第1章 履带车辆行驶理论

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1、第1章履带车辆行驶理论1.1履带车辆行驶原理履带车辆的行驶原理可以通过履带行走机构来进行分析。履带行走机构主要是指履带车辆两侧的台车，台车由驱动轮、导向轮、支重轮、托链轮、履带（简称四轮一带）和台车架等组成，如图1-1所示。履带直接和地面接触，并通过支重轮支撑着履带车辆的重量。在驱动轮的驱动下，履带相对台车架做卷绕运动。由于台车架和机体相连，所以，台车架的运动就代表履带车辆的运动。2图1-1履带行走机构中台车的组成示意图导向轮托链轮支重轮驱动轮台车架履带1.1.1驱动转矩与传动系效率发动机通过传动系传到驱动轮上的转矩MK称为驱动转矩。发动机的功率经过传动系传往驱动轮时，有一定的

2、损失.。对于机械传动的履带车辆，这一功率损失主要由齿轮啮合的摩擦阻力、轴承的摩擦阻力、油封和转轴之间的摩擦阻力以及齿轮搅油阻力等原因所造成。一般用传动系效率ηm来考虑上述功率损失。传动系效率可用车辆等速直线行驶时，传到驱动轮上的功率PK与经传动系输出的发动机有效功率Pec之比来表示，即：(1-1)式中：Mec——发动机经传动系输出的有效转矩；wK、nK——驱动轮的角速度和转速；we、ne——发动机曲轴的角速度和转速。假定离合器不打滑，则上式可表示为：(1-2)式中：im——传动系的总传动比，它是变速箱、中央传动和最终传动各部分传动比的乘积，即：im=we/wK=ne/nK=ig

3、×i0×is(1-3)式中：ig——变速箱某挡的传动比；i0——主减速器的传动比；is——轮边减速器的传动比。由式(1-2)可知，当车辆在水平地面上作等速直线行驶时，其驱动转矩MK可由下式求得：MK=ηmimMec(1-4)对于液力机械传动的履带车辆，将上述公式中的Pec和Mec换成涡轮轴上的功率PT和转矩MT即可。1.1.2履带车辆的行驶原理为了便于说明履带车辆的行驶原理，可将履带分成如图1-2所示的几个区段。1～3为驱动段，4～5为上方区段，6～8为前方区段，8～1为接地段或称支承段。当履带车辆行驶时，在驱动转矩MK作用下，履带相对台车架做卷绕运动，同时，驱动段内产生拉力F

4、t，Ft的大小等于驱动转矩MK与驱动轮动力半径rK之比，即Ft=MK/rK。对履带车辆来说，拉力Ft是内力，它力图把接地段履带从支重轮下拉出，使接地段履带板有相对地面运动的趋势，从而使地面土壤产生剪切变形或因履刺产生挤压变形，地面因抵抗变形而对接地段履带板产生方向与车辆行驶方向相同的反作用力，这些反作用力的合力FK就是推动履带车辆前进的驱动力。FK称为履带车辆的切线牵引力。18765432FKFtwKMKrKrrwrwZrZ图1-2履带车辆行驶原理图由于动力从驱动轮经驱动段传到接地段时，中间有动力损失（主要是后支重轮在履带上滚动的阻力和该支重轮轴承间的摩擦阻力造成的损失以及履带

5、销子和销孔间的摩擦损失），如果此损失用履带驱动段效率ηr来考虑，则履带车辆的切线牵引力FK可表示为：FK=ηrFt=ηrηmimMe/rK(1-5)FSF²SFtF¢tF¢SFKFtMKy图1-3履带驱动力的传递简图FKFtFtF²t式(1-5)也适用于轮式车辆，不过此时ηr=1。为了分析驱动力FK是如何传到履带车辆机体上的，如图1-3所示，我们在驱动轮轴上加两个大小相等，方向相反的力Ft，其中一个力与驱动段内拉力Ft形成力偶，其值等于驱动转矩MK；另一个力则可分解成平行于路面和垂直于路面的两个分力Ft¢和Ft¢¢。其中Ft¢=Ftcosψ。同理，将作用在后支重轮上的两个力(一

6、个是驱动段内的拉力Ft，另一个是土壤的反作用力FK)都移到该支重轮的轴线上。结果，得到一个合力FΣ。将合力FΣ分解成平行于路面和垂直于路面的两个分力FΣ¢和FΣ¢¢，而FΣ¢=FK-Ftcosψ。推动机体前进的力应该是Ft¢与FΣ¢之和，即：Ft¢+FΣ¢=Ftcosψ+FK-Ftcosψ=FK(1-6)式(1-6)表明，土壤对接地段履带板产生的与路面平行的反作用力合力FK就是推动机体前进的力。假定履带销子和销孔间的摩擦损失等可略去不计，则推动机体前进的力FK等于履带驱动段内的拉力Ft，它并不随驱动段的倾角ψ的变化而变化。实际上，因为履带销和销孔间有摩擦，故FK比Ft要小些。1

7、.2履带行走机构运动学分析和力学分析1.2.1履带行走机构的运动学分析现在来讨论履带行走机构在水平地面上作等速直线行驶时的运动学问题。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履带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。r0wKbab图1-4履带相对于台车架的卷绕运动示意图根据相对运动的原理，台车架相对接地履带的运动速度与履带相对于台车架的运动速度，在数值上应相等，在方向上则相反。因此，我们完全可以假设台车架静止不动，并依此来考察履带与台车架之间的相对运