蘋果采摘履帶運(yùn)輸車出售設(shè)計

　1　方案設(shè)計

　　當(dāng)運(yùn)輸車遇到路面泥濘、濕滑和復(fù)雜不易通過時，通過遙控輪子內(nèi)的電機(jī)絲杠傳動，推動連桿使內(nèi)輪伸出，彈性履帶發(fā)生形變使之變成履帶式，車輪與地面接觸面積增大，車對地面壓強(qiáng)變小，以此來克服惡劣路面。當(dāng)路面良好時，輔助電機(jī)絲杠帶動輔助支架收縮，使輔助輪藏匿于車輪里，彈性履帶收縮包在主動輪上，此時車輪變成普通圓形車輪，靈活、快捷，能高速行駛。前輪作為主動輪使用一體式輪胎履帶輪，將一體式履帶運(yùn)輸車出售后輪換成萬向輪與三腳輪結(jié)合，通過實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不影響運(yùn)輸車對復(fù)雜道路的適應(yīng)性而且增強(qiáng)其靈活性，可應(yīng)對類似樓梯狀的山路。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，描述履帶運(yùn)輸車出售動力學(xué)性能的復(fù)雜微分方程組可以快速求解，因此可以把構(gòu)成履帶運(yùn)輸車的各個部件通過各種約束組合起來，運(yùn)用多體系統(tǒng)動力學(xué)的理論和方法求解約束方程和動力學(xué)方程，即可獲得履帶運(yùn)輸車的動力學(xué)性能。另外，運(yùn)輸車在貨物運(yùn)輸時，難免會遇到短距離大件貨物搬運(yùn)，所以又增加叉車裝置，提高運(yùn)輸效率，減輕工作人員負(fù)擔(dān)。通過綜合分析與整車實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)方案更加合理 。

蘋果采摘履帶運(yùn)輸車設(shè)計 　

　2　參數(shù)計算

　　1）　輪胎履帶運(yùn)輸車出售構(gòu)的設(shè)計及計算

　　輔助輪推出機(jī)構(gòu)固定在兩個支撐盤之間，輔助輪推出機(jī)構(gòu)由輔助輪、輔助支架、銷軸、螺母、絲桿和輔助電機(jī)連接構(gòu)成，輔助電機(jī)固定在支撐盤上，輔助電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動絲桿旋轉(zhuǎn)，推動螺母直線移動，螺母與輔助支撐架銷軸連接，通過輔助電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)輔助輪收縮功能。當(dāng)運(yùn)輸車需要高速行進(jìn)或路面情況較好時，采用普通輪式前進(jìn)，此時兩個主動輪支撐履帶，使輪子保持圓形狀態(tài)，是普通輪子狀態(tài)，能快速、靈活行駛。當(dāng)遇到雨雪、泥濘、顛簸的復(fù)雜路況時，通話遙控使輔助電機(jī)絲杠傳動帶動輔助支撐架，輔助輪伸出，頂住彈性履帶發(fā)生變形，車輪變成履帶式，可輕松通過復(fù)雜路面。有別于傳統(tǒng)微型履帶運(yùn)輸車的設(shè)計方法，本設(shè)計結(jié)合山區(qū)復(fù)雜地形，車速較低，以剛性車輛準(zhǔn)靜態(tài)側(cè)翻進(jìn)行設(shè)計。此輪胎履帶轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)把普通輪子與履帶相結(jié)合，采用一體式，把輪式與履帶的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合，使其適應(yīng)各種環(huán)境。

　　2）　動力傳遞設(shè)計及計算

　　運(yùn)輸車動力設(shè)計要求不僅要保證車的機(jī)動性和靈活性，使輪子圓輪與履之間能夠轉(zhuǎn)換。對變形輪子的動力傳遞問題，由于在同一條中心線上有三個傳動軸，三個軸所傳遞的動力原件不同，無法使用一個軸實(shí)現(xiàn)。也就是主動輪轉(zhuǎn)動而支撐機(jī)構(gòu)不動。該模型將車體簡化為剛體，將懸掛系統(tǒng)簡化為平動彈簧阻尼元件，負(fù)重輪由周向均布的徑向彈簧構(gòu)成，只能作垂直運(yùn)動，相鄰負(fù)重輪輪心上也連接有彈簧，這樣當(dāng)一個負(fù)重輪相對車體有位移時，連接的彈簧將會使相鄰的負(fù)重輪運(yùn)動，從而體現(xiàn)履帶對負(fù)重輪的托帶作用。運(yùn)用“嵌套原理”，使用空心軸，三軸同心結(jié)構(gòu)，三個軸可以分別傳遞動力，解決了車輪的動力傳輸問題。

