一种基于重载车辆的轮胎和三角履带式复合行走机构的制作方法

本发明属于重载车辆行走机构。

背景技术

安装有三角履带的全地形车辆能够在雪地、沙漠、沼泽和泥泞丛林等各种地形上行驶，三角履带轮与普通轮胎相比具有通过能力强、牵引能力大、附着性能和稳定性好等特点。为使普通车辆获得真正的全地域机动能力，一般三角履带轮安装在用于四驱的机动车、大型拖拉机、联合收割机等农用车辆和重载型工程车辆，进一步提高了车辆的机动越野能力。目前，根据工况和载重量的不同，可分为不同形式。根据其有无自主驱动：自主驱动型和随动型；根据驱动方式不同：轮齿式和轮空式；根据承载方式不同：悬臂式和中间支撑式；根据承重量不同：重型，轻型和超轻型。

美国的mattracks公司为9298公斤的四轮驱动卡车开发的三角履带轮是一种自主驱动型悬臂式承载结构。该履带系列可配置几乎所有正在使用的能跑高速公路的四轮驱动车辆，其机动性比较高。但是连接主动轮和负重轮系采用边缘悬臂式连接架，由于悬臂重量较轻，在农村较恶劣工况时，当车辆运行转弯时会发生主动轮和负重轮偏转角度不一致的情况。悬臂连接架存在强度刚度明显不足，目前此种三角履带形式仅仅适合轻载运行车辆和路况情况较好的环境中。

另一种litefoot全地形车履带转换系统运用了一种独有的橡胶扭力反扭矩系统，以及革命性的可变形悬挂系统，保证了较大的地面接触，在任何地形条件下给您提供了难以想象的牵引力和机动性，保证了顺畅的可控驾驶。采用的三角履带轮系结合悬挂系统会引起车辆的上下起伏，增加了车辆的行驶阻力，采用的结构不适合重载型工程车辆，只适合轻型、机动性较高的四驱机动车，实用性较小，因此推广范围较窄。

soucytrack公司生产的悍马h2型四橡胶履带轮雪地车，其三角履带是一种悬臂式结构，采用铝质轮毂结构支撑。这样的设计保证了该车可以穿行各样的路况，可以用于农业、紧急救援以及探险工作。但是基于其三角履带轮系结构的设计，导致在动力方面需要发动机达到一个很高的扭矩峰值；此外，与其他三角轮系车相比，将其前方导向轮提升了一个高度，虽然在越野方面变得更加轻松，但是需要调高车辆的悬架和底盘，对传动系统也要大动手脚，这样的结构对车辆本体结构需要较大的变动。

国内杭州力维机械有限公司研制了用于全地形及轻型车辆的三角履带产品，是一种轮空式中间支撑式三角履带轮系结构，采用了扭杆张紧装置。主动轮和负重轮采用中间支撑进行连接，为了不影响主动轮旋转，其连接支撑架采用一边支撑，这样导致的问题是整个车身传递的质量大部分在支撑连接架上，重载情况下会发生明显的扭曲变形，因此只能承受轻型载荷。现有的履带轮结构整体载重能力仍然偏小，难以用于大中型机械以及大型军事装备，且结构自身稳定性、防翻性能有待提高。但由于其承载能力不足，震动过大，只停留在原理样机上，没有能够实现真正推广和应用

国内东方地球物理公司自主研发的kz系列可控震源车是一种摆动式支重轮三角履带轮系，轮系通过安装架与车桥、车架连接，使驱动轮脱离了行走架，消除了地面直接传递到驱动轮上的垂直载荷，提高了传动系统的寿命。缺点是整车重量明显增加，轮系张紧结构强度偏弱，橡胶履带张紧量偏小，导向轮结构不便于拆卸，支重轮不能更好的适应地表情况。

