第一章 行使理论.ppt

工程机械底盘 第一章 行使理论和牵引力计算 第一节 轮式底盘行驶理论 一、轮式底盘形式原理 后轮驱动的轮胎式推土机在水平地面上作等速直线运动时的受力情况如图所示。 作用在推土机上的外力有： 在水平方向上 可知：轮式机械运动的力是通过车轮对地面的作用而产生的。 驱动轮：车轮上受有和运动方向一致的地面反作用力。 从动轮：车轮上受有和运动方向相反的地面反作用力。 二、车轮运动学 刚性车轮在刚性水平地面上运动的情况如图所示： (1)当车轮作纯滚动时，地面和车轮接触处没有相对运动。 O1为车轮运动的瞬时转动轴线。车轮理论速度 (2)当车轮的移动速度大于理论速度时，其瞬时转动轴线为O2。 因此，车轮和地面接触线O1相对地面沿着车轮运动方向向前滑动，这种滑动称为车轮的滑移。当车轮滑移时，地面对车轮的作用力方向和车轮的运动方向相反，这时的车轮称为从动轮。 (3) 当车轮的移动速度小于理论速度时，其瞬时转动轴线为O3，其介于O和O1之间。 因此，车轮和地面接触线O1相对地面沿着车轮运动反方向滑动，这种滑动称为车轮的滑转。当车轮滑转时，地面对车轮的作用力方向和车轮的运动方向相同，这时的车轮称为驱动轮。 实际上，装有轮胎的车轮在软的土壤上运动时，在垂直和切线载荷的作用下，轮胎和土壤都要变形，轮胎和土壤相接触的部分不是一条直线而是一个面，称为轮胎支撑面。为了便于讨论车轮为刚性车轮。 (1)当车轮的几何中心轴线O的速度 ,看作纯滚动，O1为瞬时转动轴线。这时的速度称之为理论速度。 (2)当 时，瞬时转动轴线在O1之下，滚动半径 ，车轮滑移，这时的车轮称之为从动轮。 (3) 当 时，瞬时转动轴线在O和O1之间，滚动半径 ，车轮滑转，这时的车轮称之为驱动轮。 三、车轮动力学 轮胎支撑面上的反作用力分布的形式，虽和轮胎的结构、充气压力、土壤性质、作用在车轮上的力和力矩的大小有关，但是全部反作用力的合力作用点必然向滚动方向前移一个距离。 （一）从动轮的动力学 忽略从动轮轴承的摩擦力矩，把Rn分解成垂直分力Zn和水平分力Xn，对O点取矩并除以得到： 为从动轮的滚动阻力矩。令 称从动轮的滚动阻力系数， 称从动轮的滚动阻力，并考虑到 ，则得到 。因此有 ，即为使从动轮在水平地面上等速滚动，作用在从动轮轴上的水平推力应等于滚动阻力。 （二）驱动轮的动力学 把 分解成垂直和水平分力，对O点取矩并除以 得到： 为驱动轮的滚动阻力矩。令 称驱动轮的滚动阻力系数， 称驱动轮的滚动阻力， 称切线牵引力 。 T即在Mk的作用下，地面作用在驱动轮上用以克服水平阻力Fk的力，称牵引力。 四、影响滚动阻力的因素 滚动阻力的计算式为： 若 则 均为零，因此滚动阻力是由滚动阻力矩引出的，而滚动阻力是由于轮胎和地面的变形引起的。 滚动阻力矩的方向和车轮滚动式的角速度方向相反，因此车轮在滚动时摇消耗能量，当引入滚滚动阻力的概念时，这部分能量也就是滚动阻力消耗的能量。 车轮在地面上滚动时，可以看到以下现象。 1、地面在垂直方向产生残余变形而形成轮辙； 2、轮胎侧面和轮辙侧面相摩擦； 3、车轮把土向前推移，即拥土现象； 4、轮胎的弹性轮缘部分周期性的发生变形。 在坚实地面上，滚动阻力主要是轮胎变形引起的。 在松软地面上，滚动阻力主要是地面变形，形成轮辙引起的 五、驱动轮的滑转和附着性能 （一）驱动轮的滑转率和滑转效率 用滑转率来表示驱动轮的滑转程度 用滑转效率来反映滑转引起的功率损失 因此有 （二）滑转曲线、附着力和附着系数 1）由于 ，因此由地面条件决定的最大牵引力 称为附着力用 表示。 2）驱动轮上垂直地面的载荷成为附着重量 3）称为附着重量利用系数 4）最大的附着重量利用系数称为附着系数 可知，由于地面附着条件的限制，牵引力 （三）影响附着性能的因素 1、土壤性质 从土壤的剪切反力来看，附着性能和土壤的粘结系数及内摩擦系数有关： 2、轮胎的充气压 降低轮胎充气压可以增大轮胎支撑面积，当牵引力和重力一定时，增加轮胎支撑面积可增大摩擦系数的值，这是改