1、第五章第五章 汽车的平顺性汽车的平顺性 汽车的平顺性是指保持汽车在行驶过程中汽车的平顺性是指保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动环境具有一定舒适度的性乘员所处的振动环境具有一定舒适度的性能对于货车指保持货物完好的性能。能对于货车指保持货物完好的性能。路面不平是汽车振动的基本输入，故平顺路面不平是汽车振动的基本输入，故平顺性主要指路面不平引起的汽车振动，频率性主要指路面不平引起的汽车振动，频率范围约为范围约为0.50.525Hz25Hz。汽车行驶时，发动机、传动系和车轮等旋汽车行驶时，发动机、传动系和车轮等旋转部件激发汽车的振动。转部件激发汽车的振动。汽车的平顺性主要是保持汽车在行驶过程中产生汽车
2、的平顺性主要是保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定界的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定界限之内，因此平顺性主要根据乘员主观感觉的舒限之内，因此平顺性主要根据乘员主观感觉的舒适性来评价，对于载货汽车还包括保持货物完好适性来评价，对于载货汽车还包括保持货物完好的性能，它是现代高速汽车的主要性能之一。的性能，它是现代高速汽车的主要性能之一。汽车的平顺性可由图汽车的平顺性可由图6-16-1所示的所示的“路面一汽车一路面一汽车一人人”系统的框图来分析。系统的框图来分析。路面不平度和车速形成了对汽车振动系统的路面不平度和车速形成了对汽车振动系统的“输输入入”，此，此“输入
3、输入”经过由轮胎、悬架、座垫等弹经过由轮胎、悬架、座垫等弹性、阻尼元件和悬挂、非悬挂质量构成的振动系性、阻尼元件和悬挂、非悬挂质量构成的振动系统的传递，得到振动系统的统的传递，得到振动系统的“输出输出”是悬挂质量是悬挂质量或进一步经座椅传至人体的加速度，此加速度通或进一步经座椅传至人体的加速度，此加速度通过人体对振动的反应过人体对振动的反应舒适性来评价汽车的平舒适性来评价汽车的平顺性。顺性。一、汽车行驶平顺性的物理量评价指标一、汽车行驶平顺性的物理量评价指标(一一)1SO 2631)1SO 2631标准简介标准简介 ISO 2631ISO 2631标准是国际标准协会提出的。它标准是国际标准协会
4、提出的。它主要应用于通过支撑表面传到人体上的振主要应用于通过支撑表面传到人体上的振动。动。输入于人体的振动可分为三个方向：垂直输入于人体的振动可分为三个方向：垂直方向，纵向方向，纵向(即前后方向即前后方向)、横向，纵向与、横向，纵向与横向均为水平方向。横向均为水平方向。该标准所研究的频率范围是该标准所研究的频率范围是1 180Hz80Hz，包括，包括了汽车的主要机械振动频率。了汽车的主要机械振动频率。描述振动强度的物理量采用加速度均方根描述振动强度的物理量采用加速度均方根值，其单位为值，其单位为m ms s2 2。ISO 2631ISO 2631标准的核心内容是：根据人体对不同标准的核心内容是
5、：根据人体对不同方向、不同频率的机械振动的反应制定三个评方向、不同频率的机械振动的反应制定三个评定界限。定界限。1 1、“疲劳一降低工效界限疲劳一降低工效界限”它是一组不同承受时间下的频率与加速度均方根值它是一组不同承受时间下的频率与加速度均方根值的界限曲线。超过这个界限值，就意味着疲劳和工的界限曲线。超过这个界限值，就意味着疲劳和工作效率降低。作效率降低。从这些界限曲线的特征可见：人对振动最敏感的频从这些界限曲线的特征可见：人对振动最敏感的频率，在垂直方向是率，在垂直方向是4 48Hz8Hz，在水平方向，在水平方向(含含)是是2Hz2Hz以下。以下。即在上述频率范围内，人体能承受的加速度均方
6、根即在上述频率范围内，人体能承受的加速度均方根值最低，此频率范围内的振动容易引起疲劳。值最低，此频率范围内的振动容易引起疲劳。2 2、“暴露极限暴露极限”(健康及安全界限健康及安全界限)它采取同它采取同“疲劳一降低工效界限疲劳一降低工效界限”相同的相同的曲线形式，只是把相应的振动强度增大一曲线形式，只是把相应的振动强度增大一倍。该界限值大致是人的痛感阈限的一半。倍。该界限值大致是人的痛感阈限的一半。超过此界限就意味着不安全和有害于健康。超过此界限就意味着不安全和有害于健康。3 3、“舒适降低界限舒适降低界限”该界限也有同样的曲线形式，只是把加速该界限也有同样的曲线形式，只是把加速度均方根值降低
