横向稳定性-课程中心4.0-青岛理工大学.ppt
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汽车运用工程,汽车与交通学院2015年04月,青岛理工大学精品课程,第六章汽车通过性及平顺性,汽车在行驶过程中,可能会遇到各种坡路、窄路、弯路、坏路甚至无路的情况,那么,汽车能否顺利通过?
在这些不好的路况下,或者在高速行驶中,乘员会不会感觉不舒服,货物会不会损坏?
这些都是使用者关心的问题,这就牵涉到汽车的另外两个性能:
汽车的通过性汽车的平顺性,引言,第一节汽车通过性,书中定义:
汽车在一定载荷下,以足够高的平均速度通过坏路或无路地带(松软地、砂地、雪地、坎坷路面)和克服各种障碍(台阶、陡坡、侧坡、壕沟等)的能力。
汽车的通过性也称为汽车越野性。
汽车的通过性和汽车几何尺寸、牵引能力、重心位置等有关。
第一节汽车通过性,包括:
牵引通过性通过坏路和无路地带的能力。
主要取决于附着条件。
轮廓通过性通过各种障碍的能力。
主要取决于几何尺寸。
倾覆通过性通过纵坡、横坡、弯道的能力。
主要取决于汽车重心。
一、轮廓通过性,第一节汽车通过性,轮廓失效类型,间隙失效由于汽车与地面间的间隙不足造成无法通过。
转向失效由于转向通道尺寸不足造成汽车无法通过。
由整车几何尺寸决定的汽车通过性称为汽车轮廓通过性。
相应的,由于汽车整车几何尺寸造成的汽车行驶时无法通过的现象,称为轮廓失效。
相关概念,第一节汽车通过性,顶起失效汽车中间底部的零件碰到地面而被顶住的间隙失效。
触头失效汽车前端触及地面的间隙失效。
托尾失效汽车车尾触及地面的间隙失效。
间隙失效形式,调头失效由于通道过窄造成无法调头。
转弯失效由于通道过窄造成无法转弯。
转向失效形式,第一节汽车通过性,第一节汽车通过性,第一节汽车通过性,第一节汽车通过性,与轮廓失效有关的汽车整车尺寸。
汽车通过性的几何参数,最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过角最小转弯直径、内轮差、转弯通道圆、车轮半径,第一节汽车通过性,最小离地间隙汽车除车轮外,最低点与路面距离顶起失效。
纵向通过半径前后轮与两轴间最低点相切圆半径顶起失效。
接近角车身前最低点向前轮所引切线与地面之间的夹角触头失效。
离去角车身后部最突出点向后轮所引切线与地面的夹角托尾失效。
第一节汽车通过性,第一节汽车通过性,第一节汽车通过性,第一节汽车通过性,最小转弯直径和内轮差车辆在转向过程中,转向盘向左或向右转到极限位置时,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,称为车辆的最小转弯直径。
它表征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。
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之差,被称为内轮差。
第一节汽车通过性,转弯通道圆转向盘转至极限位置、汽车以最低稳定车速行驶时,车辆所有点在车辆支承平面上的投影均位于圆周以外的最大内圆,称为转弯通道内圆。
车辆所有点在车辆支承平面上的投影均位于圆周以内的最小外圆称为转弯通道外圆。
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。
第一节汽车通过性,轮廓失效是双方面的,一方面取决于汽车整车尺寸,另一方面也取决于障碍物或者转向通道尺寸。
我们要做的,就是尽量提高汽车的轮廓通过性。
汽车通过性的几何参数,第一节汽车通过性,二、牵引通过性,附着质量轮式车辆驱动轴载质量。
附着质量系数车辆附着质量与总质量之比。
主要评价指标,附着质量和附着质量系数,附着质量附着系数车辆接地比压,由汽车驱动力及对地面压力决定的汽车通过性。
第一节汽车通过性,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有关。
