[发明专利]一种履带行走机构内阻力和功耗分析计算方法

权利要求书

1.一种履带行走机构内阻力和功耗分析计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）外部特性理论推导

1）接地比压计算：根据地面力学理论，考虑纵向偏心距e，当纵向偏心距在e∈（0，L/6）时，接地压力呈梯形分布；当e∈（L/6，L/2）时，接地压力图呈底边缩小的直角三角形；e∈（L/6，L/2）时，履带接地压力计算公式为：

P_min=0

Pmax=2G2b(L-2e)]]>

Px=G9b(L/2-e)2(L-3e+x)]]>

其中，P_min是最小接地比压；P_max是最大接地比压；P_x是接地段任意位置接地比压；b是履带宽度；G是车体重量；L是履带接地长度；x是履带接地段区域任意一点与几何中心O的纵向距离；

2）沉陷深度Z计算：履带接地压力引起了土壤发生向下沉陷，计算公式为：

其中，P是接地压力；K_C是土壤粘性成分决定的变形模量；是土壤摩擦成分决定的变形模量；n是土壤变形指数；

3）地面牵引力F_H计算：当偏心位于（0，L/6）时，地面牵引力方程为：

当偏心位于（L/6，L/2）时，地面牵引力方程为：

其中，c是土壤内聚力，是土壤内摩擦角，K是土壤的水平剪切变形模量，i是土壤的剪切位移；F_H是地面牵引力；

4）行驶阻力计算

当纵向偏心距位于e∈[0,L/6]，行驶阻力F′_R计算公式为：

当纵向偏心距位于e∈（L/6，L/2）时，行驶阻力F′_R的计算公式为：

（2）内部摩擦阻力理论推导：

①履带销和销套相对转动产生的摩擦阻力分析：

要克服此摩擦需要的牵引力F_r1为：

②履带架和履带之间的摩擦阻力分析：

履带架和履带之间的摩擦力F_r2为：F_r2=μG

③驱动轮轴承处的摩擦阻力分析：

驱动力矩轴承处摩擦力矩M_r3为：

④导向轮轴承处的摩擦阻力分析：

导向轮轴承处的摩擦力矩M_r4为：M_r4=d'μf_rF₀

⑤驱动轮齿与履带板的啮合摩擦阻力分析：

驱动轮和履带销的啮合摩擦阻力F_RE为：

其中，P是履带拉力；d是销子直径；μ,是摩擦系数；z是驱动轮齿数；t是履带板节距；d′是轴承公称内径；F_K是切向牵引力；F₀是预紧力；f_r是摩擦阻力系数；Z_T是驱动轮齿数；

（3）驱动力矩和功率的确定：

①力学平衡理论及驱动力矩的确定：

驱动轮驱动力矩的确定公式：MKrK=FK=ΣF+(Fr1+Fr2+Fr3+Fr4+Fr5)]]>

②功率平衡理论及驱动功率的确定：

功率平衡理论：Pkp=Pe-Pc-Σi=15Pi-Pr≥0]]>

内部损耗功率由五部分组成：a）销和销套的摩擦功率损耗F_r1V_T；b）履带架和履带之间的摩擦功耗：F_r2V_T；c）驱动轮轴承的摩擦功耗：d）导向轮轴承的摩擦功耗：e）驱动轮齿啮合摩擦功耗：10Fr5sT=10Fr5s2π/ω=10Fr5s2π×VTrK;]]>

外部功率损耗P_r：

其中，M_K是驱动轮驱动力矩；r_K是驱动轮半径；∑F是外部阻力总和；F_r1是克服履带销和销套相对转动产生的摩擦阻力的牵引力；F_r2是履带架和履带之间的摩擦力；F_r3驱动力矩轴承处摩擦力；F_r4是导向轮轴承处的摩擦力；F_r5是驱动轮齿与履带板的啮合摩擦阻力；P_e是电动机的功率；P_c是传动机构损耗；是内部损耗；P_r是外部阻力损耗；P_kp是有效输出功率；i是滑转率；V_T是驱动轮的线速度；s是摩擦距离；ω是驱动轮的角速度；T是驱动轮转一圈所用时间。