汽車性能與使用技術(shù)第章(課件版)

第十章汽車的通過性和行駛(xíngshǐ)平順性第一節(jié)汽車的通過性第二節(jié)汽車的行駛(xíngshǐ)平順性

第一頁，共二十二頁。汽車的通過性是指汽車在一定載重下，能以足夠高的平均車速，通過各種壞路和無路地帶(如松軟的土壤、沙漠、雪地、沼澤及坎坷不平地段)，以及克服各種障礙(陡坡、側(cè)坡、臺階、壕溝等)的能力汽車的通過性可分為輪廓通過性和牽引支承通過性。前者是表征車輛通過坎坷不平路段和障礙的能力；后者是指車輛順利通過松軟土壤、沙漠、雪地、冰面、沼澤等地面的能力。山區(qū)、礦區(qū)、建設(shè)工地等使用的車輛和軍用車輛，經(jīng)常行駛在環(huán)路和無路地面上。因此，要求這些汽車應(yīng)具有良好的通過性。一、汽車的通過性在越野行駛時，由于汽車與不規(guī)那么地面的間隙缺乏，可能出現(xiàn)汽車被托住而無法通過的現(xiàn)象，稱為間隙失效。間隙失效主要有頂起失效、觸頭失效(或托尾失效)兩種形式。頂起失效是車輛中間(zhōngjiān)底部的零件碰到地面，而被頂住的間隙失效。觸頭失效(或托尾失效)是汽車前端(或車尾)觸及地面的間隙失效第一節(jié)汽車(qìchē)的通過性下一頁返回(fǎnhuí)第二頁，共二十二頁。汽車通過性的幾何參數(shù)如圖10-1所示，這是與防止間隙失效有關(guān)的汽車本身的幾何參數(shù)，主要包括最小離地間隙、接近角、離去角、縱向通過角。另外，汽車的最小轉(zhuǎn)彎直徑、最大通道寬度等，也是汽車通過性的重要輪廓(lúnkuò)參數(shù)1．最小離地間隙最小離地間隙(C)是汽車除車輪外的最低點與路面間的距離。它表征汽車無碰撞地越過石塊、樹樁等障礙物的能力。汽車的前橋、飛輪殼、變速器殼、消聲器和主減速器外殼等，通常有較小的離地間隙。在設(shè)計越野汽車時，應(yīng)保證有較大的最小離地間隙2．接近角與離去角接近角(r1)和離去角(r2)是指自車身前、后突出點，向前、后車輪引切線時，切紅與路面之間的夾角。它表征了汽車接近或離開障礙物時，不發(fā)生碰撞的能力。接近角和離去角越大，那么汽車的通過性越好第一節(jié)汽車(qìchē)的通過性上一頁下一頁返回(fǎnhuí)第三頁，共二十二頁。3．縱向通過角當(dāng)分別切于靜載車輪前、后輪胎外線，且垂直于汽車縱向?qū)ΨQ平面的兩平面，交于車體下部較低部位時，車輪外線兩切面之間所夾的最小銳角(α)，為車輛可以超越的最大角度它表征汽車可無碰撞地通過小丘、拱橋等障礙物的輪廓尺寸?？v向通過角越大，汽車的通過性越好。4。最小轉(zhuǎn)彎半徑最小轉(zhuǎn)彎半徑是指汽車前輪處于最大轉(zhuǎn)角狀態(tài)行駛時，汽車前軸外側(cè)轉(zhuǎn)向輪中心山在地面上形成的軌跡圓直徑。它表征車輛的轉(zhuǎn)向能力和通過狹窄彎曲地帶或繞過障礙牧的能力。二、影響汽車通過性的因素1．行駛速度當(dāng)汽車的行駛速度降低時，土壤的剪切和車輪滑轉(zhuǎn)的傾向減少。因此，困難地段用低速行駛，也可提高(tígāo)汽車的通過性，為此，越野汽車傳動系最大總傳動比一般較大。第一節(jié)汽車(qìchē)的通過性上一頁下一頁返回(fǎnhuí)第四頁，共二十二頁。越野汽車低穩(wěn)定車速可按表10-1選取，其值的大小隨汽車總質(zhì)量而定2．