發(fā)布時(shí)間：2020-10-08 22:19

　　 多軸輪式車輛因其動力性能強(qiáng)和承載能力高,廣泛應(yīng)用于軍事、電力、高鐵和風(fēng)電等領(lǐng)域,隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展而需求量大。多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是多軸車輛的核心系統(tǒng)之一,其性能直接決定著多軸車輛的操控穩(wěn)定性與行駛安全性,已成為評價(jià)各國現(xiàn)代大型輪式車輛發(fā)展水平的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此,高性能多軸車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)為單自由度結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)向時(shí)無法實(shí)現(xiàn)全輪純滾動轉(zhuǎn)向,這使得輪胎在大角度轉(zhuǎn)彎時(shí)出現(xiàn)磨損,嚴(yán)重影響整車的轉(zhuǎn)向特性,并且無法精確滿足多軸車輛多種模式轉(zhuǎn)向需求。因此,本文提出一種橫向拉桿可控的二自由度轉(zhuǎn)向系統(tǒng),為純滾動轉(zhuǎn)向創(chuàng)造條件,并全面分析其系統(tǒng)特性。首先,基于轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)幾何關(guān)系,獲取左、右輪轉(zhuǎn)角數(shù)學(xué)描述;對比純滾動轉(zhuǎn)向運(yùn)動與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向運(yùn)動,分析轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)純滾動轉(zhuǎn)向的原因;結(jié)合不同轉(zhuǎn)向模式的轉(zhuǎn)向特性,進(jìn)一步證明傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的局限性。其次,詳細(xì)描述轉(zhuǎn)向梯形變結(jié)構(gòu)和二自由度轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理;基于虛功原理,進(jìn)行橫向拉桿受力分析,并建立了 Simulink橫向拉桿受力求解模型,發(fā)現(xiàn)橫向拉桿在轉(zhuǎn)向過程作往復(fù)運(yùn)動其受力卻始終受拉,僅當(dāng)左、右側(cè)負(fù)載差距極大時(shí)受壓;根據(jù)橫向拉桿受力規(guī)律,優(yōu)化設(shè)計(jì)橫向拉桿伸縮缸的結(jié)構(gòu)尺寸;根據(jù)所選液壓缸,提出橫向拉桿缸總成具體設(shè)計(jì)方案。然后,基于拉格朗日方程,建立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的非線性動力學(xué)模型;針對閥控液壓缸,建立液壓控制系統(tǒng)的流量連續(xù)性方程;基于機(jī)械結(jié)構(gòu)與液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,成功建立單軸二自由度轉(zhuǎn)向系統(tǒng)Matlab/Simulink模型,并分析關(guān)鍵參數(shù)對系統(tǒng)特性的影響。最后,基于二自由度轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理,建立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)AMESim仿真模型;基于仿真模型,分析橫向拉桿缸控制目標(biāo)、液壓系統(tǒng)泵源壓力、輪胎負(fù)載對電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響規(guī)律;對比Simulink模型與AMESim模型的分析結(jié)果,驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型的正確性。本文的創(chuàng)新之處在于,基于虛功原理,獲取橫向拉桿受力規(guī)律,為橫向拉桿的設(shè)計(jì)提供參考;建立了包含機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和的單軸二自由度電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,有助于電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分析與控制;建立二自由度轉(zhuǎn)向系統(tǒng)AMESim仿真模型,探究轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性,為系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及模型驗(yàn)證提供參考。
【學(xué)位單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U463.4
【部分圖文】：

２．邋１轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析逡逑在傳統(tǒng)重型多軸車輛中，使用轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，進(jìn)而約束兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪，實(shí)現(xiàn)整車可靠轉(zhuǎn)逡逑向，如圖２－１所示轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的平面簡圖，其自由度為ＤＯＦ＝３ｘ３—２ｘ４＝ｌ。逡逑＼、邐■—逡逑ｒｚｒ＾＼邐．ｖｆ邐（逡逑（＼邋＼邋Ｃ邐Ｌｃ0邐Ｄ邋＼邋＼邋＼逡逑＼＼＼ＳＺＺ＾｜Ｖｒ逡逑廣卜、／邐Ｂ邐７邋；邐Ｔｘ逡逑＼邋＼Ａ邐Ｂ＼邐＼逡逑＼邐＼邐＼邐＼逡逑＼邐＼邐＼邐＾逡逑ＬｉＪｊ逡逑圖２－１轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)簡圖逡逑為了分析簡便，忽略轉(zhuǎn)向輪的幾何尺寸，將轉(zhuǎn)向輪受到的轉(zhuǎn)向阻力等效至轉(zhuǎn)向臂上的逡逑轉(zhuǎn)向阻力矩，將圖２－１進(jìn)一步簡化，進(jìn)而畫出梯形機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖如圖２－２所示。逡逑Ｉ邋／ｄ邐—邋￣邋￣＇邐邐邐邐邋邐邐ｃ＼邋１逡逑；＞逡逑Ａ邐Ｂ邐６逡逑？邋？逡逑圖２－２梯形結(jié)構(gòu)簡圖逡逑由上圖可得左側(cè)轉(zhuǎn)角的表達(dá)式為：逡逑ａ邋＝邋Ｓ－（ｙ￣９）邋＝邋Ｓ－＼－９－／邐（２－１）．逡逑８逡逑

