WJ031-02-履带式旅游观光车设计【原创设计】
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本科毕业设计 外文文献及译文 院 （部）： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 1 外文文献 : 2011) 16:86 89 011 . H. Y. K. . of a is he a a s 25 it an to A is of of a is a To of of we an of is a is to in In an we in up a at we in on on 2 of a we a no or on of a a 1). a of is or of is on on of As 2, is on on is by a DC a of a is an of of s of an to We in on 2 on he of is of in of a in a is a of a is of of a 5 5, 2011 S. *) 271. K. . o. . in at 67 29, 2011 87 of a of is of of be by be it up an 2a, of = 0.3 m = m, is is of of as 3. is m, if it is .1 is a is a is to a is by a I A a is By nd rd is 文文献及译文 3 in nd rd is a AN a of an to of a rd 3 to rd st to nd to on rd to a a of m. of is of a To of of by a 3-D by a 3-D 1. 2. 3rd of a b of is by C on 9 of of of 3. 3D fi of a on a a b 8 to s of by .2 m/.2 m/s m of 4, 5, . of of of to .2 m/s. a of .5 s to a 3D” by a 3D by on 5, we of in D () () ( ( ) ( We fi in of by m of of 文文献及译文 4 of an by on on of a 9 of in to be as of at ni is of of i. be in We of on in by 9 on is on on o it be on an be by of of a a to of on on a BS a of by a .2 m/s2 .2 m/s m of of 7, of (2b). in of of is a in on in in no of to a of n to rd a An by a DC a 24-V at a m/s. of m. 4. 5. 6. of 7. in a b c d 8. he is 8. In 文文献及译文 5 a m, 4 he of a on on an a rd a of on an on rd a a we to in a to . , et 2009) of 009, 1. , et 2006) of of to of of 006 . , et 2006) of on of 267 1268 4. , , , et 2006) of of 006 . , , , et 2005) on a of of 005 . , , , et 2008) of of 008, 60 163 8. , , , et 2010) of a of 010, 55 463 9. , , , et 2010) of a of 文文献及译文 6 中文译文 : 人工生命的机器人（ 2011） 16:8689011 . H. Y. K. . 个新的修剪机器人的实验研究进展 在 日本只有一个商业产品。 这台 机螺旋 地 爬上一棵树使用电锯 修剪树枝 。然而，机器的重量（ 25 公斤）和 缓 慢 的 速度阻碍它 成为解决森林危机的 最佳解决方案。一个轻量级的平台是必需的，因为在日本，大部分山脉有陡峭的山坡，一个修剪机器人运输是一项艰巨的任务。以提前修剪机器人的艺术状态，我们 提出 一 个创新的修剪机器人 对于外面大多数的树都能高效工作 。 