第九章工程機(jī)械轉(zhuǎn)向理論

1、第七章第七章 工程機(jī)械轉(zhuǎn)向理論工程機(jī)械轉(zhuǎn)向理論第一節(jié) 概述第二節(jié) 輪式車(chē)輛轉(zhuǎn)向理論第三節(jié) 履帶式車(chē)輛轉(zhuǎn)向理論第一節(jié) 概 述v按轉(zhuǎn)向動(dòng)力來(lái)源：機(jī)械轉(zhuǎn)向動(dòng)力轉(zhuǎn)向：液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、和復(fù)合式 v按車(chē)輛獲得轉(zhuǎn)向力矩的方式：偏轉(zhuǎn)車(chē)輪和偏轉(zhuǎn)履帶轉(zhuǎn)向。鉸接車(chē)架轉(zhuǎn)向。差速（滑移）轉(zhuǎn)向。一、偏轉(zhuǎn)車(chē)輪轉(zhuǎn)向及偏轉(zhuǎn)履帶轉(zhuǎn)向v(1)前輪偏轉(zhuǎn)前輪偏轉(zhuǎn)：前外輪的變道行駛半徑最大，駕駛員易于用前外輪是否避過(guò)障礙來(lái)估計(jì)整機(jī)的行駛路線(xiàn)。v(2)后輪偏轉(zhuǎn)后輪偏轉(zhuǎn)：適用于前方安裝有工作裝置機(jī)械，前輪轉(zhuǎn)角受限，輪壓增大。后輪轉(zhuǎn)向半徑大于前輪。v(3)前后輪同時(shí)偏轉(zhuǎn)前后輪同時(shí)偏轉(zhuǎn)：前后輪轉(zhuǎn)向半徑相同，轉(zhuǎn)向半徑小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，往往用于

2、對(duì)機(jī)動(dòng)性有特殊要求或機(jī)架特別長(zhǎng)的機(jī)械。v(4)多橋偏轉(zhuǎn)車(chē)輪轉(zhuǎn)向多橋偏轉(zhuǎn)車(chē)輪轉(zhuǎn)向：用于總重和長(zhǎng)度特別大的輪式工程機(jī)械，如大型汽車(chē)式起重機(jī)多采用這種方式。v(5)偏轉(zhuǎn)履帶的轉(zhuǎn)向方式偏轉(zhuǎn)履帶的轉(zhuǎn)向方式：用于超大型機(jī)械。c)前、后輪同時(shí)偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖a)前輪偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖b)后輪偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖v多履帶行走裝置特點(diǎn)多履帶行走裝置特點(diǎn)：履帶支承面積大，接地比壓小，一般為100160kPa；轉(zhuǎn)向半徑大，且只要求緩慢轉(zhuǎn)向；行走速度低，一般為412m/min;承載能力大；轉(zhuǎn)向阻力矩大。一套獨(dú)立的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，以便將轉(zhuǎn)向履帶組拉偏所需的角度；兩套以上的驅(qū)動(dòng)裝置，以保證各條履帶的受力及轉(zhuǎn)向速度適應(yīng)于轉(zhuǎn)

3、向條件。v多履帶行走裝置常用的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)有：螺旋、鋼繩和液壓三種。v利用前后車(chē)架相對(duì)偏轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，輪式車(chē)輛和履帶車(chē)輛都可以采用。二、鉸接車(chē)架轉(zhuǎn)向方式特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1 有利于迅速對(duì)準(zhǔn)作業(yè)面，減少循環(huán)時(shí)間，提高生產(chǎn)率； 2 鉸接車(chē)架相對(duì)偏轉(zhuǎn)時(shí)，使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化； 3 特別全輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，不必采用昂貴的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向橋。 4 但鉸接車(chē)架轉(zhuǎn)向時(shí)抗傾翻的穩(wěn)定性降低。v三、差速(滑移)轉(zhuǎn)向差速轉(zhuǎn)向方式差速轉(zhuǎn)向方式的車(chē)架是整體的(沒(méi)有相對(duì)偏轉(zhuǎn)的車(chē)架)，依靠改變左右兩側(cè)車(chē)輪或履帶的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來(lái)操縱行駛方向，主要用于全橋驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛或雙履帶車(chē)輛。特點(diǎn)：特點(diǎn)：其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)向半徑較小，但轉(zhuǎn)向時(shí)車(chē)輪的滑動(dòng)較為嚴(yán)重，雙履帶車(chē)輛

