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.     

履带车辆硬地面转向阻力矩算法的研究

提出履带车辆一边履带驱动、另一边履带制动实现转向时地面产生的阻力矩的计算方法。通过建立相对车辆静止的动坐标系,推导出履带板上任意点的运动速度方程。地面对履带板上接触点的摩擦力方向与该点的运动速度方向相反,从而确定出产生转向阻力矩的摩擦力的大小和方向,对转向中心取矩得到转向阻力矩。通过求解运动学方程组,得出转向阻力矩。研究表明,履带与地面问摩擦力沿履带方向的分力提供转向驱动力,垂直履带方向的分力产生转向阻力。该转向阻力矩计算方法比传统计算方法更加精确。     

履带起重机桁架臂侧向位移的测量方法研究

文中提出一种履带起重机桁架臂侧向位移的测量方法，并开发了相应的硬件及软件测量系统，通过有限元仿真计算对比现场试验数据，验证了本测量方法的可行性及测量系统的准确性。     

一种新型软地面步行概念车的气垫靴建模与仿真

软地面恶劣复杂环境下车辆的通过性一直是非路面车辆动力学及其控制领域的研究热点及难点。课题组在前期对半履带气垫车研究的基础上,提出一种以六个气垫靴作为行走机构的新型软地面概念车。该车通过驱动机构实现其纵向运动,而足的垂向运动则通过充放气实现,因此该车运动学建模的首要任务是单靴模型的建立。本文首先简单介绍了这种新型车辆的结构和工作原理,然后建立了考虑橡胶弹性形变的理论模型,并与有限元仿真结果相比较对该模型进行了验证和修正,最后为了验证其有效性,以某种典型的充气工况为例,利用该模型进行了瞬态动力学仿真。该研究结果可为将来的整车建模和控制算法设计提供有益的参考。     

履带行动系统动力学建模方法及性能仿真

提出了履带行动系统的动力学建模方法,分析了履带板与机构内各部件之间的接触碰撞力模型;对于履带板与软质地面之间的作用力模型,开发了履带板地面作用力子程序,分析得到以三维矢量力表达的履带地面作用力,实现了在软质地面下的履带行动系统的性能仿真.该工作提高了履带行动系统样机设计及性能分析的准确性和效率.     

一种轻型履带式移动平台运动性能仿真分析

由于传统履带式移动平台在转向行驶中地面对履带板的磨损严重、转向可控性差、转向效率低等缺点,在传统履带的基础上,设想出一种轻型履带式平台,在履带板上增加可以自由滚动的小辊轮,可以将履带与地面产生的滑动摩擦力一部分转变为小辊轮滚动摩擦力,以此减少履带板的摩擦损耗。将辊轮锁死可以等效为传统履带,与辊轮自由转动情况下二者进行对比分析。利用Solidworks软件建立平台样机三维模型,对上述两种情况进行仿真实验并对比研究。仿真结果表明,同等情况下该轻型履带式移动平台与传统履带式移动平台相比,直线行驶时动力学性能基本相同,转向行驶时效率提升了66.67%。因此该轻型履带式移动平台拥有与传统平台同等的直行行驶能力,同时改善了传统平台的转向性能。     

履带装备超湿黏土壤土地面通过性研究

本文针对超湿黏土壤土地面履带装备通过性问题，研究了履带装备黏土壤土通过性的评价指标。首先，采集了黏土壤土的土壤样本和地面高程信息，进行了黏土壤土的力学特性实验，获取了土壤力学特性参数，构建了地面不平度功率谱密度函数；其次，结合某履带装备结构参数，构建了履带装备超湿黏土壤土地面通过性仿真模型，以负重轮沉陷量为评价指标，得出负重轮最大沉陷量315.01 mm小于装备离地间隙的结论；研究了履带装备通过性的影响因素，得出了履带装备在超湿黏土壤土上的通过性随装备行驶速度、履带预张紧力、地面等级、土壤黏聚模量的变化规律。本文的研究成果具有较强的工程实践意义，可为履带装备的设计研发和优化升级提供理论指导和技术支撑。     

基于Ansys的高效转向履带结构强度分析

在不平路面条件下,与轮式车辆相比,履带式车辆具有更好的通过性以及机动性~([1]),但传统意义上的履带式平台转向功耗大、磨损严重。针对这一问题提出了一种新型履带,利用Solidworks建好履带模型,对其进行受力分析,得知此履带存在两种极限工况,其一为在不平地面上行驶时,个别负重轮不承受重力的工况,其二为在30%斜坡上行驶时的工况。针对此两种极限工况,基于Ansys对履带单元主要零件进行了受力分析及仿真,与其各自材料属性进行对比后得知,各零件最大变形及最大应力均满足各自材料属性要求,故此新型履带结构安全可靠。     

可伸长橡胶履带接触建模及连接算法研究

为有效预测可伸长橡胶履带系统性能,研究了履带-轮-地面之间的相互接触问题,开发了一种橡胶履带连接算法,提出了履带张力的计算方法,建立了履带与负重轮、驱动轮、导向轮以及地面间的相互接触模型,分析了车辆沉陷、履带下的接地压力分布、剪切位移和剪切应力,并在干沙和粘土两种土壤以及半圆形和波形两种构形路面条件下进行了算例仿真分析。仿真结果表明采用新的履带连接算法建立的接触模型可以合理预测橡胶履带长度变化。研究结果为进一步预测和改善橡胶履带系统动力学性能提供了有益参考。     

简化地面条件下履带起重机原地转向研究

在分析履带板上任意点的运动速度的基础上,建立相对底盘静止的动坐标系,利用坐标变换,推导出履带板上任意点的运动速度方程.地面对履带板上接触点的摩擦力方向与该点的运动速度方向相反,从而确定出产生转向阻力矩的摩擦力的大小和方向,对转向中心取矩得到转向阻力矩.推导出的原地转向的牵引力、转向阻力矩表示为转向角速度的函数.建立转向运动平衡方程,求出转向角速度.采用虚拟样机技术对原地转向进行模拟仿真.研究表明,履带板与地面间摩擦力沿履带方向的纵向分力提供转向驱动力,垂直履带方向的横向分力产生转向阻力.原地转向过程中转向角速度约为传统计算结果的75%,转向阻力矩与驱动速度大小无关,转向阻力矩约为1.3倍传统计算结果.研究的计算方法较传统算法更加准确.