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1、第一章第一章 工程机械底盘工程机械底盘行行驶驶理理论论行驶理论主要研究内容行驶理论主要研究内容:行驶理论主要研究工程机械行走机构的附着牵行驶理论主要研究工程机械行走机构的附着牵引性能、牵引计算，研究牵引功率、牵引效率、行引性能、牵引计算，研究牵引功率、牵引效率、行驶速度、滑转率、燃油消耗量和牵引力之间的关系。驶速度、滑转率、燃油消耗量和牵引力之间的关系。1 1、对于现有的工程机械，通过牵引计算可以进、对于现有的工程机械，通过牵引计算可以进行牵引性能和经济性的比较。行牵引性能和经济性的比较。2 2、对于正在设计的工程机械，通过牵引计算、对于正在设计的工程机械，通过牵引计算可确定发动机功率、传动系
2、统的基本参数，并可预可确定发动机功率、传动系统的基本参数，并可预计所设计机械的牵引性能和经济性。计所设计机械的牵引性能和经济性。主要研究目的主要研究目的:工程机械的行驶原理工程机械的行驶原理主 要 内 容第一节第一节 轮式底盘行驶原理轮式底盘行驶原理第二节第二节 行驶阻力行驶阻力第三节第三节 附着性能附着性能第四节第四节 工程机械的整机性能工程机械的整机性能第一节第一节 轮式底盘行驶原理轮式底盘行驶原理驱动轮从动轮一、一、行驶原理行驶原理 装装载机、推土机、汽机、推土机、汽车起重机、翻斗起重机、翻斗车等等这类作作业机械，都是机械，都是利用利用发动机的机的动力，力，经传动系系传到到车轮或履或履带
3、上以后，借助于上以后，借助于对地地面作用所面作用所产生的生的牵引力引力PK行行驶的。如的。如图所示所示为后后轮驱动的的轮胎式推胎式推土机在水平地面上作等速直土机在水平地面上作等速直线运运动时的受力。的受力。1、驱动力驱动力PK和行驶阻力和行驶阻力Pfuu作用在推土机上的外力有重力作用在推土机上的外力有重力G G、推土阻力、推土阻力P PT T及地面作用于及地面作用于车轮的诸反作用力。车轮的诸反作用力。uu由传动系统传到后轮的驱动力由传动系统传到后轮的驱动力矩矩MMK K对推土机整体来说是内力对推土机整体来说是内力矩，所以在图上以虚线表示矩，所以在图上以虚线表示 uu推动轮式机械运动的力，是通过
4、车轮对地面的作用而由推动轮式机械运动的力，是通过车轮对地面的作用而由 地面产生的。地面产生的。uu车轮上受有和运动方向一致的地面反作用力时称为驱动车轮上受有和运动方向一致的地面反作用力时称为驱动轮、受有和运动方向相反的地面反作用力时称为从动轮。轮、受有和运动方向相反的地面反作用力时称为从动轮。驱动驱动力也可称力也可称为为切切线牵线牵引力。引力。1、驱动力驱动力PK和行驶阻力和行驶阻力Pfrd式中式中:rd动力半径力半径,为车轮中心到中心到驱动力力PK之之间的距离的距离;传动传动系系统统效率，效率，对对机械机械传动为传动为机械效率机械效率;对对液力液力机械机械传动传动，应应包含液力包含液力变变矩
5、器的效率；矩器的效率；对对液液压传动压传动，应应包含液包含液压压系系统统的效率；的效率；i 传动传动系系统统(从从发动发动机到机到驱动轮驱动轮)的的总传动总传动比。比。轮式机械轮式机械(1)驱动力驱动力PK履带式机械履带式机械1、驱动力驱动力PK和行驶阻力和行驶阻力Pf式中式中:q履履带驱动带驱动段的效率，通常取段的效率，通常取；rK履履带机械机械驱动轮节圆半径半径,可按下式近似可按下式近似计算：算：式中：式中：ZK 围绕驱动链轮一周的履一周的履带板数目，板数目，对于非于非间齿啮合，即合，即驱动链轮的的齿数，数，对间齿啮合，合，则为驱动链轮齿数之半；数之半；lt 履履带板板节距，即每距，即每块
