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开题报告
论文题目:铰接式履带运输车行驶性能研究
院系:机械科学与工程学院
专业:机械设计与理论
姓名:李阳
导师:成凯(教授)
时间:2016.10.10 目录
1论文题目,选题依据1
1.1题目:铰接式履带运输车转向性能分析1
1.2选题依据1
2选题意义1
2.1选题的理论意义1
2.2现实意义2
3课题国内外研究现状2
3.1国外研究情况2
3.2国内研究情况3
3.3对比分析4
4论文的基本内容,拟要解决的主要问题及研究方法4
4.1论文的研究目标,基本内容4
4.2拟要解决的主要问题5
4.3研究方法5
4.3.1虚拟样机技术5
4.3.2多刚体系统动力学6
4.3.3基于Recurdyn的虚拟样机研究7
5预期的研究成果8
6论文工作进度计划8
7参考文献I
开题报告
论文题目,选题依据
题目:铰接式履带运输车行驶性能分析
选题依据
本题以吉林大学与哈尔滨北方特种车辆公司的合作项目《铰接式履带运输车》为依托,进行铰接式履带车转向性能的分析,得出转向阻力的计算公式,从而为设计人员提供设计理论依据,缩短样机开发时间,减少设计成本.
本篇论文转载于:http://www.sxsky.net/xie/070359939.html
铰接式履带运输车是一种适应地形广,在军事和民用上都能起到重要运输作用的工程车辆.由于它通过能力极强,具有其他车辆无可比拟的良好性能.铰接式履带车由两节车体组成,在通过起伏地形时,两节车体就可以随着地形的变化做出相应的调整,使有限的履带长度能尽可能地保持与地面的接触,进而获得较高的通过能力.正是出于这种原因,能大幅度提高越障能力的铰接式方案很早就在军事以及边远地带的地面车辆上得到广泛应用.车辆能通过沙漠,雪地,沼泽等恶劣路况,车辆分为前后两车厢,中间通过铰接机构连接,可实现两车厢相对转向,俯仰及水平扭转.能够进行短里程的涉水浮行前进.前后车厢都有驱动桥,共有四条履带,以获得足够大的牵引力.铰接式履带运输车目前主要应用于军事物资输送和抢险救灾等.
选题意义
选题的理论意义
履带车辆的转向性能研究多年来一直以"经验+试验"为依据,这种方法是建立在大量的经验公式和试验的基础上的,需要大量的人力物力,研制周期长,特别是对影响履带车辆性能的诸多因素难以有定量的识别和刻画.
通过多体动力学软件建立履带车辆的虚拟样机,它能够反映实际产品的特性,包括外观,空间关系以及运动学和动力学特性.图1所示,这就是履带车辆前进的主动力,该力不同于地面的摩擦力.摩擦力是由于垂直方向上的力(即重力)引起的.
图1在履带作用下,土壤剪切位移的形成
Bekker的理论被wong.J.Y(1986)进一步发展,Kitano基于Bekker的理论.不仅分析了普通的履带车辆的运动特性,还分析了有关节的履带车辆的运动特性.AnhTuanLe(l999)的研究中,建立了带滑转的履带与地面的力学模型,定性定量的描述了车辆,地面参数对车辆的作用力,建立了与地面参数有关的车辆动力学方程,这个方程能表示履带滑转,车辆倾角和地面参数,通过实验验证了模型的可行性,在利用土壤力学详细分析了履带和地面之间的作用力之后,建立了车体的平面运动模型.在分析车辆的平面运动过程中,作者认为车辆转向时所受的侧向摩擦力应该为三角分布,而不是传统的矩形分布.AnhTuanLe还重点讨论了牵引力,履带几何参数,土壤力学之间的关系.
马郑东[28](2006)建立车轮,履带,地面的力学模型,分析了多体式履带和一体柔性履带对地面的压力的不同,如图2所示,
图2两种车轮,履带,地形模型相互作用力比较
铰接式履带车辆国外已有成熟产品,例如:瑞典Bv206全地形运输车,瑞典Bv202履带式雪地车,BVS10全地形运输车(Bv206升级版),芬兰西苏(SISU)NA-140全地形车,意大利普里诺茨全履带式雪地车.还有就是俄罗斯的全系列铰接式履带运输车.
国内研究情况
上世纪90年代,辽宁朝阳重型机械厂仿研Bv206,开发出CTW12铰接式履带运输车样机,但一直没有量产.