技术实现要素：

本发明提供一种基于重载车辆的轮胎和三角履带式复合行走机构，以解决目前存在的由于轮胎与地面接触面积比较小，在运行中会发生爆胎，易破坏铺设路面，牵引性能不高的问题。

本发明采取的技术方案是：

三角橡胶履带轮通过车桥链接与车辆底盘的前桥输入轴两侧连接，橡胶轮胎与车辆底盘的后桥半轴两侧连接；

所述车辆底盘的结构是：车架跨接在前桥、后桥半轴上，前桥的输出轴与三角橡胶履带轮的车桥链接安装在一起，发动机连接在底盘前侧，其输出轴连接离合器一端，离合器输出端连接变速器的输入轴，变速器通过万向节与传动轴一端连接在一起，传动轴另一端通过另一侧的万向节与驱动桥的主减速器输入轴连接，主减速器输出端锥齿轮与差速器中的齿轮啮合在一起，差速器的输出端连接半轴，半轴通过轮毂与后轮橡胶轮胎连接在一起；

所述三角橡胶履带轮的结构是：

车桥链接一端连接车桥输入轴，另一端与主轴通过平键进行连接固定，同时主动轮通过螺栓进行紧固，使其一起转动，中间支撑与法兰盘通过螺栓连接密封，另一端连接在支撑悬架总成上端进行传递整车动力；履带啮合大轮、履带啮合小轮与大负重轮、小负重轮连接在一起构成整体支撑行走轮系，大支撑轮轴、小支撑轮轴用自制挡圈一、内六角圆柱头螺钉一、弹性垫圈一、平垫圈一与负重轮系进行紧固连接；

大支撑轮轴通过轴承与方刚支撑块对称连接在整体支撑悬架两侧，支撑加强板一端倾斜焊接在方刚支撑块不同位置进行加强支撑，另一端焊接在主稳定支撑架上，并与小支撑轮轴通过轴承连接，主轴支撑方钢、矩形支撑板通过焊接连接在主稳定支撑架中间位置；

中间支撑与支撑悬架通过中心对称螺栓连接在一起，主支撑结构通过焊接方式与支撑悬架总成连接，矩形支撑板通过焊接连接在主稳定支撑架中间位置，大支撑轮轴通过轴承与方刚支撑块对称连接在整体支撑悬架两侧，支撑加强板一端倾斜焊接在方刚支撑块上；

法兰盘通过内六角圆柱头螺钉三、弹性垫圈三、平垫圈三与轴承端盖连接在一起实现对内部轴系结构进行密封，轴承端盖与主轴通过内六角圆柱头螺钉二、弹性垫圈二、平垫圈二紧固在一起，并固定在深沟球轴承外圈；主轴通过深沟球轴承实现与法兰盘相对运转，法兰盘与整体中间支撑通过螺栓连接；

法兰盘通过内六角圆柱头螺钉四、弹性垫圈四、平垫圈四连接在中间支撑板中间位置，以实现对内部轴系结构密封；

大负重轮和小负重轮结构相同，大负重轮的履带啮合大轮、端连接盘、大负重轮通过内六角圆柱头螺钉、螺柱连接在一起构成整体，与支撑轮轴通过自制挡圈二、内六角圆柱头螺钉五、弹性垫圈五、平垫圈五连接在一起共同构成轮系行走以及支撑系统，履带啮合大轮与橡胶履带进行啮合。

本发明提供一种随动型轮齿式中间支撑三角橡胶履带轮，能够在不改装或者少量改装轮式车辆的条件下，与车辆轮胎互换，降低车辆的接地压力，提高牵引性能，从而快速提升轮式车辆的越野能力，能够更好的适应近代各种车辆对高通过性与高机动性等苛刻性能的要求，融合了轮胎与履带行走机构的优点而研发的新型行走机构。

橡胶履带重量轻、振动小，不会破坏铺设路面，且相对于轮胎具有更好的通过性，三角履带兼具轮胎与传统履带的结构优点，较好克服了各种恶劣地形条件对机械作业的影响，大大扩展了履带式和轮式运输车辆的应用范围。

