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.     

反恐机器人SUPER-01转弯性能分析

分析了采用左右轮差速转向的关节-轮式反恐机器人SUPER-01转弯时内外侧轮子的速度及转矩特性.提出外侧轮转弯载荷倍数的概念以方便电动机的选择.采用转弯阻力矩系数来表征机器人转弯时所受地面阻力矩的大小,用机器人转弯灵活度的概念来表征机器人转弯的难易程度.分析了它们与机器人参数和转弯半径的关系,为机器人的参数优化和电动机选择提供了理论依据.     

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。     

永磁吸附履带式爬壁机器人转向运动灵活性分析

根据永磁吸附履带式爬壁机器人的结构特点和运动环境特点,分析该机器人在大半径转向运动下的灵活性.由静力学平衡方程、运动学方程和动力学方程,基于直线运动总功率与转向运动总功率之比的相对功率来定义机器人转向运动灵活系数kA,进而讨论机器人转向运动灵活系数与安全系数的相互关系,优化安全系数的选择范围.根据该安全系数选择范围而设计的履带吸盘完全满足爬壁机器人长,时间实际安全应用的要求.     

特种履带车辆小半径转向功率匹配机理研究

针对特种履带车辆小半径转向功率匹配难以计算的问题,建立了特种履带车辆小半径转向功率匹配计算模型,推导出在考虑履带接地比和履带宽度的情况下,该特征车辆小半径转向功率匹配的修正模型,并利用某型军用特种履带车辆的相关参数对该模型进行了仿真,结果表明:小半径转向功率匹配随转向半径变化而变化,转向内侧履带较外侧履带变化更明显;转向摩擦阻力矩对功率匹配特性影响更大;该仿真结果与某型军用特种履带车辆电机功率选型相一致。这为特种履带车辆驱动部件选型及整机结构设计提供了一定的理论依据。     

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.     

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。     

松软地面下履带车辆斜坡转向特性

越野环境下的松软地面是履带车辆行驶的主要地形,在这种条件下行驶不可避免地要进行斜坡转向操作,履带车辆的斜坡转向特性值得重点关注.针对研究履带车辆斜坡转向特性的必要性和重要性.根据履带车辆转向的运动特点,建立了坡道转向动力学模型,结合地面力学理论,进一步深入研究履带车辆在松软地面下斜坡转向特性.通过履带车辆在斜坡上完成规定半径转向动作所需的滑转率这一指标,来分析坡角、地面性质、转向半径对履带车辆斜坡转向性能影响,为履带式无人车的设计、路径规划和跟踪控制打下基础.     

大型履带式液压凿岩台车原地转向能力研究

针对大型履带式液压凿岩台车原地转向能力展开研究。以车辆-地面力学理论、履带车多刚体建模理论为基础,在多体动力学软件Recur Dyn中构建了整车的动力学模型,分析了三种路面条件下履带式车辆的结构参数即履带接地长度与履带中心距比值L/B对转向能力的影响。仿真结果表明,结构参数L/B对履带式车辆的转向能力有很大影响;履带车辆在软地能够转向必须满足L/B小于1.7,且当L/B越小,履带车转向能力更好;对于在硬地转向,L/B越小,履带车辆转向稳定性更好。仿真结果与理论分析相符合,互为验证,研究工作对大型履带车辆行驶操控和结构优化设计提供了新思路。     

履带式车辆转向阻力矩分析

目前履带式车辆驱动参数计算过程中,普遍假设设备重心与履带式地盘接地形心相重合,从而导致履带驱动参数选取偏大,针对这一问题,推导了各种工况下履带式车辆转向阻力矩的计算公式,包括设备重心不偏移,设备重心纵向偏移,设备重心横向偏移,设备重心任意偏移四种工况,对四种工况下的计算公式进行归纳与分析,得出纵向偏心距、横向偏心距与转向阻力矩的关系,归纳形成一个统一的转向阻力矩计算公式。     

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.     

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。     

履带车辆软地面稳态转向驱动力计算模型

通过对履带车辆稳态转向时接地履带剪切位移计算式的引入,根据接地履带与地面间的剪切应力与剪切位移及驱动力与剪切应力计算关系,考虑接地履带滑转(滑移)及转向中心偏移等因素,建立了履带车辆软地面稳态转向驱动力计算模型。参考某型号橡胶履带拖拉机已知参数进行了试验及仿真分析,仿真结果与试验结果有较好的一致性。     

驱动轮转向可控管道机器人的设计与运动分析

为了解决机器人在管道内姿态调节困难、避障能力较弱等问题,文章提出一种通过改变驱动轮转向来快速调节在管道内姿态的轮式管道机器人。该机器人可沿着管道作直线运动,也能绕管道中心轴线沿内壁作螺旋运动和回转运动,同时具有避障能力。通过建立机器人驱动轮转向过程的位姿模型,分析了弹簧以及管道内壁对机器人的正压力的变化过程;建立管道机器人驱动轮转向时的运动学模型,并进行了仿真分析。仿真结果表明了该管道机器人的有效性和实用性。     

基于ANSYS CFX的三维打印喷头结构优化设计

喷头结构是影响三维打印成形效果的主要因素。通过Pro/e建立了喷头的三维模型,利用ANSYS CFX对其流场进行了有限元分析并优化了结构参数。结果表明,出口直径一定时,入口直径越小,喷头所受到的压力越小,流动性能越好;收敛角在小于90°时,收敛角越小越有利于流体流动,收敛角大于90°时,角度越大阻力小幅度减小;过渡圆弧半径越大,流体流动状态越好。     

履带车辆双侧电机驱动系统匹配设计

提出一种适用于履带车辆的双侧电机驱动系统匹配设计方法.针对不同路面直驶与转向中多个工况对内外侧履带的要求,获得单侧履带的动力需求特性.以最高车速与最大爬坡度为设计约束,参考现有电机参数,综合比较多种组合方案完成了电动机机械输出特性与两挡变速器的传动比匹配设计.性能校核与验算表明,匹配设计满足车辆性能指标要求,该方法已在该类车辆电驱动系统设计中成功应用.     

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。     

质心非对称履带式机器人转向半径的修正与验证

履带式机器人的应用现在越来越广泛,对其的操控性要求也就越来越高.其中最主要的操控指标就是转向半径的控制.实验证明履带式移动机器人的转向不仅受两条履带速度差的影响,而且与行走的地面情况和质心位置与形心位置的偏移量有关.本文通过理论分析建立了履带式机器人转弯半径简化计算式和修正计算式,并经过实验验证表明修正计算式是准确可靠的.     

弹簧疲劳试验机机构的优化配置

本文通过对弹簧疲劳试验机工作阻力和阻力矩、惯性力和惯性力矩的分析与计算，给出了试验机机构的优化配置方案．实验证明：通过合理地配置４个压盘的工作顺序，可显著地减小往复惯性力和惯性力矩，减轻试验机的强烈振动和噪音，提高机构的运动精度和工作平稳住．同时本文也给出了工作阻力和阻力矩的计算公式及计算实例．为合理配置电动机功率提供了理论依据．