第六章 汽車通過性和汽車平順性,第一節(jié) 汽車通過性 第二節(jié) 汽車行駛平順性,汽車通過性： 汽車以足夠高的平均車速通過各種壞路和無路地帶(如松軟地面、坎坷不平地段)和各種障礙（陡坡、側(cè)坡、壕溝、臺(tái)階、灌木叢、水障）的能力。,影響通過性的主要因素： 汽車的幾何參數(shù)； 也與汽車的其它使用性能(如動(dòng)力性、平順性、機(jī)動(dòng)性、穩(wěn)定性、視野性)有關(guān)。,第一節(jié) 汽車通過性,輪廓通過性描述汽車通過坎坷不平路段和障礙的能力。（陡坡、臺(tái)階、壕溝等） 支承通過性描述汽車順利通過松軟路面等的能力。（沙漠、雪地、沼澤地等）,通過性分為：,第一節(jié) 汽車通過性,土壤推力：車輛在松軟地面上行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪對(duì)地面施加向后的水平力，使地面發(fā)生剪切變形，相應(yīng)的剪切變形所構(gòu)成的地面水平反作用力。 土壤阻力：輪胎對(duì)土壤的壓實(shí)作用、推移作用而產(chǎn)生的壓實(shí)阻力、推土阻力，以及輪胎變形引起的彈性遲滯損耗阻力。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪對(duì)地面施加的水平力大于等于極限剪切力時(shí)，引起車輪滑轉(zhuǎn)。 牽引車掛鉤牽引力土壤最大推力與車轍（土壤）阻力之差。（反映汽車通過無路地帶的能力）,一、輪廓通過性,間隙失效：越野行駛時(shí)，由于汽車與不規(guī)則路面的間隙不足而造成汽車被托住而無法通過的現(xiàn)象。,頂起失效,觸頭失效,托尾失效,間隙失效及其幾何參數(shù), 頂起失效：車輛中間底部的零部件碰到地面而被頂住的現(xiàn)象。 觸頭或托尾失效：因車輛前端或尾部觸及地面而不能通過的現(xiàn)象。 幾何參數(shù)：與防止間隙失效有關(guān)的汽車本身的幾何參數(shù)。 最小離地間隙、縱向通過角、接近角、離去角。,（1）最小離地間隙h 汽車滿載、靜止時(shí)，支承平面與汽車上的中間區(qū)域最低點(diǎn)之間的距離。 它反映了汽車無碰撞地通過地面凸起的能力。,汽車前橋的離地間隙一般比飛輪殼的還要小，以便利用前橋保護(hù)較弱的飛輪殼免受沖撞。 設(shè)計(jì)越野汽車時(shí)，應(yīng)保證有較大的最小離地間隙。,（2）接近角1與離去角2 汽車滿載、靜止時(shí)，前端（后端）突出點(diǎn)向前輪所引切線與地面間的夾角。 1越大，越不容易發(fā)生觸頭失效。 2越大，越不容易發(fā)生托尾失效。,（3）縱向通過角 汽車滿載、靜止時(shí)，分別通過前、后車輪外緣作垂直于汽車縱向?qū)ΨQ平面的切平面，兩切平面交于車體下部較低部位時(shí)所夾的最小銳角。 它表示汽車能夠無碰撞地通過小丘、拱橋等障礙物的輪廓尺寸。,（4）最小轉(zhuǎn)彎直徑 和內(nèi)輪差 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到極限位置、汽車以最低穩(wěn)定車速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，外側(cè)轉(zhuǎn)向輪的中心平面在支承平面上滾過的軌跡圓直徑。 它表征了汽車能夠通過狹窄彎曲地帶或繞過不可越過的障礙物的能力。,內(nèi)輪差：轉(zhuǎn)向軸與末軸的內(nèi)輪軌跡中心在車輛支承面上的軌跡圓之差,（5）轉(zhuǎn)彎通道圓 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到極限位置、汽車以最低穩(wěn)定車速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，車體上所有點(diǎn)在支承平面上的投影均位于圓周以外的最大內(nèi)圓，稱為轉(zhuǎn)彎通道內(nèi)圓；車體上所有點(diǎn)在支承平面上的投影均位于圓周以內(nèi)的最小外圓，稱為轉(zhuǎn)彎通道外圓。,為什么汽車怕托底？,1）發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼和變速器底殼 2）三元催化器內(nèi)部是陶瓷載體 3）油箱 4）制動(dòng)油管 5）懸掛系統(tǒng),二、牽引支承通過性,附著質(zhì)量 附著質(zhì)量系數(shù) 車輛接地比壓,支承通過性描述汽車順利通過松軟路面等的能力。