7、到度均方根值降低到“疲劳一降低工效界限疲劳一降低工效界限”的的1/31/3倍。倍。人承受的振动在此界限以下时，在汽车行人承受的振动在此界限以下时，在汽车行驶中，乘坐者进行吃、阅读、写等动作均驶中，乘坐者进行吃、阅读、写等动作均没有困难。没有困难。超过此界限会降低舒适性。超过此界限会降低舒适性。(二二)我国试行的指标我国试行的指标 参照参照IS0 2631IS0 2631的规定，根据我国的具体情况，制定了的规定，根据我国的具体情况，制定了汽车平顺性随机输入试验方法汽车平顺性随机输入试验方法，经过试验验证得出，经过试验验证得出的结论是：的结论是：1 1、评价指标值应主要取决于垂直振动。、评价指标值
8、应主要取决于垂直振动。2 2、汽车平顺性评价指标、汽车平顺性评价指标 试验证明，用某一车速下的评价指标不能如实地表征汽试验证明，用某一车速下的评价指标不能如实地表征汽车的平顺性。评价指标随车速变化的关系曲线称为车速车的平顺性。评价指标随车速变化的关系曲线称为车速特性。而用车速特性描述汽车平顺性比较适宜。特性。而用车速特性描述汽车平顺性比较适宜。(1)(1)轿车、客车用轿车、客车用“舒适降低界限舒适降低界限”车速特性，车速特性，(2)(2)货车用货车用“疲劳疲劳降低工效界限降低工效界限”车速特性。货厢车速特性。货厢后端振动强度最大，货厢中间位置的振动代表了一般振后端振动强度最大，货厢中间位置的振
9、动代表了一般振动强度。因此，用货厢底板中心和最后端垂直振动加速动强度。因此，用货厢底板中心和最后端垂直振动加速度均方根值车速特性来评定。度均方根值车速特性来评定。综上所述，综上所述，ISO 2631ISO 2631标准中的标准中的“疲劳疲劳降低工效界限降低工效界限”和和“舒适降低界限舒适降低界限”用来评价货车和轿车及客车是适宜用来评价货车和轿车及客车是适宜的。的。(三三)用车身的固有频率评价用车身的固有频率评价 固有频率是指，弹性系统由于偶然的干扰而离开静固有频率是指，弹性系统由于偶然的干扰而离开静平衡位置，在弹性恢复力作用下振动的频率，单位平衡位置，在弹性恢复力作用下振动的频率，单位为次分、
10、为次分、Hz(Hz(次秒次秒)。人走路时重心在不断地振动，人们习惯于行走所引人走路时重心在不断地振动，人们习惯于行走所引起的垂直振动频率。人们习惯于行走所用的标准步起的垂直振动频率。人们习惯于行走所用的标准步距为距为0.75m0.75m，中等步行速度为，中等步行速度为3 34 4kmkmh h，相应的振，相应的振动频率为动频率为67678989次分。次分。因此，希望车身振动的固有频率在因此，希望车身振动的固有频率在60608585次分的次分的范围内范围内;车身的固有频率低于车身的固有频率低于4040次分，会引起晕船的感觉次分，会引起晕船的感觉;高于高于150150次分会引起明显冲击的感觉，对乘
11、客的次分会引起明显冲击的感觉，对乘客的生理反应和货物完整均有不利影响。生理反应和货物完整均有不利影响。二、汽车行驶平顺性的感觉评价二、汽车行驶平顺性的感觉评价 感觉评价是根据乘坐者的主观感觉，对各类汽车感觉评价是根据乘坐者的主观感觉，对各类汽车的平顺性作比较评价。的平顺性作比较评价。由于汽车平顺性的好坏最终是反映在人的感觉上，由于汽车平顺性的好坏最终是反映在人的感觉上，所以，感觉评价始终是平顺性的最终评价。所以，感觉评价始终是平顺性的最终评价。各种物理量指标是否可应用，也要看这些评价指各种物理量指标是否可应用，也要看这些评价指标的评价结果是否与人的感觉评价结果一致。标的评价结果是否与人的感觉评
12、价结果一致。有经验的试验人员有时能发现一些特殊的不正常有经验的试验人员有时能发现一些特殊的不正常现象，而这些现象有的不能完全由仪器测定的结现象，而这些现象有的不能完全由仪器测定的结果所发现。果所发现。更经常的情况是，先由人的感觉发现平顺性问题，更经常的情况是，先由人的感觉发现平顺性问题，然后使用仪器进行测定分析。然后使用仪器进行测定分析。二、影响汽车行驶平顺性的主要因素二、影响汽车行驶平顺性的主要因素 汽车是一个复杂的振动系统，在分析汽车汽车是一个复杂的振动系统，在分析汽车的行驶平顺性时，虽然经过许多简化，但的行驶平顺性时，虽然经过许多简化，但仍是十分复杂的。仍是十分复杂的。影响汽车行驶平顺性
