履带式车辆行进系统动力学仿真及挂胶履带关键件研究

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。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 多体系统动力学及软件仿真技术

1.3 履带车辆多体系统动力学建模与分析研究现状

1.4 挂胶履带研究现状及进展

1.5 目前存在的问题

1.6 本文的主要研究内容

第2章 履带车辆行进系统虚拟样机建模

2.1 引言

2.2 车辆行驶系统几何模型建立

2.3 履带车辆虚拟样机关键部件建模

2.4 虚拟样机约束与接触建模

2.5 本章小结

第3章 履带车辆虚拟样机动力学仿真

3.1 引言

3.2 行驶系统虚拟样机模型测试

3.3 履带车辆虚拟样机动力学仿真

3.4 本章小结

第4章 过盈装配的橡胶衬套热-应力耦合分析

4.1 引言

4.2 胶套的生热损耗及橡胶的本构模型

4.3 过盈装配下胶套理论强度计算

4.4 胶套外热源耦合分析的相关理论及建模

4.5 计算结果及讨论

4.6 本章小结

第5章 挂胶履带金属板体结构优化

5.1 引言

5.2 金属板体结构优化方法

5.3 挂胶履带金属板体结构优化

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