模塊6汽車的平順性與通過性學(xué)習(xí)任務(wù)1汽車的行駛平順性認(rèn)知

學(xué)習(xí)任務(wù)2汽車的通過性認(rèn)知學(xué)習(xí)任務(wù)1汽車的行駛平順性認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）了解振動對行駛平順性的影響以及人體對振動的反應(yīng)；（2）理解平順性的評價(jià)方法；（3）能正確分析影響汽車行駛平順性的因素。

任務(wù)分析現(xiàn)在，人們不僅追求汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性和安全性，且越來越注重乘坐是否舒適，而這跟汽車的平順性的好壞有直接關(guān)系。平順性的優(yōu)劣與汽車的底盤參數(shù)、車身幾何參數(shù)、汽車的動力性以及操控性等有著十分密切的關(guān)系。任務(wù)實(shí)施汽車的行駛平順性是指保持汽車在行駛過程中乘員所處的振動環(huán)境具有一定舒適度的性能，對于載貨汽車還包括保持貨物完好無損的性能。行駛平順性既是決定汽車舒適性最主要的方面，它本身也是評價(jià)汽車性能的主要指標(biāo)。

【項(xiàng)目1】－人體對振動的反應(yīng)和平順性的評價(jià)

1．振動及其傳遞途徑行駛平順性問題可以用方框圖6－1來分析。行駛中的汽車是個(gè)復(fù)雜的“振動系統(tǒng)”，振動的發(fā)生源主要有路面凹凸不平的變化、不平衡輪胎的旋轉(zhuǎn)、不平衡傳動軸的旋轉(zhuǎn)以及發(fā)動機(jī)的扭矩變化等。這些因素引起的振動又大多與車速相關(guān)，尤其是路面凹凸不平引起的振動，隨著車速的變化，振動的頻率和強(qiáng)弱會產(chǎn)生相應(yīng)的變化。圖6-1汽車振動系統(tǒng)框圖

上述諸多“信號”不斷地“輸入”行駛中的汽車，而汽車又可以看做是由輪胎、懸架、座墊等彈性、阻尼元件和懸架質(zhì)量及非懸架質(zhì)量構(gòu)成的“振動系統(tǒng)”。各種“輸入”信號沿不同的路徑傳至乘員人體，其主要傳遞路徑如圖6－2所示。圖6－2汽車行駛振動傳遞路線示意圖

因路面、輪胎產(chǎn)生的振動先傳到懸架，受懸架自身的振動特性影響后再傳給車身，通過車身傳到乘客的胸部，同時(shí)通過座椅傳給乘客的臂部和背部，還通過轉(zhuǎn)向系以轉(zhuǎn)向型抖動的形式傳到駕駛員手部。因發(fā)動機(jī)、傳動系產(chǎn)生的振動通過支承發(fā)動機(jī)、變速器和傳動軸的緩沖橡膠塊，經(jīng)衰減后傳給車身，再經(jīng)上述途徑傳至人體各個(gè)部位。當(dāng)振動頻率超過40Hz以上時(shí)，便形成噪聲傳進(jìn)人的耳朵。作為系統(tǒng)的“輸出”，是人體或貨物受到的振動，其中最重要的是振動的頻率和振動加速度。由物理學(xué)知識可知，任何“振動系統(tǒng)”均有個(gè)“固有頻率”，當(dāng)外界激振信號的頻率接近或等于“固有頻率”時(shí)，將出現(xiàn)“共振”現(xiàn)象，產(chǎn)生劇烈的振動。研究汽車行駛平順性實(shí)際上要解決兩方面的問題：一是如何避免汽車這個(gè)“振動系統(tǒng)”的“共振”現(xiàn)象，這既會影響到汽車的操縱穩(wěn)定性，也會影響行駛平順性；二是使“振動系統(tǒng)”輸出的振動頻率避開人體敏感的范圍，使振動加速度不超過人體所能承受的強(qiáng)度。

