滑移装载机的转向原理分析

图"
转向运动示意图
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２００１ 工程机械， （ ６）
设计 ・ 计算
!（ ! ! "#! $） ／ $ 机器转动的角速度为 ω： %"& 式中 )—— —滚动阻力系数 %)& 转向时， 轮胎所受的侧向阻力 &* 也与其附 着重量成正比。即： &*"!&*$!&*’!&*(!/ 0μ／ ( %*& 式中 μ—— —侧向阻力系数 %*& 机器所受的作业阻力 &’+ 仍然在机器的纵 向中心平面内。 !"! 力学分析 在前进方向取力平衡得： &’+＝（&’１＋ &’２＋ &’３＋ &’４）－（&)１＋ &)２＋ &)３＋ &)４） 把（５）代入上式整理， 有：
５５， ０５， φ＝ μ＝０． ’＝０． 则有： (／ ) "１． １ （３ ） 在 松 散 的 土 路 上 运 行 时 ，φ ! μ ! " # $% ， &!"#"’， 则有： (／ ) "１． １８４
( 结论
!"$ 为了保证机器可靠转向， 滑移转向装载机 ２％ ￣２０％ 以上。具 的轮距应该大于轴距， 其幅度在 体数据应根据机器作业时的路况，将相应的 φ、 μ、 ’ 代入 （ １８） 求得。 !’$ 滑移转向装载机转向时机器所能产生的最 大牵引力小于直行时所能产生的最大牵引力。
（１０）
（１１）
%"$&
（１３）
%"(&
&’１、 &’３ 变成为 在极限情况（ 外侧打滑） 下， &φ"、 &φ+， 可由 （ ４） 求出， 上式成为： &’+!/ * , / 0μ （１５） （ 0 φ*)） #
３
讨论
— ２５ —
设计 ・ 计算
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牵引力
我们知道， 在直线行驶时， 机器的牵引力满足 下式： !＇ （１６） （ φ&’） "# ! $% 比较 （ １５） （ 、 １６） 两式可知： Ｐ＇ ＞ !"#$ ! "# "# 即转向时机器所能产生的最大牵引力小于直行 时所能产生的最大牵引力。 !"$ 转向条件 ３．２．１ 一般情况 !"#＝０（ 在行驶状态下， 不产生牵引力， ， １５） 可变 为： ( " μ φ% ’ ) !"&$
&’+＝ &’１＋ &’２＋ &’３＋ &’４－/ 0)
ω! ! ! ! " ! ! $ " " # #／ $ $%#／ $
由此可得质心的运动半径 " 为： " !’()#%! $#! "&／ %! $*! "&
%$&
%+&
$ 转向过程的动力学分析
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几点假设
图 ２ 为转向时机器在水平面内的受力状态示 &)(、 & ２， ３， ４） （ 意图。图中 &’(、 分别为第 ( 个 *( (＝１ ， 轮胎转向时所承受的驱动力、 滚动阻力和侧向力； &’+ 为机器所承受的作业阻力。因为转向时轮胎边 滚边侧滑， 受力状况比较复杂， 特作以下假设：
! 转向过程的运动学分析
图 １ 为机器在水平地面上转向时四个车轮 的运动情况示意图。内侧车轮的速度为 ! １， 外侧 ! " ! 车轮的速度为 ２， 则中心 Ｔ 的速度 为：
— ２４ —
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器的转向条件。
关键词： 滑移式装载机
转向条件
滑移转向装载机的转向原理分析
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数： 郁录平， 张志友 长安大学 工程机械 CONSTRUCTION MACHINERY AND EQUIPMENT 2001，32(6) 2次
参考文献(2条) 1.张光裕.许纯新 工程机械底盘设计 1988 2.庄继德 汽车地面力学 1980
引证文献(2条) 1.房光辉.翁新华.顾毅.叶敬安 一种机器人的新型运动方式研究[期刊论文]-机电一体化 2008(7) 2.司癸卯.张健.王玉柱.何通俊 滑移转向装载机设计计算[期刊论文]-筑路机械与施工机械化 2008(4)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gcjx200106010.aspx 授权使用：中南大学(zndx)，授权号：3760a0b9-8b06-45fc-b165-9e92009de688 下载时间：2011年2月22日
（ ９）
图!
