轮式车辆稳态滑移转向仿真研究.pdf

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1、第50卷第11期V01．50No．1l农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING2012年11月November2012doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2012．11．005轮式车辆稳态滑移转向仿真研究郭晓林，潘家平，于诏诚(100072北京市装甲兵工程学院机械工程系)[摘要】详细分析了轮式车辆在低速稳态条件下的滑移转向过程，建立了稳态转向数学模型，最后基于某6×6全地形车，使用建立的数学模型对其转向动力学性能进行仿真分析。仿真结果表

2、明：转向半径越小．车辆的滑转、滑移现象越严重，车辆受到的转向阻力也越大；地面附着系数越小，车辆受到的转向阻力越小，但附着系数较小时。车辆则容易打滑，不利于转向。[关键词]轮式车辆；滑移转向；稳态转向；建模；仿真[中图分类号】U463．51[文献标志码】A[文章编号]1673—3142(2012)11-0017-04SimulationofStationarySkid-steeringonWheeledVehiclesGUOXiao-lin。PANJia-ping，YUZhao-cheng(DepamnentofMe

3、chanicalEngineering，AcademyofArmoredForceEngineering，BeijingCity100072，China)[Abstract]Themathematicalmodelforstationaryskid-steeringprocessofwheeledvehicleatlowspeedissetup．Basedona6x6all—terrainvehicle，thesimulationandanalyzingarecaniedout．Theresultshowsthat

4、withlessturningradius，vehicleisaffectedbymuchsevererslippageandturningresistance；withlessadherentcoefficient，vehicleisaffectedbylessturningresistance，buttendstoskidwhichgoesagainstturning．[Keywords]wheeledvehicle；skidturning；stationaryturning；modeling；simulati

5、on0引言滑移转向轮式车辆是通过改变两侧车轮的转速来实现转向，能原地转向和中心转向。比传统的几何转向方式具备更好的转向灵活性，另外还具有结构简单、成本低、节省空间等优点Ⅲ。滑移转向过程中，轮胎在纵向滑转(或滑移)的同时。其侧向产生剧烈变形甚至滑动。横向阻力大大增加。本文首先建立低速稳态转向数学模型，然后基于某6x6全地形车的参数对其转向过程进行仿真分析，为滑移转向轮式车辆的动力学特性研究奠定一定的理论基础。1轮胎接地面模型1．1纯侧偏模型【2】图1为轮胎接地面侧向简图．接地面中心为坐标原点，x轴表示轮胎中心平面的方

6、向，y轴表示轮胎的侧向。速度y表示轮胎的运动方向，与X轴成侧偏角a，接地面长度为2口。转向时，轮胎侧向发生弹性变形，从接地面前端开始产生侧向位移。距原点菇处取微元dx，则侧收稿日期：2012—08—30修回日期：2012-10-03y图1轮胎接地面侧向衡图Fig．1Thelateralmotiondiagramoftire-groundcontact向位移Ay=xtanet。微元处的侧向力d只为dF,=k，(a-x)tanoMx。(1)式中，．

7、}。——轮胎的侧向分布刚度。所以，侧向力E为f8‘=Jky(a-x)t

8、anadx=2kr№=qtana。(2)式中，C，——轮胎侧偏刚度，C=2k，n2。在侧偏角a较小时，侧向力E与OL成正比，但当E超过地面附着力时，接地面出现侧向滑移，E表现为滑动摩擦力。大量实验表明．侧向力与侧偏角的关系如图2所示，且可用公式拟合为[3]一C斗C(1．e^。)。(3)18农业装备与车辆工程2012拒式中，，z一地面附着系数；卜轮胎载荷；后。——轮胎的侧偏特性常数。圈2转向力与侧偏角的关系Fig．2Therelationdiagrambetweenslipangleandcomeringforce1

9、．2纯纵滑模型如图3，建立坐标系，原点位于接地面中心，x轴表示轮胎前进方向，l，轴表示轮胎法向。虬表示轮胎中心的速度，圪表示胎面相对于轮胎中心的速度。lfE0刁丌T丁入X，、／1J．J，夕一、、～f／?／认

10、

11、图3轮胎接地面纵向简图Fig．3Thelongitudinalmotiondiagramoftire--groundcontact运动过程中。y。和n