履带车辆转向性能参数分析与试验研究

履带车辆转向性能试验研究是分析履带车辆转向特性,验证履带车辆转向理论的重要技术手段。针对当前缺乏准确、高效的履带车辆转向性能试验方法与测试手段的研究现状,根据履带车辆转向运动学、动力学参数之间的相互关系,系统全面分析各转向性能参数的测试及获取方法。在此基础上,提出采用基于GPS原理的转向性能测试系统测量转向轨迹的方法获得履带车辆的实际转向半径,并结合NI测试系统、存储式转速、转矩仪等装置,实现了多个转向半径下,履带车辆转向运动学、动力学参数的不间断测试,显著提高了转向性能参数的测试效率及精度。对试验仪器设备使用、试验数据处理过程进行详细论述,重点解决了多套试验装置所采集数据的截断与同步的关键问题。进行试验结果的分析及与理论模型计算结果的对比研究。为开展履带车辆的转向性能试验测试及转向理论模型验证提供了重要的技术方法。     

履带车辆液压机械差速转向机构转向性能研究

采用机械系统动力学分析与建模通用方法,考虑车辆转向时履带滑转（滑移）及转向中心偏移等因素,在对车辆转向受力状况进行分析与计算的基础上,建立了履带车辆液压机械差速转向机构转向动力学模型,采用Newton-Raphson方法对模型进行了求解。根据提出的转向性能评价指标,结合实例样车,采用仿真与试验方法研究了履带车辆转向性能,行驶试验的结果表明,所建模型能反映履带车辆转向性能的变化趋势。研究结果为履带车辆液压机械差速转向机构设计及行驶控制提供了理论基础。     

考虑履带滑动的履带车辆转向载荷比分析与验证

为研究高速履带车辆稳态转向载荷比的变化规律,根据履带车辆转向过程中履带与地面之间的剪切应力-剪切位移关系,建立了稳态转向平衡方程和稳态转向载荷比模型。分析了履带车辆转向功率及整车转向载荷比随转向半径的变化规律,履带滑动对转向载荷比影响。最后对某高速履带车辆开展了稳态转向试验,进行数据处理和对比验证。结果表明:整车转向载荷比试验数据与理论计算结果有很好的一致性,验证了转向载荷比模型的准确性。     

高速履带车辆斜坡转向动力学过程仿真

在考虑高速履带车辆转向离心力和履带滑移的条件下,为了准确分析高速履带车辆在斜坡转向过程中履带径向摩擦力与动态张紧力的变化规律及影响因数,建立了多体系统动力学仿真模型。通过对仿真结果分析得到,分别在不同行驶速度、转向半径、斜坡角度条件下,径向摩擦力大小与运动方位角的变化规律;并得到履带动态张紧力随车辆方位角的变化关系曲线,以及车辆行驶速度与斜坡坡度对履带张紧力的影响规律。通过仿真值与理论值的拟合,文中所建立的多体系统动力学模型具有较好的准确性,对今后研究履带车辆转向过程控制提供理论支持。     

车辆复合转向系统仿真分析及试验研究

介绍了履带车辆综合传动装置双流传动液压液力复合转向过程的工作原理,并根据车辆在转向过程中的受力分析建立转向机构的动力学模型,应用MATLAB／SIMULINK搭建仿真系统模型,通过对一个实际算例的模拟计算,得出液压液力复合转向匹配方案和控制方法,并通过试验对计算结果进行了对比分析,分析表明仿真与试验结果吻合得较好。     

履带车辆坡道转向特性研究

针对研究履带车辆坡道转向力学特性的必要性和重要性;根据履带车辆转向的运动特点,对履带车辆坡道转向条件进行分析,建立了坡道转向动力学模型,推导出压力中心偏移量、接地面瞬时转向中心偏移量、转向阻力矩、转向所需的制动力和牵引力随着履带车辆方位角的变化关系.通过实例计算,分析了接地面瞬时转向中心偏移量和转向所需的制动力和牵引力的变化规律及不同转向半径和坡度对转向稳定性的影响,指出了导致履带车辆坡道转向的不稳定因素.     

基于RecurDyn的履带车辆高速转向动力学仿真研究

采用多体动力学仿真软件RecurDyn的履带车辆子系统Track(HM),建立某型履带车辆多体动力学模型,对履带车辆在硬、软两种地面的高速转向过程进行动力学仿真和对比分析,着重讨论履带车辆在软地面高速转向的动力学特性,为履带车辆转向性能的研究与高速转向的正确操作提供指导。     