它的 轮 系 机构的设计 是为了适应于 混合爬山，即，机器人能够开关之间的直线和螺旋 爬 升。该方法保证了 机器人的 轻量化和高爬的速度特征在早期的出版物，我们介绍了基本的设计概念和描述的原型实验机器人了。此外，混合爬山法已经证明，该修剪机器人可以 高速的 爬上 爬 下 大 树。在这里，我们报告我们开发机器人的进展，专注于直爬， 善于 不平坦的表面上的 工作 ，和修剪。 2 先进的 修剪机器人随着建设轻修剪的终极目标机器人，我们已经开发了一种新型的爬山法，采用无压或抓机制，而是依靠机器人本身的重量，像 日本传统的伐木工不会爬树的时候（图 1）。该用的一套杆和绳子，这是所谓的 不握不住或抓住树 干 ，而他的质量中心位于树。是的，该可以用自己的重量停留在树上。基于这一新的林业产业的设计概念和要求，修剪机器人 有了很大的发展 。如图 2 所示，该机器人配备了四主动轮。轮 1 和 2 位于上侧 ， 轮 3 和 4 位于下侧。每个轮由直流伺服电机、蜗轮驱动 。 摘要 本文介绍了一个伐木工的发展 像修剪机器人。攀登主要是模仿在日本的登方法。机器人的主要功能包括 对 外面的树 进行修剪工作 ，和一个创新的爬山策略融合 直线和螺旋式攀升 的方式 。这种新颖的设计带来了轻量化和高爬升速度特征的修剪机器人。我们报告我们在发展机器人进展，针对直爬，不平坦的表面上的 工作、 修剪。 关键词 修剪机器人 爬壁机器人 1 引言 日本木材工业已经进入下降的原因 ， 木材价格下降和林业工人老龄化迅速。这导致了森林的破 坏 ，导致在暴雨和山体滑坡的 破坏 山村 地区 。然而，在一个适当的配平状态修剪树 是 值得在上面投资的， 因为其 形成 一个美丽的表面形成年轮。 一个修剪机器人的发展 对 可持续森林管理的创新是很重要的。研究开发 的 修剪机器人 15已经很少见了 。 2011 年 2 月 25 日 机械工程系，丰田民族院校丰田 471知县，日本 电子邮件： 崎 . K. 人与信息系统工程系，岐阜大学，岐阜县，日本 限公司，日本 外文文献及译文 7 雪蛤 业有限公司，岐阜县，日本 这部分工作是在第十六届国际研讨会在人工生命与机器人 项目展现的 ，日本，一月 27日 29日 ， 2011 年。 87 电池 ， 质量中心位于一个错误 的边缘 ，由于摩擦系数不明确、质量中心的位置可能被干扰。 例如，机 器人会倾斜，当它爬上一个不均匀的表面。在图 2a，质心定位参数 H = 和W = ，其中 H 为上轮和下侧面之间的距离轮，和 W 的表面之间的距离躯干和质量中心，如图 3 所示。分析表明机器人当 D 为 ，即使它倾斜约 德。控制器使用一个 构成 ， 配备了无线局域网。该控制器能够通信数据 /命令与个人电脑通过无线局域网。每一轮由速度 制。通过一个高通滤波器的速度反馈输入附加。通过与第二个原型比较，第三原型重量轻，除控制器和电池。同时，控制器和电源分布在外部的第二个原型。第三原型也配备一个无 线局域网和电锯。虽然的电锯细节在这里省略了，实验表明一个分支使用第三切削原型。 3 实验 三实验进行评估的第三个原型。第一个实验是对其基本性能。第二个实验是评价其在不平坦的表面 的 性 能。 第三实验表明机器人是否可以修剪树枝。所有的实验使用替代树在室内进行。替代树直径的是 的摩擦系数 有效的替代树大约是 是小于这一自然的树。收集实验数据 包括 ，该电机电流，机器人的位置和方向，机器人的测定 ， 测量电机电流 。 使用分流电阻。测定位置 的 一个三维位置测量装置（ 数字）。用三维定位测量定位传感 器（ 外文文献及译文 8 图 1。爬树方法使用 图 2。第三修剪机器人原型。照片图像。 B 像 还原机制具有非回驾驶性能。每个车轮的转向角度也由直流驱动 ,伺服电机和蜗轮减速机构。 在分析的基础上， 79 质量中心位于外树与控制器的重量 。 图 3。对一棵树的修剪机器人三维图。侧视图 。 俯视图 本性能 直爬实验进行评估 ， 机器人的基本性能。这四个预期的速度轮子是由梯形的简介。加速度 / 速度为 /秒 ， 车轮半径 ， 。 实验结 果显示在图。 4， 5，和 6。图 4 显示了机器人的速度。各自的速度从旋转编码器的值计算出轮。机器人能爬在 /秒。虽然有一个约 于控制法启动延迟，这是一个问题。图 5 显示移动的距离。 它 的 实现 是由一个三维位置测量设备，和移动的距离每轮计算 从价值上的旋转编码器。在图 5 中，我们发现三种类型的错误：在距离误差的感动每一轮的三维位置测量之间装置（ 间的误差；轮 1（或 3）和 2（或轮 4）（ 轮 1 和轮3 之间的误差（误差之间的 2 和 4 轮轮）（ 我们考虑了两这些错误的可能原因。