分析了铰接履带车辆在坡上行驶时的受力情况,建立了差速器工作与闭锁时车辆稳态行驶的力学方程,在RecurDyn软件中建立了铰接式履带车辆的多体动力学模型和差速器工作与闭锁时的驱动控制模型,进行了硬质路面、黏土路面、重黏土路面和干沙路面的爬坡仿真,分析了部分履带行走机构工作条件下的爬坡能力,分析了履刺高度对爬坡能力影响。 ### 基于RecurDyn的铰接式履带车辆爬坡性能分析 #### 一、引言 铰接式履带车辆作为一种重要的工程机械，在煤矿等恶劣环境下具有广泛的应用前景。这种车辆通常装备四条履带行走机构，在不同的路况条件下能够实现灵活的行驶模式调整，以确保最佳的牵引力表现。为了深入研究这类车辆的爬坡性能，本研究通过RecurDyn软件建立了铰接式履带车辆的多体动力学模型，并进行了多种路面条件下的爬坡仿真试验。 #### 二、铰接履带车辆爬坡行驶的力学分析 铰接履带车辆在坡上行驶时的受力分析是理解其爬坡性能的基础。车辆在坡道上行驶时主要受到以下几种力的作用： 1. **牵引力**（F）：发动机提供的动力。 2. **滚动阻力**（Fr）：履带与地面接触时产生的阻力。 3. **重力**（mgn）：车辆自身的重量。 4. **支撑力**（N）：地面给予车辆的支持力。 5. **前后车相互作用力**（Fx、Fy）：铰接结构使得前后两部分车辆之间存在相互作用力。 对于铰接式履带车辆而言，可以将整个系统分为前后两个部分进行分析： - **前车受力分析**： - 牵引力（F1）、滚动阻力（Fr1）、重力（mgnsinθ）、前后车相互作用力（Fx、Fy）之间的关系满足一定的平衡条件。 - 通过这些力的平衡方程可以求解出在特定工况下车辆的稳定状态。 - **后车受力分析**： - 后车同样受到牵引力（F2）、滚动阻力（Fr2）、重力、相互作用力的影响，且满足类似的平衡条件。 #### 三、差速器工作与闭锁时的力学方程 当车辆行驶在不同路况下时，差速器的工作状态会直接影响到车辆的爬坡能力： 1. **中央差速器正常工作时**： - 牵引力（F1 = F2）取决于发动机提供给车辆的最大驱动力以及地面所能提供的最大推力中的较小值。 - 正常工作时，车辆可以通过差速器调节前后轮的速度差异，以适应不同的路面条件。 2. **中央差速器闭锁时**： - 当需要克服更大的阻力时，可以通过闭锁差速器使前后两部分同时工作，从而获得更高的牵引力。 - 在这种情况下，总牵引力（F1 + F2）将等于发动机最大驱动力与地面提供最大推力之和的最小值。 #### 四、RecurDyn中虚拟样机的建立 为了更精确地模拟铰接式履带车辆在各种路况下的表现，研究人员利用RecurDyn软件建立了车辆的多体动力学模型： 1. **多体动力学模型**： - 使用三维软件Pro/E设计前后车身及铰接系统，并将其导入RecurDyn中。 - 履带部分则通过RecurDyn/HM模块进行建模。 2. **驱动控制模型**： - 根据差速器的不同工作状态，建立相应的驱动控制系统模型。 - 通过仿真试验验证车辆在不同路况下的爬坡性能。 #### 五、爬坡仿真分析 为了全面评估铰接式履带车辆的爬坡能力，本研究分别进行了以下几种路面条件下的仿真试验： 1. **硬质路面**：代表较为理想的行驶环境，可以用来测试车辆的基本爬坡性能。 2. **黏土路面**：模拟较软的地面，考察车辆在这种路面上的表现。 3. **重黏土路面**：进一步增加地面的软度，以检验车辆应对极端条件的能力。 4. **干沙路面**：模拟沙漠等低摩擦力环境，评估车辆在此类路面的适应性。 #### 六、履刺高度对爬坡能力的影响 履刺是履带行走机构的重要组成部分，其高度直接影响到车辆与地面的接触方式及其抓地力。通过改变履刺高度，研究人员分析了这一参数变化对车辆爬坡性能的影响。 - **结论**：通过仿真结果可以看出，履刺高度的变化显著影响着车辆的爬坡能力。适当增加履刺高度可以提高车辆在软质路面上的牵引力，进而改善其爬坡性能。然而，过高的履刺可能会导致额外的阻力，反而降低效率。 通过对铰接式履带车辆爬坡性能的综合分析，我们可以更深入地了解这类车辆的工作原理及其在不同路况下的适应能力。这为未来车辆的设计提供了宝贵的参考依据。

针对预装备东方红1302R的HMT样机，开发了HMT试验台架。在实验台架的测控系统中，下位机完成对发动机油门和电涡流测功机的控制，上位机通过数据总线对各种信号进行采集和处理，同时完成对下位机的控制。基于虚拟仪器的软件系统完成人机交互过程。实验证明该试验台测控系统能够满足HMT样机的试验需要，完成HMT样机性能测试。

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分析了双侧电传动履带车辆的小半径转向理论，研究了在给定两侧电机力矩的情况下的转向特性，结果表明原地起步小半径转向工况可以分为三个阶段，第一阶段为固定转向半径的加速转向，第二阶段降半径转向，第三阶段为固定转向半径的匀速转向；有初速的小半径转向工况在转向初期转向半径从无穷大迅速降低并达到稳定值，之后的变化特性便与原地起步转向完全相同。在理论分析的基础上，设计了小半径转向控制策略，在MATLAB/simulink中进行了转向动力学仿真，表明转向控制策略有效。