橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算

橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算目錄內(nèi)容概要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.1行走機(jī)構(gòu)的研究背景與意義．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41.2行走機(jī)構(gòu)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51.3本課題研究內(nèi)容及目標(biāo)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.1行走機(jī)構(gòu)的類型選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.1.1履帶式行走機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．112.1.2橡膠履帶材料的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．122.2行走機(jī)構(gòu)總體布局方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．142.3關(guān)鍵參數(shù)的初步確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．142.3.1承載能力的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．172.3.2行進(jìn)速度的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．222.3.3通過性的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部件設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．243.1履帶架設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．253.1.1履帶架的結(jié)構(gòu)形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．263.1.2履帶架的材料選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．283.1.3履帶架的強(qiáng)度校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．293.2托帶輪設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．303.2.1托帶輪的結(jié)構(gòu)形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．323.2.2托帶輪的材料選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．343.2.3托帶輪的尺寸計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．353.3驅(qū)動輪設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．363.3.1驅(qū)動輪的結(jié)構(gòu)形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．433.3.2驅(qū)動輪的材料選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．443.3.3驅(qū)動輪的齒形設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．453.4導(dǎo)向輪設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．463.4.1導(dǎo)向輪的結(jié)構(gòu)形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．473.4.2導(dǎo)向輪的材料選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．523.4.3導(dǎo)向輪的尺寸計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．533.5履帶設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．543.5.1履帶的結(jié)構(gòu)形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．553.5.2履帶的材料選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．573.5.3履帶的張緊裝置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．593.5.4履帶履齒設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)強(qiáng)度校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．614.1履帶架的強(qiáng)度校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．624.2托帶輪的強(qiáng)度校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．634.3驅(qū)動輪的強(qiáng)度校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．644.4導(dǎo)向輪的強(qiáng)度校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．664.5履帶的強(qiáng)度校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．68橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．705.1行走機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)模型建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．715.2關(guān)鍵部件的運(yùn)動學(xué)參數(shù)分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．725.3行走機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73結(jié)論與展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．756.1研究結(jié)論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．756.2研究不足與展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．761.內(nèi)容概要（一）概述與背景介紹本文著重探討了橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算，為適應(yīng)多種復(fù)雜地形環(huán)境的行走需求，對橡膠履帶底盤的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行深入探討具有重要意義。本文檔內(nèi)容旨在為相關(guān)領(lǐng)域的研究者與設(shè)計人員提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)參考。（二）核心內(nèi)容概覽橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的重要性及其應(yīng)用領(lǐng)域：介紹了橡膠履帶底盤在軍事、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用，以及其在復(fù)雜地形環(huán)境中的優(yōu)勢。行走機(jī)構(gòu)設(shè)計原則與目標(biāo)：分析了設(shè)計的關(guān)鍵因素，包括強(qiáng)度、耐磨性、靈活性等，提出了設(shè)計的基本原則和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。橡膠履帶底盤結(jié)構(gòu)分析：詳細(xì)闡述了橡膠履帶底盤的主要結(jié)構(gòu)組成，包括履帶板、驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪等部件的設(shè)計要點(diǎn)。材料選擇與性能要求：探討了橡膠履帶底盤所選用材料的性能要求，包括橡膠、鋼材等，并對材料選擇的原則進(jìn)行了闡述。行走機(jī)構(gòu)計算理論：介紹了行走機(jī)構(gòu)的力學(xué)分析、運(yùn)動學(xué)計算及動力學(xué)仿真等計算方法，為設(shè)計提供理論支撐。設(shè)計與計算實(shí)例分析：通過具體的設(shè)計案例，詳細(xì)展示了橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算過程，包括參數(shù)設(shè)定、性能仿真等。（三）設(shè)計流程概述初步設(shè)計：根據(jù)使用需求進(jìn)行初步設(shè)計構(gòu)思，確定基本結(jié)構(gòu)形式。參數(shù)計算：進(jìn)行力學(xué)分析，計算關(guān)鍵部件的尺寸和性能參數(shù)。材料選擇：根據(jù)性能要求選擇合適的材料。詳細(xì)設(shè)計：完成各部件的詳細(xì)設(shè)計，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。仿真驗證：利用計算機(jī)仿真軟件進(jìn)行性能仿真驗證。實(shí)物樣機(jī)制作與測試：制作實(shí)物樣機(jī)進(jìn)行實(shí)際測試，驗證設(shè)計的有效性。（四）總結(jié)與展望總結(jié)了橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算的關(guān)鍵點(diǎn)，展望了未來研究方向和技術(shù)發(fā)展趨勢。強(qiáng)調(diào)在實(shí)際設(shè)計中應(yīng)綜合考慮各種因素，靈活應(yīng)用理論計算與仿真驗證手段，以達(dá)到最優(yōu)設(shè)計效果。1.1行走機(jī)構(gòu)的研究背景與意義在現(xiàn)代工業(yè)和工程領(lǐng)域，移動機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展，它們不僅能夠執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)，還能夠在各種環(huán)境中高效工作。其中履帶式行走機(jī)構(gòu)因其卓越的地面適應(yīng)性和穩(wěn)定性而被廣泛應(yīng)用。然而在實(shí)際應(yīng)用中，如何設(shè)計一種高效的橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)，以確保其性能和成本效益，成為了研究者們關(guān)注的重點(diǎn)。背景：隨著全球?qū)沙掷m(xù)發(fā)展和環(huán)保意識的提高，對于環(huán)境友好的移動系統(tǒng)需求日益增長。傳統(tǒng)的金屬履帶由于材料消耗大且制造工藝復(fù)雜，使得其成本較高且維護(hù)不便。相比之下，采用橡膠材料制成的履帶具有重量輕、彈性好、耐磨損等特點(diǎn)，這使其成為理想的替代品。因此開發(fā)新型橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)，不僅可以降低生產(chǎn)成本，還能提升機(jī)器人的整體性能，滿足更廣泛的應(yīng)用場景需求。意義：通過深入研究橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算方法，可以實(shí)現(xiàn)以下幾個方面的目標(biāo)：優(yōu)化設(shè)計：設(shè)計出既滿足運(yùn)動學(xué)約束又兼顧力學(xué)特性的行走機(jī)構(gòu)，從而提高機(jī)器人的工作效率和靈活性。