第一章 行驶理论基础
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2010-12-15 自行式机械行驶理论基础 3
因此：要使机械工作，必须满足条件 因此：要使机械工作，
P ≥ P + P′ k f kp
由于Ｐ 还要受到附着条件的限制， 由于ＰＫ还要受到附着条件的限制，即受附着 力Ｐφ的限制 PK≤Ｐφ＝Ｇ×φ 附着重量； Ｇ—附着重量；φ—附着系数 附着重量 附着系数 所以机器正常工作的必要充分条件是： 所以机器正常工作的必要充分条件是：
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（１）、纯滚动 ）、纯滚动 图Ａ所示 车轮相对地面无滑动， 车轮相对地面无滑动，ＵＯ１＝０（Ｏ１为 滚动瞬心） 滚动瞬心） 车轮的直线运动速度Ｕ 车轮的直线运动速度ＵＬ＝OO１×ω＝ ωＲ （２）、带滑移的滚动 ）、带滑移的滚动 如图Ｂ 如图Ｂ所示 U切≠０，车轮相对地面有向前移动的速 度Ｕδ 瞬心向下移动， 瞬心向下移动，相当于一个直径变大的 车轮在作纯滚动（纯滚动半径增大） 车轮在作纯滚动（纯滚动半径增大）
第一章
自行式机械行驶理论基础
2010-12-15
自行式机械行驶理论基础
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一、 基本概念 驱动力Ｐ 发动机动力经传动系传到车轮或链轮， 1. 驱动力Ｐk：发动机动力经传动系传到车轮或链轮，借 助于地面的反作用力所产生的力； 助于地面的反作用力所产生的力；Ｐk用来克服机械的行 驶阻力和提供进行作业的牵引力Ｐ 作业阻力P' 驶阻力和提供进行作业的牵引力Ｐkp（作业阻力P'KP） 驱动轮： 2. 驱动轮：产生驱动力的车轮或链轮 驱动转矩Ｍ 3. 驱动转矩Ｍk：作用在驱动轮上的转矩 行驶阻力：滚动阻力Ｐ 空气阻力Ｐ 坡度阻力Ｐ 4. 行驶阻力：滚动阻力Ｐf、空气阻力Ｐw、坡度阻力Ｐi、 加速行驶时产生的惯性阻力Ｐ 加速行驶时产生的惯性阻力Ｐj
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练习题
1. 工程机械底盘由哪几大部分组成，每部分要 工程机械底盘由哪几大部分组成， 完成的功能是什么？ 完成的功能是什么？ 2. 车轮有哪几种滚动形式？从动轮常作什么滚 车轮有哪几种滚动形式？ 驱动轮常为什么样的滚动形式？ 动，驱动轮常为什么样的滚动形式？ 3. 简述滑转率与驱动力的关系？ 简述滑转率与驱动力的关系？ 4. 工程机械牵引作业的充分必要条件是什么？ 工程机械牵引作业的充分必要条件是什么？
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自行式机械行驶理论基础
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uδ
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ＵＬ＝ ωＲ＋Ｕδ
自行式机械行驶理论基础
（３）、带有滑转的滚动 ）、带有滑转的滚动 如图Ｃ 如图Ｃ所示 车轮相对地面有向后移动的速度Ｕ U切≠０，车轮相对地面有向后移动的速度Ｕδ 瞬心向上移动， 瞬心向上移动，相当于一个直径变小的车轮在 作纯滚动（纯滚动半径增小） 作纯滚动（纯滚动半径增小） ＵＬ＝ ωＲ－Ｕδ 弹性轮同样有这三种滚动形式，通常， （弹性轮同样有这三种滚动形式，通常，对驱动轮有 滑转，从动轮可能有滑移） 滑转，从动轮可能有滑移） 2、滑转率（δ） 滑转率（ 表示驱动轮的滑转程度， 表示驱动轮的滑转程度，即因滑转而损失速度的百分比 －Ｕ) ／Ｒω δ＝(ＵＴ－Ｕ)／ＵＴ＝(Ｒω －r ω) ／Ｒω ＝１－r／Ｒ 式中：Ｕ 式中：ＵＴ—驱动轮的理论速度 驱动轮的理论速度
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自行式机械行驶理论基础
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二、 行驶理论
以轮式装载机为例， 以轮式装载机为例，设其在水平地段上作等速直线行驶 作业， 作业，其整机受力分析如下图
G
对整机，有水平方向受力平衡（不计空气阻力） 对整机，有水平方向受力平衡（不计空气ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ力）
Pf 1 + Pf 2 + P′ = P kp k
δ δ=f(P k )
δ 最佳 Pk
