第六章汽车通过性 及平顺性
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。 在松软路面上汽车的驱动力和挂钩牵引力 1.驱动力 剪切力——对汽车的推力——驱动力 附着力——土壤的“桊型”及“状态” 摩擦性粘性水份温度 (1)摩擦性土壤 驱动力(推力) G . tg 式中:p 土壤颗粒间摩擦角。 (2)粘性土壤 驱动力(推力) F=AC 式中:A—驱动车轮接地面积 C—粘性土壤的粘聚系数
§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。 一、在松软路面上汽车的驱动力和挂钩牵引力 1．驱动力 剪切力——对汽车的推力——驱动力 附着力——土壤的“类型” 及 “状态” 摩擦性 粘性 水份 温度 ⑴摩擦性土壤 驱动力（推力） 式中： ——土壤颗粒间摩擦角。 ⑵粘性土壤 驱动力（推力） 式中： ——驱动车轮接地面积； ——粘性土壤的粘聚系数。 Ft = Ga tg Ft = AC A C
实际上的土壤为上述两者之综合。 土壤基本类型 粘土含量(%) 砂土 0~3 亚砂土 3~12 亚粘土 12~18 重粘土 18~25 粘土 25~100 F=Ac +g tgp 式中:A、W—汽车结构参数; C、g0——试验数据。 将上式除以接地面积A:FAc,G01gq 土壤 C kg/cm2 rgp 含水少的粘性土壤,干土路 0.5~1.5 0.27~0.3 塑性状态的粘性土 0.3~1 0.2~0.4 小颗粒干砂土 0.03~0.1 0.4~0.7 A max= AC +wtgo
实际上的土壤为上述两者之综合。 式中：A、W ——汽车结构参数； C、 ——试验数据。 将上式除以接地面积A： 粘 土 25～100 重粘土 18～25 亚粘土 12～18 亚砂土 3～12 砂 土 0～3 土壤基本类型 粘土含量（%） Ft = AC + Ga tg tg A G tg A A A Fe C 0 = + tg 小颗粒干砂土 0.03～0.1 0.4～0.7 塑性状态的粘性土 0.3～1 0.2～0.4 含水少的粘性土壤，干土路 0.5～1.5 0.27～0.3 C kg/cm 土 壤 2 Femax = A max = AC + wtg
实际上,T取决于剪切变形量。 jX(接触面长度呈线性关系) 有两种类型: ①脆性土壤——出现驼峰 例如压实的砂、冻土、冻雪。 ②疏松土壤——逐渐接近τmx 例如松砂,湿透粘土,干土,大多数受扰动的公路 整个接触面单位抗剪平均值: I=C+otg 7≈0.8~0.95τ 2.挂钩牵引力 汽车在松软地带行驶时,表征通过性的参数不是F而是F,(挂钩牵引力) Fd=Fe-F 式中:F—土壤阻力 包括压实阻力F和推土阻力Fb ①压实阻力 由土力学可知 P=KZ 式中:P—单位压力; Z——土壤沉陷量(变形量) n—与土壤性质有关指数; k—与土壤性质和支承面有关系数
实际上， 取决于剪切变形量。 j——x （接触面长度呈线性关系） J——j 有两种类型： ①脆性土壤——出现驼峰 例如压实的砂、冻土、冻雪。 ②疏松土壤——逐渐接近 例如松砂，湿透粘土，干土，大多数受扰动的公路。 整个接触面单位抗剪平均值： 2．挂钩牵引力 汽车在松软地带行驶时，表征通过性的参数不是 而是 （挂钩牵引力）。 式中： ——土壤阻力； ——包括压实阻力 和推土阻力 。 ①压实阻力 由土力学可知 式中： P——单位压力； Z——土壤沉陷量（变形量）； n——与土壤性质有关指数； k——与土壤性质和支承面有关系数。 max max = C +tg 95 max 0.8 ~ 0. Fe Fd Fd = Fe − Fr Fr Fr Frc Frb n P = KZ
