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TO代表轴线O在车辆纵向对称平面上的投影，TO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为：
图7－12 履带式车辆转向运动简图
RvZ (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的乘积。所以慢、快速侧履带的速度1v和2v分别为： υO2′2υROυ′O1′1ZωBZZZZBvBRvBvBRv5.0)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：
BRBRvv5.05.021
(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：
fffFFF5.021
(2)在相同的地面条件和负荷情况下，cosxF相当于直 线行驶的有效牵引力KPF，即：
图7－13 转向时作用在履带车辆上的外力 cosxKPFF
所以回转行驶的牵引平衡关系为：
KKPfKKxffKKFFFFFFFFFF212121cos (7-39)
设履带车辆回转行驶时，地面对车辆作用的阻力矩为M，在负荷xF作用下总的转向阻力矩为：
sinxTCFaMM (7-40)
式中：Ta—牵引点到轴线21OO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：
)(5.012KKZFFBM (7-41)
稳定转向时的力矩平衡关系为：
MFFBMMKKZ)(5.021 (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： μf2′Fα′K2FγO2MOF′f1K1′RXFFOO1ZωBBMFFBMFFKKKK5.05.021 (7-43)
式中：BM为在M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ZF表示。
变形得式：
zKKzKKFFFFFF5.05.021 (7-44)
令KZFFv所以KZvFF。υ称为转向参数，其意义为转向力与车辆切线牵引力之比。显然υ大表示转向阻力矩大，υ小表示转向阻力矩小。υ可以综合反映转向特性。将υ代入得：
)5.0()5.0(21vFFvFFKKKK (7-45)
下面就v值得变化来讨论一下履带车辆转向情况。
1.当ν=0时，转向阻力矩0M，KKKFFF5.021。表明车辆作直线行驶。
2.当ν=0.5时，内侧履带的驱动力，01KF，外侧履带的驱动力KKFF2。说明内侧转向离合器彻底分离，但制动器没有制动，牵引负荷完全由外侧履带承担。
3.当ν＜0.5时，内侧履带的驱动力，01KF，外侧履带驱动力12KKFF。说明内侧离合器处于半分离状态，内外侧履带都提供驱动力。 4.当ν＞0.5时，内侧履带的驱动力，01KF，外侧履带驱动力KKFF2。说明内侧离合器不仅完全分离，而且对驱动链轮施加了制动力矩，履带产生了制动力。
2.转向阻力矩
不带负荷时转向阻力矩M就是M。M也称为转向阻力矩，它与牵引负荷的横向分力所引起的转向阻力矩不同，它是履带绕其本身转动轴线1O(或2O)作相对转动时，地面对履带产生的阻力矩。
实验表明，当土壤和转向半径一定时，这些力与车辆重量大体成正比，且对履带相对转动轴线1O(或2O)形成阻力矩。所有作用的履带上单元阻力矩之和，就是履带式车辆的转向阻力矩M。为便于计算M的数值，作如下两点假设：
1.机重平均分布在两条履带上，且单位履带长度上的负荷为：
02LGqst
(7-46)
2.形成转向阻力矩M的反力都是横向力
且是均匀分布的。于是在牵引负荷横向分力的
影响下，车辆转向轴线将由原来通过履带接地几何中心移至21OO(见图7-14)，移动距离为0x。
根据横向力平衡原理，转向轴线偏移量0x可按下式计算：
2sin00LGFxsx (7-47)
图7-14 履带式车辆转向阻力的分布 式中：sG—整机使用重量；
μ—转向阻力系数。
根据上述假设，转向时地面对履带支承段的反作用力的分布如图7-14所示，为矩形分布。
在履带支承面上任何一微小单元长度dx，分配在其上的机器重量为xdxqt。总的转向阻力矩可按下式进行计算：
][2)2(0)2(00000xLxLttxdxqxdxqM
将(7-46)代入上式并积分得：
])2(1[42000LxLGMs (7-48)
式中：002Lx—转向轴线偏移系数。
式(7-48)说明，转向阻力矩随转向轴线偏移量得增加而增大，然而转向轴线的偏移量0x相对履带接地长度0L是较小的。如果设0)2(200Lx，此时转向阻力矩M可表示为：
