《履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真》篇一
一、引言
随着科技的进步和军事需求的日益增长，履带式特种车辆在各种复杂环境下的性能要求愈发严格。为了更好地理解其运动特性、优化设计以及提高仿真精度，精细化动力学建模与仿真成为了研究的热点。本文旨在探讨履带式特种车辆精细化动力学建模的关键技术和仿真方法，并验证其在实际应用中的效果。
二、动力学建模
（一）模型假设与简化
在进行动力学建模时，为简化问题，我们做出了以下假设和简化：
1. 履带与地面接触视为刚体，不考虑变形；
2. 车辆系统为刚体系统，忽略车辆内部的弹性变形；
3. 仅考虑车辆直线行驶和转向运动。
（二）建模过程
基于拉格朗日力学和刚体动力学原理，我们可以构建履带式特种车辆的动力学模型。该模型主要包含以下部分：
1. 履带与地面相互作用力模型；
2. 车辆运动学模型，包括直线行驶和转向运动的数学描述；
3. 车辆动力学模型，包括力矩、力以及它们对车辆运动的影响。 （三）模型验证
通过与实际车辆进行对比实验，验证了所建立的动力学模型的准确性。实验结果表明，该模型能够较好地反映履带式特种车辆在实际环境中的运动特性。
三、仿真与结果分析
利用所建立的动力学模型，我们进行了仿真实验。通过改变不同参数，如地面摩擦系数、车辆质量等，观察车辆的运动状态变化。仿真结果与实际测试结果相吻合，证明了仿真方法的可行性。
四、结论
本文通过对履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真的研究，为优化设计和提高仿真精度提供了有力支持。未来，我们将继续深入该领域的研究，以提高履带式特种车辆在复杂环境下的性能。
五、致谢
感谢所有参与本研究的同仁们，是你们的辛勤工作使得这项研究得以顺利进行。
第1章 履带车辆行驶理论
1.1 履带车辆行驶原理
履带车辆的行驶原理可以通过履带行走机构来进行分析。履带行走机构主要是指履带车辆两侧的台车，台车由驱动轮、导向轮、支重轮、托链轮、履带（简称四轮一带）和台车架等组成，如图1-1所示。
履带直接和地面接触，并通过支重轮支撑着履带车辆的重量。在驱动轮的驱动下，履带相对台车架做卷绕
运动。由于台车架和机体相连，所以，台车架的运动就代表履带车辆的运动。
1.1.1 驱动转矩与传动系效率
发动机通过传动系传到驱动轮上的转矩MK称为驱动转矩。
发动机的功率经过传动系传往驱动轮时，有一定的损失.。对于机械传动的履带车辆，这一功率损失主
要由齿轮啮合的摩擦阻力、轴承的摩擦阻力、油封和转轴之间的摩擦阻力以及齿轮搅油阻力等原因所造成。一般用传动系效率ηm来考虑上述功率损失。传动系效率可用车辆等速直线行驶时，传到驱动轮上的功率
PK与经传动系输出的发动机有效功率Pec之比来表示，即：
eceKK
eceKK
ecKmnMnM
MM
PP (1-1)
式中：Mec——发动机经传动系输出的有效转矩； K、nK——驱动轮的角速度和转速；
e、ne——发动机曲轴的角速度和转速。 假定离合器不打滑，则上式可表示为：
mecKmiMM (1-2)
式中：im——传动系的总传动比，它是变速箱、中央传动和最终传动各部分传动比的乘积，即： im = e/K = ne/nK = ig i0 is (1-3)
式中：ig——变速箱某挡的传动比；
i0——主减速器的传动比；
is——轮边减速器的传动比。 由式(1-2)可知，当车辆在水平地面上作等速直线行驶时，其驱动转矩MK可由下式求得： MK = ηmimMec (1-4) 对于液力机械传动的履带车辆，将上述公式中的Pec和Mec换成涡轮轴上的功率PT和转矩MT即可。
1.1.2 履带车辆的行驶原理
为了便于说明履带车辆的行驶原理，可将履带分成如图1-2所示的几个区段。1～3为驱动段，4～5
一种履带拖拉机自动导航转向控制方法
付拓;毛文华;张小超;贾全;王丽丽
【摘 要】针对由于转向机制不同导致的自动导航系统无法在轮式与履带式拖拉机上通用的问题,提出了一种基于履带转速与虚拟驱动速度和虚拟转向角转换模型的控制方法.通过对轮式车辆中性转向二轮模型和履带车辆转向模型的分析,推导出履带车辆两侧履带卷绕速度与虚拟转向角和虚拟驱动速度的表达式,为自动导航驾驶系统构建完整的反馈控制.进行实车转向试验,采集数据,对提出的转换模型进行验证.结果显示,该转换模型下理论值与实际参考值具有很好的对应关系,该转向控制方法可行.
