汽车通过性的三个结构因素

1.行驶系结构

（1）汽车车轮 轮胎花纹、结构参数、气压等对汽车越野行驶滚动阻力和附着能力有较大影响。

1）轮胎花纹。轮胎花纹对附着系数有很大影响。轮胎花纹可分为三类：通用花纹、越野花纹及混合型花纹。通用花纹有纵向肋，花纹细而浅，在较好路面上行驶时，其附着性较好且滚动阻力较小。

越野花纹宽而深，在松软地面上行驶时，嵌入土壤的花纹增加了土壤的剪切面积，提高了附着系数。当路面潮湿时，由于只有凸起部分与地面接触，压强增大，可以挤出水层保持足够的附着系数。矿山、建筑工地以及一些在松软路面上使用的越野汽车均选用越野花纹轮胎。

混合花纹介于通用花纹与越野花纹之间，适用于在城市乡村之间路面上行驶的汽车。现代重型货车驱动轮的轮胎也采用这种花纹。

2）轮胎直径与宽度。增大轮胎直径和宽度都能降低轮胎的接地比压，但增大轮胎直径会使惯性增大，汽车重心升高，还需增大传动系传动比。增大轮胎宽度不仅能降低轮胎接地面比压，还允许胎体有较大变形，因此可降低轮胎气压。若将后轮的双胎换为一个断面比普通轮胎大2～2.5倍的低气压拱形轮胎，接地面积将增大1.5～3倍，接地比压大幅减小，使汽车在沙漠、雪地、沼泽地面上行驶的通过性得以提高。但这种特种轮胎，由于花纹较大，气压过低，不宜在硬路面上工作，否则轮胎将过早损坏和迅速磨损。

3）车轮和驱动桥。实践证明，在松软的地面上，采用双轮胎车轮的滚动阻力比采用单轮胎车轮的滚动阻力大。因此，采用单轮胎可减小行驶阻力。增加驱动桥数，不但增加了附着质量及驱动轮接地面积，发挥更大的驱动力并减少滑转，而且有利于提高通过垂直台阶和壕沟的能力。因此，越野汽车都采用全轮驱动。

4）前轮距和后轮距。在松软地面上行驶时，各车轮都要克服形成轮辙的阻力。如果前后轮距相等，且轮胎宽度相同，则前后轮辙重合，后轮可沿被前轮压实的轮辙行驶，滚动阻力减小，可以提高汽车通过性。所以，多数越野车的前轮距与后轮距相等。

5）前后轮接地比压。前后轮距相等的汽车行驶在松软地面时，当前轮接地比压比后轮的接地比压小20%～30%时，汽车滚动阻力最小。为此，设计汽车时，可将负荷合理分配于前、后轴；也可改变前、后轮的气压，以产生不同接地比压。

6）从动车轮数和驱动车轮数。在越野行驶中，经常以很低的车速越过某些障碍物，如台阶、壕沟等。后轮驱动的4×2汽车的越障能力比4×4汽车约降低一半。

驱动轮及其数目对上坡时通过性有很大影响。前驱动汽车上坡时的通过性最差，全轮驱动车辆爬坡能力最大。此外，增加汽车驱动轮数，还可提高附着质量，增大驱动轮与地面的接触面积，改善汽车通过性。因此，越野汽车都采用全轮驱动。

（2）悬架 装用非独立悬架多轴驱动的越野汽车通过坎坷不平地面时，常会引起某个驱动车轮的垂直载荷大幅度减小，乃至离开地面而悬空，使驱动车轮失去与地面的附着而影响通过性。独立悬架和平衡式悬架允许车轮与车架间有较大的相对位移，使驱动车轮与地面经常保持接触，可以保证有较好的附着性能。同时独立悬架可显著地增大汽车的最小离地间隙，提高汽车的通过性。

2.传动系结构

（1）副变速器和分动器 越野汽车传动系中增设了副变速器，或使分动器具有低档，可以增大总传动比，获得足够大的驱动力；同时，可使汽车能在极低的速度下稳定行驶，减轻对土壤的剪切破坏，提高附着力。(www.xing528.com)

（2）液压传动 装有普通机械传动系的汽车在起动或负荷变化时，由于各部件刚性结合传递转矩，因此驱动轮转矩急剧上升，对土壤产生振动和剪切，土壤结构被破坏，使轮辙加深，起步及行驶困难。

传动系装有液压变矩器或液压偶合器时，能提高发动机工作稳定性，使汽车长时间低速稳定行驶，以减小滚动阻力并提高附着力。而液压传动能使驱动轮转矩逐渐地平顺增长，防止土壤被破坏和车轮滑移。液压传动还能消除机械式传动系经常发生的扭转振动现象，避免驱动力的周期性冲击，可减轻土壤结构的破坏，减小轮辙深度，从而提高附着力，避免车轮滑转。

（3）差速器 普通齿轮差速器的内摩擦力矩很小，可以忽略不计，故左、右半轴的转矩近似相等。这样，如果一侧驱动轮与路面的附着较差（例如陷入泥泞或在冰面上），其驱动力受附着力限制等于Fϕ时，在另一侧驱动轮的驱动力与之相等。因此，汽车驱动力最大值F_tmax为：

F_tmax=2F_ϕ

由于受到附着力的限制，会因最大驱动力F_tmax过小而失去通过性。

高摩擦式差速器的内摩擦力矩M_r较大，因而传动轴输入的转矩不是平均分配到各驱动轮上。如果一侧驱动轮由于附着力不足而滑转，因其转速增大，传给它的转矩就会减小，而另一侧车轮的转矩就增大。因而，汽车驱动力最大值F_tmax为：

式中 r——轮胎半径（m）。

可见，采用高摩擦式差速器后，汽车驱动力最大值增大。越野汽车常采用高摩擦式差速器，例如凸轮式、蜗杆式等。这时总驱动力力可增加10%～15%，因而提高了汽车的通过性。

为避免一侧驱动轮受附着力限制滑转而使整车驱动力受到限制，某些汽车装有差速锁，以便必要时锁止差速器。

（4）驱动防滑系统（ASR）汽车行驶时，如路面的附着系数小，经常出现驱动轮滑转现象。此时，汽车动力性的发挥受到限制，产生的驱动力很小，不足以克服行驶阻力，使汽车的通过性受到限制；驱动轮胎滑转还增强了轮胎磨损，降低了轮胎的使用寿命；并使汽车抗侧向力的能力下降，易于发生侧滑，影响汽车行驶的横向稳定性。

ASR系统的主要作用是自动调节发动机输送到驱动轮的转矩。汽车行驶中，若一侧车轮滑转超过规定值时，控制系统发出控制指令，对滑转车轮施加制动，使之减速。当减速至规定值后，停止制动。若又开始滑转，则重复上述循环过程。在对滑转车轮施加制动的同时，对另一侧无滑转车轮施加正常驱动力矩，其效果相当于差速锁的作用。另外，在驱动轮滑转时，ASR系统自动向驾驶员发出警报，提示不要猛踏加速踏板，注意转向盘操作。采用ASR系统后，改善了汽车的方向稳定性、起步能力和驱动力的发挥，还减轻了驾驶员的工作强度。

随着电子技术的发展，汽车防抱死制动系统（ABS）在汽车上的应用逐渐增多，ASR系统是ABS系统的延伸，前者用于保证汽车在制动过程中的稳定性和转向性能，而后者用于在驱动过程中保证驱动附着条件，充分发挥驱动力，保护汽车驱动稳定性。