本发明的优点是对称支撑结构的设计使三角履带轮运行更加稳定可靠。所设计主动轮距离履带底部约为670mm，主动轮直径为550mm，主动轮对称分布在支撑结构的两侧，法兰盘是通过螺栓对称安装在中间支撑板的两侧，轴系结构全部对称密封在内侧，由车桥链接连接车桥主轴并且驱动主动轮运转，本发明的对称支撑结构代替了大多数三角履带系统主动轮只为于一侧、支撑结构位于一侧，这样避免了在运行过程中车体重心不稳导致履带行驶系统偏向的问题，见图3、图7和图8。

行走系统的支撑悬架通过方钢焊接而成，中间支撑顶部中心距离支撑悬架顶部约为350mm，支撑加强板一端倾斜焊接在方刚支撑块不同位置进行加强支撑；另一端焊接在主稳定支撑架上，并与小支撑轮轴通过轴承连接。主轴支撑方钢、矩形支撑板通过焊接连接在主稳定支撑架中间位置，结构稳定，并且设计的突出结构特点是抗弯抗扭能力比较强，且能承受较大的冲击载荷，见图5。

采用负重轮系齿履啮合的方式：履带啮合大轮、端连接盘、大负重轮通过内六角圆柱头螺钉、螺柱连接在一起构成整体；履带啮合大轮设计为24个齿与橡胶履带进行啮合，有效地较小了履带在恶劣工况下运行过程中的窜动，增大了橡胶履带与负重轮之间的附着力。大轮子尺寸规格为直径400mm，厚度70mm，内置轴承，大轮子中心距为1160mm；小轮子尺寸规格为直径250mm，厚度65mm，内置轴承；中间与支撑悬架相连接，橡胶履齿完全啮合在负重轮系中间位置，相比较其他三角履带形式，有效地提高了轮履之间的啮合力，增加了运行稳定性，适合于重载型工程车辆的安装，见图5、图11和图12。

轴系结构传动系统的设计，安装方便，加工工艺更加简单。传动系统主要由车桥链接、主动轮、法兰盘、主轴、平键、深沟球轴承组成，安装简单，密封良好，安装前只需检查各个轮子能否平稳运行。零部件安装完毕后只需保证法兰盘能平稳运转即可。

轮胎-履带式复合行走系统有效地减小了重载型工程车辆的接地比压。以重载型工程车辆集装箱正面吊为例，在港口运输货物过程中，当前正面吊总重量约为71t，吊起后总重可达110t，这样产生的70％的载荷加在车辆前桥中，致使前轮车胎发生挤压变形，而且在重载环境下由于轮胎与地面接触面积比较小，在运行中会发生爆胎情况。经过对轮胎和履带动力学recurdyn仿真计算对比，4层集装箱堆垛，起吊第3排4层14t重载集装箱时：轮胎接地比压p1＝350000/253081×10^-6＝1.383mpa，三角履带接地比压为p1¹＝370000/(768096×10^-6)＝0.482mpa；5层集装箱堆垛，起吊第2排30t重载集装箱：轮胎接地比压p2＝450000/279510×10^-6＝1.61mpa，三角履带接地比压为p2²＝470000/(768096×10^-6)＝0.612mpa；臂架于最大高度，起吊第1排6层45t重载集装箱：轮胎接地比压p3＝520000/283813×10^-6＝1.832mpa，三角履带接地比压为p3³＝540000/(768096×10^-6)＝0.703mpa；运输相同质量货物的前提下，橡胶轮胎接地比压约为履带接地比压的2.6～2.9倍，而且变形量较大，这样在选择轮胎上要求较高，有效地减小了接地比压，计算结果见仿真曲线图14～19。

为将来重载型工程车辆的三角履带系统以及轮胎-履带复合系统开发奠定基础。目前，国内仍然没有任何一辆工程车辆采用轮胎-履带复合行走系统。由于现在的三角履带系统只适用于轻型工程车辆如拖拉机、摩托车、轿车等，对于重载型如集装箱正面吊由于三角履带结构的缺陷仍然不能满足更换要求。本发明设计的随动型轮齿式中间支撑三角橡胶履带轮机构，其对称支撑结构与支撑悬架、履带啮合轮的特殊结构的设计更有效提高了对车体的承重载荷，适用于重载型工程车辆特别是像集装箱正面吊这种前桥承受变载荷，易于更换。整车采用的轮胎-履带复合行走系统有效减小了接地比压，适合于不同重量工况，扩大了使用范围。