汽車車輪車輪對汽車通過性有著決定性的影響，為了提高汽車的通過性，必須正確選擇輪胎的類型、尺寸和氣壓等，以降低汽車行駛的滾動阻力，提高附著能力。(1)輪胎類型。正確地選擇輪胎對提高汽車在一定類型地面上的通過性有很大作用輪胎花紋對附著系數(shù)有很大影響，越野汽車輪胎具有寬而深的花紋，當(dāng)汽車在濕路面上行駛時，由于只有花紋的凸起局部與地面接觸，使輪胎對地面有較高的單位壓力，足以擠出水層；當(dāng)汽車在松軟(sōngruǎn)地面上行駛時，輪胎下陷，嵌入土壤的凸起花紋的數(shù)日增加，與地面接觸面積及土壤剪切面積都迅速增加，因而，同樣能保證有較好的附著性能第一節(jié)汽車(qìchē)的通過性上一頁下一頁返回(fǎnhuí)第五頁，共二十二頁。當(dāng)汽車在冰雪路面或外表滑溜底層堅實的道路上行駛時，提高通過性的最簡單方法是在輪胎上套防滑鏈(或使用帶防滑釘?shù)妮喬?，相當(dāng)于在輪胎上增加了一層高而稀的花紋。這時，防滑鏈能擠出外表的水層，直接與地面接觸，有的還會增加土壤剪切面積，從而提高附著能力。(2)輪胎尺寸。輪胎的主要尺寸是輪胎直徑和寬度，增大輪胎直徑和寬度，能降低輪胎的接地比壓。用增加車輪直徑的方法來降低接地比壓要比增加寬度更為有效。但增大輪胎直徑會造成慣性增大，使汽車質(zhì)心升高，輪胎本錢增加，并要采用(cǎiyòng)大傳動比的傳動系統(tǒng)。因此，大直徑輪胎的推廣應(yīng)用受到了限制。加大輪胎寬度不僅直接降低了輪胎的接地面比壓，而且輪胎較寬，允許胎體有較大的變形，而不降低其使用壽命，因而可使輪胎氣壓取得低些，使汽車在沙漠、雪地、沼澤地面上行駛時，具有良好的通過性。但這種專用于松軟地面的特種輪胎，由于花紋較大，氣壓過低，不應(yīng)在硬路面上工作，否那么將過早損壞和迅速磨損。第一節(jié)汽車(qìchē)的通過性上一頁下一頁返回(fǎnhuí)第六頁，共二十二頁。(3)輪胎的氣壓。在松軟地面上行駛的汽車，應(yīng)相應(yīng)降低輪胎的氣壓，以增大輪胎與地面的接觸面積，降低接地比壓，提高土壤推力。輪胎氣壓降低時，雖然土壤的壓實阻力隨著減小，但輪胎本身的遲滯損失卻逐漸增加。為了提高越野汽車通過松軟地面的能力；在硬路面上行駛時又不致引起過大的滾動阻力和影響輪胎壽命，可裝用輪胎的中央充氣系統(tǒng)，使駕駛員能根據(jù)道路情況，隨時調(diào)節(jié)輪胎氣壓(4)前輪距和后輪距。當(dāng)汽車在松軟地面上行駛時，各車輪都需克服形成輪轍的阻力(滾動阻力)。如果汽車前輪距與后輪距相等，并有相同的輪胎寬度，那么前輪轍與后輪轍重合，后輪就可沿被前輪壓實的輪轍行駛，使汽車總滾動阻力減少，提高汽車通過性。所以，多數(shù)越野汽車的前輪距與后輪距相等。(5)前輪與后輪的接地比壓。試驗(shìyàn)證明，前輪距與后輪距相等的汽車行駛于松軟地面時，當(dāng)前輪對地面的單位壓力，比后輪的小20%一30%時，汽車滾動阻力最小。第一節(jié)汽車(qìchē)的通過性上一頁下一頁返回(fǎnhuí)第七頁，共二十二頁。為此，除在設(shè)計汽車時，可將負(fù)荷按此要求分配于前、后軸，也可以使前、后輪的輪胎氣壓不同，以產(chǎn)生不同的接地比壓3．差速器為了保證各驅(qū)動車輪能以不同的角度旋轉(zhuǎn)，在傳動系統(tǒng)裝有差速器。