附加式雪地汽车履带是为了更好的适应近代各种车辆对高通过性与高机动性等苛刻性能的要求,融合了轮胎与履带行走机构的优点而研发的新型行走机构。
结构组成:橡胶履带、基架、导向轮、支撑轮、内部悬架、外保护板。
功能及使用说明:汽车在泥地、雪地、沼泽,亦或是石地、凹凸丘陵式地面等地面工作或者前行时,虽然可以为轮胎加装防滑链等装备,但这个过程实在是太麻烦。而这款雪地履带则可直接安装,只需把履带对准轮子,设置好夹板位置,然后把车开上去即可锁定轮胎,而且无需额外动力,车轮带动履带,并且能够精准转向,整个安装过程仅需10分钟。除了在复杂地形上快速行驶,更是能在普通陆地上使用,前者最高时速9至25英里,后者时速最高36英里。
设计原理:汽车发动机通过驱动轴传输动力,驱动轴会直接推动汽车车轮转动。然而,雪地车发动机与转动履带的履带牵引装置相连。 雪地汽车的履带基本上由较大的支撑轮和导向轮组成,轮齿均匀分布,履带上有对应的孔。齿轮每次转动都会向履带提供动力,从而驱动雪地汽车前进。 发动机转得越快,齿轮就旋转得越快,履带也就移动得越快。
设计方案:考虑到轮系结构承载重量大,且为动态承载,为合理设计结构我们采用有限单元法,利用软件对轮系结构件进行了计算分析。根据车辆行驶情况,主要分析了静载状态、行驶动载、侧轮悬空等工况。从计算结果来看,固定框架内侧支撑结构应力较大,最大应力值达到980MPa,超过材料屈服极限,如下图所示。我们对结果进行了评价,认为该处应力最大值主要是应力集中所致,通过改善加工工艺可以消除应力集中的影响。另外在内部增加2个加强板,以改善受力状况。
为了方便得到装有附加式履带车辆爬越台阶时车体的应力及变形情况,基于ANSYS,采用模态综合法建立包括炮塔、行驶装置、悬挂装置和柔性车体等分系统在内的整车结构刚柔耦合动力学模型,分析了车身在受到台阶冲击时的瞬态响应,重点得到车身薄弱部位的动应力响应以及变形情况,并结合仿真结果提出了改进方法 。
基于有限元理论,根据动力学仿真结果,利用ANSYS软件开展了附加式履带车在复杂地形上前后车底盘的有限元分析,获得了前后车底盘在爬坡,过沟,越障工况下的应力分布和变形情况,提出了改进方案。利用PRO/E软件建立了履带机构的三维模型,完成了运动学干涉分析。利用动力学仿真的结果对履带各构件进行了有限元分析,获得了铰接机构各构件在爬坡,过沟,越障工况下的应力分布和变形情况。有限元分析结果表明,履带机构构件及改进后底盘的刚度和强度满足设计要求。
产品亮点:本产品的亮点在于支撑轮和导向轮采用发泡模具成型工艺。将发泡性树脂直接填入模具内,使其受热熔融,形成气液饱和溶液,通过成核作用,形成大量微小泡核,泡核增长,制成泡沫塑件。采用该工艺的特点:制品重量约减少50%;产品使用寿命提高10%~20%;注射压力约降低30~50%;锁模力降低20%;循环周期减少10~15%。
附加式履带与轮胎相比在对地附着能力上有较大的区别。轮胎主要由滚动摩擦力驱动车辆行驶,其最大附着系数一般小于0.7。履带主要由静摩擦力驱动车辆的行驶,附着系数最大可接近1,车辆能发挥更大的牵引力。特别是在松软地表环境中行驶时,轮胎对泥土或沙子的切割量比较大,消耗功率大,而履带则表现出更优越的漂浮行驶性能。我国西部的勘探也广泛涉及到沙漠地区,采用可实现附加式履带的铰接式可控震源车进行施工必然具有良好的应用前景和市场潜力。