影响履带转向阻力系数的因素分析
履带车辆坡道转向特性研究
＝
３ 转 向阻力矩 ． ４
转 向阻力矩等于横 向阻力梯形 图中梯形面积对 Ｃ点取矩 ， （ 计算过程如下 ： ６ ）
：
ｑ１ ｐ 一 一 — ＿＿ 一
【 （１ ） 一） —） （ Ａ］ ＬＡ＋ （
外侧 ‰
＝
（ 一 半 ）ｓｉｈ ～ｉｎ ＧＯ ｎ￣ 舭 ｓ （ｈＯ￣ — ～ （ １ ｃ 厂ｓｉ ７ ＋ｔ ｏ＼ ｉｎ —ａ ｌ ＧＯ ６ ｎｓ ｎ￣ ＿一 ｓ ）
一
［ ‰ｑ （ ） —） （．） Ｉｌ Ａ 争 ＋ ２Ｌ （一） —） 争Ａ】ｌ Ａ ＿ ＋ １Ｌ ＿ （一） —） 争Ａ］Ｉ Ａ ＋ １Ｌ
：
ｑ２ ｐ－
式 中： 履带接地长 ；—履带中心距 ， 卜 曰 下标为… ’ １表示内侧履带 的参数 ， 下标为… 表示外侧履带参数 ， ２’ 下同。
［ （ （ Ａ］Ｉ＋） 叫： 丁 Ａ＋ ｊ ｊ Ｌ ＋ １
［ ｆ ） ＋） （ ） （ Ａ］ 争 ＋ 争 ｝
［ （＋） ＋） Ａ］ Ｉ Ａ＋ － ｌＬ
ｔ ＝ ａ
ｂＣＯＳｆ ｆ
（） １
（ 型
， 析了接地面瞬时转向中心偏移量和转向所需 的制动力和牵引力 ３１压 力 中心 偏移量 当履带车辆在坡道上转 向时 ， 向力和纵 向力的作用下 ， 在横 的变化规律及影响因素 ， 分析了转向的不稳定 因素 。
压力中心横向偏移量 ：
Ｙ ＝ｈ ｔｎ ＝ｇ ｎｓ ￣ ｏ ｇ ａｆ ｈｔ Ｏｉｏ ｌ ａ ｎ
Ａ 一 面Ｌ
（） ５
ｇ
（３ １）
５９ 。 ２ ０ ０和 ７ 。 ３ ０时 ， ” 号 ； ６。 取 ＋
３２ 法向负荷梯 形图 ．
单元十三履带式拖拉机转向理论
从上式可以知 ， 快速履带的驱动力 Fk2恒为正值， 1则可能在某种条件下为 而慢速履带的驱动力 FK 负值。 负的驱动力是依靠制动 慢速履带获得的 。
M Fk2 0.5 Fk B F 0 .5 F M k1 k B
单元十三 履带式拖拉机转向理论
Fkp Fkp
u L Fkp G 2 B
L 1 .2 1 .5 B
B f B 2 sin aT
u L 2 B f0 B 1 B 2 sin aT
单元十三 履带式拖拉机转向理论
课题四 履带式拖拉机的转向能力 二、底盘结构与挂钩牵引力对转向能力的影响
T r vr
r
z T
单元十三 履带式拖拉机转向理论
课题二履带拖拉机的转向动力学
（一）空载时的转向阻力
履带支承面上单位长度 的 G 垂直载荷为q 2L 微段dx上的
G 垂直载荷为：dG dx 2L
单元十三 履带式拖拉机转向理论
课题二履带拖拉机的转向动力学
（一）空载时的转向阻力
M 令 BFK
Fk2 Fk (0.5 ) F k 1 Fk (0.5 )
单元十三 履带式拖拉机转向理论
课题二履带拖拉机的转向动力学
（二）履带式车辆带牵引机具转向时的阻力矩
当 0时, Fk1 Fk2 , 拖拉机为直线行驶 . 当 0.5时, Fk2 Fk1 0, 两侧履带驱动力
v R z
R 0 .5 B v1 v R R 0 .5 B v2 v R
单元十三 履带式拖拉机转向理论
x z R x v v
课题一
履带车辆的转向理论
一、双履带车辆的转向理论对于双履带式车辆各种转向机构就基本原理来说是相同的，都是依靠改变两侧驱动轮上的驱动力，使其达到不同时速来实现转向的。
(一)双履带式车辆转向运动学履带车辆不带负荷，在水平地段上绕转向轴线O作稳定转向的简图，如图7-12所示。
从转向轴线O到车辆纵向对称平面的距离R，称为履带式车辆的转向半径。
以代表轴线O在车辆纵向对称平面上的投影，的运动速度代表车辆转向时的平均速度。
则车辆的转向角速度为：图7－12 履带式车辆转向运动简图(7-37)转向时，机体上任一点都绕转向轴线O作回转，其速度为该点到轴线O的距离和角速度的乘积。
所以慢、快速侧履带的速度和分别为：(7-38)式中：B—履带车辆的轨距。
根据相对运动原理，可以将机体上任一点的运动分解成两种运动的合成：(1)牵连运动，；(2)相对运动。
由上可得：(二)双履带式车辆转向动力学1、牵引平衡和力矩平衡图7-13给出了带有牵引负荷的履带式车辆，在水平地段上以转向半径R作低速稳定转向时的受力情况(离心力可略去不计)。
转向行驶时的牵引平衡可作两点假设：(1)在相同地面条件下，转向行驶阻力等于直线行驶阻力，且两侧履带行驶阻力相等，即：(2)在相同的地面条件和负荷情况下，相当于直线行驶的有效牵引力，即：图7－13 转向时作用在履带车辆上的外力所以回转行驶的牵引平衡关系为：(7-39)设履带车辆回转行驶时，地面对车辆作用的阻力矩为，在负荷作用下总的转向阻力矩为：(7-40)式中：—牵引点到轴线的水平距离。
如前所述履带车辆转向是靠内、外侧履带产生的驱动力不等来实现的，所以回转行驶时的转向力矩为：(7-41)稳定转向时的力矩平衡关系为：(7-42)为了进一步研究回转行驶特性，有必要对内、外侧驱动力分别加以讨论。
由上可得：(7-43)式中：为在作用下，土壤对履带行驶所增加的反力，亦即转向力，作用方向与驱动力方向相同，以表示。
变形得式：(7-44)令所以。
履带车辆三种转向方式特性的对比分析
陈泽宇, 张承宁, 李军求, 武小花
( 北京理工大学机械与车辆工程学院, 北京 100081 )
摘 要: 对中心差速、内侧降速和外侧升速3 种履带车辆转向方式进行运动学和动力学分析; 对3 种方式下的转
向半径的变化规律进行了研究; 对比了3 种转向方式的内外侧履带功率需求; 在Ma tlab / Simu link 中进行了仿真。
1) 通过对履带车辆转向运动学的分析与仿真研
究, 得到如下结论: 3 种情况的转向半径变化率相同,
但转向半径的数值不同; 转向角速度相同时, 内侧降
速式的转向半径最小, 中心差速式稍大, 外侧升速式
最大。
2) 功率需求分析表明, 转向角速度相同时, 内侧
降速式转向的功率需求是最小的, 中心差速式较大,
ML
B
+ (
Iz
B
- DmB
4
)X# ] @u0
( 9)
式中: 功率P 的第1个下标1, 2, 3分别对应内侧
降速式、中心差速式和外侧升速式3种转向方式; 第2
# 44#
2010年4 月 农机化研究 第4期