6、履履带板两端板两端销孔中心孔中心线间的距离。的距离。对于于轮式机械式机械,行行驶阻力阻力应为所有所有车轮所承受阻力的所承受阻力的总和和1、驱动力驱动力PK和行驶阻力和行驶阻力Pf(2)行驶阻力行驶阻力Pf(3)有效牵引力有效牵引力PKP轮式机械式机械履履带机械机械2、附着力附着力P 驱动力力PK的的值受限于受限于发动机功率及机功率及传动系系统传动比。比。而推而推动机械运机械运动的的驱动力是地面的反作用力力是地面的反作用力,因此因此PK的的最最大大值又又受到地面附着性能的限制受到地面附着性能的限制。在。在车轮（履（履带）结构构与地面条件与地面条件给定定时，存在一个机械所能，存在一个机械所能产生的
7、最大生的最大驱动力（即附着力）力（即附着力）P，无，无论发动机和机和传动系的参数怎系的参数怎样变化，化，PK是不能大于是不能大于P的。所以的。所以车辆在水平地面上行在水平地面上行驶的的充分必要条件是：充分必要条件是：ifthenifthen二、轮式行走机构运动学二、轮式行走机构运动学1、车轮滚动的三种情况、车轮滚动的三种情况（1 1）纯滚动（2 2）滑移）滑移（3 3）滑）滑转问题：问题：车轮运动时何种状态下会出车轮运动时何种状态下会出现滑转？何种状态下会出现滑移？现滑转？何种状态下会出现滑移？2、行驶速度、行驶速度（1）理）理论行行驶速度速度 车轮在地面上无滑在地面上无滑动的的滚动时，其，其
8、中心的平移速度中心的平移速度为理理论行行驶速度。速度。（2）实际行行驶速度速度 车轮在地面上有滑在地面上有滑动的的滚动时，其中心的平移速度，其中心的平移速度为实际行行驶速度。速度。式中：式中：r车轮车轮的的滚动滚动半径，是一个半径，是一个变变量，与量，与车车轮滚动轮滚动情况有关，通常由情况有关，通常由试验试验方法确定，可方法确定，可测测取行取行驶驶距离距离S和和驱动轮转过的圈数。的圈数。3、车轮滑动特性的评价、车轮滑动特性的评价（1）滑）滑转率率定定义：机械理机械理论行行驶速度与速度与实际速速度之差度之差对理理论速度的比速度的比值。（2）滑移率）滑移率S定定义：滑滑转率表示因滑率表示因滑转而而
9、损失的行失的行驶速度的百分率。其大小速度的百分率。其大小与路面条件、与路面条件、轮胎状胎状态、垂直、垂直载荷及荷及驱动力大小有关。力大小有关。滑移率主要用于衡量滑移率主要用于衡量车轮制制动时的滑的滑动情况。例如，汽情况。例如，汽车的的ABS系系统，滑移率，滑移率设计在在20%左右。左右。二、轮式行走机构动力学二、轮式行走机构动力学1、从动轮动力学、从动轮动力学 根据根据试验数据，受有垂直数据，受有垂直载荷作用的荷作用的车轮在水平地面上在水平地面上滚动时，地面，地面对轮胎支承面上反作用力的分布如胎支承面上反作用力的分布如图所示。其分布所示。其分布形式与形式与轮胎胎结构、充气构、充气压力、土壤性力
10、、土壤性质和作用在和作用在车轮上的上的载荷荷大小有关，但是全部反作用力的合力作用点必然向大小有关，但是全部反作用力的合力作用点必然向滚动方向前方向前移一个距离。移一个距离。从从动轮在水平地面上作等速直在水平地面上作等速直线滚动时，其受力如，其受力如图所示。所示。1、从动轮动力学、从动轮动力学 忽略从忽略从动轮轴承的摩擦力矩。将承的摩擦力矩。将R分解分解为垂直分力和水平分力，根据从垂直分力和水平分力，根据从动轮的受的受力平衡，可得：力平衡，可得：Pf为滚动阻力，令：阻力，令：滚动阻力系数阻力系数a滚动摩擦系数摩擦系数2、驱动轮动力学、驱动轮动力学 驱动轮在水平地面上作等速直在水平地面上作等速直线
