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蘋果采摘全履帶運輸車設計

　1　方案設計

　　當運輸車遇到路面泥濘、濕滑和復雜不易通過時，通過遙控輪子內(nèi)的電機絲杠傳動，推動連桿使內(nèi)輪伸出，彈性履帶發(fā)生形變使之變成履帶式，車輪與地面接觸面積增大，車對地面壓強變小，以此來克服惡劣路面。當路面良好時，輔助電機絲杠帶動輔助支架收縮，使輔助輪藏匿于車輪里，彈性履帶收縮包在主動輪上，此時車輪變成普通圓形車輪，靈活、快捷，能高速行駛。能夠查看發(fā)動機的機油是不是增加來判別是不是是冷卻液進入氣缸，確認冷卻液進入后需對發(fā)動機進行查看修理，替換損壞的缸套或是缸墊。前輪作為主動輪使用一體式輪胎履帶輪，將一體式全履帶運輸車后輪換成萬向輪與三腳輪結合，通過實物演示實驗發(fā)現(xiàn)不影響運輸車對復雜道路的適應性而且增強其靈活性，可應對類似樓梯狀的山路。另外，運輸車在貨物運輸時，難免會遇到短距離大件貨物搬運，所以又增加叉車裝置，提高運輸效率，減輕工作人員負擔。通過綜合分析與整車實驗發(fā)現(xiàn)方案更加合理 。

蘋果采摘履帶運輸車設計 　

　2　參數(shù)計算

　　1）　輪胎全履帶運輸車構的設計及計算

　　輔助輪推出機構固定在兩個支撐盤之間，輔助輪推出機構由輔助輪、輔助支架、銷軸、螺母、絲桿和輔助電機連接構成，輔助電機固定在支撐盤上，輔助電機轉動帶動絲桿旋轉，推動螺母直線移動，螺母與輔助支撐架銷軸連接，通過輔助電機的正反轉實現(xiàn)輔助輪收縮功能。整個爬坡過程中，在運動到第25秒時，履帶板6開始進入與驅動輪輪齒的嚙合過程，隨著嚙合過程的進行，嚙合力逐漸增大，達到2500kN，之后逐漸退出嚙合過程，整個嚙合過程持續(xù)10S的時間。當運輸車需要高速行進或路面情況較好時，采用普通輪式前進，此時兩個主動輪支撐履帶，使輪子保持圓形狀態(tài)，是普通輪子狀態(tài)，能快速、靈活行駛。當遇到雨雪、泥濘、顛簸的復雜路況時，通話遙控使輔助電機絲杠傳動帶動輔助支撐架，輔助輪伸出，頂住彈性履帶發(fā)生變形，車輪變成履帶式，可輕松通過復雜路面。此輪胎履帶轉換機構把普通輪子與履帶相結合，采用一體式，把輪式與履帶的優(yōu)點結合，使其適應各種環(huán)境。

　　2）　動力傳遞設計及計算

　　運輸車動力設計要求不僅要保證車的機動性和靈活性，使輪子圓輪與履之間能夠轉換。采用鉸接轉向方式，車輛合成的前進推力大小不會發(fā)生變化，但是車輛以滑移轉向方式轉向時合成前進推力會減小，所以采用鉸接式轉向可以使車輛獲得更好的機動轉向性能。對變形輪子的動力傳遞問題，由于在同一條中心線上有三個傳動軸，三個軸所傳遞的動力原件不同，無法使用一個軸實現(xiàn)。也就是主動輪轉動而支撐機構不動。運用“嵌套原理”，使用空心軸，三軸同心結構，三個軸可以分別傳遞動力，解決了車輪的動力傳輸問題。

