張玉文

摘要：履帶車輛的側(cè)減速器傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)和車輛的使用狀況，使用壽命息息相關(guān)，結(jié)合傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化可以有效增進(jìn)傳動(dòng)軸的使用壽命，增強(qiáng)車輛履帶的使用時(shí)長(zhǎng)。本文將針對(duì)其優(yōu)化措施展開(kāi)論述，并提出相關(guān)的看法。

關(guān)鍵詞：履帶車輛;側(cè)減速器傳動(dòng)軸;優(yōu)化研究

履帶車輛依靠底盤行走系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的方式使得自身具備了強(qiáng)大的機(jī)動(dòng)性能和越野能力，這使得履帶車輛可以在各種惡劣的環(huán)境和道路上自由行動(dòng)?？梢哉f(shuō)，底盤行走系統(tǒng)是履帶車輛具備各類優(yōu)良特性的根源，研究履帶車輛的行走系統(tǒng)對(duì)加強(qiáng)履帶車輛的效能、工作質(zhì)量有巨大的幫助。側(cè)減速器是底盤傳動(dòng)系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的部分，它負(fù)責(zé)傳動(dòng)系統(tǒng)之中的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩以及降低其轉(zhuǎn)速的任務(wù)。研究如何優(yōu)化減速器的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，對(duì)于提高履帶車輛的傳動(dòng)系統(tǒng)，加強(qiáng)履帶車輛的機(jī)動(dòng)性有很大的幫助。

履帶車輛在行駛過(guò)程中的約束反力矩計(jì)算

我們?cè)u(píng)價(jià)一輛履帶車輛的性能如何通常是看它越野機(jī)動(dòng)性能，我們?cè)谂袛嗦膸к囕v的行駛性能時(shí)，首先要了解其振動(dòng)頻率、行駛阻力還有掛鉤牽引力等，如此我們才能了解到履帶車輛在各種路面和不同擋速情況下的行駛性能，也就是說(shuō)，我們需要計(jì)算履帶車輛的行駛驅(qū)動(dòng)力才能進(jìn)一步展開(kāi)對(duì)履帶車輛的性能分析，行駛驅(qū)動(dòng)力是指包括空氣阻力、土壤壓實(shí)阻力等一系列車輛行駛的總阻力，我們以P代表行使驅(qū)動(dòng)力，而代表總阻力，那么即可得到公式：，而行駛驅(qū)動(dòng)力是來(lái)自于車輛的動(dòng)力裝置輸出的轉(zhuǎn)矩，所以我們?cè)谟?jì)算行使驅(qū)動(dòng)力時(shí)，至少需要計(jì)算這幾個(gè)方面：總傳動(dòng)比、動(dòng)力傳遞過(guò)程的總效率和動(dòng)力裝置輸出的轉(zhuǎn)矩，我們分別以iT代表總傳動(dòng)比，η代表動(dòng)力傳遞總效率，代表輸出轉(zhuǎn)矩，即可得到公式，根據(jù)此公式以及路面情況對(duì)履帶車輛的行駛阻力影響[1]，我們可以選取鋪面路、砂石路、起伏路這三種最具代表性的路面特征進(jìn)行計(jì)算，并給出參數(shù)。具體數(shù)值如表1所示：

根根據(jù)結(jié)算出的路面譜密度值，我們就可以使用傅立葉逆變換法來(lái)取得路面的不平度隨機(jī)序列，并用MATLAB制作建模，然后在ATV中調(diào)用，并最終建立路面的模型。根據(jù)所得模型，我們可以對(duì)履帶車輛在駕駛過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)特性仔細(xì)分析，按照路面狀況，我們對(duì)履帶車輛的虛擬建模按照2～6擋車速進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，即可獲得需要的行駛阻力矩?cái)?shù)據(jù)，即表2所示的參數(shù)（無(wú)量綱處理）。

