履带车行驶不均匀性及刚柔耦合分析

发布时间：2020-10-16 16:21

【摘要】：履带车在行驶过程中具有接地比压小,通过性能好,牵引附着能力较强,且克服障碍及转向能力强等优点被广泛应用于工程、矿山、军事、农业等领域。目前,履带车在工作中行驶不均匀性导致的脱链、打滑和行驶过程中关键部位承载较大的问题通常会影响履带车的行驶平顺性及安全可靠性。为此,本文从链环运动不均匀系数理论推导、履带车动力学建模及仿真分析、多路面工况履带车刚柔耦合仿真分析、试验验证及载荷谱编制等几方面,对履带车运动不均匀性及其刚柔耦合展开研究,有效地改善了履带车的工作性能及安全可靠性。首先,通过对履带车行驶运动学的研究,推导了履带车链环运动不均匀系数β的理论公式,分析了链节距、驱动轮半径与链环不均匀系数的相互影响关系。为了探究履带运动链环不均匀系数对履带车行驶平顺性的影响,联合Solidworks三维CAD软件与RecurDyn动力学软件建立了履带车动力学模型,仿真了不均匀系数取不同值时,履带车在水平路面和过坑路面行驶时的运行工况。通过履带板与地面作用力、履带板与驱动轮作用力、支重轮与地面作用力三方面的不均匀系数对履带车行驶平顺性影响规律的讨论分析,得出不均匀系数为1.043对履带车行驶平顺性的影响效果要优于1.094。其次,利用RecurDyn中模态柔性体建模技术(RFlex)与ANSYS相结合,建立了车架体柔性化的履带车刚柔耦合模型,研究履带车行驶过程中车架体变形及所受应力分布区域,得到了车架体的前10阶模态振型,以及水平路面行驶、过障碍路面行驶及原地转向三种工况下车架体的动态位移及应力云图。分析结果得出:各工况对车架体的位移及应力变化的影响由大到小依次为过障碍路面、原地转向、水平路面,且各工况下车架体所受应力最大区域均发生在支重轮与车架体连接处,驱动轮与车架体连接处次之。最后为了验证仿真模型的准确性,对履带车进行实际路面试验。通过对比车架体测点位置与仿真结果对应点的加速度数据曲线,验证了所建立的履带车模型的准确性。鉴于履带车实际工作中载荷的随机性,为了更好的研究其内在统计规律,基于仿真结果,应用一维载荷谱理论及MATLAB编制了三种工况下车架体危险区的载荷谱。本文有关链环运动不均匀性对履带车行驶平顺性影响的分析、履带车的刚柔耦合分析方法、试验验证以及载荷分布规律的研究,对履带车行驶系统的结构设计具有一定的参考价值。
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.694
【图文】：

型称为微分-代数方程组，其优点是方程个数较多，但是系数矩阵算机仿真软件的自主建模。械系统的动力学分析程是以能量观点来研究机械系统的实际运动规律的，以拉格朗日统的动力学分析，具体过程包括确定系统的广义坐标、列出系统的表达式，再代入式（2-1），最终得到系统的动力学方程[62]。面五杆机构来研究其运动特性，从而说明系统动力学方程的确定知，1、4 为原动杆件并且旋转角度已知，令广义坐标11q = 、2q势能 U。那么该二自由度机械系统的拉格朗日方程组可表示为： = = 222111eeFqEqEdtdFqEqEdtd（

支持支段是支持在地面上的部分履带。另外，被牵引力拉紧的自由支段称为工作支段[63]。如图2.3 所示：图 2.3 链式履带链环Fig.2.3 Tracked line of the chain2.2.1 连接销的角速度连接销是指连接自由支段和弧形支段两块履带板处的销轴。对于任意一个四链节系统动力学（如图 2.4），假设链节的最初位置由abcθ , θ,θ决定，bc θ , θ是随链节 a 的角位移a θ 变动的 b, c链节的角位移。a、c 表示弧形支段；b 表示自由支段；固定段 d 表示履环aa∠1=θ + θbb∠2=θ + θcc∠3=θ + θ图 2.4 四链节系统动力学Fig.2.4 Four link system dynamics由 X、Y 方向投影方程得到： + + + =+ + + + + =sin()sin[()]sin[()]0cos()cos[()]cos[()]aaabbbcccaaabbbcccdlllllllθθpθθpθθθθpθθpθθ（2-12）14

别是履带链节 a , b,c的起始位置，abc θ , θ, θaaacos =1,sin θ = θ，得：acbababllθθθθθθ = sin()sin()cabcacacllθθθθθθ = sin()sin()b链节b 和c角位移与四链节系统初始位置有关。 和cθ 必须位于同一象限，而且aθ 和bθ 应该小于半径的时候，aθ 和cθ 愈接近，可以近似的认为动过程中属于直进运动。同时可以认为履带链环似等于弧形支段的速度ω 。均匀系数中，介于其运动过程中是不等速运动，只能考虑弧形支段与自由支段两处履带板的连接销a分析
【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孟磊;李晓雷;邱实;奚浩晨;;履带对履带车辆车体振动影响的分析[J];车辆与动力技术;2015年04期

2 芮强;王红岩;王钦龙;万丽;盖江涛;周广明;;履带车辆转向性能参数分析与试验研究[J];机械工程学报;2015年12期

3 张豫南;黄涛;张芳;田鹏;;一种履带式全方位移动平台的平顺性分析[J];中国机械工程;2015年07期

4 沈仙法;王海巧;刘远伟;陈南;;履带车辆系统刚柔耦合动力学建模及分析[J];机械设计与制造;2015年04期

5 徐凯;李芾;安琪;;车辆系统刚柔耦合动力学方法研究[J];机车电传动;2014年06期

6 黄雪涛;顾亮;吕唯唯;杨聪彬;高晓东;朱兴高;;履带张紧力及其影响因素分析[J];兵工学报;2014年07期

7 曹付义;周志立;徐立友;;履带车辆液压机械差速转向机构转向性能研究[J];中国机械工程;2014年13期

8 陈安成;穆希辉;杜峰坡;郭浩亮;;基于RecurDyn的小型履带车的建模与仿真[J];机械设计;2013年10期

9 侯秀娟;齐振国;;履带行走机器人行驶平顺性仿真分析[J];机械工程师;2013年04期

10 朱爱斌;王步康;田超;张浩;陈渭;;履带行动系统动力学建模方法及性能仿真[J];机械设计;2012年09期

本文编号：2843486