　　動力傳動機構的心軸軸承支架、中軸支架和外軸軸承支架固定在車底盤上，心軸上安裝有心軸齒輪，心軸通過軸承安裝在軸承支架中，心軸通過軸承安裝中軸，心軸的端部通過聯(lián)軸器及銷釘安裝外主動輪，中軸的端部安裝有支撐盤，支撐盤通過螺栓連接法蘭。全履帶運輸車多體系統(tǒng)碰撞動力學發(fā)展對碰撞問題的研究除了結構動力學以外，有限元方法作為一種有效的工程數(shù)值分析方法正在得到廣泛的應用。中軸通過軸承安裝外軸，外軸上安裝有外軸齒輪，外軸的法蘭端部通過螺栓連接內(nèi)主動輪，三個軸同心彼此保持平行，而且只用一組支架固定，可以減少摩擦即減少能量損失。驅動電機與驅動電機減速箱的輸入連接，驅動電機減速箱的輸出驅動齒輪與外軸齒輪嚙合，齒輪軸上安裝有小齒輪、第二小齒輪，小齒輪與外軸齒輪嚙合傳動，心軸齒輪與第二小齒輪嚙合傳動。另外輔助電機的電源線從空心軸里通過，與車體控制系統(tǒng)連接 。

   3　結構及控制設計

　　1）　彈性履帶的設計

　　本車的履帶不僅要有普通履帶的剛性，而且還要具有彈性，能夠收縮變形。用手指壓下皮帶的中部，下?lián)隙葢?1-13mm為正常，太大會導致水溫過高，太小則會對水泵軸承、發(fā)電機軸承形成危害。所以設計的履帶外層用能伸縮的橡膠，里層是松緊帶捆上有較高強度的鋼條，黑色的是輔助輪軌跡帶，軌跡帶卡在輔助輪槽內(nèi)，防止掉帶。此彈性履帶能在輔助輪的支撐下發(fā)生彈性形變，且具有一定的強度，能夠支撐整車及貨物的重量。

　　2）后輪的設計

　　為了方便越障，選擇三角輪，不僅越障能力好，而且設計得當可以實現(xiàn)爬樓梯，但是在轉彎時不方便。1方案設計當運輸車遇到路面泥濘、濕滑和復雜不易通過時，通過遙控輪子內(nèi)的電機絲杠傳動，推動連桿使內(nèi)輪伸出，彈性履帶發(fā)生形變使之變成履帶式，車輪與地面接觸面積增大，車對地面壓強變小，以此來克服惡劣路面。為了方便轉彎，把后輪采用小型萬向輪，其靈活旋轉效果可以增大整車的靈活性，但是帶來的問題就是越障性能不好，為了中和雙方的優(yōu)點，將三角輪和萬向輪均安裝在后輪的位置，萬向輪放在車底板中軸線與三角輪軸線的交點處，遇到障礙時則三角輪先與障礙物接觸，平坦路面萬向輪與地面接觸，所以三角輪與萬向輪不產(chǎn)生干涉。當需要轉彎的時候，萬向輪發(fā)揮作用，可以實現(xiàn)靈活轉彎，當需要越障或爬樓梯時，采用三角輪工作的方式增強越障能力，將兩者優(yōu)點充分融合。

　　3）控制系統(tǒng)設計

　　電路線路控制部分，主要由單片機STC12C5A60S2、專用驅動集成電路 L298N、2262-M4 無線遙控模塊、8 路繼電器模塊和 LED 指 示 燈 模 塊 構 成。 單 片 機STC12C5A60S2 作為控制中心處理器，負責處理各種信息；驅動集成電路 L298N 負責控制輔助電機的正反轉；2262-M4 無線遙控模塊負責人工遙控信息的接受；8路繼電器模塊負責控制驅動電機，由于驅動電機功率高，電流大，驅動集成電路 L298N 無法使用，故選擇繼電器來控制；LED 指示燈模塊負責顯示信號處理情況，直觀反映控制系統(tǒng)工作狀態(tài)。Dubowsky采用線性粘性阻尼和彈簧接觸力來處理碰撞問題，該模型在數(shù)學處理上比較方便，但是存在一定缺陷：開始接觸時(變形為零)，函數(shù)值不為零。

