履帶四不像車的運動控制研究

履帶四不像車的運動控制研究

履帶四不像車因為其良好的越野性能在農(nóng)業(yè)、軍事、森林開發(fā)等領域具有廣泛的應用前景。然而與輪式運輸車相比，針對履帶運輸車的運動控制研究卻困難得多。主要原因是履帶運輸車多采用滑動轉向滑動轉向過程中履帶運輸車的運動由履帶徑向驅動力以及履帶與地面?zhèn)认蚰Σ亮餐瑳Q定。
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1.由于摩擦力由履帶運輸車的線速度和角速度決定履帶運輸車的側向力平衡方程表現(xiàn)為不可積分的微分方程。這導致履帶運輸車的路徑規(guī)劃和路徑跟蹤控制之間出現(xiàn)耦合即通常所說的非完整性約束。

2.另外由于履帶地面作用的復雜性以及土壤參數(shù)的不確定性，履帶運輸車的地面作用力很難得到準確估計。

目前履帶四不像車輛的研究主要集中于車輛#地面力學及車輛優(yōu)化設計方面，針對履帶運輸車的運動控制并不多見。基于簡化模型的基礎上采用力打滑線性化模型#運用輪式車輛的軌跡跟蹤算法對履帶運輸車進行了控制研究，采用卡爾曼濾波器對履帶滑轉率進行估計，進而構造了履帶運輸車的運動控制算法采用簡化的側向摩擦力動力學模型對履帶四不像車的軌跡跟蹤控制進行了研究。
       履帶運輸車的運動控制研究 　　

履帶運輸車輛的行走誤差由車輛內部誤差和外部誤差共同構成。所謂內部誤差是由車輛本身結構的不對稱引起的。如左右履帶驅動輪半徑的不同、左右履帶張緊的不同、左右履帶與驅動輪及鏈輪摩擦力的不同以及車輛設計時的左偏或右偏等，這些都會導致車輛在開環(huán)狀態(tài)不能嚴格跟蹤給定信號。履帶四不像車所謂外部誤差是指由于地面情況的不均勻導致車輛地面作用力變化，使左右履帶不能嚴格跟蹤給定。

履帶四不像車行駛系統(tǒng)機架的靜態(tài)分析與優(yōu)化

為了增加設計的可靠性與經(jīng)濟性并保證履帶行駛系統(tǒng)的受力性能，利用Solidworks　Simulation對履帶行駛系統(tǒng)的受力部件（機架、驅動輪、支撐輪、托帶輪和導向輪）進行有限元靜態(tài)分析，山地用履帶四不像車，通過分析零部件的應力、應變、位移與安全系數(shù)情況，在滿足機械設計要求的前提下優(yōu)化零部件的輪廓形狀與外形尺寸。由于整機采用的是履帶式行走機構，為了使履帶四不像車行駛系統(tǒng)和其他農(nóng)機具W后能通用一副行駛系統(tǒng)，必須將履帶四不像車行駛系統(tǒng)W及運輸車部件都設計成可拆卸的整體。

（1）幾何模型的準備：要進行有限元分析，首先得準確無誤地將三維模型畫出來，才能夠進行下的分析。

（2）定義材料；材料的定義可W通過軟件中的材料庫選擇，當你選擇一種材料后，系統(tǒng)會直接濕示這種材料的一些物理和化學特性。

（3）定義夾具；夾具的定義是一個很容易產(chǎn)生誤差的地方，因此對集合模型的夾具需要準確無誤的添加，避免分析中出現(xiàn)失敗或者錯誤。在機架的夾具使用機架上的4個螺孔固定。

（4）定義外部載荷：在真實的場景中，我們只知道載荷的大小、分布W及時間的相互關系，但是在優(yōu)先于分析的過程中會經(jīng)常簡化或者通過假設作出近似的估算，再將載荷施加到幾何模型的承受地方，所承受的力主要有H個來源，支撐行駛系統(tǒng)變速箱所承受的重力，支撐發(fā)動機所承受的壓力y？及支撐旋耕部分所承受的垂直壓力。

（5）劃分網(wǎng)格：劃分網(wǎng)格是在進行有限元分析之前對模型的一步操作CW，有限元分析的分析結果是由網(wǎng)格劃分的精度決定的，劃分的精度越大，履帶四不像車，網(wǎng)格就越密集，精度計算的結果也越高，但同時也會增加計算機的運算時間。有限單元越小，并不是指其尺寸越小，而是與整個模型尺寸相比之下顯得小，其大小一般根據(jù)分析精度要求W及計算機的計算能力來確定。

履帶運輸車手扶翻斗驅動力大

本發(fā)明選用履帶式行走機構，著地面積大，著地壓強小，與地面的摩擦力大，能提供的驅動力大，舉升機構采用液壓式，卸貨翻斗時平穩(wěn)有效，適用于山地、水田、沙漠等復雜地形的短途運輸。

1 .一種履帶式手扶翻斗履帶運輸車，包括車斗(2)、底盤、操作部分，其特征在于：所述車斗(2)較前端通過銷軸安裝于底盤上，所述車斗(2)在中間部位通過舉升機構(15)與所述底盤相連接，所述底盤包含行駛系和制動系，所述行駛系的作業(yè)依靠履帶(1)行走，所述制動系作用于行駛系，所述操作部分包括檔位操縱桿(7)、車把手(4)、油門調節(jié)器(3)、手剎(5)、離合器(16)，所述手剎(5)可控制制動系工作，所述底盤上安裝有發(fā)動機，所述發(fā)動機與氣油箱(6)相連。

2 .根據(jù)權利要求1所述的一種履帶式手扶翻斗履帶運輸車，其特征在于，所述車斗(2)設置有車斗前擋板(201)，所述車斗前擋板(201)通過銷軸連接于車斗底板上，所述車斗前擋板(201)可通過操作卡扣(202)來打開或關閉。

3 .根據(jù)權利要求1所述的一種履帶式手扶翻斗履帶運輸車，其特征在于，所述發(fā)動機選用空冷四沖程單杠氣油機，所述氣油機由氣油箱(6)提供燃料。

4 .根據(jù)權利要求1所述的一種履帶式手扶翻斗履帶運輸車，其特征在于，所述檔位操縱桿(7)對應于行駛狀態(tài)中有八個控制檔位，包括前進一檔、前進二檔、前進三檔、前進四檔、前進五檔、前進六檔、后退一檔、后退二檔，國產(chǎn)履帶四不像車，通過拉動離合器(16)到離來完成檔位之間的切換，檔位切換完成后，手扶履帶四不像車，將離合器(16)拉回，所述前進檔位的較高速度范圍為：5 .0-6 .1km/h，所述后退檔位的較高速度范圍是：2 .8-3 .1km/h。

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