个下标1, 2 分别表示内侧履带和外侧履带。通过式
程为
F 2 - F 1 - 2FR = Dmu#
(F2 + F 1 ) B
2 - ML = IzX#
ML = LGL
4
L =
Lmax
0. 925 + 0. 15R /B
R = u /X
P 1 =
F 1u1
1 000
P 2 =
履带车辆的转向理论
履带车辆的转向理论一、双履带车辆的转向理论对于双履带式车辆各种转向机构就基本原理来说是相同的，都是依靠改变两侧驱动轮上的驱动力，使其达到不同时速来实现转向的。
(一)双履带式车辆转向运动学履带车辆不带负荷，在水平地段上绕转向轴线O 作稳定转向的简图，如图7-12所示。
从转向轴线O 到车辆纵向对称平面的距离R ，称为履带式车辆的转向半径。
以T O 代表轴线O 在车辆纵向对称平面上的投影，T O 的运动速度v '代表车辆转向时的平均速度。
则车辆的转向角速度Z ω为：图7－12 履带式车辆转向运动简图R v Z '=ω (7-37)转向时，机体上任一点都绕转向轴线O 作回转，其速度为该点到轴线O 的距离和角速度Z ω的乘积。
所以慢、快速侧履带的速度1v '和2v '分别为：Z Z Z Z B v B R v B v B R v ωωωω5.0)5.0(5.0)5.0(21+'=+='-'=-=' (7-38)式中：B —履带车辆的轨距。
根据相对运动原理，可以将机体上任一点的运动分解成两种运动的合成：(1)牵连运动，；(2)相对运动。
由上可得：B R B R v v 5.05.021+-=''(二)双履带式车辆转向动力学 1、牵引平衡和力矩平衡图7-13给出了带有牵引负荷的履带式车辆，在水平地段上以转向半径R 作低速稳定转向时的受力情况(离心力可略去不计)。
转向行驶时的牵引平衡可作两点假设：(1) 在相同地面条件下，转向行驶阻力等于直线行驶阻 力，且两侧履带行驶阻力相等，即：ff f F F F 5.021='='(2)在相同的地面条件和负荷情况下，γcos x F 相当于直 线行驶的有效牵引力KP F ，即：图7－13 转向时作用在履带车辆上的外力γcos x KP F F =所以回转行驶的牵引平衡关系为：K KP f K Kx f f K KF F F F F F F F F F =+='+'+'+'='+'212121cos γ (7-39)设履带车辆回转行驶时，地面对车辆作用的阻力矩为μM ，在负荷xF 作用下总的转向阻力矩为：γμsin x T C F a M M += (7-40)式中：T a —牵引点到轴线21O O 的水平距离。
履带阻力系数
履带阻力系数履带阻力系数是描述履带与地面之间相互作用的一个重要参数。
它反映了履带在地面上的摩擦力和阻力，对于履带式车辆的设计、性能评估和优化具有重要意义。
一、履带阻力系数的定义履带阻力系数是衡量履带与地面之间摩擦力和阻力的一个指标。
它通常用符号表示，例如k或μ，其中k是常数，μ是摩擦系数。
履带阻力系数的大小取决于多个因素，包括地面的粗糙度、湿度、温度等。
二、履带阻力系数的影响因素1.地面粗糙度：地面的粗糙度对履带阻力系数有很大影响。
粗糙度越高，履带与地面之间的摩擦力和阻力就越大，因此履带阻力系数也越大。
2.地面湿度：湿地面上的履带阻力系数通常比干地面上的大。
因为湿地面上的水分可以增加履带与地面之间的摩擦力，从而增加阻力。
3.地面温度：温度的变化也会影响履带阻力系数。
在低温条件下，地面可能变得硬和滑，导致履带阻力系数增加。
而在高温条件下，地面可能变得软和粘，导致履带阻力系数减小。
三、履带阻力系数的测量方法测量履带阻力系数的方法有多种，包括静态测量和动态测量。
静态测量是在静止状态下测量履带的摩擦力和阻力，而动态测量是在运动状态下测量履带的摩擦力和阻力。
常用的测量方法包括摩擦试验机、牵引力试验机和模拟试验等。
四、履带阻力系数在工程中的应用1.车辆设计：在车辆设计中，需要考虑履带的尺寸、材料和结构等因素对履带阻力系数的影响。
通过优化设计，可以降低车辆的能耗和提高其行驶性能。
2.性能评估：在车辆性能评估中，需要测量履带的摩擦力和阻力以确定其性能。
通过比较不同车辆的履带阻力系数，可以评估其性能优劣。
3.优化设计：通过测量和分析履带阻力系数，可以对车辆进行优化设计，以降低能耗和提高行驶性能。
例如，可以通过改变履带的材料、结构或尺寸来降低摩擦力和阻力。
总之，履带阻力系数是描述履带与地面之间相互作用的一个重要参数。
它对于车辆的设计、性能评估和优化具有重要意义。
在工程应用中，需要充分考虑各种因素对履带阻力系数的影响，以确保车辆的性能和安全性。
煤矿井下履带车辆转向阻力矩的计算
Tracked Vehicle in Coal Mine Underground
L I Chun2ying1 , WANG Bin2
(11 Col le ge of Mechanical En gi neeri n g of TU T , T ai y uan 030024 , Chi na; 21 T ai y uan B ranch , Chi na Coal Research I nstit ute , T ai y uan 030006 , Chi na)
3 收稿日期 :2006210216 作者简介 :李春英 (1959 - ) ,女 ,山西太原人 ,高级工程师 ,主要从事煤矿采 、掘 、车辆机械机构的力学研究 , ( Tel) 0351 - 6014147
第 4 期 李春英等 :煤矿井下履带车辆转向阻力矩的计算
v′1 —内侧履带的行走速度 ; v′2 —外侧履带的行走速度 ; 在中心 O T 的行走速度 ; B —两履带的间距 ; O1 , O2 —两个履带的中心 ;
R —转弯半径 ;ωT —转向角速度 图 1 履带式机械转向运动简图
1 内摩擦阻力矩 M1
履带车辆转向时内摩擦阻力矩是指履带内部消 耗的阻力矩 ,它包括 :
337
图 2 转向时履带的受力状态图
这些阻力矩的计算如下 。
1. 1 履带运行参数的确定 通过实验得出 :
履带最大牵引力 F1max
=
W 2
,
额定牵引力 F1 = 01 7 F1max ,
履带张紧力 Fz = 01 5 F1 .
