【文章內(nèi)容簡介】 駛穩(wěn)定性高，越障能力強(qiáng)。 （ 5）保障可行性和經(jīng)濟(jì)性。 設(shè)計要求及主要參數(shù) 技術(shù)要求： （ 1）履帶式無人運(yùn)輸平臺采用無人駕駛遙控操縱方式； （ 2）應(yīng)用獨(dú)特?fù)u臂式四連桿懸架系統(tǒng)； （ 3）采取強(qiáng)電直驅(qū)方式提供動力； （ 4）設(shè)計通用化程度較高的模塊接口，可滿足執(zhí)行多種軍民用任務(wù)需要。 針對履帶式底盤設(shè)計要求，在調(diào)查分析多方面資料的基礎(chǔ)上，對履帶式底盤進(jìn)行了總體設(shè)計。通過總體設(shè)計對所設(shè)計的履帶式底盤 做出初步全面的規(guī)劃，提出相關(guān)數(shù)據(jù)、資料等信息，為進(jìn)一步設(shè)計和分析提供理論基礎(chǔ)。 在總體設(shè)計中履帶式底盤的主要性能參數(shù)必須確定，其代表了履帶式底盤的主要性能，但其參數(shù)的確定是一個復(fù)雜的過程，受很多因素影響，而且彼此影響制約，所以各參數(shù)可以通過一定規(guī)律確定。 主要性能參數(shù)： （ 1）最大載荷： 120千克； 畢業(yè)設(shè)計（論文） ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 14 （ 2）平地最大速度（空載）： 35 千米 /小時； （ 3）垂直越障高度： 米； （ 4）越溝寬度： ； （ 5）最大爬坡角： 45 度； （ 6）抗側(cè)傾角度：約 45度。 暫定該底盤重量為 200kg。 具體設(shè)計方案 根據(jù)底盤的實際應(yīng)用，可以從以下結(jié)果方面著手進(jìn)行底盤的選擇設(shè)計。 設(shè)計思路：履帶 底盤 采用橡膠材料，或者金屬材料。驅(qū)動方式選擇機(jī)械驅(qū)動，或者電力驅(qū)動。底盤懸掛系統(tǒng)采用彈性懸架或者剛性懸架。 方案一 ： 采用橡膠履帶。優(yōu)點是整體重量??；對路面破壞??；噪聲低，緩沖性好；節(jié)約時間成本。缺點是不耐腐蝕，特種作業(yè)能力較差；不夠堅固，容易磨損劃傷。 方案二 ： 采用金屬履帶。優(yōu)點是堅固耐用，穩(wěn)定性強(qiáng)；使用壽命長，適應(yīng)范圍廣；重心相對穩(wěn)定，不宜側(cè)翻。缺點是自重過大，不能上路行駛；成本較高；抗震能力較差。 方案 三 ： 采 用電力驅(qū)動。優(yōu)點是系統(tǒng)簡單，能量傳遞方便，可無極變速，標(biāo)準(zhǔn)化高，節(jié)能環(huán)保。缺點是轉(zhuǎn)向慢，功率密度小，惡劣環(huán)境下不安全。 方案 四 ： 采用機(jī)械驅(qū)動。優(yōu)點是傳動準(zhǔn)確可靠，操作簡單，負(fù)載變化對傳動比影響小及受環(huán)境影響小、價格低等。缺點是布局固定，尺寸大，重量重，不能無極變速。 方案 五 ： 采用彈性懸架。優(yōu)點是牽引力較大；振動小。缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 方案 六 ： 采用剛性懸架。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單；耐沖擊性強(qiáng)。缺點是直接受力較大，振動大。 結(jié)論：從實際應(yīng)用需求、簡化結(jié)構(gòu)、節(jié)能環(huán)保等方面考慮，決定選擇采用金屬履帶、電力驅(qū)動和彈性懸 架。 畢業(yè)設(shè)計（論文） ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 15 底盤的總體設(shè)計 履帶式無人運(yùn)輸平臺底盤的設(shè)計思想是將驅(qū)動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及懸架系統(tǒng)和鏈輪系統(tǒng)結(jié)合起來合理的組合成為一個整體，通過無線遙控的方式來控制其運(yùn)動。 底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計 履帶行走裝置有“四輪一帶”（驅(qū)動輪，支重輪，導(dǎo)向輪，拖帶輪或張緊輪，以及履帶），張緊裝置和緩沖彈簧，行走機(jī)構(gòu)組成。 機(jī)械行走時 ,驅(qū)動輪在履帶緊邊產(chǎn)生一個拉力，力圖把履帶從支重輪下拉出。