汽车理论与性能评价 课件 -项目7　汽车通过性评价

任务7.

1测试与评价汽车几何通过性及

支承通过性《汽车理论与性能评价》一、学习目标知识目标1.能够说出汽车通过性能几何参数；2.能够描述汽车通过性能几何参数的范围；3.能够说出汽车支承通过性能的评价指标；4.能够描述汽车支承通过性能评价指标的含义。能力目标1.能够查阅及使用国家标准GB/T12541-2023，GB1589-2016；2.能够搭建汽车通过性参数测量试验场景；3.能够实施汽车通过性能主观评价过程。素质目标1.汽车通过性参数测量试验中，着重培养学生的动手能力，使其能够正确操作测量工具

并进行实际测量各项通过性参数和数据分析，解决实际问题；2.在整个试验过程中，培养学生的耐心与细心品质，使其能够准确执行测量过程。»测试与评价汽车几何通过性及支承通过性《汽车理论与性能评价》二、任务描述某公司乘用车需要对其开发的样车进行通过性能检测及评价

，作为汽车性能检

测评价人员请查找相关标准，明确通过性能评价指标及评价方法。测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性能检测项目汽车在越野行驶时，

由于与不规则地面的间隙不足，可能出现汽车被托住而无法通过的

现象称为间隙失效。间隙失效包括顶起失效、触头失效以及托尾失效。后两种情况属于同一类失效。汽车的通过性包括支承通过性和几何通过性

。支承通过性是指以足够高的车速通过坏路

和无路地带的能力

。几何通过性是指以足够高的车速通过各种障碍的能力。常采用通过性

的几何参数来评价几何通过性。汽车出现间隙失效现象与汽车几何通过性有关。通过性几何参数主要有接近角Y

1、离去

角Y

2、最小离地间隙hmin

、纵向通过角β、横向通过半径r

、最小转弯半径RH和内轮差d等。测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性能检测项目1.接近角Y1汽车满载、静止时前端突出点向前轮所引切线与地面间的夹角。

Y

1越大，越不易发生触

头失效。越有利于汽车通过纵向坡道。2.离去角Y2汽车满载、静止时，后端突出点向后轮所引切线与地面间的夹角。V越大，

越不易发生托尾失效。测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性能检测项目3.离地最小间隙hmin最小离地间隙是指汽车除车轮以外的最低点与地面之间的距离。它表征了汽车能否越过

石块、树桩等障碍物的能力。最小离地间隙一般出现在汽车的飞轮壳、前桥、变速器壳、消声器主减速器等处。最小离地间隙不足，

纵向和横向通过半径过大，

都容易引起“顶起

失效

”。4.纵向通过角β汽车满载、静止时，分别通过前、后车轮外缘作垂直于汽车纵向对称平面的切平面，当

两切平面交于车体下部较低位置时所夹的最小锐角，称之为纵向通过角，用符号β表示。它表示了汽车能够无碰撞地越过小丘、拱桥等纵向凸起障碍物的轮廓尺寸

。

β越大，汽车的通

过性越好。测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性能检测项目5.横向通过半径r在汽车的正视图上所作与左右车轮及与两轮之间轮廓线相切之圆的半径，称为向通过半

径，用符号r表示。它表示了汽车通过小丘及凸起路面等横向凸起障碍物的能力，r越小，通过性越好。6.最小转弯半径RH车辆在转弯过程中，转向盘转到极限位置，

汽车以最低稳定车速转向行驶时，

外侧转向

车轮滚过的印迹中心至转向中心的距离(左、右转弯，取较大者)，称为汽车的最小转弯半

径，用符号RH表示，如图7-1-1所示。此值决定了汽车转弯时所需的最小空间。RH越小，汽车的机动性越好。测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性《汽车理论与性能评价》测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性三、查阅标准，明确汽车通过性能检测项目图7-1-1

汽车的最小转弯半径《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性能检测项目7.内轮差d内轮差是指前内轮轨迹与后内轮轨迹半径之差，用d表示。而转弯通道内、外圆半径的

差值称为汽车极限转弯时所占空间的宽度，

这两个参数表示车辆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。国标规定，机动车辆最小转弯半径，

以前外轮轨迹中心线为基线测量其值不得大于24m。

当转弯直径为24m时，

内轮差不大于3.5m。测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性能检测项目参考资料7-1-1汽车通过性几何参数分析测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性能检测项目8.汽车支承通过性的评价指标汽车支承通过性常用牵引系数Tc

、牵引效率TE和燃油利用指数Ef来评价。

（1）牵引系数Tc单位车重的挂钩牵引力Tc=Fd/G

7-1-1式中:

