地面探測(cè)車移動(dòng)系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、移動(dòng)系統(tǒng)作為探測(cè)車的重要組成部分,其行駛性能直接影響探測(cè)任務(wù)能否順利完成。為提高地面探測(cè)下對(duì)復(fù)雜路面的適應(yīng)能力,本文對(duì)探測(cè)車移動(dòng)系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了較深入系統(tǒng)的研究,并研制了輪履復(fù)合式探測(cè)下的新型移動(dòng)系統(tǒng)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 在對(duì)不同結(jié)構(gòu)的移動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析基礎(chǔ)上,根據(jù)探測(cè)車的設(shè)計(jì)目標(biāo)要求,提出了輪履復(fù)合式探測(cè)車移動(dòng)系統(tǒng)方案,并對(duì)移動(dòng)系統(tǒng)的性能與結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與分析。對(duì)于前履帶輪結(jié)構(gòu),提出采用平行四邊形機(jī)構(gòu)連接

2、前后側(cè)桿的方案,該方案在降低懸架系統(tǒng)復(fù)雜性的同時(shí)使兩承重輪住平行四邊形機(jī)構(gòu)的作用下對(duì)地形起伏起到一次線性平均作用；履帶輪結(jié)構(gòu)使探測(cè)車越障爬坡的有效輪徑增大,增強(qiáng)了越障爬坡性能；通過搖臂懸架結(jié)構(gòu)連接前后輪覆,探測(cè)車被動(dòng)適應(yīng)地形能力得到提高,降低了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度；移動(dòng)系統(tǒng)的左右兩側(cè)搖臂通過差速平衡機(jī)構(gòu)與車體相聯(lián),使運(yùn)動(dòng)過程中車體俯仰擺動(dòng)相對(duì)平緩,有利于提高車身平穩(wěn)性。
　　 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上對(duì)輪履復(fù)合式探測(cè)車進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。

3、給出一種適用于內(nèi)外側(cè)輪差速轉(zhuǎn)向、越障的移動(dòng)系統(tǒng)多體運(yùn)動(dòng)模型的構(gòu)建方法,采用Householder變換法給出了探測(cè)車超靜定復(fù)合返動(dòng)方程的最小二乘解。與傳統(tǒng)求解方法相比,采用Householder變換求探測(cè)車運(yùn)動(dòng)學(xué)方程最小二乘解的方法結(jié)果更為精確,求解時(shí)間短,數(shù)值穩(wěn)定性好。
　　 為提高輪履復(fù)合式探測(cè)車復(fù)雜路面行駛時(shí)車身的平順性及穩(wěn)定性,給出了具有搖臂懇架結(jié)構(gòu)的移動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模方法,建立了對(duì)復(fù)合式移動(dòng)系統(tǒng)的懇架結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)

4、計(jì)的模型。利用NSGA-Ⅱ方法對(duì)探測(cè)車懸架參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),優(yōu)化結(jié)果使車身加速度的有效值σ2(Z)、最大值max((Z))以及車輪動(dòng)載荷最大值max(Fd/G1q1)分別降低了8.19％、2.36％和5.76％,且探測(cè)車限位不被撞擊的概率滿足要求。對(duì)平行四邊形機(jī)構(gòu)中扭轉(zhuǎn)彈簧剛度系數(shù)進(jìn)行了選擇,車身行駛平順性進(jìn)一步提高。
　　 為更好把握輪履復(fù)合式探測(cè)車轉(zhuǎn)向時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)規(guī)律,提高其轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)性和靈活性,對(duì)其水平路面及斜坡轉(zhuǎn)向特

5、性進(jìn)行了研究。給山了實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向的探測(cè)車內(nèi)外側(cè)輪速度比與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比之間的關(guān)系,將輪履復(fù)合式探測(cè)車轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)fw和轉(zhuǎn)向靈活度系數(shù)λ作為探測(cè)車能否順利轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向難易程度的度量指標(biāo),討論了輪履復(fù)合式探測(cè)車斜坡轉(zhuǎn)向時(shí)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心縱向偏移量的變化規(guī)律；分析了轉(zhuǎn)向方位角及斜坡坡度對(duì)斜坡轉(zhuǎn)向阻力矩及牽引力的影響。在轉(zhuǎn)向分析的基礎(chǔ)上,確定了探測(cè)下左右側(cè)輪中心間距、前后輪履中心間距及探測(cè)車質(zhì)心高度。
　　 根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、參數(shù)優(yōu)化及轉(zhuǎn)向分析得到的

6、參數(shù),對(duì)輪履復(fù)合式探測(cè)車移動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了樣機(jī)加工與制作,并進(jìn)行了試驗(yàn)。越障爬坡試驗(yàn)結(jié)果表明,在給定的結(jié)構(gòu)參數(shù)下,輪履復(fù)合式移動(dòng)系統(tǒng)爬坡最大坡度為42°,最大越障高度為180mm,跨越深溝的最大寬度為150mm。對(duì)探測(cè)車車身俯仰擺角的測(cè)試表明,在探測(cè)車行駛過程中,差速平衡機(jī)構(gòu)起到較好的調(diào)整車體平衡的作用。通過對(duì)探測(cè)車行駛平順性測(cè)試,并將理論計(jì)算與試驗(yàn)分析進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證了對(duì)懸架系統(tǒng)簡(jiǎn)化分析的合理性,車身行駛平順性較好。對(duì)輪履復(fù)合式探測(cè)車水平路面