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Pkmax 自行式机械行驶理论基础
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在滑转率较低时，工程机械没有发挥足够的驱动力Ｐ 在滑转率较低时，工程机械没有发挥足够的驱动力ＰＫ，当δ 超过一定限度后，驱动力增加甚少，而滑转损失增大很多， 超过一定限度后，驱动力增加甚少，而滑转损失增大很多，土 壤也被破坏，因此对δ有所规定。对应δ 100％的驱动力， 壤也被破坏，因此对δ有所规定。对应δ＝100％的驱动力， 称为最大驱动力Ｐ 称为最大驱动力ＰＫＭＡＸ，对应的牵引力为机械能发挥的最大 牵引力 结论： 结论： Ａ、产生驱动力时，必然伴随产生行走机构滑转， Ａ、产生驱动力时，必然伴随产生行走机构滑转，一定限度的 产生驱动力时 滑转是允许的 Ｂ、δ 100％时发挥的Ｐ 即最大附着力Ｐ Ｂ、δ＝100％时发挥的ＰＫＭＡＸ，即最大附着力Ｐφ，无论发 动机的动力有多大，工程机械能发挥的最大驱动力受限于Ｐ 动机的动力有多大，工程机械能发挥的最大驱动力受限于Ｐφ
Pf + P′ ≤ P ≤ P kp k φ
所以要提高作业效率， 所以要提高作业效率，应尽力提高附着力和减 小滚动阻力。 小滚动阻力。
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三、 行走机构运动学
１、车轮的三种滚动情况（以刚性轮为 车轮的三种滚动情况（ 例） 假设车轮以角速度ω转动， 假设车轮以角速度ω转动，与地面相 切于一点，车轮几何中心为Ｏ 切于一点，车轮几何中心为Ｏ Ｒ—车轮几何半径 车轮几何半径 滚动半径， r —滚动半径，车轮几何中心到滚动 滚动半径 瞬心（车轮上线速度为0的点， 瞬心（车轮上线速度为0的点，即O1点） 的距离 6
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uδ
Ｕ—驱动轮的实际速度 驱动轮的实际速度 动力半径（ Ｒ—动力半径（车轮几何中心到驱动力的距离） 动力半径 车轮几何中心到驱动力的距离） 滚动半径（ r—滚动半径（车轮几何中心到瞬心的距离） 滚动半径 车轮几何中心到瞬心的距离） 在一般的行驶条件下： 的值应≤ ~5％ 在一般的行驶条件下：δ的值应≤３~5％ 作业中：轮式机械，允许的最佳 最佳δ 30％ 作业中：轮式机械，允许的最佳δ为30％左右 履式机械， 允许的最佳 最佳δ 15％ 履式机械， 允许的最佳δ为15％左右 滑转率与牵引力的变化曲线： 滑转率与牵引力的变化曲线：
因此：要使机械工作，必须满足条件 因此：要使机械工作，
P ≥ P + P′ k f kp
由于Ｐ 还要受到附着条件的限制， 由于ＰＫ还要受到附着条件的限制，即受附着 力Ｐφ的限制 PK≤Ｐφ＝Ｇ×φ 附着重量； Ｇ—附着重量；φ—附着系数 附着重量 附着系数 所以机器正常工作的必要充分条件是： 所以机器正常工作的必要充分条件是：
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2010-12-15 自行式机械行驶理论基础
（１）、纯滚动 ）、纯滚动 图Ａ所示 车轮相对地面无滑动， 车轮相对地面无滑动，ＵＯ１＝０（Ｏ１为 滚动瞬心） 滚动瞬心） 车轮的直线运动速度Ｕ 车轮的直线运动速度ＵＬ＝OO１×ω＝ ωＲ （２）、带滑移的滚动 ）、带滑移的滚动 如图Ｂ 如图Ｂ所示 U切≠０，车轮相对地面有向前移动的速 度Ｕδ 瞬心向下移动， 瞬心向下移动，相当于一个直径变大的 车轮在作纯滚动（纯滚动半径增大） 车轮在作纯滚动（纯滚动半径增大）
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自行式机械行驶理论基础
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一、 基本概念 驱动力Ｐ 发动机动力经传动系传到车轮或链轮， 1. 驱动力Ｐk：发动机动力经传动系传到车轮或链轮，借 助于地面的反作用力所产生的力； 助于地面的反作用力所产生的力；Ｐk用来克服机械的行 驶阻力和提供进行作业的牵引力Ｐ 作业阻力P' 驶阻力和提供进行作业的牵引力Ｐkp（作业阻力P'KP） 驱动轮： 2. 驱动轮：产生驱动力的车轮或链轮 驱动转矩Ｍ 3. 驱动转矩Ｍk：作用在驱动轮上的转矩 行驶阻力：滚动阻力Ｐ 空气阻力Ｐ 坡度阻力Ｐ 4. 行驶阻力：滚动阻力Ｐf、空气阻力Ｐw、坡度阻力Ｐi、 加速行驶时产生的惯性阻力Ｐ 加速行驶时产生的惯性阻力Ｐj
