高速履带行走动力学分析硕士学位论文

湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计）开题报告学生姓名学号年级专业及班级2009级汽车服务工程(1)班指导教师及职称学院工学院20 年月日毕业论文（设计）履带式行走底盘设计题目文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等，不少于1000字）1.履带式行走底盘设计研究意义履带式底盘的结构特点和性能决定了它在农田机耕作业中具有明显的优势。

履带式底盘的拖拉机不会对翻耕过的土壤造成多次反复的碾压，而轮式底盘在整地和耙地作业时轮胎在翻耕过的土壤上反复碾压，造成对土壤的多次压实，不利于播种后种子的生长发育。

因此，研究履带底盘的性能具有极其重要的意义。

下面我们以履带式拖拉机为例来加以解释说明。

履带式拖拉机的接地比压相对较低,从 51.8kW 到 118.4 kW 的各型拖拉机的接地比压为 30～50kPa,而同级别的轮式拖拉机接地比压要大的多。

以 96.2 kW 拖拉机为以例: 东方红 1302 履带机接地比压(装推土铲)为 47.7kPa;东方红1304 轮式机的接地比压约为104 kPa,相当于履带拖拉机的二倍多计。

无论是整地耙地作业还是播种作业履带式拖拉机比轮式拖拉机都占有绝对优势。

几乎所有山区种植粮油作物的农户毫无例外的选择履带式拖拉机。

2.履带式行走底盘设计的国内外研究状况底盘的作用是支承、安装发动机及其各部件、总成，形成车辆的整体造型，并动力，使整车产生运动，保证正常行驶。

在国外，履带式行走底盘研发较早。

1986 年 W. C. Evans 和 D. S. Gove 公布了在硬地面和已耕地上,1种橡胶履带与1种四轮驱动拖拉机牵引性能的实验结果。

在相同的底盘结构情况下，橡胶履带牵引效率与动态牵引比高,在已耕地和硬地面上其最大牵引效率是 85%～90%,四轮驱动拖拉机是70%～85%。

此后又有许多橡胶履带拖拉机与四轮驱动拖拉机性能试验的研究。

国外生产的履带拖拉机在技术水平、生产能力等性能方面具备较强的竞争能力。

1 绪论1.1机器人发展概况在工业机器入问世30多年后的今天；机器人己被人们看作是一种生产工具。

在制造、装配及服务行业，机器入的应用取得了明显的进步。

由干传感器、控制、驱动及材料等领域的技术进步，通过智能机器人系统首次在制造领域以外的服务行业，开辟了机器人应用的新领域，让机器人作为“人的助手”，使人们的生活质量得以提高。

目前在许多领域己经进行了很大的努力来开发服务机器入系统，并力争在较大范围内使用它们。

这些机器人系统尽管有不同的应用领域，但它们所从事的工作仅限于维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援及数据采集等方面。

机器人是一个通用的自动化装置。

国际标准化组织(1SO)的定义：“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务”。

从1954年美国工程师乔治.大卫发表了《适用重复作业的通用性工业机器人》论文开始，到1962年美国联合控制公司推出第一台机器人“尤尼麦特”为止。

机器人开始在工业生产的各种场合中，起到了置关重要的作用。

而在所有的机器人研究中，尤使日本的机器人研究最为突出。

现在国外大多都在致力于直立行走机器人和微型机器人的研究。

特别是注重对于机器人控制和视觉识别方面的研究。

对于行走机器人而言，最引起大多数科学家注意的是对于视觉识别方面的研究。

并且也取得了许多可人的成果。

行走机器人分很多种，不仅有直立式，还有履带式，多支点式等等。

而这里只谈谈履带式行走机器人。

履带式行走机器人是一种利用履带进行支撑机器人机体的移动机器人目前我国发展了多履带式机器人，有四条和六条履带的移动机器人。

他们的优点是转向方便移动稳定的特点，所以适合在恶劣的条件下进行工作。

1.2 履带式行走机器人概述所谓履带式行走机器人（我们这里指的是普通的履带式行走机器人）利用两条履带进行支撑机体进行移动的机器人。

它具有运行稳定，转向灵活，能够越过较小的障碍，并且承载重量较大的特点。

履带式掘进机行走机构英文参考文献参考文献：1. Zhang, Y., Liu, C., Hu, X., Li, J., & Yan, X. (2017). Research on the bearing capacity of walking chassis based on multibody dynamics simulation. Journal of Vibroengineering, 19(3), 2116-2134.这篇研究基于多体动力学模拟，探讨了履带式掘进机的行走机构的承载能力。

