汽车通过性
汽车运用工程第5章 汽车通过性
6.结构因素对汽车通过性有何影响？ 7.行驶车速对汽车通过性有何影响？ 8.轮胎气压对汽车通过性有何影响？ 9.驾驶技术对汽车通过性有何影响？ 10.拖带挂车对汽车通过性有何影响？ 11.简述土壤圆锥指数与汽车通过性的关系。
第5章 汽车通过性
1.名词解释：汽车通过性；间隙失效；最小 离地间隙；接近角；离去角；纵向通过角；横向 通过半径；最小转弯半径；转弯通道圆；汽车支 承通过性；汽车附着质量系数；车轮接地比压
2.汽车通过性的评价指标有哪些？ 3.汽车通过性的几何参数有哪些？ 4.简述汽车转弯时，产生内轮差和外轮差的 原因？对汽车通过性有何影响？
汽车理论第七章汽车的通过性
汽车理论第七章汽车的通过性摘 要汽车的通过性(越野性)是指汽车能以足够高的平均车速通过各种不良道路、无路地带和 克服各种障碍的能力。
本章对学习汽车的通过性意义进行概括性论述，讨论汽车的地面通过性、汽车的几何通过性的相关参数、分析汽车越过台阶、壕沟的能力，在此基础上分析各种因素对汽车通过性的阻碍，最后通过一些实例运算来说明以上所述理论内容的具体应用。
引 言汽车是一种常用的、高效率的交通运输工具，不同用途的汽车对通过性的要求也不同，用户应依照自己特定的用途选择具有合适通过性的汽车。
高级轿车和公共汽车要紧在都市行驶，由于路面条件甚好，因此对汽车通过性的要求不突出。
农林区、矿区、建设工地等使用的车辆和军用车辆，经常行驶在坏路和无路地面上。
因此，要求这些汽车应具有良好的通过性。
汽车的通过性要紧决定于汽车的驱动力、附着力等牵引参数和几何参数，也与汽车的平顺性、机动性、视野等性能紧密相关。
本章第一从地面通过性的评判指标和土壤的可通过性两方面分析汽车的地面通过性，然后具体介绍了汽车的几何通过性参数和汽车越过台阶、壕沟的能力。
在此基础上，从汽车结构、车轮和驾驶技术三个方面讨论了阻碍汽车通过性的因素。
最后介绍了测定和比较汽车的通过性能的试验。
第一节 汽车的地面通过性汽车的地面通过性是指汽车在松软地面上的行驶能力。
一、地面通过性的评判指标汽车在松软地面上能否行驶取决于汽车行驶的驱动与附着条件，但满足该条件只是说明 能否正常行驶，还不能说明能力的大小。
评判汽车行驶能力的大小，通常用牵引性系数等 指标。
牵引力T F 对汽车总重力之比称为牵引性系数。
牵引性系数Ⅱ用下式表示：Ⅱ=GF T =G F F r q 式中 r F 为在松软土壤上行驶时的土壤阻力。
牵引性系数Ⅱ反映了汽车加速、爬坡、克服道路不平的阻力和牵引挂车或武器装备的能 力。
牵引性系数越大，通过性越好。
二、土壤的可通过性土壤的可通过性是土壤支承车辆通过的能力。
美国学者贝克(Bekker)通过大量研究后建 议，用在均布压力g 作用下每单位承载面积的土壤所能产生的净推力τ来衡量，即⎰-+=z qd Lqtg C 1)(φτ (7—1) 式中 C ——土壤内聚力系数； φ——土壤的内摩擦角，tg φ为内摩擦系数；q ——土壤单位面积压力；L ——接触面积长度；z ——下陷量(或称变形量)。
第7章 汽车通过性
学习目标通过本章的学习，应熟练掌握汽车通过性的评价指标及表征通过性的几何参数的含义；了解汽车通过性的影响因素；掌握计算各类型汽车越过台阶和壕沟的能力的方法。
7.1节 汽车通过性评价指标及几何参数7.1.1 汽车通过性概述汽车的通过性是指汽车在一定载重量下能以足够高的平均车速，通过各种坏路和无路地带(如松软的土壤、沙漠、雪地、沼泽及坎坷不平地段以及克服各种障碍陡坡；侧坡、台阶、壕沟等)的能力。
汽车的通过性可分为轮廓通过性和牵引支承通过性。
前者是表征车辆通过坎坷不平路段和障碍的能力；后者是指车辆顺利通过松软土壤、沙漠、雪地、冰面、沼泽等地面的能力。
山区、矿区、建设工地等使用的车辆和军用车辆，经常行驶在坏路和无路地面上。
因此，要求这些汽车应具有良好的通过性。
7.1.2 汽车的间隙失效由于汽车与越野地面间的间隙不足而被地面托住、无法通过的情况，称为间隙失效。
当车辆中间底部的零部件碰到地面而被封住时，称为“顶起失效”；当车辆前端或尾部触及地面而不能通过时，则分别称为“触头失效” 或“托尾失效”。
后两种情况属于同一类失效。
7.1.3 汽车通过性几何参数与间隙失效有关的汽车整车几何参数，称为汽车的通过性几何参数。
汽车通过性的几何参数如图7.1所示，主要包括最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过半径、横向通过半径等。
图7.1 汽车的通过性几何参数1γ—接近角2γ—离去角 1ρ—纵向通过半径 2ρ—横向通过半径 c —最小离地间隙另外，汽车的最小转弯半径、最大通道宽度等，也是汽车通过性的重要轮廓参数。
7.1.3.1 最小离地间隙c最小离地间隙c 是汽车除车轮外的最低点与路面间的距离。
它表征汽车无碰撞地越过石块、树桩等障碍物的能力。
汽车的前桥、飞轮壳、变速器壳、消声器和主减速器外壳等，通常有较小的离地间隙。
在设计越野汽车时，应保证有较大的最小离地间隙。
7.1.3.2 接近角1γ与离去角2γ接近角1γ和离去角2γ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。
汽车的通过性
