汽车理论---第七章 汽车通过性ppt课件

1、7.1 汽车经过性评价目的及几汽车经过性评价目的及几何参数何参数7.2 影响汽车经过性的要素影响汽车经过性的要素汽车经过性：汽车以足够高的平均车速经过各种坏路和无路地带(如松软地面、坎坷不平地段)和各种妨碍陡坡、侧坡、壕沟、台阶、灌木丛、水障的才干。根据地面对汽车经过性影响的缘由，它又分为支承经过性和几何经过性；汽车的经过性主要取决于地面的物理性质及汽车的构造参数和几何参数;也与汽车的其它运用性能(如动力性、平顺性、机动性、稳定性、视野性)有关。1、牵引系数、牵引系数TC：单位车重的挂钩牵引力单位车重的挂钩牵引力(净牵引力净牵引力)。它阐明汽车在松软地面上加速、爬坡及牵引其他它阐明汽车在松软地

2、面上加速、爬坡及牵引其他车辆的才干。车辆的才干。式中，式中，Fd为汽车的挂钩牵引力，即车辆的土壤推为汽车的挂钩牵引力，即车辆的土壤推力与土壤阻力之差，见书上力与土壤阻力之差，见书上P261 G为汽车重力。为汽车重力。GFTCddXrFFF2、牵引效率、牵引效率(驱动效率驱动效率)TE： 驱动轮输出功率与输入功率之比。驱动轮输出功率与输入功率之比。它反映了车轮功率传送过程中的能量损它反映了车轮功率传送过程中的能量损失，这部分损失是由于轮胎橡胶与帘布失，这部分损失是由于轮胎橡胶与帘布层间摩擦生热及轮胎下上壤的压实和流层间摩擦生热及轮胎下上壤的压实和流动而呵斥的。动而呵斥的。式中，式中，ua为汽车行

3、驶速度；为汽车行驶速度； Tw为驱动轮输入转矩；为驱动轮输入转矩； 为驱动轮角速度；为驱动轮角速度； r为驱动轮动力半径；为驱动轮动力半径； sr为滑转率为滑转率P260 。WrdaWdT)s1 ( rFuTFTEtararu -usu1sstuurr3、燃油利用指数、燃油利用指数Ef： 单位燃油耗费所输出的功。单位燃油耗费所输出的功。 式中，式中，Qt为单位时间内的燃油耗费量。为单位时间内的燃油耗费量。daftF uEQ 由于汽车与地面间的间隙缺乏而被地面托住、无法经过的情况，称为间隙失效。当车辆中间底部的零件碰到地面而被顶住时称为 “顶起失效 ；当车辆前端或尾部触及地面而不能经过时，那么分

4、别称为 “触头失效和“托尾失效。显然，后两种情况属同一类失效。 与间隙失效有关的汽车整车几何尺寸称为汽车经过性的几何参数。这些参数包括最小离地间隙、纵向经过角、接近角、离去角、最小转弯直径，转弯通道圆等，见以下图： 最小离地间隙hmin： 汽车满载、静止时，支承平面与汽车上的中间区域(08b范围内)最低点之间的间隔。 它反映了汽车无碰撞地经过地面凸起的才干。 纵向经过角： 汽车满载、静止时，分别经过前、后车轮外缘作垂直于汽车纵向对称平面的切平面，当两切平面交于车体下部较低部位时所夹的最小锐角。 它表示汽车可以无碰撞地经过小丘、拱桥等妨碍物的轮廓尺寸。越大，顶起失效的能够性越小，汽车的经过性越好

5、。接近角接近角11：汽车满载、静止时前端突出点向前轮所引汽车满载、静止时前端突出点向前轮所引切线与地面间的夹角。切线与地面间的夹角。11越大，越不易发生越大，越不易发生触头失效。触头失效。离去角离去角22：汽车满载、静止时，后端突出点向后轮所引汽车满载、静止时，后端突出点向后轮所引切线与地面间的夹角。切线与地面间的夹角。22越大，越不易发生越大，越不易发生托尾失效。托尾失效。最小转弯直径最小转弯直径dmindmin： 当转向盘转到极限位当转向盘转到极限位置、汽车以最低稳定车速转置、汽车以最低稳定车速转向行驶时，外侧转向轮中心向行驶时，外侧转向轮中心平面在支承平面上滚过的轨平面在支承平面上滚过的

6、轨迹圆直径。迹圆直径。 它在很大程度上表征了它在很大程度上表征了汽车可以经过狭窄弯曲地带汽车可以经过狭窄弯曲地带或绕过不可越过的妨碍物的或绕过不可越过的妨碍物的才干。才干。 dmin dmin越小，汽车的机动越小，汽车的机动性越好。性越好。转弯通道圆：当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一切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；车体上一切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。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，此值决议了汽车转弯时所需的最小空间。它越小，汽车的机动性越好。 汽车在行驶个经常要抑制台阶、

