原地转向阻力矩计算优化和试验验证

为了正确设计汽车转向机构的系统参数,分析了前轮定位参数引起的回正力矩对汽车原地转向阻力矩的影响,提出了在塔布莱克经验公式的基础上,增加各定位参数引起的回正力矩的计算优化公式。经过对3个车型的试验验证,将试验结果与经验公式相比较,试验结果表明,通过对转向阻力矩优化公式的演算及与总齿条力的值进行对比,最大误差3.5%,准确度较好,此公式对转向系统的设计具有一定的指导意义。     

偏置转向轴原地转向轮胎力学特性研究

农用柔性底盘原地姿态切换时车轮绕偏置转向轴原地滚动转向,为探明该过程的轮胎力学特性,对接地区域的滑移速度进行了运动学分析,据此将现有轮胎纵滑LuGre模型扩展成纵滑横滑联合的偏置转向轴原地转向LuGre模型;设计了相应测试装置,通过双因素试验测试了偏置距离和载荷对轮胎横向与纵向摩擦力的影响;根据实测结果对模型参数进行了辨识,利用辨识值对柔性底盘原地姿态切换过程中的轮胎摩擦力进行了仿真。结果表明:柔性底盘原地姿态切换时,轮胎受到阻碍滚动的纵向摩擦力和指向外侧的横向摩擦力,纵向摩擦力与载荷的1.82次方成正比,与偏置距离的1.61次方成反比;随着偏置距离的增加,横向摩擦力先增大、后减小,但变化较为平缓。轮胎横向与纵向摩擦力的实测结果和仿真结果吻合程度较高。本研究可为柔性底盘转向驱动力矩的估算和装置参数的优化提供依据。     

汽车原地转向阻力矩计算方法的探讨

通过对汽车静止转向状态下汽车转向阻力矩的研究分析,介绍了常用的转向系统设计时选用的转向阻力矩公式,并引入摩擦模型进行比较。在此基础上,根据常用的轮胎模型,引入两种不同的轮胎载荷分布,利用载荷与轮胎接触斑点模型相结合进行计算,并将计算结果与经验公式结果进行比较,得出了汽车轮胎的载荷分布比较接近的理论模型,该模型对实际计算过程中不同汽车不同轮胎的经验参数的选择具有重要意义。     

轮式挖掘机液压转向系统设计研究

以某8 t轮式挖掘机为例,讨论轮式挖掘机液压转向系统设计计算,包括液压系统原理、转向油缸的参数计算、全液压转向器排量计算、系统流量选择,推导了适用于双胎的原地转向阻力矩公式。     

丘陵山地拖拉机底盘传动及转向系统的设计

针对拖拉机在丘陵山区适应性差，田间地头转向半径大、易损害作物，耗时长和效率低等问题，设计了一种可原地转向的504型丘陵山地拖拉机底盘。整机采用四驱轮式行走系统，前进和后退速度为0～5 km/h，可无级调速。传动系统采用机械式“H”型传动路线，通过纵梁内外双轴的设计将左右两侧的驱动力独立分开。采用离合器式转向分动器，通过转向分动箱内的牙嵌式离合器两两组合，完成底盘不同作业状态的控制，两路动力通过正转+正转、反转+反转、正转+反转和反转+正转4种状态的组合，实现拖拉机的前进、倒退、左右大小半径转向和原地转向。结果表明，整机最大牵引力为10.78 kN，最大及最小总传动比分别为732.50和73.25，前后驱动桥传动轴最高及最低转速分别为31.07和6.21 r/min。底盘的轮距和轴距比值为1，其所受滑移阻力矩与滚动阻力矩之和小于其所受驱动力矩，可在窄小地头实现原地转向，减小拖拉机田间作业的空行程，提高作业效率，有效保护农作物。      

基于滑转条件下的履带车辆原地转向特性研究

在考虑履带滑转的基础上,建立了履带车辆原地转向时的数学模型,并进行相关的运动学和动力学分析,推导出履带实际转向速度、转向角速度和滑转率的表达式均与横向偏移量S有关。列出动力学平衡方程,运用Matlab软件计算出横向偏移量S值。结果表明:在已知履带车辆结构参数λ为定值时,履带原地转向时相对应的横向偏移量S随地面参数f/μ的增大而增大;考虑履带滑转情况下的履带转向角速度是未考虑时结果的65.3%;选取不同地面参数对应的横向偏移量S在0.3～0.5之间变化时,履带车辆滑转率为30.8%～42.6%;机车主要参数已知时,对应的转向阻力矩约是传统算法下转向阻力矩的1.26倍。     

