接地长宽比的设计对履带车辆行驶性能的影响
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Chen Zeyu1, Guo X iuhong2, Zhang Chengn ing1
( 1. School ofMechanical and V ehicu lar Engineering, Be ijing Institute of Technology, Be ijing 100081, Ch ina; 2. School of Veh icle, Changchun V ocational Inst itute of Technology, Changchun 130033, Ch ina) Abstr act: Ana lyze the in fluences of the ratio of the track length L to the distance of two track center B based on tracked vehic le dynam ics. Analysis shows that steering d ifficu lty goes w ith the L /B s' increase but L /B shouldn t' be too smal.l R e2 su lts of design should be answer for the requests of zero radius steering as sam e as offer a rat iona l boundary regeneration steering rad ius. These analysesm ake the theoretic foundat ion for the tracked veh icle design. K ey w ord s: tracked veh icle; runn ing performance; parameter design
京理工大学出版社, 2007: 222- 236. [ 3] 鲁连军, 孙逢春, 翟丽. 基于 MATLAB SIMULINK的电传动
履带车辆转向性能仿真 [ J]. 兵工学报, 2006, 27( 1) : 69 7 4.
E ffects of L /B Va lue to Tracked V eh icle s' Steer ing Char acter ist ic
驶 性 能 的影 响 。 分析 表 明 , 长 宽 比 设计 得 太 大 会增 加 转 向 难度 , 但 是 太 小 会影 响 行 驶 稳 定 性 , 设 计 结 果 应 满 足 原
地 中 心 转向 的 要 求 , 同 时 保证 有 合 理 的临 界 再 生 转向 半 径 。分 析 结 果 为整 车 结 构 参数 设 计 提 供了 理 论 依 据。
计算, 临界相对 转向半径 Qb 应 该达到 27. 8m, 由图 3 可以查得Leabharlann Baidu
L B
\
1. 28
( 10)
根据式 ( 8), 为了保证车辆的原地中心转向能力,
必须满足
L B
[
1. 62
( 11)
联合式 ( 1)和式 ( 10 ), 可以 得到这种路面情况下
对应的 L /B 的设计值应该在 1. 28~ 1. 62之间较为合
( 1. Engineering College, Northeast Agricu ltural Un iversity, H arb in 150030, Ch ina; 2. Ch ina Nuclear Power Engineering CO. LTD, Shenzhen 518031, Ch ina ) Abstr act: A long w ith the deve lopm ent of rural power, rural power system security is increasing, in order tomeet market demand, Aga inst the phenomenon of tradit iona l fau lty recorder low sampling rate, cost and F a ilure inaccurate representa2 t ion. The paper designed the fau lty recorder system based on FPGA + DSP, EP1C3T144 used as a controller, designed a recorded wave system swhich could ach ieve power signal collection, recording, storage, ana lysis, completed test ing of the power qua lity. Description of the device structure and funct ion of the hardware and software, wh ich possess exact sam2 pling, synchronous error detection features. K ey w ord s: faulty recorded; FPGA; DSP
fG 2
+
4( 0.
LmaxG 925 + 0.
15Q) #
L B
[
1 2
UG
( 8)
其中, U为附着系数, 式 ( 8)是履带车辆可以完成
中心转向的必要条件, 整理可得 L /B 的设计上限值, 即
L B
[
1. 85 @( U- f ) Lmax
( 9)
3 设计实例
设定地面参数: U = 0. 8, f = 0. 1, Lmax = 0. 8, 根据 式 ( 5), 可以得到不同的 L /B 值 对应的临界相对转向 半径 Qb, 如图 3所示。
2010 年 5月
农 机 化研 究
第 5期
同时, 随着 Q的减小, F 1 逐渐减小并变为负值, 车辆进
入再生转向工况。
定义 F 1 = 0时对应的转向半径 R b 为临界再生转 向半径, 只有当转向半径满足 0. 5B < R < Rb, 内侧履带 才有再生功率, 根据式 ( 3)得
Qb
=
Rb B
关键词: 履带车辆; 行 驶性能; 参数设计
中图分类号: U462. 2+ 2
文献标识码: A
文 章编号: 1003- 188X( 2010) 05 - 0112- 03
0 引言
常用的一种转向方式。
履带接地长度 L 和履带中心距 B 是履带车辆非 常重要的两个整车结构参数, 对履带车辆的行驶性能 尤其是转向性能有很大关系 [ 1] , 合理地设计履带车辆 的接地长宽比对实 现整车良好 的行驶性 能具有重 要 意义。本文针对此问题展开研究, 分析了 L /B 的设计 值对车辆性能的影响, 为履带车辆的整车设计提供了 理论依据。
1 2
fG
-
4 @( 0.
