智能电动汽车试验学 课件 第九章 通过性试验

第九章通过性试验汽车通过性概述

定义汽车以足够高平均车速通过坏路、无路地带及障碍的能力。

涉及场景坏路及无路地带含松软地面、坎坷地段；障碍包括陡坡、侧坡等。通过性分类

几何通过性穿越坎坷路段和障碍的能力，取决于结构和几何参数。

牵引通过性通过坏路和无路地带的能力，取决于地面性质和牵引能力。通过性重要性

适用车辆农林、矿区、建筑工地车辆及军用车需良好通过性。学习目标

关键参数掌握评估汽车越野性能的关键参数。

牵引力知识熟悉汽车连接牵引力的相关知识。

翻车故障了解汽车翻车故障的现象与原因。

影响因素熟悉影响汽车越野性能的各种因素。

测试方法了解汽车通过性测试的方法和过程。汽车通过性评价指标及几何参数：汽车通过性几何参数

汽车通过性评价指标包括最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过角、最小转弯直径等，反映车辆越野能力。

汽车通过性几何参数具体为车辆底部最低点至地面距离，车前轮切线至前保险杠下缘角度，后轮切线至后保险杠下缘角度，以及车身纵向最高点与地面夹角和车辆回转所需最小圆直径。汽车通过性评价指标及几何参数：汽车通过性几何参数最小离地间隙

汽车通过性几何参数最小离地间隙反映无碰撞通过能力，前桥保护飞轮壳体，后桥装大直径主传动齿轮，图9-1示最小间隙位置。

汽车类型与通过性指标轿车4×2最小离地间隙120～200mm，接近角20～30°，离去角15～22°；4×4则为210～370mm，45～50°，35～40°；货车4×2为250～300mm，25～60°，25～45°；4×4、6×6为260～350mm，45～60°，35～45°；越野车4×4为210～370mm，45～50°，35～40°；客车6×4、4×2为220～370mm，10～40°，6～20°。汽车通过性评价指标及几何参数：汽车通过性几何参数接近角接近角γ1（°）指满载静止时，车身前端凸出点向前车轮引切线与路面夹角，表征接近障碍物不碰撞能力，γ1越大越不易触头失效。离去角离去角γ2（°）：满载静止时，车身后端凸出点向后车轮引切线与路面夹角，表征汽车离开障碍物不碰撞能力，角度越大越不易托尾失效。纵向通过角纵向通过角β指车辆满载静止时，前后车轮外缘切平面交于车体下部所夹最小锐角，表征通过小丘等障碍物的轮廓尺寸，β越大通过性越好。汽车通过性评价指标及几何参数：汽车通过性几何参数最小转弯直径和内轮差

最小转弯直径定义为汽车转向极限时，外轮轨迹圆直径，反映通过狭窄或绕障能力，dH小则机动性佳，GB7258-1997规定不大于24m。

内轮差指转向时前后内轮轨迹圆半径之差，当转弯直径24m时，内轮差不得超过3.5m，影响车辆转弯性能。汽车通过性评价指标及几何参数：汽车通过性几何参数转弯通道圆

汽车转弯通道极限转向时，车体投影形成内外圆，内圆直径大、外圆直径小提升通过性，见图9-3。通过性几何参数内圆直径增大，外圆直径减小，优化车辆转弯空间需求，增强道路适应能力。汽车通过性评价指标及几何参数：牵引通过性评价指标评价车辆牵引通过性的关键指标主要包括：最大单位驱动力、附着质量和附着质量系数以及车辆接地比压汽车通过性评价指标及几何参数：牵引通过性评价指标最大单位驱动力

土壤推力与土壤阻力土壤推力由地面反作用力产生，土壤阻力包括压实、推土及弹滞损耗，两者差值反映土壤强度与储备能力，影响车辆通过性。

最大单位驱动力通过优化传动比、增强发动机功率、添加变速箱或分动器，以及限制额定载重，可提升最大单位驱动力，增强车辆慢速行驶时的牵引力。汽车通过性评价指标及几何参数：牵引通过性评价指标附着质量和附着质量系数附着质量概念指驱动轴载质量，与总质量比值，影响汽车通过性。附着条件要求需满足∅∅≥关系，∅为道路阻力，∅为滑动附着系数，保证坏路面行驶能力。附着质量系数作用∅值大提升通过性，如意大利4×2牵引车列车∅=0.27，全轮驱动汽车∅=1，优化支承通过性。汽车通过性评价指标及几何参数：牵引通过性评价指标车轮接地比压