40LGMs (7-49)
转向阻力系数μ表示作用在履带支撑面上单位机械重量所引起的土壤换算横向反力。它是综合考虑了土壤的横向和纵向的摩擦和挤压等因素的作用。一般用试验方法测定。 (三)影响履带车辆转向能力的因素
车辆转向时可能获得的最大转向力矩受发动机功率和土壤的附着条件两方面的制约。下面将分别讨论。
1．转向能力受限于发动机功率的条件
履带式车辆在水平地段上作稳定转向时所消耗的功率则由下列三部分所组成：
(1)车辆作基本直线运动所消耗的功率：
vFFvFtxK)cos(
(2)车辆绕本身的相对转动轴线OT转动所消耗的功率：
zTxszaFLGM)cos4(0
(3)转向机构或制动器的摩擦元件所消耗的功率：
rrrMP
式中：rM—转向离合器或制动器上的摩擦力矩；
r—制动器的角速度或转向离合器主从动片间的相对角速度。
由此可知，履带车辆作稳定转向时，传到中央传动从动齿轮上的功率可分为三部分，即：
rrzKMMvFM00 (7-50) 式中：0M—车辆在稳定转向时，作用在中央传动齿轮上的力矩；
0—车辆在稳定转向时，中央传动从动齿轮的角速度。
当车辆在相同条件下作等速直线运动时，传到中央传动从动齿轮上的功率等于：
vFMK00
(7-51)
式中：0M—车辆作等速直线运动时，作用在中央传动从动齿轮上的扭矩；
0—车辆作等速直线运动时，中央传动从动齿轮的角速度。
假定ee，则00。如果将车辆稳定转向时与等速直线运动时发动机转矩之比称为发动机载荷比，并用系数来表示，可以得到：
vFMMvFMMMMMMMMKrrzKeeee0000 (7-52)
式中：eM、eM—分别为车辆稳定转向时和等速直线运动时的发动机扭矩；
e、e—分别为车辆稳定转向时和等速直线运动时的曲轴转动角速度。
该式表示了在相同的土壤和载荷条件下，履带式车辆稳定转向时与直线运动时相比，其发动机功率增长情况。系数ξ值越大，车辆在急转弯时功率增长尤为显著。因此，发动机荷载比ξ是评价履带式车辆转向机构性能的一项指标。
2．转向能力受限于附着力的条件 当车辆在松软潮湿土壤或冰雪地上转弯时，有时会出现快速侧履带严重打滑而不能进行急转弯的现象。为了确保履带式车辆能稳定地进行转向，快速侧履带的驱动力必须满足下列不等式的要求，即：
)(5.02fGFsK (7-53)
式中：－快速侧履带与土壤的附着系数。
当车辆不带负荷在水平地段上作稳定转向时(即sfKxfGFFF,0)，上式可改写成：
或: 2)(5.045.05.0002BLfGBLGfGBMFFsSsfK (7-54)
该式表明，履带式车辆的转向能力不仅与土壤条件和履刺机构(系数、f及μ)有关，同时还与车辆的结构参数(BL0)有关。现代履带拖拉机的结构参数一般都能满足不带负荷急转弯的行驶条件。
同样分析，履带车辆内侧离合器被动鼓不制动转向的条件是：
01KF
当车辆不带牵引负荷在水平地段上作稳定转向时,上式可写为： 或：
fBLBLGfGBMFFssK2045.05.000F1 (7-55)
如果取松土地面的转向阻力系数7.0，滚动阻力系数1.0f，则转向附着条件式为：
fBL20≈0.3
由于现代履带拖拉机结构参数BL0远大于0.3，所以不带制动难以实现急转弯行驶。
(四)各种转向机构的转向性能及简单评价
1、转向离合器和单级行星机构对履带式车辆转向性能的影响
履带式车辆转向是利用转向机构来调节传至两侧履带上的驱动力，使左、右驱动轮上的驱动力不等来实现的。
图7-15上给出了装有转向离合器的履带式车辆后桥的结构简图(假定没有最终传动，但这不影响讨论问题的实质)。
2 b)a) 2121211
履带车辆转向动力学仿真知识
履带车辆转向动力学仿真知识
履带车辆转向动力学仿真是指通过计算机模拟履带车辆转向过程中的动力学特性。这项仿真技术可以帮助工程师更好地理解和研究履带车辆在不同转向条件下的行为，并优化车辆设计和控制系统。
在履带车辆转向动力学仿真中，需要考虑的关键因素包括车辆的质量、转向系统的特性、轮胎与地面的摩擦系数等。通过对这些因素进行建模和仿真，可以模拟出车辆在不同道路状况下的转向性能，包括转弯半径、侧滑角度、抓地力等。
在履带车辆转向动力学仿真中，常用的模型包括单轨模型和双轨模型。单轨模型认为车辆仅在一个垂直于轨道的平面上运动，忽略车辆的纵向运动。双轨模型则包括车辆的纵向运动，并考虑左右两侧履带之间的转弯差速。
履带车辆转向动力学仿真中，常用的仿真软件包括CarSim、ADAMS等。这些软件提供了丰富的车辆模型和分析工具，可以模拟车辆在各种道路条件下的转向动力学，如直线行驶、转弯、制动等。
通过履带车辆转向动力学仿真，工程师可以评估不同转向系统设计的性能，并进行优化。例如，可以通过仿真研究不同转向系统的刚度、行程、空转角度等参数对车辆的转向性能的影响。此外，还可以研究不同摩擦系数下车辆的侧滑情况，并通过调整控制策略提高车辆的稳定性和灵活性。
