【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 帶車(chē)輛行走系統(tǒng)與輪式車(chē)輛具有明顯的不同。履帶車(chē)輛不像輪式車(chē)輛那樣用前后輪支承，而是靠?jī)蓷l履帶與地面接觸。履帶車(chē)輛的左、右兩側(cè)各有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪來(lái)驅(qū)動(dòng)該側(cè)履帶實(shí)現(xiàn)行駛。在設(shè)計(jì)履帶底盤(pán)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：（1) 總體結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單，容易安裝，重量輕；（2) 應(yīng)預(yù)留足夠多的空余空間以用來(lái)加裝功能模塊或運(yùn)輸物資；（3) 采取模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)功能模塊之間相互獨(dú)立裝配，互不干擾；（4）行駛穩(wěn)定性高，越障能力強(qiáng)。（5）保障可行性和經(jīng)濟(jì)性。技術(shù)要求：（1）履帶式無(wú)人運(yùn)輸平臺(tái)采用無(wú)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(dòng)力；（4）設(shè)計(jì)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(duì)履帶式底盤(pán)設(shè)計(jì)要求，在調(diào)查分析多方面資料的基礎(chǔ)上，對(duì)履帶式底盤(pán)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。通過(guò)總體設(shè)計(jì)對(duì)所設(shè)計(jì)的履帶式底盤(pán)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(jì)和分析提供理論基礎(chǔ)。在總體設(shè)計(jì)中履帶式底盤(pán)的主要性能參數(shù)必須確定，其代表了履帶式底盤(pán)的主要性能，但其參數(shù)的確定是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)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(guò)一定規(guī)律確定。 主要性能參數(shù)：（1）最大載荷：120千克；（2）平地最大速度（空載）：35千米/小時(shí)；（3）垂直越障高度：；（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(pán)重量為200kg。根據(jù)底盤(pán)的實(shí)際應(yīng)用，可以從以下結(jié)果方面著手進(jìn)行底盤(pán)的選擇設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)思路：履帶底盤(pán)采用橡膠材料，或者金屬材料。驅(qū)動(dòng)方式選擇機(jī)械驅(qū)動(dòng)，或者電力驅(qū)動(dòng)。底盤(pán)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(diǎn)是整體重量??；對(duì)路面破壞??；噪聲低，緩沖性好；節(jié)約時(shí)間成本。缺點(diǎn)是不耐腐蝕，特種作業(yè)能力較差；不夠堅(jiān)固，容易磨損劃傷。方案二：采用金屬履帶。優(yōu)點(diǎn)是堅(jiān)固耐用，穩(wěn)定性強(qiáng)；使用壽命長(zhǎng)，適應(yīng)范圍廣；重心相對(duì)穩(wěn)定，不宜側(cè)翻。缺點(diǎn)是自重過(guò)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(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，能量傳遞方便，可無(wú)極變速，標(biāo)準(zhǔn)化高，節(jié)能環(huán)保。缺點(diǎn)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(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠，操作簡(jiǎn)單，負(fù)載變化對(duì)傳動(dòng)比影響小及受環(huán)境影響小、價(jià)格低等。缺點(diǎn)是布局固定，尺寸大，重量重，不能無(wú)極變速。方案五：采用彈性懸架。優(yōu)點(diǎn)是牽引力較大；振動(dòng)小。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 方案六：采用剛性懸架。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；耐沖擊性強(qiáng)。缺點(diǎn)是直接受力較大，振動(dòng)大。結(jié)論：從實(shí)際應(yīng)用需求、簡(jiǎn)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(dòng)和彈性懸架。履帶式無(wú)人運(yùn)輸平臺(tái)底盤(pán)的設(shè)計(jì)思想是將驅(qū)動(dòng)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(lái)合理的組合成為一個(gè)整體，通過(guò)無(wú)線遙控的方式來(lái)控制其運(yùn)動(dòng)。履帶行走裝置有“四輪一帶”（驅(qū)動(dòng)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(shí),驅(qū)動(dòng)輪在履帶緊邊產(chǎn)生一個(gè)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(dòng)輪卷繞履帶向前滾動(dòng)，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?！八妮喴粠А痹谖覈?guó)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(jì)還是采用傳統(tǒng)模式的設(shè)計(jì)方法。一般常見(jiàn)的底盤(pán)形式有以下三種。第一種是簡(jiǎn)單用剛軸連接兩履帶的底盤(pán)，這種底盤(pán)結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，使用也最為廣泛。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占空間小。缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差，復(fù)雜地形的通過(guò)性不是很高。圖41 簡(jiǎn)單的剛軸連接底盤(pán)第二種是凸起式平臺(tái)連接兩履帶的底盤(pán)，這種底盤(pán)因?yàn)槭峭蛊鹌脚_(tái)，所以對(duì)崎嶇路面的通過(guò)性更強(qiáng)，穩(wěn)定性也較強(qiáng)。但是平臺(tái)結(jié)構(gòu)已經(jīng)定型，空間占用也大，對(duì)整體布局造成很大限制。圖42 凸臺(tái)連接式履帶底盤(pán)第三種底盤(pán)是采用剛軸加連桿的連接方式，這種底盤(pán)抗震和回整效果較好。并且占空間小，結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單。圖43 剛軸加連桿連接底盤(pán)通過(guò)結(jié)合現(xiàn)有底盤(pán)結(jié)構(gòu)和一定創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出一種新式底盤(pán)結(jié)構(gòu)，通過(guò)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(chē)架，加上前后的兩根回正彈簧剛好組成一個(gè)菱形結(jié)構(gòu)，即保證了底盤(pán)強(qiáng)度，又是履帶平臺(tái)有了較高的穩(wěn)定性。