Fd--汽车挂钩牵引力;G--车重牵引系数Tc

,体现了汽车在松软地面上加速、爬坡以及牵引其它车辆的能力。该数值越

大汽车在松软地面上加速、爬坡以及牵引其它车辆的能力越强。测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性能检测项目8.汽车支承通过性的评价指标（2）牵引系数TE驱动轮输出与输入功率之比。TE

=

Fdu/T⑴⑴

7-1-2式中

:u--车速;T⑴--驱动轮输入转矩;⑴--驱动轮角速度。牵引效率TE表明了在能量传输过程中驱动轮的能量损失，这部分损失是由于轮胎橡胶与

帘布层之间摩擦生热以及轮胎下土壤的压实和流动而造成的。该数值越小说明驱动轮损失的能量越测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性能检测项目8.汽车支承通过性的评价指标（3）燃油利用指数Ef单位燃油消耗所输出（牵引）的功。测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性能检测项目9.汽车通过性的支承和牵引参数汽车行驶的驱动-附着条件为Ff

+

F⑴

+

Fi

≤

Ftmax

≤

Fφ

7-1-3汽车在坏路上行驶时，车速较低，可忽略

F⑴,又考虑汽车在水平道路上，则Fi

亦可略去，测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性故有

f《汽车理论与性能评价》7-1-4max三、查阅标准，明确汽车通过性能检测项目9.汽车通过性的支承和牵引参数式中，

Gφ/G称为相对附着质量系数。则f≤Dmax

≤

φ

7-1-5可以看出，

f、j

、Gφ/G

、Dmax

是汽车的主要支承和牵引参数，

而f、j与车轮对地面的

单位压力P有关，所以汽车通过性的支承和牵引参数有车轮接地比压、附着质量及相对附着

质量系数。7-1-5测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性能检测项目9.汽车通过性的支承和牵引参数（1）附着质量和附着质量系数φ附着质量是指轮式汽车车辆驱动轴载重质量G

，车辆附着质量与总质量Ga之比称为附着

质量系数。附着质量和附着质量系数大，有利于汽车在坏路面上行驶，

丧失通过性的可能

性就小

。为了保证车辆的支承通过性，应对车辆附着质量有明确的要求，例如意大利对4x2

牵引车组成的汽车列车的附着质量系数规定为0.27，英国规定为0.263。测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性能检测项目9.汽车通过性的支承和牵引参数（2）车轮接地比压车轮接地比压是指车轮对地面的单位压力

。车辆在松软地面上行驶的滚动阻力系数和附

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。车轮接地比压P与轮胎气压PW

有关，车轮在硬路面上承受额定载荷时，

其关系为P

=

KWPW

7-1-6测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性能检测项目9.汽车通过性的支承和牵引参数（2）车轮接地比压式中，系数区KW=(1.05～1.2)，它的大小取决于轮胎刚度的大小，帘布层多的轮胎应取

较高的系数值。当汽车在松软的地面上行驶时，降低车轮接地比压，可减小轮辙深度，

从而可减少行驶

的滚动阻力

。

同样，在粘性土壤和松软雪地上，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。测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性《汽车理论与性能评价》四、搭建测量汽车通过性参数的试验场景参考资料7-1-1汽车通过性试验方法测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性《汽车理论与性能评价》五、实施汽车通过性参数测量试验参考资料7-1-1汽车通过性试验方法测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性《汽车理论与性能评价》六、评价汽车通过性能测试方法请参考国家标准GB/T12541-2023汽车通过性试验方法，通过性几何参数主要

有接近角y

1、离去角y

2、最小离地间隙hmin

、纵向通过角β

、横向通过半径r等，

安全技

术条件请参考GB/T7258机动车运行安全技术条件。现代各种汽车的接近角y1、离去角y2、最小离地间隙hmin

、最小转弯半径RH

的数值

可参考下表。测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性《汽车理论与性能评价》测与车评通价过汽性车测几试何及通评过价性及支承通过性六、评价汽车通过性能表

现代各种汽车通过性几何参数《汽车理论与性能评价》感谢观看任务7.2测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》一、学习目标知识目标1.能够说出汽车通过性的影响因素；2.能够说出汽车顶起失效的障碍条件；3.能够说出汽车触头失效的障碍条件；4.能够描述汽车越过台阶、壕沟的能力；5.能够描述汽车的涉水能力。能力目标1.能够查阅及使用国家标准GB/T12541-2023明确被检车辆的技术条件；2.能够搭建汽车越野性能检测场景；3.能够明确实施汽车越野性能检测方法。素质目标1.汽车越野性能检测试验中着重考虑学生的安全问题，采用虚拟仿真实验来完成汽车越

野性能检测，在虚拟试验过程中要强调真实试验过程中可能出现的安全问题来强化学生

的安全意识;2.强化学生独立思考问题解决问题的能力。测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》二、任务描述某公司乘用车需要对其开发的样车进行汽车越野性能检测及评价

