汽車?yán)碚撜n件車輛的掛鉤牽引力.

1、1 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 第七章 汽車的通過(guò)性 本節(jié)將分析車輛在松軟土壤條件下行駛時(shí)所遇本節(jié)將分析車輛在松軟土壤條件下行駛時(shí)所遇 到的各種滾動(dòng)阻力；分析松軟地面給履帶和驅(qū)動(dòng)輪到的各種滾動(dòng)阻力；分析松軟地面給履帶和驅(qū)動(dòng)輪 的土壤推力，從而確定車輛的掛鉤牽引力。的土壤推力，從而確定車輛的掛鉤牽引力。 返回目錄返回目錄 2 一、車輛在松軟地面上的土壤阻力 土壤的壓實(shí)阻力土壤的壓實(shí)阻力 推土阻力推土阻力 輪胎的彈滯損耗阻力輪胎的彈滯損耗阻力 當(dāng)車輛在松軟地面當(dāng)車輛在松軟地面 上行駛時(shí)，滾動(dòng)阻力上行駛時(shí)，滾動(dòng)阻力 由三部分構(gòu)成：由三部分構(gòu)成： 第七章 汽車的通過(guò)性 3 1.剛性車輪滾動(dòng)時(shí)的土壤阻力

2、nc zk b k p 假設(shè)土壤對(duì)車輪的反力沿徑向假設(shè)土壤對(duì)車輪的反力沿徑向 車輪的受力平衡方程為車輪的受力平衡方程為 0 dsin rc 0 rbF 0 dcos 0 rbW 土壤壓實(shí)阻力；土壤壓實(shí)阻力；W 垂直載荷；垂直載荷；b 車輪寬度。車輪寬度。 zprddsinxprddcos ckk n z zzk b k bF n n z c 1 0 0 c rc 1 d 0 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 xzk b k bxpbW n rr dd 00 sin 0 sin 0 c ， rc F 4 2 00 2 0 2 2 22 zzzzDzz DD x zz zD x zD x 0 2 d 2

3、d d 2 0 tzzttzd2d ttzDbkkW n z d 0 0 2 0c 12 2 c 0 3 3 n nDbkk W z 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 當(dāng)沉陷量較小時(shí)當(dāng)沉陷量較小時(shí) zzDx 0 2 1.剛性車輪滾動(dòng)時(shí)的土壤阻力 5 12 22 12 1 c 12 22 rc 3 13 1 n n nn n D W bkknn F 將將z0代入代入 表達(dá)式，得到壓實(shí)土壤阻力表達(dá)式，得到壓實(shí)土壤阻力 增加車輪直徑和寬度都能降低壓實(shí)土壤阻力，但增加增加車輪直徑和寬度都能降低壓實(shí)土壤阻力，但增加 車輪直徑比增加寬度更有效，即直徑越大，沉陷量越小。車輪直徑比增加寬度更有效，即直徑越大，沉陷量越

4、小。 思考：思考：SUV越野汽車和轎車相比越野汽車和轎車相比，哪種車型的輪胎直徑應(yīng)哪種車型的輪胎直徑應(yīng) 該更大？為什么？如果汽車在松軟地面上行駛該更大？為什么？如果汽車在松軟地面上行駛，降低壓實(shí)降低壓實(shí) 阻力的有效措施有哪些？阻力的有效措施有哪些？ 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 rc F rc F 1.剛性車輪滾動(dòng)時(shí)的土壤阻力 6 式中，式中，z0 為沉陷量；為沉陷量；s 為單位體積土壤重量；為單位體積土壤重量；c為粘聚系數(shù)；為粘聚系數(shù)；b為輪為輪 胎寬度。胎寬度。 在松軟地面上，除了壓實(shí)土壤阻力外，滾動(dòng)著的車輪前緣將推在松軟地面上，除了壓實(shí)土壤阻力外，滾動(dòng)著的車輪前緣將推 動(dòng)土壤形成隆起的前緣波