13、的因素很多，可分为影响汽车行驶平顺性的因素很多，可分为结构因素和使用因素。结构因素和使用因素。（一）结构因素的影响（一）结构因素的影响 影响行驶平顺性的结构因素很多，主要是受悬架、轮胎、影响行驶平顺性的结构因素很多，主要是受悬架、轮胎、悬挂质量和非悬挂质量等几个方面的影响。悬挂质量和非悬挂质量等几个方面的影响。1 1、悬架的影响、悬架的影响 弹性元件是悬架的主要组成部分，其刚度和弹性特性是弹性元件是悬架的主要组成部分，其刚度和弹性特性是影响平顺性的主要因素。影响平顺性的主要因素。减小悬架刚度是降低车身自振频率的一个有力措施。如减小悬架刚度是降低车身自振频率的一个有力措施。如用悬架的静挠度来表示
14、其刚度，现代轿车悬架的静挠度用悬架的静挠度来表示其刚度，现代轿车悬架的静挠度一般为一般为150150200mm(200mm(高级轿车的静挠度有达高级轿车的静挠度有达300mm300mm以上的以上的)，载货汽车的静挠度一般在载货汽车的静挠度一般在7070120mm120mm左右。左右。悬架的刚度太小，会增加非悬挂质量的振动位移，大振悬架的刚度太小，会增加非悬挂质量的振动位移，大振幅的振动有时会使车轮离开地面，因此，过软的弹性元幅的振动有时会使车轮离开地面，因此，过软的弹性元件也是不可取的。件也是不可取的。弹性元件的弹性特性是指作用在悬架上的载荷与弹性元件的弹性特性是指作用在悬架上的载荷与其变形之
15、间的关系。其变形之间的关系。如果悬架的刚度是常数，则其，变形与所受载荷如果悬架的刚度是常数，则其，变形与所受载荷成正比，其弹性特性可由一直线表示所以，这种成正比，其弹性特性可由一直线表示所以，这种悬架称为线性悬架，一般钢板弹簧、螺旋弹簧悬悬架称为线性悬架，一般钢板弹簧、螺旋弹簧悬架均属此类。架均属此类。采用线性悬架的汽车，往往不能满足行驶平顺性采用线性悬架的汽车，往往不能满足行驶平顺性的要求。的要求。因为在使用中，汽车的有效载荷，特别是公共汽因为在使用中，汽车的有效载荷，特别是公共汽车和载货汽车的有效载荷变化较大，载荷的变化车和载货汽车的有效载荷变化较大，载荷的变化将导致空载、满载的车身振动偏
16、频发生较大的差将导致空载、满载的车身振动偏频发生较大的差异，空载的振动频率过高，使汽车的平顺性变坏。异，空载的振动频率过高，使汽车的平顺性变坏。为了改善这种状况，近代汽车的悬架常采为了改善这种状况，近代汽车的悬架常采用非线性悬架，即其刚度可随载荷的变化用非线性悬架，即其刚度可随载荷的变化而变化。而变化。这种悬架亦称为变刚度悬架。这这种悬架亦称为变刚度悬架。这种悬架可以有较大的静挠度，而在载荷较种悬架可以有较大的静挠度，而在载荷较大时，刚度急剧增大，使汽车的侧倾和纵大时，刚度急剧增大，使汽车的侧倾和纵向角振动减轻，限制了悬架和车身碰撞的向角振动减轻，限制了悬架和车身碰撞的可能，保证汽车具有较好的
17、行驶平顺性。可能，保证汽车具有较好的行驶平顺性。悬架的非线性弹性特性可以通过下述办法悬架的非线性弹性特性可以通过下述办法来实现：来实现：(1)(1)在线性悬架中加入辅助弹簧，复合弹簧、在线性悬架中加入辅助弹簧，复合弹簧、采用适当的导向装置。采用适当的导向装置。(2)(2)采用具有非线性特性的弹性元件如空气采用具有非线性特性的弹性元件如空气弹簧、空气液力弹簧、橡胶弹簧等。弹簧、空气液力弹簧、橡胶弹簧等。2 2、悬架阻尼的影响、悬架阻尼的影响 悬架的阻尼主要来自减震器、钢板弹簧叶片之间悬架的阻尼主要来自减震器、钢板弹簧叶片之间的摩擦。悬架的干摩擦对汽车的振动产生极不利的摩擦。悬架的干摩擦对汽车的振
18、动产生极不利的影响，干摩擦过于严重时会使悬架的影响，干摩擦过于严重时会使悬架“锁住锁住”而而使汽车只在轮胎上产生振动，增加了车身的自振使汽车只在轮胎上产生振动，增加了车身的自振频率，路面的冲击也易于传给车身。因此，应尽频率，路面的冲击也易于传给车身。因此，应尽量通过加强保养，及时润滑钢板弹簧的叶片来减量通过加强保养，及时润滑钢板弹簧的叶片来减少干摩擦。少干摩擦。在悬架中设置减震器，对车身的自振频率影响不在悬架中设置减震器，对车身的自振频率影响不大，但却能使车身的振动迅速衰减，缩短振动时大，但却能使车身的振动迅速衰减，缩短振动时间。同时，采用减震器可以改善车轮和道路的接间。同时，采用减震器可以改
19、善车轮和道路的接触状况，防止车轮跳离地面，从而改善了转向轮触状况，防止车轮跳离地面，从而改善了转向轮的操纵稳定性，提高了汽车的安全性。的操纵稳定性，提高了汽车的安全性。3 3、轮胎的影响、轮胎的影响 轮胎对行驶平顺性的影响主要取决于轮胎的径向轮胎对行驶平顺性的影响主要取决于轮胎的径向刚度。刚度。减小轮胎的刚度，可使悬架的换算刚度降低，平减小轮胎的刚度，可使悬架的换算刚度降低，平顺性得到改善。顺性得到改善。试验证明，采用子午线轮胎之后，轮胎的静挠度试验证明，采用子午线轮胎之后，轮胎的静挠度增加增加4040以上，使得车身固有频率降低。以上，使得车身固有频率降低。但是，轮胎的刚度过低，会增加车轮的侧