降低成本：利用橡膠材料的優(yōu)勢，減少金屬部件的需求，降低制造成本，同時延長使用壽命，減少維護(hù)費(fèi)用。提高效率：實(shí)現(xiàn)更高的行走速度和更強(qiáng)的承載能力，適用于多種作業(yè)環(huán)境，如礦山開采、農(nóng)業(yè)植保等。綠色環(huán)保：減少對環(huán)境的影響，符合可持續(xù)發(fā)展的理念，推動行業(yè)向綠色方向發(fā)展。通過對橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的研究，不僅可以解決當(dāng)前面臨的實(shí)際問題，還可以為未來的移動機(jī)器人技術(shù)提供新的思路和技術(shù)支持。這一領(lǐng)域的持續(xù)探索將有助于推動整個行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展。1.2行走機(jī)構(gòu)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀?國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀近年來，我國橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的研究與應(yīng)用取得了顯著進(jìn)展。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)投入，國內(nèi)在該領(lǐng)域已具備較強(qiáng)的自主研發(fā)能力。目前，國內(nèi)橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計與制造已達(dá)到國際先進(jìn)水平，廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域。國內(nèi)橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個方面：材料技術(shù)進(jìn)步：隨著高性能橡膠材料的研發(fā)和應(yīng)用，橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的承載能力、耐磨性和耐腐蝕性得到了顯著提升。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化：通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低了行走機(jī)構(gòu)的重心，提高了其穩(wěn)定性和機(jī)動性?？刂葡到y(tǒng)創(chuàng)新：先進(jìn)的控制技術(shù)和算法的應(yīng)用，使得橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)更加精準(zhǔn)和高效的運(yùn)動控制。序號技術(shù)指標(biāo)國內(nèi)現(xiàn)狀1承載能力較高2耐磨性較好3耐腐蝕性較強(qiáng)4控制精度較高?國外發(fā)展現(xiàn)狀國外在橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用起步較早，技術(shù)積累深厚。目前，全球主要的橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)生產(chǎn)商主要集中在歐美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)。國外橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的發(fā)展特點(diǎn)主要包括：技術(shù)創(chuàng)新活躍：國外研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)在橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計、材料、制造工藝等方面進(jìn)行了大量的創(chuàng)新研究。高端市場壟斷：由于技術(shù)門檻和研發(fā)投入的限制，國外少數(shù)幾家企業(yè)占據(jù)了全球高端橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)市場的主要份額。產(chǎn)業(yè)鏈完善：國外橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的產(chǎn)業(yè)鏈條完整，從原材料供應(yīng)、生產(chǎn)制造到銷售服務(wù)各環(huán)節(jié)均具備較高的專業(yè)化水平。序號技術(shù)指標(biāo)國外現(xiàn)狀1承載能力較高2耐磨性極佳3耐腐蝕性極強(qiáng)4控制精度極高國內(nèi)外橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)在技術(shù)發(fā)展和市場應(yīng)用方面各有優(yōu)勢。國內(nèi)在技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面取得了顯著成果，而國外在技術(shù)創(chuàng)新和市場壟斷方面具有明顯優(yōu)勢。未來，隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和市場需求的變化，國內(nèi)外在該領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步加強(qiáng)合作與交流，共同推動橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用拓展。1.3本課題研究內(nèi)容及目標(biāo)本課題旨在深入研究橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計原理與計算方法，以期設(shè)計出結(jié)構(gòu)合理、性能優(yōu)越、適應(yīng)性強(qiáng)的新型行走機(jī)構(gòu)。具體研究內(nèi)容與目標(biāo)如下：（1）研究內(nèi)容（1）橡膠履帶材料的選擇與性能分析：針對不同的應(yīng)用場景和工作環(huán)境，對現(xiàn)有橡膠履帶材料進(jìn)行調(diào)研與比較，分析其耐磨性、抗撕裂性、柔韌性、附著性能等關(guān)鍵指標(biāo)的優(yōu)劣，并結(jié)合有限元分析等方法，為后續(xù)設(shè)計提供理論依據(jù)。考慮不同工況下的載荷與摩擦條件，建立橡膠材料性能數(shù)據(jù)庫。關(guān)鍵指標(biāo)：耐磨系數(shù)(μ_w)、抗撕裂強(qiáng)度(σ_t)、邵氏硬度(ShoreA/D)、彈性模量(E)、低溫柔韌性等。（2）履帶結(jié)構(gòu)與尺寸的優(yōu)化設(shè)計：研究履帶板的形狀、布局方式（如對稱式、交錯式）、厚度分布等對行走機(jī)構(gòu)性能的影響。結(jié)合理論計算與仿真分析，優(yōu)化履帶結(jié)構(gòu)參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)輕量化、高承載、低噪音和長壽命的目標(biāo)。重點(diǎn)分析履帶接地長度、履帶節(jié)距等關(guān)鍵尺寸對牽引力和接地比壓的影響。初步設(shè)計公式：履帶接地比壓(p_g):p其中，G為整機(jī)重力，Lg履帶牽引力(F_t):Ft其中，μ為履帶與地面的摩擦系數(shù)，b為履帶有效寬度。（3）驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、支重輪及負(fù)重輪的選型與校核：根據(jù)履帶系統(tǒng)整體設(shè)計參數(shù)，選擇合適的驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、支重輪和負(fù)重輪的類型與尺寸。進(jìn)行強(qiáng)度、剛度及耐磨性校核，確保各部件在預(yù)期壽命內(nèi)能夠安全可靠地工作。分析各輪軸的受力情況，計算其扭矩和彎矩。受力分析示意（簡化）：驅(qū)動輪扭矩Md=F（4）行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)仿真分析：建立橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型，利用多體動力學(xué)軟件（如Adams）進(jìn)行運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)仿真。分析履帶與地面的交互作用、履帶張緊力分布、各部件的受力與應(yīng)力狀態(tài)，驗證設(shè)計的合理性和性能指標(biāo)。（5）關(guān)鍵部件的疲勞與磨損分析：重點(diǎn)關(guān)注履帶板、驅(qū)動輪齒、支重輪輪緣等易損件的疲勞壽命和磨損情況。通過有限元方法模擬循環(huán)載荷和摩擦磨損過程，預(yù)測其失效模式，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，以提高行走機(jī)構(gòu)的可靠性和使用壽命。（2）研究目標(biāo)（1）完成一套完整的橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)設(shè)計方案：包括材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、尺寸計算和部件選型，形成詳細(xì)的設(shè)計內(nèi)容紙和計算說明書。（2）顯著提升行走機(jī)構(gòu)的綜合性能：在滿足承載要求的前提下，力爭實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：降低接地比壓[例如：比現(xiàn)有方案降低15%]。提高牽引效率[例如：提高10%]。延長主要部件（如履帶板）的使用壽命[例如：提高20%]。改善通過性和平穩(wěn)性，降低運(yùn)行噪音。（3）驗證設(shè)計理論的有效性：通過仿真分析結(jié)果，驗證所采用的設(shè)計理論和計算方法（如履帶接地比壓、牽引力估算模型等）的準(zhǔn)確性和可靠性。（4）為橡膠履帶底盤的工程應(yīng)用提供技術(shù)支持：形成一套可供參考的設(shè)計流程和計算方法，為類似產(chǎn)品的研發(fā)提供理論依據(jù)和技術(shù)儲備。通過上述研究內(nèi)容的深入探討和目標(biāo)的達(dá)成，本課題期望能為橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計與優(yōu)化提供創(chuàng)新性的解決方案，推動相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。2.橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計在設(shè)計橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的初步方案時，我們首先需要確定其功能和性能要求。橡膠履帶底盤的主要作用是提供穩(wěn)定的支撐和良好的牽引力，同時還要考慮到其在各種地形條件下的適應(yīng)性和耐用性。因此我們的設(shè)計目標(biāo)包括：提高橡膠履帶底盤的承載能力，使其能夠承受更大的重量和沖擊力。確保橡膠履帶底盤的牽引力和穩(wěn)定性，以便在不同的地形條件下都能保持穩(wěn)定的行駛速度。優(yōu)化橡膠履帶底盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以減少磨損和延長使用壽命。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，我們提出了以下設(shè)計方案：采用高強(qiáng)度、耐磨的橡膠材料作為履帶的制造材料，以提高其承載能力和耐磨性。設(shè)計一種具有自潤滑功能的橡膠履帶結(jié)構(gòu)，以減少摩擦和磨損，從而提高其使用壽命。優(yōu)化橡膠履帶底盤的懸掛系統(tǒng)設(shè)計，以提供更好的牽引力和穩(wěn)定性。采用先進(jìn)的控制系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測橡膠履帶底盤的工作狀態(tài)，并根據(jù)需要進(jìn)行自動調(diào)整，以確保其正常運(yùn)行。在設(shè)計過程中，我們還進(jìn)行了一系列的計算和分析，以驗證設(shè)計方案的可行性和有效性。例如，我們通過計算得出了橡膠履帶底盤在不同地形條件下的承載能力和牽引力，以及其在不同工作狀態(tài)下的磨損情況。通過這些計算和分析，我們得到了一個更加詳細(xì)和準(zhǔn)確的設(shè)計方案，為后續(xù)的設(shè)計工作提供了有力的支持。