附图说明

图1是本发明使用状态示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明轮齿式中间支撑三角橡胶履带轮轴侧结构示意图；

图4是本发明负重行走轮系轴侧结构示意图；

图5是本发明行走支撑轴侧结构示意图；

图6是本发明中间支撑与支撑悬架连接关系轴侧结构示意图；

图7是本发明主轴部分结构主视图；

图8是本发明主轴传动系统全剖结构示意图；

图9是本发明中间支撑板全剖结构示意图；

图10是本发明中间支撑结构主视图；

图11是本发明主动轮连接支撑传动系统轴侧结构示意图；

图12是本发明主动轮连接支撑传动系统全剖结构示意图；

图13(a)是本发明负重轮结构轴侧图；

图13(b)是本发明负重轮全剖结构示意图；

图14是货物质量为14t，橡胶轮胎所受地面支持力动力学仿真曲线示意图；

图15是货物质量为14t，三角履带所受地面支持力动力学仿真曲线示意图；

图16是货物质量为30t，橡胶轮胎所受地面支持力动力学仿真曲线示意图；

图17是货物质量为30t，三角履带所受地面支持力动力学仿真曲线示意图；

图18是货物质量为45t，橡胶轮胎所受地面支持力动力学仿真曲线示意图；

图19是货物质量为45t，三角履带所受地面支持力动力学仿真曲线示意图；

图20是仿真实验中三角履带受力原理轴侧简化图；

图21是仿真实验中轮胎-履带式复合行走系统简化受力图；

图22是仿真实验中整车行走系统(以轮胎和三角履带为主)相关装配尺寸图；

图23是仿真实验中结合不同重心以及工程车辆承载不同重量的工况划分图；

图中：1-车辆底盘、2-轮齿式中间支撑三角橡胶履带轮、3-橡胶轮胎、4-驾驶室、5-吊具伸缩臂、6-主吊臂、7-吊具转盘、8-液压缸、9-液压杆、10-吊具吊臂、11-吊臂伸缩起升臂、12-液压杆、13-液压缸、14-车体、15-集装箱；101-前桥、102-发动机、103-车架、104-离合器、105-变速器、106-传动轴、107-万向节、108-主减速器、109-差速器、110-半轴；201-主动轮、202-车桥链接、203-中间支撑、204-支撑悬架、205-小负重轮、206-履带啮合小轮、207-大负重轮、208-履带啮合大轮、209-橡胶履带；210-主支撑结构、211-自制挡圈一、212-内六角圆柱头螺钉一、213-弹性垫圈一、214-平垫圈一；215-法兰盘、216-轴承端盖、217-主轴、218-内六角头圆柱螺钉二、219-弹性垫圈二、220-平垫圈二、221-内六角圆柱头螺钉三、222-弹性垫圈三、223-平垫圈三、224-深沟球轴承6215、225-平键；226-内六角圆柱头螺钉四、227-弹性垫圈四、228-平垫圈四；229-端连接盘、230-自制挡圈二、231-内六角圆柱头螺钉五、232-弹性垫圈五、233-平垫圈五；2041-大支撑轮轴、2042-方钢支撑块、2043-支撑加强板、2044-主轴支撑方钢、2045-矩形支撑板、2046-小支撑轮轴、2047-主稳定支撑架。