　　動力傳動機(jī)構(gòu)的心軸軸承支架、中軸支架和外軸軸承支架固定在車底盤上，心軸上安裝有心軸齒輪，心軸通過軸承安裝在軸承支架中，心軸通過軸承安裝中軸，心軸的端部通過聯(lián)軸器及銷釘安裝外主動輪，中軸的端部安裝有支撐盤，支撐盤通過螺栓連接法蘭。中軸通過軸承安裝外軸，外軸上安裝有外軸齒輪，外軸的法蘭端部通過螺栓連接內(nèi)主動輪，三個軸同心彼此保持平行，而且只用一組支架固定，可以減少摩擦即減少能量損失。驅(qū)動電機(jī)與驅(qū)動電機(jī)減速箱的輸入連接，驅(qū)動電機(jī)減速箱的輸出驅(qū)動齒輪與外軸齒輪嚙合，齒輪軸上安裝有小齒輪、第二小齒輪，小齒輪與外軸齒輪嚙合傳動，心軸齒輪與第二小齒輪嚙合傳動。這些問題的出現(xiàn)表明，經(jīng)典剛體動力學(xué)及碰撞理論在解決多系統(tǒng)動力學(xué)的理論構(gòu)架上存在固有的缺陷。另外輔助電機(jī)的電源線從空心軸里通過，與車體控制系統(tǒng)連接 。

   3　結(jié)構(gòu)及控制設(shè)計

　　1）　彈性履帶的設(shè)計

　　本車的履帶不僅要有普通履帶的剛性，而且還要具有彈性，能夠收縮變形。所以設(shè)計的履帶外層用能伸縮的橡膠，里層是松緊帶捆上有較高強(qiáng)度的鋼條，黑色的是輔助輪軌跡帶，軌跡帶卡在輔助輪槽內(nèi)，防止掉帶。此彈性履帶能在輔助輪的支撐下發(fā)生彈性形變，且具有一定的強(qiáng)度，能夠支撐整車及貨物的重量。但近年來，劉才山、郭吉豐、Johnson、Goldsmith及Thornton等人發(fā)現(xiàn)恢復(fù)系數(shù)還與碰撞的初始條件有關(guān)，如碰撞點(diǎn)的初始速度、碰撞位形及多體系統(tǒng)的連接方式等，并且給出了不同的計算公式。

　　2）后輪的設(shè)計

　　為了方便越障，選擇三角輪，不僅越障能力好，而且設(shè)計得當(dāng)可以實(shí)現(xiàn)爬樓梯，但是在轉(zhuǎn)彎時不方便。為了方便轉(zhuǎn)彎，把后輪采用小型萬向輪，其靈活旋轉(zhuǎn)效果可以增大整車的靈活性，但是帶來的問題就是越障性能不好，為了中和雙方的優(yōu)點(diǎn)，將三角輪和萬向輪均安裝在后輪的位置，萬向輪放在車底板中軸線與三角輪軸線的交點(diǎn)處，遇到障礙時則三角輪先與障礙物接觸，平坦路面萬向輪與地面接觸，所以三角輪與萬向輪不產(chǎn)生干涉。當(dāng)需要轉(zhuǎn)彎的時候，萬向輪發(fā)揮作用，可以實(shí)現(xiàn)靈活轉(zhuǎn)彎，當(dāng)需要越障或爬樓梯時，采用三角輪工作的方式增強(qiáng)越障能力，將兩者優(yōu)點(diǎn)充分融合。此彈性履帶能在輔助輪的支撐下發(fā)生彈性形變，且具有一定的強(qiáng)度，能夠支撐整車及貨物的重量。

　　3）控制系統(tǒng)設(shè)計

　　電路線路控制部分，主要由單片機(jī)STC12C5A60S2、專用驅(qū)動集成電路 L298N、2262-M4 無線遙控模塊、8 路繼電器模塊和 LED 指 示 燈 模 塊 構(gòu) 成。 單 片 機(jī)STC12C5A60S2 作為控制中心處理器，負(fù)責(zé)處理各種信息；驅(qū)動集成電路 L298N 負(fù)責(zé)控制輔助電機(jī)的正反轉(zhuǎn)；2262-M4 無線遙控模塊負(fù)責(zé)人工遙控信息的接受；8路繼電器模塊負(fù)責(zé)控制驅(qū)動電機(jī)，由于驅(qū)動電機(jī)功率高，電流大，驅(qū)動集成電路 L298N 無法使用，故選擇繼電器來控制；使用等效彈簧阻尼模型對碰撞過程進(jìn)行分析，可以較精細(xì)的分析碰撞過程的動力學(xué)響應(yīng)。LED 指示燈模塊負(fù)責(zé)顯示信號處理情況，直觀反映控制系統(tǒng)工作狀態(tài)。

