第七章 汽车的通过性和行驶平顺性

• 车轮接地比压是指车轮对地面的单位压力。车 辆在松软地面上行驶的滚动阻力系数和附着系 数都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。 • 车轮接地比压与轮胎气压有关，车轮在硬路面 上承受额定载荷时，其关系式为 p k w p w
（4）前轮距与后轮距
• 当汽车在松软地面上行驶时，各车轮都 需克服形成轮辙的阻力（滚动阻力）。 如果汽车前轮距与后轮距相等，并有相 同的轮胎宽度，则前轮辙与后轮辙重合， 后轮就可沿被前轮压实的轮辙行驶，使 汽车总滚动阻力减小，提高汽车通过性。 所以，多数越野汽车的前轮距与后轮距 相等。
（5）前轮与后轮的接地比压
45～50
25～60 45～60
35～40
25～45 35～45
20～30
16～28 22～42
越野车（乘 用） 客车
210～370
45～50
35～40
20～30
220～370
10～40
6～20
28～44
2.接近角与离去角
• 接近角和离去角，是指自车身前、后突 出点向前、后车轮引切线时，切线与路 面之间的夹角。 • 它表征了汽车接近或离开障碍物(如小丘、 沟洼地等)时，不发生碰撞的能力。 • 接近角和离地角越大，则汽车的通过性 越好。
（3）轮胎气压
• 在松软地面上行驶的汽车，应相应降低轮 胎的气压，以增大轮胎与地面的接触面积， 降低接地比压，从而减小轮胎在松软地面 的沉陷量及滚动阻力，提高土壤推力。 • 在硬路面上行驶时，应适当地提高轮胎气 压，这样可以减小轮胎变形，使行驶阻力 减小。 • 当车轮通过不同路面时，要求不同的轮胎 气压 ，故有“中央充气系统”，但结构复 杂，可靠性差，应用不广。
6.悬架
• 6×6型和8×8型多轴驱动的越野汽车在异常坎 坷不平的地面上行驶时，常会因独立悬架的结 构引起某驱动车轮的垂直载荷大幅度减小，乃 至离开地面而悬空的现象，使驱动车轮失去与 地面的附着而影响通过性。 • 独立悬架和平衡式悬架允许车轮与车架间有较 大的相对位移，使驱动车轮与地面经常保持接 触，以保证有较好的附着性能。同时独立悬架 可显著地提高汽车的最小离地间隙，从而提高 汽车的通过性。
• ③ 若传动系装有强制锁止式差速器，应 在汽车进入车轮可能滑转地段之前挂上 差速锁。如果已经出现滑转再挂差速锁， 则土壤表面已被破坏，附着系数下降， 效果会显著下降。当汽车离开坏路地段 时，应及时脱开差速锁，以免影响转向。 • ④ 汽车通过滑溜路面时，可以在驱动轮 轮胎上套上防滑链条，以提高车轮的附 着能力。
试验证明，前轮距与轮距相等的汽车行驶 于松软地面时，当前轮对地面的单位压 力比后轮的比压小20％～30％时，汽车 滚动阻力最小。为此，除在设计汽车时， 可将负荷按此要求分配于前、后轴，也 可以使前、后轮的轮胎气压不同，以产 生不同的接地比压。
（6）从动车轮和驱动车轮
• 在越野行驶中，常以很低的车速去克服某些障 碍物，如台阶、壕沟等。4×2汽车的越障能力 要比4×4汽车差得多。后轮驱动的 4×2汽车的 越障能力比 4×4汽车约降低一半。 • 驱动轮在汽车上的部位及其数目对通过性的 影响还可从克服坡度能力加以论述。前驱动汽 车上坡的通过性最差，全轮驱动车辆爬坡能力 最大。此外，增加汽车驱动轮数，还可提高汽 车附着质量，增加驱动轮与松软地面的接触面 积，是改善汽车通过性的最有效方法。因此， 越野汽车都采用全轮驱动。
7.拖带挂车
• 汽车拖带挂车后，由于总质量增加，动 力性将有所降低，因而，汽车列车的通 过性也随之变得差些。
8.驾驶方法
• ① 汽车通过松软地段时，应尽量使用 低速挡，以便汽车具有较大的驱动力和 较低的行驶速度，尽量避免换挡和加速， 保持直线行驶。 • ② 驱动轮是双胎的汽车，如因双胎间 夹泥而滑转，则可适当提高车速，以甩 掉夹泥。
F X max M e i g i r T G Gr max
• 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 使分动器具有低档，以增加传动系的总传动比来 实现。 • 在困难的行驶条件下，限制越野汽车的额定载质 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。 a. 提高发动机功率 b. 提高传动比（分动箱） c. 限载
4.最小转弯直径和最大通道宽度
• 最大通道宽度是指汽车最远点最小转弯 直径与最近点最小转弯直径之差的50%。 • 车辆所需的通道宽度越窄，通过性越好。
二、牵引支承通过性