，作为汽车性

能检测评价人员，请查找相关标准，明确越野性能评价方法。

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素参考资料7-2-2影响汽车通过性的主要因素

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素1.何为顶起失效当汽车通过由两个相交平面形成的凸起障碍时，汽车与障碍间的相对位置的改变情况。

也可看成是车辆不动而障碍在运动。当车辆中间底部的零部件碰到地面而被顶起的现象，称为顶起失效;如图7-2-1所示，此时障碍顶点A的轨迹为直径等于Dr

的圆，Dr

称为地隙直径。

该圆与同侧前、后两车轮分别相切与B、C两点

。B、C两点的位置可由角“

0

决定，而“

0

又由

汽车的一个车轮刚好滚过障碍顶点时的极限位置所确定。汽车轴距中心线与0B、0C交与O点。

0点即为轨迹圆的圆心。当障碍的尺寸使图上所示的间隙值h<0时，即该圆和汽车底部某零件相交时，则发生顶起失效。当h=0时，即该圆和汽车底部某零件相切时，则是汽车通

过障碍的极限尺寸。这时，

CAB所对应的圆周角即为汽车的纵向通过角。

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》汽车的纵向地隙图7-2-1三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素2.汽车顶起失效的障碍条件汽车顶起失效的障碍条件为:hm

+0.

5(D+

Dr)

sin

α

0

__0.

5D≤0.

5Dr或hm≤0.5(D+

Dr)(1

__

sin

α0)

7-2-1式中，hm

为汽车中部地隙；

D

、Dr

分别为车轮直径和地隙直径。因为

:(D+

Dr)

cos

α

0

=

L可得汽车顶起失效的条件为:hm≤0.5[

D+

Dr__(D+

Dr)2

__L2]

7-2-2

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素3.何为触头失效因车辆前端触及地面而使汽车不能通过的现象，称为触头失效；因车辆后端触及地面而

使汽车不能通过的现象，称为托尾失效。这两种情况属于同一类失效。

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》汽车触头失效的几何条件图7-2-2三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素4.汽车触头失效的障碍条件图7-2-2所示为一辆前悬长为Lf的汽车，通过平面障碍并驶入深h

、沟底坡道角为β1

的沟

里。假定汽车前端底部位置位于前、后车轮的中心平面上，如图7-2-4中小圆圈位置。

由几

何关系可知，汽车发生触头失效的障碍条件为：Lf

7-2-3式中，

“

为汽车失效时纵轴线的倾角；

D为车轮直径。

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素4.汽车触头失效的障碍条件式中的“

角可由图7-2-2的几何关系求得:当确定“

(0<“<β)以后，就可以求得汽车不发生触头失效现象的Lf的极限值。

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素5.车辆越野视频请参考数字版教材完成学习。

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素6.汽车越过台阶、壕沟的能力越野行驶中的汽车常常要克服台阶等障碍，

这时由于其车速很低，故可用解静力学平衡方程来求得障碍物与汽车参数间的关系。对于手动变速器车，将手动变速器置于最低挡，如有副变速器挡位也置于最低挡，若是

自动变速器车，将自动变速器置于前进挡(或按制造商设计要求)，若是全驱车，调整至全

轮驱动

。车辆以不大于5km/h的车速行驶至前轮接近台阶时制动停车，保持挡位不变，松开

制动踏板，选取合适油门开度，通过台阶，

观察在通过台阶过程中车辆运动状况及其部件

与台阶设施有无接触、碰撞或其部件间有无干涉等现象

。车辆通过台阶中，若除车轮外车

辆未出现与地形设施接触、碰撞或部件间干涉。通过后停车检查未出现部件碰撞损坏、连接件损坏或松动、总成工作异常等现象，可选择其他更高的台阶，重复直到达到或接近所能通过的最大值。

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素a)

b)图7-2-3

4×2汽车越过台阶的情况

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素6.汽车越过台阶、壕沟的能力（1）前轮（从动轮）碰到台阶时的受力分析图7-2-3是后轮驱动的四轮汽车越过硬地面上的台阶时的受力情况。

由该图可知，

前轮(从动轮）碰到台阶时(图7-2-5a所示)有下列平衡方程组：F1cos

α+

fF1

sin

α

φF2=

0F1sin

α+

F2

fF1cos

α

G

=0fF1D/2+

F2L

Ga

φF2D/2=

0式中，

G为汽车总重力；

F

1为台阶作用于汽车前轮(从动轮)的反作用力；F2为汽车后轴

负荷；L为汽车轴距；

f为滚动阻力系数；

D为车轮直径；

φ为附着系数。

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素6.汽车越过台阶、壕沟的能力（1）前轮（从动轮）碰到台阶时的受力分析将方程组的G

