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

1、移動系統(tǒng)作為探測車的重要組成部分,其行駛性能直接影響探測任務(wù)能否順利完成。為提高地面探測下對復(fù)雜路面的適應(yīng)能力,本文對探測車移動系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù)問題進行了較深入系統(tǒng)的研究,并研制了輪履復(fù)合式探測下的新型移動系統(tǒng)。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　 在對不同結(jié)構(gòu)的移動系統(tǒng)進行分析基礎(chǔ)上,根據(jù)探測車的設(shè)計目標(biāo)要求,提出了輪履復(fù)合式探測車移動系統(tǒng)方案,并對移動系統(tǒng)的性能與結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計與分析。對于前履帶輪結(jié)構(gòu),提出采用平行四邊形機構(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)雜性的同時使兩承重輪住平行四邊形機構(gòu)的作用下對地形起伏起到一次線性平均作用；履帶輪結(jié)構(gòu)使探測車越障爬坡的有效輪徑增大,增強了越障爬坡性能；通過搖臂懸架結(jié)構(gòu)連接前后輪覆,探測車被動適應(yīng)地形能力得到提高,降低了控制系統(tǒng)的設(shè)計難度；移動系統(tǒng)的左右兩側(cè)搖臂通過差速平衡機構(gòu)與車體相聯(lián),使運動過程中車體俯仰擺動相對平緩,有利于提高車身平穩(wěn)性。
　　 在結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上對輪履復(fù)合式探測車進行了運動學(xué)分析。

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

4、計的模型。利用NSGA-Ⅱ方法對探測車懸架參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計,優(yōu)化結(jié)果使車身加速度的有效值σ2(Z)、最大值max((Z))以及車輪動載荷最大值max(Fd/G1q1)分別降低了8.19％、2.36％和5.76％,且探測車限位不被撞擊的概率滿足要求。對平行四邊形機構(gòu)中扭轉(zhuǎn)彈簧剛度系數(shù)進行了選擇,車身行駛平順性進一步提高。
　　 為更好把握輪履復(fù)合式探測車轉(zhuǎn)向時的運動學(xué)和動力學(xué)規(guī)律,提高其轉(zhuǎn)向機動性和靈活性,對其水平路面及斜坡轉(zhuǎn)向特

5、性進行了研究。給山了實現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向的探測車內(nèi)外側(cè)輪速度比與轉(zhuǎn)向傳動比之間的關(guān)系,將輪履復(fù)合式探測車轉(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)合式探測車斜坡轉(zhuǎn)向時瞬時轉(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,確定了探測下左右側(cè)輪中心間距、前后輪履中心間距及探測車質(zhì)心高度。
　　 根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計、參數(shù)優(yōu)化及轉(zhuǎn)向分析得到的

6、參數(shù),對輪履復(fù)合式探測車移動系統(tǒng)進行了樣機加工與制作,并進行了試驗。越障爬坡試驗結(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。對探測車車身俯仰擺角的測試表明,在探測車行駛過程中,差速平衡機構(gòu)起到較好的調(diào)整車體平衡的作用。通過對探測車行駛平順性測試,并將理論計算與試驗分析進行對比驗證了對懸架系統(tǒng)簡化分析的合理性,車身行駛平順性較好。對輪履復(fù)合式探測車水平路面