《汽车理论》课程教学课件（PPT讲稿）第七章 汽车的通过性 7.2 松软地面的物理性质

第七章汽车的通过性第二节松软地面的物理性质>本节将主要介绍土壤的物理性质，包括土壤的抗压性和抗剪性。>抗压性直接影响到车辆通过时的滚动阻力：抗剪性直接影响到在土壤条件下驱动轮所能产生的最大驱动力，即附着力。汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

1 第二节 松软地面的物理性质 第七章 汽车的通过性 ➢本节将主要介绍土壤的物理性质，包括土壤的抗压性 和抗剪性。 ➢抗压性直接影响到车辆通过时的滚动阻力；抗剪性直 接影响到在土壤条件下驱动轮所能产生的最大驱动力，即 附着力

第七章汽车的通过性、土壤切应力与剪切变形的关系1.粘性士壤的最大士壤推力>对于粘性土壤或雪，最大切应力仅与土壤或雪的粘聚性和轮胎与地面的接地面积有关Fx = Ac式中，A为驱动轮的接地面积；c为土壤或雪的粘聚系数。2汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

2 一、土壤切应力与剪切变形的关系 ➢对于粘性土壤或雪，最大切应力仅与土壤或雪的粘聚 性和轮胎与地面的接地面积有关 F Ac X = 式中，A为驱动轮的接地面积；c为土壤或雪的粘聚系数。 第七章 汽车的通过性 1.粘性土壤的最大土壤推力

第二节松软地面的物理性质2.摩擦性士壤的最大土壤推力>对于摩擦性土壤（干沙、冻结的粒状雪），按照库仑摩擦定律，最大切应力与负荷W成正比地增加Fx = W tan @式中，W为作用在驱动轮上的垂直载荷，β为摩擦角。O03汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

3 ➢对于摩擦性土壤（干沙、冻结的粒状雪），按照库仑 摩擦定律，最大切应力与负荷W成正比地增加 式中，W为作用在驱动轮上的垂直载荷， 为摩擦角。 FX =W tan  第二节 松软地面的物理性质 2.摩擦性土壤的最大土壤推力

第二节松软地面的物理性质3.中性士壤的最大士壤推力>大部分土壤既不是纯粘性土壤，也不是纯摩擦性壤，而是这两种土壤的混合物，此时最大土壤推力为Fx =Ac+Wtan @FxFx1Fx思考：在什么样的土壤条件下，增加驱动轮上的FO垂直载荷有利于W提高车辆的通过粘性土壤摩擦性土壤中性土壤性？图7-2土壤剪切特性示意图汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

4 ➢大部分土壤既不是纯粘性土壤，也不是纯摩擦性壤， 而是这两种土壤的混合物，此时最大土壤推力为 FX = Ac+W tan 第二节 松软地面的物理性质 3.中性土壤的最大土壤推力 思考：在什么样 的土壤条件下， 增加驱动轮上的 垂直载荷有利于 提高车辆的通过 性？

第二节松软地面的物理性质4.剪切强度TmaxFx = Ac+W tan @两边同除以面积A=c+otan@Tmax式中，Tmax为剪切强度；o为剪切面法向压力。5汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

5 4.剪切强度τmax FX = Ac+W tan 两边同除以面积A  max = c + tan 式中，τmax为剪切强度；σ为剪切面法向压力。 第二节 松软地面的物理性质

第二节松软地面的物理性质5.土壤的切应力与剪切变形的关系2“塑性”土壤1“脆性”土壤e-剪切变形j土壤的切应力与剪切变形的关系曲线图7-3对于“脆性”土壤(e+tan)p(,+-1)kj-exp(K-1))ymax式中，K、K,为系数，j为剪切变形量，ymax为「中的最大值。6汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

6 5.土壤的切应力与剪切变形的关系 ( )  ( K K )K j ( K K )K j y c 1 2 1 2 2 2 2 2 max exp 1 exp 1 tan − + − − − − − + =    对于“脆性”土壤 第二节 松软地面的物理性质 式中，K1、K2为系数，j为剪切变形量， 为 中的最大值。 土壤的切应力与剪切变形的关系曲线 max y

第二节 松软地面的物理性质5.土壤的切应力与剪切变形的关系2“塑性”土壤14至[4算1“脆性”土壤e5剪切变形j土壤的切应力与剪切变形的关系曲线图7-3对于“塑性”土壤t = (c+α tan p)[1-exp(- j / K)]= Tmx [1-exp(- j / K)]式中，K为土壤剪切变形模数。dtTmaxTmax-exp(-j/ KKKdj1=07汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

7 5.土壤的切应力与剪切变形的关系 对于“塑性”土壤  = (c + tan)1−exp(− j / K) 1 exp( j / K) = max − − 第二节 松软地面的物理性质 ( ) K j K j K j j max 0 max 0 exp / d d   = − = = = 式中，K为土壤剪切变形模数。 土壤的切应力与剪切变形的关系曲线

第二节 松软地面的物理性质二、土壤法向负荷与沉陷的关系>如果将一块表示充气轮胎或履带接地面积的平板用均匀负荷压入地面土壤，静止沉陷量和单位压力p之间的关系如下。压力/kPa化204060p=kn2100+K2007=120式中，k为土壤的“粘聚”变形模数k。为300土壤的“摩擦”变形模数；b为承载面积的n<I400-短边长：z为土壤沉陷量：n为沉陷指数。图7-4各种均勾土填的负荷一沉陷曲线8汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

8 二、土壤法向负荷与沉陷的关系        = +       = = +   k b k k k z b k p k z c n c n ➢如果将一块表示充气轮胎或履带接地面积的平板用 均匀负荷压入地面土壤，静止沉陷量 z 和单位压力 p 之 间的关系如下。 式中， 为土壤的“粘聚”变形模数； 为 土壤的“摩擦”变形模数；b为承载面积的 短边长；z 为土壤沉陷量；n为沉陷指数。 第二节 松软地面的物理性质 c k k

第二节松软地面的物理性质三、半流体泥浆及雪的密度对通过性的影响>车辆在半流体泥浆中所受到的阻力除与其行驶速度、浸入面积等有关外，还与泥浆的密度p及阻力系数Cp有关，p及C越大，阻力也越大。>车辆在雪地的通过性，与雪的密度及厚度有关。如果雪层厚度小于汽车的离地间隙，车辆可以通过，与雪的密度无关。如果雪的厚度大于汽车离地间隙的150%时，轻型汽车可在密度大于350kg/m3的雪地上通过，重型汽车可在密度大于500kg/m3的雪地上通过。这里均指没有渗过水的雪，渗有水的雪密度大，但强度却很低。9汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

9 三、半流体泥浆及雪的密度对通过性的影响 ➢车辆在半流体泥浆中所受到的阻力除与其行驶速度、浸 入面积等有关外，还与泥浆的密度ρ及阻力系数CD有关，ρ及 CD越大，阻力也越大。 ➢车辆在雪地的通过性，与雪的密度及厚度有关。如果雪 层厚度小于汽车的离地间隙，车辆可以通过，与雪的密度无 关。如果雪的厚度大于汽车离地间隙的150%时，轻型汽车 可在密度大于350kg/m3的雪地上通过，重型汽车可在密度大 于500kg/m3的雪地上通过。这里均指没有渗过水的雪，渗有 水的雪密度大，但强度却很低。 第二节 松软地面的物理性质

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