11、滚动时，其受力如，其受力如图所示。所示。MK驱动转驱动转矩矩驱动轮驱动车辆前前进的条件的条件为：铲土运输机械行驶作业时，在机械上作用有以下几种阻力，如图所示。第二节第二节 行驶阻力行驶阻力风阻力工作阻力滚动阻力加速阻力坡道阻力第二节第二节 行驶阻力行驶阻力一、滚动阻力一、滚动阻力1 1、产生生滚动阻力的原因阻力的原因滚动阻力阻力 轮式式作作业机机械械行行驶时，由由于于轮胎胎与与路路面面的的变形形，引引起起路路面面对车轮的的反反作作用用力力偏偏离离车轮纵轴线一一个个距距离离（如如图）。反反力力与与偏偏心心距距a的的乘乘积构构成成了了与与车轮转动方方向向相相反的一个反的一个滚动阻力矩阻力矩，所以，
12、所以车轮滚动时要消耗能量。要消耗能量。1 1、产生生滚动阻力的原因阻力的原因车轮在地面上在地面上滚动时，可以看到以下，可以看到以下现象：象：（1）地面在垂直方向被）地面在垂直方向被压实而形成而形成轮辙；（2）轮胎胎的的弹性性轮缘部部分分周周期期性性地地发生生变形形。使使得得弹性性轮缘各各组成成部部分分之之间（如如帘帘布布层之之间、内内外外胎胎之之间、衬带和和轮辋之之间等等）产生生摩摩擦擦，轮胎材料内部各胎材料内部各质点之点之间也也产生摩擦；生摩擦；（3）轮胎胎侧面和面和轮辙侧面相互摩擦；面相互摩擦；（4）车轮把土向前推移，即所把土向前推移，即所谓“拥土土”现象。象。在在坚实路路面面上上，滚动阻
13、阻力力主主要要由由轮胎胎变形形引引起起；在在松松软地地面面上上，滚动阻阻力力主主要要由由地地面面变形形，形成形成轮辙引起。引起。2、影响、影响滚动阻力的因素阻力的因素（1 1）土壤的性）土壤的性）土壤的性）土壤的性质质 土壤的种土壤的种土壤的种土壤的种类类，它的含水量和密，它的含水量和密，它的含水量和密，它的含水量和密实实程度程度程度程度对车轮对车轮的的的的滚动滚动阻力有阻力有阻力有阻力有显显著的影响。土壤越松著的影响。土壤越松著的影响。土壤越松著的影响。土壤越松软则轮辙软则轮辙越深，越深，越深，越深，滚动滚动阻力也越大。阻力也越大。阻力也越大。阻力也越大。（2 2）轮轮胎的充气胎的充气胎的充
14、气胎的充气压压力力力力 车轮车轮在土壤上在土壤上在土壤上在土壤上滚动时滚动时，其，其，其，其滚动滚动阻力由阻力由阻力由阻力由轮轮胎和土壤两者的胎和土壤两者的胎和土壤两者的胎和土壤两者的变变形所形所形所形所引起。在引起。在引起。在引起。在松松松松软软土壤土壤土壤土壤上，土壤上，土壤上，土壤上，土壤变变形起主要影响，形起主要影响，形起主要影响，形起主要影响，这时这时，降低降低降低降低轮轮胎充胎充胎充胎充气气气气压压力可增大力可增大力可增大力可增大轮轮胎支承面胎支承面胎支承面胎支承面积积，从而降低，从而降低，从而降低，从而降低对对土壤的比土壤的比土壤的比土壤的比压压减小减小减小减小轮辙轮辙深深深深度
15、度度度，最，最，最，最终终减小减小减小减小滚动滚动阻力。当阻力。当阻力。当阻力。当轮轮胎充气胎充气胎充气胎充气压压力降到一定数力降到一定数力降到一定数力降到一定数值值后，后，后，后，滚动滚动阻力反随阻力反随阻力反随阻力反随压压力的降低而增大。力的降低而增大。力的降低而增大。力的降低而增大。这这是因是因是因是因为为增大了的增大了的增大了的增大了的轮轮胎胎胎胎变变形形形形对滚动对滚动阻力起主要影响的阻力起主要影响的阻力起主要影响的阻力起主要影响的缘缘故。因此，在一定条件下有一个故。因此，在一定条件下有一个故。因此，在一定条件下有一个故。因此，在一定条件下有一个对应对应最小最小最小最小滚滚动动阻力的
