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爬坡与车重无关 汽车大讲堂之汽车爬坡

热度1081票  浏览73次 时间:2012年2月28日 16:49
工业绞盘

  大多数人都会认错坡度拓松汽车户外网 - u"h1v/`HK7G,c o

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  时常听到身边的友人说,我的车能爬30度坡,我的车能爬50度坡,云云。每当遇到这样的说法,我只有一个念头,请他到北京密云南山滑雪场去一趟,当你站在高级道的起点往下看,如同身临悬崖,可实际上,坡度只有30度。

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3?eb9x~%T0  事实上,绝大多数的人们,在判断坡度时,都会无意地夸大。比如,一家山间度假村里有条18度的坡道,我询问了在场数人对坡度的判断,结果没有一个判断准确的,基本上他们都认为这个坡应该在30度左右。

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站在标准的25度坡往下看拓松汽车户外网 -8^ H d,~{P?

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  汽车爬坡不用“度”表示拓松汽车户外网 -@HbuE2ffF~

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  表示汽车爬坡能力的单位是道路纵向坡度的“%”,比较少用到“度”。其间的含义是:坡度起止点的高度差与其水平距离的比值(正切值)。比如,坡度30%,意思是说这条坡道的水平长度为100米,坡高为30米。而30%的坡度相当于16.7度。

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E5nK~t0  由于这个原因,致使有人产生了误会,把正切值当成了坡度。拓松汽车户外网 -+oSP.Q1hr.y,a

角度与正切的换算拓松汽车户外网 -(juAj9E!wF

角度正切
5度8.7%
10度17.6%
15度26.8%
20度36.4%
25度46.6%
30度57.7%
35度70.0%
40度83.9%
45度100.0%

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角度与正切的对比拓松汽车户外网 -)?&pr})vP-wL

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  公路的坡度标准

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  按照国家标准,高速公路最大坡度是5%,一级公路最大坡度是6%,四级公路最大坡度是9%。等级之外的公路,少数公路存在10-15%的坡度,截止到目前,我听说过的国内最大的坡度是25%,国外最大的坡度是35%(在新西兰),也就是说,全世界最陡的铺装公路,也没到20度。拓松汽车户外网 -4\eIA,}a%D

)OJ]g1By#i;G0  至于地下车库,经常听到有人说遇到过30度的坡,可实际上,在工程标准中的规定是允许最大坡度是15%,连10度都不到。如果您不相信,可以拿瓶矿泉水,里面装半瓶水,再拿个半圆仪,自己测量一下。
e&?+_l9Ef8I:R0  汽车爬坡能力没有硬标准拓松汽车户外网 - p2n3RI;@6Q$[_ y

)h|tZ7kL0  汽车最大爬坡度的含义是,在满载状态下,在铺装路面上,用最低挡位所能爬上的最大坡度。测试汽车爬坡能力的方法是,坡道长度不小于25米,坡前应有8-1O米的平路,测试车辆在坡前起步。测试结果用百分比表示。

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;A K \B(kt0  在囯家标准中,对汽车最大爬坡度没有强制要求。拓松汽车户外网 -i` V#r.dvn-r

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  SUV 车的爬坡能力不见得超过轿车

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x a9_!y9Eb tf+Qj0  经常听到这样的观点:SUV车是多功能车,能够面对各种环境,爬坡能力理应比轿车强得多。事实上,这样的理解有偏差。

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  首先,SUV的“多功能”,更主要的是体现在车厢设计上,比如,奥迪A8够大吧,可它的行李仓只有510升,铃木吉姆尼很袖珍吧,但它行李仓最大能达到816升。事实上,由于SUV的车顶较高,行李仓与乘员仓贯通,放倒后排座椅,往往能获得1500升以上的空间,因而实现“多功能”。三厢轿车无论怎么大,也实现不了这样的功能,即使是掀背式设计,空间也比较有限。

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j I9V7Oy&l0  其次,SUV的底盘离地间隙往往大于轿车,所以,接近角、离去角和纵向通过角大于轿车,因而实现了更好的通过性。也就是说,不是因为轿车的动力不够,而是接近角、离去角太小,遇到坡道,还没开始爬呢,前悬已经与路面接触了,遇到坎坷的土路,底盘很容易托底。拓松汽车户外网 -2G+Pm/T!d:_h

,d:u i`[0  眼下的SUV车,大多数都是城市型SUV,所谓城市型,实质上就是给轿车换了个外壳,体型变得高大一些,看上去威风一些。出现这样的变化,至多是在结构上多设计几道梁或加强筋,动力上并没有变化,所以,它们不可能有超越轿车的性能。况且,由于车身加高,重心提高,在坡道上后轴的负荷加大,反而不利于爬坡。在“爬坡门”中,车主疑惑为什么连奥拓、夏利都能上的坡,SUV却上不去。其实,这是很正常的事情,能上去才值得疑惑呢。除非您买辆四驱的城市型SUV车。拓松汽车户外网 -2OtsZ7q7zx