20、向偏离，但是，轮胎的刚度过低，会增加车轮的侧向偏离，影响汽车的操纵稳定性。影响汽车的操纵稳定性。因此，目前有的轮胎在减小径向刚度的同时，其因此，目前有的轮胎在减小径向刚度的同时，其侧向刚度仍较高。侧向刚度仍较高。4 4、座椅的布置、座椅的布置 座椅的布置对平顺性非常重要。接近车身座椅的布置对平顺性非常重要。接近车身中部的座位，其振动比较小，两端的座位中部的座位，其振动比较小，两端的座位振动幅度较大，所以轿车座位的布置均在振动幅度较大，所以轿车座位的布置均在前后轴轴距之内。前后轴轴距之内。载货汽车和公共汽车，为了减小水平纵向载货汽车和公共汽车，为了减小水平纵向振动的振幅，座位在高度方面应尽量缩小
21、振动的振幅，座位在高度方面应尽量缩小与重心间的距离。与重心间的距离。5 5、座垫的选择、座垫的选择 弹性座垫的刚度选择要适当，并需有一定弹性座垫的刚度选择要适当，并需有一定的阻尼。的阻尼。若汽车的悬架较硬，可采用较软的座垫；若汽车的悬架较硬，可采用较软的座垫；若汽车的悬架较软，则可采用较硬的座垫。若汽车的悬架较软，则可采用较硬的座垫。6 6、非悬挂质量、非悬挂质量 非悬挂质量非悬挂质量m m对汽车的平顺性有较大的影响。其质对汽车的平顺性有较大的影响。其质量量m m的大小直接影响传递到车身上的冲击力。的大小直接影响传递到车身上的冲击力。m m越小，冲击力越小，反之将加大。越小，冲击力越小，反之将
22、加大。减小非悬挂质量可使车身振动频率降低，而车轮的减小非悬挂质量可使车身振动频率降低，而车轮的振动频率升高，这对减少共振，改善汽车的平顺性振动频率升高，这对减少共振，改善汽车的平顺性是有利的。是有利的。非悬挂质量对行驶平顺性的影响，常用非悬挂质量非悬挂质量对行驶平顺性的影响，常用非悬挂质量和悬挂质量之比和悬挂质量之比m mM M进行评价，此比值越小越佳。进行评价，此比值越小越佳。一般轿车的比值在一般轿车的比值在10.510.514.514.5之间之间。（二）使用因素的影响（二）使用因素的影响 这里主要就道路状况和汽车的技术状况等因素对这里主要就道路状况和汽车的技术状况等因素对汽车子顺性的影响加
23、以论述。汽车子顺性的影响加以论述。道路不平是引起汽车振动的主要原因，对汽车行道路不平是引起汽车振动的主要原因，对汽车行驶平顺性的影响很大。当汽车在不平路面上行驶驶平顺性的影响很大。当汽车在不平路面上行驶时，车身和前后车桥都经常承受来自道路的冲击时，车身和前后车桥都经常承受来自道路的冲击作用。对一定类型的汽车来说，振动的强烈程度作用。对一定类型的汽车来说，振动的强烈程度取决于道路状况和行驶速度。取决于道路状况和行驶速度。当汽车沿不平度交替变化的路面行驶时，可能引当汽车沿不平度交替变化的路面行驶时，可能引起汽车的强迫振动。道路上相邻不平间的距离越起汽车的强迫振动。道路上相邻不平间的距离越短，汽车行
24、驶速度越高，则强迫振动频率与自由短，汽车行驶速度越高，则强迫振动频率与自由振动频率相等或接近时，便发生共振。振动频率相等或接近时，便发生共振。汽车行驶的技术状况不好，对行驶平顺性的影响汽车行驶的技术状况不好，对行驶平顺性的影响也是特别大的。也是特别大的。例如，钢板弹簧各片之间的润滑不好，会引起很例如，钢板弹簧各片之间的润滑不好，会引起很大的摩擦阻力，可能使弹簧元件部分地或全部地大的摩擦阻力，可能使弹簧元件部分地或全部地锁住，引起车身振动频率增加，当通过不平路面锁住，引起车身振动频率增加，当通过不平路面时，车身就会承受更剧烈的冲击。时，车身就会承受更剧烈的冲击。在悬挂装置中采用减震器，对车身的自
25、振频率影在悬挂装置中采用减震器，对车身的自振频率影响不大，但能使车身振动位移迅速衰减，缩短振响不大，但能使车身振动位移迅速衰减，缩短振动时间。在使用中要注意减震器的阻力不应太大，动时间。在使用中要注意减震器的阻力不应太大，如由于减震器中油液的粘度过大或油液冻结等原如由于减震器中油液的粘度过大或油液冻结等原因以致减震器的阻力增大时，也会产生类似悬挂因以致减震器的阻力增大时，也会产生类似悬挂弹性元件摩擦阻力增加的现象。弹性元件摩擦阻力增加的现象。另一方面，要注意减震器油封是否损坏。因另一方面，要注意减震器油封是否损坏。因为当油封损坏时，减震器中的油液流失，从为当油封损坏时，减震器中的油液流失，从而