履帶車(chē)高速行駛在崎嶇的道路上，雖然履帶或車(chē)輪因地面不平而上下跳動(dòng)，但車(chē)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(chē)輛的懸掛裝置對(duì)車(chē)輛本身來(lái)說(shuō)是非常重要的組成部分，它能夠很大程度上吸收車(chē)輛由于路面激勵(lì)產(chǎn)生的振動(dòng)。車(chē)輛振動(dòng)是影響車(chē)輛行駛平順性的主要因素。尤其考慮到全地形車(chē)輛高通過(guò)性，合理地設(shè)計(jì)或優(yōu)化車(chē)輛的懸掛裝置，可以很好地改善車(chē)輛的行駛平順性。懸掛系統(tǒng)是履帶車(chē)行動(dòng)裝置的重要組成部分，是將履帶車(chē)的車(chē)體和負(fù)重輪連接起來(lái)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(shí)的沖擊與振動(dòng)。減輕振動(dòng)對(duì)車(chē)輛各部件的損傷和破壞，增加可靠性，從而確保履帶車(chē)在任何路面上都能充分發(fā)揮動(dòng)力一傳動(dòng)裝置的最大效能，并保證其能以最大車(chē)速行駛，使車(chē)輛具有良好的機(jī)動(dòng)性。履帶車(chē)在惡劣地形上的高速運(yùn)動(dòng)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(píng)價(jià)履帶車(chē)戰(zhàn)場(chǎng)機(jī)動(dòng)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(dòng)，并且運(yùn)動(dòng)速度較低。因此設(shè)計(jì)中底盤(pán)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(chē)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(huì)影響到懸掛系統(tǒng)的發(fā)展步伐。目前，世界各國(guó)坦克裝甲車(chē)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(zhǎng)桿，承受純扭轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，橫向布置在車(chē)內(nèi)底甲板上方，占用車(chē)內(nèi)空間小，有利于車(chē)輛的總體布置。尤其是經(jīng)過(guò)工藝改進(jìn)的高強(qiáng)度扭桿彈簧，更是履帶式裝甲車(chē)輛懸掛系統(tǒng)最優(yōu)先考慮的彈性元件。但數(shù)量相對(duì)較少?，F(xiàn)代履帶式裝甲車(chē)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(diǎn)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(shí)，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(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較高，且易損壞而不易修復(fù)。扭桿彈簧實(shí)際上是一種細(xì)長(zhǎng)的金屬桿，在車(chē)底甲板上橫向安裝。其長(zhǎng)度與車(chē)體寬度差不多，它的一端固定在車(chē)體支架上，另一端與平衡軸導(dǎo)管相連，在行駛過(guò)程中負(fù)重輪的上、下跳動(dòng)使扭桿扭轉(zhuǎn)，以吸收地面對(duì)車(chē)體的沖擊能量。每一個(gè)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(zhǎng)度決定著坦克裝甲車(chē)輛的懸掛特性。由于扭桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，單位體積吸收能量較多，在車(chē)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。表41 無(wú)人履帶車(chē)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(shí)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(wú)線電遙控考慮以上要求，傳動(dòng)系統(tǒng)采用動(dòng)力裝置后置、發(fā)動(dòng)機(jī)橫置，此傳動(dòng)系統(tǒng)布置方案有利于傳動(dòng)系統(tǒng)的布置與空間合理利用，可有效降低底盤(pán)高度，減小車(chē)身長(zhǎng)度，有利于其作業(yè)穩(wěn)定性和行駛的機(jī)動(dòng)性。表42 幾種驅(qū)動(dòng)方式比較性能機(jī)械驅(qū)動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)液力驅(qū)動(dòng)電力驅(qū)動(dòng)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(wú)極調(diào)速較難良好較好良好結(jié)構(gòu)一般較簡(jiǎn)單一般稍復(fù)雜環(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(jià)格一般稍高稍高較高表42列舉出了幾種驅(qū)動(dòng)方式的綜合比較，通過(guò)對(duì)這幾種驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)進(jìn)行分析比較，結(jié)合設(shè)計(jì)要求、實(shí)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(dòng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，同時(shí)具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、能量傳遞方便、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及遙控，并且比較節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因此確定選取電力驅(qū)動(dòng)作為履帶底盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式。為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，增加傳動(dòng)效率，采用強(qiáng)電直驅(qū)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。履帶底盤(pán)采用兩側(cè)履帶差動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，兩側(cè)分別安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)履帶輪。該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)使車(chē)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(dòng)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)。發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率根據(jù)履帶車(chē)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(dòng)機(jī)最大功率。由于本設(shè)計(jì)是以電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪，所以應(yīng)先算出發(fā)動(dòng)機(jī)功率，以此選取合適的電機(jī)。表43 無(wú)人履帶車(chē)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(shí)垂直越障高度越溝寬度最大爬坡角45度抗