16、最佳充气阻力的最佳充气阻力的最佳充气阻力的最佳充气压压力力力力。在在在在坚实坚实地面上地面上地面上地面上滚动时滚动时，滚动滚动阻力主要是阻力主要是阻力主要是阻力主要是轮轮胎胎胎胎变变形引起的，形引起的，形引起的，形引起的，这时这时，增加增加增加增加轮轮胎的充气胎的充气胎的充气胎的充气压压力力力力将减小将减小将减小将减小轮轮胎的胎的胎的胎的变变形，从而形，从而形，从而形，从而减小减小减小减小滚动滚动阻力阻力阻力阻力。2、影响、影响滚动阻力的因素阻力的因素（3 3）作用在）作用在）作用在）作用在车轮车轮上垂直地面的上垂直地面的上垂直地面的上垂直地面的载载荷荷荷荷 当作用在当作用在当作用在当作用在车
17、轮车轮上的垂直上的垂直上的垂直上的垂直载载荷增大荷增大荷增大荷增大时时，轮轮胎胎胎胎变变形和形和形和形和轮辙轮辙深度都要增加，因此深度都要增加，因此深度都要增加，因此深度都要增加，因此滚动滚动阻力也增大。阻力也增大。阻力也增大。阻力也增大。（4 4）轮轮胎的尺寸胎的尺寸胎的尺寸胎的尺寸 在松在松在松在松软软土壤上，增大土壤上，增大土壤上，增大土壤上，增大轮轮胎的胎的胎的胎的宽宽度和直径都能增大度和直径都能增大度和直径都能增大度和直径都能增大轮轮胎支承面胎支承面胎支承面胎支承面积积、减小、减小、减小、减小轮辙轮辙深度，从而减小深度，从而减小深度，从而减小深度，从而减小滚动滚动阻力。阻力。阻力。阻
18、力。3、整机、整机滚动阻力阻力计算算 目前，在工程机械目前，在工程机械设计中广泛采用基于中广泛采用基于试验数据数据的的简单公式来公式来计算算滚动阻力：阻力：式中：式中：Q车轮上垂直地面的上垂直地面的载荷；荷；f 滚动阻力系数，由阻力系数，由试验确定，确定，试验方法方法（P14图1-11）滚动阻力阻力 机型机型机型机型路面条件路面条件路面条件路面条件轮胎式轮胎式轮胎式轮胎式履带式履带式履带式履带式 机型机型机型机型路面条件路面条件路面条件路面条件轮胎式轮胎式轮胎式轮胎式履带式履带式履带式履带式混凝土混凝土混凝土混凝土0.0180.0180.050.05坚实土路坚实土路坚实土路坚实土路0.450.
19、450.070.07冻结冰雪地冻结冰雪地冻结冰雪地冻结冰雪地0.0230.0230.030.030.040.04松散土路松散土路松散土路松散土路0.0700.0700.100.10砾石路砾石路砾石路砾石路0.0290.029泥泞地、沙地泥泞地、沙地泥泞地、沙地泥泞地、沙地0.090.090.180.180.100.100.150.15表表1-1 常见工况下的滚动阻力系数常见工况下的滚动阻力系数二、坡道阻力二、坡道阻力 坡道阻力是作业机械爬坡行驶时，车辆自重产生的沿路面方向的阻力。如图1-12所示。式中 Gs 整机使用重量；坡度角。Pi=Gssin（1-29）道路坡度坡度概念：道路道路经常用坡度
20、表示常用坡度表示路面路面倾斜的程度。斜的程度。三、空气阻力三、空气阻力 机械加速行机械加速行机械加速行机械加速行驶时驶时，需克服机械平移加速的，需克服机械平移加速的，需克服机械平移加速的，需克服机械平移加速的惯惯性力和回性力和回性力和回性力和回转转零件加速回零件加速回零件加速回零件加速回转转的的的的惯惯性力矩。性力矩。性力矩。性力矩。机械高速行机械高速行驶时，由于，由于风力及机械与空气之力及机械与空气之间的相的相对运运动而而产生摩擦和形成生摩擦和形成涡流，造成能量的流，造成能量的损耗。其大小主耗。其大小主要与空气密度、机械外形尺寸以及行要与空气密度、机械外形尺寸以及行驶速度等有关。速度等有关。
21、（N）式中式中:v 行行驶速度（速度（km/h）;S 机械迎机械迎风面面积（m2），），K 空气阻力系数，空气阻力系数，N/(m2km2h-2），一般取。），一般取。四、加速阻力四、加速阻力Pj和工作阻力和工作阻力第三节第三节 附着性能附着性能由由车轮运运动学，用滑学，用滑转率来表示率来表示驱动轮的滑的滑转程度：程度：由以上两式可得由以上两式可得用滑用滑转效率效率来反映来反映滑滑转引起的引起的功率功率损失，失，则 因此，滑因此，滑转率不但反映了滑率不但反映了滑转的程度，而且的程度，而且还反映了滑反映了滑转时的功率的功率损失。失。一、驱动轮的滑转率和滑转效率一、驱动轮的滑转率和滑转效率第三节第三
