汽车使用性能与检测 戴建营 教案8.1-8.3

《汽车使用性能与检测》教案第八章汽车通过性第一节汽车的几何参数一、本项目教学时间安排节次课堂讲授课堂讨论实践实训合计任务一最小离地间歇0.50.501任务二纵向通过角0.50.501任务三接近角和离去角0.50.501任务四最小转弯直径0.50.501二、本项目重点、难点及应注意的问题1．本项目重点（1）理解汽车通过性的几何参数的基本概念和定义 （2）掌握这些几何参数的测量和计算方法，了解它们对汽车通过性的影响。（3）了解不同车型的几何参数的差异及其对车辆行驶能力的影响。2．本项目难点（1）理解汽车通过性的几何参数之间的相互关系和影响（2）掌握汽车在特殊地形上的通过技巧和注意事项。（3）理解汽车几何参数对车辆行驶安全的影响。3．本项目教学中应注意的问题（1）在行驶前，应该仔细检查汽车的几何参数。（2）在在行驶过程中，应该根据道路情况和行驶任务调整车辆的行驶状态（3）在遇到复杂地形时，应该减速并小心驾驶，以确保车辆的安全通过。三、本项目应讲授的内容1.间隙失效2.最小离地间隙。3.纵向通过角。4.接近角与离去角。5.最小转弯直径四、课堂讨论及实践实训课堂讨论：1.汽车通过性几何参数的项目以及各几何参数的合义？（1）间隙失效。由于汽车与不规则地面之间的间隙不足，被地面托住而无法通过的现象，称为间隙失效。间隙失效主要有顶起失效、触头失效和托尾失效顶起失效是指汽车中间底部的零件碰到地面而被顶住的失效形式触头失效是指汽车前端触及地面而使汽车不能通过的失效形式。托尾失效是指汽车后端触及地面而使汽车不能通过的失效形式（2）汽车通过性的几何参数与间隙失效有关的汽车整车几何尺寸，称为汽车通过性的几何参数。这些参数主要包括最小离地间隙(h)、纵向通过角(B)、接近角(y)、离去角(Y)、车轮半()、两侧轮胎内缘间距(b)、最小转弯直径(d.)和最大通道宽度等，如图8-1所示1）最小离地间隙是指汽车在满载、静止时，除车轮外的最低点与支承平面之间的距离.它反映了汽车无碰撞地通过地面凸起物的能力。2）纵向通过角是指汽车在满载、静止时，分别通过前、后轮外缘作垂直于汽车纵向对称平面的切平面，当两切平面交于车底下部较低部位时所夹的最小锐角。它表征了汽车能够无碰撞地通过小丘、拱桥等障碍物的轮廓尺寸。纵向通过角越大，顶起失效的可能性越小，汽车的通过性越好。3）接近角和离去角是指汽车在满载、静止时，其前、后端凸出点分别向前、后轮引切线时，切线与支承面之间的夹角。它反映了汽车接近或离开障碍物时，不发生碰撞的能力。接近角越大，越不易发生触头失效:离去角越大，越不易发生托尾失效。4）最小转弯直径是指当方向盘转到最大极限位置，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。最小转弯直径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。其值越小，汽车的通过性越好。最大通道宽度是指汽车最远点的最小转弯直径，与最近点的最小转弯直径之差的-半。其值越小，汽车的通过性越好.5）汽车克服垂直障碍物如台阶、壕沟等的能力与车轮半径有关，同时还与路面的附着力和障碍物的性质有关。对于后轮驱动汽车，能克服的垂直障碍物的最大高度Hx2r/3，如图8-2(a)所示;对应双轴驱动汽车为Hr如图8-2b)所示。若沟边缘足够结实，单轴驱动汽车所能越过的壕沟最大宽度Bxr;对应双轴驱动汽车为B1.2r，如图8-2(c)所示。因此，车轮半径越大，汽车翻越台阶和壕沟的通过性就越好.现代汽车通过性几何参数的数值范围如表8-1所示2.汽车的几何参数具体活动目标一般包括哪几个？知识目标：理解汽车几何参数对于车辆性能的影响。技能目标：了解汽车的基本尺寸和形状，如长、宽、高、轴距、轮距等。情感目标：具有环境保护和节能减排意识。五、课堂要培养的价值体现思考：怎样提高驾驶意识，提高驾驶意识的同时应该如何提高自身修养六、本项目思考题1.最小离地间隙是如何影响汽车通过性的?2.纵向通过角的大小对汽车的通过性能有何影响?3.接近角和离去角的大小对汽车接近和离开障碍物的能力有何影响?4.如何理解横向通过半径对汽车通过性的影响?七、本项目作业题见《汽车通过性》教材中的“学习测试”内容。八、本项目参考书目1.栾庭森.汽车通过性．哈尔滨工业大学出版社，2021.