通过建立多体动力学模型，对行走机构的受力分析和承载能力进行了研究，为行走机构设计和优化提供了理论依据。

2. Li, H., Chen, Y., Bai, L., & Zhang, H. (2019). Crawler walking mechanism kinematics and dynamics analysis of coal mine roof bolting rig. Journal of Mining and Safety Engineering, 36(1), 96-102.这篇论文对煤矿顶板支护钻孔机的履带行走机构进行了运动学和动力学分析。

通过建立机构的运动学和动力学模型，研究了履带行走机构的运动规律和受力情况，为机构的设计和控制提供了基础。

3. Wu, X., Dong, F., & Li, C. (2013). Analysis of the steering mechanism of the crawler walking chassis. Mining & Processing Equipment, 41(1), 75-78.本文对履带式掘进机行走机构的转向机构进行了分析。

通过研究转向机构的结构和工作原理，分析了其转向机构的动作规律和影响因素，为转向机构的设计和控制提供了参考。

工学硕士学位论文军用履带车辆动力传动系统性能仿真及试验研究胡陈装甲兵工程学院２００６年３月、ｐ，ｊｏｊ。

』二。

◆一／分类号：Ｕ４６３．２１Ｕ．Ｄ．Ｃ：工学硕士学位论文军用履带车辆动力传动系统性能仿真及试验研究硕士研究生：导师：申请学位级别：学科、专业：所在单位：答辩日期：授予学位单位：胡陈王红岩教授工学硕士车辆工程机械工程系２００６年３月装甲兵工程学院／一Ｌ夕ＩＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：Ｕ４６３．２１Ｕ．Ｄ．Ｃ：～≯ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ飞、／‘，■ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＰｏｗｅｒｔｒａｉｎｏｆＭｉｌｉｔａｒｙＴｒａｃｋｅｄＶｅｈｉｃｌｅｓＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＨｕＣｈｅｎＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＷａｎｇＨｏｎｇｙａｎＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅＡｐｐｌｉｅｄｆｏｒ：ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｐｅｃｉａｌｔｙ：ＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤａｔｅｏｆＯｒａｌＥｘａｍｉｎａｔｉｏｎ：Ｍａｒｃｈ，２００６Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：ＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｒｍｏｒｅｄＦｏｒｃｅｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ～／ｔ装甲兵工程学院工学硕士学位论文摘要本文以某型军用履带车辆为研究对象，对其动力传动系统进行了动力学建模，并对其换档动态过程进行了仿真以及试验研究。

本文建立了发动机调速器模型以及喷油泵模型，建立了具有调速特性的发动机输出模型。

在ＳＩＭＵＬＩＮＫ的环境下建立了调速器模型，并利用ＥＡＳＹ５的接口模块实现了两者的联合仿真。

通过调速器控制的加油齿杆位置、反馈的发动机转速以及由负荷特性得出的循环供油量特性图准确地描述了发动机的动态特性。

在车辆纵向行驶动力学分析的基础上，利用模块化的建模手段，建立了详细的装备定轴式变速箱的军用履带车辆动力传动系统模型。

模型包括发动机、主离合器、传动箱、定轴式变速箱、行星转向机以及车辆．地面模型。

连线与水平面的夹角,
;
a tj,
btj分别为摆动轴轴心到悬置质量质心的水平、垂直距离,
mm;
T
i,
T
r i
分别
为
支重轮左、右两侧的履带张力, N; F tj, F ti分别为悬架、地面对支重轮的作用力, N。
从以上公式可以看出, 在已知外界激励和整机结构参数的情况下, 通过计算能够得到车体和支重轮
的位移、速度和加速度以及悬架相对动行程等数值。
14
河南科技大学学报: 自然科学版
2 006 年
2 悬架系统的作用力
油气悬架的刚度和阻尼不是定值, 这里将其等效为一定值。因此油气悬架系统对支重轮的作用力 表示为
Fi1 = k1 yi1 + c1 yi1 ( i = 1 ~ 2, j = 1)
Fi2 = k2 yi2 + c2 yi2 ( i = 3 ~ 4, j = 2)
1. 8 1010
支重轮刚度系数 kw i / ( N /mm )
6 13
支重轮质量 mw i / kg
113. 5
油气弹簧等效刚度 kj /( N /mm )
7 85
质心位置 ( a, e, h) /mm
( 1374, 0, 990) 油气弹簧等效阻尼 cj / ( N s /mm )
22. 5
橡胶履带芯铁导向齿高 / mm
( 1) 驱动轮与其相邻支重轮之间的履带张紧力 T s2
T s2
=
Ms rs
( 7)
式中 M s 为驱动力矩; rs 为驱动轮半径, mm。
( 2) 张紧轮与其相邻支重轮之间的履带张紧力 T i2。不考虑履带质量并忽略履带与张紧轮之间的摩

