分布式驱动铰接车电液复合转向模式的节能分析

利用分布式驱动铰接车各轮独立驱动的特点,提出了铰接车的整车刚性化差动转向方式,构建了以液压转向为主、差动转向为辅的复合转向模式。建立了铰接车差动转向的动力学模型,获得了铰接车行驶转向阻力与差动力矩的关系;以铰接车前车体差动转向为例,研究了差动力矩的分配方法,制定了铰接车差动辅助转向的控制策略。根据铰接车辆在单移线道路的仿真,对比分析了有差动、无差动控制下的液压转向系统能耗和电机能耗等。仿真结果表明,在不同载重、不同时速的转向工况下,通过合理地分配铰接车各轮转矩,电液复合转向方式可实现铰接车的有效节能。     

基于土-履应变的履带机器人转向阻力矩建模与分析

为了准确描述小型履带式地面移动机器人转向运动,建立准确的控制模型,讨论了其转向阻力距的建模方法.采用传统的阻力均匀分布方法,分别建立了高速、低速时机器人的转向阻力模型.引入应力-应变理论提出了横向阻力、正压力线性分布时的阻力矩模型.将该模型中的横向阻力非线性化分布,改进了计算模型.在不同行驶路况下转向的仿真计算和分析表明,与传统的转向阻力矩模型相比,基于应力-应变理论的转向阻力矩模型能更好地反映地面与履带间受力情况.     

基于LuGre模型的商用车原地转向阻力矩

商用车助力系统需要保证在原地转向时驾驶员能够转动转向盘,而此时的转向阻力矩最大,因此原地转向阻力矩是商用车助力系统设计的重要依据之一。该文对整车与转向系统进行了动力学分析,引入LuGre模型对轮胎与地面间摩擦阻力矩进行动力学分析,分别得到了重力回正力矩模型和转向摩擦阻力矩模型,从而构建了商用车原地转向阻力矩模型。借助该模型对商用车原地转向阻力矩及其与转向盘转角的关系规律进行了仿真分析,仿真与试验结果一致。结果表明:该模型能够反映出商用车原地转向阻力矩与转向盘转角之间的关系规律,可作为商用车助力系统设计的理论依据。     

多轴轮毂电机驱动车辆的转向阻力特性

为研究多轴电动车辆的转向阻力特性,在考虑了轮胎负荷变化对轮胎侧偏刚度影响的基础上,建立了车辆3自由度动力学模型;提出了一种稳态转向工况下的转向阻力计算方法,推导了轮胎侧偏角和转向阻力矩的理论计算式.基于该模型,分析了转向阻力矩与转向输入量和车速的关系及理论约束边界,比较了在相同质量与等效履带接地长度条件下轮胎式与履带式车辆的转向阻力矩,讨论了轮胎侧偏角对轮胎力分配的影响,并通过ADAMS软件对计算结果进行了验证.结果表明,相同参数条件下,多轮驱动车辆的转向阻力矩大于履带式车辆的阻力矩,计算模型可为转向控制策略提供理论参考.     

全地形铰接式履带车辆原地转向运动学与动力学建模

针对铰接式履带车辆原地转向过程中的运动学参数与动力学参数求解计算问题,在研究铰接式履带车原地转向工作机理及借鉴现有双履带车转向研究方法的基础上,采用数学建模的方法建立铰接式履带车原地转向运动学与动力学模型,从理论上推导用于分析计算铰接式履带车原地转向时的转向半径、转向角度、转向驱动力矩、履带受到的摩擦阻力及摩擦阻力矩、铰接点处受到的阻力及阻力矩等的计算公式,并结合某一具体车型进行数值求解,最后采用虚拟样机技术对所建立的理论模型进行验证。研究结果表明:该研究成果能为铰接式履带车辆的结构设计及评价整车机动性能等提供理论依据。     

轮缘半径对月球车鼓形轮原地转向阻力矩影响分析

为了给月球车的车轮构型设计、运动控制、模拟仿真等提供理论参考,基于地面力学理论,提出鼓形车轮下陷量判断方法,研究了其转向时轮-地接触的剪切特性与推土特性,并建立鼓形车轮原地转向的力学模型.理论分析表明:转向阻力矩随轮缘半径的增加而呈渐近线性增加.轮缘半径越小,车轮的转向阻力矩越小,使鼓形车轮较圆柱车轮具有更好的转向灵活性.利用月球车车轮运动性能测试系统对2种轮缘半径的车轮进行了原地转向实验,实验结果表明了该理论模型的正确性.     

横向动力学反馈控制的EPS仿真与试验

建立具有简化转向阻力矩模型的电动助力转向系统模型,提出基于横向动力学反馈控制的电动助力转向控制策略,运用Matlab/Simulink工具进行模型的时域仿真,通过实车试验验证所提出的控制策略.研究结果表明,基于横向动力学反馈控制的电动助力转向控制策略改善了车辆的动态性能,提高了车辆的稳定性,横摆角速度和侧向加速度反馈控制效果比单独横摆角速度反馈控制效果更好.     