26、导致减震器的减振能力减弱或完全丧失。而导致减震器的减振能力减弱或完全丧失。这样，当汽车经过不平路面后，车身的振动这样，当汽车经过不平路面后，车身的振动消失缓慢，并且振动持续时间延长。消失缓慢，并且振动持续时间延长。如果道路起伏不平的状况交替出现，当引起如果道路起伏不平的状况交替出现，当引起冲击的振动频率接近于自由振动频率时，便冲击的振动频率接近于自由振动频率时，便可能发生共振而使振动大大加剧，车轮开始可能发生共振而使振动大大加剧，车轮开始强烈地跳动和离开路面。这样，除了使汽车强烈地跳动和离开路面。这样，除了使汽车的行驶平顺性变坏之外，其稳定性和操纵性的行驶平顺性变坏之外，其稳定性和操纵性也随着
27、变坏。也随着变坏。结束结束第五章第五章 汽车的通过性汽车的通过性 汽车的通过性是指汽车的通过性是指汽车在一定载质量下能汽车在一定载质量下能以足够高的平均车速通过各种坏路及无路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物的能力。地带和克服各种障碍物的能力。例如通过松软路面：松软的土壤、沙漠、例如通过松软路面：松软的土壤、沙漠、雪地，沼泽地，和通过坎坷不平地段及障雪地，沼泽地，和通过坎坷不平地段及障碍物：陡坡、侧坡、台阶、壕沟等。碍物：陡坡、侧坡、台阶、壕沟等。通过性对农林区、矿区、建设工地用的车辆和军用车辆通过性对农林区、矿区、建设工地用的车辆和军用车辆尤为重要。尤为重要。汽车在松软
28、路面上行驶时，车轮与地面之间的附着力要汽车在松软路面上行驶时，车轮与地面之间的附着力要比在硬质路面上的附着力小得多，所以遇到的滚动阻力比在硬质路面上的附着力小得多，所以遇到的滚动阻力要比硬路面上的大得多。因此，汽车的驱动与附着条件要比硬路面上的大得多。因此，汽车的驱动与附着条件常得不到满足，而降低了汽车的通过能力。常得不到满足，而降低了汽车的通过能力。表征汽车通过性能的主要参数有表征汽车通过性能的主要参数有汽车通过性的几何参数及支承与汽车通过性的几何参数及支承与牵引参数。牵引参数。汽车的通过性与汽车其他性能的关系也很密切。如良好汽车的通过性与汽车其他性能的关系也很密切。如良好的动力性可提供足够
29、大的驱动力，以克服越野行驶时较的动力性可提供足够大的驱动力，以克服越野行驶时较大的道路阻力。大的道路阻力。较好的平顺性，能使汽车在坎坷不平路面上能维持较高较好的平顺性，能使汽车在坎坷不平路面上能维持较高的车速。的车速。一、汽车支承通过性评价指标一、汽车支承通过性评价指标 目前，常采用牵引系数、牵引效率及燃油利目前，常采用牵引系数、牵引效率及燃油利用指数三项指标来评价汽车的支承通过性。用指数三项指标来评价汽车的支承通过性。(1)(1)牵引系数牵引系数TCTC：单位车重的挂钩牵引力：单位车重的挂钩牵引力(净净牵引力牵引力)。它表明汽车在松软地面上加速、爬坡及牵引它表明汽车在松软地面上加速、爬坡及牵
30、引其他车辆的能力。其他车辆的能力。表达式为表达式为 TC=FTC=Fd d/G/G 式中，式中，F Fd d为汽车的挂钩牵引力；为汽车的挂钩牵引力；G G为汽车重力。为汽车重力。(2)(2)牵引效率牵引效率(驱动效率驱动效率)TE)TE 驱动轮输出功率与输入功率之比。它反映了车轮驱动轮输出功率与输入功率之比。它反映了车轮功率传递过程中的能量损失，这部分损失是由于功率传递过程中的能量损失，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土壤的压轮胎橡胶与帘布层间摩擦生热及轮胎下土壤的压实和流动而造成的。实和流动而造成的。表达式为表达式为 式中，式中，u ua a为汽车行驶速度；为汽车行驶速度；
31、T Tw w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 r为驱动轮动力半径；为驱动轮动力半径；s sr r为滑为滑转率。转率。wrdaWdTsrFuTFTE1(3)(3)燃油利用指数燃油利用指数E Ef f 单位燃油消耗所输出的功。单位燃油消耗所输出的功。表达式为表达式为 E Ef f=F=Fd du ua aQ Qt t 式中，式中，Q Qt t为单位时间内的燃油消耗量。为单位时间内的燃油消耗量。二、汽车通过性的几何参数二、汽车通过性的几何参数 由于汽车与地面间的间隙不足而被地面托住、无由于汽车与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。法通过的