LmaxG 925 +
0.
15Q) #
L B
( 3)
1 2
fG
+
4 @( 0.
Lm axG 925 +
0.
15Q) #
L B
可以看出, 当 Q一定时, L /B 越大, 转向 时所需要
的 F 2 就越大, 转向所需要的力越大。转向时外侧履带
的功率需求为
P2 =
[
1 2
fG
+
fr
( Q) #
L B
]#
u2 1 000
( 4)
fr ( Q)
=
4 @( 0.
LmaxG 925 +
0.
15Q)
其中, fr ( Q)是只与相对转向半径相关的函数, 可见 在一定车速和相对转向半径下, 转向时的外侧履带的
驱动功率与 L /B 呈线 形关系, 随 L /B 的增大而 增大。
# 112#
=
0L.ma3xf#
L B
-
6. 2
( 5)
称 Qb 为临界相对转向半径, 临界再生转向半径以 上的转向, 都是不需要制动内侧履带即可完成的。从
式 ( 5)知, 如果 L /B 设计的太小, 则 Qb 很小, 那么只需
要两侧履带的牵引力有一定的差值, 就可以完成比较
大幅度的转向。只从 转向方面 而言这似 乎是一个 优
理, 再小的话就会影响 直驶稳定 性, 再 大的话 则会使
转向困难无法实现原地中心转向。
4 结论
图 2 小半径转向动力学
相对转向半径越低, 转向阻力越大。所以原 地中 心转向时, 转向最困难, 所需要的驱动力也达到最大。 因此, 只要使车辆能够实现原地中心转向, 即可保证实 现其它半径的转向, 为了保证车辆可以完成原地中心 转向, 必须满足
(上接第 108页 ) Abstr act ID: 1003- 188X ( 2010) 05- 0106- EA
E sign of Rura l Pow er N etwork Fau lt R ecorder System Based on FPGA
Chen H ong1, Zhao Yulin1, Qu X inw en2
点, 但是如果把转向性能融合进整车性能之中综合考
虑的话, 实际上是弊大于利的。因为履带车辆经 常是
行驶在比较恶劣的路况, 两侧的附着情况和所受的阻
力经常是不同的, 这都会导致两侧受力出现差值, 而行
驶机构无法分别这种差值是驾驶员主动给予的还是路
面被动产生的, 在驾驶员希望直驶时却很可能会产生
较大幅度的转向, 对直驶稳定性带来不利影响。
2010 年 5月
农 机 化研 究
第 5期
接地长宽比的设计对履带车辆行驶性能的影响
陈泽宇1, 郭秀红 2, 张承宁 1
( 1. 北京 理 工 大 学 机 械 与 车 辆工 程 学 院 , 北 京 1 00081; 2. 长 春职 业 技 术 学院 汽 车 学 院, 长 春 13 0033 )
摘 要: 根 据 履 带车 辆 动 力 学, 分析 了 履 带 车辆 的 接 地 长 宽 比, 即 履 带 接 地 长 度 L 与 履 带 中 心 距 B 的 比 值 对 行
ML =
Iz#X
( 1)
ML
=
LGL 4
L=
0.
Lmax 925 + 0.
15Q
其中, Q为相对转向半径, 定义为转向半径与履带
中心距之比。
转向是履带车辆行驶理论中的核心问题, 一 般将
履带车辆的转向分为: 小半径转向, 中等半径转向和大
半径转向。其中, 中等半径转向时, 内侧履带制动, 产
生能量回馈的, 因而又称再生制动转向, 是履带车辆最
收稿日期: 2009 - 06- 26 作者简介: 陈泽 宇 ( 1982 - ), 男, 山 东青岛 人, 博士 研究生, ( E - m ail)
chen zy0218@ sina. com。 通讯作者: 张承宁 ( 1963- ), 男, 安徽太 湖人, 教 授, 博士 生导师, ( E -
m ail) m rzhchn@ b it. edu. cn。
# 113#
2010 年 5月
农 机 化研 究
第 5期
B存在一个设计上限值, 应使 L /B 小于此值。 参考文献:
[ 1] 汪明德, 赵 毓芹, 祝嘉 光. 坦克 行驶原 理 [M ]. 北京: 国防 工业出版社, 1983: 103- 107.