低附着路面电动助力转向控制策略

车辆在低附着路面转向时转向阻力矩大幅降低,导致转向盘转矩随之减小,严重影响驾驶员的路感,易导致事故的发生.鉴于此,提出电动助力转向电流补偿控制策略以提高低附着路面驾驶员路感.利用扩展卡尔曼滤波方法估计出低附着路面前轴侧向力,进而计算出补偿电流值.在MATLAB/Simulink中建立系统仿真模型,利用实车试验数据与仿真数据对比,验证了仿真模型的准确性.不同行驶工况的仿真结果显示采用本文提出的控制策略后,转向盘力矩显著提高,使驾驶员在低附着路面下的路感与正常高附着路面相同,可以有效防止驾驶员的误操作,提高车辆行驶安全性.     

基于LabVIEW PXI的汽车SBW系统硬件在环试验研究

文章以建立的七自由度非线性车辆模型、线控转向模型、轮胎模型和转向阻力矩模型作为动力学研究基础,基于LabVIEW PXI开发了汽车线控转向(steer-by-wire,SBW)系统硬件在环试验台,其总体结构包括转向盘总成、转向执行总成、控制器、信息采集系统以及阻力模拟系统;通过LabVIEW中建立的数据传输模块将Car...     

履带拖拉机多体动力学建模及转向性能仿真与验证

运用RecurDyn软件中的Track_LM建模工具箱,建立了东方红1302R型履带拖拉机多体动力学模型。基于地面力学理论,建立了典型地面与履带拖拉机作用关系模型,并分析了其利用RecurDyn软件实现方法。在参照东方红1302R型履带拖拉机结构参数和两种典型地面参数进行建模的基础上,对拖拉机模型的转向角速度、转向角加速度及转向运动轨迹进行了仿真,对比分析了不同地面条件下转向性能的变化趋势,并通过实车试验对仿真结果进行了验证。验证结果表明:仿真结果相对误差小于10%,仿真方法及结果可为履带拖拉机转向动力学研究提供参考。     

基于电液耦合转向系统的车辆载荷变化补偿控制

商用车载荷变化范围较大,导致车辆转向阻力矩变化范围较大;所以在车辆载荷发生变化时,驾驶员所需操纵力矩将随之变化,会使同一车辆的转向操纵手感随载荷变化而不同。针对这一问题,以一种新型电液耦合转向系统为硬件基础,提出了车辆载荷变化补偿控制策略。采用理论公式及Truck Sim软件仿真的方式分析了车辆载荷变化对转向阻力矩的影响,建立两者之间的对应关系;进而设计补偿系数。利用已搭建电液耦合转向系统硬件在环实验台对所提出的控制策略进行验证.结果表明:当带有补偿控制的车辆载荷发生变化时,驾驶员施加在转向盘处手力矩变化轻微,说明控制效果较好,有效减小驾驶员转向操纵手感的变化。     

基于键合图的整车转向振动仿真

基于键合图理论建立了某车整车转向模型,采用滤波白噪声作为路面输入,进行了侧向加速度为6.67m/s2时的转向仿真,通过对车身垂直加速度、俯仰角和侧倾角仿真结果的分析,对原车悬架系统进行了优化.     

基于弹性扭转悬架的铰接工程车辆的动力学性能

为了研究铰接式工程车辆侧倾稳定性及方向稳定性,基于某35吨铰接矿卡,在Adams/View中建立了铰接车辆模型,且车辆前、后轴都装备了弹性扭转悬架.模型考虑了液压转向系统的运动学及动力学特性对车辆稳定性的影响.此外,还在Matlab/Simulink中建立了液压转向系统模型.通过Adams及Matlab的联合仿真,分析了车辆侧倾及方向的稳定性.根据车辆直线行驶时的振动响应验证了Adams车辆模型,并通过车辆稳态及动态转向实验验证了液压转向系统模型的准确性.最后依照铰接车辆侧倾及方向的稳定性评价指标,对比分析了无悬架和具有前后扭转悬架车辆在空载和满载下侧倾及方向的稳定性.结果表明,具有弹性扭转悬架车辆侧倾及方向的稳定性有所降低,但可通过对悬架参数的优化来降低悬架对铰接工程车辆稳定性的影响.     

