兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (1): 233-246.doi: 10.12382/bgxb.2021.0849
所属专题: 特种车辆理论与技术
收稿日期:
2021-12-16
上线日期:
2022-07-12
通讯作者:
ZHANG Ruizeng, GONG Jianwei, CHEN Huiyan*(), LIU Haiou, LU Jiaxing
Received:
2021-12-16
Online:
2022-07-12
摘要:
履带车辆与地面之间的作用关系复杂,基于地面剪切位移的方法通常会用到对时间和位置的积分,模型较为复杂,无法直接应用到车辆的实时控制算法中。通常情况下,履带车辆转向分析会将接地压力看作连续线性分布或者多矩形分布,但是试验和计算结果均表明硬质土壤条件下,履带接地压力为多峰值分布,前述两种分布均不能体现接地压力的真实状态。本文针对上述问题,在前人研究的基础上,对履带接地压力分布进行求解,提出了履带车辆接地压力简化模型。该简化模型更符合硬质路面履带接地压力的真实状态,并被应用于履带车辆转向动力学分析与验证。利用J.Y.Wong提出的垂向负载-剪切位移变化关系解决了垂向压力变化的同时剪切位移计算的问题,提出了履带车辆转向分析模型(以下简称分析模型),试验结果表明该模型有较高的精度。但是其复杂度仍然较高,为了进一步简化模型,借鉴轮式车辆轮胎侧偏角和滑转率的概念,利用履带车辆履带-地面剪切位移关系推导了简化履带车辆动力学模型(以下简称简化模型)。该模型避免了复杂的积分或者求和,显著降低了履带车辆动力学模型的复杂度,能够应用于基于模型的无人驾驶履带车辆轨迹控制方法中,且模型精度接近前述履带车辆转向分析模型。
中图分类号:
张瑞增, 龚建伟, 陈慧岩, 刘海鸥, 卢佳兴. 硬质路面条件下履带车辆转向模型分析及验证[J]. 兵工学报, 2023, 44(1): 233-246.
ZHANG Ruizeng, GONG Jianwei, CHEN Huiyan, LIU Haiou, LU Jiaxing. Turning Model for Tracked Vehicles on Hard Ground: Analysis and Verification[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(1): 233-246.
参数 | 数值 |
---|---|
总质量m/t | 9.66 |
履带中心距B/m | 2.464 |
履带接地长L/m | 3.095 |
履带接地宽度b/m | 0.365 |
主动轮半径r/m | 0.2654 |
负重轮数量n | 4 |
单侧驱动电机额定功率/kW | 75 |
单侧驱动电机峰值功率/kW | 110 |
转矩误差反馈/(N·m) | ≤10 |
组合导航系统差分定位误差/cm | ≤15 |
一挡传动效率/% | 92 |
Z轴转动惯量(估计)J/(kg·m2) | 15800 |
一挡质量增加系数δ | 1.446 |
沙石/硬土/水泥路面摩擦因数μ | 0.99/0.95/0.55 |
沙石/硬土/水泥路面抗剪模量K/m | 0.008/0.0025/0.0018 |
沙石/硬土/水泥路面行驶阻力 系数f | 0.065~0.076/0.076/0.063 |
表1 试验相关参数
Table 1 Test parameters
参数 | 数值 |
---|---|
总质量m/t | 9.66 |
履带中心距B/m | 2.464 |
履带接地长L/m | 3.095 |
履带接地宽度b/m | 0.365 |
主动轮半径r/m | 0.2654 |
负重轮数量n | 4 |
单侧驱动电机额定功率/kW | 75 |
单侧驱动电机峰值功率/kW | 110 |
转矩误差反馈/(N·m) | ≤10 |
组合导航系统差分定位误差/cm | ≤15 |
一挡传动效率/% | 92 |
Z轴转动惯量(估计)J/(kg·m2) | 15800 |
一挡质量增加系数δ | 1.446 |
沙石/硬土/水泥路面摩擦因数μ | 0.99/0.95/0.55 |
沙石/硬土/水泥路面抗剪模量K/m | 0.008/0.0025/0.0018 |
沙石/硬土/水泥路面行驶阻力 系数f | 0.065~0.076/0.076/0.063 |
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