Abstract ：

履带行动系统是履带车辆的重要组成部分。它是一种比轮式行走机构路面适应性更强的行走装置。履带行动系统仍有很大的提升空间，特别是在主动轮齿形设计以及降低功率损耗方面。主动轮齿形设计不合理、啮合冲击振动明显、摩擦磨损现象十分普遍，是高速履带车辆发生故障和影响寿命的主要原因，同时也是高速履带车辆机械效率和工作可靠性远远低于轮式装置的原因。因此，深入研究高速履带车辆履带行动系统主动轮齿形设计及啮合原理，分析功率损耗及其形成机理，设计出合理的主动轮齿形，降低履带多边形效应以及啮合冲击，实现节能降耗，对于提高履带车辆可靠性和使用寿命有着重大的意义。论文运用理论分析、多体动力学仿真以及实验验证相结合的方法，对高速履带车辆行动系统动力学建模与理论分析、主动轮齿形设计、啮合原理、节距变化及功率损耗进行了系统的研究，主要工作如下： 高速履带车辆行动系统的动力学建模与分析。在充分研究履带车辆行动系统国内外研究现状的基础上，分别建立了履带-主动轮系统、履带-诱导轮系统、履带-负重轮系统的动力学模型。针对主动轮后置的高速履带车辆，本文建立了诱导轮及曲臂周围动态张紧力模型，对诱导轮及曲臂的动力学模型进行了深入的分析。分析得出，当履带预紧力取车重的8%即40kN时，行动系统的振动加速度以及动态张紧力均比较小；且高速状态下，诱导轮周围履带卷绕离心力和诱导轮惯性力矩是影响履带张紧力的关键因素，在研究中要充分考虑其影响。 高速履带车辆主动轮的齿形设计与仿真分析。通过平面坐标变换原理，推导得到主动轮-端连器初始啮合位置以及啮合定位位置的求解方程，据此揭示了双销啮合副履带-主动轮啮合原理。考虑到摩擦磨损、节距变化以及功率损耗等因素，提出对理想主动轮齿形表面进行堆焊2.5mm耐磨涂层，有利于提高履带行动系统寿命。在对多段圆弧曲率半径进行详细分析设计的基础上，提出新型五圆弧齿形，与传统齿形参数对比分析。针对实验台需求，建立了含张紧轮三轮系统ADAMS仿真模型，对参考端连器质心位置纵向位移波动、横向速度波动以及啮合冲击力等情况进行仿真。结果表明，相比传统齿形，新型五圆弧齿形纵向位移波动最大值降低了27.4%，横向速度波动最大值降低了9.7%，啮合冲击也明显降低，得出新型五圆弧齿形啮合特性优于传统齿形。针对履带主动轮啮合经常出现的顶齿、爬齿、卷齿和履带松弛问题进行了仿真分析，分析了形成原因并提出相应解决方法，为新型五圆弧齿形设计提供了依据。 高速履带车辆行动系统的节距变化规律以及功率损耗分析。为了揭示履带节距变化对功率损耗的影响，本文首先通过实验测试，拟合出了橡胶销耳的压缩变形特性和扭转变形特性，并据此得出履带节距随时间变化规律。然后对履带-主动轮系统的啮合摩擦功耗进行了理论分析，推导得出超节距和亚节距下的啮合摩擦功耗，计算得出新型五圆弧齿形相比传统齿形啮合摩擦功耗降低了24.1%。并对啮合摩擦功耗进行了灵敏度分析，分析得出摩擦距离、摩擦系数、主动轮半径以及车速对啮合摩擦功耗影响比较大。 新型五圆弧齿形的实验研究。通过销盘实验得出堆焊后主动轮与端连器摩擦副的啮合摩擦系数，并进行了含张紧轮三轮系统功率损耗实验台及其测试系统介绍，进行实验台行动系统整体功率损耗实验和预紧力实验。功率损耗实验结果表明，对比传统齿形，新型五圆弧齿形可以将实验台系统功率损耗降低12.55%。通过不同预紧力功率损耗测试得出，实验台系统功率损耗随预紧力增大而增大，因此要保证在不脱带的情况下尽可能减小履带预紧力，从而降低行动系统功率损耗。综上，新型五圆弧齿形履带行动系统啮合特性和功耗特性均优于传统齿形，说明了本文所提出的新型五圆弧齿形的有效性和可靠性。

Keyword ：

齿形设计 功率损耗 行动系统 履带车辆

Cite：

Copy from the list or Export to your reference management。

Abstract ：

近年来，产品设计活动越来越依赖于设计过程中涉及到的各领域所具有竞争力的分布式知识资源。现代设计需要针对产品对象&#61472进行相关的理论和应用研究，履带机器人的规模合适，包括机械、电子、控制等多学科多领域知识，为分布式资源下的现代产品集成设计及知识流研究提供了实例研究对象。本文以涉及多学科多领域的多用途轻型履带机器人行动系统设计为研究实例，基于现代设计知识流理论，研究分布式资源中的知识流动，设计并实现了多用途轻型履带机器人行动系统，研究工作能够支持产品研发的创新设计，提高我国制造业企业的自主创新能力以及产品竞争力。本文的主要研究包括以下几个方面：1）以多用途轻型履带机器人行动系统为研究对象，研究了概念设计中的知识获取和知识流动，分析了履带机器人行动系统中主行走装置和摆臂装置的传动系统的性能需求，设计了基于知识流理论的履带机器人关键传动系统的创新方案。2）对多用途轻型履带机器人系统进行了理论建模与分析；利用已有知识和仿真研究获取的新知识，建立了运动学模型和多体动力学模型，基于Recurdyn软件分析了多用途轻型履带机器人的爬坡、越障、跨沟等性能。3）设计了基于知识流的多用途轻型履带机器人行动系统的运动控 制系统；研究了运动控制系统设计中的知识获取和知识流动过程，设计了主控制器、运动控制器、电机驱动器和电机等，并实现了控制系统性能的匹配。4）设计了基于知识流的多用途轻型履带机器人行动系统的详细设计与加工方案；针对履带机器人底盘和电池盒的防水问题，基于知识流理论对底盘的防水设计提出了多种可能解并作出最终决策，保证底盘满足性能需求，最终完成了履带机器人的机械加工与装配，经测试较好的达到了设计目的。

