第一章緒論1.1課題研究的意義和目的1.1.1課題研究的背景小型履帶式搬運(yùn)車作為一種多功能、高適應(yīng)性的移動(dòng)平臺(tái)，它的出現(xiàn)和發(fā)展順應(yīng)了現(xiàn)代社會(huì)對(duì)高效、節(jié)能、智能化搬運(yùn)設(shè)備的需求。隨著全球化物流業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)搬運(yùn)設(shè)備的性能和靈活性提出了更高要求。在軍事領(lǐng)域，小型履帶式搬運(yùn)車因其強(qiáng)大的越野能力和隱蔽性，對(duì)于物資運(yùn)輸和戰(zhàn)場(chǎng)機(jī)動(dòng)具有不可替代的作用。而在農(nóng)業(yè)和建筑行業(yè)，它們則作為關(guān)鍵的工具，助力生產(chǎn)效率的提升和工程作業(yè)的順利進(jìn)行。國(guó)內(nèi)外履帶車輛技術(shù)的進(jìn)步，尤其是近年來(lái)在傳動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力裝置及智能化控制方面的突破，為小型履帶式搬運(yùn)車的設(shè)計(jì)提供了廣闊的技術(shù)基礎(chǔ)。然而，面對(duì)復(fù)雜多變的作業(yè)環(huán)境，如崎嶇山路、狹窄空間、不良地面條件等，現(xiàn)有的搬運(yùn)設(shè)備往往難以滿足所有需求。因此，設(shè)計(jì)一款能適應(yīng)這些挑戰(zhàn)，同時(shí)兼顧效率與經(jīng)濟(jì)性的小型履帶式搬運(yùn)車，不僅是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)化，更是對(duì)未來(lái)移動(dòng)技術(shù)的一種探索。課題研究的意義在于填補(bǔ)現(xiàn)有搬運(yùn)設(shè)備在特殊工況下的應(yīng)用空白，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新與進(jìn)步，為物流、軍事、農(nóng)業(yè)、建筑等多個(gè)領(lǐng)域的用戶提供更高效、更環(huán)保的搬運(yùn)解決方案。同時(shí)，通過(guò)深入研究和設(shè)計(jì)，我們期望能培養(yǎng)出更多具備全面技術(shù)知識(shí)和創(chuàng)新能力的工程技術(shù)人才，為行業(yè)持續(xù)發(fā)展注入新的活力。課題研究的目的，一是通過(guò)深入分析國(guó)內(nèi)外履帶車輛技術(shù)現(xiàn)狀，明確小型履帶式搬運(yùn)車的發(fā)展趨勢(shì)；二是通過(guò)系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)和計(jì)算，構(gòu)建一套高效、可靠且適應(yīng)性強(qiáng)的傳動(dòng)系統(tǒng)；三是借助現(xiàn)代仿真技術(shù)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性和可行性，確保搬運(yùn)車在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和可靠性；最后，通過(guò)履帶搬運(yùn)車與驗(yàn)證，探索搬運(yùn)車在不同領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，為未來(lái)設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持，為相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)提供理論依據(jù)和實(shí)踐參考。1.1.2研究目的課題研究的目的，首先，是針對(duì)當(dāng)前搬運(yùn)設(shè)備在特殊環(huán)境和復(fù)雜任務(wù)中的局限性，提出一種創(chuàng)新的小型履帶式搬運(yùn)車設(shè)計(jì)方案，以提升搬運(yùn)作業(yè)的適應(yīng)性和效率。這包括優(yōu)化履帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其能在不同地形條件下展現(xiàn)出卓越的牽引力和穩(wěn)定性，同時(shí)降低能耗，實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)過(guò)程的高效能與低污染。通過(guò)深入的動(dòng)力運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，確保搬運(yùn)車在滿載或空載、高速行駛或低速爬坡、轉(zhuǎn)向等不同工況下，均能展現(xiàn)出卓越的性能。這要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)中充分考慮車輛的動(dòng)力輸出、重量分布、懸掛系統(tǒng)等關(guān)鍵因素，以提供良好的操控性和承載能力，同時(shí)滿足嚴(yán)格的能耗標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的可持續(xù)使用。再者，利用先進(jìn)的仿真技術(shù)對(duì)履帶運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬，這不僅能預(yù)先發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，還能優(yōu)化傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置，確保在實(shí)際運(yùn)行中的高效和可靠性。通過(guò)仿真，我們能夠檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的預(yù)期性能，為實(shí)車測(cè)試提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而避免在試驗(yàn)階段的反復(fù)調(diào)整，節(jié)省時(shí)間和資源。本研究還將通過(guò)實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證設(shè)計(jì)的搬運(yùn)車在不同工況下的穩(wěn)定性和可靠性，包括在嚴(yán)格模擬的實(shí)際工作環(huán)境中的表現(xiàn)，如不同坡度、多種地面條件和復(fù)雜障礙物。這將為實(shí)際應(yīng)用提供寶貴的實(shí)際性能數(shù)據(jù)，幫助優(yōu)化未來(lái)的設(shè)計(jì)和操作策略。通過(guò)探討搬運(yùn)車在物流、農(nóng)業(yè)、建筑等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，我們旨在揭示其廣泛的應(yīng)用潛力，并提出未來(lái)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方向。這不僅能指導(dǎo)相關(guān)行業(yè)選擇最適合的搬運(yùn)工具，還能啟發(fā)新的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)創(chuàng)新，以滿足未來(lái)更高級(jí)別的搬運(yùn)需求。研究目的旨在通過(guò)系統(tǒng)地研究、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，開(kāi)發(fā)出一款性能優(yōu)異、適應(yīng)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的小型履帶式搬運(yùn)車，為相關(guān)行業(yè)提供一個(gè)實(shí)用、高效的解決方案，并為履帶車輛技術(shù)的未來(lái)發(fā)展指明新方向。1.1.3研究意義研究小型履帶式搬運(yùn)車對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)具有深遠(yuǎn)的影響。首先，它對(duì)于提升物流效率至關(guān)重要。在全球化背景下，快速、高效的貨物運(yùn)輸是供應(yīng)鏈管理的核心，小型履帶式搬運(yùn)車能夠適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境，提高倉(cāng)庫(kù)、碼頭、機(jī)場(chǎng)等物流節(jié)點(diǎn)的搬運(yùn)效率，縮短貨物周轉(zhuǎn)時(shí)間，降低運(yùn)營(yíng)成本。這對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，能增強(qiáng)其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)于消費(fèi)者而言，意味著更快捷的商品送達(dá)。