4、一般都采用這種轉(zhuǎn)向方式。第二節(jié) 輪式轉(zhuǎn)向理論一、偏轉(zhuǎn)車(chē)輪轉(zhuǎn)向理論（一）、偏轉(zhuǎn)車(chē)輪轉(zhuǎn)向車(chē)輛的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)輪式車(chē)輛轉(zhuǎn)向應(yīng)滿(mǎn)足的三個(gè)條件輪式車(chē)輛轉(zhuǎn)向應(yīng)滿(mǎn)足的三個(gè)條件： 1）轉(zhuǎn)向時(shí)，通過(guò)各個(gè)車(chē)輪幾轉(zhuǎn)向時(shí)，通過(guò)各個(gè)車(chē)輪幾何軸線(xiàn)的垂直平面都應(yīng)相交于同一何軸線(xiàn)的垂直平面都應(yīng)相交于同一直線(xiàn)上，這樣就能防止各車(chē)輪在轉(zhuǎn)直線(xiàn)上，這樣就能防止各車(chē)輪在轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生側(cè)滑現(xiàn)象向時(shí)產(chǎn)生側(cè)滑現(xiàn)象。22KLctgRKLctgaR輪式車(chē)輛轉(zhuǎn)向基本要求輪式車(chē)輛轉(zhuǎn)向基本要求：車(chē)輪純滾動(dòng)，不發(fā)生側(cè)滑、縱向滑移或滑轉(zhuǎn)。LKRctga5 . 0LKRctg5 . 0常數(shù)LKctgactgc)前、后輪同時(shí)偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖a)前輪偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)

5、動(dòng)簡(jiǎn)圖b)后輪偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖c)前、后輪同時(shí)偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖c)前、后輪同時(shí)偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖a)前輪偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖b)后輪偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖a)前輪偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖b)后輪偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖對(duì)于前后輪同時(shí)偏轉(zhuǎn)時(shí)，如果前橋兩主銷(xiāo)之間距離K1等于后橋兩主銷(xiāo)之間距離K2時(shí)，即K1 =K2 =K時(shí)有： 222222221111KctgLRKctgaLRKctgLRKctgaLR要滿(mǎn)足上述要求，則有: 1221222111LLctgactgaLKctgactgLKctgactgc)前、后輪同時(shí)偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖a)前輪偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖b)后輪偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖式中：L

6、車(chē)輛的軸距，L1+L2=L當(dāng)前后橋兩主銷(xiāo)之間距離K1與K2不相等而L1與L2相等時(shí)，即K1K2。要滿(mǎn)足轉(zhuǎn)向時(shí)，通過(guò)各個(gè)車(chē)輪幾何軸線(xiàn)的垂直平面都應(yīng)相交于同一直線(xiàn)上，則 ：LKKctgactga2112可以看出K1與K2的差值越大，a1與a2相差也越大。其變化規(guī)律如圖 a1與a2關(guān)系曲線(xiàn)K2-K1=0；K2-K1=0.7m；K2-K1=1.2m 2）轉(zhuǎn)向時(shí)，兩側(cè)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)，兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪應(yīng)該以不同的角速度輪應(yīng)該以不同的角速度旋轉(zhuǎn)，以避免轉(zhuǎn)向時(shí)驅(qū)旋轉(zhuǎn)，以避免轉(zhuǎn)向時(shí)驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生縱向滑移或滑動(dòng)輪產(chǎn)生縱向滑移或滑轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。 vz車(chē)輛轉(zhuǎn)向時(shí)的平均速度可以用車(chē)輛幾何中心L線(xiàn)速度表示，其轉(zhuǎn)向角速度為： RvZZZZZB

