履带车辆稳态转向性能分析与试验

建立了高速履带车辆稳态转向动力学模型,该模型考虑了履带的滑转、滑移以及转向时离心力的影响,采用仿真计算与试验测试相结合的方法研究了履带车辆的转向性能。采用剪切应力-剪切位移关系模型推导了两侧履带牵引力、制动力及转向阻力矩的计算公式,并通过力学平衡关系构建了履带车辆转向动力学方程。以某型履带车辆为对象,通过试验测试结果与计算结果的对比分析,实现了对履带车辆转向模型的试验验证。     

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。     

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.     

路面激励下的履带车辆负重轮动载荷研究

履带车辆负重轮动载荷的大小直接影响车辆附着性能及牵引性能。在计及履带车辆前后轮输入变时差相关性和左右轮输入相干性的基础上,建立履带车辆整车负重轮动载荷理论估算模型。基于多体动力学软件RecurDyn,建立履带车辆多体动力学模型并进行模型验证。基于履带车辆负重轮动载荷理论估算模型及履带车辆多体动力学模型,分别开展行驶速度、路面不平度及履带板参数对负重轮动载荷的影响分析。研究表明:随着行驶速度的提高和路面不平度的增大,负重轮动载荷及动载系数近似线性增大;随着履带板宽度的增大,负重轮动载荷先减小后增大;随着履带板厚度的增大,负重轮动载荷呈线性增大。该研究结论为履带车辆附着性能分析以及结构优化设计提供了理论基础。     

高速行驶工况下履带车辆车体刚强度分析

为研究履带车辆最大速度行驶时发动机冲击载荷对车体结构的影响,在分析履带车辆最大速度行驶时所受牵引力的基础上,建立了冲击载荷作用下履带车辆车体结构的有限元模型.在Pro/E和Hypermesh软件中建立简化模型,综合网格划分,建立有限元模型.将建立好的有限元模型导入ANSYS软件中,进行模态分析和发动机冲击载荷作用下的静力分析,验证履带车辆整车刚强度是否满足设计要求,为后续结构优化设计提供设计基础.     

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。     

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.     

履带车辆感应电动机驱动系统匹配理论

为了把以某15 t级装甲履带车辆的机械传动系统改装成双电动机独立驱动电传动系统,体现电传动履带车辆的优点,依据该型车辆的整车设计参数和动力性能指标参数,对驱动系统中感应电动机、侧传动性能参数进行合理匹配计算。运用现代设计理论与方法——协同仿真与虚拟样机技术,借助控制系统分析软件Matlab/Simulink和多体动力学分析软件RecurDyn/ Track-HM,对整车行走系统及电动机驱动系统进行了建模与协同仿真,并提出转矩控制策略。对加速性能、最高车速、最大爬坡度和原地转向等四种不同极限工况下驱动性能的仿真结果均得到国内首台电传动履带车辆原理样车实车路况试验结果验证,从而说明匹配是合理可行的,协同仿真模型及控制策略是正确的。对提高国内电传动履带车辆的研究水平具有重要的现实意义。     

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。     

丘陵山地履带车辆转向性能研究综述

转向性能是评价履带车辆整车性能的一个重要指标,根据瞬时转向中心偏移量、转向半径、转向角速度、转向阻力矩、牵引力、制动力等转向性能参数在不同类型地面的变化规律,对平地转向性能、斜坡转向性能研究的现状进行综述,在此基础上,提出了参数连续变化性、发动机参数、复杂路面工况、行走系统工作部件等对履带车辆转向性能影响的研究思路。     

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。     

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。     

履带车辆主动悬挂多点布置优化

为实现履带车辆主动悬挂减振性能和能耗达到综合最优,基于正交试验方法开展履带车辆主动悬挂多点布置优化设计。首先,建立了履带车辆悬挂系统动力学模型,并通过道路模拟试验验证了该模型的合理性;其次,开展了履带车辆悬挂系统正交试验,分析了4种典型路面下各子悬挂对悬挂系统减振性能影响的敏感性;最后,设计了主动悬挂作动器的6个布置方案,通过建立基于线性二次最优（linear quadratic regulator,简称LQR）控制的履带车辆主动悬挂动力学模型,分析了典型路面下各布置方案对悬挂系统减振性能的影响规律及能耗变化规律。结果表明,通过对履带车辆主动悬挂作动器的布置优化,可以实现悬挂减振性能和能耗之间的平衡。     

横向稳定杆对搅拌车稳态响应的影响

运用Trucksim软件建立重卡搅拌车整车模型,并进行稳态回转仿真与试验,验证模型的准确性。通过对汽车的侧倾状态进行理论分析,可知前后悬架横向稳定杆刚度匹配影响车辆前后轴的侧倾刚度,从而影响汽车的稳态响应特性。最后对横向稳定杆不同布置方案进行仿真分析,并通过了试验验证。结果表明:前桥增加横向稳定杆有利于整车的不足转向与抗侧翻能力,提高工程车辆稳态特性。     

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。     

矿用汽车整车稳态转向特性建模分析

准确的整车模型对车辆稳态转向特性研究具有重要影响,综合考虑具体研究的内容和计算分析的复杂程度,以四自由度的车辆模型为基础对矿用汽车的稳态转向特性进行分析。建立矿用汽车所采用的18.00-25工程轮胎的侧偏特性模型,用于车辆操纵稳定性分析;在前后悬架侧倾特性分析的基础上,建立了整车稳态转向工况的分析模型,以车身侧倾时各轮垂向载荷重新分配的情况为依据,研究车辆悬架对稳态转向特性的影响;通过几何图解方法分析车架扭转对整车侧倾的影响;对车辆的稳态转向特性进行评价。结果表明:车架对操纵稳定性的影响程度随车辆侧向加速度的增大而增大,且适当提高车架刚度有利于改善操控稳定性;该车中性转向点侧向加速度和不足转向度基本能够满足要求,车身侧倾度与普通车辆相比较小。     

安装电涡流缓速器的高速重载履带车辆制动性能仿真研究

为提升高速重载履带车辆的制动性能,以某型车辆为原型,在Matlab/Simulink环境中建立其制动工况下整车及其现有机械制动器动力学模型,通过仿真与试验比对验证模型的准确性建立了峰值功率500 kW的电涡流缓速器模型,制订了基于模糊控制的缓速器与机械制动器转矩分配策略。通过仿真与实验对比了该车辆在安装缓速器后制动性能的变化,结果表明电涡流缓速器参与联合制动可有效降低机械制动器消耗能量和延长制动器寿命。