[ 2] 闫清东, 张 连第, 赵毓 芹. 坦克 构造与 设计 [ M ]. 北 京: 北
图 1 履带车辆行驶动力学简图
设 u1, u2 为内外侧履带速度, 当且仅当满足如下条 件时, 履带车辆进入再生转向工况, 此时内侧履带从地
面吸收功率产生再生功率。
F 1 < 0; u1 > 0
( 2)
假设地面阻力因数 f 不变, 且忽略滑转和滑移的影
响, 当车辆达到稳态时, 由式 ( 1)得
F1 =
2 小半径转向工况分析
小半径转向 [ 3 ] 是指 R [ 0. 5B 的转向, 两侧履带运
行方向相反但同为驱 动, 因 而没有 再生功率, 动力 学
模型如图 2所示。合理的 L /B 设计应该保证履带 车
辆具备小半径转向能力, 建立平衡方程为
F 2 - F 1 + F 1f - F 2f = Dm#u
B 2
(F 2
+
F
1
-
F 1f -
F 2f ) -
ML =
Iz#X
( 6)
当车辆达到稳态时, 由式 ( 6)得
F 1, 2
=
fG 2
+
4( 0.
LmaxG 925 + 0.
15Q) #
L B
( 7)
图 3 L /B 值对应的临界 相对转向半径
Qb 的选定需要 考虑车辆 的具体使 用要求 和设计 经验, 假设要求临界再生转向半径达到 50m为例进行
1)减小 L /B, 可以降 低转向阻力, 减少转 向时的 功率需求, 同时也降低了临界再生转向半径; 如果 L / B 设计的太小, 会影响车辆的直驶稳定性。在整体设 计中, L /B 应适度选 取, 不能仅仅 为了减 少转向 功率 而将其设计的过小。
2)L /B 如果太大, 则转 向阻力增 加, 导致转 向困 难, 设计中应该保证车辆可以完成原地转向, 为此 L /
1 L /B 对行驶性能的影响
履带车辆行驶动力学模型 [ 2] 如图 1所示。其中,
F 1, F 2 分别为内外侧履带驱动力, F 1 f 和 F 2 f 为两侧 履
带阻力, 有如下关系成立, 即
F 2 + F 1 - F 1f - F 2f = Dm#u
B 2
(F 2
-
F1 -
F 2f + F 1f ) -
( 1. School ofMechanical and V ehicu lar Engineering, Be ijing Institute of Technology, Be ijing 100081, Ch ina; 2. School of Veh icle, Changchun V ocational Inst itute of Technology, Changchun 130033, Ch ina) Abstr act: Ana lyze the in fluences of the ratio of the track length L to the distance of two track center B based on tracked vehic le dynam ics. Analysis shows that steering d ifficu lty goes w ith the L /B s' increase but L /B shouldn t' be too smal.l R e2 su lts of design should be answer for the requests of zero radius steering as sam e as offer a rat iona l boundary regeneration steering rad ius. These analysesm ake the theoretic foundat ion for the tracked veh icle design. K ey w ord s: tracked veh icle; runn ing performance; parameter design
京理工大学出版社, 2007: 222- 236. [ 3] 鲁连军, 孙逢春, 翟丽. 基于 MATLAB SIMULINK的电传动
履带车辆转向性能仿真 [ J]. 兵工学报, 2006, 27( 1) : 69 7 4.
E ffects of L /B Va lue to Tracked V eh icle s' Steer ing Char acter ist ic
驶 性 能 的影 响 。 分析 表 明 , 长 宽 比 设计 得 太 大 会增 加 转 向 难度 , 但 是 太 小 会影 响 行 驶 稳 定 性 , 设 计 结 果 应 满 足 原
地 中 心 转向 的 要 求 , 同 时 保证 有 合 理 的临 界 再 生 转向 半 径 。分 析 结 果 为整 车 结 构 参数 设 计 提 供了 理 论 依 据。
计算, 临界相对 转向半径 Qb 应 该达到 27. 8m, 由图 3 可以查得Leabharlann Baidu
L B
\
1. 28
( 10)
根据式 ( 8), 为了保证车辆的原地中心转向能力,
必须满足
L B
[
1. 62
( 11)
联合式 ( 1)和式 ( 10 ), 可以 得到这种路面情况下
对应的 L /B 的设计值应该在 1. 28~ 1. 62之间较为合
( 1. Engineering College, Northeast Agricu ltural Un iversity, H arb in 150030, Ch ina; 2. Ch ina Nuclear Power Engineering CO. LTD, Shenzhen 518031, Ch ina ) Abstr act: A long w ith the deve lopm ent of rural power, rural power system security is increasing, in order tomeet market demand, Aga inst the phenomenon of tradit iona l fau lty recorder low sampling rate, cost and F a ilure inaccurate representa2 t ion. The paper designed the fau lty recorder system based on FPGA + DSP, EP1C3T144 used as a controller, designed a recorded wave system swhich could ach ieve power signal collection, recording, storage, ana lysis, completed test ing of the power qua lity. Description of the device structure and funct ion of the hardware and software, wh ich possess exact sam2 pling, synchronous error detection features. K ey w ord s: faulty recorded; FPGA; DSP
fG 2
+
4( 0.
