轮式车辆的行驶理论

其次章轮式车辆的行驶理论

第一节轮式行走机构的运动学

轮式乍辆的乍轮通常分为从动轮和驱动轮两种，当车轮运动是由轮轴上的水平推力

作用而发生时，该车轮称为从动轮，假如车轮的运动是在驱动力矩作用下发生时，则该

轮称为驱动轮（见图2—1,图2—2）。

驱动轮的运动学和从动轮运动学大致相同.因此我们主要分析从动轮的运动学入手

来争论一般车轮的运动学问题。

当从动轮在土壤上滚动时,其状态如图2-1所示。在垂直载荷Q（包括自重）作用下和

轮胎都发生了变形。变形后的轮胎与土壤间形成的接触面通常称之为支承面。

支承面的几何外形可假设如F：位于轮子几何中心垂直面如1的左方部分，可认为是

一个水平面。而位于垂直而如1的右方部分则可以认为是一个圆柱面。此圆柱面的中心线

。位于如1垂直平面内，并在轮子几何轴线C的上方。

车轮回转运动时，整个车轮的回转瞬心轴。；，可具有下述几种不同的位置.；假如在

无限小的时间内.瞬心轴的位置在小点，则车轮的支承表面保持静止不动；当瞬心轴°；低

于°】时（如图示），则车轮的支承表面将沿车辆的运动方向移动，这种现象称为滑移现象;

当瞬时中心轴高于01时（图未示出）则车轮的支承面将沿车辆相反的运动方向移动，这种

现象称为滑转现象。

当从动轮滑移时，几何中心的速度方向应与连线加1相垂直，其值可由下式表示

V=0。1统—%3c(2-1)

式中：”一从动轮的实际速度;

3c一从动轮的角速度；

r一从动轮的有效滚动半径，其值等于瞬时中心轴到几何中心轴的距离。

车轮的有效滚动半径是个变化的假想半径，其大小随车轮的滑移程度面变。

当车轮纯滚动时，门=西，此时的有效半径为滚动半径，以丁。表示。而此时几何

中心的速度称为理论速度丫7表示。即：

V?=O0T3c=Tg3c(2-2)

有效滚动半径丁通常可闻试验方法确定。此时，可使车辆在试验路段5上作稳定的直

线行驶，同时在该试验路段s上测量出所测车轮的轮数a然后即可依据下式确定被测车

辆的有效波动半径b：

r9=S/2〃TT(2-3)

当车轮的Pl转角速度Wc已知时，按理论力学中的方法即可由效滚动半径丁g,去打算

车轮上任一点的运动轨迹，速度和加速度。

驱动轮的运动如图2-2所示，将从动轮的角速度3c换为驱动轮的角速度3K,则上述

从动轮的运动学公式完全适合于驱动轮。

当驱动轮无滑移(或滑移)地滚动时，其理论速度3T可内下式表示

VT=Tg3K=TK3K(2-4)

式中：「K—驱动轮的动力半径；

3K一驱动轮的角速度,

驱动轮的动力半径，等于驱动轮几何中心的驱动力作用线的距离。由于驱动力的作

用线位置通常很难确定，因此通常用轮胎的静力半径勺来代替动力半径。

轮胎的静力半径R是指车轮在静止状态下受法向载荷、轮胎有掉向变形时，车轮几

何中心到路面的距离。其值可由下式近似确定：

号=（0.045〜0.47）0（2-5）

或

N

…。一刀

式中：〃一轮胎的自由直径（轮胎气压为规定值，无载荷作用时的直径）；

丁0-轮胎自由半径；

力一刚度系数；

力一轴载荷。

综上所述，车轮在运动个可处于三种状态：纯滚动、滑移、滑转。驱动轮常常有

滑转，而从动轮可能产生滑移，车轮在制动时也会产生滑移。

同履带式军辆相同，可以用滑转率方来描述轮式车辆的实际速度与理论速度之间

的关系。

vr-VV

"-=1-豆（2-6）

或

5=1-7（2-7）

rg

实际速度与理论速度的关系可表示为：

v=（1-）vT

：2-8）

其次节轮式行走机构的动力学

图2-3扪是车轮在驱动力矩MK作用下作直线行驶的情形；图2-3b）是自山轮行驶

的情形；图2-3c）是从动轮行驶的情形。

（一）驱动轮力矩平衡方程式［参见图2-3a）］

MK一户rK一Ra=°(2-9)

