[发明专利]一种装备新型柔性负重轮的履带车辆平顺性预测方法

说明书

一种装备新型柔性负重轮的履带车辆平顺性预测方法，包括以下步骤：S1、建立具有不同结构和材料的柔性负重轮三维非线性有限元模型；S2、仿真分析不同有限元模型的静载工况；S3、拟合得到有限元模型的刚度曲线，建立对应的数学模型；S4、建立履带车辆半车动力学模型和随机路面模型；S5、联合柔性负重轮数学模型、履带车辆半车动力学模型和随机路面模型，预测装备柔性负重轮的履带车辆在随机路面的行使平顺性，若满足平顺性要求输出结果，若不满足则返回S1。本发明结合有限元技术与动力学方法解决了装备新型柔性负重轮的履带车辆平顺性预测问题，为柔性负重轮结构参数化设计提供指导，节约了时间和经济成本、缩短了研究周期。

技术领域

本发明属于履带车辆设计技术领域，特别是涉及一种装备新型柔性负重轮的履带车辆平顺性预测方法。

背景技术

目前，履带车辆所使用的负重轮大多采用刚性实心轮盘结构，存在重量重、承载效率低、减振效果差等诸多缺点，严重制约了履带车辆包括轻量化、机动性、平顺性以及通过性等性能的进一步提升。为了克服刚性负重轮的上述缺点，改善履带车辆行驶系统综合性能，采用新型柔性负重轮悬链式柔性结构，不仅具有较高的承载效率、良好的缓冲减振性能，还可以有效地改善轮-履-地动态耦合特性，此外在轻量化设计方面也具有先天优势。

提高履带车辆的行驶速度和乘坐舒适性一直是车辆发展研究的重要方向。当履带车辆以较高的车速在起伏路面上行驶时，负重轮便会沿着不平路面做上下运动，从而将使负重轮不断受到来自路面的冲击，引起车体的振动，产生较大的惯性力，从而影响履带车辆的平顺性。由此可见，负重轮的振动传递路径的重要一环，其力学特性对于履带车辆的平顺性有较大的影响。为了将柔性负重轮应用于履带车辆，有必要对装备柔性负重轮的履带车辆平顺性进行预测，为柔性负重轮替代刚性负重轮匹配履带车辆提供参考依据。在以往的履带车辆平顺性研究中，多采用实车试验的方法，存在研究周期长、人力物力成本高、参数化分析困难等缺点。

发明内容

针对履带车辆实车试验周期长、成本过高以及参数化分析困难的缺点，本发明一种装备新型柔性负重轮的履带车辆平顺性预测方法，本发明结合有限元技术与动力学方法解决了装备新型柔性负重轮的履带车辆平顺性预测问题，为柔性负重轮结构参数化设计提供指导，节约了时间和经济成本、缩短了研究周期。

为达此目的，本发明提供一种装备新型柔性负重轮的履带车辆平顺性预测方法，具体步骤如下，其特征在于：

S1、建立具有不同结构和材料的柔性负重轮三维非线性有限元模型；

其中几何模型建立，具体如下：

将柔性负重轮的结构的几何模型在三维建模软件CATIA中建立的，然后导入ABAQUS中修复或者修改，最后进行装配和分析，仿真前对柔性负重轮模型简化；

S2、仿真分析不同有限元模型的静载工况；

柔性负重轮的有限元参数化分析包括了网格划分与材料属性设置、约束与接触定义和边界与载荷条件设置；

其中网格划分与材料属性设置，具体如下：

采用二次缩减积分实体单元对铰链组、组合卡及轮毂等部件进行网格划分，采用线性杂交单元对橡胶胎体进行网格划分，并通过较细的网格克服沙漏现象，对于规则的几何模型采用六面体网格和扫掠技术；对于不规则的模型采用四面体网格和自由划分技术，利用梁单元B31对嵌入在橡胶层中的弹性环进行建模，柔性负重轮有限元建模所需的金属材料、橡胶材料的超弹性和粘弹性本构模型参数则通过试验获得；

其中约束与接触定义，具体如下：