LmaxG 925 + 0.
15Q) #
L B
[
1 2
UG
( 8)
其中, U为附着系数, 式 ( 8)是履带车辆可以完成
中心转向的必要条件, 整理可得 L /B 的设计上限值, 即
L B
[
1. 85 @( U- f ) Lmax
( 9)
3 设计实例
设定地面参数: U = 0. 8, f = 0. 1, Lmax = 0. 8, 根据 式 ( 5), 可以得到不同的 L /B 值 对应的临界相对转向 半径 Qb, 如图 3所示。
2010 年 5月
农 机 化研 究
第 5期
同时, 随着 Q的减小, F 1 逐渐减小并变为负值, 车辆进
入再生转向工况。
定义 F 1 = 0时对应的转向半径 R b 为临界再生转 向半径, 只有当转向半径满足 0. 5B < R < Rb, 内侧履带 才有再生功率, 根据式 ( 3)得
Qb
=
Rb B
关键词: 履带车辆; 行 驶性能; 参数设计
中图分类号: U462. 2+ 2
文献标识码: A
文 章编号: 1003- 188X( 2010) 05 - 0112- 03
0 引言
常用的一种转向方式。
履带接地长度 L 和履带中心距 B 是履带车辆非 常重要的两个整车结构参数, 对履带车辆的行驶性能 尤其是转向性能有很大关系 [ 1] , 合理地设计履带车辆 的接地长宽比对实 现整车良好 的行驶性 能具有重 要 意义。本文针对此问题展开研究, 分析了 L /B 的设计 值对车辆性能的影响, 为履带车辆的整车设计提供了 理论依据。
1 2
fG
-
4 @( 0.
LmaxG 925 +
0.
15Q) #
L B
( 3)
1 2
fG
+
4 @( 0.
Lm axG 925 +
0.
15Q) #
L B
可以看出, 当 Q一定时, L /B 越大, 转向 时所需要
的 F 2 就越大, 转向所需要的力越大。转向时外侧履带
的功率需求为
P2 =
[
1 2
fG
+
fr
( Q) #
L B
]#
u2 1 000
( 4)
fr ( Q)
=
4 @( 0.
LmaxG 925 +
0.
15Q)
其中, fr ( Q)是只与相对转向半径相关的函数, 可见 在一定车速和相对转向半径下, 转向时的外侧履带的
驱动功率与 L /B 呈线 形关系, 随 L /B 的增大而 增大。
# 112#
=
0L.ma3xf#
L B
-
6. 2
( 5)
称 Qb 为临界相对转向半径, 临界再生转向半径以 上的转向, 都是不需要制动内侧履带即可完成的。从
式 ( 5)知, 如果 L /B 设计的太小, 则 Qb 很小, 那么只需
要两侧履带的牵引力有一定的差值, 就可以完成比较
大幅度的转向。只从 转向方面 而言这似 乎是一个 优
理, 再小的话就会影响 直驶稳定 性, 再 大的话 则会使
转向困难无法实现原地中心转向。
4 结论
图 2 小半径转向动力学
相对转向半径越低, 转向阻力越大。所以原 地中 心转向时, 转向最困难, 所需要的驱动力也达到最大。 因此, 只要使车辆能够实现原地中心转向, 即可保证实 现其它半径的转向, 为了保证车辆可以完成原地中心 转向, 必须满足
(上接第 108页 ) Abstr act ID: 1003- 188X ( 2010) 05- 0106- EA
E sign of Rura l Pow er N etwork Fau lt R ecorder System Based on FPGA
Chen H ong1, Zhao Yulin1, Qu X inw en2
点, 但是如果把转向性能融合进整车性能之中综合考
虑的话, 实际上是弊大于利的。因为履带车辆经 常是
行驶在比较恶劣的路况, 两侧的附着情况和所受的阻
力经常是不同的, 这都会导致两侧受力出现差值, 而行
驶机构无法分别这种差值是驾驶员主动给予的还是路
面被动产生的, 在驾驶员希望直驶时却很可能会产生
较大幅度的转向, 对直驶稳定性带来不利影响。
2010 年 5月
农 机 化研 究
第 5期
接地长宽比的设计对履带车辆行驶性能的影响
陈泽宇1, 郭秀红 2, 张承宁 1
( 1. 北京 理 工 大 学 机 械 与 车 辆工 程 学 院 , 北 京 1 00081; 2. 长 春职 业 技 术 学院 汽 车 学 院, 长 春 13 0033 )
摘 要: 根 据 履 带车 辆 动 力 学, 分析 了 履 带 车辆 的 接 地 长 宽 比, 即 履 带 接 地 长 度 L 与 履 带 中 心 距 B 的 比 值 对 行
ML =
Iz#X
( 1)
ML
=
LGL 4
L=
0.