蘋果采摘全履帶運輸車計輪胎和履帶轉換運輸車，在雨雪泥濘、崎嶇顛簸的道路上輪子變成履帶式，輕松越過各種復雜路面；在平坦道路上變成普通圓形車輪，能高速、靈活行駛。應用于山區(qū)或道路不好的鄉(xiāng)下的貨物運輸?？梢詭椭爝f公司提率，降低成本，節(jié)省快遞員人力。此運輸車上的一體式輪胎履帶轉換機構與輪椅相結合，能夠做出上下樓梯的輪椅；支撐輪被安裝在與車體縱向平面內(nèi)的垂線成適當角度的軸上，在軸的運動下使得支撐輪下部產(chǎn)生位移以形成曲軌。也可以用于助力車等。只要稍加改裝可適應于多種環(huán)境。所以此作品極具有推廣價值。

全履帶運輸車的發(fā)動機特性

　　現(xiàn)代全履帶運輸車發(fā)動機多采用柴油機,其主要原因是:柴油機的壓縮比高,做功行程的氣體膨脹比較充分,能量利用率高,燃油消耗率比汽油機一般低;由于柴油機的燃油消耗率低以及柴油密度大,在相同容積油箱的情況下,履帶運輸車采用柴油機的行程里程為采用汽油機的倍;柴油不易蒸發(fā)、著火點高,不易發(fā)生火災,易于儲存和運輸,可以減少履帶運輸車的火災危險性;柴油機易于改裝成多種燃料發(fā)動機;柴油機易于采用增壓技術提高發(fā)動機的單位體積功率,降低發(fā)動機的比質量和燃油消耗率,從而提高發(fā)動機的緊湊性和燃油經(jīng)濟性。圖所示在側三支點三履帶運輸車行走裝置中，轉向牽引電機驅動減速機，減速機的輸出軸驅動螺旋式牽引絲杠，通過牽引臂牽拉點的前后運動來偏轉履帶運輸車。

履帶運輸車的發(fā)動機特性 　　近年來履帶運輸車柴油機性能有了很大提高,提高功率主要靠增加平均有效壓力,具體措施包括采用渦輪增壓技術、中冷技術、電子控制、超高增壓、低散熱等新技術。通過提高增壓度和采用中冷技術,使結構更加緊湊,油耗進一步降低。履帶運輸車發(fā)動機的功率。由于履帶運輸車經(jīng)常在惡劣環(huán)境下行駛,對動力裝置輔助系統(tǒng)的功能、性能提出了特殊的要求。（２）由于橡膠履帶在水泥路上行駛時，水泥路面對其磨損較小，所Ｗ在短途運輸時不再需要專口的運輸工具。

履帶運輸車的發(fā)動機特性

　　全履帶運輸車在不同的路面行駛時,造成柴油機的負荷阻力矩在很大的范圍內(nèi)變化。為了保持柴油機正常工作,并且穩(wěn)定柴油機的穩(wěn)定工作轉速和限制柴油機的轉速,履帶運輸車的發(fā)動機采用全程調(diào)速的風冷式渦輪增壓柴油機,其模型包括標定功率速度特性和部分速度特性模型。調(diào)速器的采用可以改進柴油機的轉矩曲線,盡管發(fā)動機工作時其輸出轉矩可以在很大的范圍內(nèi)變化,但其轉速變化很小,因此保證了發(fā)動機在穩(wěn)定的狀態(tài)下工作,以適應行駛阻力的急劇變化。Stronge于1990年提出了以吸收和釋放的應變能之比來定義恢復系數(shù)。