7、vBRvBvBRv5 . 0)5 . 0(5 . 0)5 . 0(21車(chē)輛內(nèi)、外側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的幾何中心點(diǎn)O1和O2的速度 c)前、后輪同時(shí)偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖a)前輪偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖b)后輪偏轉(zhuǎn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1v2v兩側(cè)驅(qū)動(dòng)的幾何中心點(diǎn)轉(zhuǎn)向的速度是不相等的 3）轉(zhuǎn)向時(shí)，兩側(cè)從動(dòng)輪應(yīng)能以不同的角速度旋轉(zhuǎn)，以避免轉(zhuǎn)向時(shí)從動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)，兩側(cè)從動(dòng)輪應(yīng)能以不同的角速度旋轉(zhuǎn)，以避免轉(zhuǎn)向時(shí)從動(dòng)輪產(chǎn)生縱向滑移或滑轉(zhuǎn)。輪產(chǎn)生縱向滑移或滑轉(zhuǎn)。 這個(gè)條件比較容易滿(mǎn)足，因?yàn)閺膭?dòng)輪是不驅(qū)動(dòng)的，能在軸上自由旋轉(zhuǎn)。 （二）偏轉(zhuǎn)車(chē)輪轉(zhuǎn)向車(chē)輛的轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)1轉(zhuǎn)向行駛受力分析假定兩輪車(chē)在水平地段上以等角速度作低速穩(wěn)定轉(zhuǎn)，略去離心力不

8、計(jì)，這時(shí)受力情況如圖 LRd)zzFZcFfcMcMucfkFkZFKOTFfkFkaa)xzxzFb)kbxzzxzFc)kcxzxczFfcFzFicM+kMzkF2rOO驅(qū)動(dòng)力FK 轉(zhuǎn)向阻力矩Muc 轉(zhuǎn)向阻力矩MuK 滾動(dòng)阻力Ffc 驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)阻力FfK 轉(zhuǎn)向力FZ 側(cè)向阻力KZ LRd)zzFZcFfcMcMucfkFkZFKOTFfkFkaa)xzxzFb)kbxzzxzFc)kcxzxczFfcFzFicM+kMzkF2rOO驅(qū)動(dòng)力1 轉(zhuǎn)向阻力矩 滾動(dòng)阻力 滾動(dòng)阻力 轉(zhuǎn)向力 側(cè)向阻力 LRd)zzFZcFfcMcMucfkFkZFKOTFfkFkaa)xzxzFb)kbxzzxzF

9、c)kcxzxczFfcFzFicM+kMzkF2rOOLRd)zzFZcFfcMcMucfkFkZFKOTFfkFkaa)xzxzFb)kbxzzxzFc)kcxzxczFfcFzFicM+kMzkF2rOO驅(qū)動(dòng)力2 驅(qū)動(dòng)力3 驅(qū)動(dòng)力分解： kckbkaKFFFFcosfcKbFFcKZMMLFcosfkKaFFsinzKcFF轉(zhuǎn)向力 cosLMMFucukZ圖7-3a）、b）、c）疊加起來(lái)，得圖7-3d）。將各力對(duì)轉(zhuǎn)向軸線(xiàn)O取矩得 cosRFRFMMRFfcfKKcKLRd)zzFZcFfcMcMucfkFkZFKOTFfkFkaa)xzxzFb)kbxzzxzFc)kcxzxczFfcF

10、zFicM+kMzkF2rOOcosfcfKKcKFFRMMF車(chē)輛穩(wěn)定轉(zhuǎn)向時(shí)的驅(qū)動(dòng)力 KFfKfcKFFF 在等速直線(xiàn)行駛時(shí) 可看出，當(dāng)穩(wěn)定轉(zhuǎn)向時(shí)，驅(qū)動(dòng)力就必須增加 對(duì)一般的輪式車(chē)輛（帶有牽引負(fù)荷）在水平地段上作穩(wěn)定轉(zhuǎn)向時(shí)的受力情況進(jìn)行分析對(duì)一般的輪式車(chē)輛（帶有牽引負(fù)荷）在水平地段上作穩(wěn)定轉(zhuǎn)向時(shí)的受力情況進(jìn)行分析 （1）牽引負(fù)荷）牽引負(fù)荷Fx（2）離心力）離心力FjgRvGRgGRRRgGFZmmZj222cosbgGRbRgGFZmmZj22sincosxFsinxF它作用在牽引點(diǎn)上，轉(zhuǎn)向時(shí)力Fx偏轉(zhuǎn)了角，其縱向分為橫向分為式中：Rm車(chē)輛質(zhì)心至軸線(xiàn)O的距離；b車(chē)輛質(zhì)心至后橋中線(xiàn)的縱向水平距離

