第六章 汽车通过性
及平顺性
§ 6-1 汽车通过性
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）和克服各种障碍的能力。
一、在松软路面上汽车的驱动力和挂钩牵引力
1．驱动力
剪切力 —— 对汽车的推力 —— 驱动力
附着力 —— 土壤的, 类型, 及, 状态,
摩擦性 粘性 水份 温度
⑴ 摩擦性土壤
驱动力（推力）
式中,—— 土壤颗粒间摩擦角。
⑵ 粘性土壤
驱动力（推力）
式中,—— 驱动车轮接地面积；
—— 粘性土壤的粘聚系数。
?tgGF at ??
?
ACFt ?
A
C
实际上的土壤为上述两者之综合。
式中,A,W —— 汽车结构参数；
C,—— 试验数据。
将上式除以接地面积 A：
25～ 100粘 土
18～ 25重粘土
12～ 18亚粘土
3～ 12亚砂土
0～ 3砂 土
粘土含量（ %）土壤基本类型
?tgGAF aCt ???
?tg
A
tgG
A
A
A
F Ce ?0??
?tg
0.4～ 0.70.03～ 0.1小颗粒干砂土
0.2～ 0.40.3～ 1塑性状态的粘性土
0.27～ 0.30.5～ 1.5含水少的粘性土壤，干土路
C kg/cm2土 壤
?? w tgACAF e ??? m a xm a x
实际上,取决于剪切变形量。
j—— x （接触面长度呈线性关系）
J—— j 有两种类型：
① 脆性土壤 —— 出现驼峰
例如压实的砂、冻土、冻雪。
② 疏松土壤 —— 逐渐接近
例如松砂，湿透粘土，干土，大多数受扰动的公路。
整个接触面单位抗剪平均值：
2．挂钩牵引力
汽车在松软地带行驶时，表征通过性的参数不是 而是 （挂钩牵引力）。
式中,—— 土壤阻力；
—— 包括压实阻力 和推土阻力 。
① 压实阻力
由土力学可知
式中,P—— 单位压力；
Z—— 土壤沉陷量（变形量）；
n—— 与土壤性质有关指数；
k—— 与土壤性质和支承面有关系数。
max?
?
??? tgC ??m a x m a x95.0~8.0 ?? ?
eF dF
red FFF ??
rF
rF rcF rbF
nKZP ?
K与两个因素有关，很复杂，所以改为下式：
式中,Kc —— 土壤粘聚变形系数；
K —— 土壤摩擦变形系数；
b —— 印迹短轴宽度；
n —— 土壤沉陷指数,n=0～ 1。
试验 代表轮胎接地面积的平板均匀压入土壤的曲线。
n＜ 1 松软土壤
n＞ 1 硬实土壤
例：
nc Zk
b
KP ?
?
??
?
? ??
?
?
? ??
10°2.071262.5316.030.755
13°4.14692.1513.190.538粘土壤
38°1.3843.122.560.222
29°1.721515.045.270.715
砂 土壤
CkpaKKen湿度 %
压实阻力与变形量成正比。
视车轮为刚性车轮。
N水平力：
∵
∴
即
② 推土阻力：
式中,—— 沉陷量；
—— 土壤比重；
C —— 粘聚系数。
土壤承载系数可查出。
? ?? 00 s inZrc drpbF ??
pdzdpr ???s in
?? 00Zrc P b d zF
? ?????? ?? 00Z ncrc dzZKcKbF ? 1
1
0
???
??
?
? ?? ?
n
ZK
b
Kb nc
?
)5.0( 200 prcpcrb KrZKCZbF ??
0Z
cr
?? 2c o s)( tgNK cpc ??
?? 2c os12 ???????? ?? tgNK rpr
?NNc、
rbrccrtd FFFFFF ?????
二、通过性几何参数
1．最小离地间隙
汽车除车轮外，最低点与路面距离 —— 顶起失效。
2．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。
3．接近角与离去角
车身前最低点向前轮引切线，切线与地面之间的夹角为接近角 —— 触头失效。
车身后部最突出点向后轮引切线，切线与地面的夹角为离去角 —— 托尾失效。
4．最小转弯半径
汽车机动性指标对通过性影响很大，表征汽车通过狭窄弯道和绕过障碍的
能力。
汽车机动性指标：
前外轮最小转弯半径 RH
转弯宽度 A
突伸距 a
式中,后内轮转弯半径。
5．车轮工作半径
克服垂直障碍物和越过壕沟的能力。
例如 4× 2 b≈r, 4× 4 b≈1.2r, 其中 b为壕沟宽。
三、影响汽车通过性的因素
1．汽车的最大驱动力
越野行驶 → 行驶阻力大 → 单位驱动力大
其中,为分动器传动比。
a,提高发动机功率
b,提高传动比（分动箱）
c,限载
BH RbaAR ????
BR
rtd FFF ?? rG iiiMGF
a
rkke
a
t ??????? 0
ki?
2．行驶速度
行驶车速低 —— 车轮滑转的可能性 ↓ —— 通过性 ↑
a,（ km/h）
式中,—— 发动机最低稳定转速。
b,查表得,车越重 越低。
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 0.5～ 0.6倍，接地面积 ↑ 1.5～ 3倍。
0
'
m in
m in 3 7 7.0 iii
rnV
kk
ra
a ??