,附著質(zhì)量m 指輪式車輛驅(qū)動(dòng)軸載質(zhì)量m,附著質(zhì)量系數(shù)K 為車輛附著質(zhì)量m與總質(zhì)量ma之比.,二、牽引支承通過性,汽車行駛的附著條件:,滿足牽引支承條件:,車輛接地比壓 指車輪對(duì)地面的單位壓力。 在松軟路面上行駛的滾動(dòng)阻力系數(shù)和附著系數(shù)都與車輪接地比壓直接有關(guān)。,二、牽引支承通過性,復(fù)習(xí),汽車通過性,輪廓通過性,牽引支承通過性,最小離地間隙 縱向通過角 接近角 離去角,附著質(zhì)量 附著質(zhì)量系數(shù) 車輛接地比壓,汽車行駛的附著條件:,滿足牽引支承條件:,復(fù)習(xí),通過性破壞,側(cè)坡或縱坡傾覆失效,高速曲線行駛側(cè)翻,三、汽車傾覆失效,汽車在側(cè)坡上直線行駛時(shí)，當(dāng)坡度大到使重力通過一側(cè)車輪接地中心，而另一側(cè)車輪上的地面法向反作用力等于零時(shí)，為汽車將發(fā)生側(cè)翻的臨界值。,1-側(cè)翻,汽車不發(fā)生側(cè)翻的橫向坡度角為,B越大，hg越小，越不容易發(fā)生側(cè)向翻倒，其穩(wěn)定性也越好。,（1）,整理，得,1-側(cè)滑,汽車發(fā)生側(cè)滑的臨界狀態(tài),汽車不發(fā)生側(cè)滑的橫向坡度角為,（2）,整理，得,1-側(cè)翻與側(cè)滑,側(cè)滑先于側(cè)翻的條件為：,（2）,（1）,整理，得,汽車不發(fā)生側(cè)翻的橫向坡度角為,汽車不發(fā)生側(cè)滑的橫向坡度角為,汽車在縱坡上直線行駛時(shí)，當(dāng)坡度大到使重力通過后車軸接地中心，而前車軸上的地面法向反作用力等于零時(shí)，為汽車將發(fā)生縱翻的臨界值。,2-縱翻,2-縱翻,2-縱滑,汽車發(fā)生縱滑的臨界狀態(tài),2-汽車的縱翻與縱滑,汽車不發(fā)生極限側(cè)滑的縱向坡度角為：,汽車爬坡時(shí)，寧肯讓驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)而不希望縱翻發(fā)生，滿足滑轉(zhuǎn)先于縱翻的條件為：,（2）,汽車不發(fā)生縱翻的縱向坡度角為,（1）,汽車在高速圓周行駛時(shí)，當(dāng)車速或者轉(zhuǎn)向角度達(dá)到一定值時(shí)，汽車也將發(fā)生側(cè)翻。,3-水平坡路高速轉(zhuǎn)彎行駛,3-水平坡路高速轉(zhuǎn)彎行駛,兩側(cè)車輪的地面 法向反作用力分別為：,在即將側(cè)翻的臨界狀態(tài)下，左側(cè)車輪法向反作用力為0，即：,汽車不側(cè)翻的最大允許車速為：,3-水平坡路高速轉(zhuǎn)彎行駛,汽車不發(fā)生側(cè)滑的車速為,汽車發(fā)生側(cè)滑的臨界狀態(tài),3-水平坡路高速轉(zhuǎn)彎行駛,側(cè)滑先于側(cè)翻的條件為：,整理，得,汽車不發(fā)生側(cè)翻的車速為,汽車不發(fā)生側(cè)滑的車速為,側(cè)向坡上或水平彎道路面轉(zhuǎn)彎行駛，汽車側(cè)滑先于側(cè)翻的條件是一樣的。,四、影響汽車通過性的因素,1、汽車的最大單位驅(qū)動(dòng)力,為了保證通過性，除減少行駛阻力外，還必須增加最大單位驅(qū)動(dòng)力。,2、汽車行駛車速,當(dāng)汽車低速行駛時(shí)，土壤的剪切和車輪滑轉(zhuǎn)的傾向減少。因此在某些路段需要使用低速擋位。與低速擋相對(duì)應(yīng)的為傳動(dòng)系的最大傳動(dòng)比的選擇。,四、影響汽車通過性的因素,3、汽車車輪,四、影響汽車通過性的因素,汽車車輪,輪胎花紋 輪胎直徑和寬度 輪胎氣壓 前輪距和后輪距 前輪和后輪的接地比壓 驅(qū)動(dòng)車輪數(shù)量,3、汽車車輪,輪胎花紋-寬而深的花紋,四、影響汽車通過性的因素,潮濕路面：輪胎單位壓力大，有利于擠出花紋內(nèi)水分。 松軟路面：接地面積大，附著性能好。,3、汽車車輪,輪胎直徑和寬度 輪胎直徑接地比壓（接觸面積單位壓力車轍）土壤阻力小，減少滑轉(zhuǎn)。但車輪慣性重心價(jià)格 輪胎寬度 接地比壓 輪胎氣壓,四、影響汽車通過性的因素,3、汽車車輪,前輪距和后輪距（相等） 前輪和后輪的接地比壓 前輪單位壓力后輪單位壓力,f 驅(qū)動(dòng)輪數(shù)量,四、影響汽車通過性的因素,增加驅(qū)動(dòng)輪數(shù)量，可提高汽車附著質(zhì)量，增大驅(qū)動(dòng)輪與路面的接觸面積，提高汽車通過性。