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基于履带车辆稳态转向性能分析与试验

来源:[db:来源] 编辑:admin 时间:2017-10-16

  1 转向模型基本假设及坐标系

  1.1 基本假设条件

  1)地面为硬路或铺装路,不计履带的沉陷以及履带板在侧向方向的推土效应。2)水平路面均匀稳态转向,两侧履带接地压力为均匀分布。3)不计履带宽度及张力变化对履带接地压力的影响,并假设履带为不可拉伸的均匀柔性带。4)履带车辆转向时的行驶阻力系数与直线行驶时相同。5)转向时履带上任意一点的剪切应力与该点的剪切位移量相关,其表达式为 τ=τmax(1-e-j/K),其中 τmax为履带与地面之间的最大剪切应力;j 为地面土壤的剪切位移量;K 为土壤抗剪模量,且剪切应力方向与该点的滑动速度方向相反。

  1.2 坐标系描述

  为研究履带车辆的转向特性,假定履带车辆在转向过程中作 3 自由度平面运动,如图 1 所示为履带车辆转向运动学简图。在水平地面上建立惯性坐标系 XOY,并以履带车辆转向中心线与车体纵向中心线的交点 o 为坐标原点建立固结于车体上的连体坐标系 xoy。

  2 履带车辆转向模型的试验验证

  以某型履带式装甲车辆为对象,基于建立的履带车辆转向动力学模型,仿真分析履带车辆的稳态转向性能,并根据试验结果对转向动力学模型进行验证。高速侧履带滑转率 σ2及低速侧履带滑移率 σ1的模型计算结果与试验结果分别随车辆实际转向半径 R 的变化关系曲线。从图中结果对比可见,两侧履带滑转率和滑移率的计算结果与试验结果从总体变化趋势上具有良好的一致性。无论是从测试结果还是从两个转向模型的计算结果都可以看出,滑转率和滑移率均具有随履带车辆转向半径的增大逐渐减小的变化趋势。

  为了进一步验证转向模型的准确性,给出了履带车辆在砂土路面上转向时,在两个不同的转向半径下,车辆的转向性能参数的仿真计算与试验测试对比结果。

  3 结论

  对比研究了基于剪切应力-剪位移关系转向模型计算结果与基于库仑摩擦力转向模型计算结果的差异。研究结果表明:库仑摩擦力转向模型无法反映转向过程中的作用力以及力矩随转向半径的变化趋势;而剪切应力-剪位移关系转向模型的计算结果与试验结果具有很好的一致性,所反映的两侧履带牵引力与制动力、转向阻力矩等随转向半径增大时的变化趋势与试验数据一致。



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