履带式工作车辆设计及分析的关键技术研究

摘要

履带式车辆具有接地面积大、接地比压小、附着性能好、爬坡能力强、转弯半径小、跨沟越埂能力强等特点，因此，在农业、工程建筑、现代军事等领域发挥着十分重要的作用。履带式工作车辆兼具行走和作业两种功能，应用日益广泛。对履带式工作车辆的共性问题进行研究，有助于形成履带式工作车辆的理论与方法，对履带式工作车辆的开发具有指导意义，从而提高履带式工作车辆的自主设计水平和能力，促进履带式工作车辆的推广与应用。 本论文以企业委托的一种中功率履带移动式排灌车的研制项目为背景，以车辆工程、机械设计与制造、履带一地面力学等理论为基础，对履带式工作车辆的性能建模、动力共用与切换方法、关键机构的设计方法等共性问题进行了深入的研究，成功研制了履带式排灌车样机，仿真与试验结果说明了本文理论研究成果的正确性与有效性。本文主要研究内容包括： 1、对履带式工作车辆的总体布局、动力共用匹配与切换进行了研究。分析了履带式工作车辆总体布局的方法和遵循的原则，建立了履带式工作车辆在不同工作情况下，动力匹配的计算模型，构建并比较了履带式工作车辆动力切换的方案。 2、对与履带式行走装置有密切关系的土壤物理机械性质进行分析，在此基础上，对履带式工作车辆进行了直线行驶性能、转向性、稳定性和越野通过性建模研究，分析了车辆的几何外形及重心位置对车辆机动性能的影响。 3、针对履带式工作车辆兼具行走和作业两种功能的特点，将机械传动与液压传动相结合，形成了履带式工作车辆行走系与传动系的设计方法。 4、建立了台车架的有限元计算模型，对台车架进行了静力特性分析和模态分析，计算出台车架在两种典型的工作情况下的应力和应变。此外对台车架进行了模态分析，得到了台车架的固有频率和振型。 5、完成了履带式排灌车样机的试制，并对样机进行了排灌功能验证、振动试验和行驶试验，振动试验的结果验证了台车架的有限元计算模型，行驶试验得出了从发动机到行走系总的传动比和履带在混凝土路面上的滑转率。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1选题的背景与意义

1.1.1履带式车辆的应用现状与研究概况

1.1.2课题的来源及意义

1.2课题的主要研究内容

1.3本章小结

第二章履带式工作车辆的主要性能研究

2.1引言

2.2总体布局

2.2.1总体布局的原则

2.2.2总体布局的形式

2.3动力共用匹配与切换

2.3.1动力的共用匹配

2.3.2动力的切换

2.4机动性能分析

2.4.1土壤的物理机械性质

2.4.2直线行驶分析

2.4.3转向性分析

2.4.4稳定性分析

2.4.5越野通过性分析

2.5本章小结

第三章关键机构的设计

3.1引言

3.2排灌车总体布局

3.3行走系设计

3.3.1行走系的组成

3.3.2行走装置工作参数确定

3.3.3行走系关键零部件的设计

3.4传动系设计与计算

3.4.1传动系的功用

3.4.2传动系的组成与工作原理

3.4.3液压无级双向调速机构的分析与计算

3.4.4机械变速箱的工作原理

3.4.5行走速度范围的计算

3.5操纵机构分析与设计

3.5.1主变速操纵机构

3.5.2副变速操纵机构

3.5.3转向及制动操纵机构

3.6本章小结

第四章台车架的有限元分析

4.1引言

4.2有限元分析方法基本理论

4.2.1有限元分析的基本步骤

4.2.2有限元分析精度影响因素

4.2.3提高有限元分析精度的措施

4.3静态和模态分析基本理论

4.3.1弹性力学基本方程

4.3.2模态分析基本理论

4.4台车架的有限元静力分析

4.4.1台车架有限元计算模型的建立

4.4.2台车架的静力特性分析

4.5台车架的模态分析

4.6本章小结

第五章样机的试制与试验

5.1引言

5.2履带式排灌车样机试制

5.2.1样机试制的主要流程

5.2.2样机的技术参数

5.2.3履带式排灌车的功能与特点

5.3履带式排灌车样机的试验

5.3.1振动试验

5.3.2匀速行驶试验

5.3.3排灌功能试验

5.4本章小结

第六章总结与展望

6.1全文总结

6.2工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况及申报专利情况