小型履帶式搬運(yùn)車在軍事領(lǐng)域的作用不容忽視。其強(qiáng)大的越野能力和隱蔽性使得它在物資運(yùn)輸、戰(zhàn)場(chǎng)補(bǔ)給和偵察任務(wù)中具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，可進(jìn)一步提升其生存能力和任務(wù)完成能力，對(duì)于保障軍事行動(dòng)的成功至關(guān)重要。在農(nóng)業(yè)和建筑行業(yè)，小型履帶式搬運(yùn)車是提升生產(chǎn)力的重要工具。在農(nóng)業(yè)中，它能幫助農(nóng)民在崎嶇不平的田地或山地進(jìn)行耕作、播種和收割，減輕人力負(fù)擔(dān)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率。而在建筑工地，特別是在地形復(fù)雜或空間受限的環(huán)境中，小型履帶式搬運(yùn)車能夠輕松搬運(yùn)建材，提高施工速度，降低安全事故風(fēng)險(xiǎn)。該研究對(duì)于培養(yǎng)工程技術(shù)人才具有重要意義。通過(guò)深入研究和設(shè)計(jì)，工程師們能夠提升多學(xué)科知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，掌握最新技術(shù)動(dòng)態(tài)，為未來(lái)技術(shù)創(chuàng)新和行業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)，研究成果的分享和交流，能推動(dòng)整個(gè)行業(yè)技術(shù)水平的提升，形成良好的技術(shù)進(jìn)步氛圍。通過(guò)這個(gè)課題研究，我們有望推動(dòng)小型履帶式搬運(yùn)車技術(shù)的革新，不僅解決現(xiàn)有搬運(yùn)設(shè)備的局限性，還可能開(kāi)啟全新的應(yīng)用場(chǎng)景。這將對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、軍事保障、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展以及工程技術(shù)教育產(chǎn)生積極影響，從而提升國(guó)家整體的科技實(shí)力和綜合國(guó)力。因此，該研究不僅具有實(shí)踐價(jià)值，也具有深遠(yuǎn)的理論意義，是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重要力量。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀在國(guó)內(nèi)，小型履帶式搬運(yùn)車的發(fā)展起步相對(duì)較晚，但憑借其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)，尤其是在復(fù)雜和特殊環(huán)境下的作業(yè)能力，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，市場(chǎng)需求也在不斷增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)制造商開(kāi)始關(guān)注并投入資源進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，以滿足不同行業(yè)對(duì)高效搬運(yùn)設(shè)備的需求。國(guó)內(nèi)的研發(fā)重點(diǎn)主要集中在履帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)上，以提高車輛在崎嶇地形和惡劣環(huán)境中的行駛穩(wěn)定性和牽引力。許多研究團(tuán)隊(duì)和企業(yè)借鑒國(guó)際先進(jìn)履帶車輛技術(shù)，結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際工況，自主研發(fā)出一系列適應(yīng)性強(qiáng)的履帶系統(tǒng)。這些設(shè)計(jì)通常包括內(nèi)張緊結(jié)構(gòu)，通過(guò)可調(diào)節(jié)的張緊裝置來(lái)保持履帶的適宜張緊度，以保證在不同地形條件下的行駛性能。在動(dòng)力運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方面，國(guó)內(nèi)的研究也取得了顯著進(jìn)步。工程師們通過(guò)深入分析車輛的承載能力、動(dòng)力性能和能耗，開(kāi)發(fā)出一系列高效、節(jié)能的動(dòng)力系統(tǒng)。例如，采用后置發(fā)動(dòng)機(jī)布局，結(jié)合橫置傳動(dòng)系統(tǒng)，優(yōu)化了空間利用并提高了行駛機(jī)動(dòng)性。同時(shí)，通過(guò)選擇合適的液壓無(wú)級(jí)雙向調(diào)速機(jī)構(gòu)（HST）和機(jī)械變速箱，實(shí)現(xiàn)了對(duì)速度和轉(zhuǎn)向的精細(xì)控制。在傳動(dòng)系統(tǒng)匹配方面，國(guó)內(nèi)的制造商和研究機(jī)構(gòu)通過(guò)對(duì)車輛質(zhì)量、尺寸、爬坡能力、涉水深度等參數(shù)的精確計(jì)算，確保了傳動(dòng)系統(tǒng)的性能與車輛整體需求的匹配。此外，國(guó)內(nèi)企業(yè)也開(kāi)始關(guān)注燃油經(jīng)濟(jì)性和耐用性，通過(guò)引入更先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)和耐用材料，降低運(yùn)行成本，提高設(shè)備的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。盡管國(guó)內(nèi)在小型履帶式搬運(yùn)車的設(shè)計(jì)和制造方面取得了顯著進(jìn)步，但仍面臨一些挑戰(zhàn)，如技術(shù)積累不足、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力有待提高、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范尚不完善等。然而，隨著國(guó)內(nèi)對(duì)高端制造業(yè)的重視程度提升，以及對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的鼓勵(lì)政策，可以預(yù)見(jiàn)，國(guó)內(nèi)小型履帶式搬運(yùn)車的技術(shù)水平和市場(chǎng)應(yīng)用將有更大的發(fā)展空間。國(guó)內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)也在積極借鑒和吸收國(guó)際先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和技術(shù)，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作，培養(yǎng)專業(yè)人才，提升自主創(chuàng)新能力。這些努力不僅推動(dòng)了國(guó)內(nèi)小型履帶式搬運(yùn)車技術(shù)的進(jìn)步，也為全球履帶車輛技術(shù)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。1.2.2國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外小型履帶式搬運(yùn)車的發(fā)展歷史更為悠久，技術(shù)積累深厚，產(chǎn)品種類豐富，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。歐洲和北美的一些國(guó)家，如德國(guó)、美國(guó)和瑞典，是全球小型履帶式搬運(yùn)車技術(shù)的領(lǐng)先地區(qū)，擁有眾多知名的制造商和研究機(jī)構(gòu)。國(guó)外在履帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，不僅注重結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，還強(qiáng)調(diào)材料科學(xué)的運(yùn)用，如輕質(zhì)高強(qiáng)度合金和耐磨材料，以提高傳動(dòng)效率和耐用性。許多國(guó)外產(chǎn)品采用了先進(jìn)的主動(dòng)張緊系統(tǒng)，可以自動(dòng)調(diào)整履帶張緊度，以適應(yīng)不同負(fù)載和地形，保證行駛的穩(wěn)定性和牽引力。此外，一些高端產(chǎn)品還配備了自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)，能夠在行駛過(guò)程中自動(dòng)調(diào)節(jié)懸掛高度，進(jìn)一步提升車輛的越野性能。