32、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，称当车辆中间底部的零件碰到地面而被顶住时，称为为“顶起失效顶起失效”；当车辆前端或尾部触及地面而；当车辆前端或尾部触及地面而不能通过时，则分别称为不能通过时，则分别称为“触头失效触头失效”和和“托尾托尾失效失效”。显然，后两种情况属同一类失效。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。通过性的几何参数。这些参数包括最小离地间隙、纵向通过角、接近这些参数包括最小离地间隙、纵向通过角、接近角、离去角、最小转弯直径等，角、离去角、最小转弯直径等，见图见
33、图7-17-1。1 1、最小离地间隙、最小离地间隙h h 最小离地间隙最小离地间隙h:h:是指汽车除车轮外的最低是指汽车除车轮外的最低点与路面之间的距离。点与路面之间的距离。它表征了汽车越过石块，树桩之类障碍物它表征了汽车越过石块，树桩之类障碍物的能力。的能力。汽车的前桥、飞轮壳、变速器壳、消声器、汽车的前桥、飞轮壳、变速器壳、消声器、后桥的主减速器外壳等通常有较小的离地后桥的主减速器外壳等通常有较小的离地间隙间隙(见图见图7-1b)7-1b)。一般后桥壳因装有直径颇大的主减速器齿一般后桥壳因装有直径颇大的主减速器齿轮，故其离地间隙一般较小。轮，故其离地间隙一般较小。2 2、纵向通过角、纵向通
34、过角 纵向通过角纵向通过角：汽车满载静止时，分别通：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对称过前、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。见图较低部位时所夹的最小锐角。见图7-1a7-1a。它表示汽车能够无碰撞地通过小丘、拱桥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。等障碍物的轮廓尺寸。愈大，愈大，“顶起顶起失效失效”的可能性越小，汽车的通过性越好。的可能性越小，汽车的通过性越好。3 3、接近角、接近角1 1 汽车满载静止时，汽车前端突出点向前轮汽车满载静止时，汽车前端突出点
35、向前轮引切线与路面之间的夹角称为接近角引切线与路面之间的夹角称为接近角1 1 。它表示汽车接近障碍物时它表示汽车接近障碍物时(如小丘、沟洼地如小丘、沟洼地等等)不发生碰撞的可能性。不发生碰撞的可能性。汽车前端被顶住的现象称为汽车前端被顶住的现象称为“触头失败触头失败”。1 1角应尽量大，以减少角应尽量大，以减少“触头失效触头失效”。4 4、离去角、离去角2 2 汽车满载静止时，自汽车后端突出点向后轮汽车满载静止时，自汽车后端突出点向后轮引切线与路面之间的夹角称为离去角引切线与路面之间的夹角称为离去角2 2 。汽车后端被托起的现象为汽车后端被托起的现象为“托尾失效托尾失效”。为减少为减少“托尾失
36、效托尾失效”2 2角应尽量大。角应尽量大。接近角和离去角愈大，则汽车的通过性愈好。接近角和离去角愈大，则汽车的通过性愈好。5 5、最小转弯直径、最小转弯直径d dminmin 汽车转弯时，当转向盘转到极限位置，汽车以最汽车转弯时，当转向盘转到极限位置，汽车以最低稳定车速转向行驶时，外侧转向轮所滚过的轮低稳定车速转向行驶时，外侧转向轮所滚过的轮迹中心的轨迹圆直径称为最小转弯直径。迹中心的轨迹圆直径称为最小转弯直径。汽车的最小转弯直径是汽车机动性的重要指标，汽车的最小转弯直径是汽车机动性的重要指标，它表明了汽车在最小面积内回转的能力。它表明了汽车在最小面积内回转的能力。汽车的最小转弯直径还影响到汽
37、车的通过性，因汽车的最小转弯直径还影响到汽车的通过性，因为它表征了汽车通过狭窄弯曲地带或绕过障碍物为它表征了汽车通过狭窄弯曲地带或绕过障碍物的能力。的能力。6 6、转弯通道圆、转弯通道圆 当转向盘转到极限位置，汽车以最低稳定当转向盘转到极限位置，汽车以最低稳定车速转向行驶时，车体上所有点在支撑平车速转向行驶时，车体上所有点在支撑平面上的投影均位于圆周以外的最大内圆，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；车体上所有点在支撑称为转弯通道内圆；车体上所有点在支撑平面上的投影均位于圆周以内的最小外圆，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。称为转弯通道外圆。转弯通道内、