11、 離心力與后橋軸線(xiàn)的水平夾角；G車(chē)輛重量 v后橋中點(diǎn)的速度 （3）滾動(dòng)阻力）滾動(dòng)阻力 轉(zhuǎn)向時(shí)各個(gè)驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)向輪的滾動(dòng)阻力，可以認(rèn)為分別是 fKFfcF和一半 （4）轉(zhuǎn)向阻力矩）轉(zhuǎn)向阻力矩MuuKucuMMM驅(qū)動(dòng)輪阻力矩導(dǎo)向輪阻力矩（5）驅(qū)動(dòng)力）驅(qū)動(dòng)力 KFKKKFFF5 . 021（6）土壤對(duì)兩側(cè)導(dǎo)向輪的作用力）土壤對(duì)兩側(cè)導(dǎo)向輪的作用力Xc1和和Xc2對(duì)后橋中點(diǎn)的矩近似相等。對(duì)后橋中點(diǎn)的矩近似相等。（7）轉(zhuǎn)向力）轉(zhuǎn)向力FZ它是兩側(cè)導(dǎo)向輪的側(cè)向作用力FZ1、FZ2的向量和。力FZ的作用方向近似地認(rèn)為作用在OOc平面內(nèi)。 （8）側(cè)向反作用）側(cè)向反作用ZK1和和ZK2作用在兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪上。 土壤對(duì)導(dǎo)向

12、輪和驅(qū)動(dòng)的阻力矩Muc Muk 及Fj和Fx的水平分量 所形成的力矩 sincosTXjKcaFbFMMM稱(chēng)為總轉(zhuǎn)向阻力矩轉(zhuǎn)向阻力矩： 轉(zhuǎn)向力FZ對(duì)OT點(diǎn)所形成的力矩，稱(chēng)為轉(zhuǎn)向力矩：轉(zhuǎn)向力矩： cosLFMZZ轉(zhuǎn)向力轉(zhuǎn)向力FZ作用線(xiàn)與驅(qū)動(dòng)輪軸線(xiàn)之間的夾角作用線(xiàn)與驅(qū)動(dòng)輪軸線(xiàn)之間的夾角 為了使車(chē)輛能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向，必須滿(mǎn)足下列條件 MMZsincoscosTXjKcZaFbFMMLF后橋中點(diǎn)力矩平衡分析后橋中點(diǎn)力矩平衡分析當(dāng)車(chē)輛作穩(wěn)定轉(zhuǎn)向時(shí)當(dāng)車(chē)輛作穩(wěn)定轉(zhuǎn)向時(shí) 土壤對(duì)導(dǎo)向輪的總的側(cè)向反作用力不能超過(guò)導(dǎo)向輪的側(cè)向附著力 ZMMcossincosLaFbFMMFTXjKcZZFcZZcczzGFZZFF12

13、21導(dǎo)向輪的側(cè)向附著系數(shù)導(dǎo)向輪的側(cè)向附著系數(shù) 2轉(zhuǎn)向行駛阻力矩轉(zhuǎn)向時(shí)輪胎內(nèi)外側(cè)線(xiàn)速度不同： 2)2(01bvbRvTTTT2)2(02bvbRvTTTT輪胎以角速度 繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)TTbv2其內(nèi)、外側(cè)相對(duì)地面的滑動(dòng)速度Tvv0RvvTT滑轉(zhuǎn)率 在有速度損失的情況下，O1點(diǎn)的實(shí)際速度為 )1 (0TTRvvv輪胎幾何軸線(xiàn)中點(diǎn)O1繞轉(zhuǎn)向軸線(xiàn)O轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為 )1 (/0TRv此時(shí)，其內(nèi)、外側(cè)相對(duì)于地面的滑動(dòng)速度為： )1 (2Tbv將滑動(dòng)速度合成，得到車(chē)輪內(nèi)、外側(cè)接地點(diǎn)相對(duì)地面的滑動(dòng)速度： )1 (201TTbRvvv)1 (202TTbRvvv輪胎滑動(dòng)速度分布為ABCD，梯形。假如地面的切向反力與滑移