机器人用履带底盘的动力仿真与有限元分析作者：白程瀚李县法来源：《消费电子》2021年第08期【摘要】本文对可在山地和城市内作业的机器人用底盘做了动力学分析和有限元分析。

首先使用RecurDyn完成了底盘动力学模型的建立，并且模拟了地盘在平地行驶和在软土面的极限爬坡，最后利用Ansys结合动力学分析得出的数据完成了静力学分析与模态分析。

【关键词】履带底盘；动力学仿真；有限元分析；RecurDyn；Ansys为了解决人工作业的短板，各种用于运输、救援和军事任务的可移动机器人应运而生。

[1]这些机器人的移动底盘大致上可分为轮式、履带式和腿式。

其中，履带底盘具有结构较简单、性能可靠、灵活性好等优点，所以被广泛用于执行复杂任务的机器人底盘中，用以代替人进行危险作业或者到达人力难以实战工作的地方工作。

[2]（一）底盘的总体结构与性能本次分析的履带底盘是适用于复杂工况的中小型机器人的履带底盘，采用倒梯形履带布局，轮孔式驱动和半刚性悬架结构。

车架由铝板和铝方管焊接而成，采用双电机直接输出至驱动轮，驱动轮推动橡胶履带的传动形式，可在室内和山地进行作业，其整体模型如图1。

（二）底盤的关键参数此底盘为总重为120kg的机器人设计，其中轮系重量为30kg，运输质量为20kg。

总体尺寸约为900x700x400mm。

履带接地长度为530mm，履带的节距为60mm，履带宽为148mm，其两侧都安装了两个并联的500N/cm的弹簧减震器，并且使用了两个广东东莞中大力德电机公司的Z5BLD60无刷直流电机作为动力源。

（一）动力学模型的建立首先将车架的模型导入至RecurDyn中，然后根据轮系的参数建立履带轮系，建立履带轮系后完善底盘的张紧装置和悬架装置，之后添加约束。

最后在驱动轮转动副上添加驱动为STEP（0，0.1，0.5，830D），可解释为驱动轮的角速度从0.1s开始从0开始增加，在0.5s达到830°/s的最高值并维持这个转速。

