履帶車輛側減速器傳動軸結構優化研究

張玉文

摘要：履帶車輛的側減速器傳動軸結構和車輛的使用狀況，使用壽命息息相關，結合傳動軸結構進行優化可以有效增進傳動軸的使用壽命，增強車輛履帶的使用時長。本文將針對其優化措施展開論述，并提出相關的看法。

關鍵詞：履帶車輛;側減速器傳動軸;優化研究

履帶車輛依靠底盤行走系統驅動的方式使得自身具備了強大的機動性能和越野能力，這使得履帶車輛可以在各種惡劣的環境和道路上自由行動。可以說，底盤行走系統是履帶車輛具備各類優良特性的根源，研究履帶車輛的行走系統對加強履帶車輛的效能、工作質量有巨大的幫助。側減速器是底盤傳動系統中一個非常重要的部分，它負責傳動系統之中的主動輪轉矩以及降低其轉速的任務。研究如何優化減速器的傳動結構，對于提高履帶車輛的傳動系統，加強履帶車輛的機動性有很大的幫助。

履帶車輛在行駛過程中的約束反力矩計算

我們評價一輛履帶車輛的性能如何通常是看它越野機動性能，我們在判斷履帶車輛的行駛性能時，首先要了解其振動頻率、行駛阻力還有掛鉤牽引力等，如此我們才能了解到履帶車輛在各種路面和不同擋速情況下的行駛性能，也就是說，我們需要計算履帶車輛的行駛驅動力才能進一步展開對履帶車輛的性能分析，行駛驅動力是指包括空氣阻力、土壤壓實阻力等一系列車輛行駛的總阻力，我們以P代表行使驅動力，而代表總阻力，那么即可得到公式：，而行駛驅動力是來自于車輛的動力裝置輸出的轉矩，所以我們在計算行使驅動力時，至少需要計算這幾個方面：總傳動比、動力傳遞過程的總效率和動力裝置輸出的轉矩，我們分別以iT代表總傳動比，η代表動力傳遞總效率，代表輸出轉矩，即可得到公式，根據此公式以及路面情況對履帶車輛的行駛阻力影響[1]，我們可以選取鋪面路、砂石路、起伏路這三種最具代表性的路面特征進行計算，并給出參數。具體數值如表1所示：

根根據結算出的路面譜密度值，我們就可以使用傅立葉逆變換法來取得路面的不平度隨機序列，并用MATLAB制作建模，然后在ATV中調用，并最終建立路面的模型。根據所得模型，我們可以對履帶車輛在駕駛過程中的動力學特性仔細分析，按照路面狀況，我們對履帶車輛的虛擬建模按照2～6擋車速進行仿真實驗，即可獲得需要的行駛阻力矩數據，即表2所示的參數（無量綱處理）。

在之后，我們只需要將阻力矩的值代入模型中，就可以計算出履帶車輛的傳動軸轉矩載荷譜，并根據荷譜了解到影響履帶壽命的可能因素，給出優化方法。

傳動軸在不同路面下的使用壽命解析

通過建立起傳動系統的虛擬樣機模型我們可以了解到，當路面的起伏度開始變化時，傳動軸所受轉矩也會變化，當路面升高，所受轉矩就會增大，這點在鋪面路和砂石路上體現得尤為明顯，常用的傳動軸彈性模量為E=2.0×1011Pa，泊松比為γ=0.266，密度ρ=7860kg/m3。我們按照這個常規參數對傳動軸的軸承以及兩端設置Interface點，然后用REB2剛性梁單元實現點與軸表面的節點連接，然后根據轉動輪的疲勞循環數[2]，換算出傳動軸的疲勞壽命，并在此基礎上設計優化方案。

傳動軸的優化方案解析

通過仿真實驗，我們可以得到履帶車輛的側減速器傳動軸的疲勞壽命數據，這樣一來，我們就有了足夠的技術途徑去分析傳動軸的結構優化方案，并對傳統軸的部件進行調整，以實現結構優化。在仿真實驗中我們可以看到，對傳動軸的使用壽命影響最大的地方在于軸內徑和外徑之間的比，以及花鍵根部的應力集中。后者的尺寸和主動輪軸的尺寸關聯，改變其中一個的尺寸就必須改變另一個部件的尺寸，但主動輪軸和履帶車輛的行駛效能息息相關，因此不能隨意改變，所以我們只能從傳動軸的內徑和外徑之比入手。最適用的作法是通過改變履帶車輛傳動軸的內外徑尺寸來實現質量的降低，從而延長傳動軸的使用壽命，達到優化的目的[3]。我們可以通過ATV來對傳動軸的內徑及外徑進行調試，而通過實驗發現，減少外徑或者內徑都會對傳動軸的質量和使用壽命造成很大的影響，相反，適當增加減速器傳動軸的內徑，有助于提高其質量，延長傳動軸的使用壽命，對優化履帶車輛的傳動系統有很大的提升作用，基于這一點，我們在優化履帶車輛的減速器傳動軸時可以從內徑入手，以增大內徑的方式來實現優化其結構的設計目的。

結語

分析履帶車輛的使用壽命及優化方案，我們就要計算其約束反力矩來得到車輛的變動載荷，因此在設計過程中我們要先計算力矩數據，并以此為基礎展開仿真實驗，然后就軸徑變化對部件壽命展開進分析，從而了解到傳動軸的合理設計模式及結構大小，并對此作出一定的調整，以優化減速器傳動軸的結構。

參考文獻

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朱昊，張豫南，張舒陽.電傳動履帶車輛分布式制動穩定控制研究[J].計算機仿真，2018.11：006.