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练习题
1. 工程机械底盘由哪几大部分组成，每部分要 工程机械底盘由哪几大部分组成， 完成的功能是什么？ 完成的功能是什么？ 2. 车轮有哪几种滚动形式？从动轮常作什么滚 车轮有哪几种滚动形式？ 驱动轮常为什么样的滚动形式？ 动，驱动轮常为什么样的滚动形式？ 3. 简述滑转率与驱动力的关系？ 简述滑转率与驱动力的关系？ 4. 工程机械牵引作业的充分必要条件是什么？ 工程机械牵引作业的充分必要条件是什么？
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ＵＬ＝ ωＲ＋Ｕδ
自行式机械行驶理论基础
（３）、带有滑转的滚动 ）、带有滑转的滚动 如图Ｃ 如图Ｃ所示 车轮相对地面有向后移动的速度Ｕ U切≠０，车轮相对地面有向后移动的速度Ｕδ 瞬心向上移动， 瞬心向上移动，相当于一个直径变小的车轮在 作纯滚动（纯滚动半径增小） 作纯滚动（纯滚动半径增小） ＵＬ＝ ωＲ－Ｕδ 弹性轮同样有这三种滚动形式，通常， （弹性轮同样有这三种滚动形式，通常，对驱动轮有 滑转，从动轮可能有滑移） 滑转，从动轮可能有滑移） 2、滑转率（δ） 滑转率（ 表示驱动轮的滑转程度， 表示驱动轮的滑转程度，即因滑转而损失速度的百分比 －Ｕ) ／Ｒω δ＝(ＵＴ－Ｕ)／ＵＴ＝(Ｒω －r ω) ／Ｒω ＝１－r／Ｒ 式中：Ｕ 式中：ＵＴ—驱动轮的理论速度 驱动轮的理论速度
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二、 行驶理论
以轮式装载机为例， 以轮式装载机为例，设其在水平地段上作等速直线行驶 作业， 作业，其整机受力分析如下图
G
对整机，有水平方向受力平衡（不计空气阻力） 对整机，有水平方向受力平衡（不计空气ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ力）
Pf 1 + Pf 2 + P′ = P kp k
δ δ=f(P k )
δ 最佳 Pk
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Pkmax 自行式机械行驶理论基础
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在滑转率较低时，工程机械没有发挥足够的驱动力Ｐ 在滑转率较低时，工程机械没有发挥足够的驱动力ＰＫ，当δ 超过一定限度后，驱动力增加甚少，而滑转损失增大很多， 超过一定限度后，驱动力增加甚少，而滑转损失增大很多，土 壤也被破坏，因此对δ有所规定。对应δ 100％的驱动力， 壤也被破坏，因此对δ有所规定。对应δ＝100％的驱动力， 称为最大驱动力Ｐ 称为最大驱动力ＰＫＭＡＸ，对应的牵引力为机械能发挥的最大 牵引力 结论： 结论： Ａ、产生驱动力时，必然伴随产生行走机构滑转， Ａ、产生驱动力时，必然伴随产生行走机构滑转，一定限度的 产生驱动力时 滑转是允许的 Ｂ、δ 100％时发挥的Ｐ 即最大附着力Ｐ Ｂ、δ＝100％时发挥的ＰＫＭＡＸ，即最大附着力Ｐφ，无论发 动机的动力有多大，工程机械能发挥的最大驱动力受限于Ｐ 动机的动力有多大，工程机械能发挥的最大驱动力受限于Ｐφ
Pf + P′ ≤ P ≤ P kp k φ
所以要提高作业效率， 所以要提高作业效率，应尽力提高附着力和减 小滚动阻力。 小滚动阻力。
2010-12-15 自行式机械行驶理论基础 4
三、 行走机构运动学
１、车轮的三种滚动情况（以刚性轮为 车轮的三种滚动情况（ 例） 假设车轮以角速度ω转动， 假设车轮以角速度ω转动，与地面相 切于一点，车轮几何中心为Ｏ 切于一点，车轮几何中心为Ｏ Ｒ—车轮几何半径 车轮几何半径 滚动半径， r —滚动半径，车轮几何中心到滚动 滚动半径 瞬心（车轮上线速度为0的点， 瞬心（车轮上线速度为0的点，即O1点） 的距离 6
2010-12-15 自行式机械行驶理论基础 7
uδ
Ｕ—驱动轮的实际速度 驱动轮的实际速度 动力半径（ Ｒ—动力半径（车轮几何中心到驱动力的距离） 动力半径 车轮几何中心到驱动力的距离） 滚动半径（ r—滚动半径（车轮几何中心到瞬心的距离） 滚动半径 车轮几何中心到瞬心的距离） 在一般的行驶条件下： 的值应≤ ~5％ 在一般的行驶条件下：δ的值应≤３~5％ 作业中：轮式机械，允许的最佳 最佳δ 30％ 作业中：轮式机械，允许的最佳δ为30％左右 履式机械， 允许的最佳 最佳δ 15％ 履式机械， 允许的最佳δ为15％左右 滑转率与牵引力的变化曲线： 滑转率与牵引力的变化曲线：