车轮接地比压影响低比压减小车辙深度，降阻防陷，增大地面剪切力，降滑风险，适于松软地面。

车轮接地比压与轮胎气压接地比压正比轮胎气压，硬路面额定载时，关系由系数Kw决定，Kw随帘布层数增加而增大。汽车的挂钩牵引力

汽车挂钩牵引力由土壤推力与阻力差决定，反映土壤强度，关键于加速、爬坡及无路区域通过能力。汽车的挂钩牵引力：松软路面对车辆的土壤推力土壤推力原理

松软地表行驶时，驱动轮施水平力致地表剪切变形，产生的水平反作用力为土壤推力，通常小于硬质路面附着力。粘土表面的土壤推力

粘土表面土壤推力与土壤粘聚力和轮胎接触面积有关，与轮胎垂直负荷无关。摩擦性土壤的土壤推力

干燥沙土等摩擦性土壤散碎无粘性，颗粒挤压因摩擦不易滑动，剪切时沙粒间产生摩擦力，最大土壤剪切力与负荷成正比。汽车的挂钩牵引力：松软路面对车辆的土壤推力土壤推力的综合特性

土壤特性土壤含粘性和摩擦性成分,形成颗粒混合体,影响土壤推力。

土壤推力计算纯摩擦性土壤中,最大土壤推力约等于车重70%,粘性土壤中,土壤推力由轮胎接地面积决定。汽车的挂钩牵引力：松软路面对车辆的土壤阻力土壤阻力概述汽车在松散地面行驶需对抗土壤阻力，包括压实、推土阻力及轮胎弹滞损耗阻力，较硬质路面滚动阻力显著增加。推土阻力与压实阻力充气轮胎在松软地面滚动时，推动土壤形成前缘波产生推土阻力；胎面变平面形成压实阻力；弹性迟滞损失形成阻力。土壤阻力计算公式土壤阻力计算公式涉及车轮宽、沉陷量、土壤重力、承载能力系数、粘聚与摩擦变形指数、沉陷指数、胎体刚度压力、充气压力、弹滞损耗阻力、经验系数、车辆实际速度。汽车的挂钩牵引力

汽车的挂钩牵引力土壤推力与土壤阻力之差为挂钩牵引力，反映土壤强度储备，是评估汽车松散路面通过性的指标。汽车的倾覆失效汽车侧翻条件与影响因素汽车过障碍时，过大侧坡或纵坡会致倾覆。侧坡行驶时，坡度使重力过一侧车轮接地中心，另一侧车轮地面法向反作用力为零时发生侧翻。防止侧翻需质心高度低、轮距宽。汽车的倾覆失效：高速行驶侧翻风险与速度限制

汽车侧翻原理良好道路上汽车高速曲线行驶时，侧向惯性力作用会导致侧翻，设汽车作等速圆周运动。

受力分析汽车左右车轮法向反力公式分别为1=2−ℎ、2=2+ℎ，侧翻临界状态FZ1=0时，2=ℎ。

最大车速计算显然，汽车不侧翻的最大允许车速为=6.48ℎ（9-18）

稳定性设计因此，为了保证汽车高速行驶的横向稳定性，轿车都力求保持一定轮距，并尽量降低质心高度。汽车的倾覆失效

侧滑条件与附着系数关系大侧坡角度坡道可能发生侧滑，侧坡角正切值等于侧向附着系数时汽车整车侧滑，应满足tgβ＞tgβ'。

纵向倾覆条件与质心位置同理，可导出纵向倾覆的条件，它也取决于质心高度与质心至前轴或后轴的距离。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的结构因素汽车车轮

轮胎花纹轮胎花纹设计显著影响抓地力，通用型适于好路面，越野型适于松软地面，混合型介于两者间，适合多地形。轮胎直径与宽度增大轮胎直径和宽度可减少接地压力，提升通过性，但需调整传动比，低气压拱形轮胎适于非硬质路面，增加接地面积。车轮和驱动桥双轮胎配置增加滚动阻力，单轮胎和多驱动桥提升驱动能力和通过性，降低打滑风险。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的结构因素

前后轮距前后轮距相等使后轮沿前轮压实痕迹行驶，降低滚动阻力，增强通过性。

前后轮接地比压前轮接地比压小于后轮20%-30%，滚动阻力最小，通过合理分配负荷和调节气压实现。

从动车轮数和驱动车轮数全轮驱动提升爬坡性能和通过性，增加驱动轮数量优化接触面积，后轮驱动4x2汽车越障能力较4x4降低50%。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的结构因素

