《汽车理论》课程教学课件（PPT讲稿）第七章 汽车的通过性 7.3 车辆的挂钩牵引力

第七章汽车的通过性第三节车辆的挂钩牵引力口本节将分析车辆在松软土壤条件下行驶时所遇到的各种滚动阻力：分析松软地面给履带和驱动轮的土壤推力，从而确定车辆的挂钩牵引力。汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

1 第三节 车辆的挂钩牵引力 第七章 汽车的通过性 本节将分析车辆在松软土壤条件下行驶时所遇 到的各种滚动阻力；分析松软地面给履带和驱动轮 的土壤推力，从而确定车辆的挂钩牵引力

第七章汽车的通过性车辆在松软地面上的土壤阻力土壤的压实阻力当车辆在松软地面上行驶时，滚动阻力由推土阻力三部分构成：轮胎的弹滞损耗阻力2汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

2 一、车辆在松软地面上的土壤阻力 土壤的压实阻力 推土阻力 轮胎的弹滞损耗阻力 当车辆在松软地面上 行驶时，滚动阻力由 三部分构成： 第七章 汽车的通过性

第三节车辆的挂钩牵引力1.刚性车轮滚动时的土壤阻力假设土壤对车轮的反力沿径向g=p车轮的受力平衡方程为Fe=brsinde,W=blorcosode口F一土壤压实阻力；W一垂直载荷；b-车轮宽度。or sin de = pdzorcosde=pdxn+1Frc-0ndz+ckF=HHPn+1rsineoW=blpdx=bzndx图7-5刚性从动轮与松软土壤的相互作用3汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

3 1.刚性车轮滚动时的土壤阻力 c n k z b k σ p       假设土壤对车轮的反力沿径向 = = +  车轮的受力平衡方程为  = 0 sin d rc θ 0 F b σ r θ θ  = 0 cos d θ 0 W b σr θ θ  —土壤压实阻力；W —垂直载荷；b —车轮宽度。 rsin d = pdz r cosd = pdx ( )   k ck n z k z z b k F b n n z +         +  =      = + +  c 1 0 0 c rc 1 d 0 第三节 车辆的挂钩牵引力 k z x b k W b p x b n r r d d 0 0 sin 0 sin 0 c         = = +    ， Frc

第三节车辆的挂钩牵引力1.刚性车轮滚动时的士壤阻力x=() -[号-(c-2) = D(c-2)-(c-2)VDdz-Ddz当沉陷量较小时 x2 = D(z-2)dx2x22020-Z=12dz =-2tdtW=(k +bkNDf(=-t2) dFrcdr2N2n+l3W20(k+bkND(3-n)图7-5刚性从动轮与松软土壤的相互作用4汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

4 ( ) ( ) ( ) 2 0 0 2 0 2 2 2 2 z z D z z z z D D x = − − −        − − −      = z z D z x D z x − = − − = 0 2 d 2 d d 2 0 z − z = t dz = −2tdt W (k bk ) D (z t ) t n z d 0 0 2 = c +   0 − ( ) ( ) 2 1 2 c 0 3 3 +         + − = n k bk D n W z  第三节 车辆的挂钩牵引力 当沉陷量较小时 x = D(z − z) 0 2 1.刚性车轮滚动时的土壤阻力

第三节车辆的挂钩牵引力1.刚性车轮滚动时的土壤阻力将z代入F表达式，得到压实士壤阻力E2n+23W2n+lLVD(3-n)2n+ (n+1)(k +bk.)2m+/口增加车轮直径和宽度都能降低压实土壤阻力，但增加车轮直径比增加宽度更有效，即直径越大，沉陷量越小。思考：SUV越野汽车和轿车相比，哪种车型的轮胎直径应该更大？为什么？如果汽车在松软地面上行驶，降低压实阻力的有效措施有哪些？5汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

5 ( ) ( )( ) 2 1 2 2 2 1 1 c 2 1 rc 2 2 3 3 1 1 + + + + +       − + + = n n n n n D W n n k bk F  将z0代入 表达式，得到压实土壤阻力 增加车轮直径和宽度都能降低压实土壤阻力，但增加 车轮直径比增加宽度更有效，即直径越大，沉陷量越小。 思考：SUV越野汽车和轿车相比，哪种车型的轮胎直径应 该更大？为什么？如果汽车在松软地面上行驶，降低压实 阻力的有效措施有哪些？ 第三节 车辆的挂钩牵引力 Frc Frc 1.刚性车轮滚动时的土壤阻力

