專利名稱：一種履帶行走機構內阻力和功耗分析計算方法
技術領域：
本發明屬于履帶行走機構技術領域，尤其是一種履帶行走機構內阻力和功耗分析計算方法，
背景技術：
履帶車輛是一種“自鋪”路面車輛，由于其較強的牽引附著能力以及對惡劣地面環境的適應性，良好的通過性能，在現代軍事、農業、能源、建筑等領域發揮著十分重要的作用。履帶行走機構是履帶車輛的重要組成部分。它是一種比輪式行走機構路面適應性更強的行走裝置。履帶行走機構可以在工作環境惡劣，輪式裝置無法行進的路面行駛，比如深雪、沼澤、軟泥和沙石等環境，而且履帶行走機構的接地比壓遠遠小于輪式，所能承受的載荷沖擊也大于輪式。所以對于像采煤機、挖掘機等往往工作在礦上的沙石、軟泥中，并且在工作過程中同時受到較大載荷沖擊的重型工程機械而言，履帶式行走機構便會發揮更大的優勢。然而，履帶行走機構到目前為止仍是很不完善的。在道路上行駛時，它的機械效率遠遠低于輪式行駛裝置；履帶行走機構遠不如輪式裝置工作可靠，并且大大增加了車輛系統的復雜程度和造價。由于其通常工作于惡劣的地面環境，潤滑條件很差。摩擦磨損現象十分普遍，是這類工程機械發生故障和影響壽命的主要原因。因此，深入研究工程機械履帶行走機構內部的各種摩擦規律，分析其產生機理，尋求合理的解決方案，實現節能降耗，提高可靠性和使用壽命有著重大的經濟意義。另外，履帶行走機構本身是一個非常復雜的機械系統，人們很難對其機動性能有深刻全面的認識。長期以來，對履帶式車輛的研究一直處于“經驗+試驗”的基礎上，需要建立大量的經驗公式，統計大量的實驗數據，研究周期長，對影響履帶車輛性能的諸多因素難以有定量的識別和刻畫，設計-試制-試驗-改進一直是履帶車輛研究的傳統模式。這 種模式的弊端是很明顯的。經驗依賴的設計需要投入大量的人力物力，而且設計本身是不精確的，這會在一定程度上造成設計資源的浪費，因此，本領域急需一種科學理論的指導以及定量化的分析與計算方法。因此系統的分析計算履帶行走機構的內阻力和功耗，對深入研究履帶行走機構內部的各種摩擦規律具有指導意義；開發履帶系統內阻力及功耗分析計算軟件對于縮短計算時間，提聞效率具有重要的意義。

發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種履帶行走機構內阻力和功耗分析計算方法，該方法能夠系統的分析履帶行走機構的外部特性、內部摩擦阻力及驅動力矩和功率的理論，考慮到履帶機器本身及土壤的影響因素，從接地比壓、沉陷深度、地面牽引力、行駛阻力、履帶銷和銷套相對轉動產生的摩擦阻力、履帶架和履帶之間的摩擦阻力、驅動輪軸承處的摩擦阻力、導向輪軸承處的摩擦阻力、驅動輪齒與履帶板的嚙合摩擦阻力等方面全面給出了履帶系力學分析計算。本發明的目的是通過以下技術方案來解決的這種履帶行走機構內阻力和功耗分析計算方法，包括以下步驟(I)外部特性理論推導I)接地比壓計算根據地面力學理論，考慮縱向偏心距e，當縱向偏心距在e e (O,L/6)時，接地壓力呈梯形分布；當e e (L/6，L/2)時，接地壓力圖呈底邊縮小的直角三角形；e e (L/6，L/2)時，履帶接地壓力計算公式為
_1] Pmin=O
權利要求
1.一種履帶行走機構內阻力和功耗分析計算方法，其特征在于，包括以下步驟 (I)外部特性理論推導 1)接地比壓計算根據地面力學理論，考慮縱向偏心距e，當縱向偏心距在ee (0，L/6)時，接地壓力呈梯形分布；當e e (L/6，L/2)時，接地壓力圖呈底邊縮小的直角三角形；e e(L/6，L/2)時，履帶接地壓力計算公式為 Pmin=O 艦x 3b(L^2e)9b(y2^ey 其中，Pfflin是最小接地比壓；Pmax是最大接地比壓；PX是接地段任意位置接地比壓；b是履帶寬度；G是車體重量山是履帶接地長度；χ是履帶接地段區域任意一點與幾何中心O的縱向距離； 2)沉陷深度Z計算履帶接地壓力引起了土壤發生向下沉陷，計算公式為I OLη 7」.勵—— I ..............................................................Wr L·!/'I十 OJ\.^ 其中，P是接地壓力；κ。是土壤粘性成分決定的變形模量是土壤摩擦成分決定的變形模量；η是土壤變形指數； 3)地面牽引力Fh計算當偏心位于(0，L/6)時，地面牽引力方程為 P r IbcK, 4GtmfiKn 6e、 4、12e#i2 Γ, Λ //、fll Fff = 2bcL H--；~(e -1) + Gtan 爐---—(I-)(1 —e )h——11-(1 + —)e [ ILj I I JLjI JL L-Ο ^IJ 當偏心位于(L/6，L/2)時，地面牽引力方程為 ^r/· iLs{}e 1} Fm = 2hc(-L - 3e) + 2hc—(e^ ^ ) 2I +(/^ 3i Kf1 -'%) (3e -療]+ 9(111K(L^e) KL^ {2K{L^e) , K\^,A( ；Γ ~~ ~~ ( !^ ΤΓ"~ Li 2/ rIr· 其中，C是土壤內聚力，f是土壤內摩擦角，K是土壤的水平剪切變形模量，i是土壤的剪切位移；FH是地面牽引力； 4)行駛阻力計算 當縱向偏心距位于e e [O, L/6]，行駛阻力F' E計算公式為JI4-1 F, —...................................................................2h.............................................................................Γ......G....... nΛ —I ^yhf W 十 f』；, jk V ~ 1 - (w + 1) ^+κω K J 當縱向偏心距位于e e (L/6, L/2)時，行駛阻力F' E的計算公式為
全文摘要
本發明公開了一種履帶行走機構內阻力和功耗分析計算方法，其具體分析內容為(1)外部特性理論分析，包括接地比壓、沉陷深度、地面牽引力和行駛阻力的分析；(2)內部摩擦阻力理論推導分析，包括履帶銷和銷套相對轉動產生的摩擦阻力、履帶架和履帶之間的摩擦阻力、驅動輪軸承處的摩擦阻力、導向輪軸承處的摩擦阻力和驅動輪齒與履帶板的嚙合摩擦阻力的分析；(3)驅動力矩和功率的確定，包括力學平衡理論及驅動力矩的確定、功率平衡理論及驅動功率的確定。本發明在堅實的理論研究的基礎上系統的分析及計算了履帶行走機構的內阻力和功耗，為履帶行走機構的設計提供了良好的參考，本發明的計算前后處理方便快捷。
文檔編號G06F17/50GK102867092SQ20121034748
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月18日 優先權日2012年9月18日
發明者朱愛斌, 丘大謀, 牛婷 申請人:西安交通大學