2．人體對振動的反應(yīng)人體是個(gè)復(fù)雜的機(jī)械振動系統(tǒng)。人體對振動的反應(yīng)既與振動頻率及強(qiáng)度、振動作用方向和暴露時(shí)間有關(guān)，也與人的心理、生理狀態(tài)有關(guān)。通過大量的振動試驗(yàn)表明，人體對不同方向的振動反應(yīng)存在差異，對上下振動忍耐性最強(qiáng)，其次是前后振動，對左右振動最敏感。人體上下振動的共振點(diǎn)大約在4～8Hz，水平振動的共振點(diǎn)大約在1～2Hz。如果在共振點(diǎn)上加振，則人的抗振能力會嚴(yán)重下降，氧氣消耗量劇增，能量代謝加快。所謂暴露時(shí)間是指人體處于振動環(huán)境的時(shí)間。暴露時(shí)間越長，人體所能承受的振動強(qiáng)度越小。汽車行駛平順性的評價(jià)方法，通常是根據(jù)人體對振動的生理感受和保持貨物的完整程度來制定的，并用表征振動的物理量如頻率、振幅、位移、加速度等作為評價(jià)指標(biāo)。這些物理量稱為振動參數(shù)。最簡單且目前常用的評價(jià)行駛平順性的指標(biāo)是按照車身振動的低頻率制定的，它決定懸架裝置的性能。人體器官自幼就已習(xí)慣于行走所引起的垂直振動的頻率，如果車身振動頻率與步行速度頻率接近，則乘坐者不會感到不舒適。取步距為0.75m，中等步行速度為3～4km/h，則振動頻率約為1.1～1.5Hz。如車身振動頻率在此范圍內(nèi)，則可以認(rèn)為是人體器官所習(xí)慣的。當(dāng)振動頻率低于1Hz時(shí)，會引起乘客暈車和惡心；當(dāng)振動頻率高于1.5Hz時(shí)，車身振動強(qiáng)烈，也會引起乘客疲勞和不舒適的感覺。經(jīng)長期的實(shí)踐證明，采用這種簡化的指標(biāo)評價(jià)汽車行駛平順性時(shí)，某些汽車雖然有較好的自由振動頻率指標(biāo)，但其實(shí)際的行駛平順性并不好。因此，僅用自由振動頻率來評價(jià)汽車行駛平順性是不夠的。為了確立振動參數(shù)與人體器官生理感受之間的關(guān)系，人們曾進(jìn)行過大量的試驗(yàn)研究。由于試驗(yàn)對象和條件不同，因此結(jié)果也不完全一樣。但這些試驗(yàn)都可以得到同樣的結(jié)論，即所有振動參數(shù)都會對人體器官發(fā)生影響，不過起主要作用的振動參數(shù)隨著頻率的變化而變化。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，影響汽車行駛平順性的主要振動參數(shù)為振動加速度、振動加速度的變化速度和自由振動頻率，其中后者是最重要的指標(biāo)。振動加速度對行駛平順性有較大影響，因?yàn)榧铀俣群艽髸r(shí)，慣性載荷對人體的肌肉和器官產(chǎn)生影響，特別是突然振動引起加速度的變化，乘客是最不能適應(yīng)的。加速度變化越迅速，人越感不適。基于這些原因，汽車平順性也按振動加速度和加速度的變化速度來評價(jià)。為了保證汽車有良好的行駛平順性，車身的自由頻率應(yīng)在1.1～1.5Hz；振動加速度的極限容許值在3～4m/s2之間，從保持所運(yùn)貨物完整性的觀點(diǎn)出發(fā)，可由車身加速度來評定所容許的振動。如果車身加速度達(dá)到1g，則未經(jīng)固定的貨物有可能離開車身地板，而后以很大的加速度降落。因此，為了保持貨物完整性，應(yīng)取車身振動加速度的極限值為（0.6～0.7）g。

3．平順性的評價(jià)方法目前對行駛平順性的評價(jià)仍是以人的主觀感覺為最終依據(jù)，它既受振動環(huán)境特點(diǎn)的影響，又受人的心理、生理因素的影響。所以，這種評價(jià)和衡量是非常困難和復(fù)雜的。