在動(dòng)力運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方面，國(guó)外的搬運(yùn)車輛通常配備了高效的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)馬達(dá)，結(jié)合精密的傳動(dòng)系統(tǒng)，提供強(qiáng)勁的動(dòng)力輸出和靈活的操控性能。許多國(guó)外產(chǎn)品采用全輪驅(qū)動(dòng)和獨(dú)立懸掛，以提高在復(fù)雜地形上的行駛能力和操控穩(wěn)定性。同時(shí)，國(guó)外的制造商也非常重視車輛的能效，通過(guò)優(yōu)化燃燒效率和使用節(jié)能技術(shù)，降低運(yùn)行成本。國(guó)外的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)通常采用模塊化和集成化，使得系統(tǒng)更加緊湊，降低了重量，同時(shí)提高了系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)性。在選擇HST時(shí)，國(guó)外的工程師會(huì)進(jìn)行深入的計(jì)算和履帶搬運(yùn)車，確保液壓系統(tǒng)的性能與車輛的動(dòng)力需求匹配，同時(shí)兼顧節(jié)能和耐用性。此外，一些高端產(chǎn)品還配備了智能化控制，如電子差速鎖和行駛模式選擇，以適應(yīng)不同工況下的性能需求。國(guó)外小型履帶式搬運(yùn)車在實(shí)際應(yīng)用中，除了在物流、軍事和建筑領(lǐng)域，還拓展到了林業(yè)、園藝、農(nóng)業(yè)機(jī)械、消防和救援等多個(gè)領(lǐng)域，展現(xiàn)出其強(qiáng)大的適應(yīng)性和多功能性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，國(guó)外的制造商通常會(huì)與用戶密切合作，深入了解實(shí)際需求，以提供定制化的產(chǎn)品解決方案。國(guó)外的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)不斷進(jìn)行前沿技術(shù)的研發(fā)，如電動(dòng)化、智能化和遠(yuǎn)程操控，以應(yīng)對(duì)未來(lái)移動(dòng)設(shè)備的挑戰(zhàn)。同時(shí)，國(guó)外的法規(guī)體系較為完善，對(duì)車輛的安全、環(huán)保和性能有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，這不僅推動(dòng)了技術(shù)的進(jìn)步，也保障了市場(chǎng)的公平競(jìng)爭(zhēng)。國(guó)外小型履帶式搬運(yùn)車的發(fā)展體現(xiàn)了技術(shù)的先進(jìn)性、創(chuàng)新性和應(yīng)用的廣泛性，為全球小型履帶車行業(yè)樹(shù)立了標(biāo)桿。然而，這并不意味著國(guó)外技術(shù)無(wú)可挑剔，國(guó)內(nèi)的制造商和研究機(jī)構(gòu)可以通過(guò)消化吸收再創(chuàng)新，借鑒國(guó)外的長(zhǎng)處，結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的趕超和超越。1.3課題研究的主要內(nèi)容在通過(guò)查閱參考文獻(xiàn)可知，小型履帶搬運(yùn)車的實(shí)用性很很強(qiáng)的，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械上的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到在物料搬運(yùn)工序上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的機(jī)器,小型履帶搬運(yùn)車的結(jié)構(gòu)形式很其種類也是很多的。如果就工作時(shí)的工作特點(diǎn)進(jìn)行分類，有臥式搬運(yùn)車和立式搬運(yùn)車；在結(jié)構(gòu)工作的原理上和運(yùn)行的結(jié)構(gòu)形式上來(lái)看，可以分為單邊行駛的搬運(yùn)車和多功能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的搬運(yùn)車，也叫直線行駛的小型履帶搬運(yùn)車和多功能形式的搬運(yùn)車。由于在近幾年的發(fā)展上，我國(guó)在物料自動(dòng)搬運(yùn)的需求上是很大的，在很多的制造生產(chǎn)行業(yè)和物料運(yùn)輸上，救援和軍事上都需要物料的自動(dòng)化運(yùn)輸，而且物料的使用在一定的程度上更好的實(shí)現(xiàn)不可代替的優(yōu)勢(shì)，在使用上更好的滿足基本要求，使得自動(dòng)運(yùn)輸車等長(zhǎng)期達(dá)到使用的性能。在設(shè)計(jì)上通過(guò)對(duì)這些年我國(guó)在物料自動(dòng)搬運(yùn)發(fā)展上的規(guī)模，但是在生產(chǎn)制造上的規(guī)模不是很大，所以設(shè)計(jì)的物料搬運(yùn)車要滿足大規(guī)模生產(chǎn)的特點(diǎn)，提高大批量物料搬運(yùn)工作上的便捷性。從全球的物料搬運(yùn)需求和市場(chǎng)范圍來(lái)看，全球的物料搬運(yùn)在生產(chǎn)制作上的市場(chǎng)主要分布在一些發(fā)達(dá)的國(guó)家和工業(yè)水平比較高的地區(qū)，最強(qiáng)大的是美國(guó)，由于美國(guó)在工業(yè)發(fā)展上的先進(jìn)和在消費(fèi)上的金屬占有很大的比例，所以在生產(chǎn)制造上的加工和生產(chǎn)上已經(jīng)非常的成熟，所以在自動(dòng)化對(duì)工業(yè)水平的發(fā)展上更好的提高了環(huán)保的意識(shí)，增強(qiáng)了各種物料搬運(yùn)生產(chǎn)加工設(shè)備的發(fā)展，保持了更好的物料搬運(yùn)車等在制造的穩(wěn)定性。綜合以上的分析，在本次的設(shè)計(jì)上對(duì)物料搬運(yùn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的搬運(yùn)車設(shè)備的設(shè)計(jì)上，需要滿足市場(chǎng)的前言，以也更好的自動(dòng)化水平來(lái)實(shí)現(xiàn)了達(dá)到智能化的要求，提高我國(guó)在物料搬運(yùn)上的世界占有率，加強(qiáng)我國(guó)在物料搬運(yùn)車制造領(lǐng)域上的科技創(chuàng)新能力。

第二章履帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1搬運(yùn)車的原理及設(shè)計(jì)要求在小型履帶式搬運(yùn)車的設(shè)計(jì)中，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵的性能決定因素，它直接關(guān)系到車輛的牽引力、行駛穩(wěn)定性、機(jī)動(dòng)性以及耐用性。本章將深入探討履帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理、優(yōu)化方法，以及如何根據(jù)實(shí)際工況和使用要求進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)中，主要設(shè)計(jì)的多功能行駛的搬運(yùn)車，實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)制造車間達(dá)到對(duì)貨物和物料進(jìn)行自動(dòng)化搬運(yùn)的小型履帶搬運(yùn)車結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)組成的分析和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的了解，更好的對(duì)現(xiàn)有市場(chǎng)上的物料自動(dòng)搬運(yùn)裝置的優(yōu)化性設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)傳動(dòng)上的改進(jìn)，從勞動(dòng)的效率上降低人工搬運(yùn)的事故率，提高機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化搬運(yùn)的工作效率，提高機(jī)械化生產(chǎn)制造的水平，改善人工勞動(dòng)的疲勞強(qiáng)度。提高自動(dòng)物料搬運(yùn)裝置的工作性能和搬運(yùn)物料邊緣的質(zhì)量效果。