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  不信的话,您可以看看 CR-V 与雅阁,途观与速腾,逍客与轩逸的动力数据,就能发现,SUV车的动力与轿车是一样的,按吨功率计算,除了逍客胜过轩逸,CR-V和途观都输给了轿车。

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1l/?](H,F5s0  但是,城市型SUV的购买者并不在意这一点,因为通过性不是他们关注的重点,他们注重的是外观与空间,所以,把原来注重通过性能的SUV更换外壳,让其变得更加柔美,自然就能获得更好的市场业绩。比如,奇骏变性为逍客,森林人变性为XV,就连刚刚上市的2012款CR-V,也比以前的2010款温柔许多。

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  汽车爬坡方程

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  汽车到底能爬多大的坡,取决于如下几个因素:1,发动机的扭矩,这一点其实可以忽略,只要发动机没故障,很少听说因为动力不足爬不上坡的(高海拔地区除外)。2,轮胎与地面的摩擦力,当坡度增大时,不是发动机扭矩不足导致爬不上坡,而是轮胎与地面的摩擦力不够。

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  那么,那些因素决定摩擦力呢?我的朋友,一位汉兰达车主做了如下演算。拓松汽车户外网 -"Ub K-y*]^

  对前驱车而言,当牵引力=前轴附着力时,为汽车克服爬坡阻力的极限,此时有下列沿坡度方向的平衡方程组:Nf×ψ-Gsinα=0

(C4FV_;O u0

  Nf+ Nr-Gcosα=0

*SJ)l:zC#PV2A0

  G×(l/cosα+(h-l×tgα)×sinα)-Nr×L=0

P%B!AXs+J!V_0

  知道车重G、重心参数l、h,可以求出理论最大爬坡度α值。拓松汽车户外网 -7]FP f K#S"z

  以汉兰达为例:

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1挡传动比3.3
主减速比4.36
总传动比3.3×4.36=14.388
发动机最大扭矩252牛米/4200转/分钟
轮胎规格245/55R19
总质量M1970kg(含司机和燃油)

  根据表格中的数据,求得半径为:245×0.55+19×25.4/2=376mm=0.376m

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  对于自动挡车型,还要乘一个液力变矩器的变矩比(也就是俗称的自动档扭矩放大作用),单极液力变矩器变矩比一般在1.7~2.6之间,这里暂且取1.7。拓松汽车户外网 -${"PYA$}5SL"{6E&h2Z

  传动效率与变速箱结构等诸多因素有关,轮胎橡胶软硬可能也会有影响。一般说手动挡的效率高于自动挡的效率,前置前驱的效率高于前置后驱或四驱。前置前驱手动变速箱的传动效率大致在80%~90%,同样情况的自动变速箱多在70%~80%之间,汉兰达的6前速AT箱效率暂且取75%。
H*Fz l0|%{1c0  将上述参数带入公式求得:最大牵引力Tmax=252×1.7×3.3×4.36×0.75/0.376=12293牛顿拓松汽车户外网 -P [ }v\J t

  匀速爬坡时牵引力等于爬坡阻力,故有:T= G×sinα=M×g×sinα拓松汽车户外网 -[{E$S:aB

  由此得出,汉兰达理论最大爬坡角是αmax=arcsin(T/M/g)= arcsin(122931/1970/9.8)=39.6°

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  差一点40度,这是一个非常陡的角度,但在实际路面根本达不到,因为有路面附着力的限制。附着力最小也得等于坡道阻力,否则还是没法上坡。拓松汽车户外网 -V)\M/}jA9o^

  即:Nf×ψ-Gsinα=0

{zsL'zB5C0

  Nf =G(cosα×d/L-sinα×h/L)拓松汽车户外网 -Z#l(n-_ M`0m1h f:F5O

  式中约去G整理成爬坡充分条件等式:(cosα×d/L-sinα×h/L)×ψ- sinα=0

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  上述计算结果,说明此时爬坡能力与车重无关,仅取决于重心的几何位置——即前轴重比和重心高度。前驱车前轴重比例越大、重心越低,爬坡时前轮附着力越大,爬坡角度越大。

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  对于前驱轿车或小型SUV,空载时前后轴重比大约是6:4,满载时重心会后移变到5.5:4.5左右;对于汉兰达等中型SUV或MPV,重心比轿车偏后一些,空载约5.5:4.5(2.7汉兰达实测的轴重比为5.4:4.6),再加上重心高,这样起实际路面爬坡能力要比前驱轿车小一点。这个结果,解释了汉兰达在“爬坡门”中,为什么面对18度左右的土坡上不去(媒体误传为30度),而夏利、奥拓都能上的原因。

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  也就是说,前驱车的前后轴载荷,在爬坡时非常重要。比如,在冰雪路面,轴重比6:4的车比5.5:4.5的前驱车爬坡角度大0.5度左右,在砂石路面大1度左右,在沥青路面大不到2度。拓松汽车户外网 -~!z{;hG]v

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