7、壕沟等妨碍。 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才干与其参数间的关系。 在此，我们不讲述推导过程，只给出结论及分析。三、汽车越过台阶、壕沟的才干：三、汽车越过台阶、壕沟的才干：4*2后驱动汽车前轮越过后驱动汽车前轮越过台阶的才干：台阶的才干：经过解析求解，可得前经过解析求解，可得前轮单位车轮直径可抑制轮单位车轮直径可抑制的台阶高度为：的台阶高度为：它表示汽车前轮越过台它表示汽车前轮越过台阶的才干；阶的才干；由上式可知，由上式可知，L/D愈小及愈小及a/L愈大，愈大， 就愈大，就愈大，汽车的前轮也就愈容易汽车的前轮也就愈容易越过较高的台阶。越过较高的台阶。1)(Dhw后轮越过

8、台阶的才干：后轮越过台阶的才干：经过解析求解，可得后经过解析求解，可得后轮单位车轮直径可抑制轮单位车轮直径可抑制的台阶高度为：的台阶高度为：它表示汽车后轮越过台它表示汽车后轮越过台阶的才干。阶的才干。结论：由上式可见，后结论：由上式可见，后轮越过台阶的才干与汽轮越过台阶的才干与汽车参数无关，且比较上车参数无关，且比较上述两个式子可知，后轮述两个式子可知，后轮是限制汽车越过台阶的是限制汽车越过台阶的主要要素。主要要素。 同理可得44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，前轮越障才干是随L/D的添加而降低的；添加a/L的比值时，可以使44汽车前轮越过台阶的才干显著提高，甚至可使车

9、轮越过高度大于其半径的台阶。 对后轮来说，a/L比值的影响正好与44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a/L较小)，其后轮越过台阶的才干要比前轮大。增大L/D/比值时，无论汽车的总质量如何在轴间分配，后轮的越障才干总会得到改善。 总的说来、4 2汽车的越障才干要比44汽车差得多，后轮驱动的 4 2汽车的越障才干比4 4汽车约降低一半。 汽车越过壕沟的情形如图75所示，可以看出，它与过台阶时情况类似，因此汽车跨越壕沟的性能也和越过台阶的情况一样，可以用壕沟宽度与车轮直径D之比来评价： 因此，只需求出汽车越过垂直妨碍的才干，即可由上式确定越过壕沟的宽度与车轮直径的比值，从而求

10、得能跨越的壕沟宽度。 一、汽车构造一、汽车构造 为了保证汽车的经过性，除了要减为了保证汽车的经过性，除了要减小行驶阻力外，还必需提高汽车的小行驶阻力外，还必需提高汽车的驱动力和附着力，可采用副变速器驱动力和附着力，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。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。用低速去抑制困难地段，可以改善经过性。 在高经过性汽车的传动系中增设副变速器或使分动器具有低档，以添加传动系的总传动比，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 2液力传

11、动液力传动 当汽车装有液力耦合器或液力变矩器时，当汽车装有液力耦合器或液力变矩器时，可以长时间稳定地以低速可以长时间稳定地以低速0.5-1km/h0.5-1km/h行驶，能保证汽车起步时驱动轮转矩逐行驶，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，渐地增长，防止土壤破坏和车轮滑转，从而改善了汽车的经过性。从而改善了汽车的经过性。 装有普通机械传动系的汽车，在松软地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经过性，这是面行驶时常因换档而失去经过性，这是由于换档时需分分别合器，使功率传送由于换档时需分分别合器，使功率传送中断，而在坏路上行驶速度普通较低，中断，而在坏

12、路上行驶速度普通较低，汽车惯性缺乏以抑制较大的行驶阻力，汽车惯性缺乏以抑制较大的行驶阻力，导致停车：采用液力传动那么能防止这导致停车：采用液力传动那么能防止这种景象。种景象。 3 3差速器差速器 为了保证汽车各驱动轮能以不同角速度旋转，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，轮差速器时，由于差速器的内摩擦力矩很小，可以忽略不计，故差速器左右半袖的转矩近可以忽略不计，故差速器左右半袖的转矩近似相等。似相等。 当一侧驱动轮与路面的附着较差当一侧驱动轮与路面的附着较差( (例如堕入例如

13、堕入泥泞或在冰面上泥泞或在冰面上) )产生滑转时，另一侧驱动产生滑转时，另一侧驱动轮只能产生与滑转车轮近似相等的驱动力，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经过性。车因驱动力过小而失去经过性。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场滑转时，那么传给它的转矩受附着力矩限制，而另一侧驱动轮转矩添加，使总的驱动力添加，从而提高了汽车的经过性。 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

14、面间的附着力，使总的驱动力添加，提高经过性。 但汽车在良好路面上行驶时不应该运用差速锁。这是由于出于差速器失去作用使转向困难和引起功率循环，导致半轴过载、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)的景象。 另外，汽车在起步、加速过程今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景象。 当驱动轮滑转时，产生的驱动力很小，且抵抗侧向力的才干下降，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在现代汽车上得到运用

