阅读说明：本技术 一种轮履互换底盘静态转向扭矩计算方法 (Wheel-track interchange chassis static steering torque calculation method ) 是由 梁康 涂群章 沈新民 房中行 杨旋 于 2021-02-04 设计创作，主要内容包括：一种轮履互换底盘静态转向扭矩计算方法,涉及车辆在履带行驶模式下的静态转向扭矩计算方法的技术领域。包括如下步骤：S1：初始化参数,对整车载荷进行分析,同时取得各轮系位置；S2：得到负重轮轴的承载力；S3：得到每个负重轮产生的转向扭矩；S4：生成履带总成的静态转向扭矩。本发明无需计算接地压力分布即可计算轮履互换底盘的所需的转向扭矩,从而避免因计算接地压力分布带来的复杂过程,大大降低计算转向扭矩的复杂度。(A wheel-track interchange chassis static steering torque calculation method relates to the technical field of static steering torque calculation methods of vehicles in a track running mode. The method comprises the following steps: s1: initializing parameters, analyzing the load of the whole vehicle, and simultaneously obtaining the positions of each gear train; s2: obtaining the bearing capacity of the load bearing wheel axle; s3: obtaining the steering torque generated by each bogie wheel; s4: a static steering torque of the track assembly is generated. The method can calculate the steering torque required by the wheel-track interchange chassis without calculating the grounding pressure distribution, thereby avoiding the complex process caused by calculating the grounding pressure distribution and greatly reducing the complexity of calculating the steering torque.)

一种轮履互换底盘静态转向扭矩计算方法

技术领域

本发明涉及车辆在履带行驶模式下的静态转向扭矩计算方法的技术领域。

背景技术

轮履互换底盘具备轮胎与履带两种行驶模式，从而兼具轮胎和履带的优点，从而具备行驶速度快、接地比压低等优点。然而，轮履互换底盘的履带行驶模式转向过程不同于一般的轮式车辆和履带车辆，其转向系统的转向能力需数倍于轮式车辆。然而精确计算轮履互换底盘所需的转向扭矩是轮履互换底盘专用转向系统的最重要的设计参数之一。

目前，针对轮履互换底盘的转向扭矩的计算方法主要为基于接地压力的计算方法。如图1所示，该方法需首先计算车辆的接地压力分布，然后计算转向扭矩。然而，接地压力分布受履带轮系布置、地面状态等多种因素影响，需试验测试后才可得出较为精确的转向扭矩。该方法的计算过程复杂，且需结合试验才可完成整个计算过程，不便于方法的推广应用。

发明内容

本发明提出了一种轮履互换底盘静态转向扭矩计算方法，无需计算接地压力分布即可计算轮履互换底盘的所需的转向扭矩，从而避免因计算接地压力分布带来的复杂过程，大大降低计算转向扭矩的复杂度。

一种轮履互换底盘静态转向扭矩计算方法，包括如下步骤：

S1：初始化参数，对整车载荷进行分析，同时取得各轮系位置；

S2：得到负重轮轴的承载力；

S3：得到每个负重轮产生的转向扭矩；

S4：生成履带总成的静态转向扭矩。

优选的是，本发明步骤S1的具体过程为：确定整车载荷G₀、履带总成重量G₁和轮系的位置参数x_io和y_io；x_io为第i个负重轮轴中心点的纵坐标；y_io为第i个负重轮轴中心点的横坐标；以转向铰接点为O点，以车辆行驶方向为X轴；以车辆的侧向为Y轴。

优选的是，本发明步骤S2的具体过程为：

依据履带总成的轮系布局，可获得L₁、L₂、L₃、L₄、L₁₁、L₁₂、L₂₁和L₂₂；结合整车载荷G₀和履带总成重量G₁可获得各个负重轮轴的载荷F_i；α₁是L₁与L₁和L₂之和的比值，α₂是L₃与L₃和L₄之和的比值，β₁是L₁₁与L₁₁和L₁₂之和的比值，β₂β₁是L₂₁与L₂₁和L₂₂之和的比值；

其中L₁为轴荷G₀与第一铰接点T₁的水平距离；L₂为轴荷G₀与第二铰接点T₂的水平距离；L₃为履带总成重量G₁与第一铰接点T₁的水平距离；L₄为履带总成重量G₁与第二铰接点T₂的水平距离；L₁₁为第一铰接点T₁与第一负重轮载荷F₁的水平距离；L₁₂为第一铰接点T₁与第二负重轮载荷F₂的水平距离；L₂₁为第二铰接点T₂与第三负重轮载荷F₃的水平距离；L₂₂为第二铰接点T₂与第四负重轮载荷F₄的水平距离；x₁、x₂、x₃、x₄分别为每个负重轮中心点的x坐标，y₁、y₂、y₃、y₄分别为每个负重轮中心点的y坐标；e为橡胶履带内侧与转向铰接点的距离；w为履带宽度。

