多轴汽车：车辆和土壤的相互作用

车辆在软地面行驶的牵引性能由车辆和地面的相互作用机理所决定。

一方面，车辆的动力由发动机通过传动系传递到驱动轮，从而产生牵引力和车辆行驶的速度，这是车辆在软地面行驶所具有的“潜力”；另一方面，牵引力又是由车轮与地面之间的相互作用产生的，所以同时存在的地面阻力也是不可忽略的因素。

1.驱动轮受力分析

图5-21所示为典型的驱动轮在稳态时，轮胎/土壤作用和应力分布图。从图中可以看出，输入的载荷有作用在车轮上的重力（W）、转矩（Q）和挂钩牵引力（D）。这些载荷将在车轮和土壤的相互作用下产生正压应力和剪切应力。所有应力在垂直方向上的分量可以简化为垂向力（N），所有水平方向的正压力转变为地面阻力（R）；水平方向的剪切力转变为水平牵引力（T），即

图5-21 轮胎/土壤作用应力分布

图5-22所示为简化的受力图。注意简化后的力产生了偏心距（本节忽略偏心距）。实际上，地面阻力包括了土壤的变形阻力和滚动阻力（轮胎弹性迟滞）两部分。

这样在水平方向就有了重要的关系式（这一关系对整车也成立）：牵引力=挂钩牵引力+车轮运动受到的地面阻力，即

T=D+R （5-38）

车辆由动力总成所决定的最大牵引力为T_max。但在软地面行驶条件下，由于土壤性能的限制，实际产生的最大牵引力T_soil将相比于T_max有所削弱。考虑到直接测量T_soil十分困难，而挂钩牵引力D和地面阻力R是可以测量得到的，因此，往往通过后两者间接求最大牵引力T_soil。(www.xing528.com)

2.滑转率

在分析软地面牵引性能时，另一个需要考虑的重要因素是滑转率S_r，见式（5-3）。

下节将给出如何利用滑转率来对牵引-速度特性进行“修正”。

3.整车受力分析

从整车角度来看（图5-23），每个驱动轮（轴）都会受到法向力w_i和牵引力T_i；而且，车轮运动时也有各自的阻力R_i和滑转S_r；这些结果作用在整车上便产生了相应的挂钩牵引力D_i。挂钩牵引力可用于车辆的加速，但是如果假定运动是稳态的（如NRMMII中），则认为挂钩牵引力是一种储备的牵引力，可用于牵引挂车等。在车辆与地面相互作用下，车辆达到最高车速时的挂钩牵引力为零，此时牵引力等于阻力。

图5-22 轮胎/土壤作用简化模型

图5-23 整车受力分析