15、。 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，坚持汽车制动过程中的方向稳定性和支配性。 ASR那么防止行驶过程中的车轮打滑(空转)，坚持汽车行驶过程中的方向稳定性和支配性。因此，ASR是保证驱动一附着条件，维持最正确驱动力，保证汽车的驱动稳定性的安装。 在现代汽车的ABS系统中，电子安装设有与ASR的电子控制安装交换信号的接口电路，为ASR系统的运用提供了便利条件，ASR系统也可独立装车运用，不受ABS系统的限制。 二、车轮二、车轮 轮胎的气压、花纹和尺寸轮胎的气压、花纹和尺寸 等构造参等构造参数对汽车在松软地面上的经过性有数对汽车在松软地面上的经过性有

16、很大的影响。很大的影响。 1 1轮胎气压轮胎气压 在松软地面上行驶时，降低轮胎气压，可在松软地面上行驶时，降低轮胎气压，可以添加轮胎与地面的接触面积，降低地面以添加轮胎与地面的接触面积，降低地面上单位面积压力，使轮辙深度减小，滚动上单位面积压力，使轮辙深度减小，滚动阻力减少；另外，降低轮胎气压，添加接阻力减少；另外，降低轮胎气压，添加接地面积，胎面凸起部分嵌入士壤的数目也地面积，胎面凸起部分嵌入士壤的数目也增多，因此附着系数添加。增多，因此附着系数添加。 但在巩固的路面上行驶时，降低轮胎气压，但在巩固的路面上行驶时，降低轮胎气压，轮胎变形过大，导致滚动阻力显著添加，轮胎变形过大，导致滚动阻力显

17、著添加，并缩短轮胎寿命。现代越野汽车常装有中并缩短轮胎寿命。现代越野汽车常装有中央充气系统，驾驶员在驾驶室内可随时根央充气系统，驾驶员在驾驶室内可随时根据路面情况调轮胎气压，其变化范围据路面情况调轮胎气压，其变化范围4949440k Pa440k Pa。 2轮胎花纹轮胎花纹 轮胎花纹可分成三类：通用花纹、混合花纹及越野轮胎花纹可分成三类：通用花纹、混合花纹及越野花纹。花纹。 通用花纹有纵向肋，花纹细而浅，适用于较好路面，通用花纹有纵向肋，花纹细而浅，适用于较好路面，有较好的附着性和较小的滚动阻力。轿车、货车均有较好的附着性和较小的滚动阻力。轿车、货车均可选用此种轮胎。可选用此种轮胎。 越野花纹

18、宽而深，当在松软地面上行驶时，嵌人土越野花纹宽而深，当在松软地面上行驶时，嵌人土壤的花纹添加了土壤的剪切面积，从而提高了附着壤的花纹添加了土壤的剪切面积，从而提高了附着系数。在潮湿的硬路面上行驶时，由于只需花纹的系数。在潮湿的硬路面上行驶时，由于只需花纹的凸起部分与地面授触，使轮胎对地面有较高的压强，凸起部分与地面授触，使轮胎对地面有较高的压强，足以挤出水层，以坚持足够的附着系数。越野汽车足以挤出水层，以坚持足够的附着系数。越野汽车均选用越野花纹轮胎。均选用越野花纹轮胎。 混合花纹介于通用花纹与越野花纹之间，适用于城混合花纹介于通用花纹与越野花纹之间，适用于城市乡村之间路面上行驶的汽车运用。市

19、乡村之间路面上行驶的汽车运用。 通用花纹轮胎自动脱泥性很差，当轮胎打滑时，通用花纹轮胎自动脱泥性很差，当轮胎打滑时，泥土堕入槽中不能脱出，使轮胎胎面变成光滑泥土堕入槽中不能脱出，使轮胎胎面变成光滑的外表使附着系数降低，经过性变坏。越野的外表使附着系数降低，经过性变坏。越野花纹脱泥性较好，混合花纹轮胎的脱泥性介于花纹脱泥性较好，混合花纹轮胎的脱泥性介于通用花纹与越野花纹轮胎之间。通用花纹与越野花纹轮胎之间。 对于高经过性汽车采用拱形、椭圆形等特殊构对于高经过性汽车采用拱形、椭圆形等特殊构造的轮胎，能从根本上改善轮胎与土壤的接触造的轮胎，能从根本上改善轮胎与土壤的接触情况，提高汽车的经过性。情况，提高汽车的经过性。 3防滑链防滑链 在外表为泥泞或冰冻而下层巩固的道路在外表为泥泞或冰冻而下层巩固的道路上，提高经过性的最上，提高经过性的最 简一方法是在驱动简一方法是在驱动轮上装防滑链，使链条直接与地面坚实轮上装防滑链，使链条直接与地面坚实部分接触，提高了附着力。部分接触，提高了附着力。 4前、后轮距前、后轮距 当汽车在松软地面上行驶时，各车轮都当汽车在松软地面上行驶时，各车轮都需抑制构成轮撤之阻力。假设前后轮距需抑制构成轮撤之阻力。假设前后轮距相等，并且轮胎宽度一样，那么前后轮相等，并且轮胎宽度