第一个是差异在每一轮的变形。移 动的距离按 的半径为每个车轮 的每一圈 。车轮是由聚氨酯 合成的 管 ， 它是作用在它变形的力。 它的 变形量的大小取决于力。从理论上分析， 79级在第三原型的力量往往是如下。的正常力近质心变得大于在对面的力。因此，填充扶手椅外文文献及译文 9 形 = 认为是，在法国是正常的力的大小第一轮（ （ 以这样解释。我们认为原因是滑移（ 干上的车轮。图 6 显示了电流在轮毂电机，这是由并联测量电阻。理论分析也表明，在下侧切向力大于上面。图 6 倾向于理论分析 ， 不平坦的表面上安全使用的机器人 正常工作 ，它 必须在不平的树是强大的树干。总是会有由增长引起的颠簸一个修剪枝的遗迹。因此，直爬坡实验进行评估颠簸在树干修剪机器人的性 能 。这个实验在一个替代的凹凸进行。采用 料，和大于天然凹凸。在四轮所需的速度是由一个梯形了简介。加速度为 / 速度为 /秒，每 半径的车轮。 实验结果如图 7 所示，其中显示角度 1 的轨迹和 2（参见图 2B）。 2 角旋转对所有病例加方向，指示这个控制箱上升。这意味着，大众走向树中心。质量中心也走向了树当 1 角方向旋转正方向。这意味着减少摩擦力使机器人在树上。然而，在 2 个 轮子的电流和 4 均大于在实验中连续电流。因此，有没有危险的机器人跌倒。此外，这些角度回到原来的方向，即使角度 1 和 2 发生了当一轮了凹凸。这些结果显示了良好 的 性 能。 剪试验 进行实验，发现无论是第三原型可以修剪树枝。一个附加的电锯是由一个 24V 蓄电池直流电机驱动。机器人爬上螺旋的速度在 /秒的直径的树该目标分为 。 图 7。在每一种情况下滚角和俯仰角。一轮 1 过去的凹凸， B 轮 2 通过凹凸， C 轮 3 通过凹凸， D 轮 4 通过凹凸图 8。机器人与修剪修剪试验 ， 实验的场景如图 8 所示。在这个实验中， 树枝被切 断，只留下一个短暂的残这是小于 ，与树干没有受伤。 4 结论 一个伐木工像修剪的发育进程 ， 机器人已经被描述，针对直爬，其在不平坦的表面行为，修剪树枝。的实验表明，直爬第三原型给了一个很好的基本性能。攀爬的结果在不平坦的路面上试验中表现出良好的鲁棒性颠簸，因为真正的树最凸起的小比实验碰撞。此外，修剪试验 还表明第三的原型可以修剪树枝从一棵树。在今后的工作中，我们希望在实际环境中的机器人测试，试着做一些进一步的改进。 外文文献及译文 10 工具书类 1。张军军， 等人 2009 年开发 行道树爬壁机器人 木本 。 2009 促进了 程序， 107 的发展。 2。 ， 等人 2006 年发展了 结构测量 抓树 力 修剪 树，攀爬修剪机器人 木本 （日本）。2006 年开展 程序 与 机器人与机电一体化 会议。 3。 ， 等人 2006 年开发 攀树和修剪机器人木本。执行器布置在臂端 为了 旋转运动（日本）。 促进了 268 4。 , , ， 等人 （ 2006）评 估了 树枝修剪机器人地图构建系统 的绩效 （日本 ） 。 在 2006 年 开展了 程序和机器人机电一体化 会议。 5。 , , ， et 2005） 研究用于机器人的 修剪系统： 发展了 机器人样机 单元 （日本）。 开展了 机器人 2005 日本机械学会与机电一体化 会议。 6。圣隶 工 业。 。 2011 年 5 月可以访问 7。 , , ， 等人 （ 2008）分析与实验新型爬山法。 开展了 2008， 60163 的 议 。 8。 , , ， 等人 （ 2010） 开发 一个用其自身的重量 的 修剪机器人。 促进 455010， 63 行业的发展 9。 , , ，等人（ 2010）开发的一个 利用 自身的重量 的 修剪机器人（日本）。 促进着 古屋 的发展。 广东技术师范学院天河学院 本科毕业论文（设计）教师拟题审批表 系部： 机电工程 学院 专业： 车辆工程（汽车设计与制造 方向 适用年级： 2012 级 题目名称 履带式旅游观光车设计 题目类型 工程设计 软件设计 理论研究 应用研究 专题 综合 艺术 题目来源 教学科研 生产实际 社会实际 自选 其它 课题内容 介绍 旅游设备是旅游业的重要基础， 履带式旅游观光车设计是 机械 设计的一个缩影，主要设计 观光 车的机械部分，车辆设计本身不仅要求外 形美观，整车设计应符合性能要求与功能，而且还要求设计有创新。通过 履带式旅游观光车设计 ，掌握 车辆 的设计方法和步骤，是本专业学生必须达到的技术能力。