第二节汽车通过性的支承与牵引参数一、本项目教学时间安排节次课堂讲授课堂讨论实践实训合计任务一车轮对支承面的压力0.50.501任务二最大动力因素0.50.501任务三相对附着重量0.50.501二、本项目重点、难点及应注意的问题1．本项目重点（1）理解汽车通过性的支承与牵引参数的基本概念和定义 （2）掌握这些支承与牵引参数的测量和计算方法，了解它们对汽车通过性的影响。（3）了解不同车型的支承与牵引参数的差异及其对车辆行驶能力的影响。2．本项目难点（1）理解汽车通过性的支承与牵引参数之间的相互关系和影响。（2）掌握汽车在特殊地形上的通过技巧和注意事项。（3）理解汽车支承与牵引参数对车辆行驶安全的影响。3．本项目教学中应注意的问题（1）在行驶前，应该仔细检查汽车的支承与牵引参数（2）在行驶过程中，应该根据道路情况和行驶任务调整车辆的行驶状态态（3）在进行车辆维护和保养时，应该注意检查和调整汽车的支承与牵引参数，以确保车辆的行驶性能和安全性三、本项目应讲授的内容1.车轮对支承面的压力2.最大动力因素3.相对附着重量四、课堂讨论及实践实训课堂讨论：1.汽车通过性的支承与牵引参数的类型以及各参数的含义？汽车的通过性不仅和它的几何参数有关，也和支承与牵引参数密切相关。主要的支承与牵引参数有车轮对支承面的压力、最大动力因数、相对附着重量。（1）车轮对支承面的压力车轮对支承面的压力(P)是指作用在车轮上的径向载荷与轮胎接地面积的比值，单位为kPa。即式中:W一作用在车轮上的径向载荷，N;A一车轮与支承面的接触面积，m?。汽车在松软路面上行驶时，为提高通过性，可适当减小轮胎气压，增加接触面积，使车轮对地面的单位压力降低，减小轮辙深度，降低汽车的行驶阻力;同时可使路面附着系数增大，提高附着能力。（2）最大动力因素最大动力因数(Dmax)表征了汽车的最大爬坡能力和克服道路阻力的能力。汽车在坏路或无路地带行驶时，行驶阻力很大，为保证汽车具有良好的通过性，除了采取减小行驶阻力、降低额定载荷等措施外，还必须提高驱动力或动力因数。因此，越野汽车的传动系中大多增设了副变速器或分动器，以增大传动系的传动比，保证在驱动轮上获得足够大的驱动力，增大动力因数。（3）相对附着重量驱动轮载荷与汽车总载荷之比称为相对附着重量F./G。若要提高汽车的通过性，使驱动力得到最大限度的发挥，必须增大汽车的相对附着重量。不同类型汽车的相对附着重量如表8-2所示2.汽车通过性的支承与牵引参数具体活动目标一般包括哪几个？知识目标：了解汽车通过性的基本概念和评价指标，包括离地间隙、牵引系数、驱动效率和燃油利用指数等技能目标：掌握汽车通过性的支承与牵引参数的测量和调整方法，包括使用专业工具进行测量和调整的方法和标准等。情感目标：具有环境保护和节能减排意识。五、课堂要培养的价值体现思考：怎样提高驾驶意识，提高驾驶意识的同时应该如何提高自身修养六、本项目思考题1.车轮的垂直载荷是如何影响汽车通过性的?2.车轮的牵引力是如何影响汽车通过性的?3.如何在保证车轮不滑转的前提下，最大限度地提高汽车的通过性?七、本项目作业题见《汽车通过性》教材中的“学习测试”内容。八、本项目参考书目1.栾庭森.汽车通过性．哈尔滨工业大学出版社，2021.第三节影响汽车通过性的主要因素一、本项目教学时间安排节次课堂讲授课堂讨论实践实训合计任务一结构因素0.50.501任务二使用因素0.50.501二、本项目重点、难点及应注意的问题1．本项目重点（1）理解影响汽车通过性的主要因素 （2）掌握不同因素对汽车通过性的影响方式和程度。（3）了解如何在不同情况下调整和优化车辆的通过性能。2．本项目难点（1）理解不同因素之间的相互作用和影响（2）掌握在不同地形和天气条件下，如何根据车辆的性能参数和外部条件选择合适的驾驶技巧和行驶速度，以保证车辆的通过性能。（3）理解车辆的极限性能和安全性能之间的关系，如何在保证车辆安全的前提下最大限度地提高通过性能。3．本项目教学中应注意的问题（1）在行驶前，应该全面检查车辆的状态和性能（2）在行驶过程中，应该根据道路情况和行驶任务调整车辆的行驶状态（3）在进行车辆维护和保养时，应该注意检查和调整车辆的各项性能参数，以保证车辆的行驶性能和安全性。三、本项目应讲授的内容1.结构因素2.使用因素四、课堂讨论及实践实训课堂讨论：全轮驱动汽车的相对附着重量达到最大值时，在附着系数较小的路面上也能发挥较大的驱动力，以提高其通过性。