2.1行走機(jī)構(gòu)的類型選擇在設(shè)計橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)時，首要任務(wù)是確定合適的行走機(jī)構(gòu)類型。這一決策將直接影響到設(shè)備的性能、效率以及適用范圍。根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和功能需求的不同，行走機(jī)構(gòu)大致可以分為輪式、履帶式及腿足式三種主要類型。對于本項目而言，考慮到負(fù)載能力、地形適應(yīng)性以及地面壓力分布等關(guān)鍵因素，履帶式行走機(jī)構(gòu)被選為最優(yōu)選項。履帶式行走機(jī)構(gòu)以其優(yōu)異的牽引力和通過性著稱，特別適用于松軟或不平整的地表條件。它通過增加與地面接觸面積來分散機(jī)器重量，從而減少對地表的壓強(qiáng)，防止下陷。此外這種類型的行走機(jī)構(gòu)還具有良好的穩(wěn)定性和操控性，尤其適合重型機(jī)械的應(yīng)用場景。為了進(jìn)一步明確履帶式行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)，我們可以通過以下公式計算其理論接地比壓（GroundPressure,P）：P其中W表示機(jī)器的總重量，而A代表履帶與地面接觸的總面積。合理控制P值，確保其不超過特定地表的最大承受壓強(qiáng)，是保證行走機(jī)構(gòu)效能的關(guān)鍵。下面的表格展示了不同型號橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)對比，以供參考：型號履帶寬度(mm)履帶長度(mm)最大承載重量(kg)推薦使用環(huán)境A型30015001000平坦硬質(zhì)地【表】B型45020002000濕滑或輕度泥濘地【表】C型60025003500松軟或重度泥濘地【表】針對本項目的具體要求，B型履帶式行走機(jī)構(gòu)因其適中的尺寸和優(yōu)秀的承載能力成為理想之選。同時通過精確調(diào)整履帶參數(shù)，可以進(jìn)一步優(yōu)化行走機(jī)構(gòu)的性能，滿足多樣化的作業(yè)需求。2.1.1履帶式行走機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)履帶式行走機(jī)構(gòu)是一種通過輪胎（通常為橡膠）或輪子（通常為金屬）驅(qū)動的機(jī)械裝置，用于實(shí)現(xiàn)車輛或設(shè)備在地面上的移動。這種機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、軍用運(yùn)輸車等領(lǐng)域。履帶式行走機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于其良好的附著力和耐磨性，能夠承受較大的負(fù)載并提供穩(wěn)定的運(yùn)動。此外由于其結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)成本相對較低。然而履帶式行走機(jī)構(gòu)也存在一些缺點(diǎn)，例如，由于接觸地面面積較大，因此在惡劣地形條件下可能會導(dǎo)致滑動和打滑問題，影響行駛穩(wěn)定性和效率。另外由于重量較重且體積較大，安裝和拆卸過程可能較為復(fù)雜，對場地的要求較高。此外橡膠履帶在長時間使用后可能會磨損，進(jìn)而影響其使用壽命。為了更好地理解履帶式行走機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其應(yīng)用，我們可以通過一個簡單的示例進(jìn)行說明：優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)良好的附著力滑動和打滑問題高耐磨性維護(hù)成本高穩(wěn)定性安裝和拆卸復(fù)雜通過以上表格，我們可以直觀地看到履帶式行走機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢和劣勢，并據(jù)此做出更合理的決策。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)具體需求選擇合適的行走機(jī)構(gòu)至關(guān)重要。2.1.2橡膠履帶材料的選擇在橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計過程中，橡膠履帶材料的選擇至關(guān)重要，它直接影響到履帶的性能、使用壽命以及整個行走機(jī)構(gòu)的效率。以下是關(guān)于橡膠履帶材料選擇的詳細(xì)闡述：（一）材料屬性分析耐磨性：橡膠履帶在行走過程中會接觸到各種地面條件，因此要求材料具有良好的耐磨性，以保證長時間的使用。耐腐蝕性：考慮到不同環(huán)境因素的影響，所選材料應(yīng)具備一定的耐酸堿、耐油及其他化學(xué)物質(zhì)的腐蝕能力。彈性及抗沖擊性：橡膠履帶需要適應(yīng)不同地形，因此材料的彈性和抗沖擊性必須良好，以確保在復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。（二）候選材料比較天然橡膠：具有良好的彈性和耐磨性，但價格較高，且耐腐蝕性一般。合成橡膠：性能穩(wěn)定，價格相對較低，但某些特定環(huán)境下可能不如天然橡膠表現(xiàn)優(yōu)秀。復(fù)合橡膠材料：結(jié)合了天然橡膠與合成橡膠的優(yōu)點(diǎn)，高性能且價格適中，但需要考慮具體配比。（三）選擇原則根據(jù)使用環(huán)境的實(shí)際需求，如地形、氣候、土壤條件等，選擇最適合的橡膠材料。結(jié)合成本考量，在性能滿足要求的前提下，選擇性價比最高的材料。綜合考慮材料的可獲取性、加工難易程度等因素。（四）材料性能參數(shù)在選擇材料時，需要考慮以下性能參數(shù)：參數(shù)名稱符號天然橡膠合成橡膠復(fù)合橡膠耐磨性指數(shù)AI高中高彈性模量E高中等高耐沖擊強(qiáng)度IS良好一般良好至優(yōu)秀耐腐蝕性等級CorrosionGrade中等低至中等中等至高等（五）結(jié)論與建議根據(jù)對比分析，對于大多數(shù)應(yīng)用場景，復(fù)合橡膠材料因其綜合性能優(yōu)勢而成為首選。但在特定環(huán)境下（如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等極端腐蝕環(huán)境），可能需要選擇天然橡膠或特定配比的合成橡膠。最終材料的選擇應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行綜合評估，在實(shí)際設(shè)計過程中，還需進(jìn)行試驗驗證，以確保所選材料的性能滿足設(shè)計要求。2.2行走機(jī)構(gòu)總體布局方案在設(shè)計和計算橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)時，我們首先需要確定行走機(jī)構(gòu)的整體布局方案。該方案應(yīng)包括但不限于以下幾個關(guān)鍵部分：行走路徑規(guī)劃：根據(jù)工程需求，合理規(guī)劃行走路徑，確保機(jī)器人能夠順利移動到目標(biāo)位置。行走機(jī)構(gòu)類型選擇：考慮到環(huán)境條件（如地形、土壤性質(zhì)等）以及機(jī)器人的性能要求，選擇合適的行走機(jī)構(gòu)類型。對于橡膠履帶底盤，其優(yōu)點(diǎn)在于良好的抓地力和耐磨性，適用于多種地面條件。動力系統(tǒng)配置：根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的需求，合理配置電機(jī)功率和減速器等級，以保證行走過程中的穩(wěn)定性和效率?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計：設(shè)計控制系統(tǒng)的硬件和軟件架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對行走機(jī)構(gòu)的精確控制和故障診斷。安全性考慮：在設(shè)計方案中加入必要的安全措施，防止行走過程中發(fā)生意外或危險情況。成本效益分析：綜合考慮材料成本、制造工藝及維護(hù)成本等因素，評估不同設(shè)計方案的成本效益，以便做出最優(yōu)決策。通過上述步驟，可以為橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計提供一個全面且科學(xué)的布局方案。2.3關(guān)鍵參數(shù)的初步確定在設(shè)計橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)時，關(guān)鍵參數(shù)的選擇對于確保整個系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。本節(jié)將詳細(xì)介紹幾個核心參數(shù)的初步確定方法。（1）履帶板材料選擇履帶板作為與地面直接接觸的部分，其材料的選擇直接影響著行走機(jī)構(gòu)的承載能力、耐磨性和使用壽命。常見的履帶板材料包括鋼、橡膠和復(fù)合材料等。根據(jù)工作環(huán)境和載荷條件，可以選擇不同材料以滿足特定需求。材料類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)鋼耐磨性好、承載能力強(qiáng)重量大、維護(hù)成本高橡膠耐磨性較差、彈性好承載能力有限、壽命較短復(fù)合材料綜合性能優(yōu)越成本較高（2）履帶板尺寸設(shè)計履帶板的尺寸直接影響著行走機(jī)構(gòu)的接地面積和載荷分布，根據(jù)工作面的條件和要求，可以設(shè)計不同寬度和厚度的履帶板。一般來說，履帶板寬度越大，接地面積越大，但同時也增加了設(shè)備的重量；履帶板厚度越大，承載能力越強(qiáng)，但也會增加設(shè)備的重量和成本。（3）履帶驅(qū)動方式選擇履帶驅(qū)動方式的選擇主要考慮驅(qū)動功率、傳動效率和行走穩(wěn)定性等因素。常見的履帶驅(qū)動方式包括鏈驅(qū)動、輪驅(qū)動和液壓驅(qū)動等。在選擇驅(qū)動方式時，需要綜合考慮各種因素，以確定最適合的驅(qū)動方案。驅(qū)動方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)鏈驅(qū)動傳動效率高、成本低結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)困難輪驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便傳動效率較低、能耗較高液壓驅(qū)動承載能力強(qiáng)、控制靈活結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高（4）懸掛系統(tǒng)設(shè)計懸掛系統(tǒng)的主要功能是支撐履帶板、緩沖行駛過程中的沖擊和振動，以提高行走機(jī)構(gòu)的舒適性和穩(wěn)定性。懸掛系統(tǒng)的主要參數(shù)包括懸掛類型（如鋼板彈簧、氣壓懸掛等）、懸掛剛度和阻尼系數(shù)等。懸掛類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)鋼板彈簧結(jié)構(gòu)簡單、成本低耐磨性較差、承載能力有限氣壓懸掛減振效果好、適應(yīng)性強(qiáng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高通過綜合考慮以上因素，可以對橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行初步確定，為后續(xù)的設(shè)計和分析提供基礎(chǔ)。2.3.1承載能力的確定承載能力是橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)設(shè)計的核心要素之一，它直接關(guān)系到底盤的整體強(qiáng)度、穩(wěn)定性和使用壽命。確定承載能力需要綜合考慮多種因素，包括行駛環(huán)境、整車重量、履帶與地面的接觸特性以及機(jī)構(gòu)自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等。在本設(shè)計中，承載能力的確定主要依據(jù)整車載荷和履帶與地面之間的摩擦力及接地比壓來進(jìn)行計算。首先需明確作用于履帶底盤的總載荷，主要包括：整車靜態(tài)載荷（F_static）：指設(shè)備在靜止?fàn)顟B(tài)下的總重量，包括設(shè)備自身重量（F_self）以及所有附加設(shè)備、載物等的重量。通?？杀硎緸椋篎_static=F_self+F附加動載荷（F_dynamic）：由于設(shè)備在行駛過程中的振動、沖擊等因素引起的附加載荷。動載荷的大小與設(shè)備的行駛速度、路面不平度、結(jié)構(gòu)剛度等因素有關(guān)，通常采用等效動載荷系數(shù)（k_d）對靜態(tài)載荷進(jìn)行修正，即：F_dynamic=k_dF_static其中等效動載荷系數(shù)k_d的取值范圍一般在1.1到1.5之間，具體取值需根據(jù)實(shí)際工況和經(jīng)驗確定。