三自由度铰接底盘车架结构分析及性能优化

发布时间：2021-07-08 00:51

　　我国自然林区地形环境复杂,普通车辆难以进入林区作业,林业机械化水平较低。林区地形主要是坡道、坑洼以及林区常见的树桩等垂直障碍物较多的路面,其作业环境对林用车辆底盘的工作性能要求较高,而底盘行驶过程中所承受的来自车身内外的各种载荷均作用于车架上,此外,车架还需要应对发动机等产生的振动以及行驶过程中路面传递给车架的外部激励等,有必要通过有限元法分析车架静态和动态性能并通过分析结果对车架做出改进,以改善车架及底盘整体性能。本文对原三自由度铰接底盘前后车架及铰接机构分别进行了受力分析,模拟了车架各部分的实际载荷,并通过有限元法研究了车架各部分静止时的刚度强度性能,结果显示原后车架结构静力学性能无法满足底盘的设计需求,且车架自身质量过大。考虑底盘的行驶条件,针对底盘通过性的需求设计了变幅轮腿结构以提高底盘的越障性能,又针对其车架刚度强度需求重点对原底盘后车架结构进行了优化,并重点对改进后的后车架进行了静力学工况分析及校核,对车架整体进行了模态分析及校核。通过对比表明:优化后的车架减轻了自重,其静力学性能明显优于原车架。另外,优化后车架自身的振动避开了共振发生的频率区间,表现出了良好的动力学性能。 

【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２可分开式林用底盘??

?３國??１．驾驶室；２．承载装置：３．横梁??图１－２可分开式林用底盘??Ｆｉｇ．?１?－２?Ｔｈｅ?ｓｅｐａｒａｂｌｅ?ｆｏｒｅｓｔｒｙ?ｃｈａｓｓｉｓ??在地形恶劣的自然林区作业，需要林用底盘有很强的通过性，一般越障能力??强的底盘在越障过程中主要依赖起升机构等主动越障装置。在主动越障过程中，??底盘由于重心的位置不断变化，导致底盘越障稳定性较差。为了解决此类问题，??美国的Ｍｏｓｔｅｒｍａｎ、ＦｏｐｐｅＪｏｈａｎｎｅｓ等人设计了一种重心可调式底盘，重心调节机??构如图１－３所示，包括工作装置１、驾驶室２和配重机构３。该底盘在越过障碍过??程中，通过配重装置３调节整车重心保持在同一水平位置，保证越障过程中底盘??不发生倾斜和翻倒，这种设计主要的缺点在于调节配重装置的操作比较复杂。采??用调节重心的方法保持底盘的稳定性对林区装备机械化也有一定的启发。??１．工作装置：２．驾驶室：３．配重装置??图１－３重心可调式林用底盘??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｃｅｎｔｅｒ?ｏｆ?ｇｒａｖｉｔｙ?ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ?ｆｏｒｅｓｔｒｙ?ｃｈａｓｓｉｓ??１．２．２国内林用底盘研宄现状??我国自然林区地形比国外更加复杂

的主要障碍就是较大的树桩及其他较高的垂直障碍物。北京林业大学刘晋浩教授、??鲍际平教授等针对林区树桩等严重影响底盘通过和作业的垂直障碍物设计了一种??折叠履带式底盘。该底盘结构如图１－４所示，１为底盘的主履带，是底盘正常行驶??过程中附着于地面的主要行走系统；２为底盘的副履带，主要作用是辅助底盘进行??越障；３为折叠液压缸，连接于副履带２和底盘主体车架之间。折叠液压缸３通过??伸缩可以控制副履带２的运动和锁止，从而辅助主履带抬升并越过障碍物。田间??地形较为松软，履带在田间有更好的地面附着力，所以一般履带底盘更加适用于??田间作业。对于林区地形环境，该折叠式履带底盘虽能越过较高的障碍，但林区??凹凸不平的地面并不适合履带式底盘的行走和作业。??儀??１．主履带；２．副履带；３．折叠油缸??图１－４折叠履带式底盘??Ｆｉｇ．?１－４?Ｔｈｅ?ｃｒａｗｌｅｒ?ｔｙｐｅ?ｆｏｒｅｓｔｒｙ?ｃｈａｓｓｉｓ??林区底盘不仅要求有较好的越障性能和通过性能，还要考虑其灵活性以保证??设备灵活作业。一般车辆在道路行驶时靠前轮转向横拉杆实现转向功能，而在林??区如果也依赖前后轮转向


本文编号：3270709