总之，履带车辆转向动力学仿真是一项重要的技术，可以帮助工程师更好地理解和研究履带车辆的转向特性。通过仿真研究，可以优化车辆的设计和控制系统，提高车辆的性能和可靠性。履带车辆转向动力学仿真是一项复杂而关键的技术，对于履带车辆的设计、性能分析和控制优化具有重要意义。本文将继续介绍履带车辆转向动力学仿真的相关内容，包括仿真模型、评估参数以及仿真结果的分析等。
一、仿真模型
在履带车辆转向动力学仿真中，最基本的模型分为单轨模型和双轨模型。单轨模型是将履带车辆简化为一个刚性运动体，并在一个垂直于车辆运动平面内进行建模，该模型忽略了车辆的纵向运动。而双轨模型则考虑了车辆的纵向运动，并通过差速控制来模拟履带车辆的转向情况。
履带收割机转向阀工作原理
履带收割机转向阀工作原理
履带收割机转向阀工作原理是通过控制液压系统中的流体流动来实现转向功能。具体工作原理如下：
1. 转向阀位于液压系统中，通常由一个机械手柄或电子控制器操作。
2. 当操作者转动手柄或通过控制器发送信号时，转向阀会接收到指令。
3. 转向阀接收到指令后，会改变内部的油液流动路径，从而控制液压系统中的流体流动方向。
4. 当液压系统中的流体流向对应的转向缸时，缸内的活塞会受到液压力的作用而移动。
5. 活塞的运动会导致履带收割机的转向系统发生变化，使机器转向。
6. 当操作者停止操作或调整手柄或控制器时，转向阀会根据新指令改变流动路径，并相应地调整液压系统中的流体流动方向，以实现新的转向。
通过以上工作原理，履带收割机能够实现灵活的转向操作，并在不同工作环境中进行精确的操作。
履带车辆坡道转向特性研究
第１２期 ２０１１年１２月 机械设计与制造 Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ １４９ 文章编号：１００１—３９９７（２０１ Ｉ）１２ ｌ４９－０３ 履带车辆坡道转向特性研究 闫清东１，２崔红伟 李宏才Ｉ＇。 （ 北京理工大学机械与车辆学院，北京】０００８１）（ 北京理工大学车辆传动国家重点实验室，北京１０００８１） Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｏｆ ｔｒａｃｋｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｏｎ ｒａｍｐ ＹＡＮ Ｑｉｎｇ－ｄｏｎｇ １，２ ＣＵＩ Ｈｏｎｇ－ｗｅＰ，ＬＩ Ｈｏｎｇ－ｃａｉ ＇ （ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００８ １，Ｃｈｉｎａ） （ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｋｅｙ Ｌａｂ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００８ １，Ｃｈｉｎａ） 【摘要】针对研究履带车辆坡道转向力学特性的必要性和重要性；根据履带车辆转向的运动特 点，对履带车辆坡道转向条件进行分析，建立了坡道转向动力学模型，推导出压力中心偏移量、接地面 瞬时转向中心偏移量、转向阻力矩、转向所需的制动力和牵引力随着履带车辆方位角的变化关系。通过 实例计算，分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的变化规律及不同转向半 径和坡度对转向稳定性的影响，指出了导致履带车辆坡道转向的不稳定因素。 关键词：履带车辆；坡道转向；动力学；转向稳定性 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅ ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ ａｎｄ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｏｆ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒａｍｐ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｗｅｒｅ ｄｅ— ｓｃｒｉｂｅｄ．Ａ ｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｒａｃｋｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ，ａ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｗａｓ ｅｓｔａｂ— ｌｉｓｈｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆｓｔｅｅｒｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｎ ｒａｍｐ．Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｆｏｒｍｕｌａ￥ｏｆｔｈｅ ｏｆｆｓｅｔ ｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｅｎｔｅｒ，ｔｈｅ ｏｆｆｓｅｔ ｏｆ ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏ￣ｔｕｒｎｉｎｇ ｃｅｎｔｅｒ，ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｂｒａｋｉｎｇｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｔｒａｃｔｉｏｎ ｐｕｌｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｚｉｍｕｔｈ ｗｅｒｅ ｄｅｄｕｃｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａｓ，ｔｈｅ ｃａｕｓｅ ａｎｄ ｒｕｌｅｓ ｏｆｔｈｅ ｏｆｆｓｅｔ ｏｆｉｎ— ｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｔｕｒｎｉｎｇ ｃｅｎｔｅｒ ａｎｄ ｔｒａｃｔｉｖｅ ｐｕｌｌ ｎｅｅｄｅｄ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｍｅｔｒｏｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｕｒｎｉｎｇ ｒａｄｉｕｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆｓｌｏｐｅ ｕｐｏｎ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗｅｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ，ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ｛ ｔ０ＴＳ ｏｆｃａｕｓｉｎｇ ｓｔｅｅｒ— ｉｎｇ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗｅｒｅ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｔｒａｃｋｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ；Ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｏｎ ｒａｍｐ；Ｄｙｎａｍｉｃｓ；Ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ 中图分类号：ＴＨ１６，Ｕ４６９．６９４文献标识码：Ａ １引言 履带车辆的转向性能是反映车辆机动能力的重要战术技术 指标之一。研究典陛能对于车辆转向机构的合理设计和正确使用 具有较大意义ｌ１ｌ。目前的履带车辆行驶理论只分析了履带车辆水 平面转向、纵向力或横向力单独作用下转向运动学和动力学特 性，但是履带车辆行驶的路面复杂多变，而且转向动作频繁，转向 过程的运动学和动力学抒｝生与多种因素有关。如能确定最困难转 向时运动学和动力学规律，一方而作为进行转向牵引计算和转向 机构结构和强度设计的根据，进而设计出更加合理的转向系统， 提高机动Ｊ生；另一方面掌握这些条件对转向的影响以便确定这些 外力作用下的使用规则，提高转向的稳定性，有助于消除车辆的 侧滑或侧翻的隐患，从而保证转向过程中的安全性。为此，对履带 式车辆在坡上转向动力学问题展开分析研究，并通过实例计算分 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 的变化规律及影响因素，分析了转向的不稳定因素 。 ２坡道转向条件分析 履带车辆在坡道上的方位图，如图１所示。为此，需要求出 在任意位置下相当的纵倾坡度和侧倾坡度，以便在分析过程中可 以更好地利用现有的结论。以履带车辆方位角在第一象限的情况 进行分析，坡道转向时受力分析图，如陶２所示。 ★来稿日期：２０１ １－０２—２５ ｏ Ｅ圾辅 ～＼向坡下 ／ ＝ ／ 壤璇 向坡 图１履带车辆在坡道上的方位图 图２坡道转向时受力分析 可以计算出履带车辆在坡角０，方位角 情况下相当的纵倾 坡角 和侧倾坡角卢：ｔａｎｄ＿－Ｇｓ ｉｎＯｃｏ ｓ￣ｏ—ｔａｎＯｃｏｓ （１） Ｌ，Ｃ０Ｓ（７ ｔａ ＝ ｔａｎ０ｓｉｎ （２） ｂＣＯＳｆｆ ３坡道转向动力学模型 ３，１压力中心偏移量 当履带车辆在坡道上转向时，在横向力和纵向力的作用下， 地面法向反力的压力中心不再和车辆平面中心重合，而是在横向 和纵向都有了一定的偏移量，假设压力中心纵向偏移量和横向偏 移量分别是 。和ｙｏ，根据力矩平衡方程式可得： ｆＸｈｇ＝Ｆｘ０ 【Ｙｈ ＝ （３）