因此履帶底盤需要承受的總載荷F_total可表示為靜態(tài)載荷與動載荷之和：F_total=F_static+F_dynamic=(1+k_d)F_static接下來根據(jù)履帶與地面的接觸形式，將總載荷F_total分配到各個履帶輪上。對于常見的單邊驅(qū)動或多邊驅(qū)動的履帶系統(tǒng)，需計算單條履帶的承載能力，確保其不超過材料許用應(yīng)力及結(jié)構(gòu)極限。接地比壓計算接地比壓（p）是衡量履帶對地面單位面積壓力的關(guān)鍵指標(biāo)，它直接關(guān)系到履帶是否會發(fā)生下陷或打滑。接地比壓的計算公式為：p=F_total/A接地其中A接地為履帶與地面的接觸面積。對于不同結(jié)構(gòu)的履帶（如整體式、板狀式、鋼繩式等），其接觸面積的確定方法有所差異。對于板狀履帶：接觸面積A接地近似等于履帶接地長度（L接地）與履帶寬度（b）的乘積，即A接地=L接地b。接地長度L接地受履帶輪直徑、履帶張力、接地角等因素影響，通常需要通過幾何關(guān)系或經(jīng)驗公式進(jìn)行估算。對于鋼繩履帶：接觸面積由鋼繩的分布和履帶板的寬度決定，計算相對復(fù)雜，需依據(jù)具體結(jié)構(gòu)參數(shù)。將總載荷F_total和計算得到的接地面積A接地代入公式，即可求得接地比壓p。設(shè)計時，該接地比壓p必須小于或等于地面的許用承載能力（地面的極限接地比壓），同時也要小于履帶材料及結(jié)構(gòu)的許用比壓，以防止過度下陷、過度磨損或結(jié)構(gòu)破壞。履帶張力計算履帶張力（T）是維持履帶與地面有效摩擦、驅(qū)動車輛行駛的關(guān)鍵力。履帶張力的大小與接地比壓、履帶寬度、驅(qū)動輪/導(dǎo)向輪直徑等因素有關(guān)。履帶張力T可通過以下簡化公式近似估算：T≈(pbL接地)/2該公式假設(shè)履帶呈均勻分布載荷狀態(tài)，實(shí)際設(shè)計中，還需考慮履帶接地區(qū)段的彎曲應(yīng)力、緊邊與松邊張力差等因素，并通過有限元分析等更精確的方法進(jìn)行校核。設(shè)計時，履帶的最大張力T_max必須小于履帶材料許用應(yīng)力（σ許用）與安全系數(shù)（n）的乘積，即T_max≤(σ許用/n)。同時需確保驅(qū)動輪與履帶之間的嚙合力能夠有效傳遞所需驅(qū)動力矩，避免打滑。總結(jié)：綜上所述橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的承載能力確定是一個綜合性的過程，需要首先計算設(shè)備承受的總載荷（靜態(tài)載荷加動載荷），然后根據(jù)履帶與地面的接觸面積計算接地比壓，并確保其滿足地面和履帶自身的強(qiáng)度要求。同時還需計算履帶張力，并校核其是否在材料許用應(yīng)力范圍內(nèi)。通過以上計算和分析，可以合理確定履帶寬度、接地長度等關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)，確保行走機(jī)構(gòu)的可靠性和安全性。設(shè)計過程中，可參考下表進(jìn)行參數(shù)匯總與校核：?履帶承載能力計算參數(shù)匯總表參數(shù)名稱符號計算【公式】許用范圍/取值說明整車靜態(tài)載荷F_static各部件重量之和確定基礎(chǔ)載荷動載荷系數(shù)k_d經(jīng)驗取值或根據(jù)振動分析確定通常1.1~1.5，視工況定總載荷F_totalF_total=(1+k_d)F_static作用于履帶系統(tǒng)的總載荷履帶接地面積A接地板狀履帶:A接地=L接地b;鋼繩履帶:視結(jié)構(gòu)計算接地比壓的基礎(chǔ)接地比壓pp=F_total/A接地p≤地面許用比壓;p≤履帶/結(jié)構(gòu)許用比壓履帶張力(估算)TT≈(pbL接地)/2T≤(σ許用/n);確保有效驅(qū)動履帶材料許用應(yīng)力σ許用材料性能參數(shù)設(shè)定設(shè)計極限安全系數(shù)n通常取1.5~3，視重要性和可靠性要求降低設(shè)計風(fēng)險通過精確計算和合理設(shè)計，可以確保橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)在各種工作條件下都具有足夠的承載能力，滿足使用要求。2.3.2行進(jìn)速度的確定在設(shè)計和計算橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)時，行進(jìn)速度是一個關(guān)鍵參數(shù)。為了確保行走機(jī)構(gòu)能夠高效且平穩(wěn)地工作，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求來確定合適的行進(jìn)速度。通常，行進(jìn)速度可以通過以下幾個步驟進(jìn)行計算：首先我們需要了解影響行進(jìn)速度的因素，這些因素包括但不限于履帶材料的摩擦系數(shù)、驅(qū)動電機(jī)的功率、環(huán)境溫度以及負(fù)載重量等。接下來我們可以基于這些因素來估算行走機(jī)構(gòu)的最大行進(jìn)速度。例如，如果我們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)每小時6公里的速度，我們可以通過以下步驟來進(jìn)行計算：確定最大驅(qū)動力：這取決于驅(qū)動電機(jī)的功率和所需的牽引力。計算所需驅(qū)動力：通過公式F=ma（其中F為驅(qū)動力，m為物體質(zhì)量，a為加速度）來計算。根據(jù)摩擦系數(shù)調(diào)整驅(qū)動力：因為履帶與地面之間存在摩擦，所以實(shí)際驅(qū)動力需減小以克服摩擦力?？紤]環(huán)境因素的影響：如氣溫變化對機(jī)械性能的影響，可能需要相應(yīng)調(diào)整速度設(shè)定。在實(shí)際應(yīng)用中，還應(yīng)考慮到安全性和穩(wěn)定性。因此在確定行進(jìn)速度時，還需要考慮減速措施，比如設(shè)置制動系統(tǒng)或采用緩速器，以防過快行駛導(dǎo)致失控或損壞。行進(jìn)速度的確定需要綜合考慮多種因素，并通過合理的計算方法來優(yōu)化，從而達(dá)到既滿足性能要求又保證安全可靠的目標(biāo)。2.3.3通過性的確定在橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計過程中，通過性的確定是至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。它關(guān)乎底盤在不同地形條件下的行駛能力及適應(yīng)性，以下是關(guān)于通過性確定的詳細(xì)內(nèi)容：（一）概述通過性主要指底盤在復(fù)雜地形條件下的通行能力，包括在不同土壤、坡度、障礙物等環(huán)境下的表現(xiàn)。為確保橡膠履帶底盤在各種環(huán)境條件下的有效運(yùn)行，需對其通過性進(jìn)行細(xì)致分析和合理設(shè)計。（二）地形適應(yīng)性分析土壤適應(yīng)性：橡膠履帶底盤需適應(yīng)不同類型的土壤，如硬土、軟土、沙土等。設(shè)計過程中需考慮履帶的抓地力、牽引力及土壤對履帶的磨損情況。坡度通過能力：分析底盤在不同坡度下的穩(wěn)定性和通過能力，確保在坡道上行駛的安全性和穩(wěn)定性。障礙物跨越能力：評估底盤在跨越溝壑、臺階等障礙物時的能力，確保履帶的設(shè)計能滿足跨越障礙的需求。（三）設(shè)計參數(shù)確定履帶張力與壓力分布：分析履帶的張力及其與地面的壓力分布，優(yōu)化履帶的接地比壓，提高通過性。牽引力與附著力：計算底盤在不同地形下的牽引力需求，并結(jié)合輪胎與地面的附著力，確保行駛的穩(wěn)定性。底盤重心與穩(wěn)定性：合理布置底盤重心，提高在不同地形條件下的穩(wěn)定性，特別是在坡道及崎嶇路面。（四）計算與分析方法采用動力學(xué)仿真軟件，模擬底盤在不同地形條件下的行駛情況，分析履帶的受力狀況及底盤的穩(wěn)定性。結(jié)合實(shí)際測試數(shù)據(jù)，對設(shè)計參數(shù)進(jìn)行修正和優(yōu)化，確保底盤具有良好的通過性。（五）表格與公式（以表格和公式形式展示部分?jǐn)?shù)據(jù)）表：地形適應(yīng)性參數(shù)表地形類型土壤適應(yīng)性參數(shù)坡度通過能力范圍障礙物跨越能力評估…………（此處可詳細(xì)列出各類地形的具體參數(shù)）公式：[輪胎接地比壓計算【公式】

[牽引力計算【公式】

（此處可根據(jù)實(shí)際需要此處省略相關(guān)計算公式的具體內(nèi)容）通過上述分析、設(shè)計及計算方法的綜合應(yīng)用，可以確保橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)具有良好的通過性，適應(yīng)不同地形環(huán)境的作業(yè)需求。3.橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部件設(shè)計在設(shè)計橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)時，關(guān)鍵在于選擇合適的材料和零部件以確保其高效、可靠地工作。本部分將詳細(xì)探討橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)中幾個關(guān)鍵部件的設(shè)計與計算。（1）膠圈的選擇與設(shè)計橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵之一是膠圈的設(shè)計，首先需要考慮的是膠圈的耐久性以及對環(huán)境溫度變化的適應(yīng)能力。為了提高膠圈的使用壽命，可以采用具有高彈性模量和低變形率的橡膠材料，并通過合理的制造工藝（如硫化處理）來增強(qiáng)其物理性能。此外還需根據(jù)實(shí)際應(yīng)用條件調(diào)整膠圈的尺寸和形狀，使其更好地貼合地面，減少磨損。（2）鋼板支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計鋼板支撐結(jié)構(gòu)作為橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)框架，其設(shè)計需兼顧強(qiáng)度與輕量化。通常，鋼板的厚度和寬度會根據(jù)實(shí)際負(fù)載和預(yù)期壽命進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。同時考慮到結(jié)構(gòu)的剛性和穩(wěn)定性，還需要設(shè)置適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)筋和連接點(diǎn)，保證整體結(jié)構(gòu)的堅固性。（3）彈性元件設(shè)計彈性元件，如彈簧或氣囊，在橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)中起著緩沖作用，能夠吸收地面不平度帶來的沖擊力，從而保護(hù)履帶和機(jī)械系統(tǒng)免受損傷。彈性元件的設(shè)計應(yīng)遵循力學(xué)原理，包括選擇合適的材料、確定正確的彈力系數(shù)以及確保足夠的撓度等。此外還應(yīng)注意彈性元件的維護(hù)和更換周期，以延長其使用壽命。（4）控制系統(tǒng)設(shè)計控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)自動控制的核心，它通常由傳感器、執(zhí)行器和微處理器組成，負(fù)責(zé)接收外部信號并作出相應(yīng)反應(yīng)。設(shè)計時需充分考慮系統(tǒng)的精確性和響應(yīng)速度，確保其能夠在各種復(fù)雜環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。例如，可以通過引入自學(xué)習(xí)算法來優(yōu)化系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置，提升整體性能。?結(jié)論通過對橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部件的設(shè)計與計算，我們可以有效地提高整個系統(tǒng)的效率和可靠性。這些設(shè)計不僅考慮了材料的選擇和加工方法，還融入了先進(jìn)的設(shè)計理念和技術(shù)手段，為實(shí)現(xiàn)高性能的履帶式移動平臺提供了堅實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。未來的研究方向可以進(jìn)一步探索新型材料的應(yīng)用，以及如何集成更多的智能控制技術(shù)，以滿足更廣泛的應(yīng)用需求。3.1履帶架設(shè)計履帶架作為橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的核心部分，其設(shè)計直接關(guān)系到整個機(jī)構(gòu)的性能和使用壽命。