履带式车辆行进系统动力学仿真及挂胶履带关键件研究

发布时间：2017-09-28 21:11

  本文关键词：履带式车辆行进系统动力学仿真及挂胶履带关键件研究

  更多相关文章： 履带车辆 动力学仿真 橡胶衬套耦合分析 金属板体结构优化

【摘要】：履带车辆广泛应用于军事、农业、建筑等领域,特别是在国防军事方面发挥着举足轻重的作用,履带车辆研制水平的高低反映了一个国家国防军事实力的高低。但是,因为履带车辆结构复杂、工作环境恶劣多变,依靠实验手段对车辆性能和结构进行优化改进,需要的时间长、耗费大。随着履带车辆更新换代越来越快,型号种类越来越多,传统的研制手段严重制约了企业的发展。运用成熟的CAE仿真分析技术,由对履带车辆的虚拟样机建模及仿真、履带关键部件的数值优化分析代替原有的物理样机实验,不仅大大加快了研制速度、丰富了研究手段,而且对一个研究机构的发展具有重要的现实意义。首先对履带车辆进行建模,简化武器系统和装甲系统,运用RecurDyn软件建立了某型履带车辆行进系统虚拟样机。由于履带车辆行驶环境多变,履带板在各种路况条件下与各部件、地面接触的动载荷响应在实验条件下很难直接测得。因此在不同路况下对履带车辆虚拟样机进行动力学仿真,得到履带系统的动载荷响应,分析了动载荷的主要影响因素。理论计算得到了履带板组件橡胶衬套过盈装配下的剪应力和压应力,用有限元分析验证了理论计算的准确性。通过动力学仿真得到了履带工作的载荷边界,利用ANSYS分析了橡胶衬套在与金属管壁摩擦过程中的应力场和温度场变化,确定了初始温度和加载大小对结果的影响。通过对比不同初始温度下胶套的温升和应力,确定了胶套工作环境温度的上限;分析了不同载荷大小对胶套温升的影响。由于挂胶履带零件多、质量大,与履带车辆轻量化要求相矛盾;同时,较大的履带质量也使企业在竞争中不具有优势。因此,本文对挂胶履带金属板体进行了结构优化,减小冗余尺寸,降低挂胶履带整体质量。运用有限元分析手段,模拟挂胶履带受力状态,在满足强度、不改变结构形状和功能的条件下,以质量最小为目标,对金属板体进行了结构优化。结果表明,该方法能够有效的完成挂胶履带金属板体的优化目标,而且效果明显。
【关键词】：履带车辆 动力学仿真 橡胶衬套耦合分析 金属板体结构优化
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.694
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 多体系统动力学及软件仿真技术10-12
• 1.2.1 多体系统动力学概述10-11
• 1.2.2 多体系统动力学及其软件仿真技术研究现状11
• 1.2.3 多体系统动力学仿真软件11-12
• 1.3 履带车辆多体系统动力学建模与分析研究现状12-14
• 1.4 挂胶履带研究现状及进展14-16
• 1.5 目前存在的问题16-17
• 1.6 本文的主要研究内容17-18
• 第2章 履带车辆行进系统虚拟样机建模18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 车辆行驶系统几何模型建立18-19
• 2.3 履带车辆虚拟样机关键部件建模19-26
• 2.3.1 履带系统19-22
• 2.3.2 动力系统简化22-23
• 2.3.3 车辆悬挂系统23-25
• 2.3.4 张紧装置简化25-26
• 2.4 虚拟样机约束与接触建模26-30
• 2.4.1 车辆行驶系统约束建模26-27
• 2.4.2 地面-履带动力学建模27-29
• 2.4.3 接触摩擦力29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 履带车辆虚拟样机动力学仿真31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 行驶系统虚拟样机模型测试31-33
• 3.2.1 虚拟样机模型预分析31
• 3.2.2 常工况下的车辆悬挂系统测试31-32
• 3.2.3 虚拟样机静平衡对比验证32-33
• 3.3 履带车辆虚拟样机动力学仿真33-42
• 3.3.1 平直路面履带车辆动力学仿真33-36
• 3.3.2 壕沟路面履带车辆动力学仿真36-38
• 3.3.3 倾斜路面履带车辆动力学仿真38-40
• 3.3.4 预张紧力对履带受力的影响40-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 过盈装配的橡胶衬套热-应力耦合分析43-57
• 4.1 引言43
• 4.2 胶套的生热损耗及橡胶的本构模型43-45
• 4.2.1 胶套的生热机理43-44
• 4.2.2 橡胶材料的超弹性本构关系44-45
• 4.3 过盈装配下胶套理论强度计算45-48
• 4.3.1 胶套扭转剪应力计算45-47
• 4.3.2 胶套压应力计算47-48
• 4.4 胶套外热源耦合分析的相关理论及建模48-49
• 4.5 计算结果及讨论49-56
• 4.5.1 初始温度对分析结果的影响49-54
• 4.5.2 载荷大小对温升的影响54-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第5章 挂胶履带金属板体结构优化57-65
• 5.1 引言57
• 5.2 金属板体结构优化方法57-59
• 5.2.1 优化设计概述57-58
• 5.2.2 金属板体结构优化数学模型58-59
• 5.3 挂胶履带金属板体结构优化59-64
• 5.3.1 金属板体的有限元建模59-60
• 5.3.2 金属板体的结构优化60-64
• 5.4 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-72
• 致谢72

，

本文编号：938093