独立驱动装置及其滑移转向的研究.pdf

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1、独立驱动装置及其滑移转向的研究田甜王志洪曼陈宇北京金轮坤天特种机械有限公司北京100086摘要：为了增加装置的灵活性和对转向过程进行功率优化，提出一种基于4个车轮速度各不相同的独立驱动滑移转向方式，采用独立电动四轮驱动滑移转向，每套行走装置由单独的电机和控制器驱动和控制。本文对该独立驱动装置进行了稳定性分析和运动学分析，根据运动学分析，从电源功率供给及装置阻力功率消耗2个方面对滑移转向功率消耗进行了计算，得到了滑移转向功率优化的3个基本方法，同时对运动学分析和功率优化方法进行了实际验证，为该装置的改进提供重要的参考。关键词：独立驱动；滑移转向；稳定性；运动分析中

2、图分类号：U463．3文献标识码：A文章编号：1001—0785(2012)11—0066—06Abstract：Toimproveflexibilityofthedeviceandoptimizethesteeringprocess，thepaperputsforwardanindividualdriveskidsteeringmethodbasedonfourwheelsofdifferentspeeds．Usingindividualelectricalfour—wheeldriveskidsteer—ing，everytravellingdeviceis

3、drivenandcontrolledbytheindividualmotorandcontroller．Thestabilityanalysisandkine—maticsanalysisareperformedforsuchindividualdrivedevice．Accordingtokinematicsanalysis，thepowerconsumptionofskidsteeringiscalculatedfrompowersupplyandpowerconsumption，withthreebasicmethodsforpoweroptimizat

4、ionoftheskidsteeringobtained．Theactualtestingforkinematicsanalysisandpoweroptimizationmethodisperformed，whichprovidessignificamreferencetoimprovesuchdevice．Keywords：individualdrive；skidsteering；stability；kinematicsanalysis0引言1独立驱动滑移转向的稳定性分析独立驱动滑移转向是指在整体稳定的情况下，由于滑移转向的速度瞬心在地面上的投影较装置在状况

5、良好的路面上可以以任意点为转动瞬难确定，如果两侧速度控制不好，瞬心就会偏离心进行转向。四轮独立驱动滑移转向要求装置在稳定区间而失去稳定，甚至可能出现翻车现象。行走过程中4个车轮的速度可以独立控制，互不因此给出滑移转向的稳定条件十分重要。干涉。由于其转向较灵活，在城市基础设施、根据文献[1]，在转向速度不变的情况下，道路或建筑工地、厂房车间、仓库、码头、轮根据滑移转向运动学纵向速度大于0和转向速度船甲板甚至船舱内等狭窄场地作业有独特的优大于0的条件以及动力学平衡方程条件，滑移转势。而且独立驱动装置机械结构简单可靠，具向稳定的条件是转向瞬心必须位于前后两轴之间。有较

6、高的实用价值。本文研究一款用于物体移由于独立驱动装置转向时速度较低，转向过程较动作业的独立驱动装置，其4个车轮皆由一个独稳定，可以满足转向时转向速度不变的条件。因立的电机和一个独立的控制器驱动和控制。如图1此，在对独立驱动装置进行滑移转向运动学分析所示时可以认为其满足滑移转向的稳定性条件。2独立驱动装置的运动分析2．1运动分析条件在对独立驱动装置进行运动学分析时，可以做以下假设：图1独立驱动装置1)对称条件指车体的重心与其几何中心重一66一《起重运输机械》2012(11)合，两侧车轮同侧速度相同，地面对车体的支反到瞬心位置与4个车轮速度的具体关系。独立驱力平均分

7、配到4个车轮上；动滑移转向计算图见图2。2)均匀接触条件指轮胎与地面为点接触，行驶时必须是4个车轮同时着地，由于滑移时所产生的摩擦力远大于滚动阻力故可将其忽略。2．2独立驱动滑移转向瞬心的确定根据文献[2]，在装置运动过程中，不仅要考虑独立驱动滑移转向装置整体在投影面上的运动，还要考虑两侧车轮与地面接触点的运动。两侧车轮可视为独立于车体的刚体，但是接触点比车体多一个转动自由度。因此，轮胎表面一个点的运动可视为由车体的运动和轮胎的滚动组成，车轮在地面投影的瞬心与车体的不同，左右侧车轮的瞬心可以定义为ICR。和ICR，车体的瞬心定图2独立驱动滑移转向计算图义为ICR

8、。注意：此处车轮瞬心的定