越野车辆地形通过性能预测及仿真研究

摘要

越野车辆因其特殊的功能和任务,一般行驶在极为复杂和恶劣的障碍环境下,以陡坡、侧坡、凸岭、壕沟和台阶尤为典型,而且这些障碍经常是以连续或组合的形式出现,为了使其能够适应各种地形和障碍路面,必须研究其地形通过性能。这对抗震救灾、国防、沙漠资源的开发等领域都有着重要的意义。本文主要以4×4、6×6越野车辆为研究对象,通过建模分析研究其地形通过性能。
　　 首先,对越野车辆地形通过性的几何参数进行分析。总结和归纳了几种主要几何参数的准确定义,利用几何关系建立了各参数计算方法。根据国内外几种典型越野车辆几何参数,分析越野车辆通过性几何参数的一般要求。
　　 其次,对越野车辆的失效能力进行分析。主要对越野车辆的间隙失效和坡路稳定性进行了深入的研究。利用几何方法建立了几种间隙失效的条件,分析了如何提高车辆的抗失效能力;研究了车辆在侧坡和纵坡上的行驶稳定性,分析了极限坡度角与车辆参数和附着情况的关系。
　　 再次,对越野车辆越障能力进行建模分析。合理简化4×4和6×6越野车辆物理模型,建立和分析了基于悬架刚度及行程和轴荷转移的6×6越野车辆越台静力学模型,利用静力学关系和变形协调条件建立了4×4和6×6越野车辆的越台数学模型,分析了车辆结构参数对越台性能的影响。为多轴越野车辆的越台理论分析奠定了基础。
　　 最后,利用多体动力学的方法研究车辆地形动态通过性。建立了基于多体动力学理论的面向车辆通过性能的6×6越野车辆模型并建立运动学微分方程组。在ADAMS/View中建立满足地形通过性要求的4×4、6×6越野车辆模型和典型障碍路面,提出了动态通过性角概念,以车辆位形变化和失效为评价内容进行仿真,分析越野车辆在单个障碍和连续障碍综合地形通过性能。