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(guò)履帶行走機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行分析。履帶行走機(jī)構(gòu)主要是指履帶車輛兩側(cè)的臺(tái)車，臺(tái)車由驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、支重輪、托鏈輪、履帶（簡(jiǎn)稱四輪一帶）和臺(tái)車架等組成，如圖11所示。履帶直接和地面接觸，并通過(guò)支重輪支撐著履帶車輛的重量。在驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)下，履帶相對(duì)臺(tái)車架做卷繞運(yùn)動(dòng)。由于臺(tái)車架和機(jī)體相連，所以，臺(tái)車架的運(yùn)動(dòng)就代表履帶車輛的運(yùn)動(dòng)。1.1.1驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩

2、與傳動(dòng)系效率與傳動(dòng)系效率發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)系傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩MK稱為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。發(fā)動(dòng)機(jī)的功率經(jīng)過(guò)傳動(dòng)系傳往驅(qū)動(dòng)輪時(shí)，有一定的損失.。對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)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(dòng)系效率傳動(dòng)系效率ηm來(lái)考慮上述功率損失。傳動(dòng)系效率可用車輛等速直線行駛時(shí)，傳到驅(qū)動(dòng)輪上的功率PK與經(jīng)傳動(dòng)系輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率Pec之比來(lái)表示，即：eceKKec

3、eKKecKmnMnMMMPP??????(11)式中：Mec——發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系輸出的有效轉(zhuǎn)矩；?K、nK——驅(qū)動(dòng)輪的角速度和轉(zhuǎn)速；?e、ne——發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)系的總傳動(dòng)比，它是變速箱、中央傳動(dòng)和最終傳動(dòng)各部分傳動(dòng)比的乘積，即：im=?e?K=nenK=ig?i0?is(13)式中：ig——變速箱某擋的傳動(dòng)比；i0——主減速器的傳動(dòng)比；is——輪

4、邊減速器的傳動(dòng)比。由式(12)可知，當(dāng)車輛在水平地面上作等速直線行駛時(shí)，其驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩MK可由下式求得：MK=ηmimMec(14)對(duì)于液力機(jī)械傳動(dòng)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(shuō)明履帶車輛的行駛原理，可將履帶分成如圖12所示的幾個(gè)區(qū)段。1～3為驅(qū)動(dòng)段驅(qū)動(dòng)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(jī)構(gòu)中臺(tái)車的組成示意圖導(dǎo)向輪托鏈輪支重輪驅(qū)動(dòng)輪臺(tái)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(shí)，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(dòng)輪的節(jié)圓半徑；?K——驅(qū)動(dòng)輪的角速度。當(dāng)履帶處于圖中b所示的位置時(shí)，履帶速度最低，其數(shù)值為：υ2=r0?Kcos(?2)=υ1cos(?2)(18)式中：?——驅(qū)動(dòng)輪的分度角，?=360?zK；zK——驅(qū)動(dòng)輪的有效嚙合齒數(shù)。由此可見(jiàn)，即使驅(qū)

6、動(dòng)輪做等角速旋轉(zhuǎn)(?K=常數(shù))，臺(tái)車架的相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的平均速度可通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪每轉(zhuǎn)一圈所卷繞鏈軌節(jié)的總長(zhǎng)來(lái)計(jì)算。設(shè)：1t為鏈軌節(jié)距（m），?K為驅(qū)動(dòng)輪角速度（1s），nK為驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速（rmin），則履帶卷繞運(yùn)動(dòng)的平均速度υm可由下式計(jì)算，υm=zK1t?K2?=zK1tnK60(ms)(19)當(dāng)履帶在地面上作無(wú)滑動(dòng)行駛時(shí)，車輛的

7、行駛速度就等于臺(tái)車架相對(duì)于接地履帶的運(yùn)動(dòng)速度，后者在數(shù)值上等于履帶卷繞運(yùn)動(dòng)的速度。通常，將履帶在地面上沒(méi)有任何滑移時(shí)，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(yùn)動(dòng)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(dòng)輪的嚙合齒數(shù)zK增加時(shí)，則履帶卷繞運(yùn)動(dòng)速度的波動(dòng)就減小。對(duì)于??0，zK?∞這一極限情況，則有：υ1=υ2=υm。這表明，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪

8、嚙合齒數(shù)增加時(shí)，履帶卷繞運(yùn)動(dòng)的速度趨近于其平均速度，并趨向于一個(gè)常數(shù)。為了簡(jiǎn)化履帶行走機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，通常將這種極限狀態(tài)作為車輛行駛速度的計(jì)算依據(jù)。此時(shí)，假設(shè)履帶節(jié)為無(wú)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(zhǎng)也不縮短，且相對(duì)于驅(qū)動(dòng)輪無(wú)任何滑動(dòng)。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(dòng)輪齒數(shù)相當(dāng)多時(shí)，此種假設(shè)是可以容許的。這樣，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪作等角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，履帶卷繞運(yùn)動(dòng)的速度，也就是車輛的理論行駛速度，可用下式表

9、示(見(jiàn)圖15)：υT=rK?K(111)式中：υT——車輛的理論行駛速度；rK——驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力半徑；?K——驅(qū)動(dòng)輪的角速度。式(111)中的rK是從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度提出來(lái)的，確切地講，應(yīng)該稱之為驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑的滾動(dòng)半徑。所謂動(dòng)力半徑是切線牽引力作用線到驅(qū)動(dòng)輪軸線的距離。但對(duì)于履帶行走機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑和動(dòng)力半徑接近一致，故無(wú)論作運(yùn)動(dòng)學(xué)分析或力學(xué)分析時(shí)均使用rK，并統(tǒng)稱為動(dòng)力半徑動(dòng)力半徑。驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力半徑rK是一個(gè)假設(shè)的半徑，

10、它在驅(qū)動(dòng)輪上實(shí)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(dòng)輪相對(duì)于履帶沒(méi)有滑轉(zhuǎn)的情況下，以一半徑為rK的圓沿履帶作純滾動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)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(shí)際工作時(shí)，即使?fàn)恳](méi)有超過(guò)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?yàn)槁膸Ъ羟谢驍D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