履带式行走底盘设计 (6)

（3)当转向半径0?R?B，如图8所示，此时两侧履带受地面摩擦阻力朝反方2向，外侧、内侧履带受力分别为：

Fq2?Ff2?M?B M?BFq1??Ff1?（15）

式中: Ff1,Fq1?分别为内侧前进阻力和驱动力； Ff2,Fq2?分别为外侧前进阻力和驱动力。 考虑机体的重心在中心位置，所以履带的前进阻力 为： Ff1?Ff2?（16）

式中: f— 履带滚动阻力系数

1Gf?30N） 21Gf 2（ 即Ff1?Ff2?转向时的最大驱动力矩为： Mmax?max?Fq1,Fq2??r 式中：r--驱动轮节圆半径。

Ff2Ff1MGGF q2BFq1 图8 此时转向示意图 Figure 8 At this point to sketch

大半径区R?B2转向行驶时主动轮上的力： FGq2?

2???????f?2??G? Fq1?2???f????2??小半径区0?R?B2转向行驶时主动轮上的力： Fq2?G2????f????2??G Fq1??2???????f?2??式中：?--转向比，??LB。 转向时的最大驱动力矩为：

Mmax?max?Fq1,Fq2??r

经过以上介绍及公式计算得： M??56N·m 17）18） （

（

分别计算转向半径R?BB和0?R?的情况，得到Mmax?Fq2?r?166.8N.m。 22与根据文献“履带车辆行驶力学”，得主动轮上的最大的驱动力及力矩为：

Mmax?Fq2?r?166.8N·m 所得结果相同。

5 履带底盘重要零部件的计算及校核

5.1 轴的设计与校核 5.1.1 轴的尺寸设计

轴的设计要求：（1）便于加工，轴上零件要易于拆装；（2）轴和轴上零件要

有准确的工作关系；（3）个零件要牢固可靠地相对固定；（4）改善受力状况，减小应力集中。设计中驱动轮传动轴大致结构如下图所示：

图9 驱动轮传动轴 Figure 9 Driving wheel drive shaft

轴总长为240mm，从左至右依次为A~F段。

A段：根据强度计算出直径d1=43mm，其长度为78mm，安装驱动轮，传递电动机动力，根据驱动轮选的键的型号为12*66。左面有个螺纹孔，直径为20mm。

B段：安装轴承盖和密封圈，直径d2=63mm，长度为22mm。

C段：安装套筒和深沟球轴承，直径d4=47mm，长度为84mm，其中轴承与轴采用过盈配合，选用基孔制。

D段：安装套筒，直径d5=44mm，长度为15mm。

E段：安装轴承盖和密封圈，直径d6=40mm，长度为17mm。

F段：安装皮带轮，直径d7=33mm，长度24mm,传递动力，所选键的型号为7*16。右面有个螺纹孔，直径为12mm。

5.1.2 轴的校核

对驱动轮传动轴进行校核，受力如下图所示。

图10 传动轴受力状况 Figure 10 Stress state of the shaft

mAB段：M(x)?F1L1?256N·

弯矩图如下:

图11 AB段弯矩图

Figure 11 AB section bending moment diagram

由弯矩图可知AB段最大弯矩在B点，又AB段直径已知d=43mm，故该处抗弯系数

Wz??d332?7.8mm3 （19）

最大弯应力为：

?max?MB?32.8MPa???? WZ （20）

所以该段符合设计要求。

BC段：可知该段只受一个扭矩，根据公式： T?M?0

?M?N·m?9549Pkwnr/min（21）

T?M?868N·m

该段扭矩图如下

图12 BC段扭矩图 Figure 12 BC torque figure

由扭矩图可知，该轴段受的扭矩均匀，所以扭矩大小为M，又该段直径已知d=33mm。

故该段抗扭截面系数：Wt?（22）

IpR??D316?7?10?6mm3

故该轴段最大切应力为：?max?T?52MPa?????60MPa（23） Wt

所以该轴符合设计要求。

5.2 驱动轮的校核

5.2.1 齿面接触疲劳强度校核 由公式 n?（24）

计算出驱动轮转速n?88r/min，传动比??2000?22.73 8860000v ?D根据齿轮接触强度计算公式

1?H? （25）

Fn?1?2?2?b1??121??2?E1E2

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