基于整车动力学的EPS试验平台负载力研究

为了解决电动助力转向系统试验台架不同工况下负载力的施加问题,对基于整车动力学的试验平台负载力进行研究。利用MATLAB建立简化的原地转向轮胎模型、Fiala-桥石轮胎模型和考虑侧倾的三自由度车辆模型,对多种工况(原地转向及行驶转向)下负载力进行分析,并进行了实车试验验证。仿真与试验结果表明,所得到的负载力与试验结果基本一致,实现试验台架根据不同工况施加负载力的功能,相比现有的以弹簧作为负载力施加的EPS试验台架更能满足模拟汽车各种工况下转向阻力的要求。     

基于SimulationX的液压助力转向系统的仿真分析

根据液压助力转向系统的结构和参数,采用Simulation X多学科系统仿真软件建立了整体式液压助力转向系统的仿真模型。在输入转向盘转角一定的情况下,通过改变液压助力转向系统中的主要影响参数进行仿真,分析这些参数对转向系统助力特性的影响。仿真结果给出了扭杆刚度变动时转向动力油缸压力和转向齿条所受阻力的动态响应曲线,以及油缸活塞直径变动时转向盘转矩的动态响应曲线和FFT分析。通过仿真与分析,可以进一步对液压助力转向系统进行方案分析和性能优化。     

全液压转向特性测试的实验与分析

分析全液压转向系统的特性,提出拖拉机全液压转向特性的实验测试方法及传感器在拖拉机上的安装方法,采用lab-view软件平台设计测试软件,实验测试分别在水泥硬路面与泥土软路面上进行,将所测得的数据导入到Matlab软件中绘制出不同工况下的特性曲线并对其进行了分析.结果表明:全液压转向系统的方向盘转角与油缸活塞位移有着对应的函数关系,而方向盘转矩的大小不随着轮胎转向阻力矩大小的变化而变化.这些结论对今后转向系统的研究具有非常重要的指导意义与参考价值.     

电动助力转向系统全工况建模及试验验证

为克服以往车辆电动助力转向(EPS)模型的不足,结合简化的原地转向轮胎模型和基于Doguff轮胎模型的七自由度整车模型,建立了转向系统转向及回正时的力学模型。为得到车辆的转向力矩和回正性能特性,对无助力转向全工况(原地及行驶条件下)转向操纵转矩和回正的转向盘残留转角进行仿真,试验结果表明所设计的模型可以准确描述转向操纵转矩和回正特性。进而设计了基于滑模变结构电动助力转向控制策略进行助力和回正控制,仿真和实车验证结果表明,基于该模型设计的控制策略可以有效降低驾驶员的操纵转矩和提高车辆的回正性能。     

基于回正性与轻便性的前轮定位参数优化设计

分析了作用于汽车转向轮的转向力矩并推导了转向轮回正力矩与转向阻力矩的计算模型。根据此模型得出了转向手力矩及车轮回正时残余横摆角速度与前轮定位参数的函数关系。在此基础上提出了考虑回正性能与转向轻便性的主销内倾角与后倾角的优化设计理论。根据所述理论对某轻型货车前轮定位参数进行了改进设计,试验证明优化后的汽车具有更好的回正性能与轻便性。     

铰接式车辆静态转向阻力矩分析

从运动学观点建立铰接式车辆在静态转向情况下的力学模型，从动力学观点分析计算双桥驱动与单桥驱动的铰接车辆静态转向阻力矩及其特点，并用实验验证了理论分析的正确性。     

极限工况下汽车轮胎侧偏角测试方法研究

轮胎侧偏特性识别是汽车动力学稳定性控制的基础,而极限工况下因侧倾转向和变形转向的影响,基于动力学模型的轮胎侧偏角估计方法精度变差。提出一种基于直接视觉测量转向轮转角和车身姿态的轮胎侧偏角测试方法,为极限工况下转向轮转角和轮胎侧偏角观测模型研究提供技术手段。首先分析了侧偏角测试原理,基于高精度定位定向差分GPS和图像实时处理器CVS 1456等构建了实车试验系统。在对试验车转向系统传动比进行标定的基础上,原地转向和小侧向加速度行驶试验表明:基于图像获取转向轮转角与基于转向盘转角方法一致性好。圆周加减速行驶试验表明,在侧向加速度约0.8 g时,汽车达到极限工况,基于图像方式获取的转向轮转角曲线体现了侧倾转向和变形转向的影响,试验车具有不足转向特性。实车试验表明所提出方法是有效、可行的。     

