履帶車輛行駛理論

1、第1章履帶車輛行駛理論履帶車輛行駛理論1.1履帶車輛行駛原理履帶車輛行駛原理履帶車輛的行駛原理可以通過履帶行走機構(gòu)來進行分析。履帶行走機構(gòu)主要是指履帶車輛兩側(cè)的臺車，臺車由驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、支重輪、托鏈輪、履帶（簡稱四輪一帶）和臺車架等組成，如圖11所示。履帶直接和地面接觸，并通過支重輪支撐著履帶車輛的重量。在驅(qū)動輪的驅(qū)動下，履帶相對臺車架做卷繞運動。由于臺車架和機體相連，所以，臺車架的運動就代表履帶車輛的運動。1.1.1驅(qū)動轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)矩

2、與傳動系效率與傳動系效率發(fā)動機通過傳動系傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩MK稱為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。發(fā)動機的功率經(jīng)過傳動系傳往驅(qū)動輪時，有一定的損失.。對于機械傳動的履帶車輛，這一功率損失主要由齒輪嚙合的摩擦阻力、軸承的摩擦阻力、油封和轉(zhuǎn)軸之間的摩擦阻力以及齒輪攪油阻力等原因所造成。一般用傳動系效率傳動系效率ηm來考慮上述功率損失。傳動系效率可用車輛等速直線行駛時，傳到驅(qū)動輪上的功率PK與經(jīng)傳動系輸出的發(fā)動機有效功率Pec之比來表示，即：eceKKec

3、eKKecKmnMnMMMPP??????(11)式中：Mec——發(fā)動機經(jīng)傳動系輸出的有效轉(zhuǎn)矩；?K、nK——驅(qū)動輪的角速度和轉(zhuǎn)速；?e、ne——發(fā)動機曲軸的角速度和轉(zhuǎn)速。假定離合器不打滑，則上式可表示為：mecKmiMM??(12)式中：im——傳動系的總傳動比，它是變速箱、中央傳動和最終傳動各部分傳動比的乘積，即：im=?e?K=nenK=ig?i0?is(13)式中：ig——變速箱某擋的傳動比；i0——主減速器的傳動比；is——輪

4、邊減速器的傳動比。由式(12)可知，當(dāng)車輛在水平地面上作等速直線行駛時，其驅(qū)動轉(zhuǎn)矩MK可由下式求得：MK=ηmimMec(14)對于液力機械傳動的履帶車輛，將上述公式中的Pec和Mec換成渦輪軸上的功率PT和轉(zhuǎn)矩MT即可。1.1.2履帶車輛的行駛原理履帶車輛的行駛原理為了便于說明履帶車輛的行駛原理，可將履帶分成如圖12所示的幾個區(qū)段。1～3為驅(qū)動段驅(qū)動段，4～5為上方區(qū)段上方區(qū)段，6～8為前方區(qū)段前方區(qū)段，8～1為接地段接地段或稱支承段

5、支承段。2圖11履帶行走機構(gòu)中臺車的組成示意圖導(dǎo)向輪托鏈輪支重輪驅(qū)動輪臺車架履帶從圖14中可以看到，當(dāng)履帶處于圖中a所示的位置時，履帶速度達(dá)到最大值，其數(shù)值為：υ1=r0?K(17)式中：r0——驅(qū)動輪的節(jié)圓半徑；?K——驅(qū)動輪的角速度。當(dāng)履帶處于圖中b所示的位置時，履帶速度最低，其數(shù)值為：υ2=r0?Kcos(?2)=υ1cos(?2)(18)式中：?——驅(qū)動輪的分度角，?=360?zK；zK——驅(qū)動輪的有效嚙合齒數(shù)。由此可見，即使驅(qū)

6、動輪做等角速旋轉(zhuǎn)(?K=常數(shù))，臺車架的相對運動也將呈現(xiàn)周期性的變化，從而使車輛的行駛速度也帶有周期變化的性質(zhì)。但是，我們用肉眼一般觀察不到這種周期變化。履帶卷繞運動的平均速度可通過驅(qū)動輪每轉(zhuǎn)一圈所卷繞鏈軌節(jié)的總長來計算。設(shè)：1t為鏈軌節(jié)距（m），?K為驅(qū)動輪角速度（1s），nK為驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速（rmin），則履帶卷繞運動的平均速度υm可由下式計算，υm=zK1t?K2?=zK1tnK60(ms)(19)當(dāng)履帶在地面上作無滑動行駛時，車輛的

7、行駛速度就等于臺車架相對于接地履帶的運動速度，后者在數(shù)值上等于履帶卷繞運動的速度。通常，將履帶在地面上沒有任何滑移時，車輛的平均行駛速度υT稱為理論行駛速度論行駛速度，它在數(shù)值上應(yīng)等于履帶卷繞運動的平均速度，亦即：υT=zK1t?K2?=zK1tnK60(ms)(110)由式(18)可知，當(dāng)?角減小，亦即驅(qū)動輪的嚙合齒數(shù)zK增加時，則履帶卷繞運動速度的波動就減小。對于??0，zK?∞這一極限情況，則有：υ1=υ2=υm。這表明，當(dāng)驅(qū)動輪

8、嚙合齒數(shù)增加時，履帶卷繞運動的速度趨近于其平均速度，并趨向于一個常數(shù)。為了簡化履帶行走機構(gòu)的運動學(xué)分析，通常將這種極限狀態(tài)作為車輛行駛速度的計算依據(jù)。此時，假設(shè)履帶節(jié)為無限小，因此，履帶可以看成是一條撓性鋼帶。這一撓性鋼帶既不伸長也不縮短，且相對于驅(qū)動輪無任何滑動。根據(jù)上述假設(shè)，履帶就具有圖15所示的形狀。當(dāng)驅(qū)動輪齒數(shù)相當(dāng)多時，此種假設(shè)是可以容許的。這樣，當(dāng)驅(qū)動輪作等角速度旋轉(zhuǎn)時，履帶卷繞運動的速度，也就是車輛的理論行駛速度，可用下式表

9、示(見圖15)：υT=rK?K(111)式中：υT——車輛的理論行駛速度；rK——驅(qū)動輪的動力半徑；?K——驅(qū)動輪的角速度。式(111)中的rK是從運動學(xué)的角度提出來的，確切地講，應(yīng)該稱之為驅(qū)動輪驅(qū)動輪的滾動半徑的滾動半徑。所謂動力半徑是切線牽引力作用線到驅(qū)動輪軸線的距離。但對于履帶行走機構(gòu)來說，驅(qū)動輪的滾動半徑和動力半徑接近一致，故無論作運動學(xué)分析或力學(xué)分析時均使用rK，并統(tǒng)稱為動力半徑動力半徑。驅(qū)動輪的動力半徑rK是一個假設(shè)的半徑，

10、它在驅(qū)動輪上實際并不存在(rK不等于鏈輪的節(jié)圓半徑)，其物理意義可解釋如下：在驅(qū)動輪相對于履帶沒有滑轉(zhuǎn)的情況下，以一半徑為rK的圓沿履帶作純滾動時，驅(qū)動輪軸心的速度即為車輛的理論行駛速度理論行駛速度。由表達(dá)式(110)和(111)可知：rK=zK1t2?(112)當(dāng)車輛在實際工作時，即使?fàn)恳]有超過履帶與地面的附著能力，履帶與地面之間也存在著少量滑轉(zhuǎn)，這是因為履帶剪切或擠壓土壤而使土壤產(chǎn)生變形的緣故。在履帶存在滑轉(zhuǎn)的情況下，車輛的行駛