目前,国内对铰接式履带车辆的研究,主要是中南大学对海底采矿车的研究.赵辉,通过研究得出铰接式转向与滑移转向相比,转向所需功率要小的多.采用铰接转向时,车辆的合成前进推力不变,而采用滑移转向时最大合成前进推力将会减小.因此铰接式转向可对车辆提供更好的机动性.但是铰接转向式车辆由于受到转向结构的限制转向半径要比采用滑移转向的车辆大.陈金涛建立铰接式履带车辆的虚拟样机,对铰接式履带车的铰接转向性能进行了仿真,分析了转向过程中转向角速度,转向轨迹及转向功率消耗情况.得出铰接转向所耗功率是传统的差速转向的34.8%,接近传统差速转向所耗功率的1/3.在铰接转向过程中,外侧履带伴随着滑转,内侧履带伴随着滑移,内侧履带驱动轮所耗功率要比外侧履带驱动轮所耗功率大一些.
王国强(1997)考虑软路面的地面参数及履带宽度,分析了结构参数对铰接式履带车辆稳态转向性能的影响.作如下简化:①前,后车质心与车辆几何中心Oi(i等于1,2)重合,②履带接地比压均匀,在转向过程中履带各点的下陷量相同,且等于静止时的下陷量.建立转向动力学方程,通过实验研究,得出铰接式履带车辆的宽度对转向性能没有影响,后车与前车履带接地长度比增大时,转向不准确度ε减少,而驱动力增加率λ变大,为使ε及λ均较小,前,后履带接地长度应相等.
马伟标等人对履带预张力对车辆软土通过性的影响规律进行了研究,建立了履带车辆与地面的相互作用模型.仿真结果表明,适当增加略带预张力可有效降低车辆的平均最大压力,并提高其挂钩牵引性能.
对比分析
综上所述,对于车辆转向性能预测的方法主要有:
①理论分析计算,主要是建立车辆的转向动力学方程,基于数值算法通过计算机进行求解.理论分析可以促进本学科内及相关学科理论发展,但很难明确各个参数在车辆行驶中影响,需要通达大量实验数据来分析,时间周期长,消耗大量人力和物力.
②等比例缩小模型实验研究,制造出等比例缩小的样机,通过对该样机的实验来预测车辆性能.小模型能够减小成本投入,但要模型缩小的同时可能会产生一些不可预知的因素.
③虚拟样机仿真,在虚拟样机软件中建立起三维样机模型,通过软件自动建立起动力学方程,利用软件内部算法进行求解,可以方便且直观的得到各种监测量的时间历程,能够不断的修改参数再次进行仿真,节约人力和物力成本.
本文采用理论分析加上虚拟样机仿真的方法来进行车辆行驶性能的预测,运用理论建立铰接式履带车辆转向动力学方程,计算转向阻力,通过虚拟样机的仿真分析,来得到相关的性能数据,反过来分析这些数据,来确定各参数在车性能中的影响.
论文的基本内容,拟要解决的主要问题及研究方法
论文的研究目标,基本内容
研究目标:在多体动力学软件中建立铰接式履带车辆的虚拟样机及软,硬地面模型,分析铰接式履带车辆在软,硬地面上的转向性能,得出车辆各参数对车辆转向性能的影响,确定合理的车辆参数.
基本内容:利用多体动力学软件建立三维虚拟样机模型,包括履带系统模型和扭杆悬架系统模型,液压铰接转向机构模型,以及软,硬地面模型.
液压铰接转向机构运动学分析,得出油缸运动与转向角速度关系,优化设计液压铰接转向机构.
在一定假设的前提下,建立铰接式履带车原地转向动力学模型,主要包括稳态转向和瞬态转向,解决转向过程中瞬心位置的确定,负重轮下的接地压力的简化,计算转向阻力和转向消耗功率.
在虚拟样机软件中进行样机转向性能仿真,分别进行在软地,硬地上的高,低速转向仿真,得出四种工况下前后车辆质心的运动轨迹,履带受到的阻力,评价转向动力性及车辆转向时的稳定性.改变前后车辆质心,弹性中心等参数进行仿真,得出前后车辆参数对车辆转向性能的影响.
针对四条履带有差速和前后车无差速而左右两侧履带有差速两种情况,分析车辆转向半径,前后两车的质心轨迹,各条履带的转向阻力,消耗的转向功率,分析履带的滑转与滑移,以及车辆转向时的稳定性.
拟要解决的主要问题
虚拟样机中履带模型的建立,该车辆的履带与传统的履带不同,采用的在橡胶输送带上固定履带骨架,通过主动轮的拨动轮来拨动履带骨架,从而使车辆向前行驶.
履带张紧力对车辆在软,硬路
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