5、，產(chǎn)生推土阻力動(dòng)土壤形成隆起的前緣波，產(chǎn)生推土阻力 ： prs 2 0pc0rb 5 . 0KzKczbF 2 cpc costan NK 2 r pr cos1 tan 2 N K 式中，式中， 及及 Nr 是土壤承載能力系數(shù)；是土壤承載能力系數(shù)； 為摩擦角。為摩擦角。 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 rb F c N 7 式中式中 在很松軟的地面上，推土阻力在很松軟的地面上，推土阻力 可用下式估算可用下式估算 及及 是局部剪切失效時(shí)土壤承載能力系數(shù)；是局部剪切失效時(shí)土壤承載能力系數(shù)； prs 2 0pc0rb 5 . 067. 0KzKczbF 2 cpc costanNK 2 r pr cos

6、1 tan 2N K tan 3 2 tan 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 c N r N rb F 8 在在泥漿地面泥漿地面，車輛浸入泥漿部分的形狀對(duì)運(yùn)動(dòng)阻力，車輛浸入泥漿部分的形狀對(duì)運(yùn)動(dòng)阻力 的影響特別明顯，此時(shí)的影響特別明顯，此時(shí)推土阻力大于壓實(shí)阻力推土阻力大于壓實(shí)阻力而成為主而成為主 要矛盾。在有硬底層的粘性泥漿里行駛的車輛，推土阻要矛盾。在有硬底層的粘性泥漿里行駛的車輛，推土阻 力的大小決定于泥漿的密度力的大小決定于泥漿的密度、粘度、粘度、行駛速度、行駛速度 以以 及車輛行走部分浸入泥漿中的尺寸，即及車輛行走部分浸入泥漿中的尺寸，即 2 rbDa /2FCu A 式中，式中，CD為泥漿的

7、阻力系數(shù)，是雷諾數(shù)為泥漿的阻力系數(shù)，是雷諾數(shù)Re的函數(shù)，的函數(shù)， ，h為浸入泥漿的深度；為浸入泥漿的深度；A為浸入泥漿中為浸入泥漿中 的面積。的面積。 huRe/ a 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 a u 9 2.充氣輪胎的土壤阻力 當(dāng)輪胎按照剛性輪一樣維持圓形，輪胎圓周上最當(dāng)輪胎按照剛性輪一樣維持圓形，輪胎圓周上最 低點(diǎn)處土壤的支承壓力為低點(diǎn)處土壤的支承壓力為 2 1 21 21 c g0 3 3 n n n n c kkW pkzk bbn b D 由由此式確定的此式確定的pg值稱為充氣輪胎的臨界壓力值稱為充氣輪胎的臨界壓力 。 如果如果 ，輪胎維持圓形。，輪胎維持圓形。 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽

8、引力 gci ppp cr p 10 pc可由試驗(yàn)測(cè)得?？捎稍囼?yàn)測(cè)得。 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 11 crci ppp 部分輪緣將變成平面，接地壓力為部分輪緣將變成平面，接地壓力為 n kb/k pp z 1 c ci 0 n n n n bkkn ppb k b k n z bF 1 c 1 cic 1 0 rc 1 1 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 ic pp 12 輪胎變形輪胎變形t引起的彈滯損失是充氣輪胎滾動(dòng)時(shí)的彈引起的彈滯損失是充氣輪胎滾動(dòng)時(shí)的彈 滯損耗阻力滯損耗阻力 。 單位負(fù)荷彈滯損單位負(fù)荷彈滯損 耗阻力耗阻力 W F f rt t i a rt p u WF 式中，式中，為經(jīng)驗(yàn)系

9、數(shù)。為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 i a t p u f rt F 13 3.履帶的土壤阻力 如果剛性履帶下的土壤壓如果剛性履帶下的土壤壓 力均勻分布，土壤沉陷量為：力均勻分布，土壤沉陷量為： 1/1/ 0 / / nn cc pW l z kbkkbk 在地上壓出一條長(zhǎng)在地上壓出一條長(zhǎng) l、寬、寬 b、深、深 z0 的履帶車轍時(shí)所作的功為的履帶車轍時(shí)所作的功為 0 1 1 0 1/ 0 d 1 1 n n nz c n c kzlW blp zblk bnl nkbk 如果用拉力如果用拉力 將履帶拖行水將履帶拖行水 平距離平距離l，所作的功，所作的功 應(yīng)該等應(yīng)該等 于上式的功。于上