式中：RL滚动阻力矩；

〃一地面垂直反力，R=Q。

将上式除以车轮动力半径得：

a

-r-F-R-=O

krK

是驱动轮转知所产生的圆周力，它在数值上等于切线牵引力FK,最是驱动轮力系

数，用.K表示。为滚动阻力，用户"表示，所以有：

FK-F-FfK=0(2-10)

上式说明，驱动轮的牵引力/是切线牵引力尸长与滚动阻力?"之差。

假如驱动轮滚动阻力矩Ra用MfK表示.明显有

MfK=Ra=FfK^K(2-11)

(二)自由轮力矩平衡方程式[参见图2-3b)]

所谓自由轮是指车轮上只有作用有轴负荷Q和仅用以克服滚动阻力所需要的驱动力

理MK,它不具有牵引任何负荷的力量，因此有：

Mk=Ra(2-12)

或

FK=FfK

自由轮在有用上价值较小，仅作为一种受力分析加以介绍。

(三)从动轮的力矩平衡方程[参看图2-3C)]

从动轮被机架推着前进，其力矩平衡方程为：

尸。々-=0

或

Fc=*=Rfc=Ffc(2-13)

式中：fc—从动轮滚动阻力系数;

Fc一机架对从动轮的推力；

厂兀一从动轮滚动阻力。

称为滚动阻力矩。假如从动轮滚动阻力矩用M/c表尔，则：

MfC=Ra=FCTK=FfCn:(2-14)

前述计算中即是车轮的动力半径，是动力学参数，它等于车轮几何中心到牵引力力

线的距离，参见图2-4。一般计算时可取3=二r为轮心到地面的垂宜距离。

试验表明々和/之值特别接近，见表2-1。该表是〜式轮胎，负荷2%必，在粘

性松土层上试验得到的数据。当牵引力少增大时，由于转矩MK的作用，使轮胎刚度增加,

故其丁或〃都略有增大。

丁与rK值表2T

F(kN)TK(cm)r(cm)F(kN)々(cm)r(cm)

057.958.511.358.559.2

3.658.458.912.858.659.2

4.858.759.4

第三节轮式车辆的滚动阻力及附着性能

一、滚动阻力及滚动阻力系数

(一)车轮的滚动阻力

车轮滚动时产生滚动阻力，滚动阻力一般包括土壤变形的滚动阻力尸〃从轮胎变形

引起的滚动阻力。"t。

1.轮胎压实土壤引起的滚动阻力

弹性轮胎通过松软的土壤滚动时，土壤被压实变形，所引起的滚动阻力可按贝克法

计算。假设轮胎和地面变形如图2-5所示。

承载面平均接地比压:

Q

P=7b(2-15)

式中：《一轮胎荷载；

心一接地平面长度；

。一轮胎接地平面长度。

土壤变形是在轮胎接地比压P作用下产生的。由土壤承载后的沉陷公式可知，土

壤变形Zo为:

Zo=(2-16)

或

Q

Zo=(2-17)

J(Kc+bQ

依据功能转换原理，可通过计算得:

\K+bK^

C(2-18)

pfl=n+1（尹

又因:

Q=pbl=(pt+pQbl

式中：Pi一轮胎气压;

Pc一胎壁刚度换算的气压。

所以:

n+1

[b(p，+Pc)L

(2-19)

Ffl=1

(Kc+bK/(n+1)

2.轮胎变形引起的滚动阻力

轮胎变形引起的滚动阻力可按贝克的半径验法确定，它是在试验和理论分析的基础

上建立的。依据阅历提出轮胎变形引起的滚动阻力凡2与载荷4成正比，从而可得:

尸"=Qft(2-20)