【期刊名称】《农业工程》
【年(卷),期】2018(008)001
【总页数】5页(P84-88)
【关键词】履带车辆;转向运动学模型;虚拟转向角;虚拟驱动速度
【作 者】付拓;毛文华;张小超;贾全;王丽丽
【作者单位】中国农业机械化科学研究院,北京100083;中国农业机械化科学研究院,北京100083;中国农业机械化科学研究院,北京100083;中国农业机械化科学研究院,北京100083;中国农业机械化科学研究院,北京100083
【正文语种】中 文
【中图分类】S219.2
0 引言
近年，伴随着传感技术、导航技术和智能控制技术的提高，无人驾驶技术在农业生产中得到应用，导航方式主要有视觉导航、信标导航和卫星导航(全球定位系统)等实现方式。视觉导航根据CCD摄像机对周围环境实时探测所获取的信息，规划出所需路径，并能够沿着该路径在没有人工干预的情况下，移动到预定目标。该导航技术对于作业环境的适应性易受天气影响，如在雨天或大雾天气，视觉导航的效果会降低；信标导航通过在工作环境内的若干位置处分别放置信标。车辆通过安装在机体上的测量装置，测知车辆与各个信标之间的位置关系，推算出自身的位置与姿态。这种导航方式存在信标安放位置、数量等众多影响因素，对于产品化推广有一定程度的困难[1-4]；而基于全球定位系统的卫星导航具有精度高、用户容量无限制和全天候工作等特点，对作业场地、气候和天气等条件都有很好的适应性，适合在大型农作区，露天作业应用。美国瑞农、国内合众思壮的“慧农”和“壁虎”、奥腾岩石的YW-FreeGo2等用于轮式拖拉机的自动导航驾驶系统已经产品化，在我国东北、内蒙古和新疆等地区的使用过程中，完成精准整地、播种等作业的同时，有效节约了劳动力[5-7]。
履带车辆设计计算说明
1.动力系统计算：履带车辆的动力系统计算主要包括发动机功率计算、传动系统计算和液压系统计算。发动机功率计算需要考虑车辆的负载和工作条件，以确定合适的发动机功率。传动系统计算需要考虑传动效率和传递的扭矩，以确定合适的传动比。液压系统计算需要考虑液压元件的工作压力和流量，以确定合适的液压功率。
2.结构强度计算：履带车辆的结构强度计算主要包括车架强度计算、履带强度计算和连接件强度计算。车架强度计算需要考虑车辆的荷载和工作条件，以确定合适的车架截面尺寸和材料。履带强度计算需要考虑履带的负载和工作条件，以确定合适的履带材料和结构。连接件强度计算需要考虑连接件的承载能力和工作条件，以确定合适的连接件尺寸和材料。
3.操纵性计算：履带车辆的操纵性计算主要包括转向系统计算和悬挂系统计算。转向系统计算需要考虑转向角度和转向力矩，以确定合适的转向系统和转向角度。悬挂系统计算需要考虑悬挂系统的刚度和减震性能，以确定合适的悬挂系统和悬挂参数。
4.稳定性计算：履带车辆的稳定性计算主要包括车辆重心计算、侧倾角计算和抗侧翻稳定性计算。车辆重心计算需要考虑车辆的负载和工作条件，以确定合适的重心高度和位置。侧倾角计算需要考虑车辆的悬挂系统和转弯半径，以确定合适的侧倾角限制。抗侧翻稳定性计算需要考虑车辆的重心高度、侧倾角限制和悬挂系统刚度，以确定合适的抗侧翻稳定性。
以上是对履带车辆设计计算的一般说明，具体的设计计算需要根据实际情况和车辆类型进行具体分析。设计计算的结果需要进一步验证和调整，以确保车辆的安全性、稳定性和性能表现。