履带车辆静液压双流驱动转向操纵机构的设计解读
履带车辆静液压双流驱动转向操纵机构的设计解读
首先，履带车辆静液压双流驱动转向操纵机构由液压系统和转向操纵系统两部分组成。液压系统主要包括主油泵、马达、马达锁定装置、主控制阀等元件，用来产生所需的液压驱动力。转向操纵系统主要包括转向操纵机构、操纵阀等元件，用来实现对转向操纵机构的控制。
在这种机构中，通过操纵阀控制液压系统中的流量分配，从而驱动不同的油缸。操纵阀通常采用手动或电动方式进行控制。当操纵阀的控制杆移动时，会改变液压系统中的流量分配，从而驱动液缸进行转向。
转向操纵机构由转向齿轮、扭转弹簧和驱动轮等组成。其中，转向齿轮通过驱动轮与履带车辆的履带进行连接，从而实现转向操纵。扭转弹簧的作用是提供转向齿轮的回正力，保证转向时的稳定性和准确性。
在进行转向时，通过控制操纵阀的位置和操纵杆的移动来改变液压系统中的流量分配。当液压系统中的流量分配改变时，液压缸会受到液压驱动力的作用，从而改变转向齿轮的位置。同时，扭转弹簧会提供回正力，使得转向齿轮回到中性位置。
总的来说，履带车辆静液压双流驱动转向操纵机构采用静液压驱动方式，通过控制液压系统中的流量来实现车辆的转向。它具有结构简单、回正力强和转向灵活等优点。在实际应用中，还可以根据具体需求进行优化和改进。
履带车辆高速转向漂移分析
2019·9设计·计算DesignandCalculation
履带车辆高速转向漂移分析
李国强，赵汗青陆军装甲兵学院车辆工程系
摘要｜为正确控制履带车辆高速转向漂移，分析履带车辆高速转向时的动力学、运动学特性，推导高、低速侧履带所需牵引力、所需制动力和转向阻力矩表达式，分析离心力对车辆转向的影响，给出转向半径、转向角速度及车辆发生漂移时临界速度、极限速度的计算方法，对车辆高速转向时的安全性进行分析，并进行实例计算分析，所得结论对履带车辆转向性能的评价、高速转向的正确操作有一定指导作用。关键词：履带车辆；高速转向；漂移分析
作者简介：李国强（1964—），男，河南开封人，教授，研究方向：装备运用工程。军用履带车辆速度越来越高，车辆高速转向时，会产生很大的离心力，车速越高，离心力越大，当车速高到一定程度，由于离心力的影响，履带车辆将产生漂移。漂移是指车头的方向与车身实际运动方向不重合，车头指向与车辆实际运动方向之间产生较大的夹角，又叫“侧滑”或“甩尾”。在正常的车辆驾驶中，为保证车辆行驶的安全性，应尽量避免出现漂移，出现漂移后驾驶员很难通过正常的操纵对车辆进行准确的轨迹控制，是非常危险的；但在专业驾驶技能的应用或比赛中，专业选手常常利用高速转向漂移实现快速转弯，充分发挥车辆的机动性能，达到意想不到的效果，实现普通驾驶操纵实现不了的特技运动。在近几年的国际间的坦克两项大赛中，比赛选手通过精确的漂移控制，达到缩短时间快速通过的目的。1履带车辆转向时的动力学分析1.1履带车辆转向时的受力分析履带车辆转向与轮式车辆转向方式不同，轮式车辆一般是通过改变转向轮相对地面的转向角度实现转向，履带车辆是通过改变两侧履带的速度实现转向，为实现两侧履带的速度差，转向机构一般串联在传动系统中。为
382019·
9第卷第期9总第期50551
简化问题，以平地转向进行研究，假设履带车辆的重心在车辆的几何中心，每侧履带的法向负荷和转向阻力均匀分布在下支履带上，履带车辆匀速转向时受力分析如图1所示，车辆的转向半径为R，转向时产生的离心力PL作用在车辆重心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：PL=mω2RC=4GRv22（2R+B）2g·cosα（1）车辆的转向角速度为ω：ω=v2R+B2（2）车辆重心的转向半径（O点到C点的距离）为RC：RC=Rcosα（3）车辆离心力横向分力PLx和纵向分离PLy分别为：PLx=PLcosα=4GRv22（2R+B）2g（4）
基于履带车辆稳态转向性能分析与试验
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1 转向模型基本假设及坐标系