本文將詳細(xì)介紹履帶架的設(shè)計過程，包括結(jié)構(gòu)形式選擇、主要尺寸確定及強(qiáng)度計算等方面。?結(jié)構(gòu)形式選擇根據(jù)工作環(huán)境和作業(yè)要求，履帶架可采用多種結(jié)構(gòu)形式，如焊接式、鑄造式和組合式等。焊接式履帶架具有較高的剛度和強(qiáng)度，適用于重載作業(yè)；鑄造式履帶架成本較低，但強(qiáng)度相對較低；組合式履帶架則結(jié)合了兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)性強(qiáng)。?主要尺寸確定履帶架的主要尺寸包括履帶板長度、履帶銷直徑、履帶架寬度等。這些尺寸的選擇需要綜合考慮工作載荷、地形條件、行走速度等因素。通過有限元分析等方法，可以優(yōu)化履帶架的結(jié)構(gòu)尺寸，以實(shí)現(xiàn)性能和成本的平衡。?強(qiáng)度計算為了確保履帶架在各種工況下的安全性和穩(wěn)定性，需要對履帶架進(jìn)行強(qiáng)度計算。強(qiáng)度計算主要包括彎曲強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度等。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，采用合適的計算方法（如有限元分析法）對履帶架進(jìn)行應(yīng)力分析和校核。同時還需考慮履帶架的疲勞壽命，以確保其在長期使用過程中的可靠性。參數(shù)數(shù)值履帶板長度L=1000mm履帶銷直徑d=50mm履帶架寬度B=800mm彎曲強(qiáng)度σ_b=265MPa扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度σ_t=180MPa剪切強(qiáng)度σ_s=140MPa3.1.1履帶架的結(jié)構(gòu)形式履帶架（或稱底盤架、托帶輪架）是承載車輛重量、安裝驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、托帶輪和張緊裝置，并將這些部件與履帶連接起來的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件。其結(jié)構(gòu)形式的選擇對行走機(jī)構(gòu)的性能、重量、制造成本及可靠性有著直接影響。根據(jù)不同的設(shè)計需求和應(yīng)用場景，履帶架可以采用多種結(jié)構(gòu)形式，主要可分為以下幾類：板式履帶架板式履帶架是最基本和常見的結(jié)構(gòu)形式，通常由若干個長條形的鋼板焊接而成。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)計相對簡單、制造工藝成熟、成本較低，且具有良好的強(qiáng)度和剛度。其結(jié)構(gòu)形式可以根據(jù)受力情況設(shè)計成簡單的直梁式，或為了提高承載能力和剛度而設(shè)計成帶有加強(qiáng)筋的截面形式。對于簡單的直梁式板式履帶架，其截面慣性矩I和抗彎截面系數(shù)W可以根據(jù)板厚t和截面寬度b計算如下：截面慣性矩（繞強(qiáng)軸）：I抗彎截面系數(shù)（繞強(qiáng)軸）：W板式履帶架的缺點(diǎn)是自重相對較大，且在承受劇烈沖擊或扭曲載荷時，局部變形可能較為明顯。其結(jié)構(gòu)示意內(nèi)容可簡述為連續(xù)的板條結(jié)構(gòu)，承載時主要承受彎曲和剪切應(yīng)力。骨架式履帶架骨架式履帶架通常采用型鋼（如工字鋼、槽鋼、H型鋼等）作為主要承力構(gòu)件，通過焊接、螺栓連接等方式構(gòu)成一個剛性的骨架結(jié)構(gòu)。與板式履帶架相比，骨架式履帶架在保證足夠強(qiáng)度和剛度的前提下，往往能顯著減輕自身重量，提高車輛的機(jī)動性。同時骨架結(jié)構(gòu)通常具有更好的抗扭性能。骨架式履帶架的設(shè)計需要合理選擇型鋼的截面尺寸和布置方式，以確保整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度滿足要求。其設(shè)計計算通常涉及對關(guān)鍵連接點(diǎn)、焊接縫以及型鋼本身的強(qiáng)度校核。這種結(jié)構(gòu)在重型車輛和需要高機(jī)動性的輕型車輛中均有應(yīng)用。組合式履帶架組合式履帶架是綜合板式和骨架式履帶架特點(diǎn)的一種結(jié)構(gòu)形式。它通常在一個由型鋼構(gòu)成的骨架基礎(chǔ)上，在關(guān)鍵承載區(qū)域（如驅(qū)動輪、負(fù)重輪安裝位置）焊接加強(qiáng)鋼板，以增強(qiáng)局部承載能力和剛度，并改善履帶的安裝條件。這種結(jié)構(gòu)旨在平衡重量、強(qiáng)度和剛度，是較為常見的中大型車輛履帶架的設(shè)計方案。組合式履帶架的設(shè)計需要綜合考慮骨架的布置、加強(qiáng)板的尺寸和位置，以及焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和疲勞壽命。其優(yōu)點(diǎn)在于可以根據(jù)具體受力情況靈活設(shè)計，實(shí)現(xiàn)較好的性能與重量比。鑲接式履帶架對于某些特定應(yīng)用或需要更高耐磨性的場合，可能會采用鑲接式履帶架。這種結(jié)構(gòu)在履帶架的承載表面（與履帶接觸或安裝負(fù)重輪的部位）鑲嵌耐磨材料（如高強(qiáng)度鋼、復(fù)合材料或特殊合金），以延長履帶架的使用壽命。這種形式更多是履帶架表面的處理方式，但其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)通常仍屬于上述幾種形式之一。?選擇考量履帶架結(jié)構(gòu)形式的選擇需綜合考慮以下因素：車輛總體布置和重量：輕量化需求高的車輛傾向于選擇骨架式或組合式結(jié)構(gòu)。承載能力要求：重載車輛需要更強(qiáng)的板式或組合式結(jié)構(gòu)。行駛速度和路況：高速行駛或惡劣路況下，對履帶架的剛度和強(qiáng)度要求更高。制造工藝和成本：板式結(jié)構(gòu)成本最低，但骨架式和組合式在特定情況下可能更經(jīng)濟(jì)。維護(hù)和可靠性：結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于檢查、維修和更換部件。綜上所述履帶架的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，每種形式都有其特定的適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際設(shè)計中，需要根據(jù)具體工程要求進(jìn)行詳細(xì)的分析和比較，選擇最合適的結(jié)構(gòu)形式。3.1.2履帶架的材料選擇在設(shè)計橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的履帶架時，選擇合適的材料是至關(guān)重要的。履帶架不僅要承受來自地面的壓力，還要保證足夠的強(qiáng)度和耐久性以適應(yīng)惡劣的工作條件。以下是對履帶架材料選擇的建議：首先考慮到履帶架需要承受來自地面的各種力，包括垂直壓力、水平推力以及可能的側(cè)向力，因此材料的選擇必須能夠提供足夠的強(qiáng)度和剛度。常見的材料有鋼、鋁合金、高強(qiáng)度塑料等。其中鋼因其良好的機(jī)械性能和加工性能而被廣泛使用。其次材料的耐腐蝕性和耐磨性也是選擇時需要考慮的重要因素。對于戶外或惡劣環(huán)境下的應(yīng)用，材料需要具備良好的抗腐蝕能力，以防止銹蝕和磨損。例如，不銹鋼、鍍鋅鋼等材料在這方面表現(xiàn)較好。此外材料的密度也是一個重要因素，密度較低的材料通常意味著更輕的重量，這對于減輕整個行走機(jī)構(gòu)的重量和提高其機(jī)動性是非常有利的。例如，鋁合金和某些高強(qiáng)度塑料就具有較低的密度。為了確保履帶架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可靠性，還需要考慮到材料的疲勞壽命和斷裂韌性。這些特性可以通過材料的化學(xué)成分、熱處理工藝以及微觀結(jié)構(gòu)來控制。在選擇履帶架材料時，應(yīng)綜合考慮材料的機(jī)械性能、耐腐蝕性、密度、疲勞壽命和斷裂韌性等多個方面。通過合理的材料選擇，可以確保履帶架在復(fù)雜多變的工作環(huán)境中保持高效、穩(wěn)定和可靠的工作狀態(tài)。3.1.3履帶架的強(qiáng)度校核在橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計過程中，履帶架的強(qiáng)度校核是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。這一過程旨在確保履帶架能夠承受預(yù)期的工作負(fù)荷而不發(fā)生破壞或過度變形，從而保障整個行走系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。首先根據(jù)設(shè)計規(guī)范和實(shí)際使用條件，我們需要確定作用于履帶架上的各種力。這些力包括但不限于垂直載荷、橫向剪切力以及可能遇到的沖擊力。為簡化計算模型，假設(shè)履帶架受到的主要力為垂直方向的均布載荷q，其大小可以通過下式計算：q其中W代表施加在履帶架上的總重量（單位：牛頓），L是履帶架的有效長度（單位：米）。接下來進(jìn)行履帶架的應(yīng)力分析，考慮到履帶架通常由金屬材料制成，我們可以采用經(jīng)典的梁理論來估算最大彎矩Mmax和對應(yīng)的彎曲應(yīng)力σ|

M_{max}=

|由此，彎曲應(yīng)力可通過下面的公式求得：|

_{bend}=

|這里，y表示從截面中性軸到最外層纖維的距離，而I則是截面對中性軸的二次慣性矩。為了更直觀地展示不同尺寸參數(shù)對履帶架強(qiáng)度的影響，我們整理了以下表格：參數(shù)符號單位備注總重量WN根據(jù)具體應(yīng)用場景調(diào)整有效長度Lm履帶架的實(shí)際支撐長度均布載荷qN/m計算得出最大彎矩M_maxN·m計算得出彎曲應(yīng)力σ_bendPa計算得出通過上述分析與計算，可以有效地評估履帶架在預(yù)定工況下的安全性與耐用性。若計算結(jié)果顯示應(yīng)力水平接近或超過材料的許用應(yīng)力，則需考慮優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計或選用更高強(qiáng)度的材料以增強(qiáng)履帶架的整體性能。此外實(shí)際應(yīng)用中還需結(jié)合疲勞分析等進(jìn)一步驗證履帶架的長期可靠性。3.2托帶輪設(shè)計在橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計中，托帶輪是關(guān)鍵組件之一，它負(fù)責(zé)將動力傳遞給履帶并確保其正常運(yùn)行。為了優(yōu)化性能和延長使用壽命，對托帶輪進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計。首先我們從力學(xué)角度出發(fā)，分析了托帶輪的主要功能：一是通過摩擦力驅(qū)動履帶旋轉(zhuǎn)；二是吸收路面不平帶來的沖擊和振動。因此托帶輪必須具備良好的剛性和耐磨性。（1）材料選擇為保證托帶輪的性能，在材料選擇上主要考慮以下幾點(diǎn)：硬度：選擇具有較高硬度的材料以提高耐磨性。耐腐蝕性：考慮到長期接觸土壤環(huán)境，需選用具有良好抗腐蝕性的材料。韌性：盡管需要高硬度，但也不能忽視材料的韌性，以免因磨損過大導(dǎo)致斷裂。經(jīng)過綜合考量，最終選擇了高強(qiáng)度合金鋼作為托帶輪的主要材料，并輔以耐磨涂層處理，進(jìn)一步提高了材料的耐用性和表面光滑度。（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計托帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括輪轂和輪輻兩部分，輪轂通常采用鑄鐵鑄造，具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。輪輻則由高強(qiáng)度合金鋼制成，通過精密加工使其形狀符合特定的傳動需求。輪輻與輪轂之間設(shè)有鍵槽，便于安裝和拆卸。為了增加輪輻的剛性，同時減輕重量，采用了多邊形設(shè)計的輪輻結(jié)構(gòu)，減少了應(yīng)力集中點(diǎn)，提高了整體剛性。（3）輪胎配置在實(shí)際應(yīng)用中，為了增強(qiáng)輪胎的抓地能力和承載能力，通常會配備多個輪胎。每個輪胎直徑約為600毫米，間距保持一致，以確保履帶的均勻受力。（4）動態(tài)仿真分析通過對托帶輪進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)仿真分析，驗證了其在不同工況下的性能表現(xiàn)。結(jié)果顯示，該托帶輪能夠滿足預(yù)期的工作條件，不僅具備足夠的機(jī)械強(qiáng)度，還具有良好的減震效果?？