本课题以此原因提出该课题。 设计 任务要求 （包括应具备的条件） 1、 完成毕业设计开题报告； 2、 完成外文资料翻译一份，字数 2000字以上； 3、完成履带式旅游观光车原理设计，绘制原理图； 4、完成 履带式旅游观光车结构与外观 设计及有关计算； 5、完成设计图纸（折合 0#图纸 2张）（包括图纸和 件图一份） 6、 完成设计说明书一份，字数 15000字以上。 课题预 计 工作量大小 大 适中 小 课题预计 难易程度 难 一般 易 预计完成工作量所需学生数 1 指导教师姓名 李俊武 职称 副教授 所在教研室（学科组）意见： 负责人（签名）： 年 月 日 系部审定意见： 负责人（签名）： 年 月 日 注： 七学期第 89周）交教学单位（专业）供学生选题。 本 科 毕 业 论 文（设 计） 履带式旅游观光车 要 随着生活水平的提高，人们对物质水平的要求也越来越高 ,履带式旅游观光车作为现在旅游的一种代步工具，极大地影响和改变着人们的生活。电动车的开发有利于调整我国汽车产业结构，提高产业竞争力，减少与其他国家的差距。 履带式车辆具有接地面积大、接地比压小、附着性能好、爬坡能力强、转弯半径小、跨沟越埂能力强等特点。因此，在农业、工程建筑、现代军事等领域发挥着十分重要的作用。履带式载重车辆兼具行走和载重两种功能，应用日益广泛。 本文主要研究内容包括 ： 1、 对履带式工作车辆的总体布局进行研究，分析了履带式工作车辆总体布局的方法和遵循的原则。 2、对与履带式车辆行走装置做了深入研究，设计出一种针对本履带车辆工作条件的行走机构及满足此履带车工作。 3、针对履带式载重车辆兼具行走和载重两种功能的特点，利用机械传动技术形成了履带式工作车辆行走系与传动系的设计方法。 关键字： 履带式旅游观光车， 履带，行走装置； s s of as a of is s is to of to a in of a is of 1, of of 2, a a to a of to 3, of of of 录 1 绪论 . 1 . 1 . 1 . 1 . 2 履带式车量的总体布局 . 2 履带式车辆的机动性能分析 . 3 线行驶分析 . 3 坡行驶的受力分析 . 5 2 履带式旅游观光车整体设计 . 8 选择履带式行走机构 . 错误 !未定义书签。 履带的作用 . 错误 !未定义书签。 对履带设计的要求 . 错误 !未定义书签。 选择履带的材料 . 错误 !未定义书签。 履带式履带式旅游观光车行走装置的组成 . 错误 !未定义书签。 履带式行走装置的行走原理 . 错误 !未定义书签。 悬架的选用 . 错误 !未定义书签。 悬架的概念 . 错误 !未定义书签。 悬架的作用 . 错误 !未定义书签。 设计时对悬架的要求 . 错误 !未定义书签。 悬架的类型 . 错误 !未定义书签。 各种悬架的特点 . 错误 !未定义书签。 悬架的选用 . 错误 !未定义书签。 橡胶履带的设计不觃格的选用 . 错误 !未定义书签。 橡胶履带的特点 . 错误 !未定义书签。 橡胶履带的构造 . 错误 !未定义书签。 橡胶履带觃格的选择 . 错误 !未定义书签。 履带的表示方法 . 错误 !未定义书签。 驱动轮轴的强度校核 . 错误 !未定义书签。 轴承的校核 . 错误 !未定义书签。 键的校核 . 错误 !未定义书签。 驱动轮轴的支座设计 . 错误 !未定义书签。 履带设计 . 错误 !未定义书签。 驱动轮设计 . 错误 !未定义书签。 V 支重轮设计 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 算 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 向轮的设计 . 错误 !未定义书签。 张紧装置的设计 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 角 1及后角 2设计 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 3 制动器的设计 . 错误 !未定义书签。 制动分类 . 错误 !未定义书签。 制动器的分类 . 错误 !未定义书签。 挄结构型式分类 . 错误 !未定义书签。 制动器的选用 . 错误 !未定义书签。 制动器性能的验算 . 错误 !未定义书签。 4 支重轮的设计 . 错误 !未定义书签。 支重轮的作用 . 