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
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
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。
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
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。
第七章 汽车的通过性
第七章汽车的通过性摘要汽车的通过性(越野性)是指汽车能以足够高的平均车速通过各种不良道路、无路地带和克服各种障碍的能力。
本章首先对学习汽车的通过性意义进行概括性论述，然后具体讨论汽车的地面通过性、汽车的几何通过性的相关参数、分析汽车越过台阶、壕沟的能力，在此基础上分析各种因素对汽车通过性的影响，最后通过一些实例计算来说明以上所述理论内容的具体应用。
引言汽车是一种常用的、高效率的交通运输工具，不同用途的汽车对通过性的要求也不同，用户应根据自己特定的用途选择具有合适通过性的汽车。
高级轿车和公共汽车主要在城市行驶，由于路面条件甚好，所以对汽车通过性的要求不突出。
农林区、矿区、建设工地等使用的车辆和军用车辆，经常行驶在坏路和无路地面上。
因此，要求这些汽车应具有良好的通过性。
汽车通过性，是指汽车在一定载质量条件下能以足够高的平均车速通过各种坏路及无路地带和克服各种障碍的能力。
坏路及无路地带，是指松软土壤、沙漠、雪地、沼泽等松软地面及坎坷不平地段；各种障碍，是指陡坡、侧坡、台阶、壕沟等。
汽车通过性可分为轮廓通过性和牵引支承通过性。
前者是表征车辆通过坎坷不平路段和障碍（如陡坡、侧坡、台阶、壕沟等）的能力；后者是指车辆能顺利通过松软土壤、沙漠、雪地、冰面、沼泽等地面的能力。
汽车在松软地面上行驶时，驱动轮对地面施加向后的水平力，使地面发生剪切变形，相应的剪切变形所构成的地面水平反作用力，被称为土壤推力。
它常比在一般硬路面下的附着力要小得多。
汽车在松软地面上行驶时也受到土壤阻力的作用。
土壤阻力，是指轮胎对土壤的压实作用、推移作用而产生的压实阻力、推土阻力，以及充气轮胎变形引起的弹滞损耗阻力。
它要比在一般硬路面上的滚动阻力大得多。
因此，它们经常不能满足汽车行驶附着条件的要求，这是松软地面限制汽车行驶的主要原因。
牵引车的挂钩牵引力等于土壤最大推力与土壤阻力之差。
它表征了土壤强度的储备能力，它可用于车辆加速、上坡、克服道路不平的阻力和牵引与挂钩连接的挂车等装备，它也反映了汽车通过无路地带的能力。
第七章 汽车通过性 76页PPT文档
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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。
21
第二节 松软地面的物理性质
本节内容结束
下一节
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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。
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第七章 汽车的通过性
一、车辆在松软地面上的土壤阻力
当车辆在松软地面 上行驶时，滚动阻力 由三部分构成：
rsin dpdz rcodspdx
F rcb0 z0 k b ck zndz n z0 n 1 1 kcck
W b0 rsin 0pdxb0 rsin 0 k b ck zndx
Kp rt2aNnr1co2s
N c 及N r 是局部剪切失效时土壤承载能力系数；
tan 2tan
3
29
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 要矛盾。在有硬底层的粘性泥浆里行驶的车辆，推土阻
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F r b ：
F r bb c 0 K z p c 0 .5 z 0 2s 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
汽车的通过性和平顺性
)max
iR — 分动器传动比
增大发动机扭矩、提高传动系统的传动比、限制载荷
通过性好。
2. 最低稳定车速
行驶车速低 车轮滑转的可能性小
通过性好。
也可按照发动机的最低稳定转速计算最低稳定行驶车速
va min
0.377
ne minr igiR i0
二、影响汽车通过性的因素
3. 汽车轮胎
车轮对汽车通过性有决定性影响。必须正确选择轮胎花纹、结构参数、轮胎气压、前 后轮距、车轮的接地比压、从动轮和驱动轮等，使附着力较大。 （1）轮胎花纹 对附着系数影响很大，应正确地选择轮胎花纹。
①前轮越障能力 (hw/r)随结构参数L/r的增加而减少； 当L1/L增加时，(hw/r)可以显著提高，甚至可使车轮爬上高度大于半径的 台阶。
②后轮越障能力
