韩 冰, 徐立友

(河南科技大学车辆与交通工程学院, 洛阳 471003)

拖拉机的转向性能是机动性能的重要组成部分,转向性能的优劣直接影响着拖拉机的操纵稳定性、安全性能、作业效率等整机性能[1]。近年来,中外学者对转向特性在汽车方面的研究比较多,而对拖拉机方面的研究较少。文献[2]对转向梯形结构参数进行优化设计,使优化后的拖拉机转向特性曲线接近理想转向特性曲线,减少轮胎磨损；文献[3]将汽车的稳态转向特性分为不足转向、中性转向和过多转向,并基于转向半径公式,对汽车的稳态转向特性进行分析；文献[4]为获得变速转向工况下的动力特性,建立二自由度数学模型,对汽车匀变速输入条件下的操纵稳定性进行了仿真分析。

现以某轮式拖拉机为工程实例,建立满足稳态转向特性的三自由度动力学模型及转向轨迹数学模型,分析变结构参数对轮式拖拉机稳态转向特性的影响。研究轮式拖拉机的转向性能有助于设计更加合理的转向系统,同时可为整车的结构设计及强度计算等提供理论支持。

1 拖拉机转向运动学分析

轮式车辆转向的运动学条件是转向过程中各车轮均与地面做纯滚动。为满足这一点要求,车辆在转向时各轴心线应通过同一瞬心轴线[5],即所有车轮的轴线相交于一点,如图1所示的O点。当转向盘转到极限位置,外转向轮偏转到最大值时,外侧转向轮的中心到外转向轮与地面接触点的距离为最小转弯半径,其转角及其半径关系[6]为