点, 但是如果把转向性能融合进整车性能之中综合考
虑的话, 实际上是弊大于利的。因为履带车辆经 常是
行驶在比较恶劣的路况, 两侧的附着情况和所受的阻
力经常是不同的, 这都会导致两侧受力出现差值, 而行
驶机构无法分别这种差值是驾驶员主动给予的还是路
面被动产生的, 在驾驶员希望直驶时却很可能会产生
较大幅度的转向, 对直驶稳定性带来不利影响。
计算, 临界相对 转向半径 Qb 应 该达到 27. 8m, 由图 3 可以查得
L B
\
1. 28
( 10)
根据式 ( 8), 为了保证车辆的原地中心转向能力,
必须满足
L B
[
1. 62
( 11)
联合式 ( 1)和式 ( 10 ), 可以 得到这种路面情况下
对应的 L /B 的设计值应该在 1. 28~ 1. 62之间较为合
关键词: 履带车辆; 行 驶性能; 参数设计
中图分类号: U462. 2+ 2
文献标识码: A
文 章编号: 1003- 188X( 2010) 05 - 0112- 03
0 引言
常用的一种转向方式。
履带接地长度 L 和履带中心距 B 是履带车辆非 常重要的两个整车结构参数, 对履带车辆的行驶性能 尤其是转向性能有很大关系 [ 1] , 合理地设计履带车辆 的接地长宽比对实 现整车良好 的行驶性 能具有重 要 意义。本文针对此问题展开研究, 分析了 L /B 的设计 值对车辆性能的影响, 为履带车辆的整车设计提供了 理论依据。
京理工大学出版社, 2007: 222- 236. [ 3] 鲁连军, 孙逢春, 翟丽. 基于 MATLAB SIMULINK的电传动
履带车辆转向性能仿真 [ J]. 兵工学报, 2006, 27( 1) : 69 7 4.
E ffects of L /B Va lue to Tracked V eh icle s' Steer ing Char acter ist ic
Chen Zeyu1, Guo X iuhong2, Zhang Chengn ing1
( 1. School ofMechanical and V ehicu lar Engineering, Be ijing Institute of Technology, Be ijing 100081, Ch ina; 2. School of Veh icle, Changchun V ocational Inst itute of Technology, Changchun 130033, Ch ina) Abstr act: Ana lyze the in fluences of the ratio of the track length L to the distance of two track center B based on tracked vehic le dynam ics. Analysis shows that steering d ifficu lty goes w ith the L /B s' increase but L /B shouldn t' be too smal.l R e2 su lts of design should be answer for the requests of zero radius steering as sam e as offer a rat iona l boundary regeneration steering rad ius. These analysesm ake the theoretic foundat ion for the tracked veh icle design. K ey w ord s: tracked veh icle; runn ing performance; parameter design
fG 2
+
4( 0.
LmaxG 925 + 0.
15Q) #
L B
[
1 2
UG
( 8)
其中, U为附着系数, 式 ( 8)是履带车辆可以完成
中心转向的必要条件, 整理可得 L /B 的设计上限值, 即
L B
[
1. 85 @( U- f ) Lmax
( 9)
3 设计实例
设定地面参数: U = 0. 8, f = 0. 1, Lmax = 0. 8, 根据 式 ( 5), 可以得到不同的 L /B 值 对应的临界相对转向 半径 Qb, 如图 3所示。
图 1 履带车辆行驶动力学简图
设 u1, u2 为内外侧履带速度, 当且仅当满足如下条 件时, 履带车辆进入再生转向工况, 此时内侧履带从地
面吸收功率产生再生功率。
F 1 < 0; u1 > 0
( 2)
假设地面阻力因数 f 不变, 且忽略滑转和滑移的影
响, 当车辆达到稳态时, 由式 ( 1)得
F1 =
ML =
Iz#X
( 1)
ML
=
LGL 4
L=
0.
Lmax 925 + 0.
