基于履帶車輛穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向性能分析與試驗論文

　　1 轉(zhuǎn)向模型基本假設(shè)及坐標系

　　1.1 基本假設(shè)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(cè)向方向的推土效應(yīng)。2)水平路面均勻穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向，兩側(cè)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(shè)履帶為不可拉伸的均勻柔性帶。4)履帶車輛轉(zhuǎn)向時的行駛阻力系數(shù)與直線行駛時相同。5)轉(zhuǎn)向時履帶上任意一點的剪切應(yīng)力與該點的剪切位移量相關(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(yīng)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(yīng)力方向與該點的滑動速度方向相反。

　　1.2 坐標系描述

　　為研究履帶車輛的轉(zhuǎn)向特性，假定履帶車輛在轉(zhuǎn)向過程中作 3 自由度平面運動，如圖 1 所示為履帶車輛轉(zhuǎn)向運動學(xué)簡圖。在水平地面上建立慣性坐標系 XOY，并以履帶車輛轉(zhuǎn)向中心線與車體縱向中心線的交點 o 為坐標原點建立固結(jié)于車體上的連體坐標系 xoy。

　　2 履帶車輛轉(zhuǎn)向模型的試驗驗證

　　以某型履帶式裝甲車輛為對象，基于建立的履帶車輛轉(zhuǎn)向動力學(xué)模型，仿真分析履帶車輛的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向性能，并根據(jù)試驗結(jié)果對轉(zhuǎn)向動力學(xué)模型進行驗證。高速側(cè)履帶滑轉(zhuǎn)率 σ2及低速側(cè)履帶滑移率 σ1的模型計算結(jié)果與試驗結(jié)果分別隨車輛實際轉(zhuǎn)向半徑 R 的變化關(guān)系曲線。從圖中結(jié)果對比可見，兩側(cè)履帶滑轉(zhuǎn)率和滑移率的計算結(jié)果與試驗結(jié)果從總體變化趨勢上具有良好的一致性。無論是從測試結(jié)果還是從兩個轉(zhuǎn)向模型的計算結(jié)果都可以看出，滑轉(zhuǎn)率和滑移率均具有隨履帶車輛轉(zhuǎn)向半徑的增大逐漸減小的變化趨勢。

　　為了進一步驗證轉(zhuǎn)向模型的準確性，給出了履帶車輛在砂土路面上轉(zhuǎn)向時，在兩個不同的轉(zhuǎn)向半徑下，車輛的轉(zhuǎn)向性能參數(shù)的仿真計算與試驗測試對比結(jié)果。

　　3 結(jié)論

　　對比研究了基于剪切應(yīng)力-剪位移關(guān)系轉(zhuǎn)向模型計算結(jié)果與基于庫侖摩擦力轉(zhuǎn)向模型計算結(jié)果的差異。研究結(jié)果表明：庫侖摩擦力轉(zhuǎn)向模型無法反映轉(zhuǎn)向過程中的作用力以及力矩隨轉(zhuǎn)向半徑的變化趨勢;而剪切應(yīng)力-剪位移關(guān)系轉(zhuǎn)向模型的計算結(jié)果與試驗結(jié)果具有很好的一致性，所反映的兩側(cè)履帶牽引力與制動力、轉(zhuǎn)向阻力矩等隨轉(zhuǎn)向半徑增大時的變化趨勢與試驗數(shù)據(jù)一致。

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