、F

1

、F

2消掉，并假设硬路面上的f≈0

，利用图7-2-3中的几何关系，计()

1

为汽车前轮单位车轮直径可以克服的台阶高度，该值表示了汽车前轮越过台阶的能力。

由上式可知，

a/L越大或者D/L越大，会越高。就越大，即汽车前轮能够越过的台阶高度就

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》算可得

:三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素6.汽车越过台阶、壕沟的能力（2）后轮(驱动轮)碰到台阶时的受力分析当后轮(驱动轮)碰到台阶时(图7-2-3b所示)有下列平衡方程组：F1

+

F2sin

α+φF2cos

α

G=0fF1

+

F2

cos

α

φF2sin

α

=0F1L

Gb+

φF2

D/2

fF1D/2

=

0式中，

G为汽车总重力；

F

1为汽车前轴负荷；F2为台阶作用于汽车后轮（驱动轮）的反

作用力；L为汽车轴距；

f为滚动阻力系数；

D为车轮直径；

φ为附着系数。

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》为汽车后轮单位车轮直径可以克服的台阶高度，该值表示了汽车后轮越过台阶的能力

。

由上式可知，汽车后轮越过台阶的能力与汽车参数无关，

由于通常a>b

，

比较和6.汽车越过台阶、壕沟的能力（2）后轮(驱动轮)碰到台阶时的受力分析假设硬路面上的f≈0

,将sinα=1

__2

hw

ΤD

代入方程组，消掉G

、F

1

、F2可得:

可知，后轮是限制汽车越过台阶的因素。三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》7-2-6当前轮与台阶相碰时(如图7-2-4a所示)，经分析计算后可知，

()

1

是随L/D的增加而降低的；另外，增大a/L的比值时，可以使4×4汽车前轮越过台阶的能力显著提高，甚至可以使

汽车爬上高度大于车轮半径的台阶。按上述同样的方法，当后轮碰到台阶时(图7-2-4b所示)，通过计算分析可知，

正好与4×4汽车前轮越过台阶时的情况相反，a/L

的比值越小，即轴距较长、前轴负荷较大的汽车，

其后轮越过台阶的能力要比前轮大

。较大的L/D比值时，不论汽车的总质量如何在轴间分配，总会改善后轮的越障能力。三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素6.汽车越过台阶、壕沟的能力（3）

四轮驱动汽车在硬路面上越过台阶时的受力分析四轮驱动汽车在硬路面上越过台阶时的受力情况(如图7-2-4所示)。按上述同样的方法，

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素6.汽车越过台阶、壕沟的能力（3）

四轮驱动汽车在硬路面上越过台阶时的受力分析由图7-2-5可知，4×2汽车的越障能力要比4×4汽车差得多。4×4汽车的越障能力与a/L

的比值有关，有关的数据均已包含在曲线的阴影区内。该区域的上、下限决定于被试汽车

的几何参数

。

由图可知，当φ

=

0.

7时，根据a/L的参数不同，4×4汽车的-0.18~-0.26,

但是后轮驱动的4×2汽车的越障能力比4×4汽车降低一半。同理，汽车越过壕沟的问题时，沟宽与车轮直径之比值与上面求得的

值只有一个换算

系数的差别，因此，只要知道车轮越过垂直障碍的能力，即可求得越过壕沟的宽度与车轮

直径的比值,从而求得越过壕沟的宽度。

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素a)

b)图7-2-5

4×4汽车越过台阶的情况

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确汽车通过性影响因素图7-2-6

汽车越障能力与附着系数的关系

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》四、搭建测量汽车涉水池的试验场景1.被检车辆的技术条件(1)手动变速器置于最低挡，如有副变速器挡位也置于最低挡，

自动变速器置于前进挡(或按制造商设计要求)；(2)全驱汽车调整至全轮驱动状态；(3)被检车辆轮胎气压调节至设计要求气压，装有气压可调轮胎时，

按制造商设计要

求，调至合适气压；(4)同一车型有不同轮胎型号时，应选取配备最小直径尺寸的轮胎车辆进行试验；(5)被检车辆按制造商规定的最大总质量、轴荷、轮荷要求进行装载；

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》四、搭建测量汽车涉水池的试验场景1.被检车辆的技术条件(6)被检车辆轮胎花纹的磨损量不超过原始花纹高度的五分之一；(7)对于装有可调悬架的车辆，被检车辆调整至制造商设计要求的悬架状态；(8)车辆以不大于10km/h的初始车速稳定驶入选定深度的涉水池；(9)被检车辆按车辆制造商规定的涉水技术要求，检查调整车辆的技术状况，

电动客

车应满足GB38032规定的涉水要求，其他电动汽车应满足GB18384规定的涉水要求。

>

测试与评价汽车的地形通过性《汽车理