15Q
其中, Q为相对转向半径, 定义为转向半径与履带
中心距之比。
转向是履带车辆行驶理论中的核心问题, 一 般将
履带车辆的转向分为: 小半径转向, 中等半径转向和大
半径转向。其中, 中等半径转向时, 内侧履带制动, 产
生能量回馈的, 因而又称再生制动转向, 是履带车辆最
2010 年 5月
农 机 化研 究
第 5期
同时, 随着 Q的减小, F 1 逐渐减小并变为负值, 车辆进
入再生转向工况。
定义 F 1 = 0时对应的转向半径 R b 为临界再生转 向半径, 只有当转向半径满足 0. 5B < R < Rb, 内侧履带 才有再生功率, 根据式 ( 3)得
Qb
=
Rb B
fr
( Q) #
L B
]#
u2 1 000
( 4)
fr ( Q)
=
4 @( 0.
LmaxG 925 +
0.
15Q)
其中, fr ( Q)是只与相对转向半径相关的函数, 可见 在一定车速和相对转向半径下, 转向时的外侧履带的
驱动功率与 L /B 呈线 形关系, 随 L /B 的增大而 增大。
# 112#
理, 再小的话就会影响 直驶稳定 性, 再 大的话 则会使
转向困难无法实现原地中心转向。
4 结论
图 2 小半径转向动力学
相对转向半径越低, 转向阻力越大。所以原 地中 心转向时, 转向最困难, 所需要的驱动力也达到最大。 因此, 只要使车辆能够实现原地中心转向, 即可保证实 现其它半径的转向, 为了保证车辆可以完成原地中心 转向, 必须满足
=
0L.ma3xf#
L B
-
6. 2
( 5)
称 Qb 为临界相对转向半径, 临界再生转向半径以 上的转向, 都是不需要制动内侧履带即可完成的。从
式 ( 5)知, 如果 L /B 设计的太小, 则 Qb 很小, 那么只需
要两侧履带的牵引力有一定的差值, 就可以完成比较
大幅度的转向。只从 转向方面 而言这似 乎是一个 优
1)减小 L /B, 可以降 低转向阻力, 减少转 向时的 功率需求, 同时也降低了临界再生转向半径; 如果 L / B 设计的太小, 会影响车辆的直驶稳定性。在整体设 计中, L /B 应适度选 取, 不能仅仅 为了减 少转向 功率 而将其设计的过小。
2)L /B 如果太大, 则转 向阻力增 加, 导致转 向困 难, 设计中应该保证车辆可以完成原地转向, 为此 L /
收稿日期: 2009 - 06- 26 作者简介: 陈泽 宇 ( 1982 - ), 男, 山 东青岛 人, 博士 研究生, ( E - m ail)
chen zy0218@ sina. com。 通讯作者: 张承宁 ( 1963- ), 男, 安徽太 湖人, 教 授, 博士 生导师, ( E -
m ail) m rzhchn@ b it. edu. cn。
2 小半径转向工况分析
小半径转向 [ 3 ] 是指 R [ 0. 5B 的转向, 两侧履带运
行方向相反但同为驱 动, 因 而没有 再生功率, 动力 学
模型如图 2所示。合理的 L /B 设计应该保证履带 车
辆具备小半径转向能力, 建立平衡方程为
F 2 - F 1 + F 1f - F 2f = Dm#u
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第 5期
接地长宽比的设计对履带车辆行驶性能的影响
陈泽宇1, 郭秀红 2, 张承宁 1
( 1. 北京 理 工 大 学 机 械 与 车 辆工 程 学 院 , 北 京 1 00081; 2. 长 春职 业 技 术 学院 汽 车 学 院, 长 春 13 0033 )
摘 要: 根 据 履 带车 辆 动 力 学, 分析 了 履 带 车辆 的 接 地 长 宽 比, 即 履 带 接 地 长 度 L 与 履 带 中 心 距 B 的 比 值 对 行
驶 性 能 的影 响 。 分析 表 明 , 长 宽 比 设计 得 太 大 会增 加 转 向 难度 , 但 是 太 小 会影 响 行 驶 稳 定 性 , 设 计 结 果 应 满 足 原
地 中 心 转向 的 要 求 , 同 时 保证 有 合 理 的临 界 再 生 转向 半 径 。分 析 结 果 为整 车 结 构 参数 设 计 提 供了 理 论 依 据。
B 2
(F 2
+
F
1
-
F 1f -
F 2f ) -
ML =
Iz#X
( 6)
当车辆达到稳态时, 由式 ( 6)得