但普通的齒輪差速器，由于它有使驅(qū)動車輪之間轉(zhuǎn)矩平均分配的特性，當(dāng)某一驅(qū)動車輪陷入泥濘或冰雪路面上時，得到較小的附著力，那么與之對應(yīng)的另一驅(qū)動車輪，也只能(zhīnénɡ)以同樣小的附著力限制其驅(qū)動力。為了防止這種情況的發(fā)生，某些越野汽車上裝有差速鎖，以便必要時能鎖止差速器。可見，由于差速器的內(nèi)摩擦，使汽車的驅(qū)動力增加了。但是，一般齒輪式差速器的內(nèi)摩擦不大，為了增加差速器的內(nèi)摩擦，越野汽車常采用高摩擦式差速器，提高汽車通過性第一節(jié)汽車(qìchē)的通過性上一頁下一頁返回(fǎnhuí)第八頁，共二十二頁。4．駕駛技術(shù)駕駛技術(shù)對提高汽車通過性有很大影響。汽車通過沙地、泥濘和雪地等松軟地面時，應(yīng)該用低速擋，以保證車輛有較大的驅(qū)動力和較低的行駛速度。在行駛中應(yīng)防止換擋和加速，并保持直線行駛，因為轉(zhuǎn)彎時將引起前后輪轍不重合，增加滾動阻力。后輪是雙胎的汽車，常會在兩胎間夾雜泥石，或使車輪外表鉆附一層很厚的泥，因而使附著系數(shù)降低，增加車輪滑轉(zhuǎn)趨勢。遇到這種情況，駕駛員適當(dāng)提高車速，將車輪上的泥甩掉。當(dāng)汽車傳動系統(tǒng)裝有差速鎖時，駕駛員應(yīng)該在估計有可能使車輪滑轉(zhuǎn)的地區(qū)前，就將差速器鎖住。因為車輪一旦滑移后，土壤外表就會被破壞，附著系數(shù)下降，再鎖住差速鎖不會起顯著作用。此外，為了提高越野汽車的涉水能力(nénglì)，應(yīng)注意發(fā)動機的分電器總成、火花塞、曲軸箱通氣口等的密封問題，并提高空氣濾清器的位置，不得浸入水中。普通汽車一般能通過深度為0.5～0.6m的硬底淺水灘第一節(jié)汽車(qìchē)的通過性上一頁下一頁返回(fǎnhuí)第九頁，共二十二頁。三、汽車(qìchē)的傾覆越野汽車在通過障礙物或通過大的側(cè)坡或縱坡時，可能導(dǎo)致汽車的傾覆失效，如圖10-2所示在側(cè)坡上直線行駛時，當(dāng)坡度大到重力通過一側(cè)車輪中心，而另一側(cè)車輪的地面法向反作用力等于零時，那么車輛將發(fā)生側(cè)翻。此時式中，β為汽車不發(fā)生倒翻的極限角。為了防止側(cè)翻，汽車的質(zhì)心應(yīng)盡量降低，輪距應(yīng)盡量寬。第一節(jié)汽車(qìchē)的通過性上一頁返回(fǎnhuí)第十頁，共二十二頁。汽車是一個復(fù)雜的多質(zhì)量振動系統(tǒng)(xìtǒng)，其車身通過車架的彈性元件與車橋連接，而車橋又通過彈性輪胎與道路接觸，其他如發(fā)動機、駕駛室等，也是以橡皮墊固定于車架。在激振力作用下，如道路不平而引起的沖擊和加速、減速時的慣性力，以及發(fā)動機與傳動軸振動等，系統(tǒng)(xìtǒng)將發(fā)生復(fù)雜的振動，對乘員的生理反響和所運貨物的完整性，均會產(chǎn)生不利的影響。、一、汽車的行駛平順性汽車的行駛平順性是指汽車在一般行駛速度范圍內(nèi)行駛時，防止因汽車在行駛過程中所產(chǎn)生的振動和沖擊，使人感到不舒服、疲勞，甚至損害健康，或者使貨物損壞的性能。由于行駛平順性主要是根據(jù)乘員的舒適程度來評價，所以又稱為乘坐舒適性。