关键词:
履带车辆
雪地通过性
履带地面力学
计算机仿真
摘要:
东北林区作为我国最大的天然林区,木材资源十分丰富。东北地区全年温差较大,冬季约占全年的三分之一,冬季降雪量大,积雪较深,容易造成车辆通行困难。履带行走系统相对于轮式行走系统具有接地比压小、通过性好等优点,因此履带车辆的雪地行走能力对于林区冬季作业有着重要影响。为此,本文研究了LF1352森林运载车在雪地的行走能力,运用了理论分析、多体动力学和有限元软件对履带车辆在雪地不同工况的通过能力进行研究。对履带车辆的横坡、纵坡行驶的平稳性和越障能力进行理论分析,建立单块履带板的雪地推力模型,分析履带车辆的挂钩牵引力。通过多体动力学软件对履带车辆进行建模,对其在雪地行驶时的紧急加速和制动、斜坡、纵坡、越障和转向等雪地工况的行走能力进行多体动力学仿真,对三种不同转弯半径的履带车辆雪地转向工况进行分析,可知原地正反转向时的质心转动角加速度波动大于单侧制动转向和小半径转向时的质心转动角加速度,在实际行驶时应避免原地正反转向,并对不同雪地工况下负重轮所受垂直载荷分析。仿生设计出具有较好雪地通过性的仿北极熊熊爪履带板,通过有限元仿真与理论模型对比验证其有效性,经过BBD试验方法研究履带板主要结构参数对于雪地推力的影响,其中履带板节距和履刺高度是影响履带板雪地推力的显著因素。为减小履带板的结构质量,以履带板的履带板节距、履刺高度为设计变量,对履带板的履刺高度、履带板节距进行优化。对履带板在紧急加速和制动、斜坡行驶、纵坡行驶、越障和转向等雪地工况下进行有限元仿真,得到履带板在不同雪地工况下的应力和位移云图,结果表明履带板在跨越垂直壁时受到的应力最大。履带板受到的最大应力符合安全系数的要求,具有可靠性。综上所述,本文通过多体动力学软件对LF1352森林运载车在雪地不同工况的通过能力进行分析,结合仿生学和计算机仿真技术,仿生设计出具有较好通过性的履带板,对履带板在雪地的运动过程进行分析,探究影响履带板雪地推力的结构参数,分析不同工况下的履带板的应力和位移云图。研究成果对于增强履带车辆在雪地的行驶通过性,促进林区冬季作业现代化具有重要意义。