輪式車輛穩(wěn)態(tài)滑移轉(zhuǎn)向特性研究.pdf

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1、第50卷第12期V01．50No．12農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING2012年12月December2012doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2012．12．008輪式車輛穩(wěn)態(tài)滑移轉(zhuǎn)向特性研究郭曉林，潘家平，于詔城(100072北京市裝甲兵工程學院機械512程系)[摘要]車輛的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性直接影響到其工作效率以及安全性。建立了輪式車輛穩(wěn)態(tài)滑移轉(zhuǎn)向的數(shù)學模型并提出了數(shù)值求解方法，最后基于某4x4全地形車，仿真分析了車

2、速和轉(zhuǎn)向中心線移動量對其轉(zhuǎn)向性能的影響。仿真結(jié)果表明：轉(zhuǎn)向半徑越小，滑轉(zhuǎn)、滑移越嚴重，車輛受到的轉(zhuǎn)向阻力越大；地面附著系數(shù)越大，車輛受到的牽引力和制動力越大。轉(zhuǎn)向消耗的功率更多。[關(guān)鍵詞]輪式車輛；數(shù)學模型；滑移轉(zhuǎn)向；仿真[中圖分類號]U463．51[文獻標志碼]A[文章編號]1673—3142(2012)12-0027—04AStudyonStationarySkid-steeringPerformanceofWheeledVehiclesGUOXiao—lin，PANJia-ping，YUZhao-c

3、heng(DepartmentofMechanicalEngineering，AcademyofArmoredForceEngineering，BeijingCity100072，China)[Abstract]Thestationaryturningperformanceofvehiclesdirectlyaffectstheworkefficiencyandworksecurityofvehicles．Inthispaper，themathematicalmodelforthestationarysk

4、id-steeringprocessofwheeledvehiclesissetupandthenumericalmethodforanalyzingthestationaryturningperformanceisgiven．Basedona4x4all-terrainvehicle，theeffectonvehicleturn·ingperformanceofturningcenterlineexcumionissimulatedandanalyzed．Theresultshowsthat，withl

5、essturningradius，vehi—eleisaffectedbymuchsevererslippageandturningresistance；withgreateradherentcoefficient，vehicleisaffectedbymoretractionandbrakingforceandpowerconsumption．[Keywords]wheeledvehicle；mathematicalmodel；skid—steering；simulation0引言下假設(shè)。與輪式車輛常見

6、的幾何轉(zhuǎn)向方式不同，滑移轉(zhuǎn)向(skid—steering)是通過賦予兩側(cè)車輪不同的轉(zhuǎn)速來改變行駛方向，可實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向和中心轉(zhuǎn)向．具備更好的轉(zhuǎn)向靈活性以及結(jié)構(gòu)簡單、成本低、節(jié)省空間等優(yōu)點，因此，近幾年，國內(nèi)外出現(xiàn)了多種采用滑移轉(zhuǎn)向的軍事和民用輪式車輛。穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向是指在固定的轉(zhuǎn)向半徑情況下．轉(zhuǎn)向角速度恒定的轉(zhuǎn)向過程。轉(zhuǎn)向時，輪胎與地面之間出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)(滑移)現(xiàn)象。同時，車輛的轉(zhuǎn)向中心線(車輛轉(zhuǎn)向中心與車體中心線的垂線)由于離心力的影響，產(chǎn)生縱向偏移，直接影響車輛的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性[1

7、。本文為此建立了輪式車輛穩(wěn)態(tài)滑移轉(zhuǎn)

8、向的數(shù)學模型，并對模型進行數(shù)值求解．分析了車速以及轉(zhuǎn)向中心線的偏移量對車輛轉(zhuǎn)向特性的影響。1運動學分析為方便分析又不致過多影響模型精度，做如收稿日期：20t2—09—01修回日期：2012—10—03(1)輪胎側(cè)傾角為零；(2)忽略輪胎寬度的影響；(3)地面附著系數(shù)肛各向同性，為常數(shù)；(4)行駛在水平硬路面。1．1整車運動模型圖1為某4x4全地形車在水平路面上的滑移轉(zhuǎn)向過程簡圖。圖中，0為轉(zhuǎn)向中心，R為轉(zhuǎn)向半徑，R。為轉(zhuǎn)向中心與車輛重心Ⅳ之間的距離，重心與車輛幾何中心重合，接地壓力均勻，e為轉(zhuǎn)向中心的縱向

9、偏移量，B為輪距，￡為軸距，力為轉(zhuǎn)向角速度?！€(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向時。車輛以速度y作勻速圓周運動。y與x軸的夾角為盧，且礦≤放，，又R=Rscoq3，所以車速I，與轉(zhuǎn)向半徑的關(guān)系為V=nR／cosfl。(1)y在x軸和l，軸的分量以和“分別為fyx警。(2)IVy=ne。、’28第50卷第12期郭曉林等：輪式車輛穩(wěn)態(tài)滑移轉(zhuǎn)向特性研究行駛阻力Frl=Fr2=華。(10)式中，卜滾動阻力系數(shù)。3轉(zhuǎn)向數(shù)學模型根據(jù)圖3中車輛穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向時水平亟內(nèi)各力