● 摘要
全地域可变直径轮移动平台可有效提高崎岖路面的几何通过性和松软路面的支撑通过性,同时也带来了行驶平顺性较差的问题。本文确定了全地域可变直径轮移动平台的构型方案,采用动力学和基于岩土力学的有限元等方法对可变直径轮移动平台的几何通过性、支撑通过性以及振动特性进行了深入研究,为可变直径轮移动平台的研制提供了理论依据、分析思路和研究手段。 依据研究目标提出全地域可变直径轮移动平台的总体构型方案,实现了从整车选型到各总成的方案设计如:液压驱动可变直径轮、H型四轮驱动系统等,集成了装有可变直径轮的新型移动平台,并对该移动平台的动力性进行了分析。方案达到全地域可变直径轮移动平台的研制目标。 采用几何学以及动力学方法建立了可变直径轮移动平台越障数学模型,分析了轮径变化对移动平台顶起失效、倾翻失效以及越障等性能的影响。几何失效分析表明,轮径变化对移动平台的几何通过性产生较大影响,可有效降低顶起失效、触头失效几率;越障分析表明,采用四轮驱动方式和可变直径轮方式均可有效提高移动平台的越障能力。 采用运动学方法研究可变直径轮的运动学特性,分析了可变直径轮轮径张开时,轮脚在不同滑转率下的位移、速度和加速度等运动学参数。采用力学方法和有限元法研究了可变直径轮在松软路面上行驶的受力情形,得出轮子牵引力与轮子参数的关系以及土壤受力变形的规律。研究表明,可变直径轮轮径增大可提高轮子的牵引力同时降低土壤行驶阻力,进而提高车辆的牵引力。 建立了可变直径轮单轮模型,分析了轮脚个数和轮径大小对轮心波动的影响;分别建立了二自由度、四自由度可变直径轮移动平台振动模型,采用时域分析的方法对不同等级路面输入下可变直径轮移动平台的振动特性进行了分析,并研究了轮子和悬架参数对移动平台振动的影响,为可变直径轮及悬架参数的确定提供了理论依据。 研制了液压驱动可变直径轮系统、H型四轮驱动传动系统以及全地域可变直径轮移动平台样车,对变径轮系统和移动平台底盘系统进行调试,在不同工况下做了大量行驶实验,证明了理论分析的正确性。
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