《履带车辆行动系统动力学仿真分析》一、引言随着科技的发展，履带车辆在军事、工程、农业等多个领域得到了广泛应用。

其行动系统的性能直接关系到车辆的整体运行效率和安全性。

因此，对履带车辆行动系统进行动力学仿真分析，对于优化车辆设计、提高运行性能具有重要意义。

本文将针对履带车辆行动系统进行动力学仿真分析，以期为相关研究提供参考。

二、履带车辆行动系统概述履带车辆行动系统主要由履带、驱动轮、导向轮、张紧装置等组成。

其中，履带是车辆与地面接触的主要部分，驱动轮为车辆提供动力，导向轮则控制车辆的行进方向，张紧装置则保证履带的张紧度。

这些部件的协同作用，使得履带车辆能够在复杂地形中稳定行驶。

三、动力学仿真分析方法动力学仿真分析是通过对履带车辆行动系统的运动过程进行数学建模，利用计算机软件进行模拟分析的方法。

本文采用多体动力学理论，结合履带车辆的实际结构和工作特点，建立动力学模型。

通过输入各种工况下的驱动力和阻力数据，模拟车辆在不同地形和速度下的行驶情况，从而分析行动系统的动力学性能。

四、仿真结果与分析1. 仿真结果通过动力学仿真分析，我们得到了履带车辆在不同工况下的行驶数据，包括速度、加速度、驱动力、阻力等。

同时，我们还观察到了履带与地面接触的应力分布情况，以及各部件的运动状态。

2. 数据分析根据仿真结果，我们可以对履带车辆行动系统的动力学性能进行分析。

首先，通过对不同工况下的驱动力和阻力进行分析，我们可以了解车辆在不同地形和速度下的行驶性能。

其次，通过对履带与地面接触的应力分布进行分析，我们可以了解履带的磨损情况和承受能力。

最后，通过对各部件的运动状态进行分析，我们可以评估行动系统的协调性和稳定性。

五、结论与展望1. 结论通过动力学仿真分析，我们得到了履带车辆行动系统在不同工况下的运行数据和性能评估。

结果表明，行动系统的设计在一定程度上能够满足车辆在各种地形和速度下的行驶需求。

然而，仍存在一些需要改进的地方，如提高履带的耐磨性、优化驱动轮和导向轮的协调性等。

基于LMS的履带车辆多体动力学建模与仿真【摘要】本文研究履带车辆在路面行驶时受到的振动，使用Track builder在LMS中建立了某履带车辆动力学模型，应用多体动力学理论分析了车体、悬挂系统、负重轮、履带、路面之间的相互作用，给出了与各参数相对应的关系表达式，并描述了履带车辆运动学方程以及动力学方程。

以标准梯形障碍物作为路面输入选取的各种参数进行了仿真，可为设计提供参考。

【关键词】履带车辆；多体动力学；半主动悬挂；仿真1.引言悬挂系统（简称悬挂）是履带车辆行动系统的一个重要组成部分，在路面行驶时，它能够减少车体受到的冲击与振动，对提高车辆机动性具有重要作用。

悬挂系统最常见的一种设计与仿真方法是忽略履带对车辆的影响，建立车辆的线性振动模型，计算车辆悬挂系统的性能。

然而由于悬挂系统导向连接件在车辆布置中的几何非线性影响，悬挂系统中弹性、阻尼元件的自身的非线性影响，特别是当车体振幅很大时，线性模型很难准确地分析履带式车辆悬挂系统的动力学特性。

另外履带车辆动力学建模中应充分考虑到履带对路面不平度的影响以及履带引起的振动“牵连”等因素。

LMS将多刚体系统动力学传统算法与递归算法相结合，基于DADS高效稳定的求解器，建立虚拟机械系统动力学方程。

Track builder履带模块是分析履带车辆动力学性能的理想工具，特别是在悬挂系统的分析中应用颇多。

本文将以某型履带车辆为仿真对象，通过进行参数化建模，建立履带车辆多刚体动力学模型，对履带车辆在梯形障碍物路面直线行驶时进行计算，并将仿真结果与设计参数进行比对，验证其准确性和可信度。

2.履带车辆参数化动力学模型2.1 模型结构及运动学分析图1是某履带车辆在LMS中的参数化多刚体动力学模型，该模型车体（Hull）每侧有负重轮（Road-wheel）、平衡肘（Link_Roadwheel）、诱导轮（Idler）、主动轮（Sprocket）、履带（Track system）。

履带行走机构的运动学和动力学一、履带行走机构的运动学履带行走机构在水平地面的直线运动，可以看成是台车架相对于接地链轨的相对运动和接地履带对地面的滑转运动(牵连运动)合成的结果。

当履带相对地面没有滑转运动时，根据相对运动的原理，台车架相对接地链轨的运动速度与链轨相对于台车架的运动速度数值相等，方向相反。

因此，可以通过考察链轨对静止的台车架的运动来求取两者之间的相对运动速度。

此时履带在驱动轮的带动下以一定的速度围绕着这些轮子作“卷绕”运动(图1-2)。

由于履带链轨是由一定长度的链轨节所组成的，如通常的链传动一样，履带的卷绕运动速度即使在驱动轮等速旋转下，亦不是一常数。

从图1-2中可以看到，当履带处于图中1所示的位置时，履带速度达最大值，并等于：式中：—驱动链轮的节圆半径；当履带处于图中2所示的位置时，履带速度最低，等于：式中：—驱动链轮的分度角，； —驱动链轮的有效啮合齿数。

由此可见，即使驱动轮作等角速旋转(为常数)，台车架的相对运动也将呈现周期性的变化，从而使车辆的行驶速度也带有周期变化的性质。

履带卷绕运动的平均速度可通过驱动轮每转一圈所卷绕(转过)的链轨节的总长来计算。

0r βK Z 360=βK Z K ω设：—链轨节矩，m ；—驱动轮转速，r/min 。

则履带卷绕运动的平均速度可由下式计算：当履带在地面上作无滑动行驶时，车辆的行驶速度显然就等于台车架相对于接地链轨的运动速度，后者在数值上等于履带卷绕运动的速度。

通常，将车辆履带在地面上没有任何滑移时，车辆的平均行驶速度称为理论行驶速度，它在数值上应等于履带卷绕运动的平均速度，亦即：由(1-4)可增加时，则履带卷绕运动速度的波动就减小。