38、外圆半径的差值为汽车极限转弯通道内、外圆半径的差值为汽车极限转弯时所占空间的宽度，此值决定了汽车转弯时所占空间的宽度，此值决定了汽车转弯时所需的最小空间。它越小，汽车的转弯时所需的最小空间。它越小，汽车的机动性越好。机动性越好。三、影响汽车通过性的主要因素三、影响汽车通过性的主要因素（一）结构因素的影响（一）结构因素的影响 影响汽车通过性的结构因素很多，但最主要的是影响汽车通过性的结构因素很多，但最主要的是与驱动力和几何参数有关的结构因素。与驱动力和几何参数有关的结构因素。1 1、发动机的动力性、发动机的动力性 为保证汽车的通过性，在设法减小行驶阻力的同为保证汽车的通过性，在设法减小行驶阻力的
39、同时，必须提高汽车的动力性，提高汽车的最大动时，必须提高汽车的动力性，提高汽车的最大动力因数。力因数。为此，越野汽车首先要有足够大的单位汽车重力为此，越野汽车首先要有足够大的单位汽车重力发动机扭矩发动机扭矩 ，或较大的比功率，或较大的比功率 。GTeGPe2 2、传动系的传动比、传动系的传动比 为提高为提高DmaxDmax，需要增大传动系速比。，需要增大传动系速比。在传动系中增加副变速器或使用两档分动在传动系中增加副变速器或使用两档分动器，可以增大传动系的总传动比。高通过器，可以增大传动系的总传动比。高通过性汽车的总传动比，往往选的比附着条件性汽车的总传动比，往往选的比附着条件所限制的值还大，
40、这是为了降低汽车的最所限制的值还大，这是为了降低汽车的最低稳定车速。低稳定车速。当汽车的行驶速度降低时，土壤的物理特当汽车的行驶速度降低时，土壤的物理特性有所改善，土壤的剪切破坏和车轮滑转性有所改善，土壤的剪切破坏和车轮滑转的几率就减少，因此用低速行驶克服困难的几率就减少，因此用低速行驶克服困难路段，可以改善汽车的通过性。路段，可以改善汽车的通过性。3 3、液力传动、液力传动 汽车上装有液力变矩器或液力偶合器，可提汽车上装有液力变矩器或液力偶合器，可提高汽车在松软路面上的通过能力。高汽车在松软路面上的通过能力。这种汽车在起步时，驱动轮的扭矩缓慢增加，这种汽车在起步时，驱动轮的扭矩缓慢增加，可以
41、避免汽车起步时对路面的冲击，避免土可以避免汽车起步时对路面的冲击，避免土壤表层被破坏而导致车轮滑转。壤表层被破坏而导致车轮滑转。液力传动的汽车不用换档就可提高扭矩，而液力传动的汽车不用换档就可提高扭矩，而使通过性提高。使通过性提高。4 4、差速器、差速器 在汽车传动系中安装差速器，可使左右驱动车轮能以不在汽车传动系中安装差速器，可使左右驱动车轮能以不同的角速度旋转。但是常用的普通齿轮式差速器，由于同的角速度旋转。但是常用的普通齿轮式差速器，由于具有在驱动轮间平均分配扭矩的特性，因此会大大降低具有在驱动轮间平均分配扭矩的特性，因此会大大降低汽车的通过性。这时驱动轮上驱动力的大小取决于附着汽车的通
42、过性。这时驱动轮上驱动力的大小取决于附着力较小的一侧车轮，所以驱动力的数值可能不足以克服力较小的一侧车轮，所以驱动力的数值可能不足以克服行驶阻力，因而使汽车失去通过能力。在恶劣的路面上，行驶阻力，因而使汽车失去通过能力。在恶劣的路面上，这种情况是常见的，往往由于一个车轮打滑而使汽车不这种情况是常见的，往往由于一个车轮打滑而使汽车不能前进。能前进。差速器中机件间的摩擦作用对提高汽车的通过性能是有差速器中机件间的摩擦作用对提高汽车的通过性能是有益的。可是，一般结构的差速器内摩擦不大，所能引起益的。可是，一般结构的差速器内摩擦不大，所能引起的驱动力增量不大于的驱动力增量不大于4 46 6。越野汽车上
43、采用的高摩擦差速器。越野汽车上采用的高摩擦差速器。例如凸块或蜗杆式差速器等。其内摩擦较大，总的驱动例如凸块或蜗杆式差速器等。其内摩擦较大，总的驱动力一般可增加力一般可增加10101515。如采用强制锁止差速器，在一。如采用强制锁止差速器，在一般所遇到的实际道路条件下，当差速器锁住时，因为在般所遇到的实际道路条件下，当差速器锁住时，因为在左，右车轮上的附着系数差别不大，所以汽车总驱动力左，右车轮上的附着系数差别不大，所以汽车总驱动力的增加一般不超过的增加一般不超过20202525。5 5、前后轮矩、前后轮矩 当汽车在松软地面上行驶时，需要克服形成各个当汽车在松软地面上行驶时，需要克服形成各个车轮
44、轮辙的滚动阻力。如果汽车的前，后轮距相车轮轮辙的滚动阻力。如果汽车的前，后轮距相等，并有相同的轮胎宽度，即前后轮辙重合，则等，并有相同的轮胎宽度，即前后轮辙重合，则后轮就沿着已被前轮压实的轮辙行驶。后轮就沿着已被前轮压实的轮辙行驶。因而会使汽车总的滚动瓜力减小。如果前后轮距因而会使汽车总的滚动瓜力减小。如果前后轮距不等，则总的滚动阻力将增加。不等，则总的滚动阻力将增加。所以现代越野汽车广泛采用单胎，各轴上的轮距所以现代越野汽车广泛采用单胎，各轴上的轮距相等，并增加了轴数，例如三轴或四轴。相等，并增加了轴数，例如三轴或四轴。采用多轴数可降低车轮的载荷，从而减小单位压采用多轴数可降低车轮的载荷，从