第一节汽车通过性,第一节汽车通过性,第一节汽车通过性,第一节汽车通过性,第一节汽车通过性,第一节汽车通过性,第一节汽车通过性,第一节汽车通过性,第一节汽车通过性,第一节汽车通过性,三、倾覆通过性,倾覆的三种情况,汽车在通过过大的侧坡或纵坡会导致汽车倾覆失效。
通过过大纵坡纵翻、纵滑通过过大横坡侧翻、侧滑通过过小弯道侧翻、侧滑,方向:
纵向横向表现:
滑移倾覆,纵向稳定性:
表现:
倾覆滑移(倒溜),横向稳定性:
表现:
倾覆滑移(侧滑),第一节汽车通过性,汽车行驶的纵向稳定性,临界状态:
汽车前轮法向反作用力Z1为零。
Z1L-Gl2cos0+Ghgsin0=0Z1L=Gl2cos0-Ghgsin0=0,1纵向倾覆:
第一节汽车通过性,2纵向滑移(驱动轮滑转),临界状态:
下滑力等于驱动轮与路面的附着力GsinGk因为sintg=i,则纵向滑移临界状态条件:
纵向滑移的极限状态倒溜发生条件:
GsinGi=tg=结论:
当坡道倾角或道路纵坡度ii时,汽车可能产生纵向滑移。
第一节汽车通过性,3纵向稳定性的保证,一般接近于1,而远远小于1,,所以,ii0即汽车在坡道上行驶时,在发生纵向倾覆之前,首先发生纵向滑移现象。
道路设计只要满足不产生纵向滑移,就可避免汽车的纵向倾覆现象出现。
汽车行驶时纵向稳定性的条件为,第一节汽车通过性,汽车行驶的横向稳定性,汽车在平曲线上行驶时会产生离心力,其作用点在汽车的重心,方向水平背离圆心。
1汽车在平曲线上行驶时力的平衡,离心力,第一节汽车通过性,将离心力F与汽车重力G分解为平行于路面的横向力X和垂直于路面的竖向力Y,第一节汽车通过性,由于路面横向倾角一般很小,则sintg=ih,cos1,其中ih称为横向超高坡度,,采用横向力系数来衡量稳定性程度,其意义为单位车重的横向力,即,第一节汽车通过性,受力分析:
横向力X失稳竖向力Y稳定,横向倾覆:
汽车在平曲线上行驶时,由于横向力的作用,使汽车绕外侧车轮触地点产生向外横向倾覆。
特征:
汽车内侧车轮支反力N1为0。
倾覆力矩等于或大于稳定力矩。
2.横向倾覆条件分析,第一节汽车通过性,倾覆力矩:
Xhg,横向倾覆平衡条件分析:
稳定力矩:
稳定、平衡条件:
汽车在平曲线上行驶时,不产生横向倾覆的最小平曲线半径Rmin:
第一节汽车通过性,3.横向滑移条件分析,横向滑移:
汽车在平曲线上行驶时,因横向力的存在,可能使汽车沿横向力的方向产生横向滑移。
横向力大于轮胎和路面之间的横向附着力。
极限平衡条件:
横向滑移稳定条件:
第一节汽车通过性,4横向稳定性的保证,汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于横向力系数值的大小。
现代汽车在设计制造时重心较低,一般b2hg,而h0.5,即,汽车在平曲线上行驶时,在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象。
在道路设计中只要保证不产生横向滑移现象发生,即可保证横向稳定性。
保证横向稳定性的条件:
第一节汽车通过性,汽车行驶的纵横组合向稳定性,汽车行驶在小半径平曲线上时,较直线上增加了一项弯道阻力。
对上坡的汽车耗费的功率增加,使行车速度降低。
对下坡的汽车有沿纵横组合的合成坡度方向倾斜、滑移和装载偏重的可能,这对汽车的行驶是危险的。
第一节汽车通过性,汽车行驶在纵坡为i(tg)和超高横坡为ih(tg)的下坡路段上,作用在前轴上荷载W1为,离心力F分配在前轴上的荷载W2为,第一节汽车通过性,在平直路段上,作用于前轴的荷载W为,前轴总荷载W为:
在有平曲线的坡道上,前轴荷载增量与W的比值为,对载重汽车,一般hg/l21,则,第一节汽车通过性,直坡道上ih0则I=i。
即汽车沿直坡道下坡时,前轴荷载增量与在平直路段前轴荷载的比率等于该路段的纵坡度。
在曲线上如果也以直线上相同大小的最大纵坡imax作为控制,则有下式成立,纵坡折减:
最大纵坡在平曲线上的折减计算方法:
第一节汽车通过性,第一节汽车通过性,汽车在侧坡上直线行驶时,当坡度大到使重力通过一侧车轮接地中心,而另一侧车轮的地面法向反作用力等于零时,则汽车将发生侧翻。
为汽车不发生侧翻的极限角,第一节汽车通过性,在大侧坡角度的坡道上也可能发生侧滑。