第三节车辆的挂钩牵引力>在松软地面上，除了压实土壤阻力外，滚动着的车轮前缘将推动土壤形成隆起的前缘波，产生推土阻力F，：Fm=bcz.Kc+0.5zyK式中，zo为沉陷量；为单位体积土壤重量；c为粘聚系数；b为轮2N胎宽度。-+11个cos?Kpe =(N-tan p)cosgtano式中，N.及N是土壤承载能力系数；β为摩擦角。4030Ne02010706050403020100204060801005.7Ne值N值图7-6NeN.数值图6汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

6 式中，z0为沉陷量；γs为单位体积土壤重量；c为粘聚系数；b为轮 胎宽度。 ➢在松软地面上，除了压实土壤阻力外，滚动着的车轮前缘将推 动土壤形成隆起的前缘波，产生推土阻力 ： ( ) s pr 2 rb 0 pc 5 0 F = b cz K + 0. z  K ( )  2 pc c K = N − tan cos   r 2 pr 1 cos tan 2         = + N K 式中， 及 Nr 是土壤承载能力系数；  为摩擦角。 第三节 车辆的挂钩牵引力 Frb Nc

第三节车辆的挂钩牵引力>在很松软的地面上，推土阻力E，可用下式估算Frb = b(0.67czoKbe +0.5zy,Kgl)2N'式中Kpe =(N°- tan gp')cos? p"cos??Ktano2N及N'是局部剪切失效时土壤承载能力系数tan β'== tan 340HNNNr30Ne2010H01010204060801007060504030205.7Ne,N值Nr,N值图7-6NeNc、Nr、N数值图汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

7 式中 ➢在很松软的地面上，推土阻力 可用下式估算 及 是局部剪切失效时土壤承载能力系数； ( ) s pr 2 rb 0 pc 5 0 F = b 0.67cz K + 0. z  K  = (  − )  2 pc c K N tan cos            +    = r 2 pr 1 cos tan 2N K  tan 3 2 tan  = 第三节 车辆的挂钩牵引力 Nc  Nr  Frb

第三节车辆的挂钩牵引力>在泥浆地面，车辆浸入泥浆部分的形状对运动阻力的影响特别明显，此时推士阻力大于压实阻力而成为主要矛盾。在有硬底层的粘性泥浆里行驶的车辆，推土阻力的大小决定于泥浆的密度p、粘度瓜、行驶速度，以及车辆行走部分浸入泥浆中的尺寸，即F=CppuA/2式中，C为泥浆的阻力系数，是雷诺数Re的函数Re=pu.hlμ，h为浸入泥浆的深度；A为浸入泥浆中的面积。8汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

8 ➢在泥浆地面，车辆浸入泥浆部分的形状对运动阻力 的影响特别明显，此时推土阻力大于压实阻力而成为主 要矛盾。在有硬底层的粘性泥浆里行驶的车辆，推土阻 力的大小决定于泥浆的密度ρ、粘度μ、行驶速度 以及 车辆行走部分浸入泥浆中的尺寸，即 2 rb D a F C u A =  / 2 式中，CD为泥浆的阻力系数，是雷诺数Re的函数， ，h为浸入泥浆的深度；A为浸入泥浆中 的面积。 Re = ρua h/ μ 第三节 车辆的挂钩牵引力 a u

第三节车辆的挂钩牵引力2.充气轮胎的士壤阻力>当轮胎按照刚性轮一样维持圆形，轮胎圆周上最低点处土壤的支承压力为2n2n+13W2ntk+k。)==(+k。福(3-n)b/DL口如果P+P>P，轮胎维持圆形。口由此式确定的p,值称为充气轮胎的临界压力pcr°P;+P田22ZO=Z1沉陷P;+P>Per9汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

9 2.充气轮胎的土壤阻力 ➢当轮胎按照刚性轮一样维持圆形，轮胎圆周上最 低点处土壤的支承压力为 ( ) 2 1 2 1 2 1 c g 0 3 3 n n n k k c n W p k z k b b n b D   + +       = + = +             −   由此式确定的pg值称为充气轮胎的临界压力 。 如果 ，轮胎维持圆形。 第三节 车辆的挂钩牵引力 i c g p + p  p cr p

第三节车辆的挂钩牵引力p.可由试验测得。轮胎负荷：-1.336kNX-2.226kNO-3.117kN120W=3.117kNW=2.226kN=Pi线O90PBW=1.336kNP=13.76kPa60P=22.0kPaP=27.6kPa30700-16轮胎1上Y204060800充气压力P;/kPa图7-8胎体刚度产生的压力p值的确定10汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

10 pc可由试验测得。 第三节 车辆的挂钩牵引力