越野汽車全輪驅(qū)動(dòng)。,4、液力傳動(dòng),四、影響汽車通過性的因素,汽車在松軟路面上起步時(shí)，要求發(fā)動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩逐漸而平順地增長(zhǎng)，防止土壤被破壞和車輪發(fā)生滑移。,4、液力傳動(dòng),四、影響汽車通過性的因素,5、差速器,差速器的作用：汽車轉(zhuǎn)彎、路面不平、路面平直但輪胎滾動(dòng)半徑不等（輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等）-各驅(qū)動(dòng)輪能以不同的角速度旋轉(zhuǎn) 鎖止,四、影響汽車通過性的因素,6、懸架,獨(dú)立懸架，附著性能 ，離地間隙 在異?？部啦黄降牡孛嫔闲旭倳r(shí)，常會(huì)因非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)引起某驅(qū)動(dòng)車輪的垂直載荷大幅度減小，乃至離開地面而懸空的現(xiàn)象，使驅(qū)動(dòng)車輪失去與地面的附著而影響通過性。 獨(dú)立懸架和平衡式懸架允許車輪與車架間有較大的相對(duì)位移，使驅(qū)動(dòng)車輪與地面經(jīng)常保持接觸，以保證有較好的附著性能。同時(shí)獨(dú)立懸架可顯著地提高汽車的最小離地間隙，從而提高汽車的通過性。,7、掛車,掛車的使用提高了燃料經(jīng)濟(jì)性，但降低了汽車的動(dòng)力性，因此通過性變差。,四、影響汽車通過性的因素,8、驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng),ASR系統(tǒng)保持驅(qū)動(dòng)輪處于最佳滑轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的控制方式有以下幾種：調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪以及鎖止差速器。這些控制方式的目的都是調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力矩。 另外，在驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)時(shí)，ASR系統(tǒng)自動(dòng)向駕駛員發(fā)出警報(bào)(報(bào)警燈)，提示不要猛踏加速踏板，注意轉(zhuǎn)向盤操作。,四、影響汽車通過性的因素,8、驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng),ASR：保證汽車驅(qū)動(dòng)附著條件，充分發(fā)揮驅(qū)動(dòng)力，保證汽車的驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定性。 ABS:汽車制動(dòng)效能和穩(wěn)定性。 ESP:ASR+ ABS,四、影響汽車通過性的因素,9、駕駛方法,在松軟路面上應(yīng)該低速并勻速前進(jìn)。 1）低速穩(wěn)定直線行駛，少換檔。 2）行駛到好路時(shí)提高車速。 3）合理使用自鎖差速器。（提前） 4）涉水時(shí)應(yīng)保護(hù)電氣，曲軸箱通風(fēng)和空濾器及排氣管。,四、影響汽車通過性的因素,第二節(jié) 汽車行駛平順性,路面,汽車,人,概述 汽車在運(yùn)行過程中，路面不平等原因引起汽車振動(dòng)，它影響舒適性和身體健康。 保持振動(dòng)環(huán)境的舒適性，以保持駕駛員在復(fù)雜行駛和操縱條件下，具有良好的心理狀態(tài)和準(zhǔn)確靈敏的反應(yīng)。 汽車的平順性影響“ 人汽車”系統(tǒng)的操縱穩(wěn)定性以及行駛安全性。,平順性：保持汽車行駛過程中乘員所處的振動(dòng)環(huán)境具有一定舒適度的性能，并保持貨物的完好無損。 評(píng)價(jià)方法：根據(jù)乘員舒適程度評(píng)價(jià) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)及其評(píng)價(jià)指標(biāo),1.輸入振動(dòng)系統(tǒng)輸出評(píng)價(jià)指標(biāo),輸出：懸掛質(zhì)量或人體加速度、車輪動(dòng)載荷。 