悬架结构非独立悬挂越野车跨越崎岖地面时，驱动轮垂直负荷可能急剧降低甚至离地，影响通过性能；独立悬挂和平衡式悬挂可确保驱动轮持续接地并保持良好附着性，独立悬挂还能增加最小离地间隙，提升通过性。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的结构因素传动系统结构

01副变速器和分动器增加总的传动比，提升动力，稳定低速行驶，增强地面附着。

02液压传动平稳增加扭矩，减少土壤破坏，降低滚动阻力，增强附着，消除扭转振动。

03高摩擦式差速器非平均分配转矩，增大驱动力，提高通过性，常用于越野车，配合差速锁使用。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的结构因素驱动防滑系统（ASR）

汽车通过性下降原因路面附着系数低致驱动轮滑转，动力受限，通过性降，轮胎磨损快，侧向力抵抗弱，易侧滑。

ASR系统作用自动调驱动轮扭矩，超阈值滑转时施制动力，恢复后解除，未滑转轮正常扭矩，提升方向稳定、起步与动力，减轻驾驶疲劳。

ASR与ABS关系ASR为ABS扩展，ABS专注制动稳定与转向，ASR确保驱动附着，最大化驱动力，保持驱动稳定。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的使用因素行驶车速

低速行驶对通过性的影响低速行驶减少土壤剪切和车轮滑转，提升复杂地形越障能力。

越野汽车最低稳定车速根据汽车质量和传动系统参数，计算得出不同质量车辆的最低稳定车速。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的使用因素轮胎气压

01轮胎气压调节低气压增大地面接触面积，提升抓地力，但硬路面下增阻，缩短寿命。

02中央充气系统装备可调气压系统，优化不同路面性能，气压调节范围49至343千帕斯卡。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的使用因素车轮防滑链湿滑泥泞路面下有硬土层时，在轮胎上装备防滑链可打破水膜，使轮胎接触地面坚实部分，增强抓地力，提高车辆通过性。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的使用因素驾驶技术

驾驶技巧低速挡穿越松软地面，维持直线，避免换挡急加速。

轮胎管理双胎间泥沙减少摩擦，适度提速助甩泥，保持良好抓地力。

差速锁使用预锁差速器防滑转，恶劣路面后解锁，维护正常行驶状态。

涉水能力密封关键部件，抬高空气滤清器，增强越野车水域穿越能力。汽车通过性试验

汽车通过性试验涵盖几何参数测量，最大钩挂牵引力，行驶阻力测试，特定路面地形通过性实验。汽车通过性试验：通过性参数测试汽车通过性测试涵盖最小间隙、接近角、离去角、纵向通过角、转弯半径及通道形状。试验指标关键指标包括地面间隙、角度特性及转弯性能，全面评估车辆通过能力。汽车通过性试验：通过性参数测试

测试条件测试场地需水平坚硬且足够汽车全圆周行驶，转向轮直线放置，轮胎气压符合设计要求，前轮最大转角符合技术条件规定。

测试仪器、设备高度尺量程0～1000mm，最小刻度0.5mm；离地间隙仪量程0～500mm，最小刻度0.5mm；角度尺量程0°～18°，最小刻度1°；钢卷尺量程0～20m，最小刻度1mm；行驶轨迹显示装置；水平仪。汽车通过性试验：通过性参数测试测试部位及载荷状况

通过性参数测试测试接近角、离去角、纵向通过角，包括空车与满载状态，确定车辆越野能力。

最小离地间隙测试测量满载时车辆中间部分最低点至地面距离，标识最低部件，评估通过性能。

汽车转弯直径测定安装轨迹显示设备于关键位置，慢速行驶至转向极限，测量闭合轨迹圆直径，取平均值为结果。汽车通过性试验：汽车稳定性参数的测试汽车静态横向稳定性标准汽车静态横向稳定性是设计结构合理的重要方面，不同类型汽车满载静态侧倾稳定角有不同最小角度要求。汽车静态横向稳定性测试方法汽车放倾斜试验台，纵中心线与台转轴中心线平行，制动并对侧固定绳索（无预拉力），逐步倾斜至规定角度，未翻倒则合格。测量车辆最大横向稳定角测量车辆最大横向稳定角：试验台倾斜至车辆侧滑或翻转，记录角度；左右各测2-3次，取平均值。汽车通过性试验：牵引试验