为了简化履带行走机构运动学的分析，通常将这种极限状态作为计算车辆行驶速度的依据。

此时，假设履带节为无限小，且相对于驱动轮无任何滑动。

根据上述假设，履带就具有图1-4所示的形状。

当驱动轮齿数相当多时，此种假设是可以容许的。

KEY WORDS: Crawler tractors, Walking system, Suspension, Ride comfort,
Simulation
Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ Ｔｙｐｅ： Application research
II
第 1 章 绪论
第１章 绪论
1.1 农业拖拉机履带行走系概要
ABSTRACT
Nowadays the agricultural crawler tractors are still an indispensable machine in the agricultural operation, in which walking system has played an important role. With the advance of vehicle technology and improvement of requirement of vehicle performance, higher requirements of ride comfort and stability of tracked vehicle have come up. Whether these problems can be solved has become the key to future development of the agricultural crawler tractors. This paper varies from driving principles of the agricultural crawler tractors to dynamics, kinematics, vibration of walking mechanism and mainly introduces relative basic theories of crawler tractors and puts forward the corresponding evaluating indicator of ride comfort for vibration. Based on the analysis of operation characteristics of the agricultural crawler tractors and various hanging elastic elements, this paper will summary the characteristics and applications of all kinds of suspensions of the agricultural crawler tractors, and further come up with the evaluating indicator for the whole walking system. The built mathematical model of elastic suspension and half steel suspension will offer the theoretical foundation for computer simulation and analysis. By computer simulation, elastic suspension of the walking system of crawler tractors has been built and it can be concluded that stiffness of suspension spring has effects on ride comfort of tracked vehicles. Measures have been found to improve ride comfort. Theories, methods and principle of suspension design have also been achieved.

1前言1.1课题研究的目的与意义1.1.1课题研究的目的挖掘机械是工程机械的中一种主要类型，是土石方开挖的主要机械设备，包括有各种类型与功能的挖掘机。

各种类型的挖掘机已广泛应用在工业与民用建筑、交通运输、水利电力工程，农田改造、矿山采掘以与现代化军事工程等的机械化施工中。

据统计，工程施工中约有60%以上的土石方量，均由挖掘机来完成。

选择研究此课题，是为了跟好地为挖掘机履带行走装置的设计提供一些方法和参考。

1.1.2课题研究的意义挖掘机械在工程机械发展中占有很大比重和重要的地位，是重点发展的机械品种之一。

尤其是中小型、通用的单斗挖掘机不仅用作土石方的挖掘工作，而且通过工作装置的更换，还可以用作起重、装载、抓取、打桩、钻孔等多种作业。

它在各种工程施工中功用更大，已经成为机械化施工中广泛使用的不可缺少的重要机械装备。

我国挖掘机行业近年来虽有很大的发展，但是生产的品种、数量和技术性能的先进性都还跟不上客观发展的要求，质量尤其需要进一步提高，这在当前形势下，挖掘机械行业所面临的迫切而艰巨的任务。

能否多、快、好、省地完成这项任务，将直接影响到机械化水平的提高，影响到国防建设，影响到现代化建设的速度。

履带式液压挖掘机是一种常见的土石方开挖机械设备，广泛应用在工业与民用建筑、交通运输、水利电力工程、农田改造、矿山采掘以与现代化军事工程等的机械化施工中。

挖掘机历来为世界各国工程机械行业永恒不变的焦点，但由于其复杂的制造技术、部结构以与投入产出比高的特点，长期以来挖掘机所配套的关键液压零部件技术被欧美日所掌控，我国在挖掘机产品上的技术与世界先进水平存在较大差距。