3.影响汽车通过性的因素主要有结构因素和使用因素？(1)结构因素1）发动机的动力性汽车通过坏路或无路地带时，要克服较大的行驶阻力，必须提高汽车的输出功率及输出扭矩，为汽车的通过性提供动力保证2）传动系的传动比增加传动系传动比，可以获得较大的驱动轮输出转矩，因此越野汽车均设有副变速器或分动器。另外，增大传动系传动比，还可以降低最低稳定车速，减小车轮对松软路面的十壤的剪切破坏，减小车轮的滑转倾向，提高汽车通过坏路或无路地带的能力。3）液力传动装有液力变矩器或液力耦合器的汽车，起步时转矩增加平缓，避免了对路面的冲击同时，不换挡也能提高转矩，进而提高汽车的通过性。4）差速器为保证汽车转弯时各驱动轮能以不同的角度旋转，在传动系内装有差速器。但普通差速器具有在驱动轮间平均分配转矩的特性，当一侧驱动轮陷入淤泥或冰雪中，轮面上出现滑转时，则另一侧的驱动轮也只能产生同样小的驱动力，而便总驱动力降低，不能克服行驶阻力。为此，采用高摩擦式差速器，可以使转速较慢的驱动轮获得较大的驱动力，从而使总驱动力增加，有利于提高汽车的通过性。在有些车上装有差速锁，必要时能将差速器锁止，使两侧驱动轮的驱动力按各自的附着力来分配，进一步提高了汽车的通过性。有的现代汽车还安装有电子差速装置(EDS)或驱动防滑装置(ASR)，可以根据两侧驱动轮的转速信号节车轮驱动力，从而提高了汽车的通过性和操纵稳定性。5）前后轮距汽车在松软路面上行驶时，若前后轮距相等，并有相同的轮胎宽度，则行驶时，前后轮辙重合，后轮就可以沿着前轮压实的轮辙行驶，从而使汽车的行驶阻力减小，提高汽车的通过性，如图8-3(a)所示。反之，汽车的前后轮距不等，行驶中后轮需要重新压出轮辙，会使汽车的行驶阳力增大，降低汽车的通过性，如图8-3(b)所示。因此，为了提高汽车的通过性，越野汽车普遍采用单轮胎、等轮距布置。6）驱动轮数目增加驱动轮数目，可以提高相对附着重量，获得较大的驱动力，也可以使汽车前轮越过台阶和壕沟的能力显著提高。越野汽车均采用全轮驱动。7）车轮尺寸车轮的直径和断面宽度均影响了汽车的通过性。较大的车轮直径和轮胎断面宽度可使车轮对支承面的压力降低。较大的车轮直径可以使汽车的越障能力提高。但是直径过大的轮胎会使其惯性增大，使汽车的重心升高，轮胎成本增加，并要求所采用的传动系的传动比更大。因此，大直径车轮没有得到广泛应用。采用断面宽度较大的轮胎，除了能降低车轮对支承面的压力，还允许胎体有较大的变形，增大与地面的接触面积。这样，既不降低轮胎的使用寿命，又能提高汽车的通过性.因此，在现代越野汽车上越来越广泛采用断面较宽的低压或超低压轮胎。8）涉水能力汽车的蓄电池、点火系、空气滤清器、机油尺口等处的防水密封性能越好，则汽车的越野涉水能力越强，其通过性就越好。（2）使用因素1）轮胎气压汽车在松软路面上行驶时，适当降低轮胎气压，可以使轮胎与地面间的接触面积增大，可使车轮对支承面的压力降低，从而使轮胎在松软路面的沉降量减小，行驶阻力减小，同时附着系数增大，进而提高了汽车的通过性。但过低的轮胎气压会造成轮胎变形的能量损失增大，行驶阻力增大，同时也降低轮胎的使用寿命汽车在坚硬路面上行驶时，由于滚动阻力主要取决于轮胎的变形，因此为减小汽车的行驶阻力，应适当提高轮胎的气压。现代越野汽车为了在松软路面上具有良好的通过性，而且在坚硬路面上行驶时，又不致有过大的滚动阻力而影响轮胎寿命，多在汽车上安装轮胎中央充气系统，以使驾驶员能够根据道路情况随时调节轮胎气压。2）轮胎花纹轮胎花纹对附着系数有很大影响。根据不同行驶条件正确地选用轮胎花纹，可以提高汽车的通过性。轿车主要在硬路面上行驶，应采用细而浅的轮胎花纹;越野汽车则采用宽而深的花纹。当汽车行驶在湿滑路面上时，由于只有花纹的凸起部分与地面接触，故而轮胎对地面有较高的单位压力，有利于挤出水分，提高附着系数;汽车在松软路面上行驶时，轮胎下陷，轮胎花纹嵌入土壤，轮胎与地面的接触面积及土壤剪切面积均增加，从而提高了附着系数。在表面溜滑而底层坚实的冰雪道路上行驶时，需要在轮胎上套装防滑链来提高汽车的通过性。套装防滑链相当于在轮胎上增加了一层高而稀的花纹。汽车行驶时，防滑链能挤出表面的水层，直接与地面或坚实的底层接触，增加了土壤剪切面积，提高了附着系数。3）驾驶方法驾驶方法对汽车的通过性有很大影响。为提高汽车的通过性，应注意以下几点