主要的機(jī)構(gòu)包括對(duì)行走結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、車架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、履帶的設(shè)計(jì)、電機(jī)及載物臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)行走裝置的設(shè)計(jì)等。完成部件結(jié)構(gòu)的尺寸布置和結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)，裝配總體結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)搬運(yùn)裝置的靈活運(yùn)動(dòng)性能，提高工作強(qiáng)度，滿足更多的物料搬運(yùn)工作要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖2-1所示：圖2-1：履帶車結(jié)構(gòu)草圖2.1.1履帶車的原理履帶是一種有效的地面接觸裝置，它通過(guò)履帶塊與地面的接觸，將車輛的重量分散到較大的面積上，從而降低單位面積的壓強(qiáng)，提高了車輛在復(fù)雜地形中的通過(guò)能力。履帶的連續(xù)性保證了車輛在行駛過(guò)程中能連續(xù)傳遞動(dòng)力，減少了打滑現(xiàn)象，提供了良好的牽引力和穩(wěn)定性。2.1.2設(shè)計(jì)關(guān)鍵要素履帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)需考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵要素：（1）履帶節(jié)距：影響履帶的靈活性和牽引力，節(jié)距過(guò)大可能導(dǎo)致履帶打滑，過(guò)小則影響履帶壽命。（2）履帶寬度：影響車輛的穩(wěn)定性，寬履帶可以提供更好的支撐，但會(huì)增加滾動(dòng)阻力。（3）張緊度：通過(guò)調(diào)節(jié)張緊裝置，確保履帶在不同負(fù)載和地形下保持適宜的張緊程度。（4）履帶材料：選擇耐磨、耐疲勞的材料，確保長(zhǎng)期使用的可靠性。2.1.3設(shè)計(jì)參數(shù)要求最大載重300kg，自身重量低于100kg；控制形式：手動(dòng)遠(yuǎn)程控制，遙控范圍在1km之內(nèi)；驅(qū)動(dòng)方式：電機(jī)驅(qū)動(dòng)；履帶的間距在600mm-1200mm之間；搬運(yùn)運(yùn)行的速度小于50km/h；最高爬坡角度45°；跨域最大為250mm；具有一定的減震效果。2.2履帶結(jié)構(gòu)及內(nèi)張緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)張緊結(jié)構(gòu)通常采用可調(diào)節(jié)的張緊螺栓，通過(guò)調(diào)整張緊度來(lái)控制履帶的緊繃程度。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，且能夠根據(jù)負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)整張緊度，提高行駛穩(wěn)定性。內(nèi)張緊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，包括履帶的預(yù)緊力、負(fù)載導(dǎo)致的張緊力變化以及張緊螺栓的強(qiáng)度計(jì)算。通過(guò)合理的張緊設(shè)計(jì)，既保證了履帶的穩(wěn)定運(yùn)行，又避免了因張緊度過(guò)大導(dǎo)致的過(guò)早磨損。2.3傳動(dòng)效率與優(yōu)化2.3.1傳動(dòng)效率分析傳動(dòng)效率是衡量傳動(dòng)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)，它反映動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)化效率。通過(guò)優(yōu)化履帶、驅(qū)動(dòng)輪和張緊系統(tǒng)的匹配，可以提高傳動(dòng)效率，降低能耗。2.3.2優(yōu)化策略優(yōu)化策略包括選擇合適的履帶節(jié)距、優(yōu)化履帶張緊控制、采用低摩擦材料和減少傳動(dòng)系統(tǒng)中的摩擦損失等。此外，通過(guò)模擬仿真技術(shù)，可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行預(yù)評(píng)估，尋找最優(yōu)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)參數(shù)。智能張緊系統(tǒng)通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)負(fù)載變化，自動(dòng)調(diào)整張緊力，既能保證牽引力，又能延長(zhǎng)履帶壽命，提高系統(tǒng)整體效率。2.4車架機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)可以根據(jù)地形和負(fù)載自動(dòng)調(diào)節(jié)懸掛高度，提高越野性能和行駛穩(wěn)定性，適用于不同工況。通過(guò)深入研究履帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理和優(yōu)化方法，本文提出了一套基于實(shí)際需求的履帶傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，該方案考慮了復(fù)雜地形的適應(yīng)性、行駛穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)履帶搬運(yùn)車驗(yàn)證，這種設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出了良好的性能，為小型履帶式搬運(yùn)車在物流、農(nóng)業(yè)、建筑等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在后續(xù)章節(jié)中，我們將繼續(xù)探討動(dòng)力運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)匹配，以及通過(guò)仿真技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。圖2-2：車架傳動(dòng)系統(tǒng)第三章動(dòng)力運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)3.1引擎選型3.1.1電機(jī)性能參數(shù)確定在小型履帶式搬運(yùn)車的設(shè)計(jì)中，引擎作為動(dòng)力源，其性能參數(shù)的準(zhǔn)確計(jì)算對(duì)于確保車輛整體性能至關(guān)重要。引擎選型的第一步是確定其功率、扭矩輸出、燃油效率和排放水平。這些參數(shù)直接決定了車輛的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。本節(jié)將詳細(xì)闡述如何進(jìn)行引擎性能參數(shù)的計(jì)算和選型。計(jì)算引擎所需的最小功率（P）基于車輛的預(yù)期最大負(fù)荷（W）和預(yù)計(jì)的平均速度（v）。其中，W通常包括車輛自身重量和最大承載重量，v則根據(jù)不同的工況（如高速行駛、爬坡、低速行駛等）設(shè)定合理的參考速度。考慮到動(dòng)力儲(chǔ)備和瞬時(shí)加速需求，實(shí)際選型時(shí)引擎的功率通常會(huì)比理論計(jì)算值略高。扭矩（T）是決定車輛在重載或爬坡時(shí)性能的關(guān)鍵因素。對(duì)于履帶式搬運(yùn)車，尤其在復(fù)雜地形條件下，較高的扭矩輸出是必要的。其中，\(\omega\)是引擎的轉(zhuǎn)速，通常以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（rpm）表示。對(duì)于履帶式搬運(yùn)車，由于其高牽引力需求，通常選擇在低轉(zhuǎn)速下具有高扭矩的引擎。接下來(lái)，燃油效率（FuelEfficiency,FE）是衡量引擎經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵指標(biāo)，它通常用每單位距離消耗的燃油量（如升/百公里或英里/加侖）來(lái)表示。燃油效率的計(jì)算需要考慮引擎的額定功率、扭矩輸出和預(yù)計(jì)的行駛工況。此外，燃油經(jīng)濟(jì)性還受到引擎燃燒效率、傳動(dòng)系統(tǒng)的效率以及駕駛員駕駛習(xí)慣的影響。為了滿足日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，引擎的排放水平計(jì)算也至關(guān)重要。這涉及尾氣中的二氧化碳（CO2）、氮氧化物（NOx）、碳?xì)浠衔铮℉C）和顆粒物（PM）等污染物的排放量。