基于转向试验的车辆主销定位参数完整解算

受前轮转向轴几何结构的影响,车轮轮心及轮胎印迹中心的位置随车轮左右转动而变化.如果在悬架结构未知的情况下能够根据车轮运动计算出主销定位参数,将有利于悬架设计.提出了应用汽车悬架KnC特性试验台转向试验数据解算主销定位参数的方法,定位参数包括:主销内倾角、主销后倾角、主销后倾距、主销偏移距、轮心主销纵向偏移距及轮心主销侧向偏移距.应用Adams仿真结果及试验数据对提出的解算方法进行了验证,误差在允许范围内,解算方法满足使用要求.     

前轮主销后倾角对高速转向稳定性的影响

为提高车辆高速转向时的行驶稳定性，通过建立整车二自由度模型和转向系统力输入动力学方程，用Routh-Hurwitz稳定判据推导了前轮主销后倾角与转向稳定极限车速匹配关系计算式。用样车进行了实例计算和试验研究，试验结果验证了理论分析与计算式的正确性，表明该计算式对前轮主销后倾角与转向稳定车速的关系有一定预测性。     

基于分层模型的轮毂电机驱动车辆直接横摆力矩控制

为提高多轮轮毂电机驱动车辆动力学综合控制性能,提出了一种基于分层模型的直接横摆力矩控制策略。上层为运动跟踪控制层,设计了基于车轮转角的前馈控制器,对车辆横摆角速度稳态增益进行调节,同时将滑模控制进行改进,设计了滑模条件积分控制器进行反馈控制,使横摆角速度追踪其期望值;下层为转矩优化分配层,基于稳定性优先原则,建立了以减小轮胎负荷率为目标的优化函数,并且将控制分配问题转换为二次规划问题进行求解。依托某型8×8轮毂电机驱动样车进行实车试验,结果表明,在连续转向工况和双移线工况下,所提出的控制策略使车辆最大横摆角速度偏差分别降至理想横摆角速度的6%和9%以内。此外,该策略能够有效控制轮胎负荷率,实现转向行驶时的转矩优化分配,改善了车辆操纵稳定性。     

果园滑动转向机器人轮胎动力学参数实时估计方法

受果园路面起伏及轮胎附着能力变化影响,滑动转向轮式机器人轮胎的垂直载荷及侧向力参数变化大且难以实时估计,针对现有滑动转向控制器设计时对轮胎动力学参数进行简化,从而导致机器人姿态控制稳定性低的问题,本文提出了非铺装路面滑动转向轮式机器人轮胎垂直载荷实时估计方法和轮胎驱动力实时估计及优化分配算法。首先,提出了适用于滑动转向过程静力学计算的理想平面以及基于该平面的四轮垂直载荷估计方法;其次,提出了基于Fiala轮胎动力学模型的小侧偏角侧向力估计方法;再次,建立了滑动转向轮式机器人坡道稳态动力学方程和轮胎实时驱动力估计方法;最后,基于轮胎利用率构造轮胎驱动力最优实时分配模型。为验证本文方法,建立了基于ADAMS的滑动转向轮式机器人动力学模型进行对比验证,并且对垂直载荷以及侧向力估计方法搭建了检测装置进行实际验证。实际验证结果表明,轮胎垂直载荷实时估计方法准确率为95%以上,侧向力实时估计方法准确率为85%以上,基于轮胎垂直载荷以及侧向力的轮胎驱动力优化方法使轮胎利用率从96.25%降低至93.75%,提高了轮胎附着裕量和姿态控制稳定性。     

厢式运输车前轮主销后倾角改进设计

基于轮胎侧偏特性建立前轮转向后回正力矩数学模型 ,根据转向轮回正力矩与回正阻力力矩平衡方程式 ,计算了 5 0 2 1型厢式运输车主销后倾角 ,按照国标 GB/T6 32 3.4 - 94的要求做了转向回正试验 ,验证了理论分析和设计计算的正确性 ,为前轮定位参数中主销后倾角的设计提供理论参考。