驱动轮式车辆差动转向动力学特性的研究
李昂
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李昂,. 驱动轮式车辆差动转向动力学特性的研究[J]. 动力技术研究,2025.4. DOI:10.12721/ccn.2025.157037.
摘要:
在本文的分析中,就主要阐述有轮式的车辆差动转向理论当中,对于胎体扭转特性,以及稳态差动转向动力学方面的特性分析。在进行分布驱动轮式的车辆结构特征进行分析,就可以了解到具体动力学特性,也相应的建立出一定的模型分析方式,为工作人员提供更加直观具体的分析效果。
关键词: 车辆差动;稳态差动转向;动力学特性
DOI:10.12721/ccn.2025.157037
基金资助:

引言:在当下进行胎体的扭转与横向变形问题进行分析中,主要是为了了解到车轮回正力矩以及侧偏力,并对其车辆结构尺寸以及车辆稳态差动进行相应的转向分析。通过相关试验分析后,发现轮胎的扭转迟滞问题,会产生一定的回正力矩,同时对于稳态差动的转向影响也相对比较大。

1 研究背景

在当下进行差动转向的研究过程中,基本上被广泛的运用到了履带车辆、全地形车以及工业机器人等诸多领域当中。其中在对转向方式的特殊性进行考量,需要进行差动转向的分析当中,将其运用到一些小型分布驱动轮式的车辆当中。其次,在进行分布式驱动车辆的各个轮子的处理上,也相应的可以保障较为独立以及精准控制的方式,使得可以在进行车体差动转向处理当中,可以降低机械转向的机构负担,并进一步的提升设备的机动性以及经济性。例如,在当下很多企业的研究中,就采用了控制驱动轮的方式,实现驱动转矩的两轴部分的控制,以此实现分布驱动电动轮的车辆差动辅助转向。这样的理论中心,是为了解决如何实现对驱动轮的输出扭矩的良好控制。

在当下大部分的分布驱动轮式车辆的差动转向控制研究中,基本上都是基于履带车辆的差动分析方式,进行驱动的处理。但是刚性履带的分析中,并不像弹性轮胎进行变形,而是在不同路面下,需要进行侧片特性的调整,进行差异方面的分析。在轮式车辆的差动转向理论分析中,就需要结合起轮胎与路面特性进行分析。

2 单轴模型差动转型动力学研究

在进行实际的分析过程中,首先需要结合起分布驱动两轴轮式的车辆结构特征,以及建立出一个较为完善的单轴模型,之后在对其结构的调整过程中,需要控制半径为R,同时进行车架方面的良好把控。为了能够便于在后续进行工作开展中,对于差动转向的过程中调整,就需要在胎体的扭转,以及和横向与纵向的变形处理上,进行耦合作用的调整,以此让其进行变形方面的叠加。

在忽略轮胎拖距的分析中,需要引起一定的回正力矩的分析,同时车辆的向前的转型过程中,车轮的受到垂向力方面会带来一定的影响。

2.1 模型分析

在驱动力的作用下,会在比较短的时间当中,让其轮胎实现直线的方面的处理,在地面滚动阻力系数也是分析的对象。驱动力的作用下,会让其短时间内轮胎进行直线运行。在这个距离的参数采集后,可以当做建模当中的重要参数依据。受到几何约束关系的影响,使得在刚性车架与地面的综合作用下,让其车轮出现了横向的平移以及垂直线等速度的运行方式。但是,在地面阻力的作用下,使得弹性的胎体运行过程中,车辆的车轮台阶地面的处理过程中,基本上会受到长轴方面的影响,使得会在交线当中形成一个良好的夹角。其次,在进行动力学关系的处理当中,力矩的车轮运动方向,要得到针对性的调整。例如,在进行实际的分析当中,需要对其运行的转动情况进行调整,形成初步的差动转向。其次,伴随着车轮转速以及运动的距离增大,会使得胎体的横向与转矩变形出现明显的增加,并在车轮的直线运动的速度以及自转角速度的控制上,会出现明显的增加情况。但是模型会伴随着的运动叫加速度的增加,而逐渐变小。在单位单位实践当中,车轮运动的偏转角度,会直接影响到分析效果[1]

2.2 稳态差动转向动力学

进行稳定转向的时候,基本上模型的角加速度为0,同时车轮的运动速度较为稳定,使得在进行分析的过程中,就会形成一个较为独立的转动半径。因此可以在进行分析的过程中,需要将其当做一个固定的稳态转向中心,同时伴随着模型运动的提升,而逐渐提升运行的整体水平[2]

其中在单轴模型的差动转向分析中,基本上是需要从稳态的转向变化处理方式,对于刚性的车架进行针对性的调整,同时保障对其扭转迟滞作用进行分析,以此保障车胎的横向以及扭住发生变形之后,会导致出现线性耦合的作用,让其车轮会出现一定的偏转。其次,在运动的过程中,则需要积极的对扭转作用进行分析,在受到这些作用的影响下,会导致车轮横向移动环节,出现一定的稳定态转变的情况。

2.3 侧向力下的稳态差动转向特性

在车辆行驶的过程中,在一些不平路面的驾驶过程中,经常会受到侧向风或者车辆自身的结构影响,以此产生一定的侧向风力。在单轴模型的分析方式下,就需要对其稳态差动的转向过程进行分析,同时对于轮胎的弹性变形可叠加性进行分析,同时加强对于全新的偏转角度方面的分析,就能够在模型的转向分析中,可以得到相应的半径。

3 两轴模型差动转向动力学分析

在进行单轴模型的差动转向分析过程中,对于两轴的部分驱动轮式的车辆差动转向分析环节,需要始终基于车辆当中的左右两侧的运动速度控制上,将其差动转向的两侧位置进行详细的分析,并保障原地差动转向以及两侧的运动环节,保持在一个稳定的运行状态当中。在当下进行等速原地差动的转向分析环节,还要进行两轴刚性的轮式分析,这样通过模型的分析方式,就可以在后续进行车辆的平路面的处理上,实现原地的转向处理。其次,在左右两侧的车轮承受的大反向驱动力处理上,需要进行针对性分析。

首先需要结合起分布驱动轮式车辆的结构特征,将其内部结构进行良好的简化分析,同时对于差动转向的处理过程中,以及在驱动力的作用下,会使得车轮产生一定的直线加速的效果。在与单轴模型的差动以及转向分析的过程中,往往要在开始的时候保持动作瞬间。其次,在进行车轮直线运行的过程中,避免出现一定的偏移情况。特别是在后续进行处理的过程中,需要将车轮直线运动进行合理偏移的把控,避免出现一定的运行故障问题。

在车轮产生了横向变形之后,就会导致其实运行的方向出现偏移。为了能够很好的实现相应的分析与处理,就需要对其差动转向当中的偏差问题,进行针对性的调整与分析,这样才可以符合当下系统分析的各方面需求。特别是在具体的动作环节,需要对其轮胎当中出现的横向运行问题,进行针对性的分析,保障车轮的当中模型分析,可以保持一个良好的运行模式。

总结:综上所述,在进行驱动轮式车辆差动转向动力学特性的研究过程中,要明确出车辆差动运行的实际特征,同时利用建模分析的方式,就可以确定出其中的运行参数,以此在模型当中,实现对其运行特性的规律确定,实现较为具体明确的分析效果。

参考文献:

[1]丁东. 小型四轮独立驱动车辆滑移转向控制研究[D].厦门理工学院,2021.

[2]赵晓强. 六轮分布式驱动无人车行驶稳定性研究[D].长安大学,2021.

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