具体实施方式

三角橡胶履带轮2通过车桥链接202与车辆底盘1的前桥101输入轴两侧连接，橡胶轮胎3与车辆底盘1的后桥半轴110两侧连接；

所述车辆底盘1的结构是：车架103跨接在前桥101、后桥半轴110上，前桥101的输出轴与三角橡胶履带轮的车桥链接202安装在一起，发动机102连接在底盘1前侧，其输出轴连接离合器104一端，离合器104输出端连接变速器105的输入轴，变速器105通过万向节107与传动轴106一端连接在一起，传动轴106另一端通过另一侧的万向节107与驱动桥的主减速器108输入轴连接，主减速器108输出端锥齿轮与差速器109中的齿轮啮合在一起，差速器109的输出端连接半轴110，半轴110通过轮毂与后轮橡胶轮胎3连接在一起。

所述三角橡胶履带轮2的结构是：

1)三角履带整体连接关系

车桥链接202一端连接车桥输入轴；另一端与主轴217通过平键225进行连接固定，同时主动轮201通过螺栓进行紧固，使其一起转动，中间支撑203与法兰盘215通过螺栓连接密封，另一端连接在支撑悬架总成204上端进行传递整车动力；履带啮合大轮208、履带啮合小轮206与大负重轮207、小负重轮205连接在一起构成整体支撑行走轮系，大支撑轮轴2041、小支撑轮轴2046用自制挡圈一211、内六角圆柱头螺钉一212、弹性垫圈一213、平垫圈一214与负重轮系进行紧固连接；主动轮201、履带啮合大轮208、履带啮合小轮206随着橡胶履带履齿一起转动，见图3，见图4；

2)支撑框架总成连接关系

大支撑轮轴2041通过轴承与方刚支撑块2042对称连接在整体支撑悬架两侧，支撑加强板2043一端倾斜焊接在方刚支撑块2042不同位置进行加强支撑；另一端焊接在主稳定支撑架2047上，并与小支撑轮轴2046通过轴承连接。主轴支撑方钢2044、矩形支撑板2045通过焊接连接在主稳定支撑架2047中间位置，见图5；

3)中间支撑与支撑悬架连接关系：中间支撑203与支撑悬架204主要通过中心对称螺栓连接在一起，主支撑结构210通过焊接方式与支撑悬架总成连接，矩形支撑板2045通过焊接连接在主稳定支撑架2047中间位置，大支撑轮轴2041通过轴承与方刚支撑块2042对称连接在整体支撑悬架两侧，支撑加强板2043一端倾斜焊接在方刚支撑块2042不同位置进行加强支撑，见图6；

4)主传动系统总成连接关系

由于主轴传动系统是对称分布在支撑结构两侧，故图中只给出部分对称轴系结构，主动轮201通过平键225与主轴217连接在一起，驱动主动轮高速运转；法兰盘215通过内六角圆柱头螺钉三221、弹性垫圈三222、平垫圈三223与轴承端盖216连接在一起实现对内部轴系结构进行密封，轴承端盖216与主轴217通过内六角圆柱头螺钉二218、弹性垫圈二219、平垫圈二220紧固在一起，并固定在深沟球轴承224外圈；主轴217通过深沟球轴承224实现与法兰盘215相对运转，法兰盘215与整体中间支撑通过螺栓连接，共同构成车桥到车桥链接202更换三角履带轮胎的整体传动系统，见图7和图8；

5)履带轮行走系统总成连接关系

主动轮总体传动系统通过轴系结构将其整车质量传递到中间支撑板203上，法兰盘215通过内六角圆柱头螺钉四226、弹性垫圈四227、平垫圈四228连接在中间支撑板中间位置，以实现对内部轴系结构密封，见图9、图10、图11和图12；

6)大负重轮连接关系

行走负重轮系结构包括大负重轮和小负重轮，具体结构只是尺寸上的不同，安装部件及其位置都是一样的，履带啮合大轮208、端连接盘229、大负重轮207通过内六角圆柱头螺钉、螺柱连接在一起构成整体；与支撑轮轴2041通过自制挡圈二230、内六角圆柱头螺钉五231、弹性垫圈五232、平垫圈五233连接在一起共同构成轮系行走以及支撑系统，履带啮合大轮208与橡胶履带209进行啮合，有效地较小了履带在运行过程中的移动，见图13。

