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鸵鸟足型沙地履带板设计及牵引性能研究

干霖杰 黄青青 陈劭

干霖杰, 黄青青, 陈劭. 鸵鸟足型沙地履带板设计及牵引性能研究[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(5): 673-680. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200509
引用本文: 干霖杰, 黄青青, 陈劭. 鸵鸟足型沙地履带板设计及牵引性能研究[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(5): 673-680. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200509
GAN Linjie, HUANG Qingqing, CHEN Shao. Study on Design and Traction Performance of Ostrich-foot Sandy Track Shoe[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(5): 673-680. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200509
Citation: GAN Linjie, HUANG Qingqing, CHEN Shao. Study on Design and Traction Performance of Ostrich-foot Sandy Track Shoe[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(5): 673-680. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200509

鸵鸟足型沙地履带板设计及牵引性能研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200509
基金项目: 

国家重点研发计划项目 2018YFC0507102

详细信息
    作者简介:

    干霖杰(1996-), 硕士研究生, 研究方向为车辆运用与检测技术, bjfu_glj@163.com

    通讯作者:

    陈劭, 副教授, 硕士生导师, chenshao@bjfu.edu.cn

  • 中图分类号: U469.6+94

Study on Design and Traction Performance of Ostrich-foot Sandy Track Shoe

  • 摘要: 为了提高作业机械在松软沙地上的牵引性能, 基于鸵鸟足的越沙机理, 设计了一款沙地履带板。以该款履带板的结构参数为研究对象, 基于土力学理论建立了履带板-沙地牵引力数学模型, 结合正交实验方法进行了不同形式履带板在沙地上运动的有限元分析, 并通过实车实验验证了该款履带板的可行性。研究结果表明: 履带板宽度及履刺高度对牵引性能的影响最大; 每增加一块基准履带板, 其牵引力增幅大约是单块受力的30%。
  • 图  1  鸵鸟足底部形貌

    图  2  鸵鸟足型沙地履带板

    图  3  鸵鸟足型沙地履带板底部形式

    图  4  履带板底部履刺简化示意图

    图  5  均布载荷-履刺剪切作用下沙土破坏模型

    图  6  简化履带板

    图  7  有限元模型

    图  8  不同时刻沙土变形

    图  9  剪切力-剪切位移关系曲线

    图  10  显著因素对剪切力的影响

    图  11  简化履带板(2块)

    图  12  不同形式履带板剪切力与履带板块数关系

    图  13  实际沙地牵引实验方案

    图  14  实际沙地牵引实验

    图  15  “1”号履带板沙地实验结果

    表  1  因素水平表

    水平 A/mm B/mm C/(°) D E/(mm·s-1)
    1 460 60 45 2 50
    2 560 80 60 4 100
    3 660 100 75 2(拟水平) 150
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    表  2  实验方案及实验结果表

    序号 A B C D E F G 实验结果剪切力FS/N
    1 1 1 1 1 1 1 1 2 199.77
    2 1 1 2 2 3 3 2 2 284.35
    3 1 2 1 3 3 2 3 2 562.16
    4 1 2 3 1 2 3 4 2 597.57
    5 1 3 2 3 2 1 5 3 206.32
    6 1 3 3 2 1 2 6 3 264.23
    7 2 1 1 3 2 3 6 2 642.28
    8 2 1 3 1 3 2 5 2 659.73
    9 2 2 2 2 2 2 1 3 055.11
    10 2 2 3 3 1 1 2 3 004.32
    11 2 3 1 2 3 1 4 3 758.79
    12 2 3 2 1 1 3 3 3 699.32
    13 3 1 2 3 1 2 4 3 057.96
    14 3 1 3 2 2 1 3 3 112.31
    15 3 2 1 2 1 3 5 3 469.17
    16 3 2 2 1 3 1 6 3 540.60
    17 3 3 1 1 2 2 2 4 267.88
    18 3 3 3 3 3 3 1 4 328.14
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    表  3  方差分析表

    来源 平方和SS 自由度df 均方和MS F值 显著水平
    A 2 672 954 2 1 336 477 613.75 **
    B 3 708 911 2 1 854 456 851.63 **
    C 1 256 2 628
    D 2 646 2 1 323
    E 16 180 2 8 090 3.72
    误差e 20 052 7 2 865
    误差eΔ 23 953 11 2 176
    总和 6 421 998 17
    注: 临界值F0.01(2, 11)=7.2, F0.05(2, 11)=3.95。
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    表  4  沙地实验履带板及实验结果

    型号 履带板宽度/mm 履刺高度/mm 整车牵引力实测平均值/kN
    1 560 80 28
    2 560 60 25
    3 560 100 36
    4 460 80 26
    5 660 80 34
    注: 其余非显著因素取值与多块履带板仿真相同。
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  • 收稿日期:  2021-02-22
  • 刊出日期:  2022-05-01

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