式中 :W 为履带上的机器总重量 , kN 。
11 2 履带和驱动轮啮合阻力
2. 3 转向阻力
Fw3
履带车辆液压机械差速转向系统参数优化的研究
2018年第1期【摘要】履带车辆液压机械差速转向系统的参数设计问题具有着多参数和多目标的特点。
从履带车辆转向的系统的动力性、灵活性和快速性入手，对转向系统的参数模型进行优化，可以对系统参数之间的相互约束问题和相互耦合问题进行有效解决。
本文主要从这一系统的优化参数的内容入手，对系统参数优化问题进行了探究。
【关键词】履带车辆；液压机械差速转向系统；参数优化前言：履带式工程机械、履带式军用装甲车辆和履带式拖拉机是履带车辆的代表。
液压机械差速转向系统是建立在液压传动技术、机械传动技术等技术基础上的履带车辆流转向系统。
这一技术的应用，可以让履带车辆表现出作业效率高、操作轻便的特点。
转向系统的优化参数与履带车辆的转向动力性和灵活性等因素之间存在着密切的联系。
任意一种参数的改变，都会对其他参数带来不利的影响。
遗传算法的应用，可以为转向系统的参数优化提供一定的帮助。
一、液压机械差速转向系统的优化参数结构简单性和工作高效性是液压机械差速专项装置所具有的主要特点。
这一系统的优化参数建立在系统的工作原理之上[1]。
在对这一系统的工作原理进行分析以后，我们可以发现，在液压差速转向系统的液压泵排量可调的情况下，驾驶员可以通过对液压闭式回路系统的系统排量比进行调整的方式完成转向。
因而系统的优化参数主要涉及到了以下几方面的内容：一是该系统的直驶变速系统参数；二是系统的中央传动比、行星排特性参数和液压闭式回路系统的参数；三是系统的马达后传动比、直驶变速系统参数等因素。
一般而言，直驶变动系统的参数与车辆的直驶性能之间存在着一定的联系。
在履带车辆机械差速转向系统的设计过程中，直驶变速系统参数和中央传动比通常会被看作为已知参数。
液压闭式回路系统参数和马达后传动比等参数就成为了需要优化的系统参数。
二、液压机械参数转向系统参数优化的影响因素（一）地面特性在转向行驶过程中，发动机的液压闭式回路系统的履带牵引力要大于地面所提供的牵引力，因而不论是发动机的动力因数还是液压闭式回路系统的系统动力因数，都需要高于地面动力因数。
滩涂车履带影响因素分析
滩涂车履带影响因素分析摘要：针对滩涂车履带选型的需要，依据车辆地面力学，基于贝克模型，分析了了履带着地长、履带板宽度、履刺高度以及履刺占空比对车辆附着系数、阻力系数的影响，并在载重量最大、通过性最好的原则下对履带进行了优选。
关键词：滩涂车；履带；车辆地面力学；通过性1 前言海洋石油开采具有很高的风险性，但是因为近海油田作业区域地面环境特殊，普通的救生设备（船、车）很难靠近，因此急需一种可在滩涂地行驶的救生设备，本文基于这一目的，对用于滩涂地的履带车辆行动装置进行分析。
对中石油所属近海作业海域进行了实地勘查和历史资料收集，掌握了海上作业平台周围的地理和气候数据，获得了两栖救援车辆的工作环境信息。
考察了平台周边海域的风浪流、地形情况。
由于水下地势平坦，平台周边地区属一类沿海地貌——滩涂。
地貌学称为“潮间带”，指沿海大潮高潮位与低潮位之间的潮浸地带,由于潮汐的作用，滩涂有时被水淹没，有时又出露水面，其上部经常露出水面，其下部则经常被水淹没，通常分为岩滩、沙滩、泥滩三类。
通过采样观察，调研区域滩涂基本属泥滩。
按照地域特征和使用需求，要求车辆满载6t ，车底距地高0.5m ，车辆最小转向半径不大于60m 。
2 车辆与地面作用 2.1 地面力学模型土壤的承载能力主要反映了车辆行驶阻力的大小，车辆行驶于松软路面时，其行驶阻力主要是由于车辆压实松软路面而产生的。
土壤的抗剪切强度主要反映了土壤所能提供的最大牵引力，即土壤的附着能力。
目前以车辆机动性能为研究对象，对土壤强度进行评估就其研究方法而言可以分为三种，第一种方法为试验测试和简单的模型分析以及建立在试验基础上的半经验模型分析，这方面的代表人物是贝克，所以该方法简称为贝克法。
第二种方法为应用最新塑性理论，有限元分析技术及土力学理论对土壤强度进行描述。
该方法简称为理论方法。
第三种方法为圆锥指数法。
本文采用贝克法进行后续研究。
贝克法是对车辆与松软土壤的相互作用进行力学分析，通过确定和测量适当的土壤性质，推导出压力、剪切力相关方程。
某型履带式车辆转向不灵故障分析与排除
某型履带式车辆转向不灵故障分析与排除【摘要】本文主要围绕履带式车辆转向不灵的故障展开分析与排除。
在介绍了履带式车辆转向不灵故障的重要性。
在依次介绍了该故障的表现、可能的原因、排除方法、实例分析和预防措施。
通过详细分析和实例分析，读者可以更好地理解履带式车辆转向不灵故障的解决方法。
在结论部分总结了本文的主要内容，强调了及时处理和预防履带式车辆转向不灵故障的重要性。
通过本文的阅读，读者可以更好地了解和解决履带式车辆转向不灵故障，提高车辆的使用效率和安全性。
【关键词】履带式车辆、转向不灵、故障分析、排除方法、实例分析、预防措施、结论1. 引言1.1 引言履带式车辆在现代军事和工程领域扮演着重要的角色，它们具有优异的越野性能和承载能力。
偶尔会出现转向不灵的故障，给操作和工程效率带来一定影响。
本文将针对某型履带式车辆转向不灵故障进行分析与排除，以帮助读者更好地了解和解决这一问题。
在日常使用过程中，司机可能会遇到转向不灵的情况，表现为操作杆无法正常控制车辆转向，甚至轮子出现卡滞现象。
这种故障不仅影响了车辆的操控性，还可能导致不良的工作效果和安全隐患。
及时发现并解决转向不灵故障至关重要。
可能的原因包括液压系统故障、转向机构问题、电子控制系统故障等。
针对这些可能原因，我们可以采取相应的排除方法，如检查液压油路是否有漏油、清洗转向机构、更新软件等。
通过实例分析，可以更好地理解转向不灵故障的具体表现和解决方案。
为了预防转向不灵故障的发生，我们还可以制定一些预防措施，比如定期检查维护车辆、加强操作人员的技术培训等。
通过这些措施，可以有效降低转向不灵故障的发生率，提高履带式车辆的可靠性和使用效率。
某型履带式车辆转向不灵故障是一个比较常见的问题，但只要我们能够及时发现并解决，就能够有效提升车辆的工作效率和安全性。
希望本文的内容能够为读者提供一些帮助和启发，使他们能够更好地应对类似问题。
2. 正文2.1 故障现象履带式车辆转向不灵是一种常见的故障现象，可能会给车辆的正常运行造成严重影响。
履带车辆高速转向漂移分析
（1）
车辆的转向角速度为 ω：
ω= v2 R+ B 2
（2）
车辆重心的转向半径（O 点到 C 点的距离）为 RC：
RC=
R cos
α
（3）
车辆离心力横向分力 PLx 和纵向分离 PLy 分别为：
2
PLx= PLcos α=（24RG+RB）v22g
（4）
2
PLy= PLsin
α=
4GRv2 tan α （2R+B）2g
在车辆重心 C 处，离心力 PL 可分解为横向分力 PLx 和纵
向分力 PLy，由于离心力横向分力的作用，两侧履带的转向
极（转向瞬间履带接地段转向中心位置）发生偏移，相应
车辆的转向中心也发生偏移，由 OC 偏移至 O 点，车辆受
到的离心力为：
2
PL= mω2RC=（2R+4BG）R2g·v2cos α
-
2GRv2 tan α （2R+B）2g
+（42fRG+RBv）22hgCB
（15）
上述式中：v2 为高速履带速度；g 为重力加速度；B 为履带 中心距；L 为履带着地长；μ 为履带车辆以某一半径转向
时的转向阻力系数；f 为履带车辆地面运动阻力系数；λ
为转向极偏移量；hC 为车辆重心高；m 为车辆质量；G 为 车辆所受重力；α 为滑转角度。
（10） （11）
（12） （13）
2 0 19·9
39
设计·计算
Design and Calculation
2
2
Px2=
μG （ L2 BL 4
-λ2）+ fG 2
+
2GRv2 tan α （2R+B）2g
某型履带式车辆转向不灵故障分析与排除
某型履带式车辆转向不灵故障分析与排除1. 引言1.1 背景介绍履带式车辆是一种广泛应用于军事、工程建设和采矿等领域的重型车辆。
它具有良好的通过性和承载能力，可以在各种恶劣环境下进行工作。
履带式车辆在使用过程中可能会出现转向不灵的故障，这将严重影响车辆的操控性能和安全性。
转向不灵的故障可能由多种因素引起，比如转向系统的液压管路漏油、转向轴承损坏或转向齿轮磨损等。
针对这些故障，我们需要进行系统的分析和排除，以确保车辆能够正常运行。
在我们将详细介绍转向不灵故障的原因分析、检查步骤、可能的解决方案、维修注意事项和预防措施。