车辆支承通过性的主要评价指标包括附着质量、附 着系数及车辆接地比压。 • 附着质量是指轮式车辆驱动轴载质量，车辆附着 质量与总质量之比，称为附着质量系数。 • 附着质量系数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。为了保证车辆的支承 通过性，应对车辆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。
一、轮廓通过性
间隙失效：汽车因离地间隙不足而被地 面托住无法通过的现象。 顶起失效：车辆中间底部的零部件碰到 地面而被顶住的现象。 触头或托尾失效：因车辆前端或尾部触 及地面而不能通过的现象。 几何参数：最小离地间隙、纵向通过角、 接近角、离去角。
图7-1 汽车通过性的几何参数
1.最小离地间隙C
2.行驶速度
行驶车速低——车轮滑转的可能性↓——通 过性↑ • 发动机的最低稳定转速求得汽车的最低 稳定行驶速度 n e min r
u a min 0.377 i g i R i0
ne min
为发动机的最低稳定转速，r/min。
3.汽车车轮
车轮对汽车通过性有着决定性的影响，为 了提高汽车的通过性，必须正确选择轮胎 的花纹尺寸、结构参数、气压等，使汽车 行驶滚动阻力较小，附着能力较大。
4.液力传动
• 当汽车装有液力变矩器或液力偶合器时， 能提高发动机工作的稳定性，使汽车可 以长时间稳定地以低速（0.5km/h～ 1.5km/h）行驶，从而可减小滚动阻力和 提高附着力，改善汽车的通过性。
5.差速器
• 为了保证各驱动车轮能以不同的角度旋转，在 传动系统装有差速器。 • 某些越野汽车上装有差速锁 。 在实际道路条件下，各驱动车轮上的附着力差 别很小，汽车总驱动力的增加一般不超过 20~25％。而且长时间使用差速锁会使半轴过 载引起功率循环，而当驱动车轮滑转导致停车 后，再挂差速锁起步，有时会因滑转处土壤表 面已被破坏或因全部扭矩突然传至另一驱动车 轮引起土壤破坏而失去效果。 • 差速器的内摩擦能使左右车轮传递的扭矩不等
3.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。 • 纵向通过角越大，汽车的通过性越好。
4.最小转弯直径和最大通道宽度
• 车辆在转向过程中，转向盘向左或向右 转到极限位置时，车辆外转向轮印迹中 心在其支承面上的轨迹圆直径中的较大 者，称为车辆的最小转弯直径。 • 它表征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。
表7-1 汽车通过性的几何参数
汽车类型 驱动型 式 4×2 最小离地间隙 C(mm) 120～200 接近角 (°) 20～30 离去角 (°) 15～22 最小转弯直径dH (m) 14～26
轿车
4×4
4×2 货车 4×4、 6×6 4×4 6×4、 4×2
210～370
250～300 260～350
第七章 汽车的通过性和行驶平顺性
7.1 汽车的通过性 7.2 汽车的行驶平顺性
7.1 汽车的通过性
汽车通过性：汽车 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、坎坷不平地段) 和各种障碍（陡坡、 侧坡、壕沟、台阶、 灌木丛、水障）的 能力。
影响通过性的主 要因素：汽车的 支承－牵引参数 和几何参数；也 与汽车的其它使 用性能(如动力性、 平顺性、机动性、 稳定性、视野性) 有关。
7.2 汽车的平顺性
• 汽车行驶平顺性是指汽车在一般行驶速 度范围内行驶时，能保证乘员不会因车 身振动而引起不舒服和疲劳的感觉，以 及保持所运货物完整无损的性能。
（1）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。越野汽 车的轮胎具有宽而深的花纹。
• 当汽车在湿路面上行驶时,由于只有花纹的凸起 部分与地面接触，使轮胎对地面有较高的单位 压力，足以挤出水层；而在松软地面上行驶时， 轮胎下陷，嵌人土壤的花纹凸起的数目增加， 与地面接触面积及土壤剪切面积都迅速增加。 因而同样能保证有较好的附着性能。越野轮胎 花纹的形状应具有脱掉自身泥泞的性能。 • 在表面滑溜泥泞而底层坚实的道路上，提 高通过性的最简单办法是在轮胎上套防滑链 （或使用带防滑钉的轮胎），它相当在轮胎上 增加了一层高而稀的花纹。这时，防滑链能挤 出表面的水层，直接与地面坚硬部分接触，有 的还会增加土壤剪切面积，从而提高附着能力。
三、汽车的倾覆失效
• 越野汽车在通过障碍时，过大的侧坡或 纵坡会导致汽车倾覆失效。汽车在侧坡 上直线行驶时，当坡度大到使重力通过 一侧车轮接地中心，而另一侧车轮的地 面法向反作用力等于零时，则汽车将发 生侧翻。此时有
B Gh g sin G cos 2
B tg 2h g
为了保证汽车高速行驶的横向稳定性，轿车 都力求保持一定轮距，并尽量降低质心高度。
汽车通过性可分为轮廓通过性和 牵引支承通过性。