然而，近年来国产挖掘机品牌的市场占有率正在逐步攀升，一批具有较强自主创新能力的挖掘机生产商在不断壮大。

从国际市场看，我国已经成为世界最大的挖掘机生产国和消费国之一。

但是国将近80%的份额被国外品牌占领。

这就需要对履带式挖掘机作更为深入的研究。

通过选择此课题，可以进一步巩固加深对所学工程机械知识的理解，并且为我国挖掘机的具体结构进行设计与优化贡献一些力量。

《履带车辆行动系统动力学仿真分析》一、引言随着计算机技术的飞速发展，动力学仿真在各种工程领域中扮演着越来越重要的角色。

特别是在履带车辆行动系统的设计与优化中，动力学仿真分析成为了不可或缺的工具。

本文旨在通过动力学仿真分析，深入探讨履带车辆行动系统的性能特点及优化方向。

二、履带车辆行动系统概述履带车辆行动系统是一种通过履带与地面接触并产生推进力的移动系统。

其核心组成部分包括履带、驱动系统、悬挂系统等。

这种行动系统因其良好的越野性能和较高的承载能力，在军事和民用领域均有广泛应用。

三、动力学仿真模型建立为了对履带车辆行动系统进行动力学仿真分析，首先需要建立相应的仿真模型。

模型应包括车辆的质量、惯量、履带与地面的接触力等关键参数。

同时，还需要考虑车辆在不同地形、不同速度下的运动状态，以及驱动系统和悬挂系统的动态响应。

在建模过程中，应采用多体动力学理论，将车辆各部分视为相互连接的刚体或弹性体，通过力学方程描述其运动状态。

同时，还需要考虑地形的复杂性，如坡度、凹凸不平的路面等对车辆运动的影响。

四、仿真结果分析通过对建立的模型进行仿真分析，可以得到车辆在不同条件下的运动状态及性能参数。

这些参数包括车辆的行进速度、加速度、转向半径、履带张力等。

通过对这些参数的分析，可以得出以下结论：1. 履带车辆的行进速度受地形、驱动力及悬挂系统的影响较大。

在平坦的路面上，车辆的行进速度较高；而在崎岖不平的地形上，车辆的行进速度会受到较大影响。

2. 悬挂系统的设计对车辆的越野性能有显著影响。

合理的悬挂系统设计可以减小车辆在行驶过程中的颠簸程度，提高乘坐舒适性及行驶稳定性。

3. 驱动力的大小直接影响车辆的加速性能和最大行进速度。

在坡度较大的地形上，驱动力的大小对车辆的爬坡能力具有决定性影响。

4. 履带张力是影响履带车辆行驶性能的关键因素之一。

适当的履带张力可以保证履带与地面的良好接触，提高车辆的牵引力和行进稳定性。

五、优化建议及展望根据仿真分析结果，为进一步提高履带车辆行动系统的性能，提出以下优化建议：1. 优化驱动力分配策略，以提高车辆在不同地形条件下的适应能力。

辆 的 重 型 化 和 机 动 性 能 的 提 高 ，仅 仅通 过 试 验 手段 获 取 数 据 已经 显 得
图 １ 履 带 模 型
力 不 从 心 ，各 国新 型履 带 车 辆 的研 制 周 期 不 断缩 短 ，也 促 使 人 们 运 用 仿真技术来研究履带车辆。如美 国的 ＡＤＡＭＳ、ＤＡＤＳ等著名 的机械系 ２ 履 带 行 走 装 置 ＡＤＡＭＳ仿 真 模 型 建 立
使用 环境的复杂性，使履带车的研究变得越来 越复杂 ，导致研 制费用 பைடு நூலகம்简 化 时 通 常 要 遵 循 以 下 原 则 ：
高 、周 期 长 等 ［３１。运 用 建 模 仿 真技 术 研 究 履 带 车 辆 已成 为 趋 势 ，对 其 发 １．１ 运 动 副 的 连 接 关 系 能 够表 达 清楚 。
统 动 力 学 软 件 ，建 立 多 体 系 统 动 力 学数 学 模 型 ，采 用 刚 性 、非 刚 性 微 分
方 程 或 微 分一 代 数 方 程 等 多种 数 值 解 法 ，完 成 了 诸 如
Ｍ１主 战 坦 克 及
在 ＰＲＯ／Ｅ 中 建 好 模 型 后 ，保 存 成 中 间 格 式 （Ｐａｒａｓｏｌｉｄ），将 模 型 从 ＰＲＯ／Ｅ 中导 出 ．再 导 人 到 ＡＤＡＭＳ／ｖｉｅｗ 中 ，在 ＡＤＡＭＳ中施 加 各 种 约
建 立好 各 部分 零 件 后 在 ＰＲＯ／Ｅ 中装 配 起 来 就 建 好 了 刚体 模 型 ：
履 带 是 人 类 继 发 明 车 轮 之 后 又 跨 出 的 一 大 步 ，扩 展 了 车 辆 由“线 ”
到 “面 ”的 活 动 范 围 ，履 带 式 车 辆 既 加 强 了离 开 道 路 的越 野 能 力 同时
其 他 装 甲 战 斗 车 辆 的 动 力学 分 析 与 仿 真 研 究 。