這些指標(biāo)通常通過(guò)履帶搬運(yùn)車室測(cè)試或標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試循環(huán)（如Euro6或EPA）來(lái)測(cè)定。引擎選型時(shí)，還應(yīng)考慮其體積、重量、耐用性以及維護(hù)成本。小型履帶式搬運(yùn)車的設(shè)計(jì)中，引擎應(yīng)是緊湊且輕量化，同時(shí)要求高可靠性，以確保長(zhǎng)期在惡劣環(huán)境下工作的穩(wěn)定性和低故障率。在計(jì)算和分析了上述各項(xiàng)參數(shù)后，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以選擇與車輛性能需求最匹配的引擎。這可能涉及到多個(gè)引擎候選，通過(guò)比較各項(xiàng)性能指標(biāo)，最終確定最適合的引擎型號(hào)。在確定引擎后，還需進(jìn)一步與傳動(dòng)系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)等其他關(guān)鍵部件進(jìn)行匹配，以實(shí)現(xiàn)整體性能的最優(yōu)。通過(guò)這樣的計(jì)算和分析，我們可以確保小型履帶式搬運(yùn)車在滿足動(dòng)力需求的同時(shí)，兼顧燃油經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，從而實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能和可持續(xù)的搬運(yùn)作業(yè)。3.1.2電機(jī)的選型在本次的小型履帶式搬運(yùn)車的設(shè)計(jì)中，首先確定履帶車的形式過(guò)程中的總體的重量及動(dòng)力需求，選擇合適的電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)小型履帶式搬運(yùn)車的驅(qū)動(dòng)作用。通過(guò)以上的傳動(dòng)功率的計(jì)算和對(duì)現(xiàn)有市場(chǎng)上的電機(jī)的功率選擇要求。在本次的設(shè)計(jì)中選擇電機(jī)的功率為：N=K*L*D*n=1.45KW根據(jù)電機(jī)的功率的大小選擇電機(jī)的品牌及參數(shù)要求，電機(jī)的功率在1.45KW左右的型號(hào)可以選擇Y120L-6系列的電動(dòng)機(jī)，能夠在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)上實(shí)現(xiàn)最大的工作轉(zhuǎn)速在3000r/min以內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)本次小型履帶式搬運(yùn)車的運(yùn)轉(zhuǎn)要求，在使用上可以達(dá)到節(jié)能減排的效果，電動(dòng)機(jī)的滿載工作的電流為2.5A；轉(zhuǎn)動(dòng)的工作慣量的大小為0.215kg·m2；電機(jī)的總體重量的大小為5.2kg。3.1.3電機(jī)的安裝設(shè)計(jì)引擎安裝設(shè)計(jì)在小型履帶式搬運(yùn)車的動(dòng)力運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)中扮演著至關(guān)重要的角色。它不僅影響著車輛的重量分布和平衡，還決定了駕駛室、冷卻系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)以及整體結(jié)構(gòu)的布局。引擎安裝設(shè)計(jì)的要點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：（1）位置選擇：引擎的位置需考慮到車輛的重心、前后配重以及操作空間。通常，后置引擎布局被廣泛采用，因?yàn)樗梢詢?yōu)化重心分布，提高行駛穩(wěn)定性和操控性。同時(shí)，后置布局也有利于散熱和維護(hù)，避免了駕駛室前方受熱。（2）固定方法：引擎需通過(guò)堅(jiān)固的支架和固定裝置與車體連接，以防止在行駛過(guò)程中因振動(dòng)導(dǎo)致的松動(dòng)或損壞。使用高強(qiáng)度的金屬材料，并采用多點(diǎn)固定，可以確保引擎在復(fù)雜工況下的穩(wěn)定性。（3）冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)：為了保證引擎在長(zhǎng)時(shí)間、高負(fù)荷工作下的冷卻效果，需要設(shè)計(jì)高效的冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)可能包括冷卻風(fēng)扇、散熱器、熱交換器等組件。要確保這些組件能夠適應(yīng)各種環(huán)境條件，例如在塵土多、濕度大或溫度極端的環(huán)境中仍能正常工作。（4）噪音和振動(dòng)控制：安裝隔音材料和減振裝置，可以降低引擎的噪音和振動(dòng)，提高駕駛員的舒適度并減少對(duì)周圍環(huán)境的影響。此外，良好的隔音設(shè)計(jì)也有助于減少內(nèi)部零件因振動(dòng)而加速磨損。（5）布局與電氣系統(tǒng)協(xié)調(diào)：引擎安裝位置需與車輛的電氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和控制系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，確保所有線路、管路的布局合理，避免相互干擾或可能的機(jī)械損傷。（6）維修和維護(hù)便捷性：考慮引擎的維護(hù)和更換便捷性，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證引擎周圍有足夠的空間，方便技術(shù)人員進(jìn)行檢查、維修和更換部件，這將有利于降低長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本。（7）附件和附加設(shè)備：根據(jù)搬運(yùn)車的具體需求，可能需要安裝額外的設(shè)備，如渦輪增壓器、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)或電動(dòng)機(jī)，這些都需要在安裝設(shè)計(jì)階段進(jìn)行規(guī)劃，確保所有附件與引擎和車輛其他系統(tǒng)兼容且高效運(yùn)作。（8）安全考慮：引擎安裝設(shè)計(jì)還需考慮安全因素，如防止燃油泄漏、電氣短路或引擎過(guò)熱引發(fā)的火災(zāi)。安裝防火阻燃材料、配備火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和滅火裝置至關(guān)重要。在進(jìn)行引擎安裝設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合車輛的總體布局、動(dòng)力需求、環(huán)境條件和維護(hù)便利性，綜合考慮各種因素，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)精確計(jì)算、模擬分析和履帶搬運(yùn)車驗(yàn)證，可以確保引擎在各種工況下的穩(wěn)定運(yùn)行，從而提高整個(gè)搬運(yùn)車系統(tǒng)的性能和可靠性。3.2傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.2.1傳動(dòng)系統(tǒng)的方案履帶搬運(yùn)車傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是驗(yàn)證小型履帶式搬運(yùn)車設(shè)計(jì)方案的重要環(huán)節(jié)，它通過(guò)構(gòu)建一套可操作的履帶搬運(yùn)車裝置，模擬實(shí)際工況下的傳動(dòng)性能，確保設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)能夠在各種復(fù)雜地形和負(fù)載條件下提供穩(wěn)定、高效的動(dòng)力輸出。履帶搬運(yùn)車傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程包括系統(tǒng)建模、參數(shù)匹配、履帶搬運(yùn)車裝置構(gòu)建以及測(cè)試與數(shù)據(jù)分析。在系統(tǒng)建模階段，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)根據(jù)理論計(jì)算和文獻(xiàn)調(diào)研，構(gòu)建一套包含動(dòng)力源、傳動(dòng)裝置、履帶系統(tǒng)以及必要的控制系統(tǒng)的履帶搬運(yùn)車模型。動(dòng)力源可能是一個(gè)小型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)馬達(dá)，傳動(dòng)裝置則可能包括皮帶傳動(dòng)、HST、機(jī)械變速箱等，履帶系統(tǒng)則模擬真實(shí)的履帶結(jié)構(gòu)，包括節(jié)距、寬度和張緊系統(tǒng)。