14、距離成正比，則切向反力的分布與梯形ABCD相似，切向反力的合力FK必通過(guò)梯形的形心。這樣該輪胎轉(zhuǎn)向行駛時(shí)的阻力矩為 ：aFMKR驅(qū)動(dòng)力 梯形面積形心距輪胎縱向?qū)ΨQ(chēng)面的距離 02212112)1 ()()(Rbvvbvvba轉(zhuǎn)向行駛時(shí)單驅(qū)動(dòng)輪相對(duì)地面的阻力矩為轉(zhuǎn)向行駛時(shí)單驅(qū)動(dòng)輪相對(duì)地面的阻力矩為： 0212)1 (RbFMKK對(duì)于從動(dòng)輪，轉(zhuǎn)向行駛時(shí)相對(duì)地面的阻力矩為：對(duì)于從動(dòng)輪，轉(zhuǎn)向行駛時(shí)相對(duì)地面的阻力矩為： 0212)1 (RbYfMc式中：Y地面作用于該輪上的垂直反力；f滾動(dòng)阻力系數(shù) （三）單差速器對(duì)輪式車(chē)輛性能的影響1. 單差速器的運(yùn)動(dòng)學(xué)行星輪公轉(zhuǎn)角速度自轉(zhuǎn)角速度0 x110110BAvB

15、Avxbxa1101211011ABAvABAvxbxa一側(cè)半軸的角速度減少值與另一側(cè)半軸的角速度增加值相等，而差速器殼的角速度永遠(yuǎn)等于兩個(gè)半軸角速度的平均值。這一特性符合車(chē)輛轉(zhuǎn)向時(shí)兩側(cè)車(chē)輪角速度不等的要求。2. 單差速器的動(dòng)力學(xué)差速器整體力矩平衡210MMM行星齒力矩平衡ixbaMBFBF11baFF 內(nèi)、外半軸力矩平衡221111MMAFMMAFibia21MM 差速器永遠(yuǎn)將傳給它的力矩平均分配到兩側(cè)半軸，或者說(shuō)作用在其兩側(cè)半軸上的力矩總是相等的。當(dāng)兩側(cè)附著力差距過(guò)大時(shí)，可鎖死差速器以提高整機(jī)附著性能。通過(guò)單邊制動(dòng)內(nèi)側(cè)半軸增加轉(zhuǎn)向力矩，以實(shí)現(xiàn)急轉(zhuǎn)彎。21MM 此時(shí)，轉(zhuǎn)向力矩增大BFFLFM

16、KKZZ125 . 0cos二、鉸接式輪式車(chē)輛的轉(zhuǎn)向理論v（一）鉸接式輪式車(chē)輛轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)學(xué) 車(chē)輛四個(gè)輪胎的運(yùn)動(dòng)半徑分別為 2sin1BLR2sin2BLR21BLctgR22BLctgR四個(gè)輪胎的線(xiàn)速度分別為 01)2sin(BLv01)2(BLctgv02)2sin(BLv02)2(BLctgv2sincos)(2sincos)(2sincos2sincos2121BrrLRBrrLRBrrLRBrrLR020102012sincos)(2sincos)(2sincos2sincosBrrLvBrrLvBrrrLvBrrLvv（二）鉸接輪式車(chē)輛轉(zhuǎn)向力矩及阻力矩分析1轉(zhuǎn)向力矩分析 轉(zhuǎn)向油缸布置

17、簡(jiǎn)圖 油缸轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)向力矩 )cos(2)(02201iiaaRrrRaainrRPMs)cos(2)sin()1 (202202iiaaRrrRaaRrKPM21MMM轉(zhuǎn)向力矩（正轉(zhuǎn)向）)cos(2)sin()cos(2)sin()1 (02202022021iiiiRrrRPRrMRrrRRrKPM轉(zhuǎn)向力矩（負(fù)轉(zhuǎn)向）21MMMsincoscos1210LFFFFMMMTfKfCKCC2. 轉(zhuǎn)向阻力距分析第三節(jié) 履帶車(chē)輛的轉(zhuǎn)向理論一、履帶車(chē)輛的轉(zhuǎn)向理論v履帶式車(chē)輛，都是依靠改變兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力，使其達(dá)到不同時(shí)速來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的。（一）雙履帶式車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)v從轉(zhuǎn)向軸線(xiàn)O到車(chē)輛縱向?qū)ΨQ(chēng)平面的距

