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Title :車輪走行性の高精度予測法に関する研究
Title alternative :Study on the precise prediction method of the traveling performance of a wheel.
Authors :上野, 正実
Authors alternative :Ueno, Masami
Issue Date :Mar-2001
Abstract :平成10年度~平成12年度科学研究費補助金(基盤研究(C))研究成果報告書
研究概要:車輪の走行性を精度よく予測することによって,農業機械の設計あるいは効率的利用に役立てることができ,最近注目されている自律走行や無人走行に必要な高精度の制御にも適用できる。走行性の予測においては,接地面における摩擦・すべり・応力分布などの力学現象を総合的に解明することが必要である。本研究では,車輪走行性の高精度予測法の確立を目的として,(1)車輪と土との接触現象および土の変形現象の解明,(2)接地応力モデルの改善による予測の高精度化を図ることを目的とし,今年度は次の項目に関して検討した。 1)繰り返し走行による走行性の解析現有の精密車輪走行実験装置を用いて多様な走行条件で繰り返し走行実験を行い,けん引力,トルクなどの変化の状況を解析した。走行回数とけん引力の関係ではすべり率によって変化の状態が異なることを明らかにした。 2)車輪下の土壌変形の分析 すでに開発してある土壌変形解析システムを利用して,車輪の回転に伴う土壌の変形を詳細に解析した。繰り返し走行によって発生する土の変位軌跡を精度良く測定でき,土壌踏圧現象解明の糸口をつかんだ。土壌中のひずみ分布の特徴とその変化を把握し,すべり率との関係では低すべり率の方が土の鉛直変位が大きいことを明らかにした。 3)土中応力の予測法の開発土中各層における車輪からの相対距離と土壌変位との関係を把握することができた。これを用いて,走行性予測の基本となる土壌中の応力分布のハイブリッド予測法を開発し,この方法が有効であることを確認した。これによって,有限要素法などによる数値解析結果の検証を行うことが可能になった。
研究概要:Precise prediction of traveling performance of a wheel is available for the design and the efficient use of farming machines. It is also available for the precise control for controlled traveling. It is necessary for the prediction to make clear systematically the friction, slip and ground contact stresses near the wheel. In this study, to establish the precise precision of traveling performance the following subjects are investigated. (1) To clarify the contact phenomena between the wheel and the soil. (2) To clarify the soil deformation under the wheel. (3) To establish the ground contact stress model and to improve the prediction. The results are as follows. (a) Analysis of repetition travel of a wheel. The model wheel is repeatedly traveled by using a sophisticated soil bin test apparatus under the various conditions. Drawbar pull, torque and sinkage are measured and the changes of these quantities are grasped. The changes of drawbar pull according to the repetition differ from the levels of slipage. (b) Analysis of soil deformation under the wheel. Soil deformation under the wheel is analyzed in detail using the developed soil deformation analyzer. The locus of soil particle under the wheel is measured precisely, which draws a circular arc. The distinctive features of locus are grasped in the repetition. These are able to be regarded as very important information to analyze the soil compaction. The distribution of strain under the wheel and its change according to the travel are clarified. The larger vertical displacement occurs in lower slippage. (c) Prediction of stress under the wheel. Relations between the soil displacement and the relative distance to the vertical center line of the wheel are grasped. The prediction method of stresses under the wheel is developed using the relation, which is a hybrid method. The prediction is confirmed to be available. It is expected to use the development of FEM and the verification of the results. (d) Improvement of the ground contact stress model. An improved ground contact model for a wheel is proposed according to the experimental results under the various conditions and mechanical considerations. Drawbar pull and torque can be predicted more precisely than the previous models.
未公開:P.6以降(別刷論文のため)
Type Local :研究報告書
Publisher :上野正実
URI :http://hdl.handle.net/20.500.12000/12247
Appears in Collections:Research Report (Faculty of Agriculture)

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