10、式的功。 1 rc1/ 1 1 n n n c W F l nkbk 在接地壓力不變的條件下，增加履帶接地長(zhǎng)度比加寬履帶對(duì)減小壓在接地壓力不變的條件下，增加履帶接地長(zhǎng)度比加寬履帶對(duì)減小壓 實(shí)阻力更有效。實(shí)阻力更有效。 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 rc F rc F l 14 4.前后串聯(lián)車輪和車輪重復(fù)通過(guò)時(shí)的土壤壓實(shí)阻力 當(dāng)車輪第二次通過(guò)松軟的土壤時(shí)，土壤阻力會(huì)有所當(dāng)車輪第二次通過(guò)松軟的土壤時(shí)，土壤阻力會(huì)有所 減小。減小。 一般越野汽車都是采用前、后輪距相等，并均為單一般越野汽車都是采用前、后輪距相等，并均為單 胎的形式，以減小在松軟地面上行駛時(shí)的阻力。胎的形式，以減小在松軟地面上行駛時(shí)的阻力。

11、 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 15 二、松軟地面給車輛的土壤推力 1.履帶的土壤推力與滑轉(zhuǎn)率 履帶獲得的推力是由于地面土壤被履刺推動(dòng)、剪切而產(chǎn)生的。履帶獲得的推力是由于地面土壤被履刺推動(dòng)、剪切而產(chǎn)生的。 tantan maxmax WAccAAFX 思考：在純摩擦性土壤條件下思考：在純摩擦性土壤條件下， 推力主要與車輛的什么參數(shù)有推力主要與車輛的什么參數(shù)有 關(guān)？在粘性土壤條件下關(guān)？在粘性土壤條件下，推力推力 又受什么因素的影響？又受什么因素的影響？ 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 16 滑轉(zhuǎn)率可以表明滑轉(zhuǎn)的程度滑轉(zhuǎn)率可以表明滑轉(zhuǎn)的程度 t s t at r u u u uu s 式中，式中， 為車輛的

12、實(shí)際速度；為車輛的實(shí)際速度； 為車輛的理論速度為車輛的理論速度， =r； r 為履帶驅(qū)動(dòng)鏈輪的的節(jié)圓半徑，為履帶驅(qū)動(dòng)鏈輪的的節(jié)圓半徑，為驅(qū)動(dòng)輪角速度；為驅(qū)動(dòng)輪角速度；us 為為 履帶相對(duì)地面的滑動(dòng)速度。履帶相對(duì)地面的滑動(dòng)速度。 履帶某接地點(diǎn)的剪切變形履帶某接地點(diǎn)的剪切變形 tuj s t /uxt xs u xu j r t s 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 a u t ut u 17 單位履帶寬的土壤推力等于切應(yīng)力曲單位履帶寬的土壤推力等于切應(yīng)力曲 線下包含的面積：線下包含的面積： 00 dtan1 exp/d ll X Fbxbcj Kx 設(shè)履帶給地面的法向壓力均勻分布設(shè)履帶給地面的法向壓力均

13、勻分布 bl W Kls ls K WAc/exp11tan r r r 0 tan1 exp/d l X W Fbcs x Kx bl 長(zhǎng)而窄的履帶比短而寬的履帶的滑轉(zhuǎn)率小，長(zhǎng)而窄的履帶比短而寬的履帶的滑轉(zhuǎn)率小， 這有利于通過(guò)性，但履帶過(guò)長(zhǎng)會(huì)使轉(zhuǎn)向困難。這有利于通過(guò)性，但履帶過(guò)長(zhǎng)會(huì)使轉(zhuǎn)向困難。 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 18 2.驅(qū)動(dòng)輪的土壤推力與滑轉(zhuǎn)率 驅(qū)動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)情況比履帶復(fù)雜，一般采用履帶的土壤驅(qū)動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)情況比履帶復(fù)雜，一般采用履帶的土壤 推力公式來(lái)估算。推力公式來(lái)估算。 srtuj t dcos11d r 00 s 0 sinsin1 0r0 sr 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 19 Kjc/exp1tan sinsin1exp1tan 00r s K r c 其中，法向正壓力其中，法向正壓力 由由 確定確定 nn zk b k kzp c 0 0 dcos brFX 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 2.驅(qū)動(dòng)輪的土壤推力與滑轉(zhuǎn)率 20 車輛的土壤推力車輛的土壤推力FX與土與土 壤阻力壤阻力 Fr 之差，稱為掛鉤之差，稱為掛鉤 牽引力牽引力 三、掛鉤牽引力 rd FFF X 第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力 土壤條件、接地面積