具有二自由度铰接车体的轮式越野车辆转向系统研究

作     者：习波波 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王同建

授予年度：2013年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：二自由度 越野车辆 铰接转向 运动学 仿真 实验 

摘      要：论文是在校企合作项目“面向复杂非结构地形轮式越野工程车辆开发资助下开展的，针对各种复杂结构地形的出现，要求越野车辆不仅具有良好的越障行驶稳定性，还要有较高的越野能力，而转向系统作为越野车辆重要的子系统之一，其性能的优劣直接影响到整车的越野性、安全性和机动性。本文设计研究的具有二自由度铰接车体的轮式越野车辆采用主动全液压铰接转向系统，具有转向灵活、转向力矩大、转弯半径小、机动性好等优点。 论文介绍了铰接轮式越野车辆在国内外的发展应用情况，以及全液压铰接转向系统的研究现状，并从以下方面阐述了本文的研究内容和方法。 (1)从转向几何学展开，对铰接转向过程进行了详细的描述，建立了转向油缸活塞位移与前后车体和整车的转向运动关系，以及转向动力学模型。针对本车结构上的特殊性，对越障状态下车辆的行驶方向稳定性进行了相关分析，并通过仿真分析找出了影响其行使方向偏移的主要因素。此外，为对后面的转向负载模型的建立奠定基础，对轮胎相关理论进行了相关的分析。 (2)根据液压转向系统的两大主要元件单稳阀、转向器的实际结构和工作原理，建立了其HCD仿真模型，并结合实际不同工况对转向系统模型进行了相关的动态仿真分析，得出了转向油缸的位移、压力和流量变化情况，并发现了左右两个转向油缸运动并不是完全同步的，且与其油缸位置布置有关。为验证仿真模型的正确性，对整车转向系统进行了相关实验，实验结果表明仿真模型基本能够反映实际工作情况。 (3)利用多体动力学软件LMS Virtual. Lab Motion建立了转向机构模型，考虑了转向过程中轮胎与地面相互作用力，并与AMESim仿真模型对转向系统的机械系统与液压系统进行联合仿真。通过对联合仿真结果与实验结果对比分析，发现联合仿真结果较单个系统仿真结果更能反映系统实际工作情况。此外，利用联合仿真模型对轮胎受力情况进行了仿真分析，找出了轮胎侧向力是影响转向系统压力的主要因素。