通过对故障的全面了解和细致排除，可以有效提高履带式车辆的可靠性和稳定性。
本文旨在帮助读者更好地理解履带式车辆转向不灵故障的原因和解决方法，提高车辆维修保养的水平，确保车辆在使用过程中能够安全、高效地运行。
1.2 问题概述履带式车辆在使用过程中，若转向不灵敏会影响其操作性和安全性，需及时排除故障。
转向不灵敏的表现可能包括转向过于沉重、转向时有明显异响或者转向时有松动感等。
这些问题一旦出现，需要及时分析原因并进行维修。
转向不灵敏的问题可能源于多方面，包括转向液压系统故障、转向机构损坏、转向齿条磨损等。
在面对转向不灵敏问题时，需要通过系统的检查步骤逐项排查可能的故障原因，然后采取相应的解决方案进行修复。
在维修过程中，需要特别注意维修的细节和安全措施，确保修复的有效性和安全性。
为了避免履带式车辆转向不灵敏的故障再次发生，建议定期进行维护保养以及加强对转向系统的检查和保养。
只有通过有效的预防措施，才能保证车辆的安全性和稳定性，确保工作效率和操作便利性。
2. 正文2.1 故障原因分析履带式车辆转向不灵的故障原因可以有很多种，以下是一些常见的可能原因：1. 液压系统故障：液压系统是履带式车辆转向的关键部件，如果液压泵、液压管路或液压缸出现故障，就会导致转向不灵。
可能的原因包括泄漏、过载、液压油温过高等。
某型履带式车辆转向不灵故障分析与排除
某型履带式车辆转向不灵故障分析与排除某型履带式车辆是一种全地形车辆，具有良好的越野性能和稳定性。
近期，某型履带式车辆出现了转向不灵的故障，导致车辆行驶时无法进行方向调整，进而影响了车辆的使用效果。
本文针对该故障进行分析与排除，以期解决该故障。
1. 故障分析车辆行驶时，人工操作方向盘时，履带式车辆无法按照人工指向进行转向。
车辆前进方向呈现偏向且无法及时调整，导致车辆无法正常行驶。
经过对车辆的检查和测试，初步判断该故障的原因可能是履带上的弹簧张紧力不足，导致履带在行驶时无法很好地粘附地面，从而无法形成足够的阻力，进而导致车辆可控性下降。
另外，可能还存在其他因素影响了车辆的转向性能，如车辆油门调节不平衡等。
2. 排除方法2.1 调节履带张紧力针对履带张紧力不足的原因，可以通过调节履带上的张紧器来解决。
具体方法是：打开车辆底部的维修窗口，找到张紧器，在旋转张紧螺钉时进行张紧力的调节，直到履带与轮胎的紧密度变好。
此时，再进行一次试驾。
2.2 调整油门平衡在一定程度上，油门调节不平衡可能会导致车辆的转向不灵。
对于这种情况，我们可以通过重新进行油门以及电子控制模块的调节来解决。
具体方法是：找到车辆油门的控制电缆，通过微调控制电缆的张力来平衡车辆的油门控制。
此时再进行一次试驾，验证是否问题得以解决。
3. 注意事项当进行车辆排除故障的操作时，要注意以下几点：第一，必须在车辆停车后进行维修，以避免发生安全问题。
第二，实行操作维修时应随时使用个人防护装备，特别需要注意手、眼、脚、头的安全。
第三，进行操作维修之前，务必熟悉操作规程和流程，按照规程要求试驾车辆时，必须加强观察，确保车辆处在安全状态和环境下。
4. 结论履带式车辆转向不灵的故障是一种常见的机械故障，在实际维修过程中，需要认真进行分析，并结合实际情况来选择相应的排除方法。
在解决故障时，需要严格遵循规程，坚持安全优先的原则，倡导先安全后效益的工作理念，确保工作的质量和效率。
某型履带式车辆转向不灵故障分析与排除
某型履带式车辆转向不灵故障分析与排除1. 引言1.1 故障现象描述履带式车辆转向不灵故障的故障现象主要表现为车辆无法按照驾驶员的指令正常转向或转向灵活性受到限制。
具体表现包括转向过程中出现卡滞、转向力过大或转向方向不稳定等情况。
这可能给操作者带来安全隐患，尤其在行驶中需要频繁转向或进行紧急转向时更为明显。
造成履带式车辆转向不灵的可能原因有多种，包括转向系统内部零部件磨损、液压系统油液泄漏或压力不足、转向传动系统齿轮损坏或失效、转向控制单元故障或程序错误、以及其他可能影响转向效果的因素。
解决履带式车辆转向不灵故障具有重要意义，不仅可以恢复车辆正常的转向功能，确保行驶安全，还可以提高工作效率和使用寿命，降低维修成本。
及时发现并排除转向不灵故障是维护履带式车辆正常运行的重要任务。
1.2 故障可能原因1. 液压系统故障：履带式车辆的转向系统通常由液压系统驱动，如果液压泵、液压缸或液压管路出现故障，会导致转向不灵活。
可能的原因包括液压油不足、液压泄漏或液压泵损坏等。
2. 转向传动系统问题：转向传动系统包括转向轴、万向节、转向齿轮等部件，如果其中任何一处出现故障或磨损，都会导致转向不灵活或转向力度过大。
3. 转向控制单元故障：履带式车辆通常会配备电子或液压控制的转向系统，如果控制单元出现故障，会导致无法准确控制转向角度或转向速度。
4. 转向器件刹车问题：履带式车辆的转向通常需要通过刹车来实现，如果转向刹车部件存在问题，如制动盘磨损、制动油不足等，会影响转向的灵活性。
5. 操控操作失误：有时转向不灵活的原因可能来自于操控操作不当，比如长期使用导致操控杆或转向盘的磨损，或者操作员未按照正确的操作步骤来操作转向系统。
1.3 故障解决意义故障解决意义非常重要，它直接影响到履带式车辆的安全性和可靠性。
及时有效地解决转向不灵的故障可以避免发生更严重的事故，保障车辆和操作人员的安全。
在作业过程中，转向不灵会影响车辆的操控性，导致操作困难，影响工作效率，甚至导致任务无法完成。
履带式车辆转向阻力矩分析
文章编号:１６７３ － ２０５７(２０２０)０１ － ００３７ － ０４
履带式车辆转向阻力矩分析
焦宏章
( 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司ꎬ太原 ０３０００６)
摘 要:目前履带式车辆驱动参数计算过程中ꎬ普遍假设设备重心与履带式地盘接地形心相重合ꎬ
从而导致履带驱动参数选取偏大ꎬ针对这一问题ꎬ推导了各种工况下履带式车辆转向阻力矩的计算公
图 １ 重心不偏移时转向阻力矩分布图
心ꎮ 如果设备重心偏离了履带接地面积的形心ꎬ现
Ｆｉｇ. １ Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
有的转向阻力矩计算公式是否成立ꎬ会产生多大计
ｍｏｍｅｎｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｇｒａｖｉｔｙ ｉｓ ｎｏｔ ｏｆｆｓｅｔ
007履带式行走底盘具有承载大?接地比压小?爬坡能力强?地面适应性好等诸多突出特点?相比较于轮式行走地盘?履带式行走地盘更能适应松软起伏等更恶劣的行走工况?因此被广泛应用于矿上机械和工程机械12?履带驱动力矩的计算是履带式行走地盘设计过程中必不可少的一环?驱动力矩的计算关键是履带转向阻力矩的计算?现有的履带转向阻力矩计算公式推导过程中?假设设备重心与履带接地面积的形心重合36?即履带接地比压呈平均分布?显然这与实际工况是有差别的?实际使用过程中?设备重心必然偏离履带接地面积的形心?如果设备重心偏离了履带接地面积的形心?现有的转向阻力矩计算公式是否成立?会产生多大计算误差
４
(∫
μＰ１ ( ｘꎬｙ) ｂ( － ｙ) ｄｙ ＋
μＰ１ ( ｘꎬｙ) ｂｙｄｙ
(５)
)
将式(４) 代入式(５) 积分可得:
Ｍ μ ———设备转向阻力矩
Ｍμ ＝
当设备重心相对于履带接地形心纵向偏移时ꎬ
履带阻力系数
履带阻力系数1. 引言履带阻力系数是指在不同地形条件下，履带车辆所受到的阻力与其重量之比。
它是评估履带车辆在各种地形上行驶能力的重要参数之一。
了解履带阻力系数对于设计和改进履带车辆具有重要意义。
本文将介绍履带阻力系数的定义、计算方法以及影响因素等内容。
2. 履带阻力系数的定义履带阻力系数是指在单位面积上，履带车辆所受到的总阻力与其重量之比。
它反映了履带车辆在行驶过程中克服地面摩擦、变形等因素所消耗的能量。
3. 履带阻力系数的计算方法3.1 基本公式履带阻力系数可以通过以下公式进行计算：C = F / (A * W)其中，C为履带阻力系数，F为总阻力，A为接触面积，W为车辆重量。
3.2 总阻力的计算总阻力包括滚动摩擦、弯曲变形、土壤变形等多个因素的综合影响。
常用的计算方法有：•滚动摩擦阻力：根据滚动阻力公式计算，与地面材料、履带结构等因素有关。
•弯曲变形阻力：考虑履带在转向过程中弯曲所引起的能量损失。
•土壤变形阻力：考虑地面土壤在履带通过时的压实和变形。
3.3 接触面积的计算接触面积是指履带与地面接触的有效面积。
根据履带车辆的结构和工作条件，可以通过实测或理论计算得到。
