接地长宽比的设计对履带车辆行驶性能的影响

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1、2010年5月












农机化研究















第5期接地长宽比的设计对履带车辆行驶性能的影响121陈泽宇,郭秀红,张承宁(1.北京理工大学机械与车辆工程学院,北京
100081;2.长春职业技术学院汽车学院,长春
130033)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

2、论依据。关键词:履带车辆;行驶性能;参数设计+中图分类号:U462.22






文献标识码:A文章编号:1003-188X(2010)05-0112-03常用的一种转向方式。0
引言履带接地长度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[1]尤其是转向性能有很大关系,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。1
L/B对行驶性能的影响图1
履带车辆行驶动力学简图[2]履带车辆行驶

3、动力学模型如图1所示。其中,设u1,u2为内外侧履带速度,当且仅当满足如下条F1,F2分别为内外侧履带驱动力,F1f和F2f为两侧履件时,履带车辆进入再生转向工况,此时内侧履带从地带阻力,有如下关系成立,即面吸收功率产生再生功率。
F2+F1-F1f-F2f=
muF1<0;u1>0(2)B
(1)假设地面阻力因数f不变,且忽略滑转和滑移的影(F2-F1-F2f+F1f)-M
=Iz
2响,当车辆达到稳态时,由式(1)得
GLM
=1
maxGL4F1=fG-
24
(0.925+0.15
)B
max(3)
=1
maxGL0.925+

4、0.15
fG+
24
(0.925+0.15
)B其中,
为相对转向半径,定义为转向半径与履带可以看出,当
一定时,L/B越大,转向时所需要中心距之比。的F2就越大,转向所需要的力越大。转向时外侧履带转向是履带车辆行驶理论中的核心问题,一般将的功率需求为履带车辆的转向分为:小半径转向,中等半径转向和大1Lu2半径转向。其中,中等半径转向时,内侧履带制动,产P2=[fG+fr(
)
]
(4)2B1000生能量回馈的,因而又称再生制动转向,是履带车辆最
maxGfr(
)=收稿日期:2009-06-264
(0.925+0.15
)作者简

5、介:陈泽宇(1982-),男,山东青岛人,博士研究生,(E-mail)其中,fr(
)是只与相对转向半径相关的函数,可见chenzy0218@sina.com。通讯作者:张承宁(1963-),男,安徽太湖人,教授,博士生导师,(E-在一定车速和相对转向半径下,转向时的外侧履带的mail)mrzhchn@bit.edu.cn。驱动功率与L/B呈线形关系,随L/B的增大而增大。
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2010年5月












农机化研究















第5期同时,随着
的减小,F1逐渐减小并变为负值,车辆进fG
maxGL1+

6、


G(8)入再生转向工况。24(0.925+0.15
)B2定义F1=0时对应的转向半径Rb为临界再生转其中,
为附着系数,式(8)是履带车辆可以完成向半径,只有当转向半径满足0.5B

7、)知,如果L/B设计的太小,则
b很小,那么只需式(5),可以得到不同的L/B值对应的临界相对转向要两侧履带的牵引力有一定的差值,就可以完成比较半径
b,如图3所示。大幅度的转向。只从转向方面而言这似乎是一个优点,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。2
小半径转向

8、工况分析[3]图3
L/B值对应的临界相对转向半径小半径转向是指R
0.5B的转向,两侧履带运
b的选定需要考虑车辆的具体使用要求和设计行方向相反但同为驱动,因而没有再生功率,动力学经验,假设