基于打滑条件下的履带车辆转向分析

研究履带车辆转向性能时传统履带车辆转向理论不考虑履带接地段的滑转与滑移,计算结果与实际存在一定差别。在分析履带与地面相互作用的基础上,基于滑转滑移条件讨论履带车辆平稳转向的实际过程,导出了履带牵引力、制动力、转向阻力矩、转向半径和转向角速度的表达式,采用迭代法求其数值解,和传统转向理论的相关结果作了定量比较,并进行了实车试验。结果表明,考虑履带接地段打滑后相对转向半径约为不考虑打滑时的转向半径的1．5倍,即约为履带车辆接地长L与履带中心距B之比,转向角速度约为不考虑打滑时的2／3,考虑履带接地段打滑时转向半径与转向角速度同实车试验测定的数据相比误差在3％左右。表明建立的考虑履带打滑时的转向模型更符合履带车辆转向实际。     

油气悬挂式履带车辆高速转向动力学仿真

采用多体动力学仿真软件Recurdyn建立油气悬挂式履带车辆多体动力学模型,重点对履带车辆在两种软地面上的高速转向过程进行了动力学仿真和对比分析,讨论了履带车辆在软地面高速转向的动力学特性.研究结果表明:履带车辆在软地面高速转向稳定性差,在干沙路面转向半径比黏土路面大,干沙路面的剪切阻力角比黏土路面大,造成履带受到相对更大的侧向加速度,使得履带车辆更易发生侧翻现象;转向行驶时履带张紧力变化明显,主动轮所需扭矩较大,容易发生脱轮的状况.     

电传动履带车辆转向补偿控制策略研究

为解决双侧电传动履带车辆转向灵敏度不高、可控性不好的问题,对履带车辆转向控制策略及其验证方法进行了研究。建立了面向实时控制的履带车辆动力学和电驱动系统Simulink模型。在原有转向控制方法的基础上,将踏板行程、方向盘行程和行程变化率作为输入变量,提出了一种基于模糊的转向补偿控制策略。利用d SPACE硬件搭建了驾驶员-测试控制器在环的履带车辆转向系统实验平台,对所提出策略进行了硬件在环测试。研究结果表明,与直接转矩控制相比,基于模糊的转向补偿控制策略能够显著提高系统的响应能力,将系统的转向及回正响应时间分别缩短了0.873 s和0.550 s,且控制策略结构简单、实时高效,为电传动履带车辆的转向系统灵敏性与可控性研究提供了参考。     

基于Simscape和RecurDyn的履带车辆动力学仿真技术研究

基于Matlab/Simscape建立履带车辆发动机和传动系统的物理模型.基于多体动力学软件RecurDyn建立履带车辆行动部分虚拟样机.通过Simulink和RecurDyn的接口技术,建立了发动机-传动装置-行动装置的履带车辆联合仿真模型.对履带车辆在硬路面进行直驶仿真,得到了换挡时的车速及驱动轮扭矩变化曲线;对履带车辆在硬路面进行无级转向仿真,得到了转向时驱动轮转速曲线和扭矩曲线、车速曲线和履带车辆运动轨迹.仿真结果表明,论文建立的履带车辆联合仿真模型有效可行,为履带车辆动力学仿真分析提供了新的思路.     

离心力影响条件下的履带车滑移转向性能分析

针对传统履带车转向力学模型不考虑离心力的影响,为了准确计算履带车实际转向过程中的各个转向性能参数,在深入研究履带车转向机理的基础上,建立了综合考虑离心力和履带滑移/滑转等影响因素下的履带车转向数学模型,并以某一具体车型为例进行了数值求解。研究结果表明:车辆转向过程中产生的离心力会对转向性能产生影响,与传统转向模型分析结果相比,考虑离心力影响时的履带接地段压力呈现梯形状分布并非传统上认为的均匀分布;车辆在黏性度大的土壤上行驶时履带的滑移/滑转也会影响转向性能。实车试验也验证了模型的正确性。该研究成果为履带车的设计与优化以及平稳转向控制等提供理论依据。     

基于多体动力学仿真的履带车辆转向性能分析

以多体系统动力学理论和方法为基础,基于RecurDyn软件建立高速履带车辆多体动力学模型及路面模型,对履带车辆在硬、软两种地面的高速转向过程进行动力学仿真和对比分析。重点分析车辆在转向过程中履带预张紧力、转向半径和路面工况这3方面因素对转向特性的影响。研究结果表明:履带车辆高速转向时,软地面转向性差,易发生车辆侧翻、脱轮等现象;车辆以20 km/h的速度,转向半径r>B/2软地转向时,两侧履带滑移(滑转)现象不明显,转向稳定性最好,当选取车重力的10%(20 kN)作为预张紧力时,履带动态张紧力波动变化小,车辆转向角加速度没有出现幅值突变,转向平稳。     

履带车辆液压机械差速转向系统动力学建模及仿真

液压机械差速转向系统是履带车辆的一种新型双功率流转向系统,在对系统构成及工作原理进行分析的基础上,运用动力学原理和模块化建模方法,建立了包含发动机、液压闭式回路系统、行星排及负载等履带车辆液压机械差速转向系统的数学模型和Simulink仿真模型。结合实例,对液压机械差速转向系统的动态响应性能进行了仿真及试验研究,对比表明所建模型能有效表达履带车辆液压机械差速转向系统性能的变化,分析了不同工况参数下系统性能的变化规律,从而为履带车辆液压机械差速转向系统的性能分析及控制研究提供理论依据。     