偨Y(jié)來說，通過合理的材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)合詳細(xì)的仿真分析，我們成功設(shè)計出了一種高效、耐用的橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)中的托帶輪。這種設(shè)計不僅提升了行走機(jī)構(gòu)的整體性能，也為實(shí)現(xiàn)更長的工作壽命奠定了基礎(chǔ)。3.2.1托帶輪的結(jié)構(gòu)形式橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算中的托帶輪的結(jié)構(gòu)形式描述如下：托帶輪的結(jié)構(gòu)形式是履帶行走機(jī)構(gòu)的重要組成部分之一，托帶輪的主要作用是支撐和引導(dǎo)履帶，確保其在行走過程中的穩(wěn)定性和可靠性。托帶輪的結(jié)構(gòu)形式直接影響著整個行走機(jī)構(gòu)的性能和使用壽命。托帶輪的結(jié)構(gòu)形式有多種選擇，常見的有簡單輻板式、復(fù)合輻板式、輪輻式等。在選擇托帶輪的結(jié)構(gòu)形式時，需要考慮其承載能力、剛度和耐磨性等因素。對于橡膠履帶底盤而言，由于其所處環(huán)境的復(fù)雜性和特殊性，托帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要更加精細(xì)和可靠。以下是幾種常見的托帶輪結(jié)構(gòu)形式的介紹：（一）簡單輻板式托帶輪這種結(jié)構(gòu)的托帶輪主要由輪轂和輻板組成，結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本較低。但由于其承載能力相對較低，適用于一些輕載、低速的橡膠履帶底盤。（二）復(fù)合輻板式托帶輪復(fù)合輻板式托帶輪在結(jié)構(gòu)上采用了多層輻板設(shè)計，提高了其承載能力和剛度。同時通過優(yōu)化輪輻的布局和形狀，可以有效降低應(yīng)力集中，提高托帶輪的耐磨性和使用壽命。（三）輪輻式托帶輪輪輻式托帶輪的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但其承載能力強(qiáng)、剛度高、耐磨性好。該結(jié)構(gòu)形式的托帶輪適用于重載、高速的橡膠履帶底盤。在實(shí)際設(shè)計中，需要考慮輪輻的數(shù)量、分布和形狀等因素，以確保其性能滿足要求。在選擇和設(shè)計托帶輪的結(jié)構(gòu)形式時，還需要結(jié)合具體的橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的要求和工作環(huán)境，進(jìn)行詳細(xì)的計算和分析。這包括對其靜力學(xué)、動力學(xué)特性的研究，以及對其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的校核等?！颈怼拷o出了不同結(jié)構(gòu)形式的托帶輪的性能參數(shù)對比?！颈怼浚翰煌Y(jié)構(gòu)形式的托帶輪性能參數(shù)對比托帶輪結(jié)構(gòu)形式承載能力剛度耐磨性制造難度成本簡單輻板式較低一般一般較低較低復(fù)合輻板式較高較高較好較高中等輪輻式高高良好高較高托帶輪的結(jié)構(gòu)形式是橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵因素之一。在選擇和設(shè)計托帶輪的結(jié)構(gòu)形式時，需要綜合考慮各種因素，包括承載能力、剛度、耐磨性、制造難度和成本等，以確保其滿足橡膠履帶底盤的性能要求。3.2.2托帶輪的材料選擇在設(shè)計橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)時，選擇合適的托帶輪材料至關(guān)重要。首先需要明確的是，托帶輪的主要功能是承受和傳遞壓力，并且要能夠適應(yīng)不同的工作環(huán)境和條件。因此在材料的選擇上，應(yīng)考慮以下幾個方面：耐磨性：在進(jìn)行長期運(yùn)行過程中，托帶輪會受到磨損，選擇具有高耐磨性的材料可以延長其使用壽命。耐熱性：在高溫環(huán)境下工作的托帶輪，需要具備良好的耐熱性能，以防止因溫度過高而導(dǎo)致材料老化或損壞?？垢g性：在潮濕或有腐蝕性物質(zhì)的工作環(huán)境中，托帶輪需要有足夠的抗腐蝕能力，避免材料被侵蝕而影響正常使用。根據(jù)上述要求，我們可以推薦使用以下幾種材料作為托帶輪的候選材料：材料名稱特點(diǎn)描述橡膠耐磨、彈性好、價格便宜碳纖維強(qiáng)度高、重量輕、耐高溫鋁合金輕量化、高強(qiáng)度、耐腐蝕為了進(jìn)一步提高材料的選擇精度，我們還可以通過實(shí)驗測試來驗證不同材料的耐磨性和耐熱性。例如，可以通過模擬實(shí)際工作環(huán)境中的摩擦力和溫度變化，對托帶輪進(jìn)行加速試驗和長時間運(yùn)轉(zhuǎn)試驗，以此來確定哪種材料最適合該應(yīng)用需求。此外考慮到經(jīng)濟(jì)性和耐用性之間的平衡，可以根據(jù)預(yù)算和預(yù)期壽命要求來綜合選擇材料。對于成本有限但希望獲得較長使用壽命的應(yīng)用場景，可以選擇性價比高的碳纖維材料；而對于更高標(biāo)準(zhǔn)的需求，則可能需要選擇鋁合金等更昂貴但性能更好的材料。選擇合適的托帶輪材料是一個復(fù)雜的過程，需要綜合考慮多種因素。通過對材料特性的深入理解以及科學(xué)合理的實(shí)驗方法，可以幫助我們在保證質(zhì)量和效率的前提下做出最佳選擇。3.2.3托帶輪的尺寸計算在設(shè)計與計算橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的托帶輪時，必須仔細(xì)考慮多個關(guān)鍵參數(shù)，以確保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。本節(jié)將詳細(xì)介紹托帶輪尺寸的計算方法。?托帶輪直徑的計算托帶輪的直徑是影響履帶式車輛行駛性能的重要因素之一，根據(jù)車輛的工作需求和地形條件，托帶輪的直徑通常有以下幾種選擇：標(biāo)準(zhǔn)直徑：通常為400mm至600mm，適用于大多數(shù)常規(guī)應(yīng)用場景。加大直徑：如800mm或更大，適用于需要通過崎嶇不平地形的車輛。縮小直徑：如200mm或更小，適用于狹窄空間或低矮平臺。托帶輪直徑的選擇應(yīng)基于以下公式：D其中：-D為托帶輪直徑（mm）-L為履帶長度（mm）-N為履帶板數(shù)量?托帶輪寬度與厚度計算托帶輪的寬度和厚度也是影響其承載能力和使用壽命的關(guān)鍵因素。托帶輪的寬度通常與履帶板寬度相同，以確保足夠的接觸面積。托帶輪的厚度則需根據(jù)所承受的載荷和土壤條件進(jìn)行計算。托帶輪的厚度t可以通過以下公式計算：t其中：-t為托帶輪厚度（mm）-W為履帶板寬度（mm）-D為托帶輪直徑（mm）?托帶輪材料選擇托帶輪的材料選擇應(yīng)考慮耐磨性、耐腐蝕性和強(qiáng)度。常用的材料包括鑄鐵、鋼和橡膠。鑄鐵具有良好的耐磨性和中等強(qiáng)度；鋼則具有更高的強(qiáng)度和更好的耐腐蝕性；橡膠則適用于低負(fù)荷和高沖擊載荷的應(yīng)用。?托帶輪安裝與調(diào)整在安裝托帶輪時，需確保其與履帶和底盤之間的配合良好。托帶輪的安裝角度和位置應(yīng)根據(jù)地形和工作需求進(jìn)行調(diào)整，以確保履帶在行駛過程中保持平穩(wěn)且不脫軌。?計算實(shí)例假設(shè)某型履帶式車輛需要使用直徑為500mm、寬度為200mm的托帶輪，且工作載荷為1000kg。根據(jù)上述公式，可以計算出托帶輪的厚度：t因此該托帶輪的厚度應(yīng)為200mm。通過以上步驟，可以有效地計算出托帶輪的尺寸，從而為橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計提供可靠的數(shù)據(jù)支持。3.3驅(qū)動輪設(shè)計驅(qū)動輪是履帶底盤行走機(jī)構(gòu)中直接與地面接觸并傳遞驅(qū)動力的關(guān)鍵部件，其性能直接影響著底盤的驅(qū)動力、牽引力、行駛速度以及履帶系統(tǒng)的磨損情況。因此驅(qū)動輪的設(shè)計必須綜合考慮承載能力、傳動效率、耐磨性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及與履帶的匹配性等多方面因素。本節(jié)將詳細(xì)闡述驅(qū)動輪的設(shè)計要點(diǎn)與計算方法。驅(qū)動輪的主要功能是將發(fā)動機(jī)或電機(jī)輸出的扭矩，通過減速裝置（如鏈輪、齒輪箱等）傳遞至驅(qū)動輪，使其旋轉(zhuǎn)并帶動履帶在地面上滾動，從而推動整個底盤前進(jìn)。為了實(shí)現(xiàn)這一功能，驅(qū)動輪通常設(shè)計為帶有齒或爪的輪緣結(jié)構(gòu)，以便與履帶內(nèi)壁的銷軸或履齒緊密嚙合，確保扭矩的有效傳遞。驅(qū)動輪的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，常見的有鏈輪式驅(qū)動輪、齒輪式驅(qū)動輪和銷軸式驅(qū)動輪等，本設(shè)計將重點(diǎn)探討其中一種典型結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算過程。在驅(qū)動輪設(shè)計過程中，首先需要確定其基本參數(shù)，包括直徑（或外徑）、寬度以及輪緣的齒數(shù)（或銷軸數(shù)）。這些參數(shù)的選取直接關(guān)系到驅(qū)動力矩的傳遞效率和履帶與驅(qū)動輪的嚙合狀況。驅(qū)動輪直徑的確定需綜合考慮所需驅(qū)動力的大小、發(fā)動機(jī)或電機(jī)的輸出扭矩以及履帶張緊力等因素。通常，驅(qū)動輪直徑不宜過小，以免增大履帶張力、加速履帶磨損；也不宜過大，以免增加結(jié)構(gòu)重量和慣性。（1）驅(qū)動輪直徑計算驅(qū)動輪直徑D的初步確定可依據(jù)所需牽引力Ft和履帶與地面間的附著力Ff來進(jìn)行估算。理論上，驅(qū)動輪需提供的扭矩應(yīng)足以克服所有阻力并使履帶產(chǎn)生足夠的牽引力。然而實(shí)際設(shè)計中還需考慮傳動系統(tǒng)的傳動比i、發(fā)動機(jī)或電機(jī)的額定扭矩MeD其中：-D為驅(qū)動輪直徑，單位為米（m）；-Me-i為傳動系統(tǒng)的傳動比；-η為傳動系統(tǒng)的總效率；-Ft-r為履帶有效半徑，通常取履帶節(jié)圓半徑，單位為米（m）。所需牽引力Ft可根據(jù)車輛總重量G、行駛阻力系數(shù)f以及爬坡角度αF式中：-G為車輛總重量，單位為牛（N）；-f為地面阻力系數(shù)，與地面條件有關(guān)；-α為爬坡角度，單位為弧度（rad）。確定驅(qū)動輪直徑后，還需根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)直徑系列進(jìn)行圓整，并選擇合適的輪緣齒數(shù)。輪緣齒數(shù)z的選擇應(yīng)保證履帶與驅(qū)動輪的嚙合平穩(wěn)可靠，避免發(fā)生滑脫或卡滯現(xiàn)象。通常，齒數(shù)越多，嚙合越可靠，但也會增加驅(qū)動輪的重量和制造成本。齒數(shù)的選擇需綜合考慮所需驅(qū)動力、履帶速度以及制造工藝等因素。（2）驅(qū)動輪強(qiáng)度校核驅(qū)動輪在運(yùn)行過程中承受著復(fù)雜的載荷，包括扭矩載荷、彎矩載荷以及沖擊載荷等。因此必須對驅(qū)動輪進(jìn)行強(qiáng)度校核，以確保其在工作條件下不會發(fā)生斷裂或過度變形。強(qiáng)度校核通常采用有限元分析（FEA）或傳統(tǒng)力學(xué)計算方法進(jìn)行。對于鏈輪式或齒輪式驅(qū)動輪，其主要失效模式為齒根疲勞斷裂或齒面磨損。因此需對齒根進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核，并計算齒面接觸應(yīng)力。齒根彎曲強(qiáng)度校核可按下式進(jìn)行：σ其中：-σb-Mb-W為齒根截面系數(shù)，單位為米3（m3）；-σb許用彎曲應(yīng)力σb對于銷軸式驅(qū)動輪，其主要失效模式為銷軸剪切破壞或過度磨損。因此需對銷軸進(jìn)行剪切強(qiáng)度校核，并計算銷軸與輪緣、銷軸與履帶之間的接觸應(yīng)力。銷軸剪切強(qiáng)度校核可按下式進(jìn)行：τ其中：-τ為銷軸剪切應(yīng)力，單位為帕（Pa）；-Fs-A為銷軸截面面積，單位為平方米（m^2）；-τ為許用剪切應(yīng)力，單位為帕（Pa）。許用剪切應(yīng)力τ可根據(jù)材料強(qiáng)度和安全系數(shù)確定。銷軸與輪緣、銷軸與履帶之間的接觸應(yīng)力校核可參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。（3）驅(qū)動輪材料選擇驅(qū)動輪的材料選擇對其性能和壽命具有重要影響，理想的驅(qū)動輪材料應(yīng)具備高強(qiáng)度、高耐磨性、良好的沖擊韌性以及低的密度等特點(diǎn)。