3.4 车辆重量的计算车辆重量是指车辆本身以及所携带物品的总重量。
可以通过称重或设计参数得到。
4. 履带阻力系数的影响因素履带阻力系数受多种因素影响，主要包括以下几个方面：4.1 地表条件地表条件是指地面材料、湿度、坡度等因素对履带阻力系数的影响。
不同材料具有不同的摩擦系数和变形特性，湿度和坡度也会影响地面的附着力和变形情况。
4.2 车辆结构车辆结构包括履带的宽度、长度、形状等参数。
不同结构的履带会对阻力系数产生影响，例如宽度较大的履带在相同地面上行驶时摩擦阻力相对较小。
4.3 轮胎压力轮胎压力是指单位面积上受到的载荷。
增加轮胎压力可以减小接触面积，从而降低阻力系数。
4.4 车速车速对于履带阻力系数也有一定影响。
一般来说，低速行驶时，土壤变形阻力占主导地位；高速行驶时，滚动摩擦阻力成为主要因素。
履带车辆行驶阻力预测方法探讨
履带车辆行驶阻力预测方法探讨夺情书生（长安大学工程机械学院08级交通建设与装备陕西西安）【摘要】：本文首先分析了履带式车辆行驶的各种阻力，找出了影响车辆行驶阻力的主要因素。
并通过对履带车辆行驶阻力的理论分析,建立了包括压实土壤做功、推土做功在内的履带车辆行驶阻力的数学模型。
在贝克、Rowland以及K.Kogure等人研究的基础上，进一步演算出了更为准确和实际的履带式车辆行驶阻力预测方法的计算公式。
并对各个参数的确定提出了一些确定方法。
【关键词】：履带车辆行驶阻力压实土壤做功数学模型经验公式推土做功试验研究土壤Abstract: This paper first analyzes the caterpillar vehicles on various resistance, influenced the vehicle is the main factors of resistance. And through the tracked vehicles driving resistance established the theoretical analysis of soil work includes compaction, earth-moving work caterpillar vehicles driving resistance, the mathematical model. In K.K Rowland and ogure baker, based on the study of such people, further calculus out more accurate and practical caterpillar vehicle resistance prediction method calculation formula. For each parameter is determined and puts forward some methods to determine them.Key words: Caterpillar vehicles driving resistance soil, compaction work experience formula earth-moving work, mathematical model of soil, experimental study, Test study soil一、履带车辆行驶的各种阻力的分析1 地面对履带的运行阻力地面对履带的运行阻力是指地面变形造成的运行阻力，其大小和履带接地比压、车辆质心位置及地面情况等因素有关。
履带车辆液压机械差速转向机构转向性能研究
图15 上坡分离路面仿真结果(有T C S控制)5 结论(1)建立了发动机模型㊁轴间/轮间电控限滑差速器模型以及相应的液压系统模型,设计了发动机目标转矩模糊控制器㊁轴间电控限滑差速器模糊控制器以及轮间电控限滑差速器P I D控制器,提出了基于驱动防滑的全时四轮驱动汽车牵引力控制策略㊂(2)对所设计的四轮驱动汽车牵引力控制系统进行了动力学仿真分析,结果表明:所提出的牵引力控制策略能合理地对四轮驱动汽车各驱动轮的驱动力矩进行调节,有效抑制了驱动轮的过度滑转,提高了汽车的动力性和行驶稳定性,控制策略具有较好的适应性㊂参考文献:[1] 李静,李幼德,赵健,等.四轮驱动汽车牵引力控制算法[J].机械工程学报,2006,42(2):141‐144.L i J i n g,L iY o u d e,Z h a oJ i a n,e ta l.R e s e a r c ho nT r a c t i o nC o n t r o l S y s t e mf o rF o u r W h e e lD r i v eV e-h i c l e[J].C h i n e s eJ o u r n a lo f M e c h a n i c a lE n g i n e e r-i n g,2006,42(2):141‐144.[2] A n w a r S.B r a k e‐b a s e dV e h i c l eT r a c t i o nC o n t r o l v i aG e n e r a l i z e dP r e d i c t i v e A l g o r i t h m[J].S A E P a p e r,2003‐01‐0323,2003.[3] 胡建军,王银,秦大同,等.基于轴间转矩分配的四轮驱动汽车牵引力控制[J].华南理工大学学报(自然科学版),2010,38(1):108‐112.H u J i a n j u n,W a n g Y i n,Q i nD a t o n g,e t a l.T r a c t i o nC o n t r o lo f F o u r‐w h e e lD r i v e V e h i c l e s B a s e d o nI n t e r‐a x l eT o r q u eD i s t r i b u t i o n[J].J o u r n a l o f S o u t hC h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y(N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n),2010,38(1):108‐112.[4] P a n z a n iG,C o r n o M,T a n e l l iM,e t a l.D e s i g n i n gO n‐d e m a n dF o u r‐w h e e l‐d r i v e V e h i c l e sv i a A c t i v eC o n t r o l o f t h eC e n t r a lT r a n s f e rC a s e[J].I n t e l l i g e n tT r a n s p o r t a t i o nS y s t e m s,2010,11(1):931‐941.[5] 高阳,李静,赵健,等.全时四轮驱动汽车驱动轮牵引力综合控制策略[J].吉林大学学报(工学版), 2009,39(2):296‐299.G a oY a n g,L i J i n g,Z h a o J i a n,e t a l.F u l l‐t i m eF o u r‐w h e e l‐d r i v e V e h i c l e T r a c t i o nI n t e g r a t e d C o n t r o l S t r a t e g y[J].J o u r n a l o f J i l i nU n i v e r s i t y(E n g i n e e r i n ga n dT e c h n o l o g y E d i t i o n),2009,39(2):296‐299.[6] 胡建军,丁华,秦大同,等.基于限滑差速器驱动的防滑控制[J].北京工业大学学报,2011,37(1): 174‐180.H uJ i a n j u n,D i n g H u a,Q i n D a t o n g,e ta l.A n t i‐s l i p R e g u l a t i o n B a s e do n L i m i t e d‐s l i p D i f f e r e n t i a l[J].J o u r n a lo fB e i j i n g U n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y, 2011,37(1):174‐180.