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     履带爬山车动力学性能研究
     随着计算机技术的发展,描述履带爬山车辆动力学性能的复杂微分方程组可以快速求解,因此可以把构成履带爬山车辆的各个部件通过各种约束组合起来,运用多体系统动力学的理论和方法求解约束方程和动力学方程,即可获得履带爬山车辆的动力学性能。

      国外履带爬山车辆动力学发展较为成熟,根据研究的目的不同,建立了平稳性分析模型,转向性分析模型和三维模型等。1976 年 Murphy N R 和 Ahlvin R B 提出了 NRMM模型,是较早的履带爬山车模型。该模型将车体简化为刚体,将悬挂系统简化为平动弹簧阻尼元件,负重轮由周向均布的径向弹簧构成,只能作垂直运动,相邻负重轮轮心上也连接有弹簧,这样当一个负重轮相对车体有位移时,连接的弹簧将会使相邻的负重轮运动,从而体现履带对负重轮的托带作用。由于该模型细致的描述了履带爬山车辆各个部件之间及负重轮与地面之间的相互作用关系,能够准确预估车辆的平稳性,因此被称为平稳性模型。1992 年 Ehlert W, Hug B 在试验的基础上对三类常见的转向模型—Hock 模型、IABG 模型以及 Kitano 模型进行了修正,能较好的仿真履带爬山车辆的转向性能,Hock 模型认转向摩擦力是由履带侧滑引起的,而 IABG 模型还考虑了转向时由于离心力引起的载荷转移,外侧履带摩擦力大于内侧等因素对转向力矩的影响,Kitano 模型不仅考虑了以上因素,还对转向时履带张力变化以及履带周向滑动的影响加以考虑。1994 年 Dhir A, Sankar S 建立了一个二维 2+N(2 为车身的垂直和俯仰,N为负重轮个数)个自由度的履带爬山车辆模型,悬挂系统被简化为独立的悬挂结构,弹簧、阻尼为线性或非线性,假定履带为无质量连续的带子,假定地面不变形,负重轮与履带板的接触模化为连续径向弹簧阻尼结构。1998 年 Choi J H 等人运用多体动力学理论提出了一个三维履带爬山车辆模型,该模型主要是针对低速履带爬山车辆,它将履带爬山车辆分解为三个运动学上解耦的子系统,第一个子系统是由车体、主动轮、诱导轮、托带轮构成,第二、三个子系统分别为左右两侧由刚性履带板通过转动副连接而成的履带环,该模型对行驶系的作用力进行了比较细致的描述。如在分析履带与主动轮的啮合力时,将履带板和主动轮齿的接触分为齿面接触和齿根接触。由于该模型对履带结构特征刻画得非常细致,仿真计算量也相当大。
    履带爬山车动力学性能研究
      国内的履带爬山车辆动力学研究始于 20 世纪八十年代,同样经历了二维模型到三维模型的发展过程。1980 年,北京工业学院魏宸官建立了履带爬山车辆匀速转向时,转向的运动学和动力学参数间的关系,给出了履带爬山车辆转向时动力学参数的求解方法。
    履带爬山车动力学性能研究
      1987 年,吉林工业大学兰凤崇建立了履带式集材车四自由度动力学模型,包括车体和座椅垂直振动,车体的纵向和横向角振动,但没有考虑履带的作用。1993 年,兵器工业计算所的居乃俊应用自行开发的车辆动力学分析与模拟软件 VDAS 对履带爬山车辆的平顺性进行了模拟分析[13],证明了该软件的应用价值,此时一些通用机械动力学软件如 ADAMS、DADS、DRAM 等在国外已得到一定的应用,但是在国内由于计算机软、硬件环境的不足,应用较少。2002 年,北京理工大学韩宝坤,李晓雷等基于 DADS建立了履带爬山车辆多体模型[14],并对其平稳性进行了仿真分析。2004 年,北方车辆研究所王军基于 ADAMS/ATV 建立了履带爬山车辆整车模型,在多种路面工况下进行了仿真。2005 年,北京理工大学宋晗利用 RecurDyn 建立了履带爬山车辆的多刚体动力学模型,分析了履带动态张紧力的变化情况。此后,主流多体多体动力学软件在国内均得到了广泛应用,其中以 ADAMS/ATV 的应用最为成熟,成为了目前履带爬山车辆动力学分析的主要工具。

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