《汽车理论与性能评价》课件 项目7汽车通过性评价-任务2试验及评价汽车的越野性能

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。

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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

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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。

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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

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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

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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。

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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

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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。

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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。

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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。

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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。

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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

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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。

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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

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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。

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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

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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，

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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。

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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

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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

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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；

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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。

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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2.路试检测的技术条件(1)测试路面应能使汽车行驶至少500m，如果水池距离小于500m，应重复试验使涉水

距离累计不小于500m，包括车辆在水池外的总试验时间应少于20min；(2)试验气象条件应符合GB/T12543的规定；(3)试验车辆转向车轮应以直线前进状态置于试验道路上。

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测试与评价汽车的地形通过性《汽车理论与性能评价》五、实施汽车涉水池测量试验1.汽车通过涉水池的试验方法汽车以不大于10km/h的初始车速稳定驶入选定深度的涉水池，行驶至少500m。如果水

池距离小于500m，应重复试验使涉水距离累计不小于500m，包括车辆在水池外的总试验

时间应少于20min。车辆通过涉水池后，若驾驶室内、行李舱内、空气滤芯、碳罐、各

油液内未出现进水情况，起动机、离合器、制动系、底部护板、

电器附件、仪表等工作

正常，检测电动汽车绝缘电阻正常。可调整涉水池深度，

重复试验过程，直到达到或接

近所能通过的最大值，将涉水深度、通过时间、通过距离、通过情况等记录在相应的记

录表中