[7] 王银.基于轴间扭矩分配的四轮驱动汽车牵引力控制系统研究[D].重庆:重庆大学,2009. [8] 谢文云.电控限滑差速器限滑转矩与整车性能匹配的仿真研究[D].长春:吉林大学,2007. [9] 于良耀,王会义,宋健.汽车防抱制动系统中液压系统性能评价与试验[J].机械工程学报,2007,43(9):18‐22.Y uL i a n g y a o,W a n g H u i y i,S o n g J i a n.P e r f o r m a n c eE v a l u a t i o na n d T e s to f A n t i‐l o c k B r a k i n g S y s t e mH y d r a u l i cS y s t e m[J].C h i n e s e J o u r n a l o fM e c h a n i-c a l E n g i n e e r i n g,2007,43(9):18‐22.[10] S a n k a rK M,R a n d o l p hC W.A S u r v e y o f4WDT r a c t i o nC o n t r o l S y s t e m s a n dS t r a t e g i e s[J].S A EP a p e r,952644,1995.[11] M o k h i a m a r O,A b e M.H o w t h eF o u r W h e e l sS h o u l dS h a r eF o r c e s i na n O p t i m u m C o o p e r a t i v eC h a s s i sC o n t r o l[J].C o n t r o l E n g i n e e r i n g P r a c t i c e,2006,14(3):295‐304.[12] V a n t s e v i c hV V.M u l t i‐w h e e lD r i v eV e h i c l eE n e r-g y/F u e l E f f i c i e n c y a n d T r a c t i o n P e r f o r m a n c e:O b j e c t i v eF u n c t i o nA n a l y s i s[J].J o u r n a l o fT e r r a-m e c h a n i c s,2007,44(3):239‐253. [13] 潘玉斌.商用车牵引力控制系统的路面识别算法研究[D].长春:吉林大学,2008.[14] S e n a t o r eC,S a n d uC.T o r q u eD i s t r i b u t i o nI n f l u-e n c eo n T r a c t i v eEf f i c i e n c y a n d M o b i l i t y o fO f f‐r o a d W h e e l e d V e h i c l e s[J].J o u r n a lo fT e r r a m e-c h a n i c s,2011,48:372‐383.㊃2281㊃中国机械工程第25卷第13期2014年7月上半月Copyright©博看网 . All Rights Reserved.[15] G r e lR ,V e j l u p e kJ ,L a m b e r s k y V ,e t a l .D e v e l -o p m e n t o f 4W S /4WDE x p e r i m e n t a lV e h i c l e :P l a t -f o r mf o rR e s e a r c ha n dE d u c a t i o ni n M e c h a t r o n i c s[C ]//P r o c e e d i n gso f t h e2011I E E EI n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c eo n M e c h a t r o n i c s .I s t a n b u l ,T u r k e y,I E E EC o m p u t e r S o c i e t y,2011:893‐898.[16] 毛啸滇.防滑差速器的应用研究[D ].合肥:合肥工业大学,2006.(编辑 苏卫国)作者简介:胡建军,男,1973年生㊂重庆大学机械传动国家重点实验室副教授㊂主要研究方向为车辆动力传动及其综合控制㊁混合动力电动汽车㊁汽车电子㊂发表论文80余篇㊂杨振辉,男,1987年生㊂重庆大学机械传动国家重点实验室硕士研究生㊂刘 辉,男,1988年生㊂重庆大学机械传动国家重点实验室硕士研究生㊂葛 鹏,男,1985年生㊂重庆大学机械传动国家重点实验室硕士研究生㊂履带车辆液压机械差速转向机构转向性能研究曹付义 周志立 徐立友河南科技大学,洛阳,471003摘要:采用机械系统动力学分析与建模通用方法,考虑车辆转向时履带滑转(滑移)及转向中心偏移等因素,在对车辆转向受力状况进行分析与计算的基础上,建立了履带车辆液压机械差速转向机构转向动力学模型,采用N e w t o n ‐R a p h s o n 方法对模型进行了求解㊂根据提出的转向性能评价指标,结合实例样车,采用仿真与试验方法研究了履带车辆转向性能,行驶试验的结果表明,所建模型能反映履带车辆转向性能的变化趋势㊂研究结果为履带车辆液压机械差速转向机构设计及行驶控制提供了理论基础㊂关键词:履带车辆;液压机械传动;转向性能;N e w t o n ‐R a ph s o n 方法中图分类号:U 463.3 D O I :10.3969/j.i s s n .1004-132X.2014.13.023S t u d y o nS t e e r i n g P e r f o r m a n c e o fH y d r o ‐m e c h a n i cD i f f e r e n t i a l S t e e r i n g Me c h a n i s mi nT r a c k e dV e h i c l e C a oF u y i Z h o uZ h i l i X uL i yo u H e n a nU n i v e r s i t y o f S c i e n c e&T e c h n o l o g y ,L u o y a n g,H e n a n ,471003A b s t r a c t :G e n e r a l i z e d m e t h o do f t h ed y n a m i ca n a l y s i sa n d m o d e l l i n g o fm e c h a n i c a l s ys t e m w a s u s e d f o r t r a c k e dv e h i c l es t e e r i n gp e r f o r m a n c e .T h e g r o u n d i n g t r a c ks k i d (s l i p p a g e ),s t e e r i n g ce n t r e of f s e t a n de t c .w a sc o n s i d e r e d i ns t e e r i n gp r o c e s s ,t h e f o r c ea n a l ys i sa n dc a l c u l a t i o n w e r e f i n i s h e d ,a n d t h e s t e e r i n g d y n a m i c sm o d e l o f t r a c k e dv e h i c l ew a s e s t a b l i s h e db a s e do nh y d r o ‐m e c h a n i c a l d i f f e r -e n t i a l .T h em o d e lw a s s o l v e du s i n g N e w t o n ‐R a p