履帶車行走系統(tǒng)扭桿懸掛校核數(shù)值模擬計(jì)算

謝觀福　馬捷　蔣智金

摘要：履帶車行走系統(tǒng)是車輛行走系統(tǒng)的一種重要形式，履帶車輛是一種重要的作業(yè)機(jī)械。文章主要闡述的是對(duì)履帶車行走系統(tǒng)扭桿懸掛校核數(shù)值的模擬計(jì)算。

關(guān)鍵詞： 履帶車；行走系統(tǒng)；扭桿懸掛；模擬計(jì)算

履帶行走系統(tǒng)主要包括驅(qū)動(dòng)輪、支重輪、張緊輪、履帶、扭桿彈簧；其中懸掛裝置包括扭桿彈簧和彈簧減震裝置。扭桿作為行走系統(tǒng)的關(guān)鍵零件，需要進(jìn)行一系列的計(jì)算作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

一、左側(cè)第一根扭力軸計(jì)算中用到的基本數(shù)據(jù)見下表

表 1左側(cè)第一根扭力軸計(jì)算中用到的基本數(shù)據(jù)

根據(jù)基本數(shù)據(jù)計(jì)算出的有關(guān)中間計(jì)算數(shù)據(jù)見表。

以上是前車左側(cè)第一根扭力軸為例進(jìn)行的計(jì)算，前車其它各扭力軸的各參數(shù)因?yàn)楹偷牟煌煌?jì)算結(jié)果見下表。

后車扭力軸各個(gè)參數(shù)的計(jì)算原理與前車的完全相同，計(jì)算結(jié)果因?yàn)樨?fù)重輪所受平均靜載荷、和的不同而不同。

由上面每根扭力軸各個(gè)參數(shù)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)而可以計(jì)算出整車的比位能和振動(dòng)周期，具體計(jì)算如下：

前后車懸掛裝置的總比位能分別為：

前、后車懸掛裝置的靜比位能分別為：

前、后車懸掛裝置的動(dòng)比位能分別為：

前車縱向角振動(dòng)周期為：

式中：：前車車體長度，：前車車體高度，

為第i個(gè)負(fù)重輪中心距離到車體質(zhì)量中心的距離；

為第i個(gè)平衡肘處于靜止?fàn)顟B(tài)是扭力軸的剛度，即當(dāng)時(shí)，扭力軸的剛度值，和列表如下。

同理可以計(jì)算后車縱向角振動(dòng)周期為：

懸掛性能計(jì)算

下面以前車第一根扭力軸進(jìn)行懸掛性能計(jì)算：

負(fù)重輪所受的載荷

負(fù)重輪軸上的懸掛裝置的剛度

根據(jù)在規(guī)定范圍內(nèi)取值可計(jì)算出負(fù)重輪所受載荷F和負(fù)重輪上的懸掛裝置的剛度。下面僅以第一根扭力軸為例進(jìn)行計(jì)算。

前車左側(cè)第一根扭力軸的特性曲線圖如下圖所示。

圖 2前車左側(cè)第一根扭力軸特性曲線圖

特性評(píng)估

扭力軸材料為淬透性好的45CrNiVA。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第一卷，由于先進(jìn)的熱處理工藝，強(qiáng)扭及滾壓強(qiáng)化處理措施，其最大使用應(yīng)力超過材料的屈服極限（980MPa），可達(dá)到1200–1300MPa。由上述分析可知，前車右邊第六根扭力軸的最大剪切應(yīng)力數(shù)值最大，，安全系數(shù)為n=1.11，故能滿足強(qiáng)度要求。

基金項(xiàng)目：國家科技支撐計(jì)劃（2015BAK06B03）。