越过台阶或壕沟的能力汽车越过壕沟的情形如图7-18所示。与越过台阶时情况相似，故可用 同样方法求解汽车越过壕沟的问 题。沟宽l d 与车轮直径之比值 与上
15、面求得的h/值只有一个 换算系数的差别，它们之间的关 系为：第四节 汽车越过台阶或壕沟的能力因此，只要知道车轮越过垂直障碍的能力h/，即可由式 (7-39)求得越过壕沟的宽度与车轮直径的比值 l/，从而 求得越过壕沟的宽度。如上所述，对汽车，就/ l 与l f / l 值的变化而言， 前、后轮在越障能力方面有不同的表现。设计时应考虑这 两方面的折衷，可通过将前、后轮对不同的l f / l 值绘制 h/()曲线，找出它们的理想交点。初步设计时，若 结果不够理想，可适当改变参数，以获得较好的通过性。第五节 汽车通过性的影响因素汽车结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 降低行驶车速，可以提高附着系数。用低速去克服附着条 件差的地段，可以改善通过性。在汽车的传动