處于支重輪下的履帶與地面有足夠的附著力，阻止履帶的拉出，迫使驅(qū)動輪卷繞履帶向前滾動，導(dǎo)向輪把履帶鋪設(shè)到 地面，從而使機(jī)體借支重輪沿履帶軌道向前運(yùn)行。 “四輪一帶”在我國已經(jīng)基本標(biāo)準(zhǔn)化，尤其是在大型、重型機(jī)械方面。因此，本設(shè)計還是采用傳統(tǒng)模式的設(shè)計方法。 一般常見的底盤形式有以下三種。 第一種是簡單用剛軸連接兩履帶的底盤，這種底盤結(jié)構(gòu)最為簡單，使用也最為廣泛。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，占空間小。缺點是穩(wěn)定性差，復(fù)雜地形的通過性不是很高。 圖 41 簡單的剛軸連接底盤 畢業(yè)設(shè)計（論文） ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 16 第二種是凸起式平臺連接兩履帶的底盤，這種底盤因為是凸起平臺，所以對崎嶇路面的通過性更強(qiáng)，穩(wěn)定性也較強(qiáng)。但是平臺結(jié)構(gòu)已經(jīng)定型，空間占用也大，對整體布局 造成很大限制。 圖 42 凸臺連接式履帶底盤 第三種底盤是采用剛軸加連桿的連接方式，這種底盤抗震和回整效果較好。并且占空間小，結(jié)構(gòu)也比較簡單。 圖 43 剛軸加連桿連接底盤 通過結(jié)合現(xiàn)有底盤結(jié)構(gòu)和一定創(chuàng)新，設(shè)計出一種新式底盤結(jié)構(gòu)，通過 畢業(yè)設(shè)計（論文） ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 17 獨(dú)特的搖臂式四連桿作為連接。中間用三根軸即一根軸加兩根回正彈簧連接車架，加上前后的兩根回正彈簧剛好組成一個菱形結(jié)構(gòu)，即保證了底盤強(qiáng)度，又是履帶平臺有了較高的穩(wěn)定性。 懸掛系統(tǒng)設(shè)計 履帶車高速行駛在崎嶇的道路上，雖然履帶或車輪因地面不平而上下跳動，但車內(nèi)的乘員卻 感受不到強(qiáng)烈的巔震，究其原因，是懸掛系統(tǒng)起的作用。車輛的懸掛裝置對車輛本身來說是非常重要的組成部分，它能夠很大程度上吸收車輛由于路面激勵產(chǎn)生的振動。車輛振動是影響車輛行駛平順性的主要因素。尤其考慮到全地形車輛高通過性，合理地設(shè)計或優(yōu)化車輛的懸掛裝置，可以很好地改善車輛的行駛平順性。懸掛系統(tǒng)是履帶車行動裝置的重要組成部分，是將履帶車的車體和負(fù)重輪連接起來的所有零部件的總稱，主要包括彈性元件、減振器、限制器、平衡軸等。確保行駛平穩(wěn)，緩和行駛時的沖擊與振動。減輕振動對車輛各部件的損傷和破壞，增加可靠性，從而確保履 帶車在任何路面上都能充分發(fā)揮動力一傳動裝置的最大效能，并保證其能以最大車速行駛，使車輛具有良好的機(jī)動性。履帶車在惡劣地形上的高速運(yùn)動能力取決于懸掛系統(tǒng)，特別是懸掛系統(tǒng)為負(fù)重輪提供的垂直行程。它是評價履帶車戰(zhàn)場機(jī)動性重要的指標(biāo)之一。 普通剛性懸架不能有效緩沖沖擊和振動，并且運(yùn)動速度較低。因此設(shè)計中底盤履帶懸架采用彈性懸架的結(jié)構(gòu)。 彈性元件是坦克裝甲車輛懸掛系統(tǒng)的核心部件，它的發(fā)展和結(jié)構(gòu)改進(jìn)會影響到懸掛系統(tǒng)的發(fā)展步伐。 目前，世界各國坦克裝甲車輛的懸掛系統(tǒng)中更多地采用扭桿彈簧作為彈性元件。扭桿彈簧是圓截面的細(xì)長 桿，承受純扭轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，橫向布置在車內(nèi)底甲板上方，占用車內(nèi)空間小，有利于車輛的總體布置。尤其是經(jīng)過工藝改進(jìn)的高強(qiáng)度扭桿彈簧，更是履帶式裝甲車輛懸掛系統(tǒng)最優(yōu)先考慮的彈性元件。但數(shù)量相對較少?，F(xiàn)代履帶式裝甲車用得較多的是高強(qiáng)度扭桿彈簧和減振器并列的獨(dú)立懸掛裝置，也有采用可調(diào)式液氣懸掛和混合式懸掛的，懸掛性能和可靠性均有大幅度提高。液氣懸掛是以油液 畢業(yè)設(shè)計（論文） ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 18 傳遞壓力，以氣體 (一般為氮?dú)?)為彈性元件的一種懸掛系統(tǒng)，其最大特點是懸掛特性為“非線性”的。所謂“非線性”是指彈性元件變形越大時，吸收的沖擊能量就越大，呈非線 性增加，這樣就可以使坦克保持較高的平均行駛速度。