侧向附着系数,当侧坡角的正切值等于侧向附着系数时,汽车发生整车侧滑。
通常认为,与其发生侧翻,不如发生侧滑。
所以,应满足,第一节汽车通过性,侧向惯性力的作用也会导致侧翻。
汽车高速曲线行驶时,侧向惯性力,作用在汽车左、右车轮上的法向反力,在即将侧翻的临界状态下,,第一节汽车通过性,第一节汽车通过性,汽车不侧翻的最大允许车速,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。
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。
第一节汽车通过性,在越野行驶中,常以很低的车速去克服某些障碍物,如台阶、壕沟等。
这时,可用静力学平衡方程式求得障碍物与汽车参数间的关系。
四、汽车越过台阶、壕沟能力分析,几种情况,驱动,前轮驱动后轮驱动四轮驱动,台阶,前轮上台阶后轮上台阶,第一节汽车通过性,后轮驱动前轮上台阶时,得无因次方程式,由图中几何关系,第一节汽车通过性,为前轮单位车轮半径可克服的台阶高度,它表示前轮越过台阶的能力。
汽车爬台阶的能力与地面附着系数、轮胎半径及重心位置有关。
第一节汽车通过性,汽车爬台阶的能力与地面附着系数关,与汽车的结构参数无关。
后轮驱动后轮上台阶时,第一节汽车通过性,44汽车在硬地面上越过台阶时,1汽车的最大驱动力越野行驶行驶阻力大单位驱动力大措施:
a.提高发动机功率b.提高传动比(分动箱)c.限载,第一节汽车通过性,五、影响汽车通过性的因素,2行驶速度行驶车速低车轮滑转的可能性通过性a.(km/h)b.查表得:
车越重越低。
第一节汽车通过性,3汽车轮胎a.轮胎尺寸轮胎直径f(接触面积单位压力车辙)但,车轮惯性重心价格i轮胎宽度f例如拱型轮胎。
B约为的0.50.6倍,接地面积1.53倍。
第一节汽车通过性,b轮胎花纹干松土壤封闭形花纹封闭摩擦粘性土壤轮剌高,沟深抓着力,脱泥例如11.40700拱形胎,一凹槽抓土3840cm3,而同样尺寸普通轮胎仅为前者的1/130。
c.轮胎气压P接地F比压f,第一节汽车通过性,4汽车车轮a.轮距:
相等车辙重合fb.前后轮压:
前轮单位压力后轮单位压力fc.驱动车轮数目:
数目,G,Fd.车轮半径:
r越过垂直障碍和壕沟能力从动轮越台阶高度:
第一节汽车通过性,42驱动轮克服垂直障碍物即经整理:
试验表明,垂直障碍:
42汽车为2r/3,44汽车为r。
第一节汽车通过性,5液力传动提高发动机工作稳定性消除传动系扭振现象6差速器当有差速作用时:
当无差速作用时:
7悬架独立悬架,附着性能,离地间隙8拖挂动力因数下降相对附着重量下降,第一节汽车通过性,9驾驶方法1)低速稳定直线行驶,少换档。
2)行驶到好路时提高车速。
3)合理使用自锁差速器。
4)涉水时应保护电气,曲轴箱通风和空滤器及排气管。
第一节汽车通过性,第二节汽车平顺性,汽车行驶平顺性,是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时,能保证乘员不会因车身振动而引起不舒服和疲劳的感觉,以及保持所运货物完整无损的性能。
行驶平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价,又称为乘坐舒适性。
一、概述,概念,第二节汽车平顺性,汽车行驶过程中,发动机、传动系、车轮等各个运动部件都会激发车身的振动,再加上路面的不平也会激发车身的振动。
汽车的轮胎、悬挂系统都可以看成是弹性元件。
汽车就构成了一个复杂的振动系统。
振动来源,第二节汽车平顺性,第二节汽车平顺性,第二节汽车平顺性,输入:
路面不平,车上运动件。
振动系统:
弹性元件、阻尼元件、质量。
输出:
车身振动、车轮动载荷。
第二节汽车平顺性,人体是一个复杂的振动系统,其动力学效应主要由频率响应和幅度响应构成。
人体频率响应特性分为低频反应部分和高频反应部分,其分界点大致是50Hz。
人体对低频反应的主要现象是身体共振。
振动能量在人体内的传递率逐渐衰减,其生物效应也相应减弱。
振动对人
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