Lmax 925 + 0.
15Q
其中, Q为相对转向半径, 定义为转向半径与履带
中心距之比。
转向是履带车辆行驶理论中的核心问题, 一 般将
履带车辆的转向分为: 小半径转向, 中等半径转向和大
半径转向。其中, 中等半径转向时, 内侧履带制动, 产
生能量回馈的, 因而又称再生制动转向, 是履带车辆最
收稿日期: 2009 - 06- 26 作者简介: 陈泽 宇 ( 1982 - ), 男, 山 东青岛 人, 博士 研究生, ( E - m ail)
chen zy0218@ sina. com。 通讯作者: 张承宁 ( 1963- ), 男, 安徽太 湖人, 教 授, 博士 生导师, ( E -
m ail) m rzhchn@ b it. edu. cn。
# 113#
2010 年 5月
农 机 化研 究
第 5期
B存在一个设计上限值, 应使 L /B 小于此值。 参考文献:
[ 1] 汪明德, 赵 毓芹, 祝嘉 光. 坦克 行驶原 理 [M ]. 北京: 国防 工业出版社, 1983: 103- 107.
[ 2] 闫清东, 张 连第, 赵毓 芹. 坦克 构造与 设计 [ M ]. 北 京: 北
图 1 履带车辆行驶动力学简图
设 u1, u2 为内外侧履带速度, 当且仅当满足如下条 件时, 履带车辆进入再生转向工况, 此时内侧履带从地
面吸收功率产生再生功率。
F 1 < 0; u1 > 0
( 2)
假设地面阻力因数 f 不变, 且忽略滑转和滑移的影
响, 当车辆达到稳态时, 由式 ( 1)得
F1 =
2 小半径转向工况分析
小半径转向 [ 3 ] 是指 R [ 0. 5B 的转向, 两侧履带运
行方向相反但同为驱 动, 因 而没有 再生功率, 动力 学
模型如图 2所示。合理的 L /B 设计应该保证履带 车
辆具备小半径转向能力, 建立平衡方程为
F 2 - F 1 + F 1f - F 2f = Dm#u
B 2
(F 2
+
F
1
-
F 1f -
F 2f ) -
ML =
Iz#X
( 6)
当车辆达到稳态时, 由式 ( 6)得
F 1, 2
=
fG 2
+
4( 0.
LmaxG 925 + 0.
15Q) #
L B
( 7)
图 3 L /B 值对应的临界 相对转向半径
Qb 的选定需要 考虑车辆 的具体使 用要求 和设计 经验, 假设要求临界再生转向半径达到 50m为例进行
1)减小 L /B, 可以降 低转向阻力, 减少转 向时的 功率需求, 同时也降低了临界再生转向半径; 如果 L / B 设计的太小, 会影响车辆的直驶稳定性。在整体设 计中, L /B 应适度选 取, 不能仅仅 为了减 少转向 功率 而将其设计的过小。
2)L /B 如果太大, 则转 向阻力增 加, 导致转 向困 难, 设计中应该保证车辆可以完成原地转向, 为此 L /
1 L /B 对行驶性能的影响
履带车辆行驶动力学模型 [ 2] 如图 1所示。其中,
F 1, F 2 分别为内外侧履带驱动力, F 1 f 和 F 2 f 为两侧 履
带阻力, 有如下关系成立, 即
F 2 + F 1 - F 1f - F 2f = Dm#u
B 2
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F1 -
F 2f + F 1f ) -