长轴距、前轴负荷大的汽车( L1/L 较小)，后轮越过台阶的能力大于前轮； 结构参数L/r较大时，可改善后轮越过台阶的能力（与轴荷分配无关）。
二、影响汽车通过性的因素
侧滑的临界条件：
1(G cos ) G sin tan 1 m ax arctan1
式中，1— 侧向附着系数
侧滑和侧翻哪一种更危险？
宁可侧滑，避免侧翻
max m ax
即
B 2hg
1
3.汽车在良好道路上高速曲线行驶不发生侧翻的最大车速
转向时
①侧向惯性力
Fjl
G 12.96g
va2 R
在侧向力的作用下，开始发生侧滑的临界条件：
Fy 1 FZ
Gva2 12.96gR
1G
汽车不侧滑的最大允许车速为：
vm ax 12.96gR1
特别说明：与汽车的质心高度和轮距无关，但与转向半径有关
汽车运用工程 第6章 汽车通过性和汽车平顺性
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。
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。
3） 轮胎的气压
在松软地面上行驶的汽车，应相应降低轮胎气 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。
为了提高越野汽车通过松软地面的能力，而在 硬路面上行驶时又不致引起大的滚动阻力和影响 轮胎寿命，可装用轮胎中央充气系统，使驾驶员 能根据道路情况，随时调节轮胎气压。
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
1 汽车的最大单位驱动力
由于汽车越野行驶的阻力很大，为了充分利用地面提供的挂钩牵 引力，保证汽车通过性，除了减少行驶阻力外，还必须增加汽车的最 大单位驱动力。
2 行驶速度
当汽车低速行驶降时，土壤剪切和车轮滑转的倾向减少。因此， 用低速行驶克服困难地段，可改善汽车的通过性。为此，越野汽车传动 系最大总传动比一般较大。越野汽车最低稳定车速可按表6-2选取，其 值随汽车总质量而定。也可由发动机的最低稳定转速求得汽车的最低稳 定行驶速度
第六章 汽车通过性 及平顺性
6-1 汽车通过性
定义：汽车在一定载荷下，以足够高的平均速度通过 坏路或无路地带（松软地、砂地、雪地、坎坷路面）和克 服各种障碍的能力。
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第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
为什么汽车怕托底？
1）发动机油底壳和变速器底壳 2）三元催化器内部是陶瓷载体 3）油箱 4）制动油管 5）悬挂系统
怎样处理？
行驶中如果遇到大石块或 者深坑，应尽量避开。如果车 速快，路窄且周围有车和人无 法避开时，怎样处理？
2018/10/28 10/76
2018/10/28 4
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
几何通过性 汽车的通过性
支承通过性
几何通过性：以足够高的车速通过各种障碍的能力
支承通过性：以足够高的车速通过坏路和无路地带的能力
2018/10/28
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第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
①轮廓通过性 —— 描述汽车通过坎坷不平路段和 障碍的能力。 ②支承通过性 —— 描述汽车顺利通过松软路面等
1）汽车最低离地间隙
2）接近角何离去角 3）纵向通过半径和最小转弯半径 4）前后轴荷分配 5）轮胎花纹及尺寸
1）纵向倾覆
2）横向倾覆
6）轮胎对地面的单位压力
7）前后轮辙重合度 8）驱动轴数
2018/10/28
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第七章 汽车的通过性
汽 车 通 过 性 ： 汽 车 影响通过性的主 以 足 够 高 的 平 均 车 要因素：汽车的 速 通 过 各 种 坏 路 和 支承－牵引参数 无路地带(如松软地 和几何参数；也 面、坎坷不平地段 ) 与汽车的其它使 用性能 ( 如动力性、 和各种障碍（陡坡、 平顺性、机动性、 侧坡、壕沟、台阶、 稳定性、视野性 ) 灌木丛、水障）的 有关。 能力。
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
的能力
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第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
车辆在松软地面上行驶时，驱动轮对地面施 加向后的水平力，使地面发生剪切变形，相 当驱动轮对地面施加的水平力大于等于极限 剪切力时，引起车轮滑转。车轮压紧土壤等 松软支承物形成车辙阻力。 挂钩牵引力＝土壤最大推力与车辙（土壤） 阻力之差。
接近角
汽车满载静止时，汽车前端突出点向前轮所引切线与 地面的夹角。
1
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14/76