式中：入一轮胎变形引起的滚动阻力系数。

阅历表明，系数人随轮胎气压P，而变化。入一Pi变化规律可通过试验求得。

试验方法是选用某一种轮胎（不同轮胎性能不一），在涂有润滑剂的水泥地而上，施

以肯定的负荷4,通过转变气压来分别测定滚动阻力。试验结果可得到一系列Pi参数。

由于九=F"/Q,月F"=F是试验时的牵引力。所以依据试验结果可绘制如图2-6所

示的Pi一九曲线。

当转变所施负荷。时，试验曲线不变。曲线可用下式表达：

U

人=讨（2-21）

式中：〃、a一与轮胎结构有关的系数，借助八一Pi曲线，取其两点不难求出a、a

的数值。

（二）滚动阻力系数

对工单个午轮而言，滚动阻力可用下式表水：

Ff=Ffi+Fft

对轮式机械来说，液动阻力是驱动轮和从动轮滚动阻力之和，即：

Ff=FfK+"c=CJK+Gcfc

当f=fK=fc[bj,且Gs=G^+Gj则：

Ff=Gsf

式中：f一综合的滚动阻力系数，可内试验测得，作为机械设计或性能猜测时使用:

G<p、Gc一驱动轮和从动轮载荷。

例如，一般轮胎气压在°=〜°-5MPQ时，滚动阻力系数与地面状况的关系见表2-2。

表中0为附着系数。

八0与路面的关系表2-2

轮式车辆

地面状况

f(P

沥青路面0.02~0.030.7~0.9

己耕田地0.12-0.180.5~0.7

沼泥地0.22~0.250.1~0.2

影响滚动阻力的因素较多且与附着性能有亲密关系，下面将同时争论影响附着性能

及滚动阻力的各因素。

二、附着性能及其影响因素

驱动轮在地面上滚动时，在驱动力矩的作用下，车轮与地的接触面上各微小单元都

产生微观滑转，即地面各微小单元面上都产生抗滑转反力，这些抗滑转反力的水平合力

就是切线牵引力尸K。

车轮企坚硬地面上滚动时，切线牵引力主要由轮胎与地面之间的摩擦所产生；车轮

在松软地面上滚动时，轮船花纹嵌入土壤，切线牵引力主要来自土壤的抗剪切反力。地

面对车轮产生抗剪切反力或切线牵引力作用的同时.车轮对地面产生相对滑转，滑转

程度用滑转率6来表示，明显，当切线牵线力也肯定时，6越小，地面的抗滑转力量就

越高，地面这种抗滑转的力量称为附着性能。

（一）附着力与附着

系数

土方工程机械多在土壤地面上工作，因此地面能够供应的切线牵引力由土壤的抗的

切力产生。轮式车辆切线牵引力&的理论计算与履带式车辆没有原则的区分，可按

Janosi公式处理。施工中较常遇到的塑性土壤，一般当滑转率3=/00%时，可产生最大

切线牵引力。

轮式车辆在运输工况下，多在较好的硬路面上行驶，如沥青路同等。此时切线牵引

力主要由路面的摩擦反力供应。由于路面或土壤状况的简单性.滑转率8和牵引力”之

间的关系，即滑转曲线，多由试验取得。这里需要说明的是，试验时的牵引力夕是切线

牵引力克服了驱动轮滚动阻力后可以对外做功的有效牵引力，即F=FK-FfK。驱动轮试

脸的滑转曲线如图2-7所示。牵引力”最初随滑转率6成比例地增长，然后以稍快的速

度增长到一个最大值修皿。当滑转率连续增长时，牵引力下降，当滑转率S达到100%,

牵引力达到尸。，吊3到R以虚线表示，表示这一过程是不稳定的。图2—7是驱动轮在

硬质地向面上试验的滑转曲线。驱动轮滑转曲线和轮胎的类型、路回的材料以及路面的

状况（如干湿状况）都有关系，道路条件对其影响较大。由图2—7可见，牵引力夕有极值

消失，一般可用动摩擦系数小于静摩擦系数来解释。

为了定量地说明附着性能，和履带车辆一样，规定在容许滑转车时，驱动轮所发挥

的牵引力称为附看力尸。附着力与附着重量之比值称为附着系数，即：

0“

3(2-23)

或(2-24)

