车辆和地面关系

• 这就引起人们开始系统地研究轮胎、履带等在各 种地面上的驱动力、阻力、下陷、滑转及滑移等 的变化规律和相互关系，即车辆－土壤系统的相 互关系，以解决车辆的通过性问题，来指导车辆 的设计。
车辆和地面关系
车辆－土壤系统所涉及的是深度在几十厘米以内的地面土 壤，车辆又是在广阔的地面上、在不同的季节以较高的速度、 对小范围饱和或非饱和的各种土壤施加复杂的载荷，使土壤 在短时间内产生较大的变形。这与经典土力学所处理的建筑 物地基与土壤的相互作用有较大的差异。
土体
固相 + 液相 + 气相
构成土骨架，起决定作用 车辆和地面重关要系 影响
次要作用
土的组成
当土骨架的孔隙全部被水占满时，这种土称为饱 和土；
当土骨架的孔隙仅含空气时，就成为干土； 一般在地下水位以上、地面以下一定深度内的土 的孔隙中兼含空气和水，此时的土体属三相系，称 为湿土。 根据土的粘性分：
粘性土：颗粒很细； 无粘性土：颗粒较粗，甚至很大。如砂、碎 石、甚至堆石（直径几十cm甚至1m）
车辆和地面关系
不同类型的土
粘 土
粘 土
碎 石
碎石
细砂
粗
砂
车辆和地面关系
卵石
土的组成
一、土的固相
土的固相物质包括无机矿物颗粒和有机质，是构成土骨 架最基本的物质，称为土粒。土粒是从其矿物的成分、颗 粒大小和形状来描述。
特点：湿热地带，粘土，深厚，松软，易变；
寒冷地带，岩块或砂，物理风化，稳定。
车辆和地面关系
运积土：岩石风化后经流水、风和冰川以及人类
活动等搬运离开生成地点后再沉积下来的堆积物。
又分为冲积土、风积土、冰碛土和沼泽土等。
冲积土：由水流冲积而成；颗粒分选、浑圆光滑
。
风积土：由风力带动土粒经过一段搬运距离后沉
车辆与地面的关系
车辆和地面关系
概述
• 车辆为什么会行驶？ 因为有动力（发动机） 加大发动机的功率，是否车辆就一定跑得快？
或把车辆吊起来，车有没有行驶能力？ 车辆必须与地面发生作用才能行驶。如何发生
关系？必须通过车辆的行驶系与地面产生相互作 用力。
车辆和地面关系
• 车辆是什么？
在地面上具有自行能力的机器。包括：汽车、 拖拉机、火车、工程施工机械、军用武器和机械 等。
化学风化：岩体（或岩块、岩屑）与氧气、二氧化碳等 各种气体、水和各种水溶液等物质相接触，经氧化、碳化和 水化作用，使岩石或岩屑逐渐产生化学变化，分解为极细颗 粒的过程。其特征是：质变过程，形成的土颗粒很细。
对一般的土而言，是物理风化和化学风化双重作用的产
物。
车辆和地面关系
土的形成
形成过程
影响
形成条件
粒组：把工程性质相近的土粒合并为一组。某粒组的土 粒含量定义为该粒组的土粒质量与干土总质量之比。
土的级配：土中各种大小的粒组中土粒的相对含量。
通过土的颗粒大小分析试验测定土中各粒组颗粒质量占 该土总质量的百分数，叫做确定粒径分布范围。
土的级配的好坏可由土中的土粒均匀程度和粒径分布曲 线的形状来决定。
建筑物地基是长年在固定地点、以相当大的静载荷或地震 波、作用于较大范围、深达几十米的土壤，使土壤产生缓慢 而相对微小的变化。因而不能完全采用经典土力学和土动力 学的某些相类似的假定、理论、公式和方法。
对于土壤物质的多样性和性质的多变性，车辆作用力的复 杂性，土壤反应因应力路径、载荷历史而不同的特性，车辆 －土壤系统力学逐步形成一门独特的新学科，它的形成和发 展与机器力学、土力学、土动力学、连续介质力学、流变学、 系统力学、随机过程和数理统计，以及新的分析方法和计算 机技术的发展有者密切联系。
积下来的堆积物，没有层理的细砂或粉粒，如黄土
。
冰碛土：由冰川剥落、搬运形成的堆积物，不成
层、从漂石到粘粒。
沼泽土：在沼泽地的沉积物，含有机质、压缩性
高、强度低。
车辆和地面关系
土的组成
土是固体颗粒、水和空气的混合物，常称土 为三相系。
固相：土的颗粒、粒间胶结物； 液相：土体孔隙中的水； 气相：孔隙中的空气。
• 软地面：非铺装的松软路面（越野路面、农田、 含水量较大的地面等）。
• 研究车辆与地面的关系：解决地面不被压溃，能 承载车辆、减小行驶阻力很快通过的问题（软地 面的矛盾较突出）。
• 目的：指导车辆的设计。
车辆和地面关系
• 早先人们认为，只要加大轮胎或履带的接地面积 （如增加轮胎数、降低轮胎气压或加大轮胎或履 带的尺寸），减轻对地面的单位压力，同时安装 大功率发动机，车辆就能有良好的通过松软地面 的能力。根据这一概念曾设计出3轴10轮驱动 （双后轴，每轴端各装双轮胎）的军用越野货车。 但通过在第二次世界大战中使用，结果表明：在 同样的轴荷下，双轮胎的行驶阻力增大，行驶效 果并不佳。
车辆和地面关系
一、地面土壤性质浅识
土是指覆盖在地表的没有胶结或弱胶结的松散颗粒的堆 积物，是岩石风化的产物。岩石风化分为物理风化和化学风 化。
物理风化：岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，或受波浪 的冲击、地震等引起各种力的作用，温度的变化、冻胀等因 素使整体岩石产生裂隙、崩解碎裂成岩块、岩屑的过程。其 特征是：量变过程，形成的土颗粒较粗。
物理力学 性质
土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物
岩石 地球
风化 搬运、沉积
车辆和地面关系
土 地球
土从其堆积或沉积的条件来看可分为：
残积土
河流冲积土
土
运积土
风积土 冰碛土 沼泽土
残积土
土无机有土机运土积(沼土泽土冰风冲碛积积) 土土土
残积土：岩石风化后仍留在原地的堆积物。
车辆和地面关系
土颗粒大小
•粒组：按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类
•界限粒径：
d
(mm)
0.1
粗粒
砾石
砂粒
细粒
粉粒 粘粒 胶粒
粗 中 细 粗 中 细 极细
20
60
5 2 0.5 0.25
0.05 0.005 0.002
车辆和地面关系
200g 10 5.0 10 2.0 16 1.0 18 0.5 24 0.25 22 0.1 38
• 车辆的组成：
动力（内燃机、电动机、…）、底盘（传动系、 行驶系、转向系和制动系）、工作（武器）装置、 控制系统。
自行式工程作业机械也是特殊的车辆。
车辆和地面关系
• 车辆典型的行驶系：
轮胎式、履带式来自百度文库轨轮式。
• 地面：分硬地面和软地面。
• 硬地面：铺装路面（水泥路面、沥青路面和石方 路面）和硬土的非铺装路面。