18、離R，稱(chēng)為履帶式車(chē)輛的轉(zhuǎn)向半徑。圖716 轉(zhuǎn)向時(shí)作用在履帶車(chē)輛上的外力圖715 履帶式車(chē)輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2OOT2BR1O1ZK2FTO2FXFf2ROK1FTOO1f1MBFZORvzZZZZBvBRvBvBRv5 . 0)5 . 0(5 . 0)5 . 0(21機(jī)體上任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分解成兩種運(yùn)動(dòng)的合成：（1）牽連運(yùn)動(dòng)，即該點(diǎn)以O(shè)T的速度v所作的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；（2）相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即該點(diǎn)以角速度Z繞OT的轉(zhuǎn)動(dòng) BRBRRBRRBRvvvvvv5 . 05 . 0 5 . 0 5 . 02121（二）履帶式車(chē)輛轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)1牽引力平衡和力矩平衡v在水平地段上轉(zhuǎn)向半徑R作低速穩(wěn)定轉(zhuǎn)向時(shí)的受力情況（離心力可略去不

19、計(jì)）。 圖914 轉(zhuǎn)向時(shí)作用在履帶車(chē)輛上的外力K2FTO2FXFf2ROK1FTOO1f1MBFZ轉(zhuǎn)向行駛時(shí)的牽引平衡可作兩點(diǎn)假設(shè) ：（1）在相同地面條件下，轉(zhuǎn)向行駛阻力等于直線(xiàn)行駛阻力，且兩側(cè)履帶行駛阻力相等（2）在相同的地面條件和負(fù)荷情況下，F(xiàn)xcos 相當(dāng)于直線(xiàn)行駛的有效牽引力FKP， fffFFF5 . 021cosxKPFF所以回轉(zhuǎn)行駛的牽引力平衡牽引力平衡關(guān)系為 ：KKPfKKxffKKFFFFFFFFFF212121cos 或設(shè)履帶車(chē)輛回轉(zhuǎn)行駛時(shí)，地面對(duì)車(chē)輛作用的阻力矩為M， 在負(fù)荷Fx作用下總的轉(zhuǎn)向阻力矩轉(zhuǎn)向阻力矩為： sinxTFaMMaT牽引點(diǎn)到軸線(xiàn)O1O2的水平距離 履帶

20、車(chē)輛轉(zhuǎn)向是靠?jī)?nèi)、外側(cè)履帶產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力不等來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以回轉(zhuǎn)行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向力矩為 ：力矩平衡力矩平衡轉(zhuǎn)向力矩轉(zhuǎn)向力矩)(5 . 012KKZFFBM圖914 轉(zhuǎn)向時(shí)作用在履帶車(chē)輛上的外力K2FTO2FXFf2ROK1FTOO1f1MBFZ穩(wěn)定轉(zhuǎn)向時(shí)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)向時(shí)的力矩平衡關(guān)系力矩平衡關(guān)系為為 ：MFFBMMKKZ)(5 . 012或牽引力矩平衡關(guān)系已經(jīng)表示出內(nèi)、外側(cè)驅(qū)動(dòng)力、轉(zhuǎn)向阻力矩和結(jié)構(gòu)參數(shù)牽引力矩平衡關(guān)系已經(jīng)表示出內(nèi)、外側(cè)驅(qū)動(dòng)力、轉(zhuǎn)向阻力矩和結(jié)構(gòu)參數(shù)B之間之間的關(guān)系。的關(guān)系。為了進(jìn)一步研究回轉(zhuǎn)行駛特性，對(duì)內(nèi)、外側(cè)驅(qū)動(dòng)力分別加以討論。 BMFFBMFFKKKK5 . 05 . 021由上式，改寫(xiě)得

21、 土壤對(duì)履帶行駛所增加的反力，亦即轉(zhuǎn)向力，用土壤對(duì)履帶行駛所增加的反力，亦即轉(zhuǎn)向力，用FZ表示表示 BM作用下， MKKKFFF21ZKKZKKFFFFFF5 . 05 . 021還可表示為 KZFFv V 稱(chēng)為轉(zhuǎn)向參數(shù)轉(zhuǎn)向參數(shù) 為轉(zhuǎn)向力與車(chē)輛切線(xiàn)牽引力之比 將v代入上式 可得下式 ：)5 . 0()5 . 0(21vFFvFFKKKK下面就v值的變化來(lái)討論一下履帶車(chē)輛轉(zhuǎn)向情況： （1）當(dāng)v=0時(shí)，轉(zhuǎn)向阻力矩 （2）當(dāng)v=0.5，內(nèi)側(cè)履帶的驅(qū)動(dòng)力， （3）當(dāng)v0.5時(shí)，內(nèi)側(cè)履帶的驅(qū)動(dòng)力， KKKFFFM5 . 0, 021車(chē)輛作直線(xiàn)行駛 01KFKKFF2內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向離合器徹底分離，但制動(dòng)器沒(méi)有制

