2轮式车辆的行驶理论.ppt

第二章 轮式车辆的行驶理论 §2-1轮式车辆的行驶原理 §2-2轮式行走机构的运动学 §2-3轮式行走机构的动力学 §2-4轮式车辆的滚动阻力及附着性能 §2-5轮式车辆总体动力学 §2-6双桥驱动车辆的运动学和动力学 §2-1轮式车辆的行驶原理 轮式车辆是利用地面作用在驱动轮上的驱动力行驶的.发动机力矩经传动系传到驱动轮上.作用在驱动轮上的力矩称为驱动力矩Mk,在驱动力矩Mk作用下,通过驱动轮与地面的相互作用,使驱动轮受到地面的反作用力,即驱动力Fk.驱动力Fk克服各种阻力,推动轮式车辆行驶.驱动力的数值为Fk= Mk/rd, (rd为轮胎动力半径),其方向与轮式车辆的行驶方向相同. §2-2轮式行走机构的运动学 车轮的分类 车轮的三种运动情况 几个重要定义 车轮的分类 根据产生运动的力学原因来分 １、驱动轮； ２、从动轮； ３、自由轮。 车轮的三种运动情况 １.纯滚动:当轮胎滚过的位移S=2πrdn时,轮胎相对地面无滑动,此时轮胎相对地面做纯滚动.理论速度Vt=rdω. ２.滚动时带有滑移:当S＞2πrdn时,轮胎沿行驶方向相对地面滑动,这种滑动称为滑移.发生在从动轮及轮胎制动状态下行驶时或四轮驱动中的一对轮胎.实际速度V ＞Vt. ３.滚动时带有滑转:当S＜2πrdn时,轮胎沿行驶的相反方向相对地面滑动,这种滑动称为滑转.发生驱动轮.实际速度V ＜Vt. 几个重要定义 自由半径:轮胎按规定气压充气后,不受载荷时的平均半径,用r0表示. 动力半径:轮胎按规定气压充气后, 受载且滚动时,驱动轮心至轮胎与地面接触面水平反作用力之间的距离,用rd表示. 静力半径:轮胎按规定气压充气后,受载但不滚动时,轮心至地面间的距离,用rc表示. 滚动半径:车轮在给定的地面上滚动一周所走过的距离除以2π.用rr表示. Rr=S/( 2π) 理论速度:轮胎纯滚动时,其轮轴中心的移动速度为理论速度Vt,Vt=rdω. 实际速度:轮胎有滑移或滑转时,其轮轴中心的移动速度为实际速度V,V=rrω. 滑转率:表示轮胎的滑转程度,用δ表示. δ=(Vt-V)/Vt. §2-3轮式行走机构的动力学 驱动轮力矩平衡方程式 自由轮力矩平衡方程式 从动轮的力矩平衡方程 驱动轮力矩平衡方程式 参看右图 MK－F×rK－R×a=0 式中：R×a—滚动阻力矩； R—地面垂直反力，R=Q。 rK—动力半径. MK—驱动力矩. F —切线牵引力. 自由轮力矩平衡方程式 参看右图 所谓自由轮是指在车轮上只作用有轴负荷Q和仅用以克服滚动阻力矩所需要的驱动力矩MK，它不具有牵引任何负荷的能力，因此有： MK=R×a 从动轮的力矩平衡方程 参看右图 从动轮被机架推着前进， 其力矩平衡方程为： Fc×rK－R×a=0 Fc—机架对从动轮的推力. Ffc—从动轮滚动阻力. Fc= Ffc §2-4轮式车辆的滚动阻力及附着性能 滚动阻力及滚动阻力系数 附着性能及其影响因素 滚动阻力及滚动阻力系数 车轮压实土壤引起的滚动阻力 轮胎变形引起的滚动阻力 滚动阻力系数 车轮压实土壤引起的滚动阻力Ff１ 弹性轮胎通过松软的土壤滚动时，土壤被压实变形，所引起的滚动阻力可按贝克法计算。 承载面平均接地比压： p=Q÷（l×b） Q—轮胎荷载； l—接地平面长度； b—轮胎接地平面宽度。 式中：pi—轮胎气压；pc—胎壁刚度换算的气压。 轮胎变形引起的滚动阻力Fft Fft与载荷Q成正比，从而可得： Fft=Q×ft ft—轮胎变形引起的滚动阻力系数。 经验还表明，系数ft随轮胎气压pi而变化，ft-pi变化规律可通过试验求得。 滚动阻力系数 根据大量的实验结果，我们发现车辆行驶阻力与车辆的使用重量成正比，即： 式中： f—行驶阻力系数； FR—车辆行驶阻力，kN; Gs—车辆使用重量，kN; 附着性能及其影响因素 附着力与附着系数 影响滚动阻力和附着系数性能的因素 附着力与附着系数 附着性能:地面的抗滑转能力，地面这种抗 滑转的能力称为附着性能。 附着力:规定在容许滑转率时，驱动轮所 发挥的牵引力称为附着力Fφ。 附着系数:附着力与附着重量之比值称为 附着系数,用φ表示. Φ= Fφ/Gφ 式中: Gφ-附着重量 影响滚动阻力和附着系数性能的因素 1.土壤条件:不同土质的特性参数有很大差别.内聚力C\内摩擦角φ\摩擦系数μ与土质有关. 2.路面条件:在硬地面上,附着性能取决于轮胎与地面之间的摩擦力;在松软地面上,附着性能主要取决于土的剪切强度. 3.附着重量:增加附着重量可提高附着性能.但过分增加附着重量,回使接地比压过大,破坏地