基于履帶車(chē)輛穩態(tài)轉向性能分析與試驗論文
1 轉向模型基本假設及坐標系
1.1 基本假設條件
1)地面為硬路或鋪裝路，不計履帶的沉陷以及履帶板在側向方向的推土效應。2)水平路面均勻穩態(tài)轉向，兩側履帶接地壓力為均勻分布。3)不計履帶寬度及張力變化對履帶接地壓力的影響，并假設履帶為不可拉伸的均勻柔性帶。4)履帶車(chē)輛轉向時(shí)的行駛阻力系數與直線(xiàn)行駛時(shí)相同。5)轉向時(shí)履帶上任意一點(diǎn)的剪切應力與該點(diǎn)的剪切位移量相關(guān)，其表達式為 τ=τmax(1-e-j/K)，其中 τmax為履帶與地面之間的最大剪切應力;j 為地面土壤的剪切位移量;K 為土壤抗剪模量，且剪切應力方向與該點(diǎn)的滑動(dòng)速度方向相反。
1.2 坐標系描述
為研究履帶車(chē)輛的轉向特性，假定履帶車(chē)輛在轉向過(guò)程中作 3 自由度平面運動(dòng)，如圖 1 所示為履帶車(chē)輛轉向運動(dòng)學(xué)簡(jiǎn)圖。在水平地面上建立慣性坐標系 XOY，并以履帶車(chē)輛轉向中心線(xiàn)與車(chē)體縱向中心線(xiàn)的交點(diǎn) o 為坐標原點(diǎn)建立固結于車(chē)體上的連體坐標系 xoy。
2 履帶車(chē)輛轉向模型的試驗驗證
以某型履帶式裝甲車(chē)輛為對象，基于建立的履帶車(chē)輛轉向動(dòng)力學(xué)模型，仿真分析履帶車(chē)輛的穩態(tài)轉向性能，并根據試驗結果對轉向動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行驗證。高速側履帶滑轉率 σ2及低速側履帶滑移率 σ1的模型計算結果與試驗結果分別隨車(chē)輛實(shí)際轉向半徑 R 的變化關(guān)系曲線(xiàn)。從圖中結果對比可見(jiàn)，兩側履帶滑轉率和滑移率的計算結果與試驗結果從總體變化趨勢上具有良好的一致性。無(wú)論是從測試結果還是從兩個(gè)轉向模型的計算結果都可以看出，滑轉率和滑移率均具有隨履帶車(chē)輛轉向半徑的增大逐漸減小的變化趨勢。
為了進(jìn)一步驗證轉向模型的準確性，給出了履帶車(chē)輛在砂土路面上轉向時(shí)，在兩個(gè)不同的轉向半徑下，車(chē)輛的轉向性能參數的仿真計算與試驗測試對比結果。
3 結論
對比研究了基于剪切應力-剪位移關(guān)系轉向模型計算結果與基于庫侖摩擦力轉向模型計算結果的差異。研究結果表明：庫侖摩擦力轉向模型無(wú)法反映轉向過(guò)程中的作用力以及力矩隨轉向半徑的變化趨勢;而剪切應力-剪位移關(guān)系轉向模型的計算結果與試驗結果具有很好的一致性，所反映的兩側履帶牽引力與制動(dòng)力、轉向阻力矩等隨轉向半徑增大時(shí)的變化趨勢與試驗數據一致。
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