蘋果采摘履帶運(yùn)輸車出售計輪胎和履帶轉(zhuǎn)換運(yùn)輸車，在雨雪泥濘、崎嶇顛簸的道路上輪子變成履帶式，輕松越過各種復(fù)雜路面；履帶運(yùn)輸車的發(fā)動機(jī)特性近年來履帶運(yùn)輸車柴油機(jī)性能有了很大提高,提高功率主要靠增加平均有效壓力,具體措施包括采用渦輪增壓技術(shù)、中冷技術(shù)、電子控制、超高增壓、低散熱等新技術(shù)。在平坦道路上變成普通圓形車輪，能高速、靈活行駛。應(yīng)用于山區(qū)或道路不好的鄉(xiāng)下的貨物運(yùn)輸?？梢詭椭爝f公司提率，降低成本，節(jié)省快遞員人力。此運(yùn)輸車上的一體式輪胎履帶轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)與輪椅相結(jié)合，能夠做出上下樓梯的輪椅；也可以用于助力車等。只要稍加改裝可適應(yīng)于多種環(huán)境。所以此作品極具有推廣價值。

?履帶運(yùn)輸車出售動力學(xué)性能

       隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，描述履帶運(yùn)輸車出售動力學(xué)性能的復(fù)雜微分方程組可以快速求解，因此可以把構(gòu)成履帶運(yùn)輸車的各個部件通過各種約束組合起來，運(yùn)用多體系統(tǒng)動力學(xué)的理論和方法求解約束方程和動力學(xué)方程，即可獲得履帶運(yùn)輸車的動力學(xué)性能。國外履帶運(yùn)輸車動力學(xué)發(fā)展較為成熟，根據(jù)研究的目的不同，建立了平穩(wěn)性分析模型，轉(zhuǎn)向性分析模型和三維模型等。1976 年 Murphy N R 和 Ahlvin R B 提出了 NRMM模型，是較早的履帶車模型。該模型將車體簡化為剛體，將懸掛系統(tǒng)簡化為平動彈簧阻尼元件，負(fù)重輪由周向均布的徑向彈簧構(gòu)成，只能作垂直運(yùn)動，相鄰負(fù)重輪輪心上也連接有彈簧，這樣當(dāng)一個負(fù)重輪相對車體有位移時，連接的彈簧將會使相鄰的負(fù)重輪運(yùn)動，從而體現(xiàn)履帶對負(fù)重輪的托帶作用。目前，在山地的縱向運(yùn)輸問題上國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了自走式大坡度單軌和雙軌運(yùn)輸機(jī)，但是橫向運(yùn)輸上仍然靠傳統(tǒng)牲畜拖拉和手推車為主的方式，急需一款動力機(jī)械來解決山地果園內(nèi)區(qū)內(nèi)的運(yùn)輸問題。

履帶運(yùn)輸車出售動力學(xué)性能 　　由于該模型細(xì)致的描述了履帶運(yùn)輸車各個部件之間及負(fù)重輪與地面之間的相互作用關(guān)系，能夠準(zhǔn)確預(yù)估車輛的平穩(wěn)性，因此被稱為平穩(wěn)性模型。1992 年 Ehlert W, Hug B 在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上對三類常見的轉(zhuǎn)向模型—Hock 模型、IABG 模型以及 Kitano 模型進(jìn)行了修正，能較好的履帶運(yùn)輸車的轉(zhuǎn)向性能，Hock 模型認(rèn)轉(zhuǎn)向摩擦力是由履帶側(cè)滑引起的，而 IABG 模型還考慮了轉(zhuǎn)向時由于離心力引起的載荷轉(zhuǎn)移，外側(cè)履帶摩擦力大于內(nèi)側(cè)等因素對轉(zhuǎn)向力矩的影響，Kitano 模型不僅考慮了以上因素，還對轉(zhuǎn)向時履帶張力變化以及履帶周向滑動的影響加以考慮。1994 年 Dhir A, Sankar S 建立了一個二維 2 N(2 為車身的垂直和俯仰，N為負(fù)重輪個數(shù))個自由度的履帶運(yùn)輸車模型，懸掛系統(tǒng)被簡化為獨(dú)立的懸掛結(jié)構(gòu)，彈簧、阻尼為線性或非線性，假定履帶為無質(zhì)量連續(xù)的帶子，假定地面不變形，負(fù)重輪與履帶板的接觸?；癁檫B續(xù)徑向彈簧阻尼結(jié)構(gòu)。該模型一般假定變形限制在接觸區(qū)的鄰域，彈簧接觸力根據(jù)Hertz接觸規(guī)律確定，通過一個與彈簧平行的阻尼器考慮接觸過程中碰撞體彈性波的影響。1998 年 Choi J H 等人運(yùn)用多體動力學(xué)理論提出了一個三維履帶運(yùn)輸車模型，