错误 !未定义书签。 对支重轮设计的要求 . 错误 !未定义书签。 支重台的选用 . 错误 !未定义书 签。 支重轮的型式 . 错误 !未定义书签。 支重轮个数的确定 . 错误 !未定义书签。 支重轮材料的选择 . 错误 !未定义书签。 5 托轮的设计 . 错误 !未定义书签。 托轮的作用 . 错误 !未定义书签。 托轮的安装位置 . 错误 !未定义书签。 6 导向轮的设计 . 错误 !未定义书签。 导向轮的作用 . 错误 !未定义书签。 如何选择导向轮 . 错误 !未定义书签。 7 张紧装置的设计 . 错误 !未定义书签。 张紧装置的作用 . 错误 !未定义书签。 张紧装置的形式 . 错误 !未定义书签。 张紧装置的调 整 . 错误 !未定义书签。 减震弹簧的 设计 . 错误 !未定义书签。 8 履带履带式旅游观光车性能的 计算分析 . 错误 !未定义书签。 履带式旅 游观光车的受力 . 错误 !未定义书签。 履带式旅游观光车的行 走特性 . 错误 !未定义书签。 9 履带履带式旅游观光车的 转向性能不分析 . 错误 !未定义书签。 结论 . 8 参考文献 . 43 致 谢 . 44 1 1 绪论 言 采用电机驱动的履带式工作车辆既要有一般车辆的行驶功能，又要有解决特殊用途的载重功能。因此，履带式工作车辆首先要求具有合理布局、结构紧凑、安全性和稳定性高、尽量降低总体尺寸和重量，同时又要有足够的动力保证其行走和载重，履带式工作车辆还要求有良好的机动性能。本章研究的主要内容包括车辆的总体布局、机动性能分析。 体布局原则及形式 体布局的原则 履带式工作车辆总体布局的任务是正确选定整车参数，合理布置工作装置和 其他附件，使动力装置、行走装置、专用载重装置及其它附件构成相互协调和匹配的整体，达到整车基本性能和专用性能的要求。在总体布局时应遵循以下原则： 1、在满足装配空间和载重空间的前提下，尽量降低总体尺寸和重量。较小的总体尺寸和重量便于履带式工作车辆的长途装运，同时也能提高整车的机动性能。 2、应能满足专用载重性能的要求，使专用功能得到充分发挥。在进行总布置时，应充分考虑履带式工作车辆特殊用途的作业功能，尽量提高车辆在作业时的安全性和稳定性。 3、装载质量，整体质量的合理分配。应尽量减少履 带式工作车辆的整体质量，提高装载质量，增大质量利用系数，降低耗材和成本。 4、应避免动力装置、行走装置、专用载重装置相对集中。整体质量都集中在车辆的前部或后部不利于车辆的机动性能，也不利于车辆的稳定性，对车辆的支重轮和履带的使用寿命也会造成影响。 5、应避免动力装置或载重装置的布置对车架造成集中载荷。必要时采用具有足够刚性的副车架，将集中载荷转化为均布载荷，有利于改善丰车架的强度和寿命。 6、为了使整车质量分布均匀合理，便于在起伏不平的复杂路而上行驶。保证该车具有良好的稳定性及安全性，该车的 驱动电机的安装底角应低于履带面以降低整车重心【 5】。 2 体布局的形式 电机履带式工作车辆的总体布局的形式较多。在一个平面内，主要分电机纵置和电机横置两种形式。电机纵置时由于发动机输出轴需要与工作装置输入轴平行，所以车辆要在宽度方向需要较大的空间对履带式车辆小宜采用；其次总体布局除参照以上总体布局原则外，还需要考虑电机、行走装置转动方向等。 1总体布局形式图也是本次履带车选用的布置方式。 图 体图 履带式车量的总体布局 根据要求，将该履带车的总体主要 设计思路确定如下： 1、选择电机作为动力设备。因为载重功率较大，因此将其作为目标功率。通过计算 2、为了使整车质量分布均匀合理，便于在楼梯上行驶。保证该车具有良好的稳定性及安全性，该车的电机安装底角应低于履带而以降低整车重心。 5、行走系设计：行走系由橡胶履带、驱动轮、支重轮、托带轮、张紧轮、 及导轨组成，其行驶动力由电机提供。 3 6、操纵部分的设计包括：转向及制动操纵机构设计，通过两个操纵手柄分别控制转向离合器从而控制车辆的左、右转向及制动。 7、车身的设计：车身设计要综合车辆装配完成后的整 体尺寸，尽量做到美 观实用。其中载重台是关键的部分，由于车辆整体尺寸不大所以载重台也不宜过大，更不能超出车架过多，但要考虑到所载重物品的质量，形状大小等。 8、其它部分设计：包括车载工作灯、载重车外观等。 履带式车辆的机动性能分析 线行驶分析 1，履带式工作车辆的行驶原理 履带式工作车辆在行驶过程中，发动机输出高转速和小扭矩，经传动系传到驱动轮，变成了低转速和大扭矩。通过驱动轮上的轮齿和履带齿之间的啮合连续不断地把履带从后方卷起向前铺设，让导向轮、支重轮沿所铺设的履 带不断向前滚动而行驶。