??
minan
minaV
?
?
小颗粒雪0.480.3
沙土含水 20%0.610.73
耕地含水 15-20%0.740.54
350kpa60-90kpa对地压力
拱形胎普通胎
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 11.40— 700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
↓ 接地 F↑ 比压 ↓ f↓ ↑
当车轮通过不同路面时，要求不同的,故有, 中央充气系统,,
但结构复杂，可靠性差，应用不广。
4．汽车车轮
a,轮距,相等 —— 车辙重合 —— f↓
b,前后轮压：前轮单位压力＜后轮单位压力 —— f↓
c,驱动车轮数目：数目 ↑, G ↑,F ↑
d,车轮半径,r↑ 越过垂直障碍和壕沟能力 ↑
从动轮越台阶高度：
（ 6-1）
?
?
?p ?
?p
? ?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
2
1
2
1
m a x 1 GF
Grh
t
w
4× 2驱动轮克服垂直障碍物
即
经整理,（ 6-2）
试验表明，垂直障碍：
4× 2汽车为, 4× 4汽车为 r。
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
maxwh
??? ??? c o ss in 22 GG ?? ?tg
w
w
hr
hrr
?
??? 22 )(?
???
?
???
?
?
??
1
11
2m a x ?rh w
r32
稳定低速行驶, f↓ ↑?
m inm in )()( ?? zzF t ??
m a xm in )()( ?? zzF t ??
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。
四、汽车通过性的牵引力与支承参数
汽车通过性不仅取决于几何参数还与牵引支承参数有关。
若通过坏路车速低，则
?F
不计
?? FfF t ?? m a x
若通过平坦道路,?? ?
附Gr
iiMGf koe ??
?
??
?
? ???
m a x
即 ?
Gm a x
附GDf ??
可见，
DGGf,、,附? 为主要牵引支承参数。由于 ?、f
与单位压力 P密切相关，所以习惯上把 P当成主要参数 。
1．单位压力 P
KPa
式中,G—— 车轮法向载荷（ N）；
F—— 车轮与路面接触面积（ m2）。
在硬路上,4× 2型载重车 180～ 540 kPa
4× 4型载重车 170～ 400 kPa
2.
↑ 克服道路阻力 ↑
D 附重
一般载重汽车 3～ 4.5 0.65～ 0.75
越野载重汽车 6～ 8 1.0
3．相对附重
310?? F
GP
maxD
maxD
及平顺性
§ 6-1 汽车通过性
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）和克服各种障碍的能力。
一、在松软路面上汽车的驱动力和挂钩牵引力
1．驱动力
剪切力 —— 对汽车的推力 —— 驱动力
附着力 —— 土壤的, 类型, 及, 状态,
摩擦性 粘性 水份 温度
⑴ 摩擦性土壤
驱动力（推力）
式中,—— 土壤颗粒间摩擦角。
⑵ 粘性土壤
驱动力（推力）
式中,—— 驱动车轮接地面积；
—— 粘性土壤的粘聚系数。
?tgGF at ??
?
ACFt ?
A
C
实际上的土壤为上述两者之综合。
式中,A,W —— 汽车结构参数；
C,—— 试验数据。
将上式除以接地面积 A：
25～ 100粘 土
18～ 25重粘土
12～ 18亚粘土
3～ 12亚砂土
0～ 3砂 土
粘土含量（ %）土壤基本类型
?tgGAF aCt ???
?tg
A
tgG
A
A
A
F Ce ?0??
?tg
0.4～ 0.70.03～ 0.1小颗粒干砂土
0.2～ 0.40.3～ 1塑性状态的粘性土
0.27～ 0.30.5～ 1.5含水少的粘性土壤，干土路
C kg/cm2土 壤
?? w tgACAF e ??? m a xm a x
实际上,取决于剪切变形量。
j—— x （接触面长度呈线性关系）
J—— j 有两种类型：
① 脆性土壤 —— 出现驼峰
例如压实的砂、冻土、冻雪。
② 疏松土壤 —— 逐渐接近
例如松砂，湿透粘土，干土，大多数受扰动的公路。
整个接触面单位抗剪平均值：
2．挂钩牵引力
汽车在松软地带行驶时，表征通过性的参数不是 而是 （挂钩牵引力）。
式中,—— 土壤阻力；
—— 包括压实阻力 和推土阻力 。
① 压实阻力
由土力学可知
式中,P—— 单位压力；
Z—— 土壤沉陷量（变形量）；
n—— 与土壤性质有关指数；
k—— 与土壤性质和支承面有关系数。
max?
?
??? tgC ??m a x m a x95.0~8.0 ?? ?
eF dF
red FFF ??
rF
rF rcF rbF
nKZP ?
K与两个因素有关，很复杂，所以改为下式：
式中,Kc —— 土壤粘聚变形系数；
K —— 土壤摩擦变形系数；
b —— 印迹短轴宽度；
n —— 土壤沉陷指数,n=0～ 1。
试验 代表轮胎接地面积的平板均匀压入土壤的曲线。
n＜ 1 松软土壤
n＞ 1 硬实土壤
例：
nc Zk
b
KP ?