基本假设条件
1)地面为硬路或铺装路，不计履带的沉陷以及履带板在侧向方向的推土效应。2)水平路面均匀稳态转向，两侧履带接地压力为均匀分布。3)不计履带宽度及张力变化对履带接地压力的影响，并假设履带为不可拉伸的均匀柔性带。4)履带车辆转向时的行驶阻力系数与直线行驶时相同。5)转向时履带上任意一点的剪切应力与该点的剪切位移量相关，其表达式为
τ=τmax(1-e-j/K)，其中 τmax为履带与地面之间的最大剪切应力;j 为地面土壤的剪切位移量;K 为土壤抗剪模量，且剪切应力方向与该点的滑动速度方向相反。
坐标系描述
为研究履带车辆的转向特性，假定履带车辆在转向过程中作 3 自由度平面运动，如图 1 所示为履带车辆转向运动学简图。在水平地面上建立惯性坐标系
XOY，并以履带车辆转向中心线与车体纵向中心线的交点 o 为坐标原点建立固结于车体上的连体坐标系 ---------------本文为网络收集精选范文、公文、论文、和其他应用文档，如需本文，请下载--------------
---------------本文为网络收集精选范文、公文、论文、和其他应用文档，如需本文，请下载-------------- xoy。
2 履带车辆转向模型的试验验证
以某型履带式装甲车辆为对象，基于建立的履带车辆转向动力学模型，仿真分析履带车辆的稳态转向性能，并根据试验结果对转向动力学模型进行验证。高速侧履带滑转率 σ2及低速侧履带滑移率 σ1的模型计算结果与试验结果分别随车辆实际转向半径 R
履带车辆转向功率分析
２００７年第１期 车辆与动力技术 Ｖｅｈｉｃｌｅ＆Ｐｏｗｅｒ Ｔｅ６ｈｎｏｌｏｇｙ 总第ｌ０５期
文章编号：１００９—４６８７（２００７）０１—００４５—０４
履带车辆转向功率分析
宋海军， 高连华， 李 军， 程军伟
（装甲兵工程学院，北京１０００７２）
摘要：对比了考虑履带与地面之间滑转滑移与不考虑滑转滑移的履带车辆转向功率消耗，分析了整车转向功率 比和外侧履带转向功率比，得出了不同车型的转向功率比，实验结果与理论分析基本吻合．
关键词：履带车辆；转向功率；功率比 中图分类号：Ｕ４６２．３ 文献标识码：Ａ
Ｔｈｅ Ｔｕｒｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｔｒａｃｋｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ
ＳＯＮＧ Ｈａｉ－ｊｕｎ， ＧＡＯ Ｌｉａｎ—ｈｕａ，ＬＩ Ｊｕｎ， ＣＨＥＮＧ Ｊｕｎ—ｗｅｉ （Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｒｍｏｒｅｄ Ｆｏｒｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｕｒｎ ｐｏｗｅｒ ｉｓ ｃｏｎｔｒａｓｔｅｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ｉｇｎｏｒｉｎｇ ｓｌｉｐｐａｇｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｓｌｉｐｐａｇｅ ｃｏｎｄｉ— ｔｉｏｎ．Ｔｕｒｎ ｐｏｗｅｒ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｗｈｏｌｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｎｄ ｔｈａｔ ｏｆ ｏｕｔｓｉｄｅ ｔｒａｃｋ ａｒｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉ—
ｃａ１ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｒａｔｉｏ ｉｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｈ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｂａｓｉｃａｌｌｙ ｔａｌｌｉｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ
ａｎａｌｙｓｅｓ． 一
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｃｋｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ；ｔｕｒｎ ｐｏｗｅｒ；ｐｏｗｅｒ ｒａｔｉｏ
自履带车辆问世以来，其转向性能研究始终受 到人们的关注¨ｊ．履带车辆的直驶与轮式车辆没
军用履带车辆转向机构发展综述.