　　柴油機的外特性代表車輛柴油機在使用中允許達到的性能,直接關系到車輛的動力性能。柴油機部分特性曲線的有效功率、有效扭矩、小時燃油消耗的變化趨勢與外特性曲線相類似,但均小于外特性的值。柴油機理論上是一個非線性不確定系統(tǒng),其數(shù)學模型是非線性的。雖然非線性的數(shù)學模型可以準確描述柴油機的工作特性,但是它不便使用,所以在實際應用時常常采用準線性模型代替非線性模型。另外全履帶運輸車在正常行駛過程中,發(fā)動機一般是相對穩(wěn)定的系統(tǒng),也就是說發(fā)動機的轉速波動不是太大。自動換擋的基本原則是動力性或燃油經(jīng)濟性,既具有選擇的時機、方位和進退自如的機動優(yōu)勢,又可滿足平直路面上行駛時的行程要求。

工程全履帶運輸車的野外使用情況

　　在勘探區(qū)近一年的使用過程中,工程全履帶運輸車完成了十余個地形復雜鉆孔的設備器具搬遷運輸任務。施工使用表明,工程履帶運輸車性能穩(wěn)定,驅動、運輸能力強,操作、維修方便,對天氣、路況的適應性強,豐富了搬遷運輸手段,較好地滿足了山區(qū)鉆探施工需要,提高了搬遷效率。這種機構形式簡單，在氣候適宜地區(qū)同樣也可采用液壓油缸進行牽引轉向。

　　工程履帶運輸車使用中的不足

　　(1)雖然工程全履帶運輸車廠家技術部門進行了整車傾覆校核和爬坡能力校核驗算,但整車在裝載運輸3t多的鉆機時,在運輸過程中履帶板穿銷磨損較快,需要經(jīng)常檢查更換。

　　(2)雖然在設計時考慮了所裝載運輸設備的固定問題,但解決得不太理想。在實際應用時為固定鉆機,工程全履帶運輸車外形圖臨時在車廂內(nèi)側焊接了繩鉤,影響了車廂地板的平整程度。

　　(3)受車廂底板結構的限制,車輛底盤檢查維修不太方便。

　　(4)沒有自帶起重裝置,裝卸效率低,影響施工效率。

全履帶運輸車橡膠履帶底盤的優(yōu)點及應用領域

全履帶運輸車橡膠履帶底盤本身就會占據(jù)很大的面積，車輪的寬度、厚度、重量，都不是一般底盤可以比擬，對地面的壓力很大，相應的與地面的摩擦力也很強，可以提供強大驅使動力。

全履帶運輸車工作原理基本是這樣的：橡膠履帶底盤在車輪的外表面環(huán)繞循環(huán)履帶，使得車輪不用直接與地面接觸，較好的保護車輪保障。是循環(huán)履帶直接與地面接觸摩擦，在啟動之后，通過驅動輪帶動履帶，當車輪在履帶上按照驅使方向滾動時，履帶就會先一步撲在地面上，從而車子就能正常行駛。同時，為保證履帶運輸車行走裝置動力配置合理，工作可靠，多履帶運輸車行走裝置在坡道行駛時通常不轉向，因此在計算履帶運輸車驅動功率時一般僅分別考慮坡道行駛和平路轉向兩種工況。

全履帶運輸車橡膠履帶底盤所采用的設計方法其實就是在模仿坦克，就是在底盤的兩側設置一對可以驅動的雙履帶，每個履帶機構上都獨立安裝一個驅動輪，使得每個部位都緊密相連，在驅動時共同帶動車輪向前移動。

全履帶運輸車履帶底盤在應用領域并沒有十分廣泛，針對的就是一些場合，比如說在國家有什么重要的儀式上，就會有很多的人民子弟兵開著坦克車給展示軍事力量。這種在前進的時候不會發(fā)生哄哄的響聲，對地面產(chǎn)生的振動也很小，里面的座椅是十分舒服的那種。除了軍事外，在大型機器行業(yè)也是十分流行，比如說伺服壓裝機就是需要這樣的履帶底盤，在作用上也沒差別。自適應控制是指系統(tǒng)在工作過程中能不斷地檢測系統(tǒng)參數(shù)或運行指標,根據(jù)參數(shù)的變化或運行指標的變化,改變控制參數(shù)或改變控制作用,使系統(tǒng)運行于工作狀態(tài)。