优选的是，本发明步骤S3和S4的具体过程为：

其中：M_ia是每个负重轮产生的转向扭矩，M_a是履带总成的静态转向扭矩，μ为橡胶履带与地面的摩擦系数；F_i为第i个负重轮承载的重量；x_i为第i个负重轮轴中心点的X坐标数值；y_i为第i个负重轮轴中心点的Y坐标数值；以转向铰接点为O点，以车辆行驶方向为X轴；以车辆的侧向为Y轴；n为橡胶履带总成中负重轮的数量。

本发明的技术方案与现有技术相比：避免计算接地压力分布导致的繁琐的计算过程，从而大大简化结算过程，便于后续计算；降低该计算方法的应用难度，便于工程推广与应用。

附图说明

图1是现有的基于接地分布的转向扭矩计算流程示意图。

图2是本发明基于轮系空间布局的转向扭矩计算流程示意图。

图3是基于轮系空间位置的结构示意图。

图4是基于负重轮轴中心点位置的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，一种轮履互换底盘静态转向扭矩计算方法，包括如下步骤：

S1：初始化参数，对整车载荷进行分析，同时取得各轮系位置；

确定整车载荷G₀、履带总成重量G₁和轮系的位置参数x_io和y_io；x_io为第i个负重轮轴中心点的纵坐标；y_io为第i个负重轮轴中心点的横坐标；以转向铰接点为O点，以车辆行驶方向为X轴；以车辆的侧向为Y轴。

S2：得到负重轮轴的承载力；

依据履带总成的轮系布局，可获得L₁、L₂、L₃、L₄、L₁₁、L1₂、L₂₁和L₂₂；结合整车载荷G₀和履带总成重量G₁可获得各个负重轮轴的载荷F_i；α₁是L₁与L₁和L₂之和的比值，α₂是L₃与L₃和L₄之和的比值，β₁是L₁₁与L₁₁和L₁₂之和的比值，β₂β₁是L₂₁与L₂₁和L₂₂之和的比值。

如图3所示，L₁为轴荷G₀与第一铰接点T₁的水平距离；L₂为轴荷G₀与第二铰接点T₂的水平距离；L₃为履带总成重量G₁与第一铰接点T₁的水平距离；L₄为履带总成重量G₁与第二铰接点T₂的水平距离；L₁₁为第一铰接点T₁与第一负重轮载荷F₁的水平距离；L₁₂为第一铰接点T₁与第二负重轮载荷F₂的水平距离；L₂₁为第二铰接点T₂与第三负重轮载荷F₃的水平距离；L₂₂为第二铰接点T₂与第四负重轮载荷F₄的水平距离。如图4所示，x₁、x₂、x₃、x₄分别为每个负重轮中心点的x坐标，y₁、y₂、y₃、y₄分别为每个负重轮中心点的y坐标；e为橡胶履带内侧与转向铰接点的距离；w为履带宽度。

S3：得到每个负重轮产生的转向扭矩；

S4：生成履带总成的静态转向扭矩。

其中：M_ia是每个负重轮产生的转向扭矩，M_a是履带总成的静态转向扭矩，μ为橡胶履带与地面的摩擦系数；F_i为第i个负重轮承载的重量；x_i为第i个负重轮轴中心点的X坐标数值；y_i为第i个负重轮轴中心点的Y坐标数值；以转向铰接点为O点，以车辆行驶方向为X轴；以车辆的侧向为Y轴；n为橡胶履带总成中负重轮的数量。

表1技术参数

结合表1的相关参数求解得到以下载荷及轮系分布参数：

α₁＝0.31；α₂＝0.43；β₁＝0.5；β₂＝0.5；F₁＝45742N；F₂＝45742N；

F₃＝22809N；F₄＝22809N；

进一步求解得到每个负重轮产生的转向扭矩

M_1a＝17748Nm；M_2a＝12527Nm；

M_3a＝7442Nm；M_4a＝13782Nm；

从而得到求解橡胶履带总成产生的转向扭矩

M_a＝M_1a+M_2a+M_3a+M_4a＝51499Nm。