本发明具有如下四项技术特点：

一、与主动轮201相连的轴系结构，车桥链接202通过螺栓与主动轮201一侧中心连接，主动轮201另一侧通过平键225与主轴217连接在一起，驱动主动轮高速运转。为了使连接方便，并且在运行过程中履带轮系与车身之间不发生晃动，设计主轴217、主动轮201、连接法兰盘215对称连接，与其他形式较为相同的中间支撑形式履带轮系相比较，结构明显稳定性增强，且可以承受更大的载荷，重心位置稳定，见图2、图9和图10。

二、中间支撑架与连接负重轮系的支撑悬架204的连接方式，中间支撑203与支撑悬架204主要通过中心对称螺栓连接在一起，主支撑结构210通过焊接方式与支撑悬架总成连接，小负重轮205、大负重轮207通过支撑轴与支撑悬架204连接在一起，进一步，通过自制挡圈211、内六角圆柱螺钉212、弹性垫圈213、平垫圈214将支撑轮轴与负重轮连接，主支撑结构210通过焊接方式与支撑悬架总成连接；大支撑轮轴2041通过轴承与方刚支撑块2042对称连接在整体支撑悬架两侧，支撑加强板2043一端倾斜焊接在方刚支撑块2042不同位置进行加强支撑；另一端焊接在主稳定支撑架2047上，并与小支撑轮轴2046通过轴承连接。主轴支撑方钢2044、矩形支撑板2045通过焊接连接在主稳定支撑架2047中间位置这样一方面起到了平稳传递整车载荷的传力作用，另一个方面也能有效的将主动轮与负重轮连接起来，防止了因支撑架位置约束导致主动轮无法转动的情况发生。与现有的支撑轮系相比较，支撑架结构设计解决了主动轮因连接偏心位置导致支撑架受力不均匀，结构更加稳定，见图3、图6、图7和图8。

三、履带啮合齿轮的设计，即与大负重轮207、小负重轮205和橡胶履带209的连接方式，履带啮合大轮208、端连接盘229、大负重轮207通过内六角圆柱头螺钉、螺柱连接在一起构成整体，履带啮合大轮208上有一定数目的轮齿与橡胶履带209上的履齿进行相互啮合连接。目前没有任何一种形式采用此种齿轮-负重轮一体的形式，主动轮201上由齿孔，与橡胶履带209内表面上的齿块相啮合，齿块兼有导向作用。一方面可以增加负重轮在重载情况下的强度刚度，另一方面可以通过设计履带不同形式来与之啮合，有效的防止了整个三角履带轮系在不同工况下与履带发生窜动的情况，实现了整车的平稳运行，见图3和图13。

四、基于重载型工程车辆的轮-履式复合行走系统，本发明行走系统采用前桥驱动，动力传动顺序分为两部分：首先车架103是跨接在前后车桥上的框架式结构，经悬挂装置、前桥、后桥支撑在车轮上，发动机102提供动力来源，经过离合器104-变速器105-传动轴106-主减速器108-差速器109-半轴110-轮胎4；其次，驱动桥101-驱动轮201-履带209-负重轮205、207-行走；轮系承载顺序为：车架103-驱动桥101-中间支撑203-支撑悬架204-负重轮205、207。驱动轮直接安装在驱动桥轮毂上，由驱动桥带动旋转，然后通过齿块啮合带动履带转动，履带依靠摩擦力带动导向轮、负重轮转动，达到行走的目的。轮胎-履带式复合行走系统提高了原有履带系统的机动性，减小了接地比压，不会破坏铺设路面，且相对于轮胎具有更好的通过性，见图2和图3。

工作原理：

①整车行走系统：该行走系统采用前桥驱动，动力传动顺序为：驱动桥-驱动轮-履带-负重轮；驱动轮直接安装在驱动桥轮毂上，由驱动桥带动旋转，然后通过齿块啮合带动履带转动，履带依靠摩擦力带动导向轮、负重轮转动，达到行走的目的。轮系承载顺序：车架-驱动桥-中间支撑-支撑悬架-负重轮。主动轮上由齿孔，与橡胶履带内表面上的齿块相啮合，齿块兼有导向作用。履带为橡胶材料外表面有齿块花纹，适合雪地、农田、沙漠、浮土等松软地表。