液氣懸掛的缺點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較高，且易損壞而不易修復(fù)。 扭桿彈簧實際上是一種細(xì)長的金屬桿，在車底甲板上橫向安裝。其長度與車體寬度差不多，它的一端固定在車體支架上，另一端與平衡軸導(dǎo)管相連，在行駛過程中負(fù)重輪的上、下跳動使扭桿扭轉(zhuǎn)，以吸收地面對車體的沖擊能量。每一個負(fù)重輪都與一根扭桿相連，扭桿數(shù)目與負(fù)重輪數(shù)目相同。扭桿的直徑和長度決定著坦克裝甲車輛的懸掛特性。由于扭桿結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，單位體積吸收能量較多，在車體內(nèi)所占容積不大，工作可靠，不易損壞。因此在此選 擇扭桿彈簧作為懸掛裝置。 驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計 表 41 無人履帶車性能指標(biāo) 名稱 參數(shù) 最大載荷 120千克 平地最大速度（空載） 35千米 /小時 垂直越障高度 越溝寬度 最大爬坡角 45度 抗側(cè)傾角度 約 45度 行走方式 履帶式 駕駛方式 無線電遙控 考慮以上要求，傳動系統(tǒng)采用動力裝置后置、發(fā)動機(jī)橫置，此傳動系統(tǒng)布置方案有利于傳動系統(tǒng)的布置與空間合理利用，可有效降低底盤高度，減小車身長度，有利于其作業(yè)穩(wěn)定性和行駛的機(jī)動性。 表 42 幾種驅(qū)動方式比較 性能 機(jī) 械驅(qū)動 液壓驅(qū)動 液力驅(qū)動 電力驅(qū)動 輸出力和轉(zhuǎn)矩 較大 大 大 小 速度 低 較高 較高 高 質(zhì)量功率比 較小 小 小 中等 響應(yīng)性 中等 高 中等 高 無極調(diào)速 較難 良好 較好 良好 結(jié)構(gòu) 一般 較簡單 一般 稍復(fù)雜 畢業(yè)設(shè)計（論文） ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 19 環(huán)境適應(yīng)性 一般 較好，但易燃 較好 較差 工作壽命 一般 一般 一般 較短 價格 一般 稍高 稍高 較高 表 42 列舉出了幾種驅(qū)動方式的綜合比較，通過對這幾種驅(qū)動方式的特點進(jìn)行分析比較，結(jié)合設(shè)計要求、實際使用情況和經(jīng)濟(jì)性等方面的因素，考慮到液壓驅(qū)動可以實現(xiàn)無級調(diào)速 ，同時具有系統(tǒng)簡單、能量傳遞方便、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、易于實現(xiàn)自動控制及遙控，并且比較節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，因此確定選取電力驅(qū)動作為履帶底盤的驅(qū)動方式。 為了簡化結(jié)構(gòu)，增加傳動效率，采用強(qiáng)電直驅(qū)電機(jī)驅(qū)動。履帶底盤采用兩側(cè)履帶差動驅(qū)動方式，兩側(cè)分別安裝驅(qū)動電機(jī)來驅(qū)動履帶輪。該驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計使車前進(jìn)、后退、改變方向等操作靈活自如，能夠?qū)崿F(xiàn)快速自由移動和原地自轉(zhuǎn)，穿越狹小空間和復(fù)雜地形的能力大大增強(qiáng)。 設(shè)計相關(guān)計算 電機(jī)選取 發(fā)動機(jī)最大功率根據(jù)履帶車以最大功率行駛的工況確定。其在良好道路上以最大速度行駛 所需功率可確定為發(fā)動機(jī)最大功率。由于本設(shè)計是以電機(jī)直接驅(qū)動主動輪，所以應(yīng)先算出發(fā)動機(jī)功率，以此選取合適的電機(jī)。 表 43 無人履帶車性能指標(biāo) 名稱 參數(shù) 最大載荷 120千克 平地最大速度（空載） 35千米 /小時 垂直越障高度 越溝寬度 最大爬坡角 45度 抗側(cè)傾角度 約 45度 行走方式 履帶式 駕駛方式 無線電遙控 供電方式 鋰電池供電，可持續(xù)供電 3h 當(dāng)知道道路條件，以及車輛在此道路上所能達(dá)到的最大速度，發(fā)動機(jī)功率可由下式確定： kWGvfN?360 m ax0fm ax ? （ 1） 畢業(yè)設(shè)計（論文） ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