轮式车辆稳态滑移转向特性研究.pdf

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1、第50卷第12期V01．50No．12农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING2012年12月December2012doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2012．12．008轮式车辆稳态滑移转向特性研究郭晓林，潘家平，于诏城(100072北京市装甲兵工程学院机械512程系)[摘要]车辆的稳态转向特性直接影响到其工作效率以及安全性。建立了轮式车辆稳态滑移转向的数学模型并提出了数值求解方法，最后基于某4x4全地形车，仿真分析了车

2、速和转向中心线移动量对其转向性能的影响。仿真结果表明：转向半径越小，滑转、滑移越严重，车辆受到的转向阻力越大；地面附着系数越大，车辆受到的牵引力和制动力越大。转向消耗的功率更多。[关键词]轮式车辆；数学模型；滑移转向；仿真[中图分类号]U463．51[文献标志码]A[文章编号]1673—3142(2012)12-0027—04AStudyonStationarySkid-steeringPerformanceofWheeledVehiclesGUOXiao—lin，PANJia-ping，YUZhao-c

3、heng(DepartmentofMechanicalEngineering，AcademyofArmoredForceEngineering，BeijingCity100072，China)[Abstract]Thestationaryturningperformanceofvehiclesdirectlyaffectstheworkefficiencyandworksecurityofvehicles．Inthispaper，themathematicalmodelforthestationarysk

4、id-steeringprocessofwheeledvehiclesissetupandthenumericalmethodforanalyzingthestationaryturningperformanceisgiven．Basedona4x4all-terrainvehicle，theeffectonvehicleturn·ingperformanceofturningcenterlineexcumionissimulatedandanalyzed．Theresultshowsthat，withl

5、essturningradius，vehi—eleisaffectedbymuchsevererslippageandturningresistance；withgreateradherentcoefficient，vehicleisaffectedbymoretractionandbrakingforceandpowerconsumption．[Keywords]wheeledvehicle；mathematicalmodel；skid—steering；simulation0引言下假设。与轮式车辆常见

6、的几何转向方式不同，滑移转向(skid—steering)是通过赋予两侧车轮不同的转速来改变行驶方向，可实现原地转向和中心转向．具备更好的转向灵活性以及结构简单、成本低、节省空间等优点，因此，近几年，国内外出现了多种采用滑移转向的军事和民用轮式车辆。稳态转向是指在固定的转向半径情况下．转向角速度恒定的转向过程。转向时，轮胎与地面之间出现滑转(滑移)现象。同时，车辆的转向中心线(车辆转向中心与车体中心线的垂线)由于离心力的影响，产生纵向偏移，直接影响车辆的稳态转向特性[1

7、。本文为此建立了轮式车辆稳态滑移转

8、向的数学模型，并对模型进行数值求解．分析了车速以及转向中心线的偏移量对车辆转向特性的影响。1运动学分析为方便分析又不致过多影响模型精度，做如收稿日期：20t2—09—01修回日期：2012—10—03(1)轮胎侧倾角为零；(2)忽略轮胎宽度的影响；(3)地面附着系数肛各向同性，为常数；(4)行驶在水平硬路面。1．1整车运动模型图1为某4x4全地形车在水平路面上的滑移转向过程简图。图中，0为转向中心，R为转向半径，R。为转向中心与车辆重心Ⅳ之间的距离，重心与车辆几何中心重合，接地压力均匀，e为转向中心的纵向

9、偏移量，B为轮距，￡为轴距，力为转向角速度。‘稳态转向时。车辆以速度y作匀速圆周运动。y与x轴的夹角为卢，且矿≤放，，又R=Rscoq3，所以车速I，与转向半径的关系为V=nR／cosfl。(1)y在x轴和l，轴的分量以和“分别为fyx警。(2)IVy=ne。、’28第50卷第12期郭晓林等：轮式车辆稳态滑移转向特性研究行驶阻力Frl=Fr2=华。(10)式中，卜滚动阻力系数。3转向数学模型根据图3中车辆稳态转向时水平亟内各力