22、节 附着性能附着性能 机械行走装置与地面之机械行走装置与地面之间的抗滑的抗滑转能力。能力。地面与行走装置地面与行走装置之之间的抗滑的抗滑转力主要由两部分力主要由两部分组成：成：（1）车轮（或履（或履带）与地面之）与地面之间的摩擦力；的摩擦力；（2）轮胎的花胎的花纹对土壤的土壤的挤压、剪切所、剪切所产生的反力。生的反力。由由驱动轮的的动力学知道，力学知道，驱动轮在土壤上运在土壤上运动时，驱动PK是地面是地面对驱动轮的反作用力。可以把的反作用力。可以把PK看作由两部分看作由两部分组成，一成，一部分是由于部分是由于轮胎胎面花胎胎面花纹插入土壤表插入土壤表层后，在与后，在与驱动轮运运动相相反的方向上，
23、以花反的方向上，以花纹侧面面挤压剪切土壤而剪切土壤而产生的反作用力生的反作用力PK;另一部分是另一部分是轮胎和土壤的摩擦反力胎和土壤的摩擦反力PK，PK=PK+PK 二、附着力及附着系数二、附着力及附着系数实验表明：表明：轮胎与地面的摩擦系数胎与地面的摩擦系数值 1、随摩擦面相、随摩擦面相对速度的增大而增大，速度的增大而增大，对驱动轮来来说即随即随的增大而增大。故当的增大而增大。故当轮胎支承面及垂直胎支承面及垂直载荷一荷一定定时，PK增大增大则亦增大。亦增大。2、随比、随比压的增大而减小。的增大而减小。所以，切所以，切线牵引力引力PK 将随滑将随滑转率率的增大而增大。的增大而增大。一般可以一般
24、可以认为当当=100%，达到，达到“打滑界限打滑界限”时，PK值达到最大。达到最大。二、附着力及附着系数二、附着力及附着系数第三节第三节 附着性能附着性能二、附着力及附着系数二、附着力及附着系数为讨论方便，方便，规定以下符号：定以下符号：1）由于）由于PKP=PKPf，由地面附着条件决定的最大，由地面附着条件决定的最大牵引力引力 PKPmax=PKmaxPf，称，称为附着力附着力，用，用P表示。表示。2）驱动轮上垂直地面的上垂直地面的载荷荷Q称称为附着重量附着重量。3）PKP/Q=称称为附着重量利用系数附着重量利用系数。4）最大的附着重量利用系数）最大的附着重量利用系数称称为附着系数附着系数，
25、用，用表示。表示。由以上由以上讨论可知，由于地面附着条件的限制，可知，由于地面附着条件的限制，牵引引力：力：PKPP表表1-2 不同路面的附着系数不同路面的附着系数 机型机型机型机型路面条件路面条件路面条件路面条件轮胎式轮胎式轮胎式轮胎式履带式履带式履带式履带式 机型机型机型机型路面条件路面条件路面条件路面条件轮胎式轮胎式轮胎式轮胎式履带式履带式履带式履带式混凝土混凝土混凝土混凝土0.90.90.450.45松散砾石松散砾石松散砾石松散砾石0.360.360.500.50干粘土干粘土干粘土干粘土0.550.550.900.90压实雪地压实雪地压实雪地压实雪地0.200.200.250.25湿粘
26、土湿粘土湿粘土湿粘土0.450.450.700.70冰冰冰冰0.120.120.120.12压实粘土压实粘土压实粘土压实粘土0.400.400.700.70坚实土路坚实土路坚实土路坚实土路0.550.550.900.90干沙土干沙土干沙土干沙土0.200.200.300.30松散土路松散土路松散土路松散土路0.450.450.600.60湿沙土湿沙土湿沙土湿沙土0.400.400.500.50煤场煤场煤场煤场0.450.450.600.60岩石坑岩石坑岩石坑岩石坑0.650.650.550.551 1、土壤性、土壤性质2 2、轮胎的充气胎的充气压力力降低降低轮胎充气胎充气压力可以增大力可以增大
