工程机械底盘理论——长安大学第七章ppt课件.ppt

第七章工程机械转向理论 7 1概述 7 2轮式车辆的转向理论 7 3履带车辆的转向理论 7 1概述 一 偏转车轮转向及偏转履带转向二 铰接车架转向方式三 差速 滑移 转向 一 偏转车轮转向及偏转履带转向 1 前轮偏转 2 后轮偏转 3 前后轮同时偏转的转向方式 4 多桥偏转车轮转向方式 5 偏转履带的转向方式 二 铰接车架转向方式 这是一种轮式车辆和履带车辆都可以采用的一种转向方式 它与偏转车轮的转向方式不同 它是利用前后车架相对偏转来实现转向的 三 差速 滑移 转向 差速转向方式的车架是整体的 没有相对偏转的车架 其车轮轴线或履带与机架是固定的它依靠改变左右两侧车轮或履带的转速及其转向来操纵行驶方向 7 2轮式车辆的转向理论 一 偏转车轮转向车辆的转向理论二 铰接式轮式车辆的转向理论 一 偏转车轮转向车辆的转向理论 一 偏转车轮转向车辆的转向运动学 二 偏转车轮转向车辆的转向动力学 三 单差速器对轮式车辆性能的影响 一 偏转车轮转向车辆的转向运动学 参看图7 1 轮式车辆在转向或直线行驶过程中 经常要求左右车轮以不同的角速度旋转 其理由是 1 转向时 处侧车轮所走过的路程较内侧车轮长 2 当左 右车轮轮胎 载荷 气压不等或磨损不均时 其实际滚动半径不相等 3 在高低不平的道路上行驶时 两侧车轮实际走过的路程不同 轮式车辆转向必须满足下列三个条件 1 转向时 通过各个车轮几何轴线的垂直平面都应相交于同一直线上 这样就能防止各车轮在转向时产生侧滑现象 2 转向时 两侧驱动轮应该以不同的角速度旋转 以避免转向时驱动轮产生纵向滑移或滑移 3 转向时 两侧从动轮应能以不同的角速度旋转 以避免转向时从动轮产生纵向滑移或滑转 这个条件比较容易满足 因为从动轮是不驱动的 能在轴上自由旋转 二 偏转车轮转向车辆的转向动力学 参看图 总体受力分析 1 牵引负荷FX2 离心力 3 滚动阻力 4 转向阻力矩M 5 驱动力F 6 土壤对两侧导向轮的作用力Xc1和Xc27 转向力FZ8 侧向反作用力Zk1和Zk2 提高车辆的转向能力 提高附着力 增加附着重量 改善轮胎结构等 减少总转向助力 降低车速 增大转向半径等 转向行驶阻力矩 当轮胎以某一转向半径R0绕轴线O在地面上滚动时 见图7 5 轮胎两侧应该有不同的滚动速度 但实际上轮胎只能以一个速度转动 因而轮胎和地面的接触面上的各点将产生相对滑动 另一方面 车辆即使是直线行驶 牵引力作用使轮胎在地面上滚动的同时也将产生滑转 上述两种相对滑动 它将引起地面对轮胎的切向反力 阻力 并形成转向行驶时的阻力矩 参看图 及 147 148 三 单差速器对轮式车辆性能的影响 1 单差速器的运动学2 单差速器的动力学 单差速器的运动学 参看图 运动学方程 单差速器的动力学 参看图 动力学方程 二 铰接式轮式车辆的转向理论 一 铰接式轮式车辆转向的运动学 二 铰接轮式车辆转向力矩及阻力矩分析 一 铰接式轮式车辆转向的运动学 参看图 四个车轮的线速度 二 铰接轮式车辆转向力矩及阻力矩分析 1 转向力矩分析参看图 转向力矩 回正力距 转向力矩不均匀系数 转向阻力矩分析参看图 1 转钩牵引力F T 2 离心力 3 驱动力FK 4 滚动阻力 5 车轮转向时的侧向反力 和 6 转向时地面对车轮作用的力矩 7 铰点处转向时油缸作用产生的力矩 7 3履带车辆的转向理论 一 双履带车辆的转向理论二 偏转履带转向车辆的转向理论三 铰接式履带车辆的转向简介 