地面探測車移動系統(tǒng)若干關鍵技術研究.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能否順利完成。為提高地面探測下對復雜路面的適應能力,本文對探測車移動系統(tǒng)的若干關鍵技術問題進行了較深入系統(tǒng)的研究,并研制了輪履復合式探測下的新型移動系統(tǒng)。本文的主要研究內容如下:
　　 在對不同結構的移動系統(tǒng)進行分析基礎上,根據探測車的設計目標要求,提出了輪履復合式探測車移動系統(tǒng)方案,并對移動系統(tǒng)的性能與結構進行了設計與分析。對于前履帶輪結構,提出采用平行四邊形機構連接

2、前后側桿的方案,該方案在降低懸架系統(tǒng)復雜性的同時使兩承重輪住平行四邊形機構的作用下對地形起伏起到一次線性平均作用；履帶輪結構使探測車越障爬坡的有效輪徑增大,增強了越障爬坡性能；通過搖臂懸架結構連接前后輪覆,探測車被動適應地形能力得到提高,降低了控制系統(tǒng)的設計難度；移動系統(tǒng)的左右兩側搖臂通過差速平衡機構與車體相聯(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。
　　 在結構設計的基礎上對輪履復合式探測車進行了運動學分析。

3、給出一種適用于內外側輪差速轉向、越障的移動系統(tǒng)多體運動模型的構建方法,采用Householder變換法給出了探測車超靜定復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方程最小二乘解的方法結果更為精確,求解時間短,數值穩(wěn)定性好。
　　 為提高輪履復合式探測車復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構的移動系統(tǒng)的動力學建模方法,建立了對復合式移動系統(tǒng)的懇架結構進行參數優(yōu)化設

4、計的模型。利用NSGA-Ⅱ方法對探測車懸架參數進行優(yōu)化設計,優(yōu)化結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。對平行四邊形機構中扭轉彈簧剛度系數進行了選擇,車身行駛平順性進一步提高。
　　 為更好把握輪履復合式探測車轉向時的運動學和動力學規(guī)律,提高其轉向機動性和靈活性,對其水平路面及斜坡轉向特

5、性進行了研究。給山了實現(xiàn)差速轉向的探測車內外側輪速度比與轉向傳動比之間的關系,將輪履復合式探測車轉向阻力系數fw和轉向靈活度系數λ作為探測車能否順利轉向和轉向難易程度的度量指標,討論了輪履復合式探測車斜坡轉向時瞬時轉向中心縱向偏移量的變化規(guī)律；分析了轉向方位角及斜坡坡度對斜坡轉向阻力矩及牽引力的影響。在轉向分析的基礎上,確定了探測下左右側輪中心間距、前后輪履中心間距及探測車質心高度。
　　 根據結構設計、參數優(yōu)化及轉向分析得到的

6、參數,對輪履復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。越障爬坡試驗結果表明,在給定的結構參數下,輪履復合式移動系統(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,差速平衡機構起到較好的調整車體平衡的作用。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。對輪履復合式探測車水平路面