图 2 刚进入障碍路面时仿真截图 图 3 通过障碍路面时仿真截图
（2）下支履带脱轮分析 对于下支履带，当支重轮发生跳动，与履带脱 离，并有横向力作用在履带或支重轮上，使其有横 向位移时，可能产生脱轮。 图 4 是左侧履带系统各支重轮的垂直位移，通 过对比可以看到靠近驱动轮的第 1 个支重轮的垂 直位移最大，且在通过障碍路面时，各轮的垂直位 移都明显增大。
统组件，可参数化调节各部件的几何形状。 工具箱
由链齿轮、路面车轮、履带链接、橡胶衬套等组成。
利用这些部件，可以迅速建立履带车辆，对履带车
辆进行动特性分析。 （1）行走系统建模 履带车辆行走系统一般包括驱动轮、 引导轮、
支重轮、托带轮、履带和张紧装置等。 本履带行走系 统模型含有 2 条履带子系统，每条履带子系统包括 1 个 驱 动 轮 、1 个 导 向 轮 、6 个 支 重 轮 、3 个 拖 带 轮 、 87 块履带板和 1 个张紧装置， 不考虑悬挂系统；驱 动轮采用前置方式，驱动轮齿数为 10。 根据车辆的 实际情况确定各零部件的几何参数、 性能参数等， 完成零部件实体模型的组装。 履带在组装完成后， 一定要调整主动轮轮齿的位置，使其不要和履带发 生干涉，否则仿真无法进行。 支重轮、拖带轮、驱动 轮与车体之间为铰接关系，在工具包中选择 Joint 分
的要求也在不断提高，然而振动、脱轮等问题成了 履带车辆速度提高的限制因素。 对于橡胶履带车
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
况恶劣，导致截齿齿身磨损加剧，造成左侧齿身锥 部磨损较剧烈，有明显的磨损划痕和沟壑，且划痕
度小于右侧。
偏向基本一致；合金头一侧有大块崩落，且崩落面
［5］刘 春 生． 采 煤 机 镐 型 截 齿 安 装 角 的 研 究 ［J］. 辽 宁 工 程 技 术 大 学

履带车辆的动力学运动学模型在探索履带车辆的动力学运动学模型时，我们将以人类的视角来描述这一过程。

履带车辆是一种特殊的交通工具，它具有独特的设计和机械结构，使其能够在各种地形条件下行驶。

让我们一起来了解它的动力学和运动学原理。

动力学是研究物体运动和力的学科，而运动学则研究物体的运动状态和轨迹。

履带车辆的动力学运动学模型涉及到其推进力、摩擦力、速度和加速度等因素。

履带车辆的推进力是使其前进的关键。

它通常由发动机提供，通过传动系统传递到履带上。

这种推进力可以通过控制油门来调节，从而改变车辆的速度。

当油门增加时，发动机输出的功率增加，推进力也会增加，车辆加速前进。

摩擦力是履带车辆运动中一个重要的因素。

摩擦力产生于履带与地面之间的接触面，它是使车辆能够在不滑动的情况下前进的关键。

摩擦力的大小取决于地面的粗糙程度和履带的材质。

当地面较滑时，摩擦力较小，车辆容易打滑；而当地面较粗糙时，摩擦力较大，车辆能够更好地抓地。

速度和加速度是描述履带车辆运动状态的重要指标。

速度是指车辆在单位时间内前进的距离，可以用公里/小时或米/秒来表示。

加速度则是指车辆在单位时间内速度的变化量，可以用米/秒²来表示。

通过控制推进力的大小和方向，可以改变车辆的速度和加速度。

在履带车辆的动力学运动学模型中，还要考虑到其他因素的影响，如车辆质量、车辆的阻力和地形的坡度等。

车辆质量越大，需要更大的推进力才能使其前进；而阻力越大，车辆的速度和加速度就会受到更大的影响；地形的坡度也会对车辆的前进产生影响，车辆在上坡时需要更大的推进力，而在下坡时则可能需要制动力来控制速度。