履帶運(yùn)輸車出售動力學(xué)性能 　　該模型主要是針對低速履帶運(yùn)輸車，它將履帶運(yùn)輸車分解為三個運(yùn)動學(xué)上解耦的子系統(tǒng)，子系統(tǒng)是由車體、主動輪、誘導(dǎo)輪、托帶輪構(gòu)成，第二、三個子系統(tǒng)分別為左右兩側(cè)由剛性履帶板通過轉(zhuǎn)動副連接而成的履帶環(huán)，該模型對行駛系的作用力進(jìn)行了比較細(xì)致的描述。如在分析履帶與主動輪的嚙合力時，將履帶板和主動輪齒的接觸分為齒面接觸和齒根接觸。由于該模型對履帶結(jié)構(gòu)特征刻畫得非常細(xì)致，計算量也相當(dāng)大。鉸接履帶式車輛和傳統(tǒng)履帶運(yùn)輸車輛相比，具有很好的平順性，機(jī)動能力強(qiáng)的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)向過程中穩(wěn)定性更高。

　　國內(nèi)的履帶運(yùn)輸車動力學(xué)研究始于 20 世紀(jì)八十年代，同樣經(jīng)歷了二維模型到三維模型的發(fā)展過程。1980 年，北京工業(yè)學(xué)院魏宸官建立了履帶運(yùn)輸車出售勻速轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)間的關(guān)系，給出了履帶運(yùn)輸車轉(zhuǎn)向時動力學(xué)參數(shù)的求解方法。1987 年，吉林工業(yè)大學(xué)蘭鳳崇建立了履帶式集材車四自由度動力學(xué)模型，包括車體和座椅垂直振動，車體的縱向和橫向角振動，但沒有考慮履帶的作用。1993 年，工業(yè)計算所的居乃俊應(yīng)用自行開發(fā)的車輛動力學(xué)分析與模擬軟件 VDAS 對履帶運(yùn)輸車的平順性進(jìn)行了模擬分析，證明了該軟件的應(yīng)用價值，此時一些通用機(jī)械動力學(xué)軟件如 ADAMS、DADS、DRAM 等在國外已得到一定的應(yīng)用，但是在國內(nèi)由于計算機(jī)軟、硬件環(huán)境的不足，應(yīng)用較少。2002 年，北京理工大學(xué)韓寶坤，李曉雷等基于 DADS建立了履帶運(yùn)輸車多體模型，并對其平穩(wěn)性進(jìn)行了分析。與連續(xù)碰撞力模型相比較，采用有限元法求解多體碰撞問題時，只需要了解碰撞物體的幾何形狀、材料性質(zhì)及碰撞前運(yùn)動學(xué)參數(shù)即可對問題進(jìn)行求解，不需要引入過多的參數(shù)，更符合物理實(shí)際。

履帶運(yùn)輸車動力學(xué)性能 　　2004 年，北方車輛研究所王軍基于 ADAMS/ATV 建立了履帶運(yùn)輸車整車模型，在多種路面工況下進(jìn)行了仿。2005 年，北京理工大學(xué)宋晗利用 RecurDyn 建立了履帶運(yùn)輸車出售的多剛體動力學(xué)模型，分析了履帶動態(tài)張緊力的變化情況。此后，主流多體多體動力學(xué)軟件在國內(nèi)均得到了廣泛應(yīng)用，其中以 ADAMS/ATV 的應(yīng)用為成熟，成為了目前履帶運(yùn)輸車動力學(xué)分析的主要工具。此外，轉(zhuǎn)向過程中通常需要對內(nèi)側(cè)履帶進(jìn)行制動，將會引起履帶運(yùn)輸車出售輛合成前進(jìn)推力變小，往往在地形條件不好的情況下發(fā)生停車。