評(píng)價(jià)指標(biāo)：人體對(duì)振動(dòng)的響應(yīng)、輪胎的接地性。,輸入：路面不平度、車速。 振動(dòng)系統(tǒng)：彈性元件、阻尼元件、質(zhì)量。,人體的基本運(yùn)動(dòng)習(xí)慣： 人體習(xí)慣的步行時(shí)，身體上下運(yùn)動(dòng)的頻率為60-85次/min，即1-1.4Hz，振動(dòng)的加速度極限值為0.2-0.3g。 貨物運(yùn)動(dòng)： 車身振動(dòng)加速度不能大于1g。,乘員舒適程度評(píng)價(jià),身體的各個(gè)部分又有各自的固有頻率。例如，頭顱骨的固有頻率大致為300-400Hz，而腹部?jī)?nèi)臟的固有頻率約為4-8Hz，脊椎系統(tǒng)大致為8-12.5Hz等。車輛的隨機(jī)振動(dòng)，對(duì)人體系統(tǒng)來說就是一種激勵(lì)。這種隨機(jī)激勵(lì)的頻率往往不是一個(gè)或幾個(gè)而是分布在某一頻率范圍內(nèi)，形成一個(gè)頻帶。于是，它總可以使人體的某一部分發(fā)生共振，人就會(huì)感到不適。比方說，當(dāng)車輛隨機(jī)振動(dòng)頻帶在4-8Hz附近時(shí)，腹腔將要發(fā)生共振，人就難受得會(huì)嘔吐；當(dāng)車輛隨機(jī)振動(dòng)的頻率提高到300-400Hz時(shí)，腦腔要發(fā)生共振，人就會(huì)感到頭昏難受。,人體坐姿受振模型,座椅支撐面處,腳支撐面處,座椅靠背處,共3個(gè)輸入點(diǎn)、12個(gè)方向的振動(dòng),55,平順性名詞解釋,1. 軸加權(quán)系數(shù) 對(duì)不同方向振動(dòng)，人體敏感度不一樣。該標(biāo)準(zhǔn)用軸加權(quán)系數(shù)描述這種敏感度，加權(quán)系數(shù)越大越敏感。 2. 頻率加權(quán)系數(shù) 對(duì)不同頻率的振動(dòng)，人體敏感度也不一樣。標(biāo)準(zhǔn)用頻率加權(quán)函數(shù)w來描述這種敏感度。,頻率加權(quán)函數(shù)和軸加權(quán)系數(shù),即人對(duì)座椅傳給人體的振動(dòng)最敏感,思考：由軸加權(quán)系數(shù)的不同取值可否確定人體對(duì)哪個(gè)點(diǎn)輸入的振動(dòng)最敏感？, 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 2631人體承受全身振動(dòng)的評(píng)價(jià)指南，以短時(shí)間簡(jiǎn)諧振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)汽車平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法以及客車平順性評(píng)價(jià)指標(biāo)及極限。 ISO 2631用加速度均方根值給出了180Hz振動(dòng)頻率范圍內(nèi)人體對(duì)振動(dòng)反應(yīng)的三個(gè)不同界限。,rms加速度均方根值, 暴露界限：當(dāng)人體承受的振動(dòng)強(qiáng)度在此界限內(nèi)，將保持人的健康或安全。它作為人體可承受振動(dòng)量的上限。 疲勞工效降低界限TFD：當(dāng)人承受的振動(dòng)強(qiáng)度在此界限內(nèi)時(shí)，能準(zhǔn)確靈敏地反應(yīng)，正常地進(jìn)行駕駛。它與保持工作效率有關(guān)。 舒適降低界限TCD：在此界限之內(nèi)，人體對(duì)所暴露的振動(dòng)環(huán)境主觀感覺良好，能順利地完成吃、讀、寫等動(dòng)作。它與保持舒適有關(guān)。,ISO 2631 人體對(duì)振動(dòng)反應(yīng)的“疲勞-工效降低界限” （水平方向）,分別代表什么？,ISO 2631推薦的兩種評(píng)價(jià)方法： 1/3倍頻帶分別評(píng)價(jià)法 總加速度加權(quán)均方值評(píng)價(jià)法,二、影響平順性的主要因素,一、結(jié)構(gòu)因素 （1）懸架彈性 （2）懸架阻尼 （3）主動(dòng)懸架和半主動(dòng)懸架 （4）非懸掛質(zhì)量的影響 （5）輪胎的影響 （6）底盤旋轉(zhuǎn)不平衡的影響 （7）軸距的影響 （8）乘坐位置與座椅剛度的影響,二、使用因素 （1）路面狀況與車速 （2）懸架系統(tǒng)技術(shù)狀況,