Keyword ：

产品设计分布式资源知识流理论履带机器人

Cite：

Copy from the list or Export to your reference management。

Abstract ：

提出了履带行动系统的动力学建模方法,分析了履带板与机构内各部件之间的接触碰撞力模型；对于履带板与软质地面之间的作用力模型,开发了履带板地面作用力子程序,分析得到以三维矢量力表达的履带地面作用力,实现了在软质地面下的履带行动系统的性能仿真.该工作提高了履带行动系统样机设计及性能分析的准确性和效率.

Keyword ：

行动系统 接触力 软质地面 性能仿真

Cite：

Copy from the list or Export to your reference management。

Abstract ：

履带行动系统是在军事装备和工程机械装备领域广泛应用的重要机械装备产品.提出了集成Matlab,Solidworks,CosmosMotion以及Adams的履带行动系统性能协同分析方法,分析了利用宏命令自动添加约束及作用力单元,分析和开发了履带板地面作用力子程序,实现了在硬质地面下的履带行动系统的性能仿真.该工作提高了履带行动系统样机设计和性能分析的准确性和效率.

Keyword ：

行动系统 协同分析 性能仿真 硬质地面

Cite：

Copy from the list or Export to your reference management。

Abstract ：

履带行动系统是履带车辆的重要组成部分。它是一种比轮式行走机构路面适应性更强的行走装置。履带行动系统到目前为止仍是很不完善的，它的机械效率远远低于轮式装置，履带行动系统远不如轮式装置工作可靠。由于其通常工作于恶劣的地面环境，润滑条件很差，摩擦磨损现象十分普遍，是这类履带车辆发生故障和影响寿命的主要原因。而对于高速履带车辆，如履带装甲车辆，功率损耗还会影响其作战行程。因此，深入研究高速履带车辆履带行动系统内部的各种摩擦规律，分析其产生机理，寻求合理的解决方案，实现节能降耗，提高可靠性和使用寿命有着重大的意义。本文运用理论分析与多体动力学仿真相结合，对高速履带车辆行动系统进行摩擦学动力学分析和功率损耗研究，主要工作如下：履带张紧力对行动系统各部件的载荷、履带寿命、功率损耗和履带脱落概率有重要的影响。考虑诱导轮周围履带卷绕离心力以及诱导轮惯性力矩的影响，建立了主动轮后置的高速履带行动系统诱导轮及曲臂的动力学模型，建立了诱导轮周围动张紧力模型。基于RecurDyn建立了履带行动系统多体动力学模型并进行了分析，结果表明主动轮后置的履带车辆在低速前进时履带诱导轮动张紧力主要受张紧装置影响；而高速行驶时，履带车辆诱导轮周围履带卷绕离心力和诱导轮惯性力矩不可忽略，是影响其履带张紧力的关键因素。考虑了精确的履带-车轮-地面交互力学作用，推导了履带-负重轮/托带轮接触碰撞模型，履带-诱导轮接触碰撞模型，履带-驱动轮接触碰撞模型。通过分析履带-地面交互力学机理，推导了履带沉陷、牵引力、侧向力、履刺-土壤作用力、行驶阻力的数学模型，分析了履带板宽度和接地长度，履刺高度和占空比等结构参数对履带车辆的沉陷深度，阻力系数，附着系数，牵引系数等性能参数的影响。建立了外部阻力功率损耗计算的理论模型，分析了接地长度，偏心距，履带板宽度等对外部阻力功率损耗的影响。考虑了悬挂系统对履带行动系统张紧力，履带振动的影响，推导了履带车辆悬挂系统力学模型，完整全面的推导了履带行动系统内部阻力功耗损失分析模型，包括挂胶销扭转变形的内摩擦功耗，驱动轮齿与履带板的啮合摩擦阻力及功耗，挂胶负重轮沿履带接地段的滚动摩擦功耗，驱动轮、诱导轮、负重轮、托带轮轴承处的摩擦功耗，以及负重轮、托带轮、诱导轮上的履带导向齿摩擦功耗分析模型。分析结果与Recurdyn多体动力学仿真计算的结果进行了对比验证，结果表明占功耗损失前三位的为挂胶负重轮沿履带接地段的滚动摩擦功耗，履带导向齿摩擦功耗以及土壤阻力功耗，针对性提出了减少履带行动系统功率损耗的具体措施。建立了高速履带车辆的多体动力学模型，开发了RecurDyn用户自定义子程序，运用ProcessNet二次开发技术设计开发了履带行动系统的功率损耗计算系统，实现了履带行动系统功率损耗的自动计算和结果显示，并对结果进行初步分析。该系统可以把多体动力学仿真和功率损耗计算结合起来，使行动系统的功率损耗计算更加接近实际。该系统还提供了良好的人机界面，方便用户在设计开发履带系统时使用，可以有效地提高履带系统设计开发的效率。

Keyword ：

履带车辆行动系统功率损耗摩擦学

Cite：

Copy from the list or Export to your reference management。