周福阳 郭康权 李 岩 党小选

(西北农林科技大学机械与电子工程学院, 陕西杨凌 712100)

0 引言

温室、农产品仓储库等环境空间狭小且封闭，需要运动灵活、无废气排放的动力机械[1-3]。为此，本课题组研发了一种4轮毂电机独立驱动、4轮全向独立转向的柔性底盘[4-9]，该底盘主要由4组相同的、转向轴与轮胎回转平面之间具有一定偏置距离、驱动转向合二为一的偏置转向机构组成，其结构简单，四轮独立驱动、独立转向，可以灵活地实现两轮转向、四轮转向、横行、斜行及原地回转等运动模式，便于在狭小封闭空间运行作业。

柔性底盘在进行原地回转与横行模式姿态切换时，车体不动，车轮绕偏置转向轴原地滚动转向。文献[10-14]对普通车辆原地转向时的轮胎模型进行了研究。但普通车辆原地转向与偏置转向轴原地转向时轮胎的运动并不完全相同，其模型也不适用。WEI等[15]对车轮转向力矩随车轮转速增加的变化情况进行了研究，并提出了新的动力学模型，但其研究的是车辆运动过程中车轮的转向力矩。宋树杰等[9]在试验台上对柔性底盘原地姿态切换时的电机特性进行了研究，发现轮胎受到较大的纵向力，但并未解释其原因，且其偏置距离固定不变。目前，尚未见对柔性底盘特有的偏置转向轴原地转向运动轮胎力学特性的研究报道。本文基于LuGre摩擦模型对偏置转向轴原地转向进行建模与试验测量，研究其力学特性，以期为柔性底盘转向驱动力矩的估算和转向装置参数的优化提供依据。……