27、轮胎支承面胎支承面积，同，同时降降低低轮胎支承面上的比胎支承面上的比压。过分降低分降低轮胎充气胎充气压力会增加力会增加滚动阻力（尤其在阻力（尤其在坚实地面上）及降低地面上）及降低轮胎使用寿命，因此在确定胎使用寿命，因此在确定驱动轮轮胎充气胎充气压力力时必必须全面加以考全面加以考虑。三、影响附着性能的因素三、影响附着性能的因素3、附着重量、附着重量 增加增加驱动轮的附着重量能的附着重量能够改善改善驱动轮的附着性能，的附着性能，但是，但是，对于一般土壤，只有当附着重量不超于一般土壤，只有当附着重量不超过某一极限某一极限时才是正确的。才是正确的。对于整台机械，采用全于整台机械，采用全轮驱动能利用机械
28、的全部重量能利用机械的全部重量作作为附着重量，使全部附着重量，使全部车轮都都产生生牵引力，从而大大改善引力，从而大大改善机械的附着性能。机械的附着性能。4、轮胎尺寸胎尺寸 增大增大轮胎直径不胎直径不仅可以增大可以增大轮胎支承面的面胎支承面的面积，而且，而且可以增加可以增加轮胎支承面的胎支承面的长度，因此能度，因此能较有效地改善附着性有效地改善附着性能。但增大能。但增大轮胎直径受到机械成本、胎直径受到机械成本、传动系系统的的总传动比比及整机的及整机的稳定性的限制。定性的限制。三、影响附着性能的因素三、影响附着性能的因素第四节第四节 工程机械的整机性能工程机械的整机性能3、加速性能、加速性能1、行
29、驶速度、行驶速度2、爬坡能力、爬坡能力一、动力性能一、动力性能 动力特性反映的是作业机械在不同坡度的道路上行驶时，所具有的加速性能、所能达到的最大车速以及爬坡性能。动力性能影响到作业机械的作业生产率与适用性，尤其是对以运输车辆为主的作业机械，如铲运机、翻斗车等。提高工作速度可以提高机械的生产率，但受限于机械的传动形式和作业性质，工作速度过高会使操纵困难。例如采用机械传动系统的履带式推土机在切土作业时，速度大于4km/h时操纵就很困难，对于液力机械传动的推土机，由于适应载荷变化的性能较好，故其工作速度可比机械传动的提高1。（1）牵引工况最低档理引工况最低档理论工作速度工作速度1、行驶速度、行驶速
30、度 自行式铲运机由于牵引工况时的操纵比较简单，可取7 km/h，而当采用自动变速装置时可取8 km/h。履带式机械：3 km/h轮式机械：3 4km/h1、行驶速度、行驶速度（2）运）运输工况最高理工况最高理论行行驶速度速度 履带式机械运输工况的最高行驶速度，是指由一个工作地点转移到另一工作地点时的最高行驶速度，一般其距离不远。当距离远时，往往用拖车运输更为经济。故其最高行驶速度较低，一般取1012 km/h（半刚性悬架）或1520 km/h（弹性悬架）。时，其最高行驶速度仅为3050 km/h，而目前已出现采用弹性悬架、自动变速的自行式铲运机，其最高行驶速度可达7090 km/h。提高行驶速
31、度只有在一定的运距以上才能提高生产率。例如自行式铲运机，当行驶速度大于4050 km/h时，仅在运土距离大于公里时才能提高生产率。对轮式机械，其运距较长而且运输工况往往是主要作业工况，因此最高行驶速度较高。轮式机械的最高行驶速度往往受悬架和操纵形式的限制，如自行式铲运机未采用弹性悬1、行驶速度、行驶速度（2）运）运输工况最高理工况最高理论行行驶速度速度2、爬坡能力、爬坡能力 爬坡性能主要用于检验作业机械挂最低档等速上坡时能否爬限定的最大坡度。最大坡度角还受到稳定性、发动机功率、附着性能等因素的影响。对推土机、装载机等，最大坡度角通常取25 30。城市货车要求能在坡度为30%的坡道上以37km/