军用履带车辆转向机构发展综述
吴宗文,
谭兵
(成都军区兵种训练基地装备部,四川崇州611237
1引言高速履带车辆直驶时因地面条件的复杂多变需不断地小角度修正方向,转向时为防止发动机熄火一般又需实施多次大角度分段转向。这些转向操作显著影响了履带车辆平均运动速度的提高。传动技术的发展使得履带车辆最大速度超过70km/h ,从而较大幅度地提高了车辆平均行驶速度,但高速转向容易发生失控而导致严重后果。此外,采用综合传动装置的新型军用履带车辆能够实现无级转向及小半径转向,这将为车辆的驾驶操作、使用维修、后勤保障、结构改进等方面带来新变化。因此,总结履带车辆转向机构的结构特点及发展规律,分析履带车辆转向过程的动态特性,探索提高履带车辆机动性尤其是转向机动性的途径十分必要。
履带车辆转向原理不同于轮式车辆,它需要专门的转向机构改变两侧履带卷绕速度大小或方向使车辆转向。履带车辆应用的转向机构依据功率流向可分为单功率流和双功率流传动。
2单功率流传动2.1
差速器
差速器式转向机构其类别从运动学上划分一般属于
单流差速式,其机构简图如图1所示。差速式转向机构的基本原理是转向时一侧履带降低的速度等于另一侧履带提高的速度,车辆几何中心的平均速度不变。单差速器转向机构主要应用到二战前大量生产的Carden Loyd 超轻型坦克上。但由于该型车辆直线行驶不稳定和转向灵活
性差等原因,很早就被淘汰了。为增大转向半径而改进的锥齿轮和直齿圆柱齿轮的双重差速器在国外早期的轻型履带车辆上广泛采用,如HS30、霍基斯、法国的Renault
NC 轻型坦克及美国M113步兵战车等。2.2
转向离合器和行星转向机
在变速机构后直接串联上某种转向机构,通过操纵一侧转向元件使该侧履带速度降低,另一侧保持直线行驶时速度不变,形成独立式转向机构。该类转向机构的典型代表有转向离合器、行星转向机等。
转向离合器转向机构通过制动带控制离合器的制动或滑磨以降低一侧履带的卷绕速度实现转向。尽管该型转向机构能实现的转向半径较小,但因结构简单,目前仅在一些履带式工程车辆应用。
履带车辆三种转向方式特性的对比分析
２０１０年４月 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 （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Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中进行了仿真。 运动学和动力学分析表明：在相同转向速度下，３种方式转向半径的变化率相同，但转向半径的数值不同，相比之 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，外侧升速式最大；内侧降速式转向可以实现较小的转向半径，而功率需求最低，是３种方式中最 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：Ｕ４６３。４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—１８８Ｘ（２０１０）０４—００４３—０４ ０ 引言 转向是履带车辆行驶理论中的核心问题。随着履 带车辆在农业机械、矿山机械甚至军车领域的广泛应 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，即转向 时外侧履带的速度高于内侧履带的速度。 