在壞路上，汽車的允許行駛速度受動力性的影響不大，主要取決于行駛平順性，而被迫降低行車速度，因而使汽車的平均技術(shù)速度減低，運輸生產(chǎn)率下降。其次，振動產(chǎn)生的動載荷，加速了零件的磨損，乃至引起損壞，降低了汽車使用壽命。此外，振動還引起能量的消耗，使燃料經(jīng)濟性變壞。第二節(jié)汽車(qìchē)的行駛平順性下一頁返回(fǎnhuí)第十一頁，共二十二頁。因此，減少汽車本身的振動，不僅關(guān)系到乘坐的舒適和所運貨物的完整，而且關(guān)系到汽車的運輸生產(chǎn)率、燃料經(jīng)濟性、使用壽命和工作可靠性等。二、汽車行駛平順性的評價指標(biāo)汽車行駛平順性的評價方法，通常是根據(jù)人體對振動的生理反響，及對保持貨物完整性的影響制定的，并用振動的物理量，如頻率、振幅、加速度等作為行駛平順性的評價指標(biāo)目前常用汽車車身振動的固有頻率和振動加速度均方根值評價汽車的行駛平順性。試驗說明，為了保持汽車具有良好的行駛平順性，車身振動的固有頻率應(yīng)為人體所習(xí)慣(xíguàn)的步行時，身體上、下運動的頻率，它為60～80次/min(1～1.6Hz)，振動加速度的極限值為0.2g～0.3g。為了保證運輸貨物的完整性，車身振動加速度也不宜過大。如果車身加速度到達(dá)1g，未經(jīng)固定的貨物，就有可能離開車廂底板，所以，車身振動加速度的極限值應(yīng)低于0.6～0.7g。第二節(jié)汽車的行駛(xíngshǐ)平順性上一頁下一頁返回(fǎnhuí)第十二頁，共二十二頁。ISO2631-1978E?人體承受全身振動的評價指南?，用加速度的均方根值，給出了在1～80Hz振動頻率范圍內(nèi)，人體對振動反響的三個不同的感覺界限。它們分別是暴露極限、疲勞一降低工作效率界限和舒適降低界限。(1)暴露極限。當(dāng)人體承受的振動強度在這個極限之內(nèi)，將保持健康或平安。通常把此極限作為人體可以承受振動量的上限。(2)疲勞一降低工作效率界限。這個界限與保持工作效率有關(guān)。當(dāng)駕駛員承受的振動在此界限內(nèi)時，能保持正常地進行駕駛。(3)舒適降低界限。此界限與保持舒適有關(guān)，它影響人在車上進行吃、讀、寫等動作這三個界限只是容許的振動加速度值不同，暴露極限的值為疲勞一降低效率界限的2倍，舒適降低界限為疲勞一降低工作效率界限的1/3.15。各界限容許加速度值，隨頻率的變化趨勢完全(wánquán)一樣。第二節(jié)汽車的行駛(xíngshǐ)平順性上一頁下一頁返回(fǎnhuí)第十三頁，共二十二頁。三、影響汽車行駛平順性的因素汽車是由多質(zhì)量組成的復(fù)雜(fùzá)振動系統(tǒng)。為了便于分析，需要進行簡化。在研究振動時，常將汽車視為由彼此相聯(lián)系的懸掛質(zhì)量與非懸掛質(zhì)量所組成汽車的懸掛質(zhì)量由車身、車架及其上的總成所構(gòu)成。該質(zhì)量由減振器和懸架彈簧與車軸、車輪相連。車輪、車軸構(gòu)成非懸掛質(zhì)量，車輪再經(jīng)過具有一定彈性和阻尼的輪胎支承路面上。懸架結(jié)構(gòu)、輪胎、懸掛質(zhì)量和非懸掛質(zhì)量是影響汽車平傾性的重要因素。1.懸架結(jié)構(gòu)懸架結(jié)構(gòu)主要指彈性元件、導(dǎo)向裝置與減振裝置，其中彈性元件與懸架系統(tǒng)中阻尼對平順性影響較大第二節(jié)汽車(qìchē)的行駛平順性上一頁下一頁返回(fǎnhuí)第十四頁，共二十二頁。