２．邋１轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析逡逑在傳統(tǒng)重型多軸車輛中，使用轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，進(jìn)而約束兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪，實(shí)現(xiàn)整車可靠轉(zhuǎn)逡逑向，如圖２－１所示轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的平面簡圖，其自由度為ＤＯＦ＝３ｘ３—２ｘ４＝ｌ。逡逑＼、邐■—逡逑ｒｚｒ＾＼邐．ｖｆ邐（逡逑（＼邋＼邋Ｃ邐Ｌｃ0邐Ｄ邋＼邋＼邋＼逡逑＼＼＼ＳＺＺ＾｜Ｖｒ逡逑廣卜、／邐Ｂ邐７邋；邐Ｔｘ逡逑＼邋＼Ａ邐Ｂ＼邐＼逡逑＼邐＼邐＼邐＼逡逑＼邐＼邐＼邐＾逡逑ＬｉＪｊ逡逑圖２－１轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)簡圖逡逑為了分析簡便，忽略轉(zhuǎn)向輪的幾何尺寸，將轉(zhuǎn)向輪受到的轉(zhuǎn)向阻力等效至轉(zhuǎn)向臂上的逡逑轉(zhuǎn)向阻力矩，將圖２－１進(jìn)一步簡化，進(jìn)而畫出梯形機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖如圖２－２所示。逡逑Ｉ邋／ｄ邐—邋￣邋￣＇邐邐邐邐邋邐邐ｃ＼邋１逡逑；＞逡逑Ａ邐Ｂ邐６逡逑？邋？逡逑圖２－２梯形結(jié)構(gòu)簡圖逡逑由上圖可得左側(cè)轉(zhuǎn)角的表達(dá)式為：逡逑ａ邋＝邋Ｓ－（ｙ￣９）邋＝邋Ｓ－＼－９－／邐（２－１）．逡逑８逡逑

＼ｈ＾ｍｓ＼ｎ｛ｙ－Ｐ）逡逑＼邋Ｎ２邋＝Ｂ：邋＋ｍ２邋－邋２邋ｃｏｓ（／邋－邋／３）逡逑整理可得逡逑乻句＋ａｒｃｓｉｎ（；所灼邐｝＿ｒ邐（２．４）逡逑２ｍｙ］Ｂ２邋＋ｍ２邋－２Ｂｍｃｏｓ（／￣邋／３）邐＾Ｂ２邋＋ｍ：邋－２Ｂｍｃｏｓ（／－／３）逡逑由上式可知左輪轉(zhuǎn)角與右輪轉(zhuǎn)角關(guān)系由轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)的幾何尺寸所決定，若轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)逡逑幾何尺寸固定則《與Ｐ之間的關(guān)系也隨之固定。因此，可以得知轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)左、右逡逑角關(guān)系是固定不變的，其關(guān)系由幾何結(jié)構(gòu)所決定。逡逑純滾動轉(zhuǎn)向運(yùn)動學(xué)分析逡逑若要保證整車全輪純滾動且無滑移現(xiàn)象，則車輛的行駛應(yīng)符合阿克曼原理１４１］。車輛的逡逑都是圍繞著瞬時(shí)轉(zhuǎn)動中心的圓周運(yùn)動，一般情況下，車身每部分的轉(zhuǎn)向半徑和瞬時(shí)轉(zhuǎn)逡逑度都是不相同的。因此車輛不同軸轉(zhuǎn)向輪及同軸不同側(cè)轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向半徑和瞬時(shí)轉(zhuǎn)向逡逑也是不相同的，其均應(yīng)符合阿克曼原理。逡逑

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本文編號：2832835