h s o n m e t h o d .As t e e r i n gp e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n i n -d e xw a s p r o v i d e d .T h e s t e e r i n g p e r f o r m a n c e c h a n g i n g t r e n d o f t r a c k e d v e h i c l ew a s s i m u l a t e d r e f e r r i n g t o p r o t o t y p eb a s e do nh y d r o ‐m e c h a n i c a ld i f f e r e n t i a l .I t i sv e r i f i e db y e x p e r i m e n t a l r e s u l t st h a t t h e m o d e l c a nr e f l e c t t h e c h a n g i n g t r e n do f t r a c k e dv e h i c l e s t e e r i n gp e r f o r m a n c e .T h e t h e o r e t i cb a s i s f o r h y d r o ‐m e c h a n i c a l d i f f e r e n t i a l s t e e r i n g m e c h a n i s md e s i g n a n d r u n n i n g c o n t r o l o f t r a c k e d v e h i c l e i s p r o -v i d e d .K e y wo r d s :t r a c k e dv e h i c l e ;h y d r o ‐m e c h a n i c a lt r a n s m i s s i o n ;s t e e r i n gp e r f o r m a n c e ;N e w t o n ‐R a p h s o nm e t h o d 0 引言履带车辆的转向性能直接反映了车辆行驶的机动性㊁准确性㊂转向性能影响因素较多,转向性能不仅与转向操纵输入㊁地面性质㊁行驶速度等因素有关,还受所装备的转向机构影响,目前研究履带车辆转向性能的文献大多不考虑具体的转向机构[1‐5]㊂液压机械差速转向机构是复合了液压传动和机械传动的履带车辆新型转向机构,在大功率履带拖拉机㊁工程车辆及装甲车辆等领域有着良好的应用前景[1,6‐10]㊂收稿日期:2013 02 04基金项目:河南省重点科技攻关计划资助项目(102102210165)考虑车辆转向时履带滑转(滑移)及转向中心偏移等因素,通过对履带车辆转向受力状况进行分析与计算,笔者建立了履带车辆液压机械差速转向机构转向动力学模型,参考某型号橡胶履带车辆,采用仿真分析及试验方法,对履带车辆转向性能进行了研究㊂研究结果为履带车辆液压机械差速转向机构设计及行驶控制提供了理论基础㊂1 转向受力分析与计算1.1 受力分析假设车辆向右转向,车辆水平面内的受力状况如图1所示,o x y 为静坐标系,o 'x 'y'为随车辆㊃3281㊃履带车辆液压机械差速转向机构转向性能研究曹付义 周志立 徐立友Copyright©博看网 . All Rights Reserved.运动的动坐标系,车辆受到驱动力F q(内侧履带驱动力F q1和外侧履带驱动力F q2)㊁转向阻力F z(内侧履带转向阻力F z1和外侧履带转向阻力F z2)㊁工作阻力F w及行驶阻力F f(内侧履带行驶阻力F f1和外侧履带行驶阻力F f2)等的共同作用,对高速转向的车辆还要考虑转向离心力F c e n t (F c e n t x和F c e n t y)的影响㊂图1 履带车辆转向受力图1.2 假设条件履带车辆的转向受力计算较为复杂,为便于研究,作如下假设:(1)车辆在水平硬地面上转向行驶,转向阻力仅表现为地面附着力,不考虑剪切阻力和推土阻力㊂(2)车辆转向时,地面附着力足够大,接地履带未全滑转㊂(3)车辆静止时,两侧履带接地压力均匀分布㊂(4)车辆转向时,发动机油门开度保持不变㊂(5)车辆质心与其几何中心重合㊂(6)忽略空气阻力的影响,滚动阻力系数和地面附着系数为定值㊂1.3 受力计算1.3.1 驱动力驱动力与地面性质㊁接地履带的滑转(滑移)有关,但其产生的来源是通过车辆动力传动系统传递的发动机动力㊂对不同的转向机构,发动机传递到内侧履带㊁外侧履带的驱动力不同,进而影响履带车辆的转向性能,目前已有的履带车辆转向动力学模型在计算驱动力时并未考虑转向机构的影响,仅根据地面与接地履带的相互作用关系进行计算㊂采用液压机械差速转向机构的履带车辆的内侧履带㊁外侧履带驱动力均可根据发动机转矩计算得到,二者具有确定的计算关系㊂采用图2所示液压机械差速转向机构[8]的车辆内外侧履带驱动力按下式计算:图2 液压机械差速转向机构F q1=(1+α)[(1-λ1)i g i z+αλ1i f i y]i m2αr q M e(1)F q2=(1+α)[(1-λ2)i g i z+αλ2i f i y]i m2αr q M e(2)式中,α为行星排特性参数;λ1㊁λ2分别为内侧㊁外侧液压功率分流比[10];i g为直驶变速系统传动比;i z为中央传动比;i f为定轴齿轮传动比;i y为马达后传动比;i m为最终传动比;M e为发动机转矩;r q为驱动轮半径㊂1.3.2 转向阻力内侧履带㊁外侧履带转向阻力按横向附着力计算,即F z1=∫0.5L-0.5L∫-0.5B+0.5b-0.5B-0.5b x x2+y2μp1(x,y)d x d y(3) F z2=∫0.5L-0.5L∫-0.5B+0.5b-0.5B-0.5b x x2+y2μp2(x,y)d x d y(4)式中,L为履带接地长度;B为履带轨距;b为履带宽度;μ为地面附着系数;p1㊁p2分别为内侧履带㊁外侧履带接地压力㊂p1㊁p2的计算式如下[11]:p1(x,y)=m g2b L-6F c e n t x h g xb L3-F c e n t y h gb B L(5)p2(x,y)=m g2b L-6F c e n t x h g xb L3+F c e n t y h gb B L(6)式中,m为车辆质量;h g为质心高㊂1.3.3 工作阻力履带车辆通常与配套工作装置一起完成各种作业,其作业种类多,作业方式复杂,工作阻力可按不同作业类型分别计算㊂以铧式犁作配套工作装置为例进行计算,其工作阻力为F w=k p z b p h p(7)式中,k p为土壤比阻;z为犁铧数;b p为单体犁铧的宽度;h p为耕作深度㊂1.3.4 行驶阻力行驶阻力根据滚动阻力系数和履带接地压力计算,内侧履带㊁外侧履带行驶阻力分别为F f1=f b L p1(x,y)(8)F f2=f b L p2(x,y)(9)式中,f为履带滚动阻力系数㊂1.3.5 转向离心力转向离心力在x'㊁y'方向的分力分别为㊃4281㊃中国机械工程第25卷第13期2014年7月上半月Copyright©博看网 . All Rights Reserved.F c e n t x=m v2DR2c+D2(10)F c e n t y=m v2R cR2c+D2(11)式中,v为车辆速度;D为转向中心线偏移量;R c为转向中心到车辆纵向中心线垂直距离㊂2 转向动力学模型及求解方法2.1 转向动力学模型当履带车辆在水平地面上稳态转向行驶时,其纵向㊁横向所受力的合力及各力对车辆质心的合力矩为零㊂在图1坐标系下,其转向动力学模型为F q1+F q2-F f1-F f2+F c e n t y-F w c o sβ=0(12)F z1+F z2-F c e n t x+F w s i nβ=0(13)B2(F q2-F q1)-∬x d F z1-∬x d F z2-F w l T s i nβ=0(14)式中,β为工作阻力与y'轴的夹角;l T为工作装置挂接点到车辆质心的距离㊂2.2 模型求解方法转向动力学模型为非线性方程组,采用N e w t o n‐R a p h s o n方法进行求解,流程如图3所示㊂其中,A1㊁A2分别为内侧履带㊁外侧履带速度瞬心偏离其各自几何中心的距离,C为常数㊂3 