轮式工程机械行驶原理解读课件.ppt

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1、第三章轮式工程机械行驶原理本章的主要内容是轮式机械行走机构的运动学、动力学、轮式机械的滚动阻力和附着性能、轮式机械总体受力分析以及双桥驱动轮式机械的运动分析和受力分析。第一节轮式机械行走机构的运动分析轮式机械车轮行走时，根据其产生运动的力学原因不同，其车轮可分为从动轮和驱动轮，驱动轮的运动是在驱动力矩的作用下产生的，而从动轮是在轮轴上水平推力的作用下产生的。根据车轮承受载荷后是否变形，车轮又可分力刚性车轮和弹性车轮两种。本节将分别讨论刚性车轮和弹性车轮在刚性地面和弹性地面上的滚动情况。一、刚性车轮在刚性地面上的滚动1、车轮的三种滚动情况设车轮与地面相切于O1点（实际为一条线）

2、，以角速度ω滚动，设车轮前进的速度为v，v就是轮心的速度，v等于轮心O相对于O1的速度再加上O1相对于地面的速度vj。1、履带行走机构在水平地面的直线运动，可以看成是台车架相对于接地链轨的相对运动和接地履带对地面的滑转运动(牵连运动)合成的结果。（1）车轮纯滚动纯滚动时，接地点O1相对于地面的速度vj为零，即vj＝0因此O1点即为瞬时运动中心，如上图所示。（2）滚动中带有滑移，从动轮经常有此情况。接地点O1相对于地面的速度vj不为零，具有与前进方向相同的滑移速度vj。车轮直线运动的速度为：此时瞬时运动中心下移至O1’点，相当于以一个半径较大的车轮作纯滚动。（3）滚动中带有滑转

3、，驱动轮经常出现。接地点O1相对于地面具有与前进方向相反的滑移速度vj，车轮直线运动的速度为：此时瞬时运动中心上移至O1’’点，相当于以一个半径较小的车轮作纯滚动。2、有效滚动半径：车轮的几何中心O到瞬时转动中心的距离称为车轮的有效滚动半径re。有效滚动半径re是一个假想的半径，其大小随车轮的滑移程度而变化。根据车轮滚动时是否伴有滑移或滑转，re可以大于或小于OO1。（1）纯滚动时，有效滚动半径等于OO1，称为滚动半径rg。（2）滚动中带有滑移，re大于OO1，从动轮以及制动时会出现滑移。（3）滚动中带有滑转，re小于OO1，驱动轮经常出现。3、理论行驶速度与实际行驶速度（1

4、）理论行驶速度vT：车轮作纯滚动时，其几何中心的速度称为车轮(即轮式机械)的理论行驶速度。rg可由试验测得，可使车辆在S距离长的试验路段上以纯滚动作稳定的直线行驶，同时测得驶过该路段车轮的转数n，即得rg。（2）实际行驶速度：车轮相对地面有滑转或滑移时其几何中心水平移动的速度称为车轮(即轮式机械)的实际速度v，用下式表示：4、滑转率：车轮的理论速度减去实际速度与理论速度之比。二、充气轮胎在刚形地面上滚动运动学充气转胎在刚性地面上滚动，以轮胎变形为主，不像刚性车轮在刚性地面滚动那样是线接触，而是面接触，因而是较大面积的摩擦传动。它必然体现出摩擦传动的特点，轮胎和地面之间存在着弹

5、性滑动。这种弹性滑动宏观上不易看出，但可以测出。当轮胎以角速度ω旋转时，轮胎接地线上A点相对于轮心的运动速度为vA，其方向沿该点滚动表面的切线方向。车轮的实际速度v等于轮心O相对于A点的速度与A点相对于地面的速度之和。设v1是A点的切向分速度，v2是A点的法向分速度：当车轮以实际速度v沿滚动表面行驶，则：三、刚性车轮在变形地面上滚动运动学刚性车轮在变形地面上行驶时，地面的变形是主要的。当车轮以角速度ωk转动时，车轮接地面上任意一点A相对于轮心的速度vA为：四、弹性车轮在变形地面上滚动运动学轮胎与滚动表面同时发生变形是铲土运输机械最常见的现象，轮胎与滚动表面变形对车轮运动的影响

6、也最为复杂。当弹性轮胎在软土上滚动时，由于轮胎和土壤都发生变形，当垂直载荷一定时，在软土上滚动的弹性轮胎的变形是由轮胎刚度和土壤强度所决定的，所谓轮胎刚度是指胎压和转换为胎压的胎壁刚度。若保持胎压不变，而增加土壤的强度，轮胎变形将相应增大；若降低土壤强度，则轮胎变形将减小。另外，在同一土壤条件下，胎压降低，轮胎变形将增大；一种极端情况是地面为刚性，另一种极端情况是刚性轮在软土上运行。综上所述，除了刚性车轮对刚性地面是线接触之外，其余几种车轮对地面都以面接触方式进行滚动。后者由于车轮的行驶速度不同，宏观上车轮可能产生所谓滑转滚动、滑移滚动和纯滚动，但实际上车轮同一接地表面的不同

7、位置，将出现滑转、滑移或纯滚动，且滑移和滑转程度也不同。第二节轮式机械行走机构的动力学一、驱动轮力矩平衡方程式在驱动力矩Mk的作用下，驱动轮以等角速度ω向前滚动，车轮承受垂直的载荷为Q，轮心受到车桥的反推力FR，地面作用到车轮的切向反力为F。在垂直载荷Q和驱动力矩Mk的作用下，驱动轮以等角速度ω向前滚动，轮胎单元体22’与33’对于过轮心的铅垂线是对称的，它们沿半径方向的变形是相同的，但22’处于加载过程中，33’处于减载过程中，故2’处受到的地面垂直反力比3’处大，使轮胎接地处地面垂直反力的分布呈现前