履带车辆履带板的优化设计

发布时间：2017-10-17 08:15

  本文关键词：履带车辆履带板的优化设计

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【摘要】：目前,作为提高性能的重要手段,设计者们在设计过程中越来越多的采用优化的方法,本学位论文针对某型30t军用履带车辆,进行了履带板的优化设计,为解决履带车辆的软地面通过性提供了参考。论文重点建立了单块履带板-地面相互作用的力学模型,进行了履带板牵引性能有限元分析,开展了履带板的牵引土槽试验工作,针对不同典型路面提出了履带板优化参数,并对不同工况条件下的履带板进行了有限元强度校核。考虑履带板履刺形状参数,建立了单块履带板-地面相互作用的力学模型。采用有限元仿真软件ABAQUS自带的Mohr-Coulomb本构模型,依据土壤的力学性质,对土壤进行建模,通过有限元仿真验证履带板-地面土壤推力模型。在室内进行了不同路面土壤条件下不同规格履带板的土槽牵引试验,计算得到各个工况下的最大附着力数据,对土壤最大附着力均值和履带板结构参数进行拟合,得到拟合方程,并对拟合结果与前文建立的数学模型进行比较。且针对履刺高度、履刺间距、履刺八字角度三个结构参数对附着力的影响进行了分析。为提高履带车辆软地通过能力,以履带车辆单位重量的挂钩牵引力为优化目标,以车辆功率消耗、相关国军标要求和参数相互关系为约束条件,以履刺高度、履刺角度、履带板间距三个履带板结构参数为设计变量,结合履带车辆行驶的三种典型路面工况,对履带板进行优化,提出了性能更优的履带板参数,并对优化结果进行了校核。对优化后的履带板在静止、匀速直行、爬坡、转弯等不同工况时进行有限元分析,得到各个部位在不同工况下的应力值,并且给出应力云图和位移云图。履带板板体在受力过程中起到支撑作用,板体靠近销耳处应力较大,销耳孔边缘位移变化最大。仿真结果表明,优化后的履带板满足材料的强度要求。
【关键词】：履带板 优化 挂钩牵引力 有限元 牵引试验
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.694
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 本论文研究的目的和意义11
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势11-17
• 1.2.1 履带车辆与地面附着力研究现状11-14
• 1.2.2 履刺效应研究现状14
• 1.2.3 履带板优化国内外研究现状14-16
• 1.2.4 有限元方法在车辆地面力学的研究现状16-17
• 1.3 本论文的结构和框架17-19
• 第2章 履带-地面相互作用分析19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 土壤特征分类及土壤特性19-22
• 2.2.1 土壤特征分类19-20
• 2.2.2 土壤承压特性20-21
• 2.2.3 土壤剪切特性21-22
• 2.3 履带-土壤相互作用的特点22-23
• 2.3.1 履带和车轮对土壤相互作用的异同点22
• 2.3.2 履带的接地压力22-23
• 2.4 单块履带板履刺产生的土壤推力计算23-29
• 2.4.1 作用于履带板底部的力F1和履刺底部的力F2计算方法24-25
• 2.4.2 作用在履刺上的水平推力F3计算方法25-27
• 2.4.3 土壤剪切履带板、履刺两侧的力F4的计算方法27-28
• 2.4.4 单块履带板总推力计算28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 履带板牵引性能有限元分析30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 有限元法与ABAQUS软件30
• 3.3 履带板-地面相互作用仿真模型30-42
• 3.3.1 履带板、地面的建模与材料截面属性定义30-34
• 3.3.2 零件装配及分析步设定34-35
• 3.3.3 边界和载荷条件设定35
• 3.3.4 模型的网格划分35-36
• 3.3.5 仿真方案的确定36-38
• 3.3.6 仿真结果及分析38-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 模型履带板土槽试验43-58
• 4.1 引言43
• 4.2 模型履带板剪切特性试验43-49
• 4.2.1 试验设备43-45
• 4.2.2 试验土样45-46
• 4.2.3 试验方案46
• 4.2.4 试验过程46-49
• 4.3 试验结果分析49-57
• 4.3.1 车辆地面最大附着力计算方法50-55
• 4.3.2 履刺结构参数对附着力的影响55-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 履带板优化设计58-72
• 5.1 引言58
• 5.2 整条履带土壤推力58-59
• 5.3 履带车辆行驶阻力59-63
• 5.3.1 压实阻力60-61
• 5.3.2 推土阻力61-62
• 5.3.3 其他阻力62-63
• 5.4 单位车重挂钩牵引力63-65
• 5.5 履带板优化65-71
• 5.5.1 确定优化目标65
• 5.5.2 确定设计变量65-66
• 5.5.3 确定约束条件66
• 5.5.4 优化设计66-70
• 5.5.5 设计结果校验70-71
• 5.6 本章小结71-72
• 第6章 优化后履带板强度分析72-80
• 6.1 引言72
• 6.2 常见破坏形式及产生的原因72-73
• 6.3 履带板强度校核73-79
• 6.3.1 静止工况（仅受重力作用）74-75
• 6.3.2 静止工况（仅受牵引力作用）75-77
• 6.3.3 匀速前进工况77
• 6.3.4 爬坡工况77-78
• 6.3.5 转弯工况78-79
• 6.4 本章小结79-80
• 结论80-82
• 参考文献82-86
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单86-87
• 致谢87

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本文编号：1047731