(1)彈性元件。將汽車(qìchē)車身看成一個在彈性懸架上作單自由度振動的質(zhì)量時，減少懸架剛度，可降低車身的固有頻率，提高汽車(qìchē)行駛的平順性。但是，如果增加高頻的非懸掛質(zhì)量的振動位移，大幅度的車輪振動，有時會使車輪離開地面，在緊急制動時，會產(chǎn)生嚴(yán)重的汽車(qìchē)“點頭〞現(xiàn)象。為解決這一問題，可采取一些相應(yīng)措施，如采用具有非線性特性的變剛度懸架，即懸架的剛度隨載荷而變，這樣可以使得在載荷變化時，保持車身振動的固有頻率不變，從而獲得良好的平順性。懸掛的非線性彈性特性，可以通過下述方法來實現(xiàn)：1)在線性懸架中，參加輔助彈簧、復(fù)合彈簧，采用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向機構(gòu)，以及與車架的支承方式等。2)選用具有非線性特性的彈性元件，如空氣彈簧、油氣彈簧、橡膠彈簧和硅油彈簧(2)阻尼系統(tǒng)的阻尼。為了衰減車身自由振動和抑制車身、車輪的共振，以減小車身的垂直振動加速度和車輪的振幅，懸架系統(tǒng)中應(yīng)具有適當(dāng)?shù)淖枘帷５诙?jié)汽車的行駛(xíngshǐ)平順性上一頁下一頁返回(fǎnhuí)第十五頁，共二十二頁。在懸架系統(tǒng)中，引起振動衰減的阻尼來源(láiyuán)很多。如輪胎變形時，橡膠分子間產(chǎn)生摩擦系統(tǒng)中的減振器、鋼板彈簧葉片間的摩擦等減振器的阻尼效果最好，可提高汽車行駛平順性，改善車輪與道路的接觸條件，防止車輪離開路面，因而可改善汽車的穩(wěn)定性，提高汽車的行駛平安性。改進減振器的性能，對提高汽車在不平道路上的行駛速度有很大的作用。2.輪胎輪胎由于本身的彈性，在很大程度上吸收了因路面不平所產(chǎn)生的振動，因此它和懸掛共同保證了汽車的平傾性。輪胎性能的好壞，是用輪胎在標(biāo)準(zhǔn)氣壓和載荷下，壓縮系數(shù)的大小(輪胎被壓下的高度與充氣斷面高度的百分比)來表示的。在最大允許負(fù)荷作用下，普通輪胎的壓縮系數(shù)為10%～12%，為了乘坐舒適，客車輪胎的壓縮系數(shù)稍大些，為12%～14%第二節(jié)汽車的行駛(xíngshǐ)平順性上一頁下一頁返回(fǎnhuí)第十六頁，共二十二頁。近幾年來，隨著車速的提高，希望輪胎的緩沖性能越來越好。目前，提高輪胎緩沖性能的方法如下：(1)增大輪胎斷面、輪胎寬度和空氣容量，并相應(yīng)降低輪胎氣壓(2)改變輪胎結(jié)構(gòu)形式，如采用子午線輪胎。它因輪胎徑向彈性大，可以緩和不平路面的沖擊，并吸收大局部沖擊能量，使汽車平順性得到改善。(3)提高簾線和橡膠的彈性，要用較柔軟的胎冠車輪旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的不平衡，對汽車的行駛平順性和穩(wěn)定性都有影響。為了防止因轉(zhuǎn)向輪不平衡而引起振動，必須對每一車輪進行靜平衡和動平衡。越是車速高的轎車，對平衡的要求就越高。3.懸掛質(zhì)量懸掛質(zhì)量分配(fēnpèi)是評價汽車平順性極其重要的參數(shù)。它取決于懸掛質(zhì)量的分布情況。懸掛質(zhì)量的布