轮式车辆的附着系数见表2-2。

（二）影响滚动阻力和附着系数性能的因素

通过对轮式车辆滚动阻力和附着性能影响因素的分析，目的在于考虑如何削减滚动

阻力和提高附着性能。轮式车辆较履带式车辆附着系数小，且不能采用整机重量作为附

着重量（指后桥驱动的车辆），所以提高附着性能显得重要。

1.土壤条件

土壤抗剪强度越大，附着性越好。土壤抗剪强度乂受湿度变化的影响，土壤越潮湿,

轮胎的附着性能就越差。土地表层强度很低、而底层强度较高时，采纳的高花纹轮胎可

提高附着性能。

假如土壤过于软烂，则车辆就将下陷过深，滚动阻力就大。在这种状况下，可装用

船体，承受部分重量，从而削减了车轮（或履带）的荷重，以削减滚动阻力。

2.路面条件

当轮式车辆进行运输作业，在硬质路面上行驶时.共附着性能取决于轮胎和地面的

外摩擦系数。必要时，可装设防滑链，来防止打滑。

3.附着重力

在摩擦性土壤中，增加附着重力，可以提高附着力。但当土壤抗剪应力达到最大值

后，如再增加附着重力，可能会降低驱动力。在纯粘聚性土壤中，不能仅靠增加附着重

量来改善附着性能。在松软土壤中，如过度地增加附着重力，则轮胎下陷且增加，滚动

阻力增大，挂钩牵引力反而降低。

采纳四轮驱动，使整个拖拉机重力都成为附着重力性能的一项有效措施。

4.轮胎充气压力

由图2—8可以看出，当轮胎的充气压力0从较大值开头降低时，附着力随小降低而

增加。但当Q进一步降低时，驱动轮滚动阻力户"就要增加。这是由于滚动阻力是由轮胎

和土壤两者变形所引起的。在田间，土壤变形一般起打算性影响，因此在肯定范围内降

低0,从面使土壤的垂直变形减小，也就降低了滚动阻力,但当Pi降低到肯定值以后，再

进一步降低时，由于轮胎变形对滚动阻力起了打算性的影响，反而会使滚动阻力增加。

图2—8所示的试验曲线是在松砂土上取得的。假如地面或土壤条件发生变化，则试

验曲线的趋向就会有所变化。例如，在硬质光滑路而上或石子路上，与最小滚动阻力

：尸律加好对应的最佳气压力2•。点就要向高的Pi方向移动。

由上面分析可知，在确定驱动轮胎的气压时，应从土壤条件，附着力和滚动阻力等

多方而来考虑。

应当指山，当降低时，轮胎变形将增加，因而增加了胎壁内部的摩擦，从而将引

起轮胎磨损和裂开。因此，为提高轮式车辆牵引附着性能而降低Pi时，还要兼顾轮胎的

使用期限。

5轮胎尺寸

增大轮胎直径，可以增加轮胎支承长度，使附着力增加，滚动阻力降低。但轮胎直

径的增加受到某些参数（例如机器重心高度）的限制。近年来，为了能在不加大轮胎外径

状况下提高轮胎承载力量，在适当条件下，可装用加宽型驱动轮胎。一般车辆轮胎断面

的高宽比（〃/%）通常为1;而加宽型轮胎断面的高宽比则降到0.85左右。在增加轮胎的

同时，最好同时适当降低轮胎的充气压力，使轮胎的接地面积增加，否则轮胎宽度增加,

轮胎刚度比也要随之相应增加，因而径向变形较小，轮胎接地面积并不肯定能增加。&

午来，某些拖拉机也并排安装了双轮胎。

6.轮胎花纹

越野轮胎的花纹多为人字形(图2—9),在砂壤土上进行的模型试验表明：花纹长度

相同时，适当增加花纹布置角，可以提高车辆的附着性能。

我们国家目前多采纳妗。花纹布置角。

花纹的外形和布置会影响轮胎的压力分布，因而也将影响附着力。轮胎的设计应使

接地压力能够近似于匀称分布。

花纹的命置与轮胎的自洁性能有关，而轮胎的自洁力量乂会影响附着力的发挥。

7.轮胎结构

轮胎的刚度、帘布层数、帘布排列方法等对附着力和滚动阻力的大小也有不同程度

的影响。

第四节轮式车辆总体动力学

为了正确地设计和使用乍辆，使之达到预期的性能，必需了解乍辆的受力状态及其

时车辆性能的影响。为了便于分析问题，设有一台后桥驱动的双轴牵引车，在水平地面

上进行匀速牵引作业，参看图2—10。

依据受力平衡条件，建立以下平街方程式：

GS=N^+N2(2-25)