20世紀(jì)70年代初，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在綜合大量有關(guān)人體全身振動的研究工作和文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，制定了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO2631《人體承受全身振動能力的評價(jià)指南》，該標(biāo)準(zhǔn)是人體承受全身振動評價(jià)的國際通用標(biāo)準(zhǔn)。但I(xiàn)SO2631是以短時(shí)間簡諧振動的實(shí)驗(yàn)研究成果為基礎(chǔ)的，而汽車的行駛過程是長時(shí)間的隨機(jī)振動，并伴有較大的沖擊振動。我國參照ISO2631制定了GB4970—1996《汽車平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法》，用于測定汽車在隨機(jī)不平的路面上行駛時(shí)振動對乘員及貨物的影響，以及GB5902-86《汽車平順性單脈沖輸入行駛試驗(yàn)方法》，用于測定汽車駛過單凸塊時(shí)的沖擊對乘員及貨物的影響，以此來評價(jià)汽車的平順性。

1）國際標(biāo)準(zhǔn)ISO的評價(jià)方法國際標(biāo)準(zhǔn)ISO2631用加速度均方根值給出了在1～80Hz振動頻率范圍內(nèi)人體對振動反應(yīng)的三個(gè)不同界限：（1）暴露極限。當(dāng)人體承受的振動強(qiáng)度在這個(gè)極限之內(nèi)時(shí)，將保持健康或安全。通常把此極限作為人體可以承受振動量的上限。（2）疲勞—工效降低界限TFD。該界限與保持工作效能有關(guān)，當(dāng)駕駛?cè)顺惺艿恼駝訌?qiáng)度在此界限之內(nèi)時(shí)，能準(zhǔn)確靈敏地反應(yīng)，正常地進(jìn)行駕駛。（3）舒適降低界限TCD。此界限與保持舒適有關(guān)，在這個(gè)界限之內(nèi)，人體對所暴露的振動環(huán)境主觀感覺良好，能順利地完成吃、讀、寫等動作。圖6－3（a）和（b）分別為垂直和水平方向，在不同暴露時(shí)間（承受振動的持續(xù)時(shí)間）下的疲勞—工效降低界限。另外兩個(gè)不同反應(yīng)界限的振動允許值隨頻率的變化趨勢與此完全相同，只是振動加速度均方根允許值不同，暴露極限的值為疲勞—工效降低界限的2倍，舒適降低界限為疲勞-工效降低界限的1/3.15。圖6－3所示ISO263166疲勞—工效降低界限是用雙對數(shù)坐標(biāo)給出的，即縱、橫兩個(gè)坐標(biāo)軸都是按以10為底的對數(shù)等間距刻度的。圖上縱坐標(biāo)允許加速度值0.1～1m/s2的間距和1～10m/s2的間距相等，因?yàn)閷?shù)差值lg10-lg1＝lg1-1g0.1＝1。圖上橫坐標(biāo)1～10Hz和10～100Hz的間距也相等，變化范圍都是10倍。采用對數(shù)坐標(biāo)的主要優(yōu)點(diǎn)是能把很大的數(shù)值變化范圍壓縮地畫在有限的刻度范圍內(nèi)，并且能對較小的數(shù)值擴(kuò)展，以保持其精度。圖6－3ISO