45、而减小单位压力，以提高汽车在松软路面上的通过能力。力，以提高汽车在松软路面上的通过能力。汽车前后轮轮辙图汽车前后轮轮辙图 6 6、驱动轮的数目、驱动轮的数目 前已阐明，增加驱动轮的数目，可增加汽前已阐明，增加驱动轮的数目，可增加汽车的相对附着质量，增加驱动轮胎与松软车的相对附着质量，增加驱动轮胎与松软地面的接触面积，能充分利用其驱动力。地面的接触面积，能充分利用其驱动力。因此，越野汽车均采用全轮驱动。因此，越野汽车均采用全轮驱动。7 7、车轮尺寸、车轮尺寸 增加车轮的直径和宽度，都能降低轮胎对地面的增加车轮的直径和宽度，都能降低轮胎对地面的单位压力，从而对提高通过性有利。单位压力，从而对提高通
46、过性有利。但增大轮胎直径的效果较差，因为过大的车轮直但增大轮胎直径的效果较差，因为过大的车轮直径会带来许多不良后果，如车轮惯性增大，汽车径会带来许多不良后果，如车轮惯性增大，汽车的重心升高，轮胎价格较贵，要求采用传动比很的重心升高，轮胎价格较贵，要求采用传动比很大的传动系等。大的传动系等。因此，大直径的车轮在汽车上没有得到广泛的应因此，大直径的车轮在汽车上没有得到广泛的应用。用。加大轮胎宽度不仅直接降低轮胎对地面的单位压加大轮胎宽度不仅直接降低轮胎对地面的单位压力，而且因为轮胎较宽，允许胎体有较大的变形，力，而且因为轮胎较宽，允许胎体有较大的变形，这样既可不降低轮胎的使用寿命，又可使轮胎气这样
47、既可不降低轮胎的使用寿命，又可使轮胎气压取得低些。压取得低些。因此，在近代的越野汽车上，超低压的拱形轮胎因此，在近代的越野汽车上，超低压的拱形轮胎得到了越来越广泛的应用。得到了越来越广泛的应用。8 8、涉水能力、涉水能力 为了提高汽车的涉水能力，应注意发动机为了提高汽车的涉水能力，应注意发动机的分电器，火花塞，蓄电池，曲轴箱通风的分电器，火花塞，蓄电池，曲轴箱通风口，机油尺等处的防水密封，并应保证空口，机油尺等处的防水密封，并应保证空气滤清器不进水。气滤清器不进水。（二二）使用因素的影响使用因素的影响1 1、轮胎花纹、轮胎花纹 轮胎花纹对附着系数的影响很大。轮胎花纹对附着系数的影响很大。根据不
48、同的使用条件正确地选用轮胎花纹，可以根据不同的使用条件正确地选用轮胎花纹，可以提高车辆的通过性。提高车辆的通过性。越野汽车应选用具有宽而深花纹的轮胎；汽车在越野汽车应选用具有宽而深花纹的轮胎；汽车在松软地面上行驶时，轮胎花纹嵌入土壤，增加了松软地面上行驶时，轮胎花纹嵌入土壤，增加了土壤的剪切面积，从而提高了附着系数，汽车在土壤的剪切面积，从而提高了附着系数，汽车在潮湿的硬路面上行驶时，只有轮胎花纹的凸起部潮湿的硬路面上行驶时，只有轮胎花纹的凸起部分与地面接触，轮胎对地面的单位压力增加，有分与地面接触，轮胎对地面的单位压力增加，有利于挤出水分，提高附着系数。利于挤出水分，提高附着系数。2 2、轮
49、胎气压、轮胎气压汽车在松软地面上行驶时，降低轮胎气压，则轮胎与地面的接触面积增加，汽车在松软地面上行驶时，降低轮胎气压，则轮胎与地面的接触面积增加，使轮胎对地面的单位压力降低。因而车轮的滚动阻力减小，附着系数增加。使轮胎对地面的单位压力降低。因而车轮的滚动阻力减小，附着系数增加。例如，轮胎气压从例如，轮胎气压从294kPa294kPa降低至降低至49kPa49kPa时，附着系数从时，附着系数从0.170.17增至增至0.480.48。轮胎气压降低时，虽然土壤的变形阻力减小，但轮胎本身的迟滞损失却逐轮胎气压降低时，虽然土壤的变形阻力减小，但轮胎本身的迟滞损失却逐渐增加。此时，滚动阻力虽稍有增加，
50、但在潮湿地面上的附着系数将有较渐增加。此时，滚动阻力虽稍有增加，但在潮湿地面上的附着系数将有较大提高，因而改善了汽车的通过性。大提高，因而改善了汽车的通过性。近代越野汽车，为了使其在松软地面上具有良好的通过性，而且在坚硬的近代越野汽车，为了使其在松软地面上具有良好的通过性，而且在坚硬的道路上行驶时，又不致有过大的滚动阻力和降低轮胎寿命，故多装有中央道路上行驶时，又不致有过大的滚动阻力和降低轮胎寿命，故多装有中央充气系统。驾驶员可根据道路情祝，随时调整轮胎气压。越野汽车的超低充气系统。驾驶员可根据道路情祝，随时调整轮胎气压。越野汽车的超低压轮胎气压，其变化范围通常为压轮胎气压，其变化范围通常为4