从运动学的角度看，要实现两侧履带的速度差， 有３种典型的方式：一是中心差速式，即外侧履带速 度升高，内侧履带速度相应地降低，车辆平均速度不 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，通过制动内侧履带 使其降速，来实现两侧履带的速差，有些资料也将这 种方式称作独立式转向¨－２ ；三是外侧升速式，即内侧 履带速度不变，保持转向前的直驶车速，通过外侧履 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，并对３种方式的运动学特性和功率需求进行对 比分析，讨论其异同点，为转向策略的建立提供理论 依据。 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，两侧履带的速度相同，都等于平均车速。 收稿日期：２００９—０６—１ｌ 作者简介：陈泽宇（１９８２一），男，山东青岛人，博士研究生，（Ｅ—ｍａｉｌ） ｃｈｅｎｚｙ０２１８＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ。 通讯作者：张承宁（１９６３一），男，安徽太湖人，教授，博士生导师，（Ｅ— ｍａｉｌ）ｍｒｚｈｃｈｎ＠ｂｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。 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ｆｉｔ）。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。，且有如下关系 。＝ 一导ｃｃ，；： ＋了ＢＵ２ ∞（１）１＝ 一 ∞； ＝ ＋ ∞ ｌ， 转向时，各点的速度如图ｌ所示。其中： 为当前 时刻车辆中心的速度；ｕ 和ｕ 为两侧履带速度； 。为 转向前的直驶车速；Ｂ为履带中心距； 为转向半径。 ｕｙ ｒ ∞ Ｌ
履带式车辆的驾驶
履带式车辆的驾驶
一、履带式车辆的转向和制动
履带车辆的转向方式与轮式车辆不同，履带车辆行走机构相对于机体不能偏 转，它是靠改变两侧驱动轮上的驱动扭矩，使两边履带具有不同的驱动力而造成转向力矩， 从而实现转向。
改变传到两侧驱动轮上的驱动扭矩的机构是转向机构。履带拖拉机的转向系是由转向机构和 转向操纵机构两部分组成的。
转向机构安装在履带拖拉机的后桥中，它把由中央传动传来的动力传递给两侧的最终传动， 因此，它是从发动机到驱动轮之间的动力传递线路中的一个环节。
转向机构应能使拖拉机既可转大弯也可转小弯。例如，拖拉机向一侧转向时，减小这一侧驱 动轮的驱动扭矩可以转大弯(转弯半径大)，切断驱动扭矩可以转较小的弯，切断动力以后 再制动驱动轮可以转更小的弯甚至原地转弯。因此，转向机构包括两个阶段的作用：第一阶 段逐渐减小以至切断一侧驱动轮的驱动扭矩，使该侧履带所产生的驱动力逐渐减小以至等于 零。第二阶段逐渐对驱动轮施加制动以至完全刹住，使这侧履带不仅没有驱动力而且产生与 拖拉机行驶方向相反的制动力。只有这样，才能使履带拖拉机以各种不同的转弯半径进行转 向。
由此可见，履带式车辆的制动器除了用作整个车辆的刹车和斜坡停车外，主要用来协助转向 ，因此也可把它看作是转向机构的一个组成部分。在有些转向机构中，减小以至切断一侧驱 动轮的驱动扭矩就是靠制动器来实现，因此在这些结构中，制动器就是转向机构中的不可分 割的一个组成部分。
履带式车辆的转向机构主要有离合器、制动器转向机构，行星转向机构，差速式转向机构。 其转向操纵大部分是通过操纵转向离合器和制动器达至改变两侧驱动轮的驱动，使两侧履 带具有不同的驱动力，而造成转向力矩，从而实现转向。对于多机驱动的履带式工程机械， 左右履带由可逆转的液压马达或电动机分别驱动。在这种情况下，可采用相反的方向驱动左 右履带，达到转向的目的。
马力较大的红旗-100拖拉机，为了减轻驾驶员的劳动强度，装有分离转向离合器的液压式转 向加力器，使杠杆上的操纵力由35kg减小到5kg。