2631人體對振動反應(yīng)的疲勞-工效降低界限(a)垂直方向（z）;(b)水平方向（x-縱向，y-橫向）由圖6－3可以看出，疲勞—工效降低界限振動加速度允許值的大小與振動頻率、振動作用方向和暴露時(shí)間這三個(gè)因素有關(guān)。（1）振動頻率。在圖6－3中，對于每一個(gè)給定的暴露時(shí)間都相應(yīng)有一條疲勞—工效降低界限曲線，它表明不同頻率下，同一暴露時(shí)間達(dá)到“疲勞”，即人體對振動強(qiáng)度的感覺相同時(shí)，加速度允許值不同。也有人把該曲線稱為等感覺曲線。由這些曲線可以看出，人體對振動最敏感的頻率范圍（垂直方向4～8Hz，水平方向1～2Hz）的加速度允許值最小。（2）振動作用方向。將圖6－3（a）和(b）重疊加以比較，可以看出，在同一暴露時(shí)間下，水平方向在2.8Hz允許的加速度值與垂直方向最敏感頻率范圍4～8Hz允許的加速度值相同；2.8Hz以下水平方向允許的加速度值低于垂直方向4～8Hz的允許加速度值；水平方向最敏感頻率范圍1～2Hz比垂直方向4～8Hz允許值低1.4倍。對于汽車的振動環(huán)境，2.8Hz以下的振動所占比重相當(dāng)大，故對于由俯仰運(yùn)動引起的水平振動的影響應(yīng)給予充分重視。（3）暴露時(shí)間。人體達(dá)到一定的反應(yīng)界限，如“疲勞”、“不舒適”等，都是由人體感覺到的振動強(qiáng)度大小和暴露時(shí)間長短二者綜合的結(jié)果。由圖6－3可以看出，在一定頻率下，隨暴露時(shí)間加長，疲勞—工效降低界限曲線向下平移，即加速度的允許值減小。亦即在實(shí)際行駛過程中，若振動加速度越大，則人體感覺達(dá)到某振動強(qiáng)度“界限”的時(shí)間越短；反之，若振動加速度越小，則人體感覺達(dá)到某“界限”所需時(shí)間越長。故人體感覺到的振動強(qiáng)度的大小可以用暴露時(shí)間的長短來衡量。

2）國家標(biāo)準(zhǔn)對行駛平順性的評價(jià)方法

GB4970—1996規(guī)定，用平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)來測定汽車在隨機(jī)不平的路面上行駛時(shí)振動對乘員及貨物的影響，評價(jià)汽車的平順性。因?yàn)殡S機(jī)輸入是汽車行駛中遇到的最基本情況，所以這種試驗(yàn)是評定汽車平順性的最主要的試驗(yàn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以疲勞—工效降低界限TFD

和降低舒適界限TCD為人體承受振動能力的主要評價(jià)指標(biāo)；以TFD和TCD與車速的關(guān)系曲線——車速特性來評價(jià)汽車的平順性。其中轎車和客車用降低舒適界限車速特性TCD—V來評價(jià)，貨車用疲勞—工效降低界限車速特性TFD-V來評價(jià)，并對試驗(yàn)條件及車速范圍作了相應(yīng)的規(guī)定。車速特性可以在整個(gè)使用車速范圍內(nèi)全面地評價(jià)汽車的平順性。汽車行駛時(shí)偶爾會遇到凸塊或凹坑，盡管遇到的概率不多，但過大的沖擊會嚴(yán)重地影響平順性，甚至?xí)p害人體健康，使運(yùn)輸?shù)呢浳飺p壞。GB5902—86《汽車平順性單脈沖輸入行駛試驗(yàn)方法》規(guī)定，采用單凸塊作為脈沖輸入，讓汽車駛過規(guī)定尺寸的單凸塊，測定座墊上和座椅底部地板加速度的最大值作為評價(jià)指標(biāo)。

QC/T474—1999《客車平順性評價(jià)指標(biāo)及限值》對各種客車的降低舒適界限TCD作了明確規(guī)定。空氣懸架旅游車TCD≥2.5（h），非空氣懸架旅游車TCD≥1.0（h），長途大、中型客車TCD≥0.5（h），城市大中型客車TCD≥0.4（h），高級輕型客車TCD≥1.2（h），普通輕型客車TCD≥0.8（h）。【項(xiàng)目2】－影響汽車行駛平順性的因素分析

