崔 智， 李年裕， 王天祺， 房 遠

（1.陸軍裝甲兵學院， 北京 100072； 2.63853部隊， 吉林 白城 137000）

引言

現(xiàn)如今履帶式移動平臺在工農(nóng)業(yè)、軍事領域中投入使用越來越廣泛，一方面履帶式行走裝置相比輪式來說，可以平穩(wěn)地在崎嶇不平道路上行駛，另一方面平臺整體的穩(wěn)定性強于輪式平臺。針對傳統(tǒng)履帶式平臺轉(zhuǎn)向性能差等問題，本文設想出了一種新型履帶式移動平臺，主要對其內(nèi)部零部件的參數(shù)進行匹配計算，以使平臺能夠有良好運動性能。

1 平臺的整體結構

該平臺的結構與現(xiàn)有的履帶式移動平臺極其相似，可以實現(xiàn)載人運動，其結構如圖1所示。平臺內(nèi)部放置有電池、電機、驅(qū)動器等結構。

平臺與傳統(tǒng)履帶式平臺不同之處就是在履帶板上添加了可以滾動的小輥輪。履帶板的結構如圖2所示。平臺在轉(zhuǎn)向時，將原有的履帶板與地面之間的滑動摩擦力部分轉(zhuǎn)變?yōu)檩佪喤c地面之間的滾動摩擦力，提升了平臺的轉(zhuǎn)向性能，也減少了地面對履帶板摩擦的損耗。

圖1 平臺整體結構

圖2 履帶板結構

2 主要零部件的匹配計算

2.1 電機的選取及參數(shù)匹配

交流異步電機結構簡單、價格低廉、運行可靠，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用更加廣泛[1]，因此平臺在電機的選取上選擇了交流異步電機。電機需要專門設計，根據(jù)平臺的需求，合理地選取電機的主要性能參數(shù)。

平臺在水平路面上行駛的最大速度為36 km/h，速度相對較低，因此可以忽略空氣阻力的影響[2]。若平臺以最大速度勻速行駛，電機長時間連續(xù)輸出功率為：

式中：f為地面變形阻力系數(shù)，0.05；G為平臺的重力，14162N；Vmax為最大行駛勻速，36km/h；2代表電機數(shù)量；ηch為電機輸出端到主動輪的傳動效率，0.8[3]；ηx=0.95-0.003Vmax[4]。計算可得：P1≥5.26 kW。

履帶式移動平臺正?？梢耘郎?2°斜坡，當平臺進行爬坡運動時，電機的峰值功率為：

其中，平臺的速度不宜過大，只要能保證可以順利爬上斜坡即可，因此取V0=5 km/h。計算得：P2≥7.52 kW。

由P1、P2的計算結果可知，平臺的電機功率需要同時滿足最大速度行駛和爬坡行駛，因此?。?/p>

根據(jù)上述計算功率，本文選取華盛力通公司AQHT8.5-4XX電機，其參數(shù)為：額定功率為8.5 kW，額定電壓32 V，額定電流206 A，額定轉(zhuǎn)速為1 650 r/min，最高轉(zhuǎn)速為8 000 r/min，額定轉(zhuǎn)矩為49.2 N·m，最大轉(zhuǎn)矩為70 N·m。

2.2 電池選取及參數(shù)匹配

對于該平臺來說，電池是最為核心的零部件，鋰電池具有重量輕、體積小、壽命長等優(yōu)勢，因此本平臺采用鋰電池為其進行供電。

平臺運動的最大速度為36 km/h，平均速度為24 km/h，則鋰電池的功率為：

鋰電池的額定電壓取48 V，則平臺在勻速行駛時電池的額定電流為：

假設樣機平臺可以正常工作3 h，電池的利用率為70%[5]，則鋰電池的容量為：

2.3 減速器的參數(shù)匹配

傳動比與電機最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大輸出轉(zhuǎn)速有關，既要滿足電機的轉(zhuǎn)矩又要滿足其轉(zhuǎn)速特性，因此必須對傳動比進行合理的選擇。

傳動比與最大輸出轉(zhuǎn)矩的關系：

式中：r為平臺的轉(zhuǎn)動半徑，0.15 m；Tm為電機最大轉(zhuǎn)矩，70 N·m。代入式（7）中得：i≥11.61。

傳動比與最高行駛速度關系：

式中：nm為電機的最大轉(zhuǎn)速，8 000 r/min；Vm為平臺最大速度，36 km/h。帶入式（8）中得：i≤12.56。

聯(lián)立式（5）（7）得到合適的減速比 i=12。

3 結論

本文主要提出了一種可以提升履帶式移動平臺轉(zhuǎn)向性能的新型履帶式移動平臺，同時為平臺選取了合適的電機、電池及減速器，并對其參數(shù)進行了匹配，為平臺的研制及試驗奠定了基礎。