汽车的通过性

式中，kc 为土壤的“粘聚”变 形模数； k 为土壤的“摩擦”变 形模数；b 为承载面积的短边长； z 为土壤沉陷量；n 为沉陷指数。
23
第二节 松软地面的物理性质
三、半流体泥浆及雪的密度对通过性的影响
车辆在半流体泥浆中所受到的阻力除与其行驶速度、浸
入面积等有关外，还与泥浆的密度ρ及阻力系数CD有关， ρ
7
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
（2）纵向通过角β 汽车满载、静止时，分别通过前、后车轮外缘作垂 直于汽车纵向对称平面的切平面，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。
8
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
（3）接近角γ1
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。
γ1越大，越不容易发生触头失效。
9
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
（4）离去角γ2 汽车满载、静止时，后端突出点向后轮所引切线与 地面间的夹角。 γ2越大，越不容易发生托尾失效。
10
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
（5）最小转弯直径dmin 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直径。 它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。
Frc
1
3 n
2n2 2 n 1
n 1kc bk
1 2 n 1
3W D
2n2 2 n 1
增加车轮直径和宽度都能降低压实土壤阻力，但增加车 轮直径比增加宽度更有效，即直径越大，沉陷量越小。 思考：SUV越野汽车和轿车相比，哪个车型的轮胎直径更 大？为什么？如果汽车在松软地面上行驶，降低压实阻力 的有效措施有哪些？
2
2 N r 2 K pr 1 tan cos
N’c 及 N’r 是局部剪切失效时土壤承载能力系数； tan tan
31
第三节 车辆的挂钩牵引力
在泥浆地面，车辆浸入泥浆部分的形状对运动阻力的 影响特别明显，此时推土阻力大于压实阻力而成为主要
29
第三节 车辆的挂钩牵引力
在松软地面上，除了压实土壤阻力外，滚动着的车轮前缘将推动 土壤形成隆起的前缘波，产生推土阻力Frb。
2 Frb b cz0 K pc 0.5z0 s K pr



式中，z0 为沉陷量；γs 为单位体积土壤重量；c为粘聚系数，b为
轮胎宽度。
2Nr 2 1 K pc Nc tan cos 2 ， K pr tan cos
z0 z t 2
W kc bk D
0
dz 2tdt
z0
z
2 t dt 0

n
Fra Baidu bibliotek
3W z0 kc bk D 3 n
2 2 n 1
28
第三节 车辆的挂钩牵引力
1.刚性车轮滚动时的土壤阻力
将z0代入Frc表达式，得到压实土壤阻力Frc
两边同除以面积A
max c tan
式中，τmax为剪切强度；σ为剪切面法向压力。
20
第二节 松软地面的物理性质
5.土壤的剪切应力与剪切变形的关系

c tan exp K
ymax
对于“脆性”土壤
2
2 2 K2 1 K1 j exp K 2 K 2 1 K1 j
及CD越大，阻力也越大。 车辆在雪地的通过性，与雪的密度及厚度有关。如果雪
层厚度小于汽车的离地间隙，车辆可以通过，与雪的密度
无关。如果雪的厚度大于汽车离地间隙的150%时，轻型汽 车可在密度大于350kg/m3的雪地上通过，重型汽车可在密
度大于500kg/m3的雪地上通过。这里均指没有渗过水的雪，
3.中性土壤的最大土壤推力
大部分土壤既不是纯粘性土壤，也不是纯摩擦性土壤，
而是这两种土壤的混合物，此时最大土壤推力
FX Ac W tan
思考：在什么
样的土壤条件
下，增加驱动 轮上的垂直载 荷，有利于提 高车辆的通过 性？
19
第二节 松软地面的物理性质
4.剪切强度τmax
FX Ac W tan
和几何参数。
返回目录
2
第七章 汽车的通过性
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
本节将主要介绍汽车支承通过性的评价指标和 影响通过性的汽车几何参数。
返回目录
3
第七章 汽车的通过性
一、汽车支承通过性评价指标
汽车支承通过性的指标评价：牵引系数、牵引效率及燃 油利用指数。 1.牵引系数TC 单位车重的挂钩牵引力（净牵引力）。表明汽车在松软 地面上加速、爬坡及牵引其他车辆的能力。
第七章 汽车的通过性
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数 第二节 松软地面的物理性质
第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 车辆的挂钩牵引力 牵引通过性计算 间隙失效的障碍条件
汽车通过台阶、沟壕的能力
汽车的通过性试验
1
第七章
汽车的通过性
汽车的通过性（越野性）是指它能以足够高的平均车 速通过各种坏路和无路地带（如松软地面、凹凸不平地 面等）及各种障碍（如陡坡、侧坡、壕沟、台阶、灌木 丛、水障等）的能力。 通过性又分为支承通过性和几何通过性。 通过性取决于地面的物理机械性质及汽车的结构参数
三、影响汽车通过性的因素
汽车的通过性与汽车的结构特点、路面质量和行 驶状况有关。
1.传动系的结构
为了保证汽车的通过，除了要减少行驶阻力外， 还必须提高汽车的驱动力和附着力。
①采用副变速器可提高汽车的动力因数；
②采用液力传动能提高传动系工作的稳定性； ③采用高摩擦式差速器可提高在复杂路面上的附 着性能。
渗有水的雪密度大，但强度却很低。
返回目录
24
第七章 汽车的通过性
第三节 车辆的挂钩牵引力
本节将分析车辆在松软土壤条件下行驶时所遇到的 各种滚动阻力；分析松软地面给履带和驱动轮的土 壤推力，从而确定车辆的挂钩牵引力。
返回目录
25
第七章 汽车的通过性
一、车辆在松软地面上的土壤阻力
土壤的压实阻力 当车辆在松软地面 上行驶时，滚动阻 力由三部分构成 轮胎的弹滞损耗阻力
矛盾。在有硬底层的粘性泥浆里行驶的车辆，推土阻力
的大小决定于泥浆的密度ρ 、粘度μ 、行驶速度 ua 以及 车辆行走部分浸入泥浆中的尺寸，即
Frb CD ua2 A / 2
式中，CD为泥浆的阻力系数，是雷诺数Re的函数； Re ρ ua h/ μ ，h为浸入泥浆的深度，A为浸入泥浆 中的面积。
Nc 及 Nr 是土壤承载能力系数； 为摩擦角。
30
第三节 车辆的挂钩牵引力
在很松软的地面上，推土阻力Frb可用下式估算
2 0.5z0 Frb b 0.67cz0 K pc s K pr