模型的構(gòu)建需要精確計(jì)算和模擬各部件的力學(xué)行為和動(dòng)力傳遞效率。在參數(shù)匹配階段，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)會(huì)根據(jù)履帶搬運(yùn)車目標(biāo)和車輛的預(yù)期性能，選擇合適的動(dòng)力源和傳動(dòng)裝置，并對(duì)傳動(dòng)比、扭矩等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行精細(xì)化調(diào)整，以確保動(dòng)力系統(tǒng)的整體性能。此外，還會(huì)考慮到燃油經(jīng)濟(jì)性、耐用性以及與車輛其他系統(tǒng)（如懸掛、制動(dòng)）的兼容性。接下來(lái)，履帶搬運(yùn)車裝置構(gòu)建則是將上述模型轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)體裝置。這包括安裝動(dòng)力源、傳動(dòng)裝置、履帶系統(tǒng)以及必要的傳感器和控制系統(tǒng)。為了與真實(shí)車輛的環(huán)境條件相匹配，履帶搬運(yùn)車裝置可能會(huì)設(shè)置在特殊的測(cè)試平臺(tái)上，模擬不同坡度、地面條件和負(fù)載，以便在控制的環(huán)境中進(jìn)行履帶搬運(yùn)車。履帶搬運(yùn)車傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最后一個(gè)階段是測(cè)試與數(shù)據(jù)分析。在履帶搬運(yùn)車過(guò)程中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)會(huì)監(jiān)控各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩、履帶速度、張緊度以及燃油消耗等。通過(guò)對(duì)比實(shí)際數(shù)據(jù)與理論計(jì)算，可以評(píng)估履帶搬運(yùn)車裝置的性能與設(shè)計(jì)預(yù)期的吻合度。同時(shí)，收集的數(shù)據(jù)也會(huì)用于優(yōu)化設(shè)計(jì)，例如調(diào)整傳動(dòng)比、改進(jìn)張緊系統(tǒng)或優(yōu)化動(dòng)力管理策略。履帶搬運(yùn)車傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)還會(huì)考慮未來(lái)技術(shù)的集成，如電子控制技術(shù)、智能化張緊系統(tǒng)或新能源驅(qū)動(dòng)，以保持設(shè)計(jì)的前瞻性和適應(yīng)性。履帶搬運(yùn)車過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題，如傳動(dòng)效率低下、履帶磨損過(guò)快等，將作為設(shè)計(jì)改進(jìn)的依據(jù)，為后續(xù)的迭代優(yōu)化提供寶貴信息。通過(guò)履帶搬運(yùn)車傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，小型履帶式搬運(yùn)車的傳動(dòng)系統(tǒng)能夠在履帶搬運(yùn)車條件下得到充分驗(yàn)證，確保其在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)為工程團(tuán)隊(duì)提供了一種快速迭代和優(yōu)化設(shè)計(jì)的有效途徑。這一過(guò)程是小型履帶式搬運(yùn)車從理論走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵步驟，為最終的成功市場(chǎng)推廣奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。3.2.2傳動(dòng)效率機(jī)構(gòu)的確定在小型履帶式搬運(yùn)車的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)階段，傳動(dòng)效率的測(cè)試與分析是驗(yàn)證傳動(dòng)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵步驟。傳動(dòng)效率反映了動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到驅(qū)動(dòng)輪的損失程度，高傳動(dòng)效率意味著更少的能量浪費(fèi)，從而提高車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力輸出和整體性能。實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通常會(huì)采用一系列測(cè)試方法和數(shù)據(jù)分析手段來(lái)評(píng)估和優(yōu)化傳動(dòng)系統(tǒng)的效率。設(shè)置一個(gè)可調(diào)節(jié)負(fù)載和速度的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，確?？梢阅M實(shí)際工況下的運(yùn)行條件。安裝必要的測(cè)量設(shè)備，如扭矩傳感器、速度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)功率計(jì)等，以便實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入和輸出數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)一系列代表性的工況，包括不同負(fù)載（如空載、滿載）、速度（如恒速、變速）、坡度和路況（如平地、爬坡、涉水等）。這些工況應(yīng)覆蓋車輛可能遇到的大部分實(shí)際操作條件。在每個(gè)設(shè)定的工況下，記錄發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出、驅(qū)動(dòng)輪的扭矩和轉(zhuǎn)速，以及車輛的行駛速度。同時(shí)，收集液壓系統(tǒng)和履帶系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，如液壓泵的流量、壓力、油溫，以及履帶的張緊度等。根據(jù)收集的數(shù)據(jù)，利用公式計(jì)算傳動(dòng)效率。傳動(dòng)效率通常定義為驅(qū)動(dòng)輪輸出功率與發(fā)動(dòng)機(jī)輸入功率的比值。在理想情況下，傳動(dòng)效率接近1，表示沒(méi)有能量損失，但實(shí)際上總會(huì)存在摩擦、熱能損失和機(jī)械效率等因素導(dǎo)致的效率降低。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出效率低下的原因，如摩擦過(guò)大、傳動(dòng)比不匹配、履帶張緊度不合適等。針對(duì)這些因素，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可能需要調(diào)整傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)，如重新設(shè)定液壓系統(tǒng)壓力、優(yōu)化履帶張緊控制算法，或者更改齒輪比等。通過(guò)迭代測(cè)試和優(yōu)化，不斷提升傳動(dòng)效率，降低能量損耗。在優(yōu)化后，再次進(jìn)行測(cè)試，確保改進(jìn)措施的有效性。編寫詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，列出測(cè)試結(jié)果、分析過(guò)程和優(yōu)化建議，為后續(xù)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供依據(jù)。3.3運(yùn)動(dòng)仿真的設(shè)計(jì)在小型履帶式搬運(yùn)車的設(shè)計(jì)過(guò)程中，履帶運(yùn)動(dòng)的仿真分析是驗(yàn)證設(shè)計(jì)有效性和優(yōu)化性能的關(guān)鍵步驟。通過(guò)仿真，工程師可以預(yù)測(cè)和分析履帶在不同工況下與地面的相互作用，評(píng)估車輛的行駛穩(wěn)定性、牽引力、動(dòng)力效率以及對(duì)地形的適應(yīng)性。本章將詳細(xì)介紹履帶運(yùn)動(dòng)仿真的理論基礎(chǔ)、方法以及在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。3.3.1動(dòng)力學(xué)模型履帶運(yùn)動(dòng)仿真基于車輛動(dòng)力學(xué)模型，結(jié)合履帶和地面的接觸模型來(lái)模擬履帶車的運(yùn)動(dòng)。