32、h的速度行驶。稳定性较差的机械，如转子后置式稳定拌和机，最大坡度角取15左右。在30坡度角时，要求作业机械在空档滑退情况下，能在1m内实现制动，作为制动能力是否合格的依据之一。3、加速性能、加速性能 机械加速行驶时，需克服机械平移加速的惯性力和回转零件加速回转的惯性力矩。（1）平移加速的惯性阻力 Pj1（2）回转零件加速回转引起的惯性阻力Pj2 在机械各回转零件中，发动机的飞轮和车轮的转动惯量远较其他零件为大；故在计算Pj2时，其他回转零件的影响一般忽略不计。（履带式机械则还要考虑履带作回转运动的惯性）。3、加速性能、加速性能发动机飞轮所有车轮 将Mje换算到驱动轮上，并把各车轮的惯性力矩除以
33、各车轮的动力半径即得Pj2的计算式：因为e=iK，K为驱动轮的角速度，又当忽略车轮的滑转和滑移时v=rKl，故得：加速阻力加速阻力为为：3、加速性能、加速性能 发动机的动力经传动系传递到驱动轮，传动系各零部件总成消耗的功率。在实际设计中，传动效率只计算由齿轮啮合在传动中产生的摩擦损失。一般对每对直齿轮传动取m1，对每对斜齿轮传动取m2，对每对锥齿轮传动取m3，对于履带式作业机械，还应包括驱动效率，q，因此传动效率为：二、行驶过程的功率损失二、行驶过程的功率损失 在水平地段等速行驶时，作业机械的功率损失由两部分组成：1、传动损失；2、行走损失。传动效率效率1 1、传动、传动损失损失 在水平地段等
34、速行驶时，作业机械的行走损失由两部分组成：（1）滚动阻力引起的功率损失；（2）由轮胎或履带的滑转引起的功率损失。由滚动阻力造成的功率损失失，用滚动效率f表示：由滑滑转引起的功率损失失，用滑转效率表示：滚动效率效率滑滑转效率效率2 2、行走、行走损失损失3 3、牵引效率、牵引效率 作业机械发动机功率的有效利用程度，可以用牵引效率kp表示：因此，牵引效率是传动效率、滚动效率和滑转效率、驱动效率四者的乘积，它的数值大小，反映了所设计作业机械机械传动与行走性能与行走性能的好坏，这一性能通常是以牵引特性来表示的。三、三、牵引力平衡和牵引功率平衡牵引力平衡和牵引功率平衡 研究牵引力平衡和牵引功率平衡，是为
35、了分析机械在行驶作业过程中，其牵引力是怎样利用的以及发动机的功率是怎样消耗的。牵引力平衡和牵引功率平衡，是指机械在行驶作业过程中的任何瞬间，其牵引力恒等于所有阻力之和，发动机输出功率恒等于所消耗的功率。根据牵引力平衡可以分析机械的动力性能，根据牵引功率平衡可以选定铲土运输机械发动机的功率及分析牵引效率。铲土运输机械的工作过程一般有两种不同的工况，牵引工况引工况和运运输工况工况。为了使铲土运输机械具有较好的使用性能，应该使它兼有牵引机械和运输机械的特点。在牵引工况工作时能以尽可能高的效率把发动机的功率转换成牵引功率。这就要求正确地选择行走机构和传动系统的类型、参数及发动机的功率和特性。在运输工况
36、，对于运距不长的循环作业的机械，为了提高生产率，要求具有良好的加速性能。对于运距较长的机械（如铲运机），还要求具有较高的行驶速度。三、三、牵引力平衡和牵引功率平衡牵引力平衡和牵引功率平衡上节课内容总结上节课内容总结滚动阻力、坡道阻力、空气阻力、加速阻力阻力、坡道阻力、空气阻力、加速阻力第二节第二节 行驶阻力行驶阻力第三节第三节 附着性能附着性能1 1、驱动轮的滑的滑转率和滑率和滑转效率效率2 2、附着力及附着系数、附着力及附着系数第四节第四节 工程机械的整机性能工程机械的整机性能1 1、动力性能：行力性能：行驶速度、爬坡能力、加速性能速度、爬坡能力、加速性能2 2、行、行驶过程的功率程的功率损