&=F-Ffc(2-26)

N?L=Gsb+MfK+M/c+尸/(2-27)

由式(2-27)可得：

b(MfK+Mfch、

N2=GsE+(—l一+Fxlj(2-28)

a/MfK+M,chX

同理：2GsI-1—1一+FxlJ(2-29)

式(2—26)中的6-%表示整机可以对外输出的牵引力，称为挂钩牵引力，一般以尸KP

表示。在稳定牵引时它与工作阻力Fx相平衡。

式(2—28)及式(2—29)表明轮式车辆在牵引负荷时，袖负荷，八死发生了变化，由

ab

于静止的轴负荷Ni=Gs>N2=GsIo出于牵引负荷的存在，驱动轮轴荷增加，我们称

之为增重，同时前轮轴荷削减。向于驱动轮的增重与前轮轴荷的减小量相同，又称重量

转移。

图2T0中物K与M/c为驱动轮执动轮的滚动阻力矩，当桥荷安排发生变化时，一般

应重新计算。附着重力安排系数A一般用附着重量除以机械使用重量来表示，即：

N

4=&2(2-30)

当驱动桥荷载发生变化时，附着重力安排系数亦随之变化，明显全桥驱动或履带式

车辆入=1。

第五节双桥驱动车辆的运动学和动力学

一、双桥驱动车辆的特点

1.牵引附看性有显著的改善

双桥驱动车辆的牵引附行性能得到改善的缘由有两个：

1)车辆前后轮的负荷皆可采用作为附着重量，因此当前后轮上附着力皆得到充分采

用时附着力“达到：

3w(M+-2)