?
??
?
? ??
?
?
? ??
10°2.071262.5316.030.755
13°4.14692.1513.190.538粘土壤
38°1.3843.122.560.222
29°1.721515.045.270.715
砂 土壤
CkpaKKen湿度 %
压实阻力与变形量成正比。
视车轮为刚性车轮。
N水平力：
∵
∴
即
② 推土阻力：
式中,—— 沉陷量；
—— 土壤比重；
C —— 粘聚系数。
土壤承载系数可查出。
? ?? 00 s inZrc drpbF ??
pdzdpr ???s in
?? 00Zrc P b d zF
? ?????? ?? 00Z ncrc dzZKcKbF ? 1
1
0
???
??
?
? ?? ?
n
ZK
b
Kb nc
?
)5.0( 200 prcpcrb KrZKCZbF ??
0Z
cr
?? 2c o s)( tgNK cpc ??
?? 2c os12 ???????? ?? tgNK rpr
?NNc、
rbrccrtd FFFFFF ?????
二、通过性几何参数
1．最小离地间隙
汽车除车轮外，最低点与路面距离 —— 顶起失效。
2．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。
3．接近角与离去角
车身前最低点向前轮引切线，切线与地面之间的夹角为接近角 —— 触头失效。
车身后部最突出点向后轮引切线，切线与地面的夹角为离去角 —— 托尾失效。
4．最小转弯半径
汽车机动性指标对通过性影响很大，表征汽车通过狭窄弯道和绕过障碍的
能力。
汽车机动性指标：
前外轮最小转弯半径 RH
转弯宽度 A
突伸距 a
式中,后内轮转弯半径。
5．车轮工作半径
克服垂直障碍物和越过壕沟的能力。
例如 4× 2 b≈r, 4× 4 b≈1.2r, 其中 b为壕沟宽。
三、影响汽车通过性的因素
1．汽车的最大驱动力
越野行驶 → 行驶阻力大 → 单位驱动力大
其中,为分动器传动比。
a,提高发动机功率
b,提高传动比（分动箱）
c,限载
BH RbaAR ????
BR
rtd FFF ?? rG iiiMGF
a
rkke
a
t ??????? 0
ki?
2．行驶速度
行驶车速低 —— 车轮滑转的可能性 ↓ —— 通过性 ↑
a,（ km/h）
式中,—— 发动机最低稳定转速。
b,查表得,车越重 越低。
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 0.5～ 0.6倍，接地面积 ↑ 1.5～ 3倍。
0
'
m in
m in 3 7 7.0 iii
rnV
kk
ra
a ??
??
minan
minaV
?
?
小颗粒雪0.480.3
沙土含水 20%0.610.73
耕地含水 15-20%0.740.54
350kpa60-90kpa对地压力
拱形胎普通胎
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 11.40— 700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
↓ 接地 F↑ 比压 ↓ f↓ ↑
当车轮通过不同路面时，要求不同的,故有, 中央充气系统,,
但结构复杂，可靠性差，应用不广。
4．汽车车轮
a,轮距,相等 —— 车辙重合 —— f↓
b,前后轮压：前轮单位压力＜后轮单位压力 —— f↓
c,驱动车轮数目：数目 ↑, G ↑,F ↑
d,车轮半径,r↑ 越过垂直障碍和壕沟能力 ↑
从动轮越台阶高度：
（ 6-1）
?
?
?p ?
?p
? ?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
2
1
2
1
m a x 1 GF
Grh
t
w
4× 2驱动轮克服垂直障碍物
即
经整理,（ 6-2）
试验表明，垂直障碍：
4× 2汽车为, 4× 4汽车为 r。
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
maxwh
??? ??? c o ss in 22 GG ?? ?tg
w
w
hr
hrr
?
??? 22 )(?
???
?
???
?
?
??
1
11
2m a x ?rh w
r32
稳定低速行驶, f↓ ↑?
m inm in )()( ?? zzF t ??
m a xm in )()( ?? zzF t ??
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。
四、汽车通过性的牵引力与支承参数
汽车通过性不仅取决于几何参数还与牵引支承参数有关。
若通过坏路车速低，则
?F
不计
?? FfF t ?? m a x
若通过平坦道路,?? ?
附Gr
iiMGf koe ??
?
??
?
? ???
m a x
即 ?
Gm a x
附GDf ??
可见，
DGGf,、,附? 为主要牵引支承参数。由于 ?、f
与单位压力 P密切相关，所以习惯上把 P当成主要参数 。
1．单位压力 P
KPa
式中,G—— 车轮法向载荷（ N）；
F—— 车轮与路面接触面积（ m2）。
在硬路上,4× 2型载重车 180～ 540 kPa
4× 4型载重车 170～ 400 kPa
2.
↑ 克服道路阻力 ↑
D 附重
一般载重汽车 3～ 4.5 0.65～ 0.75
越野载重汽车 6～ 8 1.0
3．相对附重
310?? F
GP
maxD
maxD