K与两个因素有关,很复杂,所以改为下式: K +k Z b 式中:Kc—土壤粘聚变形系数; Kφ——土壤摩擦变形系数; 印迹短轴宽度 土壤沉陷指数,n=0~1 试验代表轮胎接地面积的平板均匀压入土壤的曲线。 n1硬实土壤 例 湿度% n K 15 0.7 5.271515.041.72 砂土壤 0.2 2.5643.121.38 38° 38 0.5 13.19692.154.1413° 粘土壤 550.716.03126252.0710°
K与两个因素有关，很复杂，所以改为下式： 式中：Kc ——土壤粘聚变形系数； K ——土壤摩擦变形系数； b ——印迹短轴宽度； n ——土壤沉陷指数，n=0～1。 试验 代表轮胎接地面积的平板均匀压入土壤的曲线。 n＜1 松软土壤 n＞1 硬实土壤 例： c n k Z b K P = + 55 0.7 16.03 1262.53 2.07 10° 38 0.5 13.19 692.15 4.14 13° 粘土壤 22 0.2 2.56 43.12 1.38 38° 15 0.7 5.27 1515.04 1.72 29° 砂土壤 湿度 n Ke K Ckpa %
压实阻力与变形量成正比 视车轮为刚性车轮。 N水平力:F=[2pb. rsin ede Pba K K +1 +K"dz +K n+1 ②推土阻力:Fb=b(CZKm+0.5z27Km 式中:z 沉陷量; r—土壤比重 C 粘聚系数 Kn=(N-tgo)cos o 2N K +1 cos o tgp N、N,土壤承载系数可查出。 rC rb
压实阻力与变形量成正比。 视车轮为刚性车轮。 N水平力： ∵ ∴ 即 ②推土阻力： 式中： ——沉陷量； ——土壤比重； C ——粘聚系数。 土壤承载系数可查出。 = 0 0 sin Z Frc pb r d prsin d = pdz = 0 0 Z Frc Pbdz = + 0 0 Z c n r c K Z dz c K F b 1 1 0 + = + + n Z K b K b n c ( 0.5 ) 2 rb 0 pc 0 c Kpr F = b CZ K + Z r Z0 c r 2 K (N tg ) cos pc = c − 2 1 cos 2 = + tg N K r pr Nc、N Fd = Ft − Fr = Fc − Frc − Frb
二、通过性几何参数 汽车通过件的几何参歌 7-接近角;Y,-离去角;1-纵向通过半径,横向通过半径;c最小离地闻隙 1.最小离地间隙 汽车除车轮外,最低点与路面距离——顶起失效 2.纵向通过半径 前后轮与两轴间最低点相切圆半径——顶起失效。 3.接近角与离去角 车身前最低点向前轮引切线,切线与地面之间的夹角为接近角——触头失效 车身后部最突出点向后轮引切线,切线与地面的夹角为离去角—托尾失效
二、通过性几何参数 1．最小离地间隙 汽车除车轮外，最低点与路面距离——顶起失效。 2．纵向通过半径 前后轮与两轴间最低点相切圆半径——顶起失效。 3．接近角与离去角 车身前最低点向前轮引切线，切线与地面之间的夹角为接近角——触头失效。 车身后部最突出点向后轮引切线，切线与地面的夹角为离去角——托尾失效
4.最小转弯半径 汽车机动性指标对通过性影响很大,表征汽车通过狭窄弯道和绕过障碍的 能力 汽车机动性指标: 前外轮最小转弯半径RH 转弯宽度 A 突伸距 3=A-a-b+ 式中,RB后内轮转弯半径 5.车轮工作半径 克服垂直障碍物和越过壕沟的能力 例如4×2b≈r,4×4b≈1.2r,其中b为壕沟宽。 影响汽车通过性的因素 1.汽车的最大驱动力 越野行驶→行驶阻力大→单位驱动力大 F M F G. 其中:lk为分动器传动比 a.提高发动机功率 b.提高传动比(分动箱) C.限载