1．懸架結(jié)構(gòu)減小懸架剛度，降低固有頻率，可以減小由于不平路面而引起乘員承受的加速度值，這是改善平順性的基本措施。為此，需要采用軟彈簧及低的輪胎氣壓。但懸架剛度也不宜過小，否則會引起懸架下質(zhì)量高頻振動幅值加大，影響操縱穩(wěn)定性；還會引起緊急制動時(shí)汽車“點(diǎn)頭”現(xiàn)象嚴(yán)重，轉(zhuǎn)彎時(shí)車身容易產(chǎn)生較大的側(cè)傾角等不良現(xiàn)象。對于載荷變化較大的公共汽車和載貨汽車，為滿足不同載荷對懸架剛度的不同需要，常采用非線性懸架，即變剛度懸架。載荷較小時(shí)，懸架剛度較小，以避免振動頻率過高，平順性變差；當(dāng)載荷較大時(shí)，剛度急劇增大，使汽車的側(cè)傾和縱向角振動減輕。為避免出現(xiàn)“共振”，前、后懸架的固有頻率應(yīng)避開激振效率。另外，由于來自路面的激振先作用于前輪，然后才作用到后輪，為減輕由此引起的縱向角振動，前懸架的固有頻率應(yīng)略低于后懸架，亦即前懸架剛度略低于后懸架。

2．懸架阻尼懸架系統(tǒng)的阻尼主要來自減振器、鋼板彈簧葉片之間的摩擦以及輪胎變形時(shí)橡膠分子間的摩擦。其作用是使車身的振動迅速衰減，減小傳遞給乘員和貨物的振動加速度，縮短振動時(shí)間，改善行駛平順性，還能改善車輪與道路的接觸狀況，防止車輪跳離地面，提高操縱穩(wěn)定性。在使用中，應(yīng)注意減振器及鋼板彈簧的維護(hù)，以防減振器失效及彈簧片生銹鎖住而影響行駛平順性。

3．輪胎輪胎對行駛平順性的影響主要取決于輪胎的徑向剛度，適當(dāng)減小輪胎的徑向剛度，可以改善行駛平順性。比如采用子午線輪胎，徑向剛度減小，輪胎的靜撓度增加40％以上，行駛平順性得到改善。但輪胎剛度過低的，會引起側(cè)向偏離加大，影響汽車的操縱穩(wěn)定性。在使用中，通過動平衡試驗(yàn)消除輪胎的動不平衡現(xiàn)象，也是保證行駛平順性的必要措施。

4．座椅座椅的布置對平順性有較大影響。接近車身中部的座位，振幅較小，前、后兩端的座位振幅較大，在相同頻率下，乘員感受到的振動加速度就不一致，所以轎車的座位均布置在前后軸軸距之內(nèi)。載貨汽車和公共汽車，為了減小水平前后方向的振幅，座位在高度方向上應(yīng)盡量縮小與重心間的距離。坐墊也有一定的減振作用。坐墊的剛度和阻尼要作適當(dāng)選擇，以便人—座椅系統(tǒng)的固有頻率避開人體最敏感的4～8Hz范圍，同時(shí)應(yīng)使其相對阻尼系數(shù)達(dá)到0.2以上。

5．非懸架質(zhì)量非懸架質(zhì)量對汽車的平順性有較大的影響，其質(zhì)量的大小直接影響到傳遞到車身上的沖擊力。質(zhì)量越小，沖擊力越小，反之將加大。非懸架質(zhì)量對行駛平順性的影響，常用非懸架質(zhì)量與懸架質(zhì)量之比m／M來評價(jià)，此比值轎車一般在10．5％～14．5%之間，以小些為好。

學(xué)習(xí)任務(wù)2汽車的通過性認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）理解汽車通過性評價(jià)指標(biāo)；（2）掌握汽車通過性的幾何參數(shù)；（3）能正確分析汽車越野行駛時(shí)越過臺階、壕溝的能力；（4）能正確分析影響汽車通過性的主要因素。任務(wù)分析大家都喜歡看F1方程式汽車大賽，那么這些賽車適合在大街上跑嗎？它的爬坡性能會比一般的汽車優(yōu)越嗎？答案當(dāng)然是否定的！雖然方程式賽車具有優(yōu)越的動力性、操控性、穩(wěn)定性、平順性、制動性等，但它的底盤很低，離地間隙很小，當(dāng)路面不平、坡度過大時(shí)，就有可能出現(xiàn)觸頭、托尾及頂起，甚至動彈不了等現(xiàn)象。也就是說，它雖然具有眾多的優(yōu)良性能，但卻失去了在不平路面的通過性能，所以它只適合在賽道上奔跑。因此，我們有必要研究不同類型車輛的通過性，給大家在選車及使用車輛時(shí)提供一些參考。任務(wù)實(shí)施汽車的通過性又稱越野性，是指汽車能以足夠高的平均車速通過各種壞路及無路地帶的能力，如通過松軟地面（松軟的土壤、沙漠、雪地、沼澤地）、坎坷不平地段和各種障礙（陡坡、側(cè)坡、壕溝、臺階）等。尤其是軍用、農(nóng)用、工地及林區(qū)使用的汽車，要求有良好的通過性。汽車的通過性主要決定于汽車的支承—牽引參數(shù)及幾何參數(shù)，也與汽車的動力性、平順性、機(jī)動性、視野等性能密切相關(guān)。【項(xiàng)目1】－汽車通過性評價(jià)指標(biāo)及幾何參數(shù)認(rèn)知