煤矿井下履带车辆转向阻力矩的计算

应用摩擦理论，根据履带与驱动轮、导向轮、支重轮和托链轮以及履带运动的不均匀性等造成的阻力，推导了履带行走时的内摩擦阻力矩；然后根据路面对履带的运行阻力、不稳定运行时的惯性阻力、转向阻力等，推导了履带转向时的外摩擦阻力矩；得出了一套适用于井下履带车辆转向阻力矩的计算公式。为煤矿井下履带车辆的设计计算提供了理论依据。     

爬壁机器人的轮式移动机构的转向功耗

移动机构转向功耗是爬壁机器人的关键性能参数.该文基于Herz接触理论建立了轮式移动机构转向功耗计算模型,仿真分析了分别采用纯滚动转向、滑动转向及滚动滑动混合转向的3种典型轮式移动机构的原地转向功耗,并与双履带式移动机构进行了比较.研制了上述3种轮式移动机构样机.根据仿真及实验结果确定爬壁机器人采用纯滚动转向差动驱动方案,移动机构的原地转向阻力接近直线行驶时的滚动阻力,转向功耗小.     

履带式移动机器人的转向特性

为了描述履带式移动机器人的转向特性,考虑机器人履带的横向阻力为线性分布、履带与地面的接触压力为线性分布的情形,分别建立低速和高速转向时机器人的转向阻力矩模型,以表征机器人转向时所受的地面阻力矩。基于直线运动总功率与转向运动总功率之比来表明机器人转向的难易程度,分析机器人在大半径和小半径转向运动时的灵活性。采用转向功率校核电动机的额定承载能力,分析机器人的结构参数、转向半径与转向功率的关系。研究结果表明:机器人的转向半径越大,转向越灵活,外侧履带驱动轮转向功率越小;机器人滑移角越大,转向功率校核系数越大,外侧履带驱动轮功率越大;为机器人的结构参数优化和电动机的选择提供依据。     

铰接多浮体与波浪耦合的仿真和实验研究

为研究铰接对浮体稳定性的影响,该文采用计算流体力学和多体动力学方法,提出基于粘性流理论的铰接多浮体仿真模型。采用有限体积方法,用重叠网格将波浪水池和浮体区域进行网格划分。将浮体视为刚体,浮体之间通过虚拟铰接约束成多浮体系统,建立仿真模型。实验研究发现,铰接浮体比刚性连接浮体更加稳定。仿真结果与实验结果对比,表明仿真模型中铰接约束的合理性和可靠性。     

转向架与车体间的回转阻力矩测定

为更准确地测定不同形式的转向架的回转阻力矩,提出了一种实现转向架与车体间回转阻力矩测试的新型试验台.在阐述了回转阻力矩测定原理基础上,构建了曲线行驶时转向架与车体之间的回转角度数学模型及转向架回转角度时间历程函数,并利用空间运动学实现了作动器位移控制指令的解算.利用该试验台对某型车进行了实车试验.试验结果表明,回转阻力矩系数的实测值与理论计算值相差很小,验证了文中所建模型的正确性和试验台试验结果的可信性.
     

基于新型双功率流差速转向机构的履带车辆转向性能

转向机构直接影响履带车辆的转向性能。传统机械式双功率流差速转向机构只能实现数目有限的转向半径,并且往往需要制动器等元件,为此,设计一种具有连续转向半径且可避免磨损的新型机械式双功率流差速转向机构;建立差速转向机构的两电机轴(输入)转速与两半轴(输出)转速的运动学模型。根据两半轴转速与履带车转向半径之间的关系,得到履带车的两电机轴(输入)转速与转向半径的运动学模型;建立考虑履带宽度以及滑转、滑移的履带车稳态转向数学模型;最后进行运动仿真和理论分析对比研究。研究结果表明:对差速转向机构的转速仿真结果与理论值相对误差最大为1.50%,且能够使履带车辆实现任意的连续转向半径,该研究成果能为履带车辆的电机选取、转向控制以及结构优化等提供理论参考。     

基于胎/路啮合作用的纹理化路面行车稳定性分析

为了给隧道水泥混凝土路面纹理设计提供指导,对路面进行纹理化参数设计试验,并以此来保证行车的稳定性,减少隧道行车的横向摆振效应。由于目前水泥混凝土路面纹理参数设计理论缺乏相应的依据,在分析轮胎与粗糙路面接触作用的基础上,基于压力胶片测试技术考虑胎/路啮合特性对车辆轮胎的转向阻力矩计算方法进行了优化。通过依托项目的隧道纹理化路面和室内试验,对四种不同路面的轮胎接触特性进行分析,提出一种基于实际测量的胎/路接触应力分布的原地转向阻力矩评价方法。结果表明:根据实测的轮胎接触应力计算得出汽车轮胎转向阻力矩,可有效地表征轮胎的转向阻力矩状态;纹理化水泥混凝土路面汽车转向阻力矩比沥青路面上高10%～20%,加之纹理化构造与轮胎纵向沟槽的啮合作用产生较大的侧向力矩,导致纹理化路面的行车稳定性较差;通过设置一定的刀组间距进而干涉轮胎与道路的接触界面,最终达到降低轮胎转向阻力矩的目的。