4．最小转弯半径 汽车机动性指标对通过性影响很大，表征汽车通过狭窄弯道和绕过障碍的 能力。 汽车机动性指标： 前外轮最小转弯半径 RH 转弯宽度 A 突伸距 a 式中， 后内轮转弯半径。 5．车轮工作半径 克服垂直障碍物和越过壕沟的能力。 例如 4×2 b≈r ，4×4 b≈1.2r ，其中b为壕沟宽。 三、影响汽车通过性的因素 1．汽车的最大驱动力 越野行驶→行驶阻力大→单位驱动力大 其中： 为分动器传动比。 a. 提高发动机功率 b. 提高传动比（分动箱） c. 限载 RH = A− a −b + RB RB Fd = Ft − Fr G r M i i i G F a e k k r a t = 0 k i
2.行驶速度 行驶车速低——车轮滑转的可能性↓通过性↑ a =0.377 amin a min (km/h) k O 式中:namn——发动机最低稳定转速。 b.查表得:车越重V越低 3.汽车轮胎 a.轮胎尺寸 轮胎直径↑——f↓(接触面积↑单位压力↓车辙↓) 但,车轮惯性↑重心↑价格↑ⅱ 轮胎宽度↑↑f↑ 例如拱型轮胎 B约为φ的0.5~0.6倍,接地面积↑.5~3倍 普通胎 拱形胎 对地压力 60-90kpa 350kpa 0.54 0.74 耕地含水15-20% 0.73 0.61 沙土含水20% 0.3 0.48 小颗粒雪
2．行驶速度 行驶车速低——车轮滑转的可能性↓——通过性↑ a. （km/h） 式中： ——发动机最低稳定转速。 b. 查表得 ：车越重 越低。 3．汽车轮胎 a. 轮胎尺寸 轮胎直径↑——f↓（接触面积↑单位压力↓车辙↓） 但，车轮惯性↑ 重心↑ 价格↑ i↑ 轮胎宽度↑ ↑ f↑ 例如拱型轮胎。 B约为 的0.5～0.6倍，接地面积↑1.5～3倍。 0 ' min min 0.377 i i i n r V k k a r a = a min n Vamin 0.3 0.48 小颗粒雪 0.73 0.61 沙土含水20% 0.54 0.74 耕地含水15-20% 对地压力 60-90kpa 350kpa 普通胎 拱形胎
b.轮胎花纹 干松土壤——封闭形花纹——封闭摩擦——↑ 粘性土壤——轮剌高,沟深——抓着力↑,脱泥—— 例如11.40—700拱形胎,一凹槽抓土3840cm3,而同样尺寸普通轮胎 仅为前者的1/130 C.轮胎气压 Po↓接地F↑比压↓f!↑q 当车轮通过不同路面时,要求不同的Po,故有“中央充气系统” 但结构复杂,可靠性差,应用不 4.汽车车轮 a.轮距:相等—车辙重合——f b.前后轮压:前轮单位压力<后轮单位压力—f C.驱动车轮数目:数目↑,Gg↑,F d.车轮半径:r↑越过垂直障碍和壕沟能力↑ 从动轮越台阶高度 (6-1)
b．轮胎花纹 干松土壤——封闭形花纹——封闭摩擦—— ↑ 粘性土壤——轮剌高，沟深——抓着力↑，脱泥—— ↑ 例如11.40—700拱形胎，一凹槽抓土3840cm3 ，而同样尺寸普通轮胎 仅为前者的1/130。 c. 轮胎气压 ↓ 接地F↑ 比压↓ f↓ ↑ 当车轮通过不同路面时，要求不同的 ，故有“中央充气系统” ， 但结构复杂，可靠性差，应用不广。 4．汽车车轮 a. 轮距： 相等——车辙重合——f↓ b. 前后轮压：前轮单位压力＜后轮单位压力——f↓ c. 驱动车轮数目：数目↑，G ↑,F ↑ d. 车轮半径： r↑ 越过垂直障碍和壕沟能力↑ 从动轮越台阶高度： （6-1） p p + = − 2 1 2 1 max 1 F G G h r t w