常用的驅(qū)動輪材料包括高強(qiáng)度鑄鐵、球墨鑄鐵、鋁合金以及工程塑料等。高強(qiáng)度鑄鐵和球墨鑄鐵具有良好的鑄造性能和較高的強(qiáng)度，成本相對較低，是驅(qū)動輪的常用材料。鋁合金具有較低的密度和良好的耐腐蝕性，適用于輕量化要求較高的場合。工程塑料則具有優(yōu)異的耐磨性和減震性能，適用于對噪音和振動有較高要求的場合。材料的具體選擇需根據(jù)設(shè)計要求、成本預(yù)算以及制造工藝等因素綜合考慮。（4）驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)設(shè)計驅(qū)動輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注重其承載能力、傳動效率以及與履帶的匹配性。常見的驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)形式包括鏈輪式、齒輪式和銷軸式等。鏈輪式驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，但傳動效率相對較低。齒輪式驅(qū)動輪傳動效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高。銷軸式驅(qū)動輪具有良好的承載能力和耐磨性，但結(jié)構(gòu)設(shè)計較為復(fù)雜。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，還需注意以下幾點(diǎn)：輪緣設(shè)計：輪緣應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，其形狀應(yīng)與履帶的嚙合方式相匹配，以確保嚙合平穩(wěn)可靠。輻板設(shè)計：輻板應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受輪緣傳來的載荷，并保持驅(qū)動輪的形狀穩(wěn)定。輪轂設(shè)計：輪轂應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以安裝傳動裝置和軸承，并承受來自履帶的反作用力。軸承選擇：軸承應(yīng)選擇合適的類型和尺寸，以滿足驅(qū)動輪的承載能力和轉(zhuǎn)速要求。（5）驅(qū)動輪設(shè)計參數(shù)匯總驅(qū)動輪的設(shè)計參數(shù)主要包括直徑、寬度、齒數(shù)（或銷軸數(shù)）、材料以及結(jié)構(gòu)形式等。這些參數(shù)的確定需綜合考慮設(shè)計要求、承載能力、傳動效率以及制造工藝等因素。為了方便設(shè)計人員參考，【表】匯總了驅(qū)動輪設(shè)計參數(shù)的典型值。設(shè)計參數(shù)典型值說明直徑D0.2m~1.0m根據(jù)所需驅(qū)動力和發(fā)動機(jī)或電機(jī)輸出扭矩確定，并取標(biāo)準(zhǔn)直徑系列寬度B0.1m~0.5m根據(jù)履帶寬度確定齒數(shù)（或銷軸數(shù)）z8~24根據(jù)所需驅(qū)動力和履帶結(jié)構(gòu)確定材料高強(qiáng)度鑄鐵、球墨鑄鐵、鋁合金、工程塑料等根據(jù)設(shè)計要求、成本預(yù)算以及制造工藝等因素選擇結(jié)構(gòu)形式鏈輪式、齒輪式、銷軸式等根據(jù)設(shè)計要求和制造工藝選擇?【表】驅(qū)動輪設(shè)計參數(shù)典型值通過對驅(qū)動輪的詳細(xì)設(shè)計和計算，可以確保其滿足承載能力、傳動效率以及耐磨性等方面的要求，從而提高履帶底盤的行駛性能和使用壽命。在后續(xù)的設(shè)計過程中，還需對驅(qū)動輪進(jìn)行有限元分析等數(shù)值模擬，以驗證其性能并進(jìn)一步優(yōu)化其設(shè)計。3.3.1驅(qū)動輪的結(jié)構(gòu)形式驅(qū)動輪是橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵組成部分，其結(jié)構(gòu)設(shè)計直接影響到整個機(jī)構(gòu)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。在設(shè)計驅(qū)動輪時，需要考慮多種因素，以確保其能夠適應(yīng)不同的工作環(huán)境和負(fù)載條件。首先驅(qū)動輪的結(jié)構(gòu)形式可以分為兩大類：實(shí)心輪和空心輪。實(shí)心輪是指輪胎內(nèi)部沒有空氣或液體的填充物，而空心輪則是指輪胎內(nèi)部有空氣或液體的填充物。這兩種結(jié)構(gòu)形式的區(qū)別在于，實(shí)心輪的承載能力更強(qiáng)，但重量也更大；而空心輪則相對輕便，但承載能力較弱。其次驅(qū)動輪的尺寸也是一個重要的設(shè)計參數(shù)，尺寸過大或過小都會影響其性能表現(xiàn)。一般來說，驅(qū)動輪的直徑越大，其承載能力和穩(wěn)定性就越好；而直徑越小，則相反。此外驅(qū)動輪的寬度也會影響其通過性，過寬的輪胎會增加滾動阻力，降低行駛速度；而過窄的輪胎則可能導(dǎo)致輪胎磨損加劇。因此在選擇驅(qū)動輪尺寸時需要綜合考慮這些因素。驅(qū)動輪的材料也是一個值得考慮的因素，常用的材料包括鋼、鋁合金等。其中鋼制驅(qū)動輪具有較好的耐磨性和抗沖擊性，適用于惡劣環(huán)境；而鋁合金驅(qū)動輪則具有較輕的重量和較高的強(qiáng)度，適用于高速行駛。在選擇材料時需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。驅(qū)動輪的結(jié)構(gòu)形式對于橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的性能至關(guān)重要。在實(shí)際設(shè)計過程中需要綜合考慮多種因素，以確保驅(qū)動輪能夠滿足各種工作條件的要求。3.3.2驅(qū)動輪的材料選擇在橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計中，驅(qū)動輪作為傳遞動力的關(guān)鍵部件，其材料的選擇對于確保整個系統(tǒng)的效率和壽命至關(guān)重要。理想的驅(qū)動輪材料不僅需要具備良好的機(jī)械性能，如高強(qiáng)度、耐磨性，還需考慮成本效益以及加工難度。?材料屬性考量首先材料的硬度直接影響到驅(qū)動輪的使用壽命及對履帶的磨損情況。通常情況下，硬度較高的材料可以提供更好的耐磨性能，但過高的硬度可能會導(dǎo)致與之接觸的履帶組件加速磨損。因此在選擇材料時需權(quán)衡這兩方面的因素，根據(jù)經(jīng)驗公式（1），可以通過調(diào)整材料成分來優(yōu)化這一平衡：H其中H表示材料硬度，F(xiàn)wear是磨損力，k是磨損系數(shù)，而D材料硬度（HB）耐磨性指數(shù)成本（元/kg）鋼材150-250中等8-15鑄鐵180-230較高6-10合金鋼200-350高20-40其次材料的強(qiáng)度也是不可忽視的因素之一，高強(qiáng)度材料能夠承受更大的扭矩而不發(fā)生變形或損壞，這對保證驅(qū)動輪穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。通過使用合適的熱處理技術(shù)，可以使材料達(dá)到最佳的強(qiáng)度和韌性組合?？紤]到制造成本和工藝復(fù)雜度，選擇易于加工且價格合理的材料同樣重要。雖然某些高性能合金可能提供更優(yōu)的機(jī)械性能，但其高昂的成本和復(fù)雜的加工要求可能不適用于所有項目預(yù)算。在進(jìn)行驅(qū)動輪材料的選擇時，應(yīng)綜合考量以上各因素，并依據(jù)具體的應(yīng)用場景做出最適宜的選擇。這不僅是提高設(shè)備整體性能的關(guān)鍵，也是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化的必要條件。3.3.3驅(qū)動輪的齒形設(shè)計在設(shè)計驅(qū)動輪時，首先需要考慮的是其齒形的選擇。為了確保驅(qū)動輪能夠有效地傳遞扭矩并提供足夠的抓地力和穩(wěn)定性，在選擇齒形時應(yīng)綜合考慮多種因素。例如，齒形的寬度、齒距以及嚙合角等參數(shù)。通常情況下，齒形設(shè)計會遵循特定的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范來保證機(jī)械性能的一致性和可靠性。常見的齒形有漸開線齒形和三角齒形等，其中漸開線齒形因其制造簡單且傳動比穩(wěn)定而被廣泛采用。在設(shè)計中，可以通過調(diào)整齒形的參數(shù)（如齒數(shù)、模數(shù)）來滿足不同的應(yīng)用需求。此外驅(qū)動輪的材料選擇也非常重要，一般而言，橡膠履帶底盤使用的驅(qū)動輪傾向于采用高強(qiáng)度的合成橡膠作為材料，以增強(qiáng)其耐磨性、耐久性和抗疲勞性。在某些特殊應(yīng)用場景下，也可能使用金屬或其他復(fù)合材料制成的驅(qū)動輪。為了進(jìn)一步提高驅(qū)動輪的效率和耐用性，可以對齒形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。例如，通過增加齒形的斜度來減少齒輪間的摩擦，從而提高傳動效率；同時，通過改善齒形的形狀和尺寸，使齒輪之間的嚙合更加順暢，避免因嚙合不良導(dǎo)致的磨損和損壞。驅(qū)動輪的齒形設(shè)計是確保橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)高效運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。通過合理的齒形選擇和優(yōu)化設(shè)計，可以顯著提升驅(qū)動輪的性能和使用壽命。3.4導(dǎo)向輪設(shè)計導(dǎo)向輪是橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)中的重要組成部分，其主要功能是引導(dǎo)底盤沿預(yù)定方向行駛并幫助控制底盤的行駛軌跡。因此其設(shè)計直接關(guān)系到底盤行駛的穩(wěn)定性和操縱性，設(shè)計導(dǎo)向輪時，應(yīng)考慮以下幾個方面：（一）結(jié)構(gòu)類型選擇導(dǎo)向輪的結(jié)構(gòu)類型有多種選擇，如固定式導(dǎo)向輪、可調(diào)式導(dǎo)向輪等。根據(jù)底盤的使用環(huán)境和需求，選擇適合的結(jié)構(gòu)類型。固定式導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)簡單，適用于穩(wěn)定的工作環(huán)境；可調(diào)式導(dǎo)向輪可適應(yīng)不同的作業(yè)需求，提高底盤的適應(yīng)性。（二）尺寸參數(shù)設(shè)計導(dǎo)向輪的尺寸參數(shù)包括直徑、寬度等，這些參數(shù)應(yīng)根據(jù)底盤的總重量、行駛速度、土壤條件等因素進(jìn)行設(shè)計計算。一般情況下，導(dǎo)向輪的直徑應(yīng)大于履帶的寬度，以保證良好的地面附著性能；導(dǎo)向輪的寬度應(yīng)與履帶相適應(yīng)，以保證底盤的穩(wěn)定性。（三）材料選擇導(dǎo)向輪的材料應(yīng)具有良好的耐磨性、抗沖擊性和耐腐蝕性。常用的材料包括鑄鋼、合金鋼等。根據(jù)工作環(huán)境和預(yù)期使用壽命，選擇合適的材料。（四）強(qiáng)度計算對導(dǎo)向輪進(jìn)行強(qiáng)度計算，確保其在使用過程中不會發(fā)生斷裂、變形等失效情況。強(qiáng)度計算應(yīng)考慮導(dǎo)向輪承受的徑向力、側(cè)向力以及彎矩等因素。（五）安裝與調(diào)整導(dǎo)向輪的安裝與調(diào)整也是設(shè)計過程中的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)確保導(dǎo)向輪與底盤其他部件的協(xié)調(diào)配合，保證底盤的行駛穩(wěn)定性和操縱性?！颈怼浚簩?dǎo)向輪設(shè)計參數(shù)示例參數(shù)名稱符號設(shè)計參考值單位備注直徑D根據(jù)底盤重量和行駛速度計算毫米（mm）一般大于履帶寬度寬度B根據(jù)履帶寬度適應(yīng)設(shè)計毫米（mm）保證穩(wěn)定性材料密度ρ根據(jù)所選材料確定千克/立方米（kg/m3）彈性模量E根據(jù)所選材料確定帕斯卡（Pa）【公式】：導(dǎo)向輪強(qiáng)度計算示例σ=(F_r+F_s)/A+M/W≤[σ]t（其中σ為應(yīng)力，F(xiàn)_r為徑向力，F(xiàn)_s為側(cè)向力，A為承壓面積，M為彎矩，W為抗彎截面模量，[σ]t為許用應(yīng)力）通過上述設(shè)計考慮因素和相關(guān)計算，可以完成橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向輪設(shè)計，為底盤的行走性能和穩(wěn)定性提供重要保障。