2)在前后轮距相同的四轮驱动车辆上，后轮沿前轮轮辙滚动，削减了后轮的滚动阻

力、并改善了后轮的附着性能。试验表明，在松土上，当后轮滑转率为5="%时，其

附着重力采用系数Wx提向了25%〜30%。当8="％时，0%提高14%〜20%。在承

战力量差的土壤上(如烂泥田)，附着重力采用系数提高得多更为显著。

由于上述缘由，所以四轮驱动车辆的牵引附着性能较两轮驱动优越，图2T1即为一

例。图示说明，在干燥壤土留茬地上，当6=2及时，四轮驱动车辆的牵引力较两轮驱

动的大27%；在6=50%时，牵引力大2〃％,其最佳牵引效率，四轮驱动的为77%,而两

轮驱动的为7。%。

2.较好的操纵性和纵向稳定性

四轮驱动车辆在前桥上方较大的重力安排。因此上坡时纵向稳定性较好，前轮也不

会因载荷过小而使操纵性变坏。由于前轮上存在驱动力，即可削减前轮的滚动阻力，又

具有把车辆引导到正常轨迹上去的力量.在上坡时这一效果表现的较为明显。

3.较好的通过性

四轮驱动车辆与两轮驱动车辆相比.在附着性能较差的地区（如泥泞的土地、雪地），

具有较好的通过力量。在附着系数低到0.1~03的土壤上，仍旧可以通过并进行作业。

双桥驱动车辆也有其缺点，如在肯定的使用条件下传动系将产生寄生功率。寄生功

率存在不但将增加发动机功率的消耗，还会加速传动系和轮胎的磨耗。因此，设汁和使

用双桥驱动车辆时，必需留意到达一点。

二、双桥驱动车辆的运动学和动力学

在四轮驱动的车辆中，前后驱动桥间传动系为刚性闭锁式联接时，为厂使前后轮运

动协调，必需使的后轮的理论速度相等力4=片2。由于巧1和UT2皆为车轮滚动半径的函

数，而驱动轮的滚动半径在机器使用过程是会变化的，所以即使在设计时做到了

力'1=^2,实际工作时也仍会消失羌异。

在上作过程中驱动轮滚动半径（近似等于动力半径）因下列三种缘由发生变化。

1）前后轮载荷的变化；

2）充气程度的不同；

3）轮胎磨损程度的不同

但前后轮皆安装在同一个车辆上，其实际速度必需相等，即：

v^=v2=v

式中：也、以一前轮和后轮的实际速度

U一车辆行驶的实际速度。

由于：

V!=v71（1-力）

也=片2（1_诙）

式中：叱八打2一前轮和后轮的实际速度：

U一车辆行驶的实际速度。

可以得出：

1-跖=艰（1-诙）（2-31）

山于前后轮角速度3K相等，故前后轮的理论速度之比可用下式表示：

VT2%23K%2

UT1TgWKrgl

式(2-31)可改写为:

1-61=慧(1-诙)(2-32)

式(2-31)及式(2-32)称为双桥驱动运动学方程式。参看图2T2,当外部工作阻力为

%时前后轮牵引力之相应与之平衡，即：

生=%+尸2(2-33)

式(2-33)称为双桥驱动动力学方程式。

为了定量确定前后轮的牵引力力、行和滑转率也、诙还需要知道前后轮的滑转串与

牵引力之间的关系，即知道滑转率曲线：

61=点匕)

xK、(2-34)

M=访(尸2)