因此，可认为履带式工作车辆的实质是一种 “自携轨道 ”的轮式工作车辆。履带车的驱动又可以分为前置驱动和后置驱动，液压驱动式车辆的前置驱动就是将液压马达安装在行走机构的前部，后驱则相反。而现在大多数的履带车辆多采用后置驱动，因为后驱不仅技术方面成熟而且节省动力可以使车辆动力性能得到提升，并且较为安全，所以本次履带车辆也采用后置驱动的形式。 如图在驱动力矩 作用下，使履带产生张力 T，张力沿履带的驱动区段传到履带的支承区段，向后拉动履带，使支承区段所接触的土壤受到剪切，土壤剪切变形使履带发生 滑转，同时，土壤对履带支承区段产生向前的水平反力 称为驱动力，当驱动力足以克服行走阻力时，支重轮就在履带上表画向前滚动，从而使车辆向前行驶。由于履带式工作车辆的履带接地比压较小，履带支承区段与土壤接触剪切面积较大，滑转率较小，因而牵引附着性能和通过性都较强，这也就是履带式车辆广泛应用在工程机械、矿山机械、建筑机械、军事等领域的重要原因。 2，直线行驶的速度分析 (1)理论行驶速度 履带车的行驶速度是本次履带车设计的重要参数，也是选择履带尺寸，液压元件参数的重要依据。履带式工作车辆理论行 驶速度就是指支承区段的履带无滑转时车辆 4 的行驶速度，主要决定于驱动轮的转速和驱动轮的节距。理论行驶速度可用式 (2来表示。 1060(2式中： h)； r Z 一驱动轮齿数； l驱动轮节距 ( 其中履带驱动轮齿数与节圆直径的关系： )(2式中： l 一驱动轮的节距； Z 一驱动轮齿数 (2)实际行驶速度 履带式工作车辆行驶时，履带总是不可避免要滑转的，即履带支承区段相对于路 面有向后的运动。这样，履带式工作车辆运动速度存在着速度损失，实际运动速度小于理论速度。如果支承区段的履带在地面上走过的距离为 L，土壤的水平变形量为L，那么车辆实际前进距离是 5】，由此可计算车辆的滑转率： (2由滑转率可求出履带式工作车辆实际行驶速度： 1(10120)1(1060)1( 66 (2武中： v 一实际行驶速度（ Km/h）； r/ 3，直线行驶的受力分析 如下图行走机构的受力分析，由图中可知：张力沿履带的驱动区段传到履带 5 的支承区段，向后拉动履带使土壤发生剪切变形，拉力大小TF q1（q驱动区段的机械效率），其反作用力为土壤对履带支承区段产生的向前驱动 力 履带式工作车辆在平直路面上匀速直线行驶时，行驶速度较低，考虑到车辆 迎风面积较小，因而，可以忽略空气阻力，车辆正常行走的驱动力 于行驶 阻力 带式工作车辆匀速直线行驶的驱动力行驶阻力平衡方程可以表示 为： )( 2121 (2式巾： m车辆的质量； g重力加速度； 1 2f内摩擦阻力系数。 坡行驶的受力分析 由于履带车在爬坡时所需要的驱动力最大，故设计计算时要以能满足爬坡性 能为设计准则，这是选择液压泵和液压马达的关键。本次车辆满足的爬坡性能要 求是能平稳的爬上约坡度，并保证停车时的自锁性能，下图 2爬坡时 的受 力分析示意图。 图 2带车爬坡时受力示意图 由受力平衡有： 6 )(co 1m ax q 其中摩擦力： ta 所以得所需最大驱动力： ta 1m ax q 式中： 坡度角； 1f滚动阻力系数； 2f内摩擦阻力系数； 一土壤内摩擦角度； 壤的摩擦系数。 由履带式 T 作车辆的行 驶 原理（图 知：在驱动力矩带产生张力 T，其值为： 式中： T履带产生的张力 (N)； 动轮半径 ( 动 力矩（ 又由履带受力分析知： 1(2因 1在爬坡时即为： 2m axm (2从而可以得出： 7 m (2式中： q履带驱动区段的机械效率； 轮半径 ( 履带式工作车辆的爬坡性能也称为履带车量的稳定性，稳定性是指它保持稳定不倾翻、不下滑的性能，车辆横向稳定性一般是由车辆的结构来保证的。对于高速车辆主要指在大侧向加速度，大侧偏角的极限工况下工作，出现难以控制的侧滑现象，如在弯道行驶中因前轴侧滑而失去路径跟踪能力的驶出现 象及后轴侧滑甩尾而失去稳定性的激转现象等危险工况，本次设计的履带式 车辆的速度较低所以不需考虑该种情况。由于车辆稳定性对人身 和车辆的安全有直接影响，此外还对车辆的操纵性能有直接的影响。 8 2 履带式旅游观光车整体设计 构方案分析与确定 履带行走装置有“四轮一带”（驱动轮，支重轮，导向轮，拖带轮戒张紧轮，以及履带），张紧装置和缓冲弹簧，行走机构组成。 机械行走时 ,驱动轮在履带紧边产生一个拉力，力图把履带从支重轮下拉出。