3.4.1導(dǎo)向輪的結(jié)構(gòu)形式導(dǎo)向輪作為橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)形式對整個機(jī)構(gòu)的性能和穩(wěn)定性具有重要影響。根據(jù)不同的應(yīng)用場景和工作需求，導(dǎo)向輪可以采用多種結(jié)構(gòu)形式。?懸掛式導(dǎo)向輪懸掛式導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)通常采用彈性元件（如橡膠彈簧）與車架相連，以吸收地面不平造成的沖擊。這種結(jié)構(gòu)能夠有效提高行駛的平穩(wěn)性和舒適性，懸掛式導(dǎo)向輪的主要優(yōu)點(diǎn)是具有良好的減振性能，適用于對行駛平順性要求較高的場合。項目懸掛式導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)彈性元件連接車架與導(dǎo)向輪，提供緩沖和減震功能適用場景高行駛平順性要求的應(yīng)用，如越野、重型運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)減振效果好，行駛平穩(wěn)，適應(yīng)性強(qiáng)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本相對較高?固定式導(dǎo)向輪固定式導(dǎo)向輪通常安裝在車架的特定位置，與履帶直接接觸，提供穩(wěn)定的導(dǎo)向作用。這種結(jié)構(gòu)形式簡單，但減振性能較差，適用于對導(dǎo)向精度要求不高的場合。項目固定式導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)向輪固定在車架上，與履帶直接接觸，提供穩(wěn)定導(dǎo)向適用場景對導(dǎo)向精度要求不高的場合，如城市環(huán)衛(wèi)、輕型運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，維護(hù)方便缺點(diǎn)減振性能差，行駛平穩(wěn)性較差?驅(qū)動輪式導(dǎo)向輪驅(qū)動輪式導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)將導(dǎo)向與驅(qū)動功能合二為一，通過驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動來引導(dǎo)履帶的方向。這種結(jié)構(gòu)形式具有較高的導(dǎo)向精度和驅(qū)動力，適用于對行駛速度和導(dǎo)向精度要求較高的場合。項目驅(qū)動輪式導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)驅(qū)動輪同時承擔(dān)導(dǎo)向功能，通過驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動來引導(dǎo)履帶的方向適用場景對行駛速度和導(dǎo)向精度要求較高的場合，如軍事裝備、特種車輛等優(yōu)點(diǎn)導(dǎo)向精度高，驅(qū)動力強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，維護(hù)難度大?混合式導(dǎo)向輪混合式導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)結(jié)合了懸掛式和固定式的特點(diǎn)，通過不同形式的導(dǎo)向輪組合來實(shí)現(xiàn)最佳的性能表現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)形式靈活多變，適用于各種復(fù)雜的工作環(huán)境。項目混合式導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)合懸掛式和固定式的優(yōu)點(diǎn)，通過不同形式的導(dǎo)向輪組合來實(shí)現(xiàn)最佳性能適用場景各種復(fù)雜的工作環(huán)境，如極端地形、特殊作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)性能靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計和制造難度較大，成本較高導(dǎo)向輪的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式對于提高橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的整體性能至關(guān)重要。3.4.2導(dǎo)向輪的材料選擇在設(shè)計橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向輪時，材料的選擇至關(guān)重要。理想的導(dǎo)向輪應(yīng)具備以下特性：耐磨性：導(dǎo)向輪在長時間運(yùn)行過程中會與地面接觸，因此需要選用耐磨材料以減少磨損。耐腐蝕性：導(dǎo)向輪可能會暴露在惡劣的外部環(huán)境中，如潮濕、鹽霧等，因此需要選用具有良好耐腐蝕性的材料。強(qiáng)度和剛度：導(dǎo)向輪需要承受較大的載荷，因此需要選用強(qiáng)度高、剛度好的材料?；谝陨弦?，我們可以選擇以下幾種材料作為導(dǎo)向輪的材料：碳鋼：碳鋼具有良好的耐磨性和強(qiáng)度，但耐腐蝕性較差。不銹鋼：不銹鋼具有優(yōu)異的耐腐蝕性和耐磨性，但成本較高。合金鋼：合金鋼結(jié)合了碳鋼和不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，既具有良好的耐磨性和強(qiáng)度，又具有一定的耐腐蝕性。為了更直觀地展示不同材料的優(yōu)缺點(diǎn)，我們可以制作一個表格來比較這些材料的性能：材料類型耐磨性耐腐蝕性強(qiáng)度和剛度成本碳鋼一般較差中等低不銹鋼較好優(yōu)秀高高合金鋼中等中等高中等通過對比不同材料的優(yōu)缺點(diǎn)，我們可以為橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向輪選擇合適的材料，以確保其長期穩(wěn)定運(yùn)行。3.4.3導(dǎo)向輪的尺寸計算在橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計過程中，導(dǎo)向輪的尺寸設(shè)計是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)之一。它不僅影響到整個系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，還直接關(guān)系到履帶的使用壽命及效率。本節(jié)將詳細(xì)探討導(dǎo)向輪尺寸的計算方法。（1）基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)定首先需要確定一些基礎(chǔ)參數(shù)，包括但不限于導(dǎo)向輪直徑（D）、寬度（W）以及接觸角（α）。這些參數(shù)的選擇需根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和承載要求進(jìn)行調(diào)整，例如，導(dǎo)向輪直徑可通過以下公式進(jìn)行初步估算：D其中Fmax代表最大承載力，σ參數(shù)符號典型值/單位最大承載力F根據(jù)具體需求而定/N允許的最大應(yīng)力σ材料特性決定/MPa接觸角α設(shè)計時考慮/°（2）尺寸優(yōu)化為了確保導(dǎo)向輪具有最佳性能，還需對其進(jìn)行尺寸優(yōu)化。這一過程通常涉及多次迭代計算，以找到滿足所有設(shè)計約束的最佳尺寸組合。值得注意的是，在此階段，除了上述提到的基本參數(shù)外，還需要考慮諸如材料選擇、制造工藝等因素的影響。對于導(dǎo)向輪寬度（W）的確定，可參考下述經(jīng)驗公式：W這里，P表示總載荷，q為地面壓力，而L則是履帶長度。通過精確計算并合理選取各參數(shù)值，可以有效提高導(dǎo)向輪乃至整個行走機(jī)構(gòu)的工作效率與可靠性。同時這也為后續(xù)的裝配和維護(hù)提供了便利條件，綜上所述在進(jìn)行橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向輪設(shè)計時，務(wù)必綜合考量各種因素，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計方案。3.5履帶設(shè)計在本節(jié)中，我們將詳細(xì)探討橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計和計算過程。首先我們需要明確幾個關(guān)鍵參數(shù)，包括履帶材料的選擇、尺寸規(guī)格以及承載能力等。（1）鏈條與輪子選擇為確保履帶能夠高效地傳遞動力并減少磨損，選擇合適的鏈條和輪子是至關(guān)重要的。通常，我們采用鋼制或高強(qiáng)度合金制成的鏈條，其齒數(shù)應(yīng)與輪子相匹配以保證良好的嚙合效果。此外為了提高耐磨性和使用壽命，建議選用抗拉強(qiáng)度高的材料，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?。?）橡膠履帶的特性橡膠履帶具有良好的柔韌性和吸震性能，能夠有效減小車輛行駛時對路面的沖擊力。然而考慮到耐久性問題，橡膠材料可能需要定期更換。因此在設(shè)計過程中，需根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和預(yù)期壽命來決定更換周期。（3）輪胎和鏈軌設(shè)計輪胎與鏈軌的配合對于履帶底盤的穩(wěn)定性至關(guān)重要，輪胎的直徑應(yīng)與鏈軌長度相匹配，以確保鏈軌能夠在輪胎上順暢滑動而不發(fā)生打滑現(xiàn)象。同時輪胎的材質(zhì)應(yīng)具備足夠的剛度和耐磨性，以適應(yīng)各種路況條件。（4）計算與優(yōu)化在設(shè)計完成后，還需通過模擬和試驗驗證履帶底盤的實(shí)際表現(xiàn)。具體步驟如下：仿真分析：利用有限元分析（FEA）軟件對履帶系統(tǒng)的應(yīng)力分布和變形情況進(jìn)行模擬，評估其安全性和可靠性。實(shí)驗測試：通過實(shí)地測試不同載荷下的履帶系統(tǒng)性能，收集數(shù)據(jù)用于進(jìn)一步調(diào)整設(shè)計參數(shù)。優(yōu)化迭代：根據(jù)實(shí)驗結(jié)果不斷優(yōu)化設(shè)計，直至滿足各項指標(biāo)要求。通過上述方法，可以實(shí)現(xiàn)一個既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的橡膠履帶底盤行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算。3.5.1履帶的結(jié)構(gòu)形式履帶式行走機(jī)構(gòu)在工程機(jī)械、軍事裝備以及特種車輛等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。履帶的結(jié)構(gòu)形式直接影響其承載能力、機(jī)動性、穩(wěn)定性和使用壽命。常見的履帶結(jié)構(gòu)形式主要包括懸掛式、框架式和組合式等。?懸掛式履帶結(jié)構(gòu)懸掛式履帶結(jié)構(gòu)通過懸掛系統(tǒng)將履帶與底盤連接，使得履帶在行駛過程中能夠適應(yīng)地形的變化，具有良好的越野性能。該結(jié)構(gòu)形式的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，但懸掛系統(tǒng)的設(shè)計和維護(hù)較為復(fù)雜。序號結(jié)構(gòu)形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1懸掛式結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高維護(hù)復(fù)雜、成本較高?框架式履帶結(jié)構(gòu)框架式履帶結(jié)構(gòu)采用框架式框架支撐整個履帶系統(tǒng)，具有較高的剛度和穩(wěn)定性。該結(jié)構(gòu)形式適用于對機(jī)動性和穩(wěn)定性要求較高的場合，然而框架式履帶結(jié)構(gòu)的重量較大，且框架的制造和維修要求較高。序號結(jié)構(gòu)形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)2框架式高剛度、高穩(wěn)定性重量大、維修要求高?組合式履帶結(jié)構(gòu)組合式履帶結(jié)構(gòu)是在框架式履帶結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過增加輔助支撐和懸掛系統(tǒng)來提高履帶的性能。該結(jié)構(gòu)形式綜合了框架式和懸掛式的優(yōu)點(diǎn)，具有較好的機(jī)動