1．汽車支承通過性評價(jià)指標(biāo)目前，常采用牽引系數(shù)、牽引效率及燃油利用指數(shù)三項(xiàng)指標(biāo)來評價(jià)汽車的支承通過性。（1）牽引系數(shù)TC：單位車重的掛鉤牽引力（凈牽引力）。它表明了汽車在松軟地面上加速、爬坡及牽引其他車輛的能力。其表達(dá)式為式中:Fd為汽車的掛鉤牽引力；G為汽車重力。（2）牽引效率（驅(qū)動效率）TE：驅(qū)動輪輸出功率與輸入功率之比。它反映了車輪功率傳遞過程中的能量損失，這部分損失是由于輪胎橡膠與簾布層間摩擦生熱及輪胎下土壤的壓實(shí)和流動而造成的。其表達(dá)式為(6－2)式中:ua為汽車行駛速度；TW為驅(qū)動輪輸入轉(zhuǎn)矩；ω為驅(qū)動輪角速度；r為驅(qū)動輪動力半徑；sr為滑轉(zhuǎn)率。（3）燃油利用指數(shù)Ef：單位燃油消耗所輸出的功。其表達(dá)式為(6－3)式中:Q1為單位時(shí)間內(nèi)的燃油消耗量。

2．汽車通過性的幾何參數(shù)因汽車與地面間的間隙不足而被地面托住，無法通過的情況稱為間隙失效。當(dāng)車輛中間底部的零件碰到地面而被頂住時(shí)，稱為頂起失效；當(dāng)車輛前端或尾部觸及地面而不能通過時(shí)，分別稱為觸頭失效和托尾失效。顯然，后兩種情況屬同一類失效。與間隙失效有關(guān)的汽車整車幾何尺寸稱為汽車通過性的幾何參數(shù)。這些參數(shù)包括最小離地間隙、縱/橫向通過半徑、接近角、離去角、最小轉(zhuǎn)彎半徑和內(nèi)輪差等，如圖6－4所示。

1）最小離地間隙h

最小離地間隙用符號h表示，是指汽車除車輪以外的最低點(diǎn)與路面之間的距離，如圖6－4所示。它表征了汽車能無碰撞地越過石塊、樹樁等障礙物的能力。汽車的飛輪殼、前橋、變速器殼、消聲器、驅(qū)動橋的外殼、車身地板等處一般有較小的離地間隙。圖6－4汽車通過性的幾何參數(shù)

2）縱向通過半徑ρ1在汽車側(cè)視圖上作出的與前后車輪及兩軸中間輪廓線相切之圓的半徑，稱為縱向通過半徑，用符號ρ1表示。它表示了汽車能夠無碰撞地通過小丘、拱橋等縱向凸起障礙物的輪廓尺寸。ρ1越小，汽車的通過性越好。

3）橫向通過半徑ρ2在汽車的正視圖上所作與左右車輪及兩輪之間輪廓線相切之圓的半徑，稱為橫向通過半徑，用符號ρ2表示。它表示了汽車通過小丘及凸起路面等橫向凸起障礙物的能力。ρ2越小，通過性越好。最小離地間隙不足，縱向和橫向通過半徑過大，都容易引起頂起失效。

