基于新型双功率流差速转向机构的履带车辆转向性能研究

来源 :东北电力大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:liongliong443
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转向机构作为履带车辆的重要组成部分之一,其性能直接影响履带车的动力性、稳定性、作业效率和转向性能。本文对双功率流差速转向机构采用理论和仿真分析以及试验研究,并对履带车辆的转向性能、仿真计算、动力系统参数匹配和试验进行研究。  本文概述了履带车辆的转向系统发展现状和趋势,分析了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、往往需要制动器等元件的滑磨实现转向,为此设计了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。并分析了双功率流差速转向机构的组成、工作原理及其特点。  以装备双功率流差速转向机构的小型履带车辆为例,建立了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辆转向半径之间的关系,得到该履带车辆的两电机轴(输入)转速与转向半径的运动学模型;建立了履带车辆两电机轴(输入)转速与转向阻力矩的动力学模型,同时确定了该小型履带车稳态转向的动力学模型,包含了履带的长度、轨距、接地瞬心偏移和宽度等结构参数,可以较好的预测该履带车稳态转向特性,同时能为驱动系统参数选取以及履带车参数优化等提供理论依据;推导出其转向时转向半径和转向快慢的影响因素。对差速转向机构进行了理论分析、三种工况仿真与试验,结果表明:虚拟样机理论计算值与仿真计算结果的最大误差值为0.15%;差速转向机构的试验值与运动仿真结果的相对误差最大为0.81%;其能够使该小型履带车辆实现任意的连续转向半径,从而验证了理论模型的正确性。该研究成果不仅能为履带车辆的电机选取、转向控制,而且可以为差速转向机构的结构优化等提供理论依据。  以装备双功率流差速转向机构的小型履带车辆为研究对象,考虑该履带车辆性能受电池组的影响,并结合履带的行驶动力学,建立履带车辆动力匹配模型,同时确定了驱动系统的14个决策变量;并且,根据该履带车辆的动力性能需求,确定了驱动系统的目标函数与8个约束条件;通过多目标遗传算法确定了合理的履带车辆驱动系统参数的范围。最终,确定了一种符合该履带车辆合理的动力系统参数匹配方案,相比优化前的设计,履带车辆的总质量降低了12%,续航时间增加了67.8%。从而验证了遗传算法能够有效的匹配出履带车辆动力系统的参数。  对装备双功率流差速转向机构的小型履带车辆转向性能进行了仿真,对比结果表明:对虚拟样机仿真得到的实际转向结果与理论计算值较为接近,从而验证了理论模型的正确性。同时对该履带车进行了三种工况的试验测试,测试结果表明,该履带车辆工作平稳性良好,能够满足使用要求。
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