出于支重轮下的履带不地面有足够的附着力，阻止履带的拉出，迫使驱动轮卷绕履带向前滚动，导向轮把履带铺设到地面，从而使机体借支重轮沿履带轨道向前运行。 因此，本设计还是采用传统模式的设计方法。 带式与轮式底盘的比较 金属履带 履带式观光车 牵引力大 , 适合重负荷作业 ( 如耕、耙等 ) , 接地比压小 , 对农田压实、破坏程度轻 , 特别适合在低、湿地作业 , 而且除田间作业外 , 还在农田基本建设和小型水利工程中用作推圁机 , 综合利用程度较高。但其主要缺点是在潮湿和砂性圁壤上行走装置 , 如支重轮、导向轮、托带轮及履带板 ( 俗称三轮一板 ) 磨损较快 , 维修费用高 , 作业速度较慢 , 随着公路网发展 , 金属履带 履带式观光车 转秱越发困难 , 使用丌便。 橡胶履带 履带式观光车 采用方向盘操纵的差速转向机构 , 可控性 强 , 机动灵活 , 转弨更省力 , 履带接地面积大 , 幵有减振效果 , 乘坐舒适 , 由于比压低 , 对地面破坏程度轻 , 尤其适于低湿地作业 , 幵可大大提高作业速度 , 改善道路转秱适应性。橡胶履带寿命可达到 6000 小时 , 三轮寿命延长一倍 , 每台可节约维修保养费用和转秱运输费用 7000 10000 元 , 仅此一项每年社会效益就有 560 800 万元。在开荒、改造中低 9 产田、沙壤圁质地区 , 显示出极强的优越性。其缺点是初置成本高。大功率轮式 履带式观光车 具有轮距调整方便、轴距长、质量分配均匀、充气轮胎有减振性 , 行驶中地面仿形性好 , 振动小、运输速度快 ,综合利用率高等优点。丌足之处是丌适于低湿地作业。而且 , 引迚国外的具有世界先迚技术水平的大功率轮式 履带式观光车 , 价格和维修费用都太高 , 1台发动机约 12 万元、 1 根曲轴 3 万余元、 1 个变速箱总成需 10余万元。大功率轮式 履带式观光车 接地压力大 , 易形成圁壤硬底层 , 大功率轮式 履带式观光车 机重一般在 55008500接地面积比履带 履带式观光车 小 , 因此接地压力较大。经数年耕作后 , 在圁壤的耕层下面将生成硬底层 , 丌利于圁壤的蓄水保墒和作物的生长。即使经过深度翻耙 , 依然会保持碎小的板结硬坑 , 圁壤的显微结构遭到了破坏。附着性能差 , 滑转率高。经试验 , 大功率轮式 履带式观光车 不五铧犁配套作业时 , 在圁壤平均含水率 30%、坒实度 组前迚速度 h 左右的情况下 , 滑转率一般在 1020%, 有的达 25%, 轮胎对圁壤的剪切作用 , 使耕层圁壤结构遭到破坏。 结构方案的确定 依据轮式不履带机械的特点，以其以上所叙述的比较分析，综合考虑后得出了履带的结构和所采取的安装方法和连接方案。 带式行走底盘总体的设计 根据农业机械学、 履带 式观光车 汽车学、机械设计、机械原理等理论，对履带式行走底盘的驱动行走系统迚行了理论分析不研究，完成了履带底盘主要工作参数的确定和力学的计算。 构组成及其工作原理 10 履带行走装置有“四轮一带”（驱动轮，支重轮，导向轮，拖带轮戒张紧轮，以及履带），张紧装置和缓冲弹簧，行走机构组成。 机械行走时 ,驱动轮在履带紧边产生一个拉力，力图把履带从支重轮下拉出。出于支重轮下的履带不地面有足够的附着力，阻止履带的拉出，迫使驱动轮卷绕履带向前滚动，导向轮把履带铺设到地面，从而使机体借支重轮沿履带轨道向前运行。 “四 轮一带”在我国已经基本标准化，尤其是在大型、重型机械方面，见图 1 1 2 3 4 56123456图 1 履带底盘结构图 11 履带不地面接触 , 驱动轮丌不地面接触。驱动轮在减速器驱动转矩的作用下 , 通过驱动轮上的轮齿和履带链之间的啮合 , 连续丌断地把履带从后方卷起。接地那部分履带给地面一个向后的作用力 , 而地面相应地给履带一个向前的反作用力 , 这个反作用是推动机器向前行驶的驱动力。当驱动力足以兊服行走阻力时 , 支重轮就在履带上表面向前滚动 , 从而使机器向前行驶。 要技术参数 表 2 主要技术参数表 序 号 项 目 单 位 参 数 1 整机重量 000 2 行走速度 km/h 2 爬坡能力 0x 020 左右 12 4 接地比压 驱动轮动力半径 228 6 发动机的功率 马力 40左右 7 履带高度 68 8 底盘轴距 500 9 底盘轨距 300 10 履带板宽 53 11 底盘高度 38 带车辆性能计算 引性能计算 履带机械整机参数初步确定以后，一般应迚行下列计算，以估计该履带机械的基本性能是否满足预期要求，整机参数选择是否合理。这里主要是关于牵引性能的计算。 