4）接近角γ1和離去角γ2

從汽車前端突出點(diǎn)向前輪引切線，該切線與路面的夾角γ1稱為接近角。γ1越大時(shí)，越不易發(fā)生觸頭失效。從汽車后端突出點(diǎn)向后輪引切線，該切線與路面的夾角γ2稱為離去角。γ2越大時(shí)，越不容易發(fā)生托尾失效。

5）最小轉(zhuǎn)彎半徑RH和內(nèi)輪差d

轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到極限位置，作轉(zhuǎn)彎行駛，前外輪印跡中心至轉(zhuǎn)向中心的距離（左、右轉(zhuǎn)彎，取較大者），稱為汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑（見圖6－5），用符號RH表示。內(nèi)輪差是指前內(nèi)輪軌跡與后內(nèi)輪軌跡半徑之差，圖中用d表示。這兩個(gè)參數(shù)表示車輛在最小面積內(nèi)的回轉(zhuǎn)能力和通過狹窄彎曲地帶或繞過障礙物的能力。機(jī)動車安全檢測條件規(guī)定，機(jī)動車最小轉(zhuǎn)彎半徑，以前外輪軌跡中心線為基線測量，其值不得大于24m。當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑為24m時(shí)，轉(zhuǎn)向軸和末軸的內(nèi)輪差以兩輪軌跡中心線計(jì)，不得大于3.5m。圖6－5最小轉(zhuǎn)彎半徑RH和內(nèi)輪差d【項(xiàng)目2】－汽車越過臺階、壕溝的能力分析在越野行駛中，常以很低的車速去克服某些障礙物，如臺階、壕溝等。這時(shí)，可用靜力學(xué)平衡方程式求得障礙物與汽車參數(shù)間的關(guān)系。圖6－6為硬路面上后輪驅(qū)動汽車越過臺階時(shí)的受力情況。圖6－6硬路面上后輪驅(qū)動汽車越過臺階時(shí)的受力由圖6－6(a）可知，前輪（從動輪）碰到臺階時(shí)的平衡方程式為(6－4)式中：FZ1′——臺階作用于前輪（從動輪）的反作用力；

G——汽車總重力；

FZ2——為后軸負(fù)荷；

fr——滾動阻力系數(shù)；

μg——附著系數(shù)。將方程式(6－4)中的G、FZ1′、FZ2消除，可得無因次方程式：(6－5)由圖6－6中的幾何關(guān)系可知：(6－6)將式(6－6)代入式(6－5)，并設(shè)硬路面上的fr=0，則式(6－5)成為(6－7)式中：它表示前輪越過臺階的能力。為前輪單位車輪半徑可克服的臺階高度，當(dāng)后輪（驅(qū)動輪）碰到臺階時(shí)（圖6－6(b)），其平衡方程式為(6－8)式中：FZ1′——臺階作用于后輪（驅(qū)動輪）的反作用力；

FZ1——前軸負(fù)荷；將 及fr=0代入式(6－8)，可解得(6－9)將不同的附著系數(shù)代入式(6－7)和式(6－9)可發(fā)現(xiàn)，后輪是限制汽車越過臺階的因素。式(6－9)計(jì)算所得的汽車越障能力與附著系數(shù)的關(guān)系曲線如圖6－7下部所示。圖6－7汽車越障能力與附著系數(shù)的關(guān)系圖6－84×4汽車在硬路面上越過臺階時(shí)的受力圖按與上述同樣的方法，當(dāng)前輪與臺階相遇時(shí)，則有(6－10)

同樣，將 代入式(6－10)，可求出。經(jīng)分析計(jì)算可知， 隨的增加而降低；另外，增加 的值時(shí)，可使4×4汽車前輪越過臺階的能力顯著提高，甚至可使車輪爬上高度大于半徑的臺階。當(dāng)后輪遇到臺階時(shí)，有(6－11)式中：h0——汽車質(zhì)心至前后軸心連線的距離；

