汽车通过性评价指标：从汽车运用工程学角度探讨

1.轮廓通过性及评价指标

当通过坎坷不平路段和障碍时，由于汽车与不规则地面的间隙不足，可能出现汽车被拖住而无法通过的现象，称为间隙失效。中间底部的零件碰到地面，而被顶住的间隙失效称为顶起失效；前端或车尾触及地面而不能通过的间隙失效称为触头失效或拖尾失效。

与间隙失效有关的整车几何尺寸，决定着汽车的轮廓通过性，称为汽车通过性的几何参数，主要包括：最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过角、最小转弯直径等，其数值范围见表7-3。

表7-3 汽车通过性的几何参数

（1）最小离地间隙 最小离地间隙h（mm）指满载、静止时，汽车除车轮之外的最低点与支撑平面之间的距离，用于表征汽车无碰撞地越过石块、树桩等障碍物的能力。汽车前桥、飞轮壳、变速器壳、消声器和主传动器外壳等与地面的间隙较小。前桥的离地间隙一般比飞轮壳的离地间隙小，以便利用前桥保护较弱的飞轮壳免受冲碰；后桥内装有直径较大的主传动齿轮，一般离地间隙最小，见图7-4。

（2）接近角 接近角γ₁（°）指满载、静止时，自车身前端突出点向前车轮所引切线与路面之间的夹角（图7-4），表征汽车接近障碍物（如小丘、沟洼地等）时，不发生碰撞的能力。接近角γ₁越大，越不易发生触头失效。

图7-4 汽车通过性几何参数

h—最小离地间隙 b—两侧轮胎内缘间距 γ₁—接近角

γ₂—离去角 β—纵向通过角

（3）离去角 离去角γ₂（°）指满载、静止时，自车身后端突出点向后车轮所引切线与路面之间的夹角（图7-4），表征汽车离开障碍物（如小丘、沟洼地等）时，不发生碰撞的能力。离去角γ₂越大，越不易发生拖尾失效。

（4）纵向通过角 纵向通过角β（°）指满载、静止时，在汽车侧视图上通过前、后车轮外缘做切线交于车体下部较低部位所形成的最小锐角，表征汽车可无碰撞地通过小丘、拱桥等障碍物的轮廓尺寸。纵向通过角β越大，汽车顶起失效的可能性越小。

（5）最小转弯直径和内轮差 最小转弯直径d_H（m）指转向盘向左或向右转到极限位置，汽车以最低稳定车速转向行驶时，车辆外转向轮印迹中心在其支承面上的轨迹圆直径中的较大者，表征汽车在最小面积内的回转能力和通过狭窄弯曲地带或绕过障碍物的能力。内轮差d（m）指转向轴和末轴的内轮印迹中心在车辆支承平面上的轨迹圆半径之差（图7-5）。

GB 7258—2004《机动车运行安全技术条件》规定：机动车辆的最小转弯直径，以前轮轨迹中心为基线，测量其值不得大于24m。当转弯直径为24m时，前转向轴和末轴的内轮差（以两内轮轨迹中心计）不得大于3.5m。

（6）转弯通道圆 转向盘转至极限位置，汽车以最低稳定车速转向行驶时，车辆所有点在车辆支承平面上的投影均位于圆外的最大内圆称为转弯通道内圆；包含车辆所有点在车辆支承平面上的投影均位于圆内的最小外圆称为转弯通道外圆。转弯通道外圆与转弯通道内圆间的通道称为转弯通道圆，见图7-6。

图7-5 最小转弯直径和内轮差

图7-6 转弯通道圆

车辆有向左和向右转弯通道圆。转弯通道圆的最大内圆直径越大，最小外圆直径越小，车辆所需的通道宽度越窄，通过性越好。(www.xing528.com)

2.牵引支承通过性

牵引支承通过性的主要评价指标包括：最大单位驱动力、附着质量、附着质量系数及车辆接地比压。

（1）最大单位驱动力 在松软地面上行驶时，驱动轮对地面施加向后的水平力，使地面发生剪切变形，相应剪切变形所构成的地面水平反作用力，称为土壤推力；而轮胎对土壤的压实作用、推移作用而产生的压实阻力、推土阻力，以及轮胎变形引起的弹滞损耗阻力之和统称为土壤阻力。牵引车的挂钩牵引力等于土壤最大推力与土壤阻力之差，表征了土壤强度的储备能力，可用于车辆加速、上坡、克服道路不平的阻力以及牵引与挂钩连接的挂车等装备，反映了汽车通过无路地带的能力。

为了充分利用地面提供的挂钩牵引力，保证汽车的通过性，除了减小行驶阻力外，还必须增加汽车的最大单位驱动力。汽车的最大单位驱动力F_tmax（N）为：

式中 i_R——分动器传动比。

低速行驶时，若忽略空气阻力，最大单位驱动力等于最大动力因数。为了获得足够大的单位驱动力，要求越野汽车有较大的比功率以及较大的传动比。因此，必须提高发动机功率，并在传动系中增加副变速器或分动器，以增大传动系的总传动比。同时，限制额定载质量能提高单位驱动力，还能降低滚动阻力。

（2）附着质量和附着质量系数 附着质量指汽车驱动轴的载质量Mϕ，附着质量系数Kϕ即汽车附着质量Mϕ与总质量M之比。

汽车在松软地面上行驶，首先应满足附着条件的要求，即

Mϕgϕ_g≥Mgψ （7-2）

式中 ψ——道路阻力系数；

ϕ_g——滑动附着系数。

由式（7-2），要满足附着条件，汽车的附着质量系数Kϕ应满足：

K_ϕ值大时，有利于汽车在坏路面上行驶，通过性得以提高。为了保证汽车的支承通过性，应对其提出明确的要求。例如，意大利规定4×2牵引车组成的汽车列车的附着质量系数不小于0.27，英国规定为0.263。全轮驱动汽车的附着质量系数为1，其通过性较非全轮驱动的汽车要好得多。

（3）车轮接地比压 车轮接地比压p（kPa）指车轮对地面的单位压力。汽车在松软地面上行驶时，其滚动阻力系数和附着系数都与车轮接地比压直接有关。车轮接地比压小，轮辙深度小，车轮的行驶阻力和车轮沉陷失效的概率就小。同样，当汽车行驶在粘性土壤和松软雪地上时，降低车轮接地比压可使得车轮接地面积增加，提高地面承受的剪切力，使车轮不易打滑。

车轮接地比压p与轮胎气压p_w有关，车轮在硬路面上承受额定载荷时，其关系式为：

p=K_wp_w （7-4）

系数K_w=1.05～1.20，其大小取决于轮胎刚度。轮胎的帘布层多时，其K_w值较大。

车轮的接地比压与轮胎气压成正比，当汽车在松软地面上行驶时，降低车轮接地比压，可减小轮辙深度，从而可减小滚动阻力。