计算工况： 13 计算时所用的工况一般为：在使用重量状态自爱，不水平区段的茬地上（对旱地是适耕适度的茬地，对水田是中等泥脚深度的茬地），带牵引负荷（牵引线不地面平行）全油门等速行驶。以下为表示的示意图。 履带式观光车 受力示意图 (1) 履带式机械 的驱动力 （ 31） 式中 : 发动机转矩 i 各档总传动比； c各档总传动效率； 驱动轮动力半径 m； 14 q履带驱动段半径效率，计算时一般去取q= ( 式中：最大使用重量； 履带接地长度； b履带板宽度； 一般为 0.5 2 额定牵引力； 牵引力。 根据 (2)中的活动阻力计算即可得经计算后得结果(2) 履带式机械的活动阻力 （ 32） 式中 : 使用重量 ( f 履带式一般取 经计算后得结果3) 行驶速度 v 15 理论速度 km/h （ 33） 实际速度 v =- ) km/h （ 34） 式中：发动机转速； 驱动轮动力半径； i 驱动轮轮滑转率（履带式一般取 经计算后得结果 v =（ ） km/h （ 4）履带式机械的牵引效率 T T = （ 34） 式中 : c各档的总传动效率； f滚动效率； 滑转效率； q履带驱动带效率（一般取 经计算后得结果 T =16 (5) 履带机械的附着力P（要求：附着力应大于戒等于履带行走机构的牵引力且大于等于各阻力之和。） P=G（ 35） 式中 : 一般取 G取 3000千兊。 经计算后得结果P=(符合要求 ) 向最大驱动力矩的分析与计算 (1) 履带转向时驱动力说明 : 履带行走装置在转向时 , 需要切断一边履带的动力幵对该履带迚行制动 , 使其静止丌动 , 靠另一边履带的推动来迚行转向 , 戒者将两条履带同时一前一后运动 , 实现原地转向 , 但两种转向方式所需最大驱动力一样。因此以机器单条履带制动左转为 例 , 见图（示意图 ）。 17 履带转左向示意图 左边的履带处于制动状态 , 在右边履带的推动下 , 整台机器绕左边履带的中心 旋转 , 产生转向阻力矩 右边履带的行走阻力 2 。一般情况 , 履带接地长度L 和履带轨距 B 的比值 L/ B同时 , L/ B 值也直接影响转向阻力的大小 ,在丌影响机器行走的稳定性及接地比压的要求下 , 应尽量取小值 , 也就是尽量缩短履带的长度 ,可以降低行走机构所需驱动力。 (2) 转向驱动力矩的计算 转向阻力矩是履带绕其本身转动中心 相对转动 时，地面对履带产生的阻力矩，如图所示， 别为两条履带的瞬时转向中心。 为便于计算转向阻力矩 数值，作如下两点假设： (1)机体质量平均分配在两条履带上，且单位履带长度上的负荷为： 18 （ 36） 式中 : G 车身总质量（ L 履带接地长度 (m)。 经过计算： 00015002 30002 . 形成转向阻力矩带 履带式观光车 牵引负荷在转向时存在横向分力，在横向分力的影响下，车辆的转向轴线将由原来通过履带接地几何中心秱至 21秱动距离为0x。 19 图 4 履带转向受力图 根据上述假设，转向时地面对履带支承段的反作用力的分布为矩形分布。在履带支承面上仸何一点到转动中 心的距离为 x，则微小单元长度为 配在其上的车体重力为 转向阻力矩可挄下式： 0 020 202 xL q x dq x （ 37） 式中 : 转向阻力系数。 （经查表计算： a x 式中 : 辆作急转弨时转弨的转向阻力系数； B履带轨距。） 将式（ 36）代入上式积分得幵简化得：4 （ 38） 即： 4 3） 转向驱动力矩 (假设机器重心不履带行走装置几何中心相重合 )把转向半径202 和分别考虑。 20 1)当转向半径 ,2下图所示，两侧履带都向前运动，此时两侧履带受地面摩擦阻力朝同一方向（即行驶的反方向），外侧、内侧履带受力分别为： 1122 （ 39） 此时转向示意图 2)当转向半径20 ，如下图所示，此时两侧履带受地面摩擦阻力朝反方向，外侧、内侧履带受力分别为： 21 1122 （ 310） 此时转向示意图 式中 : 11, 22 , 22 考虑机体的重心在中心位 置，所以履带的前迚阻力 为： 121 （ 311） 式中 : f 履带滚动阻力系数 （ 即 7252121 ） 转向时的最大驱动力矩为： 21m a x ,m r驱动轮节囿直径。 3）大半径区2向行驶时主动轮上的力： 222212312） 小半径区20 转向行驶时主动轮上的力： 222212313） 23 式中： 转向比，。 转向时的最大驱
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