22、動(dòng)，牽引負(fù)荷完全由外側(cè)履帶承擔(dān) 01KF21KKFF說(shuō)明內(nèi)側(cè)離合器處于半分離狀態(tài)，內(nèi)外側(cè)履帶都提供驅(qū)動(dòng)力。 01KFKKFF2說(shuō)明內(nèi)側(cè)離合器不僅完全分離，且對(duì)驅(qū)動(dòng)鏈輪施加了制動(dòng)力矩，履帶產(chǎn)生了制動(dòng)力。 v2轉(zhuǎn)向阻力矩履帶式車(chē)輛帶負(fù)荷穩(wěn)定轉(zhuǎn)向時(shí)的阻力矩: sinxTFMM不帶負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)向阻力矩: MM轉(zhuǎn)向阻力矩轉(zhuǎn)向阻力矩 引起轉(zhuǎn)向阻力矩的因素：（1）履帶板的支承面、側(cè)面和履刺表面與土壤的相對(duì)摩擦；（2）履帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)土壤的擠壓和剪切；（3）履帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)堆積在它旁邊土壤的推擁；（4）轉(zhuǎn)向行走機(jī)構(gòu)內(nèi)部的摩擦阻力 轉(zhuǎn)向阻力矩計(jì)算： 兩點(diǎn)假設(shè)： 1）機(jī)重平均分布在兩條履帶上，且單位履帶長(zhǎng)度上的負(fù)荷為 2）形

23、成轉(zhuǎn)向阻力矩M的反力都是橫向力橫向力且是均勻分布均勻分布的 02LGqst由于牽引負(fù)荷橫向分力的影響，車(chē)輛轉(zhuǎn)向軸線(xiàn)將由原來(lái)通過(guò)履帶接地幾何中心移至O1O2（見(jiàn)圖），移移動(dòng)距離動(dòng)距離為x0 zL0/2L0/2X0XdXo2o1aTFx根據(jù)橫向力平衡原理，轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)偏移量x0可按下式計(jì)算 2sin00LGFxsx在履帶支承面上任何一微小單元長(zhǎng)度dx，分配在其上的機(jī)器重力為?？偟霓D(zhuǎn)向阻力矩可按下式進(jìn)行計(jì)算： )2(0)2(000002XlxlttxdxqxdxqM將上式 代入 并積分得 ：)2(1 42000LxLGMs轉(zhuǎn)向軸線(xiàn)偏移量dxqt：轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)轉(zhuǎn)向軸線(xiàn)偏移量x0=0 表示 機(jī)械重心無(wú)偏移，

24、則轉(zhuǎn)向阻力矩：40LGMs上式是在壓力均布條件下求得的，而大多實(shí)際情況下履帶接地長(zhǎng)度上的壓力分布是不均勻的，所以轉(zhuǎn)向阻力矩的計(jì)算法也不盡相同。 )(5 . 012KKZFFBM轉(zhuǎn)向力矩：幾種典型壓力下轉(zhuǎn)向阻矩的計(jì)算式。轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)v轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)表示作用在履帶支承面上單位機(jī)器重量所引起的土壤換算橫向反力。v試驗(yàn)表明試驗(yàn)表明：履帶車(chē)輛的轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)與土壤的物理機(jī)械性質(zhì)、履帶板的結(jié)構(gòu)、履帶對(duì)土壤的單位壓力、履刺插入土壤的深度、機(jī)器行駛速度等有關(guān)。v 車(chē)輛的轉(zhuǎn)向半徑對(duì)系數(shù)的影響很大，當(dāng)轉(zhuǎn)向半徑減小時(shí)，由于履帶的掘土現(xiàn)象使土壤擠壓反力增大，的數(shù)值隨之增大。當(dāng)車(chē)輛急轉(zhuǎn)彎時(shí)，值的變化