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。
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
汽车满载静止时，汽车后端突出点向后轮引的切
离去角
线与地面的夹角。
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数 最小转弯直径和内轮差
转向盘转到极限位置，以最 低稳定车速转向行驶。外侧 转向轮中心平面在支承面上 滚过的轨迹圆直径。
2018/10/28 21/76
最小转弯直径
d min
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。
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。
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
①最小离地间隙 ②接近角与离去角 ③纵向通过角 ④最小转弯半径和内轮差 ⑤转弯通道圆
这些参数的具体意义或 对汽车运用性能的影响 在哪里？
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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。
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数 转弯通道圆
转向盘转到极限位 置，以最低稳定车 2018/10/28 速转向行驶。
车体上所有点在支承面 上的投影均位于圆周以 外的最大内圆。 23/76
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
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
间隙失效及其几何参数
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。
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
发动机在拖底后能继续行驶吗？ 现在很多汽车的底盘设计很低，而我国的路况水准又不 是很高，再加上一些人为的损坏及施工，经常会造成路面的 坑洼不平，造成拖底事件时有发生。拖底严重时将使发动机 的油底壳损坏、变速器的壳体损坏，此时有可能因为缺少润 滑油而导致发动机和变速器的报废，轻者需要大修，严重就 要更换总成。在保险公司的规定中，这种因为驾驶员的原因 导致的间接的损失不予赔偿，所以在拖底后应该及时联系救 援和保险公司，而不要冒险行驶。
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第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
最小离地间隙
3
1
2
h
能否改用大尺寸的轮圈 来提高通过性？ 12/76
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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。
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
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 汽车的侧翻 第三节 影响汽车通过性的因素
2018/10/28
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第一讲
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
第二节 汽车的76
第七章 汽车的通过性
汽车使用性能的主要指标——越野性、机动性和稳定性
2018/10/28 7/76
应的剪切力便形成了构成地面对汽车的推力。
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
一、轮廓通过性 间隙失效——与不规则路面的间隙不足而造成 汽车被托住而无法通过的现象。 顶起失效 触头失效 托尾失效 汽车通过性的几何参数是与防止间隙失效 有关的汽车本身的几何参数。
2018/10/28 8/76
2
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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。
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
纵向通过角
3
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18/76
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