②三角履带主传动系统：车桥输入轴通过车桥链接202连接到传动系统主轴，主传动轴通过平键与主动轮201连接，法兰盘对中间支撑内部轴系结构实现密封，主动轮201通过深沟球轴承与中间支撑203实现相对运转运动，并带动橡胶履带209进行转动前进；车体通过中间支撑203将重量均衡施加在两侧三角履带上，中间支撑传递整车质量载荷到支撑悬架204上，进一步传递到大、小支撑轮轴，最后传递到负重轮系上，履带啮合大轮208同主动轮201一起啮合橡胶履带履齿实现转动进而向前运动，见图3、图11和图12。

下边通过仿真实验来进一步说明本发明的效果。

基于重载型工程轮胎-三角履带式复合行走系统车辆底盘：以重载型集装箱正面吊为例，设计了集装箱正面吊的整体结构，正面吊由车辆底盘1发动机提供动力，通过液力传动、电液控制、轮胎3行走，实现整车的行驶，本发明设计为前桥驱动，后桥转向，前轮为随动型轮齿式中间支撑三角橡胶履带轮2，后轮为橡胶轮胎4，整体为轮-履式复合行走系统，有效地减小了前轮的接地比压。其次车架是跨接在前后车桥上的框架式结构，经悬挂装置、前桥、后桥支撑在车轮上，发动机提供动力来源，经过离合器-变速器-传动轴-主减速器-差速器-半轴-轮胎将前桥与后桥连接在一起实现整车的运动调整。见图2。

吊臂升降及其吊具伸缩系统：集装箱正面吊通过液压缸13、液压杆12驱动吊具吊臂10、吊臂伸缩起升臂11的伸缩、俯仰，通过液压系统控制吊具伸缩臂5、主吊臂6和吊具转盘7的正反旋转、左右伸缩和侧向移动、整车行驶，实现了不同质量集装箱15的吊箱、搬运和堆垛，见图1。

仿真实验原理及其实验结果：

见三角履带受力原理轴侧简化图20：

轮胎-履带式复合行走系统简化受力如图21所示：

b：三角履带轮胎宽度，设计值为340mm；

b：轮胎中心距或三角履带中心距，设计值为2650mm；

l：三角履带接触地面有效长度，设计值为1656mm；

f：所受地面支持力大小；

p1、p2、p3、p4：选取轮胎和三角履带四个点；

σ1、σ2、σ3、σ4：四个点的对地压力；

α：吊臂升起和车体的相对角度，为变化值，计算时根据具体工况决定。

绕x轴和y轴惯性矩可以通过下式：

ix＝2l·b·(b/2)²iy＝1/6·b·l²(1)

正面吊车三角履带轮工作状态图中p1、p2、p3、p4点对地面压力σ1、σ2、σ3和σ4可通过以下计算方法得到。

取正面吊极限工作状态，即前轮承受载荷最大；这时有：

此时(α＝0)(7)

设计整车行走系统(以轮胎和三角履带为主)相关装配尺寸如图22，仿真结果表示，此种设计仿真运行更加平稳，更能得到比较理想的结果。

结合不同重心以及工程车辆承载不同重量将工况划分如图23所示：

15000mm为正面吊起升最大高度，1965mm、3815mm、6315mm分别为吊运不同质量货物距离三角履带轮前侧距离，故根据以上三种工况进行以下计算和仿真分析。

根据上述理论计算得到出初步的轮胎和三角履带接地面积，将相关参数模型导入到recurdyn中，建立三角履带和轮胎行走模型，赋予质量等相关参数。在三角履带主动轮质心位置添加并定义驱动，设置一定速度，检查无误后进行动力学/运动学仿真，设置仿真时间为20s，步数为200步，对轮胎和履带分别进行动力学recurdyn仿真实验，见仿真曲线图14～19，仿真分析结果如下：