25、一般在0.4（硬土路面）和0.7（疏松土壤）之間。v車(chē)輛作急轉(zhuǎn)彎時(shí)，即R=（0.51）B，轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)達(dá)到最大值max。v地面條件不同，最大轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)也就不同，通常松軟土壤地面最大轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)約0.60.7，干土路面為0.50.6，雪路約0.150.25 2 4 6 8 10 12 14 160.80.60.40.2=(R/B)12圖9-17 在兩種土壤上轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)隨轉(zhuǎn)彎半徑而變化的關(guān)系曲線(xiàn)當(dāng)車(chē)輛以任一轉(zhuǎn)向半徑R進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)值可按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 BR15. 085. 0maxv（三）影響履帶車(chē)輛轉(zhuǎn)向能力的因素穩(wěn)定轉(zhuǎn)向條件：Mz=M。轉(zhuǎn)向影響因素： 發(fā)動(dòng)機(jī)功率、土壤的附著條件。

26、 1轉(zhuǎn)向能力受限于發(fā)動(dòng)機(jī)功率的條件轉(zhuǎn)向能力受限于發(fā)動(dòng)機(jī)功率的條件 履帶式車(chē)輛在水平地段上作穩(wěn)定轉(zhuǎn)向時(shí)所消耗的功率則由下列三部分所組成：（1）車(chē)輛作基本直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)所消耗的功率）車(chē)輛作基本直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)所消耗的功率：vFFvFfxK)cos(（2）車(chē)輛繞本身的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)）車(chē)輛繞本身的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)OT轉(zhuǎn)動(dòng)所消耗的功率轉(zhuǎn)動(dòng)所消耗的功率：ZTXSzaFLGM)sin4(0（3）轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)或制動(dòng)器的摩擦元件所消耗的功率：）轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)或制動(dòng)器的摩擦元件所消耗的功率：rrrMP轉(zhuǎn)向離合器或制動(dòng)器上的摩擦力矩 及主從動(dòng)片間的相對(duì)角速度。 圖914 轉(zhuǎn)向時(shí)作用在履帶車(chē)輛上的外力K2FTO2FXFf2ROK1FTOO1f1M

27、BFZ履帶車(chē)輛作穩(wěn)定轉(zhuǎn)向時(shí)，傳到中央傳動(dòng)從動(dòng)齒輪上的功率可分為三部分： rrzKMMvFM00當(dāng)車(chē)輛在相同條件下作等速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳到中央傳動(dòng)從動(dòng)齒輪上的功率等于： vFMK00履帶式車(chē)輛在水平地段上作穩(wěn)定轉(zhuǎn)向時(shí)，與它在相同土壤條件下作等速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率發(fā)動(dòng)機(jī)功率的增長(zhǎng)倍數(shù)增長(zhǎng)倍數(shù) vFMMvFMMMMKrrzKeeee0000如果將車(chē)輛穩(wěn)定轉(zhuǎn)向時(shí)與等速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩之比稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)載荷比發(fā)動(dòng)機(jī)載荷比，并用系數(shù)來(lái)表示 ：vFMMvFMMMMKrrzKee00由于車(chē)輛轉(zhuǎn)向時(shí)的驅(qū)動(dòng)力KF所以發(fā)動(dòng)機(jī)載荷比發(fā)動(dòng)機(jī)載荷比也可以表示為： )1 (vFMRFMvvKrrK該式表示了在相同的土壤和載荷條件下，履帶式車(chē)輛穩(wěn)定轉(zhuǎn)向時(shí)與直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)相比，其發(fā)動(dòng)機(jī)功率的增長(zhǎng)情況。系數(shù)值越大，表明發(fā)動(dòng)機(jī)的荷載就越大， 車(chē)輛在急轉(zhuǎn)彎時(shí)功率增長(zhǎng)尤為顯著。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)不致熄火，轉(zhuǎn)向時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩應(yīng)小于發(fā)動(dòng)機(jī)最轉(zhuǎn)向時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩應(yīng)小于發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出扭矩大輸出扭矩 maxeeMM 在相同條件下與直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)力FK相等，v2轉(zhuǎn)向能力受限于附著力的條件為了確保履帶式車(chē)輛能穩(wěn)定