转向受力分析图
%"& 由于机器轮胎的接地面尺寸远远地小于它 的轮距 #、 轴距 , ， 所以将轮胎与地面的接触看作 点接触， 其接触点就是轮胎的接地面中心； %$& 因为转向时机器的速度比较低， 离心力忽 略不计； 转向时机器的切向速度 ! 为一常量， 其切 向加速度略去不计； %’& 机器的重心位于四个轮胎所形成四边形的 中心 -.， 四个轮胎的附着重量相同。 四个轮胎所产 生的最大驱动力 （ 即附着力） 数值相同， 即： &φ"!&φ$!&φ’!&φ(!/ 0φ／ ( %(& 式中 / 0—— —机器的附着重量 φ—— —附着系数 &φ(—— —第 ( 个轮胎的附着力 %(& 转向时， 轮胎的滚动阻力系数与直行时相 同。这样， 转向时四个轮胎所受的滚动阻力数值相 等， 并且与直线行驶时的阻力相同。即： &)"!&)$!&)’!&)(!/ 0)／ ( %)&
%+& （８）
转向时， 设机器以角速度 ω 绕瞬心 - 点 （ 图 ２） 转动。 根据理论力学原理， 我们将机器的运动分 解为随质心 -. 的平动和绕质心 -. 的转动， 这样所 有的阻力 （ 作业阻力、 滚动阻力、 侧向阻力） 对 -. 的力矩形成了转向阻力矩 1)；四个轮胎驱动力对 -. 的力矩形成了转向动力矩 1’。 机器所受的转向阻力矩 1) 为： 1)＝ # （&)１＋ &)３）－（&)２＋ &)４）＋ , （&*１＋ &*２＋ &*３＋ &*４） ２ ２ 将 （ ５） （ 、 ６） 代入上式并整理， 得 , 1)＝ / 0μ ２
Ｐｏｗｅｒ－ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ＷＹＬ２０Ｂ Ｗｈｅｅｌ
Ｔｙｐｅ Ｅｘｃａｖａｔｏｒ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｗｏｒｋ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｓａｖｅ ｐｏｗｅｒ， ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｗｈｅｅｌ ｔｙｐｅ ｅｘｃａｖａｔｏｒ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ａｄｊｕｓｔ ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｅｎ－ ｇｉｎｅ ａｎｄ ｉｎｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｖａｒｉａｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｐｕｍｐ ｗｉｔｈ ａ ｍｉｃｒｏ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ－ｂａｓｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｗｏｒｋ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｗｈｅｅｌ ｔｙｐｅ ｅｘｃａｖａｔｏｒ Ｐｏｗｅｒ－ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ !(;<+$-/ ("#%&"55-&
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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长安大学
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郁录平 张志友
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摘 要 本文利用地面—车辆力学理论， 分析了滑移转向式装载机的转向原理， 并提出了这种机
滑移转向式装载机由于其机动灵活、 使用方 便， 因此在市政建设等狭窄场地得到了广泛的应 用。本文利用地面—车辆力学理论， 分析它的转 向原理， 提出了笔者对这种机器的转向条件的看 法。
２００１ 工程机械， （ ６）
机器所产生的转向动力矩 1’ 为： 1’＝ # （&’１＋ &’３）－# （&’２＋ &’４） ２ ２ 很明显， 要使机器实现转向应该满足： 1)!1’ （９）、 （１０）代入（１１）整理， 得 （&’２＋ &’４）!（&’１＋ &’３）－, / 0μ # 由（８）得： &’２＋ &’４＝ &’ｐ－（&’１＋ &’３）＋ / 0) （１３）代入（１２）整理， 得 &’+!２（&’１＋ &’３）－/ 0)－, / 0μ #
参考文献 １ 张光裕， 许纯新 ． 工程机械底盘设计 ． 北京： 机械工业出版 １９８８ 社， ２ 庄继德． １９８０ 汽车地面力学． 北京： 机械工业出版社， 通讯地址： 西安市南二环中段长安大学 ４６６ 信箱 （ ７１００６４） ２０００－１１－１４ （ 收稿日期： ）
这就是行驶时机器正常转向 应 满 足 的 几 何 条 件。 ３． ２． ２ 典型工况讨论 !"$ 如果机器运行于附着状况良好的混凝土 ９， ０２， ’＝０． 地面上， 这时 φ＝ μ＝０． 由 （ １８） 可得： (／ ) "１． ０２３ !’$ 若 机 器 运 行 在 干 硬 土 地 面 上 ， 这 时