汽車?yán)碚?第五版)課件7.3

1、2021/8/141第三節(jié)車輛的掛鉤牽引力第七章 汽車的通過性 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2021/8/142一、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 汽車的通過性2021/8/1431.剛性

2、車輪滾動(dòng)時(shí)的土壤阻力nczkbkp 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0dsinrc0rbF0dcos0rbW 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。zprddsinxprddcosckknzzzkbkbFnnzc100crc1d0第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力xzkbkbxpbWnrrdd00sin0sin0c，rcF2021/8/144 200202222zzzzDzzDDxzzzDxzDx02d2dd20tzzttzd2dttzDbkkWnzd0020c122c033nnDbkkWz第三節(jié) 車輛的掛

3、鉤牽引力當(dāng)沉陷量較小時(shí)當(dāng)沉陷量較小時(shí)zzDx021.剛性車輪滾動(dòng)時(shí)的土壤阻力2021/8/1451222121c1222rc3131nnnnnDWbkknnF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

4、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rcFrcF1.剛性車輪滾動(dòng)時(shí)的土壤阻力2021/8/146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，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 ：prs20pc0rb5 . 0KzKczbF2cpccostan NK2rprcos1tan2NK式中，式中， 及及 Nr 是土壤承載能力系

5、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rbFcN2021/8/147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)；prs20pc0rb5 . 067. 0KzKczbF2cpccostanNK2rprcos1tan2NKtan32tan第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力cNrNrbF2021/8/148 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

6、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2rbDa/2FCu A式中，式中，CD為泥漿的阻力系數(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au2021/8/1492.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

7、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212121cg033nnnnckkWpkzkbbn 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) 車輛的掛鉤牽引力gcipppcrp2021/8/1410pc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2021/8/1411crcippp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nkb/kppz1cci0nnnnbkknppbkbknzbF1c1cic10rc11第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力

8、icpp2021/8/1412 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 WFfrttiartpuWF 式中，式中，為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力iatpuf rtF2021/8/14133.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/nnccpW lzkbkkbk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01101/0d1

9、1nnnzcnckzlWblp zblkbnlnkbk 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。于上式的功。1rc1/11nnncWFlnkbk 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rcFrcF l2021/8/14144.前后串聯(lián)車輪和車輪重復(fù)通過時(shí)的土壤壓實(shí)阻力 當(dāng)車輪第二次通過松軟的土壤時(shí)，土壤阻力會(huì)有所當(dāng)車輪第二次通過松軟的土壤時(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

10、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。第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力2021/8/1415二、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。tantanmaxmaxWAccAAFX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

11、鉤牽引力2021/8/1416 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tstatruuuuus式中，式中， 為車輛的實(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tujst/uxt xsuxujrts第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力aututu2021/8/1417 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：00dtan

12、1 exp/dllXFbxbcj 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勻分布blWKlslsKWAc/exp11tanrrr0tan1 exp/dlXWFbcs x Kxbl 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，這有利于通過性，但履帶過長(zhǎng)會(huì)使轉(zhuǎn)向困難。這有利于通過性，但履帶過長(zhǎng)會(huì)使轉(zhuǎn)向困難。第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力2021/8/14182.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估算。推力公式來估算。srtujtdcos11dr00s0 sinsin10r0sr第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力2021/8/1419 Kjc/exp1tan sinsin1exp1tan00rsKrc其中，法向正壓力其中，法向正壓力 由由 確定確定nnzkbkkzpc 00dcosbrFX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2021/8/1420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rdFFFX第三節(jié) 車輛的掛鉤牽引力土壤條件、接地面積和產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力相土壤條件、接地面積和產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力相同的條件下，不同行走機(jī)構(gòu)的滑