汽车牵引性能测试评估拖拉挂车动力，含牵引力与最大拖钩牵引力测试。

牵引试验目的测定汽车拖拽能力，确保安全高效行驶。汽车通过性试验：牵引试验试验条件

气候条件无雨雾，湿度<95%，气温0-40℃，风速≤3m/s。

试验道路3km长，8m宽，坡度<0.1%，沥青或混凝土面，干燥平坦。

试验车辆装载质量按制造商规定最大装载或总质量，物品均匀分布，固定牢固。

轮胎气压气压≥制造商最低标准，测试条件与速度测试一致。汽车通过性试验：牵引试验牵引性能测试

牵引连接方式使用水平牵引杆连接试验车与载重拖车，确保纵向轴线与行车方向对齐，钢丝绳牵引时长度超15米，自锁差速器需锁定。

测试操作启动汽车至所需挡位，节气门全开加速至最高车速80%，记录稳定车速下的拖钩牵引力，每挡位记录5-6组数据，确保车速稳定超10秒，往返测试取平均值。汽车通过性试验：牵引试验最大拖钩牵引力测试

牵引试验准备确保传动系统调整至最大传动比，自锁差速器锁定，使用超15米长钢丝绳牵引。

牵引试验过程车辆缓慢加速至钢丝绳拉直，加速至约80%最高速度，施加负荷使速度平稳降低，记录最大拖钩牵引力，进行往返测试取平均值。汽车通过性试验：牵引试验模拟爬坡度试验负荷拖车提供可调整恒定负荷，可模拟坡道阻力，用于评估汽车攀爬坡道能力。汽车通过性试验：牵引试验行驶阻力及滚动阻力系数试验

行驶阻力测试试验车辆空挡被纹理盘拖曳，记录恒速下的阻力，波动大需检查路面。最大拖钩牵引力测试移除半轴，低速牵引测滚动阻力，计算得出滚动阻力系数，反映汽车通过性。汽车通过性试验：特殊路面通过性试验

汽车通过性试验对比试验法评估，选参照车辆比较，常为生产线车型或市场新款，确保对比有效相关。

特殊路面通过性试验未标准化评估体系，实践用对比法，依据车辆特性选参照，保证测试准确性和实用性。汽车通过性试验：特殊路面通过性试验沙地通过性试验

沙地通过性试验目的获取汽车沙地平均速度与车轮滑转率，评估通过能力。

沙地选择与准备选用专门试验场或天然沙地，底层压实，上铺100~300mm软沙，确保长宽达标。

试验设备安装驱动轮装转数传感器，车身多点装加速度传感器，监测振动。汽车通过性试验：特殊路面通过性试验试验过程车辆直线停放起点，各挡位、不同转速起步至熄火或严重滑转，记录时间、距离、转数及振动。平均行驶速度计算利用行驶时间与距离计算平均速度，公式v=3.6s/t，单位km/h。车轮滑转率计算基于理论与实际行驶距离差值，计算车轮滑转率，公式=(s0-s)/s0×100%，s0=2πn·rk。汽车通过性试验：特殊路面通过性试验泥泞地通过性试验

01泥泞地通过性试验目的获取汽车在泥泞地的平均速度与车轮滑转率，评估通过性能。

02泥泞地通过性试验条件需100mm厚泥泞层，场地长≥100m，宽≥7m，及时试验防干燥。

03泥泞地通过性试验方法规定转速与挡位，记录时间、距离、转速，计算平均速度与滑转率。

04泥泞地通过性试验附加测试同时测定最大拖钩牵引力与行驶阻力，全面评估车辆性能。汽车通过性试验：特殊路面通过性试验冰雪路面通过性试验

冰雪路面通过性试验目的考核汽车冰雪路面行驶能力，包括起步加速、减速、转向、直线行驶稳定性及制动效能。

冰雪路面通过性试验场地要求需宽阔雪地，长度≥200m，宽度≥20m，含30mx30m平地，试验前处理雪地以符合要求。

冰雪路面通过性试验过程车辆从一端起步，加速至30~50km/h，转向行驶，减速至10km/h停车，评估各项性能。

制动效能测试测初速20km/h制动距离、减速度，记录甩尾、跑偏，对比防滑装置使用效果。汽车通过性试验：特殊路面通过性试验

凸凹不平路面通过性试验凸凹不平路面通过性试验目的是检验汽车操纵稳定性、平顺性、噪声、可靠性和强度等，在强化坏路或公路、自然道路（含鱼鳞坑路、搓板路、扭转路等）上，以高速行驶测