履带车辆三种转向方式特性的对比分析

２１ ０ ０年 ４月
１ １ 中心 差 速式 ．
农 机 化 研 究
程 为
一
第 ４期
中心差速转 向方式 中， 外侧 履带速度 增加 ， 内侧 履带速度相应下降 ， 车辆 中心速度 ｕ始终保持转 向前
的速度 Ⅱ 不 变 ， 以 。 所 ： ｕ ； ＝０ ０ｈ １ ２ 内侧 降速式 ． （） ４
变， 保持转 向前的直驶 车速 ； 二是内侧降速式 ， 即外侧
履 带保 持转 向前 的 直驶 车 速 不 变 ， 过 制 动 内侧 履 带 通
ｒ
∞
使其降速 ， 实现两侧履 带 的速差 ， 来 有些 资料也将这 种 方式 称作 独 立式 转 向¨ ２； 是 外侧 升 速 式 ， 内侧 － 三 即
收稿 日期 ：２ ０ ０ ９—０ ６— １ ｌ 作者 简介 ：陈泽宇 （ ９ ２一） 男 ， １８ ， 山东青岛 人， 博士研 究生 ， Ｅ—ｍ ｉ （ ａｌ ）
ｃ ｅ ｚ ０ ８＠ ｓｎ ． ｏ 。 ｈ ｎ ｙ ２１ ｉａ ｃ ｒ ｎ
冬 南 态
当 Ｙ＝ ０时 ， 向方式对应着 中心差速式 ； Ｙ＝ 转 当 ０５ ．Ｂ时， 对应 内侧 降速式 ； Ｙ＝ 一 ． Ｂ时 ， 当 ０５ 对应外 侧升速式。
当车辆转向时 ， 车体除 了做平移运动 ， 还做旋 转运动 ， 车体存在一个角速度 ｆ ｉ ｔ ） 。此时 ， 两侧履带的速度不同 ， 外 侧 履 带 的速 度 “ 高 于 内侧 履 带 ｕ ， 有 如下 关 系 ： 。且
带 车 辆在 农 业机 械 、 山机 械甚 至军 车领 域 的 广 泛 应 矿
向半 径 的变 化 规 律 进行 了研 究 ； 比了 ３种 转 向方 式 的 内外 侧 履 带 功 率 需 求 ； Ｍａ ａ ／ ｉ ｌ ｋ中进 行 了仿 真 。 对 在 ｔ ｂ Ｓｍｕｉ ｌ ｎ 运 动 学 和动 力 学 分 析 表 明 ： 相 同转 向 速度 下 ， 在 ３种 方 式转 向半 径 的 变化 率 相 同 ， 转 向半 径 的数 值 不 同 ， 比之 但 相 下 内侧 降速 式 的 转 向半 径 最 小 。功率 需 求 分 析 和 仿 真 结 果 表 明 ： 内侧 降速 式 转 向 的外 侧 履 带 功 率 需 求 最 小 ， 中 心差 速 式较 大 ， 侧 升 速 式最 大 ； 外 内侧 降速 式 转 向可 以 实 现 较 小 的 转 向半 径 ， 功 率 需 求 最 低 ， ３种 方 式 中最 而 是
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农 机 化 研 究
第 ４期
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
（ 京 理 工 大学 机 械 与 车辆 工 程 学 院 ，北 京 １ ０ ８ ） 北 ０ ０ １ 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 ； ３种 方 式 下 的 转 对
为合 适 的选 择 。
关 键 词 ：履 带 车 辆 ；转 向特 性 ；转 向 方式 ；仿 真
中图分类 号 ： Ｕ ６ 。 ４ ３４ 文献标识 码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ０ ０ ３—１ ８ ２ １ ０ ０ ４ ０ ８ Ｘ（ ０ ０）４— ０ ３— ４
０ 引 言
转 向是 履 带 车辆 行 驶理 论 中的核 心 问题 。随着 履
。 ＝ 一
（ ｌ １ ， ）
转 向时 ， 点 的速 度 如 图 ｌ所 示 。其 中 ： 为 当前 各 时刻 车辆 中心 的速 度 ； 和 ｕ 为两 侧 履 带 速 度 ；。为 ｕ 转 向前 的直 驶 车速 ； Ｂ为 履带 中心距 ； 为转 向半 径 。
ｕ
ｙ
有 ３种 典 型 的方 式 ： 是 中心 差 速 式 ， 外 侧 履 带 速 一 即 度升高 ， 内侧 履 带 速 度 相 应 地 降低 ， 辆 平 均 速 度 不 车
，Ｉ一２ ＦＲ ＝ ６ ｍｈ
（ ） 一 ｌ Ｆ 詈 Ｍ＝ｉ ２ ， ｏ
ｔ ｘ ＧＬ
＝
内侧降速 的转 向方式 中， 外侧履带速度 始终保
持 不变 ， 于转 向 前 的 车 辆 直 驶 速 度 ｕ ， 侧 履 带 速 等 。内 度 降低 来 实现转 向所需 要 的速 差 ， 有 则
用， 对其转 向理论的研究 显得十分必要。履 带车辆的 转 向是通 过 两侧 履 带 产 生 的速 度 差 来 完 成 的 ， 转 向 即
时Байду номын сангаас侧 履 带 的速 度 高于 内侧履 带 的 速度 。
从 运动 学 的 角 度 看 ， 实 现 两 侧 履 带 的速 度 差 ， 要
１ 一 ｃ Ｕ： ∞ ＝ ∞ ２ ＋ ∞ 导， 了 ｃ ＝ Ｂ ；
履 带 速 度 不 变 ， 持 转 向 前 的直 驶 车 速 ， 过 外 侧 履 保 通 带 速度 增加 来 实现 车 辆 的转 向。 本文 即针对 履 带 车辆 的这 ３种 典 型转 向 方式 展 开 研究 ， 对 ３种 方 式 的 运 动 学 特 性 和 功 率 需 求 进 行 对 并 比分 析 ， 论 其 异 同点 ， 转 向 策 略 的建 立 提 供 理 论 讨 为
由式 （ ） 知 ， 向半 径 Ｒ＝ｕ ｔ， ２可 转 ／ｏ对 积 分得
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通讯作者 ：张承 宁（ ９ ３一） 男 ， １６ ， 安徽太湖 人 ， 教授 ， 士生导师 ， Ｅ— 博 （
ｍａ ） ｒｈｈ ＠ ｂｔｅ ｕ ｃ 。 ｉ ｍ ｚｃ ｎ ｉ ｄ ．ｎ ｌ ．
依据。
图 １ 转 向 速 度 图
Ｌ
在转向过程中 ， 两侧履带 速度 ｕ 和 ， 向角速 。 转
度 ∞与 Ｒ之 间 的关 系 为
一
１ ３种 转 向方 式 运 动 学 分 析
在车辆直驶 时 ， 车体 只做平 移运 动 ， 车上各 点牵
连速 度相 同 ， 侧履 带 的 速 度 相 同 ， 等 于平 均 车 速 。 两 都