履带车辆悬挂系统稳定性分析

履带车辆悬挂系统不仅直接影响到车辆的平顺性和舒适性,而且对履带车辆的稳定性能和行进间射击精度有着重要的影响。基于履带车辆建立了路面模型和车辆悬挂系统的二自由度动力学模型,采用Simulink对悬挂系统动力学模型进行仿真计算,并通过改变悬挂的阻尼刚度和弹簧刚度来分析其对车辆稳定性和车辆射击精度的影响,为悬挂系统的设计提供基础。     

大型双履带车辆转向性能的研究

结合露天矿用自移式破碎站实际工作特点,在考虑了履带车辆设备的偏心、履带的中心距、履带板的宽度和履带的接地长度等相关参数影响的前提下,进行了转向理论分析和驱动力计算,分析了履带驱动力与履带车辆设备的偏心、履带中心距、履带接地长度、履带板宽度、履带转弯半径之间的相互关系;明确提出了履带车辆再生功率产生的条件和变化规律,指出了履带车辆再生功率与履带车辆转弯半径的关系,研究结果对露天矿用履带车辆的设计有理论指导作用。     

永磁吸附履带式爬壁机器人转向动力特性分析

针对永磁吸附履带式爬壁机器人壁面转向过程中转向中心偏移问题,根据该类型爬壁机器人的结构特点,结合履带车辆转向理论,对爬壁机器人壁面转向条件进行分析,建立其转向动力学模型。通过实例计算,得到了爬壁机器人转向中心偏移量和所需驱动力的变化规律,分析了转向中心偏移对转向动力学模型的影响,以及载荷分散机构、磁吸附单元间隙对转向过程的影响。结果表明,转向动力学模型中忽略转向中心偏移会导致转向所需驱动力的计算结果偏大;载荷分散机构对机器人的转向影响很小,但可以改善壁面法向载荷分布;减小磁吸附单元间隙,有利于爬壁机器人的壁面转向。该分析结果为永磁吸附履带式爬壁机器人的设计和优化提供了基础。     

履带车辆悬挂系统当量化及车辆平面数学模型建立

为建立一种简单高效的履带车辆动力学分析模型,提出一种车辆悬挂系统当量化方法。该当量化方法通过研究悬挂系统中各构件间的关系,基于虚功原理建立悬挂系统的当量刚度和当量阻尼的计算公式,在此基础上建立一个8自由度履带车辆平面数学模型;采用小波域阈值滤波的方法对高频路面进行滤波处理,以反映履带对高频路面的滤波作用。在Recur Dyn软件中分别建立履带车辆单轮悬挂系统及整车的多体动力学模型并进行仿真,对采用悬挂系统当量化方法及平面数学模型分析得到的结果与在同一条件下基于Recur Dyn所做的动力学仿真结果进行比较。结果表明,悬挂系统当量化计算刚度与阻尼与仿真得到的悬挂系统的刚度和阻尼非常吻合;车辆行驶时,采用平面数学模型分析得到的平衡肘、质心竖直方向以及车体俯仰方向的运动学和动力学参数与基于Recur Dyn所做的整车动力学仿真结果具有很好的一致性。上述结果验证了悬挂系统当量化方法以及基于此方法所建立的平面数学模型的正确性。     

某高速履带式装甲车悬挂系统动力学仿真

基于多刚体动力学理论建立了高速履带车辆悬挂系统与地面作用的动力学模型,基于贝克理论建立路面,研究了高速履带车辆在工况为爬行60°坡时悬挂系统的动力学响应问题,分析了车辆爬60°坡在2种不同路面上左、右履带的平均转矩,并且和计算求得理论转矩进行比较,分析得出仿真数据和理论数据误差率在5%内,模型特别考虑了履带对履带车辆动力学响应的影响.     

履带车辆软坡地面力学建模及行驶性能分析

丘陵山区特殊的作业环境严重影响履带车辆的机动性能.文中重点针对坡地倾角25.范围内的软坡路面环境,建立履带车辆地面力学模型,在此基础上,结合自主研制的小型山地履带底盘,通过基于动力学模型的数值分析与基于RecurDyn模型的仿真分析的结果对比,验证动力学模型的有效性、可信度,并依托该模型分析小型山地履带底盘软坡地路面行驶的动力学特性.结果表明:数值分析与仿真结果表现出较为一致的行驶特性,所建立的履带车辆软坡地路面行驶动力学模型准确度较高;坡地倾角与偏移角影响履带车辆的接地压力分布,进而影响其牵引力及运动状态;同种土壤环境下,履带车辆在不同坡角路面上行驶时具有较为接近的驱动力.该研究可为山地履带车辆软坡地路面行驶的动力学特性分析提供参考模型.