動(dòng)力學(xué)模型通常采用多體系統(tǒng)仿真方法，將車輛視為由多個(gè)剛體和連桿組成的系統(tǒng)，履帶與地面的接觸通過(guò)彈簧-阻尼器模型來(lái)模擬。動(dòng)力學(xué)方程描述了車輛在加速度、力和力矩作用下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。履帶與地面的接觸模型是仿真中的核心部分，它決定了車輛在各種地形上的行駛性能。接觸模型通常采用Hertz接觸理論，考慮了形狀、硬度、壓力分布等因素的影響。此外，摩擦力模型也是關(guān)鍵，它可以模擬不同地面條件（如濕滑、黏土、砂石等）對(duì)車輛牽引力和穩(wěn)定性的影響。3.3.2仿真軟件與參數(shù)設(shè)定現(xiàn)代的仿真軟件如ADAMS、SIMULINK、ANSYSWorkbench等提供了強(qiáng)大的多體系統(tǒng)仿真功能，支持用戶定義復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)模型和接觸模型。在進(jìn)行仿真時(shí)，需根據(jù)車輛的具體參數(shù)（如履帶節(jié)距、寬度、張緊度、驅(qū)動(dòng)輪尺寸等）和地面條件設(shè)定模型參數(shù)。3.3.3仿真流程與步驟（1）系統(tǒng)建模根據(jù)車輛設(shè)計(jì)圖紙和參數(shù)，建立完整的多體系統(tǒng)模型，包括車身、履帶、驅(qū)動(dòng)輪、懸掛系統(tǒng)等，并設(shè)置適當(dāng)?shù)募s束和動(dòng)力學(xué)方程。（2）接觸模型設(shè)定然后，設(shè)定履帶與地面的接觸模型，包括接觸面積、硬度、摩擦系數(shù)等參數(shù)，并考慮地形的復(fù)雜性，如坡度、粗糙度等。（3）運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景設(shè)置根據(jù)設(shè)計(jì)需求，設(shè)置不同的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景，如直線行駛、轉(zhuǎn)彎、爬坡、涉水等，同時(shí)設(shè)定相應(yīng)的速度、轉(zhuǎn)向角度和動(dòng)力輸入等輸入條件。（4）仿真運(yùn)行與結(jié)果分析運(yùn)行仿真軟件，觀察和記錄車輛在仿真過(guò)程中的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，如行駛速度、加速度、力矩、履帶滑移率等。通過(guò)分析仿真結(jié)果，評(píng)估車輛在不同工況下的性能，如行駛穩(wěn)定性、牽引力和能耗。根據(jù)仿真結(jié)果，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，如改進(jìn)履帶結(jié)構(gòu)、調(diào)整張緊度、優(yōu)化履帶塊形狀等，以提高車輛的性能。在優(yōu)化過(guò)程中，可能需要反復(fù)迭代仿真，以確保設(shè)計(jì)改進(jìn)的有效性，如下圖3-1所示。履帶運(yùn)動(dòng)仿真是小型履帶式搬運(yùn)車設(shè)計(jì)過(guò)程中不可或缺的工具，它通過(guò)精確模擬真實(shí)運(yùn)行情況，幫助工程師優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高車輛的性能和可靠性。通過(guò)不斷迭代和調(diào)整，仿真最終將為實(shí)際生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，確保小型履帶式搬運(yùn)車在各種工況下都能展現(xiàn)出卓越的性能。圖3-1：履帶車運(yùn)動(dòng)算例仿真第四章關(guān)鍵部件的計(jì)算校核4.1導(dǎo)軌滑塊組件的計(jì)算校核（1）計(jì)算履帶搬運(yùn)車傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)到過(guò)程中的負(fù)載慣量J。已知搬運(yùn)過(guò)程中的導(dǎo)軌滑塊在材料的選擇上采用的是40Cr，可以通過(guò)材料的結(jié)構(gòu)性能確定其密度為：=7.810kg/cm，可以通過(guò)以下的計(jì)算式得:（2）計(jì)算移動(dòng)組件的工作轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小JJ=0.7810DL=0.7810(6.6-3)8.2kg/cm=11.62kg/cm（3）折算到履帶搬運(yùn)車在電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)過(guò)程中的軸上傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)的慣量大小計(jì)算為,可以知道已知履帶搬運(yùn)車在執(zhí)行工作的情況下，其移動(dòng)裝置的總質(zhì)量要求為m=50kg，所以在電動(dòng)機(jī)的參數(shù)確定后，計(jì)算每轉(zhuǎn)一圈的軸向移動(dòng)的行程，L=1.25m，通過(guò)以下的計(jì)算式可以得：（4）所以加在電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)軸上的工作負(fù)載的總量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：=++J=(21.43+11.62+9.95)=43（5）履帶搬運(yùn)車的導(dǎo)軌滑塊的旋轉(zhuǎn)工作中的負(fù)載力矩大小的計(jì)算T：可以根據(jù)履帶搬運(yùn)車的導(dǎo)軌滑塊在轉(zhuǎn)臂過(guò)程的軸向負(fù)載的大小為F=F=29.2969N,則電動(dòng)機(jī)在工作中每轉(zhuǎn)一圈的時(shí)候，搬運(yùn)車的回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌滑塊執(zhí)行部件在軸向上移動(dòng)的距離為L(zhǎng)=125mm=0.125m,可以進(jìn)行進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)工作中的總效率的計(jì)算η=0.90，由式得：T===0.648Nm(6)計(jì)算搬運(yùn)過(guò)程中的摩擦負(fù)載力矩的大小T：已知在不旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力（即為空載時(shí)的驅(qū)動(dòng)軸摩擦力）F=1575N，由上述計(jì)算可得：T==Nm=2.79Nm(7)計(jì)算搬運(yùn)過(guò)程中由導(dǎo)軌滑塊在驅(qū)動(dòng)下，產(chǎn)生的附加負(fù)載力的大小進(jìn)行力矩的計(jì)算T：已知搬運(yùn)的過(guò)程中，導(dǎo)軌滑塊的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上的齒輪組的傳動(dòng)過(guò)程中最大的預(yù)緊力的大小為F=976.56N，則履帶搬運(yùn)車的底座齒輪組的導(dǎo)軌滑塊驅(qū)動(dòng)的基本形成為L(zhǎng)=125mm=0.125mm，驅(qū)動(dòng)軸在齒輪組的驅(qū)動(dòng)下的工作效率的大小可以計(jì)算為：=0.94，可以通過(guò)以上的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得：Tf=4.2電機(jī)減速器設(shè)計(jì)計(jì)算A．履帶搬運(yùn)車驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)力計(jì)算a)根據(jù)履帶搬運(yùn)車驅(qū)動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析示意圖，履帶搬運(yùn)車驅(qū)動(dòng)力為：b)根據(jù)履帶搬運(yùn)車驅(qū)動(dòng)軸吸附工件的方位，可得履帶搬運(yùn)車驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算公式:代入公式得：c)參照[17]履帶搬運(yùn)車實(shí)際驅(qū)動(dòng)力:因?yàn)槁膸О徇\(yùn)車傳力機(jī)構(gòu)為鏈傳動(dòng)傳動(dòng)，根據(jù)履帶搬運(yùn)車故取，并取若履帶搬運(yùn)車抓取工件的最大設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)的加速度取a=g時(shí)，參照[17]則：代入公式得：所以履帶搬運(yùn)車吸附工件時(shí)所需夾緊驅(qū)動(dòng)力為1191N.B．