37、失：失：传动损失、行走失、行走损失、失、牵引效率、引效率、牵引力平衡和引力平衡和牵引功率平衡引功率平衡一、牵引工况一、牵引工况在牵引工况，行驶速度低，可忽略风阻力。1、牵引力平衡引力平衡 牵引力平衡没有反映牵引工况的全部能量消耗形式，因此不能评定发动机的负荷程度。例如牵引力平衡，并不能反映车轮滑转的能量损失。故在确定发动机功率和讨论牵引效率时，就要用牵引功率平衡的概念。2、牵引功率平衡引功率平衡三、三、牵引力平衡和牵引功率平衡牵引力平衡和牵引功率平衡式中：NK驱动功率，Nf滚动阻力消耗功率，N克服坡道阻力所需功率，Nj j克服加速阻力所需功率，NT T克服工作阻力所需功率，N驱动轮（履带）滑转
38、所 需功率。运输工况下没有工作阻力，而行驶速度较高，故风的阻力不可忽略。由于没有工作阻力，牵引力比较小，故可忽略滑转引起的功率损失。二、运输工况二、运输工况牵引力平衡和牵引功率平衡牵引力平衡和牵引功率平衡1、牵引力平衡引力平衡2、牵引功率平衡引功率平衡四、牵引特性四、牵引特性 牵引性能反映的是作业机械在一定的土质条件下，在水平地段上以各档各档稳定速度定速度工作时的牵引性能与经济性能，它通常用牵引功率NKP、实际行驶速度、整机的耗油率gKP随牵引力PKP变化的曲线来表示，也就是用各档的（NKP、v、gKP）=f（PKP）的关系曲线来表示。对于正在设计的机械，可通过计算求得理论牵引曲线，作为对机械
39、牵引性能的预测。对于已有的机械，可通过试验绘制实验牵引曲线，用以评价机械的牵引性能并作为合理使用机械的参考。理论牵引特性曲线绘制方法理论牵引特性曲线绘制方法在绘制理论牵引特性曲线前，应该已知下列各参数：1）柴油机的调速特性曲线（机械传动系统）或柴油机和变矩器的联合工作输出特性曲线（液力机械传动系统）；4）传动系统图及各档机械总传动比i及效率M；2）机械使用重量G及附着重量G；5）驱动轮的动力半径 rk；3）工作场地的地面性质，滑转率曲线；式1-42,1-43理论牵引特性曲线绘制方法理论牵引特性曲线绘制方法理论牵引特性曲线可按以下程序绘制：牵引工况的牵引特性曲线(机械传动系统)1、在直角座标系的
40、第二象限，根据柴油机的调速特性，以柴油机力矩Me为纵座标，柴油机功率Ne、转速ne、小时耗油量Ge为横座标作出曲线。2、在第一象限仍以Me为纵座标，PK为横座标作出某一档位的Me=f（PK）曲线，为一通过原点O1的直线。3、根据工作场地地面的性质确定滚动阻力系数f，算出滚动阻力Pf=fG。将纵座标平移一距离Pf得新原点O。由于有效牵引力PKP=PKPf，故O为Me=f（PKP）的座标原点。4、根据工作场地地面的性质作出滑转曲线=f（PKP）。5、作出实际行驶速度v及小时耗油量Ge和PKP的关系曲线。6、用下式求得牵引功率NKP和PKP的关系曲线：7、用下式求得单位牵引功率每小时的耗油量gKP和
41、PKP的关系曲线：理论牵引特性曲线绘制方法理论牵引特性曲线绘制方法本章小结本章小结 本章主要本章主要讨论了了轮式底式底盘行行驶理理论。1、车轮运运动学和学和动力学。力学。车轮滚动的三种情况：的三种情况：纯滚动、滑移、滑、滑移、滑转；滑滑转率和滑移率的概念；率和滑移率的概念；驱动轮和从和从动轮的受力；的受力；附着力的附着力的概念。概念。2、行、行驶阻力。阻力。滚动阻力、坡道阻力、空气阻力阻力、坡道阻力、空气阻力。3、附着性能。、附着性能。滑滑转效率效率的概念；的概念；附着重量利用系数附着重量利用系数的概念；最大的概念；最大驱动力的确定。力的确定。4、工程机械的整机性能。、工程机械的整机性能。动力特性；力特性；牵引力平衡和引力平衡和牵引功率平衡；理引功率平衡；理论牵引特性曲引特性曲线绘制方法。制方法。