2 3
式中，
N c tan cos K pc
返回目录
13
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
三、影响汽车通过性的因素
2.汽车车轮 ①轮胎的气压 ②轮胎花纹 A.通用花纹：细而浅，适用较好路面，f 较小 B.越野花纹：宽而深，适用松软路面，φ较大 C.混合型花纹：介于上面二者之间 ③车轮的直径和宽度 ④前后轮距 ⑤防滑链
14
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
3.燃油利用指数Ef
单位燃油消耗所输出的功，Ef Fdua / Qt 。 式中，Qt为单位时间内的燃油消耗量。
5
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
二、汽车通过性几何参数
顶起失效：当车辆中间底部的零
间隙失效：汽车与 地面间的间隙不足 件碰到地面而被顶住的情况。 触头失效：当车辆前端触及地面 而不能通过的情况。 托尾失效：当车辆尾部触及地面 而不能通过的情况。
三、影响汽车通过性的因素
3.驾驶方法 当汽车通过坏路时，附着力起决定性作用，这时应 用低档低速，尽量避免换档和加速。尽量走前车的轮辙，
在行驶中保持直线行驶，选择合适的档位。
必要时将差速器锁住。 4.发动机的功率 影响驱动力与牵引力的大小。
返回目录
15
第七章 汽车的通过性
第二节 松软地面的物理性质
本节将主要介绍土壤的物理性质，包括土壤的抗压性
和抗剪性。
抗压性直接影响到车辆通过时的滚动阻力；抗剪性直 接影响到在土壤条件下驱动轮所能产生的最大驱动力， 即附着力。
返回目录
16
第七章 汽车的通过性
一、土壤切应力与剪切变形的关系
1.粘性土壤的最大土壤推力
对于粘性土壤或雪，最大剪应力仅与土壤或雪的粘聚性 和轮胎与地面的接地面积有关。
FX Ac
11
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
（6）转弯通道圆 转向盘转到极限位置、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的 投影均位于圆周以内的最小外圆，称为转弯通道外圆。
返回目录
12
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
TC=Fd/G
Fd为汽车的挂钩牵引力；G为汽车重力。
4
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
2.牵引效率（驱动效率）TE
驱动轮输出功率与输入功率之比。反映了车轮功率传递过
程中的能量损失。
TE Fd ua Fd r 1 sr Tw Tw
式中，ua为汽车行驶速度；TW为驱动轮输入转矩；ω为 驱动轮角速度；r为驱动轮动力半径；sr为滑转率。
27
第三节 车辆的挂钩牵引力
1.刚性车轮滚动时的土壤阻力
D D 2 x 2 z0 z Dz0 z z0 z 2 2
当沉陷量较小时
2 2
x D z 0 z
2
Ddz Ddz dx 2x 2 z0 z
r sin d pdz
Frc b
z0 0
r cos d pdx
n 1 z0 kc n kc ck k z d z b n 1
W b
r sin 0
0
pdx b
r sin 0
0
kc n k z dx b



21
式中，K1、K2为系数，j为剪切变形量，ymax为
中的最大值。
第二节 松软地面的物理性质
5.土壤的剪切应力与剪切变形的关系
c tan 1 exp j / K max 1 exp j / K
式中，K为土壤剪切变形模数。
而被地面托住，无
法通过的情况。
与间隙失效有关的汽车整车几何尺寸，称为汽车通过性 几何参数，包括最小离地间隙、纵向通过角、接近角、离 去角、最小转弯直径等。
6
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
（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 最低点之间的距离。 它反映了汽车无碰撞地通过地面凸起的能力。
对于“塑性”土壤
d dj

j 0
max
K
exp j / K
j 0

max
K
22
第二节 松软地面的物理性质
二、土壤法向负荷与沉陷的关系
如果将一块表示充气轮胎或履带接地面积的平板用均 匀负荷压入地面土壤，静止沉陷量 z 和单位压力 p 之 间的关系如下。
kc n n p kz k z b k kc k b
式中，A为驱动轮的接地面积；c为土壤或雪的粘聚系数。
17
第二节 松软地面的物理性质
2.摩擦性土壤的最大土壤推力
对于摩擦性土壤（干沙、冻结的粒状雪），按照库仑摩 擦定律，最大剪应力与负荷W成正比的增加。
FX W tan
式中，W为作用在驱动轮上的垂直载荷， 为摩擦角。
18
第二节 松软地面的物理性质
推土阻力
26
第三节 车辆的挂钩牵引力
1.刚性车轮滚动时的土壤阻力
假设土壤对车轮的反力沿径向
θ0
kc n σ p k z b
θ 0
0 车轮的受力平衡方程为 Frc b σ rsin θ d θ ， W b σr cos θ d θ 0
Frc为土壤压实阻力；W为垂直载荷；b为车轮宽度；