在之后，我們只需要將阻力矩的值代入模型中，就可以計(jì)算出履帶車輛的傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩載荷譜，并根據(jù)荷譜了解到影響履帶壽命的可能因素，給出優(yōu)化方法。

傳動(dòng)軸在不同路面下的使用壽命解析

通過(guò)建立起傳動(dòng)系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)模型我們可以了解到，當(dāng)路面的起伏度開(kāi)始變化時(shí)，傳動(dòng)軸所受轉(zhuǎn)矩也會(huì)變化，當(dāng)路面升高，所受轉(zhuǎn)矩就會(huì)增大，這點(diǎn)在鋪面路和砂石路上體現(xiàn)得尤為明顯，常用的傳動(dòng)軸彈性模量為E=2.0×1011Pa，泊松比為γ=0.266，密度ρ=7860kg/m3。我們按照這個(gè)常規(guī)參數(shù)對(duì)傳動(dòng)軸的軸承以及兩端設(shè)置Interface點(diǎn)，然后用REB2剛性梁?jiǎn)卧獙?shí)現(xiàn)點(diǎn)與軸表面的節(jié)點(diǎn)連接，然后根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)輪的疲勞循環(huán)數(shù)[2]，換算出傳動(dòng)軸的疲勞壽命，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。

傳動(dòng)軸的優(yōu)化方案解析

通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，我們可以得到履帶車輛的側(cè)減速器傳動(dòng)軸的疲勞壽命數(shù)據(jù)，這樣一來(lái)，我們就有了足夠的技術(shù)途徑去分析傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，并對(duì)傳統(tǒng)軸的部件進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在仿真實(shí)驗(yàn)中我們可以看到，對(duì)傳動(dòng)軸的使用壽命影響最大的地方在于軸內(nèi)徑和外徑之間的比，以及花鍵根部的應(yīng)力集中。后者的尺寸和主動(dòng)輪軸的尺寸關(guān)聯(lián)，改變其中一個(gè)的尺寸就必須改變另一個(gè)部件的尺寸，但主動(dòng)輪軸和履帶車輛的行駛效能息息相關(guān)，因此不能隨意改變，所以我們只能從傳動(dòng)軸的內(nèi)徑和外徑之比入手。最適用的作法是通過(guò)改變履帶車輛傳動(dòng)軸的內(nèi)外徑尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的降低，從而延長(zhǎng)傳動(dòng)軸的使用壽命，達(dá)到優(yōu)化的目的[3]。我們可以通過(guò)ATV來(lái)對(duì)傳動(dòng)軸的內(nèi)徑及外徑進(jìn)行調(diào)試，而通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，減少外徑或者內(nèi)徑都會(huì)對(duì)傳動(dòng)軸的質(zhì)量和使用壽命造成很大的影響，相反，適當(dāng)增加減速器傳動(dòng)軸的內(nèi)徑，有助于提高其質(zhì)量，延長(zhǎng)傳動(dòng)軸的使用壽命，對(duì)優(yōu)化履帶車輛的傳動(dòng)系統(tǒng)有很大的提升作用，基于這一點(diǎn)，我們?cè)趦?yōu)化履帶車輛的減速器傳動(dòng)軸時(shí)可以從內(nèi)徑入手，以增大內(nèi)徑的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目的。

結(jié)語(yǔ)

分析履帶車輛的使用壽命及優(yōu)化方案，我們就要計(jì)算其約束反力矩來(lái)得到車輛的變動(dòng)載荷，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們要先計(jì)算力矩?cái)?shù)據(jù)，并以此為基礎(chǔ)展開(kāi)仿真實(shí)驗(yàn)，然后就軸徑變化對(duì)部件壽命展開(kāi)進(jìn)分析，從而了解到傳動(dòng)軸的合理設(shè)計(jì)模式及結(jié)構(gòu)大小，并對(duì)此作出一定的調(diào)整，以優(yōu)化減速器傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)

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