一 双履带车辆的转向理论 一 双履带式车辆转向运动学 二 双履带式车辆转向动力学 三 影响履带车辆转向能力的因素 四 各种转向机构的转向性能及简单评价 一 双履带式车辆转向运动学 参看图 1 如果转向半径等于0 5 时 则 1 等于零 2 如果转向半径等于零时 则 1 2 二 双履带式车辆转向动力学 参看图 1 牵引平衡和力矩平衡 带有牵引负荷的履带式车辆 在水平地段上以转向半径R作低速稳定转向时的受力情况 离心力可略去不计 转向参数 其意义为转向力与车辆切线牵引力之比 显然 大表示转向阻力矩大 小表示转向阻力矩小 1 当 0时 表明车辆作直线行驶 2 当 0 5时 内侧履带的驱动力 说明内侧转向离合器彻底分离 但制动器没有制动 牵引负荷完全由外侧履带承担 3 当 0 5时 说明内侧离合器处于半分离状态 内外侧履带都提供驱动力 4 当 0 5时 说明内侧离合器不仅完全分离 而且对驱动链轮施加了制动力矩 履带产生了制动力 转向阻力矩引起因素 1 履带板的支承面 侧面和履刺表面与土壤的相对摩擦 2 履带转动时对土壤的挤压和剪切 3 履带转动时对堆积在它旁边土壤的推拥 4 转向行走机构内部的摩擦阻力 参看 157 160 三 影响履带车辆转向能力的因素 1 转向能力受限于发动机功率的条件2 转向能力受限于附着力的条件 1 转向能力受限于发动机功率的条件 1 车辆作基本直线运动所消耗的功率 2 车辆绕本身的相对转动轴线OT转动所消耗的功率 3 转向机构或制动器的摩擦元件所消耗的功率 2 转向能力受限于附着力的条件 履带式车辆转向时 由土壤附着条件所决定的转向能力受快速侧履带与土壤间附着力的限制 它与转向机构的型式无关 当车辆在松软潮湿土壤或冰雪地上转弯时 有时会出现快速侧履带严重打滑而不能进行急转弯的现象 为了确保履带式车辆能稳定地进行转向 快速侧履带的驱动力必须满足要求 四 各种转向机构的转向性能及简单评价 1 转向离合器和单级行星机构对履带式车辆转向性能的影响2 双差速器对履带式车辆转向性能的影响3 对履带式车辆转向机构的简单评价 1 转向离合器和单级行星机构对履带式车辆转向性能的影响 参看图 2 双差速器对履带式车辆转向性能的影响 1 双差速器履带式车辆转向运动学 2 双差速器履带式车辆转向动力学 3 稳定转向时发动机的载荷比 4 双差速器传动的功率循环 1 双差速器履带式车辆转向运动学 参看图 运动学方程 式中 有 2 双差速器履带式车辆转向动力学 参看图 动力学方程 式中 式中 转向总阻力 3 稳定转向时发动机的载荷比 参图 4 双差速器传动的功率循环 参看图 寄生功率 当 0 5时 慢速侧半轴所得到的一部分功率不是从差速器壳处传来的 而是由机体通过慢速侧履带传到慢速侧半轴上的 慢速侧半轴同时又将这部分功率通过差速器传给快速侧半轴 因此 在这种情况下 这一部分功率就按以下次序不断地进行循环 快速侧半轴 机体 慢速侧半轴 差速器 快速侧半轴 这种现象就称为功率循环 被循环的这部分功率叫做寄生功率 3 对履带式车辆转向机构的简单评价 为了保证车辆在任何使用条件下都能转向 对转向机构提出的基本要求是 1 转向机构应保证车辆能平稳地 迅速地由直线运动转入沿任意转向半径的曲线运动 2 转向机构应使车辆在转向时具有较小的发动机载荷比 以免发动机熄火 3 转向机构应使车辆具有较小的转向半径 以提高车辆的机动性 4 转向机构应保证车辆具有稳定的直线行驶性 不应有自由转向的趋势 二 偏转履带转向车辆的转向理论 1 偏转履