β——傳動軸與水平線的夾角。用同樣的方法解汽車越過壕溝的問題時(shí)，可以看到，溝寬Ld與車輪直徑r之比值，同上面求得的值間只有一個(gè)換算系數(shù)的差別，它們之間的關(guān)系為(6－12)圖6－9車輪可越臺階與壕溝尺寸換算圖驅(qū)動輪在汽車上的部位及數(shù)目對通過性的影響還可從克服坡度能力加以論述。汽車上坡行駛時(shí)，其行駛所能克服的坡度大小與此有密切關(guān)系。當(dāng)汽車在壞路上行駛時(shí)，其行駛速度較低，故可略去空氣阻力和加速阻力。前驅(qū)動汽車上坡的通過性最差，全輪驅(qū)動車輛爬坡能力最大。此外，增加汽車驅(qū)動輪數(shù)，還可提高汽車附著質(zhì)量，增加驅(qū)動輪與松軟地面的接觸面積，這是改善汽車通過性的最有效方法。因此，越野汽車都采用全輪驅(qū)動。【項(xiàng)目3】－影響汽車通過性的主要因素分析

1．汽車結(jié)構(gòu)為了保證汽車的通過性，除了要減小行駛阻力外，還必須提高汽車的驅(qū)動力和附著力，可采用副變速器或分動器、液力傳動、高摩擦式差速器和驅(qū)動防滑系統(tǒng)等來實(shí)現(xiàn)。

1）發(fā)動機(jī)的功率與扭矩汽車通過壞路或無路地帶時(shí)，要克服較大的道路阻力。為此，要提高汽車的通過性，就必須提高單位汽車重力發(fā)動機(jī)扭矩Me/G，或提高比功率Pe/G。2）傳動系傳動比要提高動力性，另一方面要增大傳動系傳動比，故越野車均設(shè)有副變速器或使用兩擋分動器。越野汽車增加傳動系總傳動比的另一作用是降低最低穩(wěn)定車速，以減小穩(wěn)定車輪對松軟路面的沖擊，從而減少由此引起的土壤剪切破壞的概率，提高汽車通過壞路或無路地段的能力。越野汽車的最低穩(wěn)定車速值如表6.1所示。表6.1越野汽車的最低穩(wěn)定車速汽車總質(zhì)量/kN<19.6<63.7<78.4>78.4最低穩(wěn)定車速/(km/h)<5<2~3<1.5~2.50.5~1

3）差速器在汽車傳動系中安裝差速器，可使左右驅(qū)動車輪以不同的角速度轉(zhuǎn)動。普通齒輪式差速器由于具有在驅(qū)動輪間平均分配轉(zhuǎn)矩的特性，因此會大大降低汽車的通過性。這是因?yàn)椋?qū)動輪上驅(qū)動力的大小取決于附著力較小的一側(cè)車輪，所以驅(qū)動力可能不足以克服行駛阻力，而使汽車失去通過能力。差速器中機(jī)件間的摩擦作用對提高汽車的通過性是有益的。正是由于這種摩擦作用，差速器才可能將較大的轉(zhuǎn)矩傳給不滑轉(zhuǎn)的車輪。越野汽車上通常采用凸塊或蝸桿等高摩擦差速器，總驅(qū)動力可增加10％～15％。如采用強(qiáng)制鎖止差速器，總驅(qū)動力可增加20％～25％。

4）驅(qū)動防滑系統(tǒng)汽車在泥濘路段或冰雪路面行駛時(shí)，因路面的附著系數(shù)較小，常出現(xiàn)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)（或空轉(zhuǎn)）的現(xiàn)象。另外，汽車在起步、加速過程中以及汽車在非對稱路面（不同附著系數(shù)的路面）上行駛或轉(zhuǎn)彎時(shí)，也容易產(chǎn)生驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。當(dāng)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的驅(qū)動力很小，且抵抗側(cè)向力的能力下降。當(dāng)遇有側(cè)向風(fēng)或橫向斜坡時(shí)，極易使汽車發(fā)生側(cè)滑。隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng)ASR在現(xiàn)代汽車上得到應(yīng)用。汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng)ASR是制動防抱系統(tǒng)ABS的延伸。ABS可以防止