【摘要】：履帶推土機應用廣泛，在國民經濟建設中起著至關重要的作用。行走系統(tǒng)和終傳動是履帶推土機的重要組成部分，它們結構和性能的優(yōu)劣直接影響著履帶推土機的整機性能。工程實踐中，某系列履帶推土機在使用過程中已經有多套終傳動發(fā)生破壞失效。本文對此問題進行力學分析和強度校核后發(fā)現(xiàn)，履帶推土機終傳動其它零部件強度足夠，只有大齒圈輪轂和半軸的強度校核困難，無法進一步分析失效原因，是工程上亟待解決的問題。解決終傳動破壞失效問題的瓶頸在于履帶推土機行走系統(tǒng)傳遞給終傳動的載荷在大齒圈輪轂和半軸之間的分配比例難以確定，因此研究履帶推土機行走系統(tǒng)與終傳動載荷分配問題是解決該問題的關鍵。本文結合國家科技部國際科技合作項目“引進軍民兩用全地形全天候水陸多用途運輸車輛關鍵技術”（No.2009DFR80010）和校企合作項目“某系列履帶推土機行走及終傳動分析”，對履帶推土機行走系統(tǒng)與終傳動載荷分配問題展開研究。 本文系統(tǒng)地論述了履帶推土機行走系統(tǒng)與終傳動載荷分配研究的背景和意義，詳細分析了履帶推土機行走系統(tǒng)與終傳動的主要結構和運動原理，在此基礎上發(fā)現(xiàn)，履帶推土機終傳動大齒圈輪轂和半軸中間傳遞載荷的零部件可以看作是固連在一起的整體剛性體，因此終傳動大齒圈輪轂和半軸在同一位置的變形保持一致，由此提出載荷分配的力學分析模型。同時，根據梁純彎曲時中性層曲率相等的規(guī)律，建立了履帶推土機行走系統(tǒng)與終傳動載荷分配-剛度分配法簡單數學模型；綜合運用過盈接觸超靜定結構的變形協(xié)調條件和能量法之單位載荷法以及莫爾積分圖形互乘法，，建立了載荷分配-變形協(xié)調法精確數學模型。行走系統(tǒng)與終傳動載荷分配數學模型的建立彌補了國內外對履帶推土機行走系統(tǒng)與終傳動載荷分配研究的不足，解決了工程實踐中關于終傳動失效和終傳動優(yōu)化設計的難題。 為了進一步研究履帶推土機行走系統(tǒng)與終傳動載荷分配問題和驗證載荷分配數學模型的正確性，本文進行了虛擬樣機仿真分析。首先利用RecurDyn多體動力學仿真分析提取行走系統(tǒng)傳遞給終傳動的載荷，再添加到ProE/Mechanica有限元分析軟件中，利用已經提取的載荷以及其他已知條件進行有限元仿真分析，得出終傳動大齒圈輪轂和半軸所受的應力和應變，進而與理論計算結果進行了對比分析，驗證數學模型的正確性。同時為解決履帶推土機載荷分配問題提供了虛擬樣機模型以及聯(lián)合仿真分析方法。 為了進一步驗證所建立履帶推土機行走系統(tǒng)與終傳動載荷分配數學模型以及虛擬樣機仿真分析模型的可靠性和正確性，進行了履帶推土機應力測試實車實驗。對各工況下得到的實驗數據用nSoft軟件進行了合理的數據處理和分析，并計算得出終傳動半軸所受的應力，進而與理論和仿真結果進行了對比分析，對比結果顯示，履帶推土機行走系統(tǒng)與終傳動載荷分配問題理論、仿真和實驗方法得到的結果基本一致，驗證了載荷分配數學模型和虛擬樣機仿真分析模型的正確性和可靠性。從而為工程實踐中解決履帶推土機行走系統(tǒng)與終傳動載荷分配問題提供了兩種可參考的理論計算方法、一種可靠的虛擬樣機仿真分析方法和一種切實可行的載荷分配應力應變測試實驗方法。 本文對行走系統(tǒng)與終傳動載荷分配的數學模型、虛擬樣機仿真模型以及實車實驗結果進行了更加全面、系統(tǒng)的分析，利用履帶推土機行走系統(tǒng)與終傳動載荷分配問題的數學模型及虛擬樣機模型計算結果發(fā)現(xiàn)，終傳動大齒圈輪轂的安全系數過低，極易導致終傳動破壞失效，因此對大齒圈輪轂進行了改進優(yōu)化設計，使得改進后的履帶推土機終傳動結構更加合理，未再發(fā)現(xiàn)失效破壞現(xiàn)象。研究結果證明終傳動大齒圈輪轂和半軸的載荷分配主要與二者的剛度相關，由此總結出履帶推土機行走系統(tǒng)與終傳動配合設計準則，設計人員設計履帶車輛時，可以從傳遞載荷機制角度考慮問題來設計履帶車輛零部件的剛度，使得履帶車輛結構更加合理。履帶推土機行走系統(tǒng)與終傳動載荷分配問題的解決為終傳動的改進和優(yōu)化提供了理論基礎，對工程車輛載荷分配問題的解決具有重要的指導意義。
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【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TU623.5

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本文編號：2466895