转向性能评价指标履带车辆的转向性能通常用转向半径和转向角速度进行评价,由于车辆转向时履带滑转(滑移)及转向中心偏移,故在对履带车辆进行实时操纵时,较难控制其实际转向半径和实际转向角速度的大小,为此提出以履带滑转(滑移)率㊁转向中心偏移率㊁转向半径变化率和转向角速度变化率等作为履带车辆转向性能评价指标㊂3.1 履带滑转(滑移)率履带滑转(滑移)率定义为履带相对速度和牵连速度之差与履带相对速度的比值,内侧履带滑移率和外侧履带滑转率分别为δ1=A1R c-0.5B-A1(15)δ2=A2R c-0.5B-A2(16) 3.2 转向中心偏移率转向中心偏移率定义为转向中心偏移量与履带接地长度一半的比值,即δ3=D0.5L(17) 3.3 转向半径变化率转向半径变化率定义为车辆实际转向半径和理论转向半径之差与理论转向半径的比值,即图3 模型求解流程图δ4=R-R lR l(18)式中,R为实际转向半径;R l为不考虑履带滑转(滑移)及转向中心偏移的理论转向半径㊂3.4 转向角速度变化率转向角速度变化率定义为车辆理论转向角速度和实际转向角速度之差与理论转向角速度的比值,即δ5=ωl-ωωl(19)式中,ωl为不考虑履带滑转(滑移)及转向中心偏移的理论转向角速度;ω为实际转向角速度㊂4 实例计算4.1 已知参数根据使用条件设定履带滚动阻力系数为0.05,地面附着系数为1㊂履带车辆结构参数㊁液压机械差速转向机构及发动机参数㊁直驶变速系统传动比见表1㊁表2及表3[11]㊂㊃5281㊃履带车辆液压机械差速转向机构转向性能研究 曹付义 周志立 徐立友Copyright©博看网 . All Rights Reserved.表1 履带车辆结构参数m (k g )B (m )L (m )b (m )h g (m )i m r q (m )70001.4351.6150.70.65.50.346表2 液压机械差速转向机构及发动机参数i fi yi zαp H(M P a)n e (r /m i n )P e(k W )0.9054.102.7332.39138230095.6注:p H 为液压闭式回路系统额定压力;n e 为发动机额定转速;P e 为发动机额定功率㊂表3 直驶变速系统传动比挡位F 1F 2F 3F 4F 5F 6R 1R 2传动比3.5002.3892.0501.8331.4800.8763.5612.4204.2 仿真计算限于篇幅,主要研究液压闭式回路系统排量比与直驶变速系统传动比对车辆转向性能的影响㊂4.2.1 液压闭式回路系统排量比的影响以直驶变速系统一挡㊁不带工作装置为例,车辆转向性能随液压闭式回路系统排量比变化的关系如图4所示㊂当液压闭式回路系统排量比增大时,车辆理论转向角速度增大㊁理论转向半径减小,转向阻力矩增大㊂为平衡增大的转向阻力矩,转向力矩需增大,从而使外侧履带滑转率㊁内侧履带滑移率和转向中心偏移率增大,车辆转向半径变化率和转向角速度变化率增大,由于内侧履带的转向阻力大于外侧履带的转向阻力,故内侧履带滑移率大于外侧履带滑转率㊂图4 液压闭式回路系统排量比的影响(i g =3.5,F w =0)4.2.2 直驶变速系统传动比的影响当液压闭式回路系统排量比为0.5,直驶变速系统传动比变化,其他条件不变时,车辆转向性能随直驶变速系统传动比变化的关系如图5所示㊂当直驶变速系统传动比增大时,由发动机决定的驱动力增大,而地面驱动力不变,使外侧履带滑转率㊁内侧履带滑移率增大,车辆行驶速度降低,转向离心力对转向中心的矩减小,使转向中心偏移率减小,车辆的实际转向角速度减小,而理论转向角速度不变,使转向角速度变化率和转向半径变化率增图5 直驶变速系统传动比的影响(ε=0.5,F w =0)大,外侧履带滑转率小于内侧履带滑移率㊂4.3 试验验证4.3.1 试验方案为验证履带车辆液压机械差速转向机构转向性能仿真模型的正确性及仿真结果的合理性,笔者进行了多工况转向行驶试验㊂试验样机为装备液压机械差速转向机构的农用履带车辆㊂试验测试履带车辆两侧驱动轮转速,驱动轮转速采用反射式光电传感器测量㊂试验前,在驱动轮外侧车体上安置专用传感器支架,在支架上安装光电传感器,在驱动轮与光电传感器相对应的位置上对称均匀粘贴反光片,可进行驱动轮转速数据采集,履带车辆两侧分别安装了两套相同的光电传感器㊂试验时,首先通过发动机油门控制机构设定发动机转速,通过变速操纵机构设定直驶变速系统挡位,使车辆在设定的发动机转速和直驶变速系统挡位下开始行驶,然后转动方向盘,改变液压闭式回路系统排量比,车辆开始转向行驶,待行驶稳定后,测试履带车辆两侧驱动轮转速㊂改变方向盘行程,测试不同方向盘行程下的车辆两侧驱动轮转速,完成设定发动机转速及直驶变速系统挡位的转向行驶试验㊂保持发动机转速不变,改变直驶变速系统挡位,进行不同挡位下的转向行驶试验㊂改变发动机转速重复上述试验过程㊂4.3.2 试验结果分析以发动机转速2300r /m i n 和1530r /m i n ㊁直驶变速系统二挡和四挡的履带车辆转向行驶工况为例,对试验结果进行分析㊂根据试验测得的履带车辆两侧驱动轮转速,经换算绘制出转向半径随液压闭式回路系统排量比变化的关系曲线,如图6所示㊂为便于比较,图6同时给出了其理论计算值(不考虑履带滑转(滑移)及转向中心偏移)及仿真计算值㊂分析图6可知,转向半径的试验结果与仿真计算结果的变化趋势一致,当液压闭式回路系统排量比增大或直驶变速系统挡位升高时,转向半径变化率增大㊂㊃6281㊃中国机械工程第25卷第13期2014年7月上半月Copyright©博看网 . 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影响履带转向阻力系数的因素分析
摘要：履带转向阻力系数大小的选取，对履带整机结构的设计有很大的影响，目前人们只考虑了转弯半径对履带转向阻力系数的影响，而往往忽略了履带沉陷量、履带中心距与其接地长度对其的影响。
本文逐一对影响履带转向阻力系数的因素进行分析。
关键词：转向阻力系数；行驶阻力系数；履带沉陷量；转弯半径
引言
履带与地面之间的水平作用，是一个非常复杂的物理现象，与其直接相关的因素很多，如履带的整体结构形式，履带板的结构参数，地面土壤的物理—力学性能，履带对地面的沉陷量等。
其中，履带与地面之间的转向阻力系数大小的选定对履带结构设计和强度设计有很大的决定作用，本文将对影响转向阻力系数大小的因素逐一进行分析。
1.影响履带转向阻力系数因素的理论分析
影响转向阻力系数的因素很多，下面假定车辆沿顺时针方向转弯，为车辆几何中心，为履带理论转向中心，分别为横向和纵向偏心距离，其中，，L 为履带接地长度，为履带中心距，为履带车辆理论转弯半径。
苏联尼基金教授提出的经验公式【1】：
2.各参数对履带转向阻力系数的影响分析
2.1履带转向阻力系数和转弯半径关系
由图1曲线可知，当转弯半径很小时，履带转向阻力系数很大；当履带转弯半径时，履带转向阻力系数大约为0.6；当转弯半径足够大时，履带车辆近似于直行，此时履带转向阻力系数趋近于行驶阻力系数。
图1 履带转向阻力系数和转弯半径之间的关系曲线
2.2履带转向阻力系数和履带沉陷量关系
由图2曲线可知，在转弯半径一定的条件下，随着履带沉陷量的增大，转向阻力系数亦增加。
由于随着履带沉陷量的增加，履带式机器所受的总的土壤水平变形阻力增加，但行驶阻力系数为履带所受的土壤水平变形阻力与机器重力与垂直外载荷的合力的比值相关。
图2 履带转向阻力系数和履带沉陷量关系曲线
2.3履带转向阻力系数和履带接地长度、履带中心距关系
由图3曲线可知，在一定的范围内，随履带接地长度的增加，履带转向阻力系数随之减小；而随着履带中心距的增加，履带转向阻力系数随之增加。
但履带接地长度和履带中心距不能孤立来看对履带转向阻力系数的影响，因为只有在范围内才是合适的，如果时，履带行走装置不稳定，如果时，履带车辆无法转弯[2]。
图3 履带转向阻力系数和履带接地长度、履带中心距之间的关系曲线
3.结论
通过上述计算和分析，总结出影响履带转向阻力系数大小的因素分析：
3.1对履带转弯阻力系数影响最大的是履带的转弯半径，当转弯半径很小时，转向阻力系数很大；当转弯半径趋于无穷大时，转向阻力系数等同于行驶阻力系数，相当于履带是直行。
3.2在一定的范围内，随履带接地长度的增加，履带转向阻力系数随之减小；而随着履带中心距的增加，履带转向阻力系数随之增加。
3.3履带的沉陷量对履带的转向阻力系数影响很大，并且提高了履带式机器所受的总的土壤水平变形阻力。
参考文献：
[1]吴运耕.试谈双履带行走装置的转弯理论和功率计算[J].工程机械，1987，1：19
[2]刘景鹏.排土（岩）机履带行走装置主要参数选定[J].机械研究与应用，2005，6：83-84.。