分别对比轮胎和三角履带，仿真结果显示，如曲线图14和15：工况1载重量为14t时，初始运行时曲线会有一定震振荡波动，会出现较大的支持力，这是由于所建立地面和轮胎之间存在一定距离，在下落过程中所产生的，为软件所存在的系统误差，在真实运行过程中并不会出现，运行平稳时为轮胎真实接地压力约为350000n，如图14所示；工况1载重量为14t时，由于在运行过程中，履带板和地面之间会发生微小的波动振荡，故支持力大小会在一段时间内是变化的，取其曲线平均值大小，为三角履带真实接地压力约为370000n，如图15所示。

分别对比轮胎和三角履带，仿真结果显示，如曲线图16和17：工况2载重量为30t时，初始运行时曲线会有一定震振荡波动，会出现较大的支持力，这是由于所建立地面和轮胎之间存在一定距离，在下落过程中所产生的，为软件所存在的系统误差，在真实运行过程中并不会出现，运行平稳时为轮胎真实接地压力约为450000n，如图16所示；工况2载重量为30t时，初始运行时曲线会有一定震振荡波动，会出现较大的支持力，由于在运行过程中，履带板和地面之间会发生微小的波动振荡，故支持力大小会在一段时间内是变化的，取其曲线平均值大小，为三角履带真实接地压力约为470000n，如图17所示。

分别对比轮胎和三角履带，仿真结果显示，如曲线图18和19：工况3载重量为45t时，此时为最大载重量，初始运行时曲线会有一定震振荡波动，会出现较大的支持力，这是由于所建立地面和轮胎之间存在一定距离，在下落过程中所产生的，为软件所存在的系统误差，在真实运行过程中并不会出现，运行平稳时为轮胎真实接地压力约为520000n，如图18所示；工况3载重量为45t时，初始运行时曲线会有一定震振荡波动，会出现较大的支持力，由于在运行过程中，履带板和地面之间会发生微小的波动振荡，故支持力大小会在一段时间内是变化的，取其曲线平均值大小，为三角履带真实接地压力约为540000n，如图19所示。

结合理论计算公式(1)～(7)，计算不同工况接地比压整理如下：

工况1：轮胎接地比压：p1＝350000/253081×10^-6＝1.383mpa

三角履带接地比压：p1¹＝370000/(768096×10^-6)＝0.482mpa

工况2：轮胎接地比压：p2＝450000/279510×10^-6＝1.61mpa

三角履带接地比压：p2²＝470000/(768096×10^-6)＝0.612mpa

工况3：轮胎接地比压：p3＝520000/283813×10^-6＝1.832mpa

三角履带接地比压：p3³＝540000/(768096×10^-6)＝0.703mpa

结果分析：有效减小了接地比压，运输相同质量货物的前提下，橡胶轮胎接地比压约为履带接地比压的2.6～2.9倍，而且变形量较大，这样在选择轮胎上要求较高；另一方面，提高了稳定性和行车的安全性，增强车架的抗振、抗扭能力，随着货物质量的增加，吊臂也会相应伸长一定距离，这样对整车的稳定性会有一定影响，履带系统增强了稳定性，降低了接地比压。

综上，重载型工程车辆如集装箱正面吊主要由轮胎-三角履带式复合行走系统车辆底盘、车体、要实现某种功能的搬运、清障、运载等重载机构组成，适用于在整车重心位置实时变化、整体车辆变载荷运动、行驶在较为恶劣工况条件下的不同种类的重载型工程车辆，解决了当前存在的如橡胶轮胎受力较大易爆胎、轮式车辆受限于环境约束、更换较复杂、基架位于一侧导致承载重量不均匀、运行不平稳等一系列问题，并且随着货物质量的增加，吊臂也会相应伸长一定距离，这样对整车的稳定性会有一定影响，履带系统增强了稳定性，有效地减小了接地比压，对未来工程机械车辆行走系统的研发与设计具有重大现实意义。