履帶搬運(yùn)車電機(jī)減速器的直徑其公式為:式中:—齒條上的推力，N—履帶搬運(yùn)車彈簧反作用力，N—履帶搬運(yùn)車電機(jī)減速器工作時(shí)的總阻力，N—履帶搬運(yùn)車電機(jī)減速器工作壓力，Pa履帶搬運(yùn)車反作用按下式計(jì)算:式中:—彈簧剛度，N/m—履帶搬運(yùn)車彈簧預(yù)壓縮量，m一履帶搬運(yùn)車傳動(dòng)行程，m—履帶搬運(yùn)車彈簧鋼絲直徑，m—履帶搬運(yùn)車彈簧平均直徑，m—履帶搬運(yùn)車彈簧外徑，m—履帶搬運(yùn)車彈簧有效圈數(shù)一履帶搬運(yùn)車彈簧材料剪切模量，一般取:在設(shè)計(jì)中，必須考慮負(fù)載率的影響，則:由以上分析得單向作用電機(jī)減速器的直徑:代入有關(guān)數(shù)據(jù)，可得所以：查有關(guān)手冊(cè)圓整，得:由:可得鏈輪直徑:圓整后，取齒條直徑校核，按公式:有:其中，,則:所以滿足設(shè)計(jì)要求。4.3軸承壽命校核4.3.1軸承類型選擇1）軸承工作載荷的設(shè)計(jì)要求2）工作轉(zhuǎn)速的確定3）軸承工作的剛度及工作過(guò)程中的調(diào)心性能的要求4）軸承的安裝方式和拆卸的方式在設(shè)計(jì)上，一般根據(jù)軸承的傳動(dòng)上的要求，對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上滿足軸承的安裝位置設(shè)計(jì)和軸承傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，在軸上進(jìn)行軸承的安裝，實(shí)現(xiàn)軸承法蘭，軸承座等進(jìn)行定位和使用，實(shí)現(xiàn)在傳動(dòng)上更好的安裝和便于拆卸。4.3.2軸承的壽命計(jì)算（1）查閱相關(guān)的設(shè)計(jì)書(shū)籍和文獻(xiàn)，選擇,在使用上兩個(gè)軸承的型號(hào)為7205AC.可以按照軸承選擇的參數(shù)和設(shè)計(jì)的基本要求，查得：（2）可以通過(guò)以上的設(shè)計(jì)計(jì)算軸承的工作中的徑向載荷，根據(jù)軸承傳動(dòng)上的支撐力受力的大小確定其，，所以可以軸承的工作的徑向載荷進(jìn)行計(jì)算得：=.=圖4-1：軸承受載示意圖（3）計(jì)算軸承在工作中的當(dāng)量動(dòng)載荷的大小，當(dāng)量軸承在實(shí)際的工作過(guò)程中，其動(dòng)載荷的大小P的一般計(jì)算的公式為：通過(guò)以上的計(jì)算式，可以確定軸承的徑向載荷的大小為，當(dāng)軸承的量動(dòng)載荷的大小為：在以上的計(jì)算式中：—為軸承的載荷系數(shù)大小，可以通過(guò)由查表得取=1所以：（4）軸承在工作上的基本額定壽命的長(zhǎng)短計(jì)算：（故以軸承2為準(zhǔn)）由公式：得：式中：為軸承的使用壽命指數(shù)，對(duì)球的壽命使用的指數(shù)選擇軸承=3，對(duì)滾子軸承：=，n為軸承轉(zhuǎn)速(r/min)。取=3所以可以計(jì)算出：軸承的使用上的額定壽命的為：=8×3×300×5=36000h，滿足實(shí)際使用的壽命要求。4.4鏈傳動(dòng)的計(jì)算4.4.1選擇傳動(dòng)鏈輪的精度等級(jí)根據(jù)履帶鏈傳動(dòng)傳動(dòng)比的要求，由上一節(jié)可知鏈輪1轉(zhuǎn)速為58r/min,因?yàn)閮蓚€(gè)鏈輪主要起傳動(dòng)與減速作用，及傳動(dòng)比i=6.75，因此選用直齒圓柱鏈輪傳動(dòng)；履帶鏈傳動(dòng)工作，軸與轉(zhuǎn)速不高，故選用8級(jí)精度，鏈輪材料為45鋼（調(diào)制），硬度為240HBS。根據(jù)各個(gè)軸的位置關(guān)系。選鏈輪1齒數(shù)為Z1=24，則：n2=311/min。4.4.2傳動(dòng)鏈輪的計(jì)算1）設(shè)鏈輪按8級(jí)精度制造，由表11-3知取載荷系數(shù)Kt=1.3，由表11-6得齒寬系數(shù)。2）計(jì)算軸2傳遞的轉(zhuǎn)矩：3）令，稱為彈性系數(shù)，查表11-4得4）由表11-1按齒硬度查得鏈輪1與鏈輪2的接觸疲勞強(qiáng)度極為5）由參考文獻(xiàn)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得：6）由參考文獻(xiàn)中取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.947）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,由參考文獻(xiàn)[2]中式10-12得8)試算鏈輪分度圓直徑d，將[σH]代入公式得根據(jù)尺寸要求?。?）計(jì)算履帶鏈傳動(dòng)圓周速度：10）計(jì)算履帶鏈傳動(dòng)齒寬：按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式得：4.4.3按機(jī)齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由參考文獻(xiàn)中式得彎曲強(qiáng)度得設(shè)計(jì)公式為：取彎曲疲勞安全系數(shù)SF=1.4，由參考文獻(xiàn)中式得：查取齒形系數(shù)，由表10-5查得：代入上式得：4.5鏈輪軸的計(jì)算（1）、先求出鏈輪軸上的傳遞功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩P2=Pη=0.3×0.96=0.288kWn3=60/8=7.5r/min（2）、初步確定軸的最小直徑由式式中：為系數(shù)，軸的材料不同，則的值會(huì)不同；為軸傳遞的功率，單位為；為計(jì)算截面處軸的直徑，單位為mm；為軸的轉(zhuǎn)速，單位為；選取軸的材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15—3，取，于是得從而取軸的最小直徑為dmin=36mm；軸的最大直徑為dmax=119mm。圖4-2：鏈輪軸結(jié)構(gòu)圖結(jié)論經(jīng)過(guò)深入研究和詳細(xì)設(shè)計(jì)，本論文提出的《小型履帶式搬運(yùn)車設(shè)計(jì)》方案充分考慮了現(xiàn)代搬運(yùn)作業(yè)的特殊需求，結(jié)合國(guó)內(nèi)外履帶車輛技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，構(gòu)建了一套高效、適應(yīng)復(fù)雜地形的傳動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)力運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證，我們展示了該搬運(yùn)車在不同工況下的穩(wěn)定性和可靠性，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性與可行性。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，我們對(duì)履帶傳動(dòng)的效率、耐用性和適應(yīng)性進(jìn)行了深入的計(jì)算分析，確保在各種負(fù)載和地形條件下提供穩(wěn)定動(dòng)力。動(dòng)力運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)則兼顧了承載能力、動(dòng)力性能和能耗，以實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)作業(yè)的高效與節(jié)能。借助現(xiàn)代仿真技術(shù)，我們進(jìn)行了履帶運(yùn)動(dòng)的模擬，進(jìn)一步驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的預(yù)期性能。在未來(lái)的應(yīng)用與展望中，我們討論了小型履帶式搬運(yùn)車的智能化和環(huán)保化發(fā)展方向。智能化將通過(guò)自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程控制和人工智能技術(shù)，提高作業(yè)效率，降低人力成本，而環(huán)?；瘎t將通過(guò)清潔能源動(dòng)力、高效傳動(dòng)系統(tǒng)和低排放設(shè)計(jì)，減少對(duì)環(huán)境的影響，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。本研究在小型履帶式搬運(yùn)車的設(shè)計(jì)、應(yīng)用分析以及未來(lái)發(fā)展方向上取得了顯著的成果。這些研究成果不僅為該領(lǐng)域的工程師提供了理論支持和技術(shù)參考，也為行業(yè)內(nèi)的技術(shù)創(chuàng)新和持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。小型履帶式搬運(yùn)車的進(jìn)一