,

依据以上的争论，对双桥驱动车辆行驶过程中可能消失的一些状况就简洁进行分析

为便于分析，假设前后桥荷重相等，这时只有当七1二。2时才有生=诙。如两条

滑转曲线相同，当负荷心增加时(不计因重量转移引起的滚动半径变化)，则可以使

61、诙同时达到额定值前后轮附着力均能得到充分发挥。

如Tgi工。2时，这里假定bi>%2,依据运动学方程式诙〉必。当外负荷匕肯定时•,

依据动力学方程式&=%+?2,乃与凡肯定不等，且保持肯定比例。下面依据负荷Q的

变化状况进行分析。

1)增加负荷片，使"达到62H时，后轮能发挥较大的牵引力，附着力能得到较充分

发挥，但前轮滑转率过大匹>诙“，滑转损失过大。反之，当8增加到使匹=出”时，

前轮附着力能得到充分发挥.而后轮61<82H,附着力得不到充分发挥。

2）当负荷F增加到仇刑时，丽也肯定等于100%,前后轮同时滑转，前后轮都

发挥出百分之百滑转时的牵引力。

3）当今减小到诙=°时・，这时前轮发挥的牵引力与负荷相平衡，即Fi=8依据运动

力学方程（2-32）,此时：

di=l--

Qi

4）当负荷连续削减到的VI-"时，依据运动学方程式，可以求得：

62Vo

则后轮牵引力为负值，故：

PX=F1-尸2

以下分析，可以用61-金关系曲线更清晰地看出。图2-13是依据运动学方程绘出的，

图中曲线①表示bi=MG2）,曲线②表示滑转率诙，依据S2由负值到正值以及到10谣

的变化，可以明显地看出税的变化规律.结合前后轮的滑转曲线，不难分析前后轮牵引

力的变化规律。

直线①的方程是：

51=（1-4）+第2（2-35）

可见直线①的截距力。=（1-卷），斜率为O

三、双绣驱动的寄生功串

从双桥驱动的运动学和动力学可知，当牵引负荷减小到MVI-誓时，前桥驱动轮

的牵引力比为正值，后桥驱动轮的牵引力为负值，即后轮在机体的推动下，一边向前滚

动，一边向前滑移，并且起了制动作用。

在这种状态下，由于后轮上作用着与车辆行驶方向相反的制动力F2,它所造成的力

定将经分动箱相中心传动传给前轮。因此，传往前轮的动力有两路：一路是内发动机传

来（图2—14中实线所示），另一路由后轮传来（图中虚线所示），两路汇合后传到前轮，

使前轮的驱动力增大。其增大部分仍将通过机体传给后轮，用以克服后轮制动所需的力。

实际上前轮驱动力的增加并不产生有效的牵引力。山制动力F2所形成的功率P2将在下列

闭路中循环：山后轮经其土传动器到分动箱，再经前桥主传动器到前轮，然后经机体重

新传给后轮。这种现象称为功率循环,被循环的那部分功率称为寄生功率。

寄生功率并不能增加驱动功率或驱动力，而且会使传动系零件过载，便轮胎出过多

滑动而加速磨损，也降低传动系效率及牵引效率。所以在设计和使用时，要尽量防止产

生寄生功率。

为了防止双桥驱动车辆产生寄生功率，可以在结构上采纳一些措施，例如：

1）在分动箱通往某个驱司桥的传动路线上，加装一个起越离合器，超越离合器的主

动部分联接分动箱，从动部分联接驱动桥。超越离合器的持点是：在止常状况下，动力

可由主动部分传往从动部分（通过超越离台器）；当从动部分的转速超过主动部分时.从

动部分可自由转动，不受主动部分转速约限制。因此.当车辆的实际速度u大于该桥车

轮的理论速度时，其车轮可按速度u自由滚动，这时犹如从动轮一样，因而避开了寄生

功率的产生。

这种在通往一个驱动桥（例如前桥）的传动系中安装超越离合器的方法，只能防止一

种状况下产牛的寄生功率，例如能防止在片2＞口＞片1状况下产生的寄生功率，而不能

防止在片"72状况下产生的寄生功率。因此在设计时必需留意。假如在通往前驱动

桥的传动路线上装有超越离合器，则必需使。＞VT1,即后轮滑转超前。但超前率不

宜取得过大，否则，当后轮滑转率己很大时.前轮仍自由滚动，而不能发挥驱动作用.这

样就失去了四轮驱动的优越性。

2）在前后桥间安装轴间差速器。当前后桥间装有轴间差速器时，假如前后桥的车轮

间有速度差.便可自动适应，因而也不会产生寄生功率。但是装设轴间差速器会降低牵

引附着性能，由于当一个驱切桥陷入附着系数很低的土壤中时.，另一驱动桥上驱动力的

发挥也受到了限制。所以四轮驱动车辆很少采纳这种机构。

四、四轮驱动车辆的滑转效率

设前后驱动滚动半径各为国1和rg2。当滑转不大时可以为传递的牵引力与滑转率成

正例关系,即：

用=占山

F2=K2S2

式中：入、22—分别为前、后轮的牵引力；

Ki、心一分别为前、后轮尸一＜5曲线中线性部分尸/5的比值。

由此可列出四轮驱动车辆的牵引力为：

尸=F1+尸2

或：F=K1514-K2S2(2-36)

依据滑转效率的定义，在四轮驱动的状况下，滑转效率可表示为：

=P”+%】+跖色-37)

式中：Pu一行走机构传给机架的功率；

PblP82一分别为前、后轮滑转损失的功率。

由于：

Pv=(Fi+&)♦=(KiM+K2S2)V

vKt6lv

Psi=FMbi=-=-~~/

1-dj1-dj

vK26jv

Ps2=诙=(K2%)[屋诙=]_%

将上式代入式(2-37)后可得：

K[5]+K2S2

描醺+勺山+较+篝)(2-38)

当抬和心己知时，就可将前、后轮上的滑转率①和§2(或牵引力修和尸2)代入式

屹-38)中，从而求出车辆的滑转效率〃风

图2-15是依据式（2—38）作山的滑转效率曲线，计算时取Ki=Kz=K=220kN.

当仅有后轮接通动力时（相当于两轮驱动），即％=°，生=°,因此由式（2一38）可

得：

G尸2F

%=----=1*=1[=

&+今（2-39）

上式表示帆与“成直线关系，如图2-15中4c线所示。当前后轮皆接通动力，且

醺二诙时，即为抱负状态的四轮驱动时，由式（2-45）可得：

2S2F2F

阳=------^-=1-诙=1-7=1一天

2（62+77砂（2-40）

留意：此时F2等于夕工上式表示血与尸仍成直线关系，如图中48线所示。

由图可看出，当/为3咏V时，若只接通后轮，则〃之1%,山=0,%=8桃（图

中C点）；但若前后轮皆接通，且山=诙=8%,%=92%,滑转效率就提高了。

下面分析诙工61,且令£=b2-bi为超前率。

当£值已知时,式（2-36：可改写为：

F=FI+F2=K®+62）=K（2&+£）