履带车辆的动力学运动学模型是一个复杂而又有趣的领域。

通过对推进力、摩擦力、速度和加速度等因素的研究，我们可以更好地理解和控制履带车辆的运动行为。

这不仅有助于改进车辆的设计和性能，还为我们探索更广阔的交通工具领域提供了有益的启示。

履带式行走机构设计分析和研究赵 瑜1,闫宏伟2(1.山西北方风雷工业集团有限公司成套装备研究所,山西太原030009;2.中北大学机械工程与自动化学院,山西太原030051)摘 要:履带式行走机构是大型机械等整机的支承件,用来支承整机的重量,承受机构在工程作业过程中的产生力,并完成整机在行进、后退、转场、作业时的移动。

因此,对于大型机械(包括工程机械、冶金机械等)的底盘,一般设计成履带驱动结构,履带沿着整机纵向中心对称布置。

本文主要研究讨论履带行走机构的设计原则和运动受力分析,总结机构行走时的影响因素,以达到整个机构结构合理、安全可靠、行动灵活的目的。

关键词:履带行走机构;运动受力;驱动;影响因素中图分类号:T H213 7 文献标志码:ADesign Analysis and Research on Tracked Walking MechanismZH A O Y u1,Y AN H ongw ei2(plete Equipment Resear ch Institute of Shanxi Beifang Feng lei Industry Gr oup Co.,L td,T aiyuan030009,China;2.M echanical Engineer ing and A utomation Institute,N ort h U niv ersity of China,T a iyuan030051,China)Abstract:T he tr acked w alking mechanism is the suppor ting part for w hole machine,such as heav y mechanism is applied to bear w eight o f the w hole machine,to r eceive forces fo rmed in the engineer ing wo rking pro cess o f mechanisms,and to per for m mo vement of w ho le machine while walking fo rw ard or backwar d,ro tating,and w orking.T her efo re,tracked driv e co nstr uction is generally adopted fo r heav y mechanisms(including eng ineering mechanism,metallurg y mechanism,etc), T he carter pillars are sy mmetrically disposed along the long itudinal ax le o f the who le machine.T his ar ticle mainly discussed desig n pr inciple and dynamic lo ad of tracked w alking mechanism,summarized influence factors o f mechanism in walking to meet reasonable st ructur e,safety and flex ibility r equest s.Key words:T racked w alking mechanism,D ynamic lo ad,Driv e,Impacting facto rs履带行走机构主要由导向轮、张紧装置、履带架、支重轮、驱动装置、托链轮及履带板等组成,如图1所示。

履带行走机构的运动学和动力学一、履带行走机构的运动学履带行走机构在水平地面的直线运动，可以看成是台车架相对于接地链轨的相对运动和接地履带对地面的滑转运动(牵连运动)合成的结果。

当履带相对地面没有滑转运动时，根据相对运动的原理，台车架相对接地链轨的运动速度与链轨相对于台车架的运动速度数值相等，方向相反。

因此，可以通过考察链轨对静止的台车架的运动来求取两者之间的相对运动速度。

此时履带在驱动轮的带动下以一定的速度围绕着这些轮子作“卷绕”运动(图1-2)。

由于履带链轨是由一定长度的链轨节所组成的，如通常的链传动一样，履带的卷绕运动速度即使在驱动轮等速旋转下，亦不是一常数。

从图1-2中可以看到，当履带处于图中1所示的位置时，履带速度达最大值，并等于：式中：—驱动链轮的节圆半径；当履带处于图中2所示的位置时，履带速度最低，等于：式中：—驱动链轮的分度角，； —驱动链轮的有效啮合齿数。

由此可见，即使驱动轮作等角速旋转(为常数)，台车架的相对运动也将呈现周期性的变化，从而使车辆的行驶速度也带有周期变化的性质。

履带卷绕运动的平均速度可通过驱动轮每转一圈所卷绕(转过)的链轨节的总长来计算。

0r βK Z 360=βK Z K ω设：—链轨节矩，m ；—驱动轮转速，r/min 。

则履带卷绕运动的平均速度可由下式计算：当履带在地面上作无滑动行驶时，车辆的行驶速度显然就等于台车架相对于接地链轨的运动速度，后者在数值上等于履带卷绕运动的速度。

通常，将车辆履带在地面上没有任何滑移时，车辆的平均行驶速度称为理论行驶速度，它在数值上应等于履带卷绕运动的平均速度，亦即：由(1-4)可增加时，则履带卷绕运动速度的波动就减小。

为了简化履带行走机构运动学的分析，通常将这种极限状态作为计算车辆行驶速度的依据。

此时，假设履带节为无限小，且相对于驱动轮无任何滑动。

根据上述假设，履带就具有图1-4所示的形状。

当驱动轮齿数相当多时，此种假设是可以容许的。