1、底盤(pán)方案設(shè)計(jì)1.1方案與參數(shù)選取
總體方案見(jiàn)圖1。
①使用拖拉機(jī)作為牽引，前橋可轉(zhuǎn)動(dòng)。
②車(chē)架采用矩形結(jié)構(gòu)，車(chē)架縱梁高度1 100mm，車(chē)架寬2100mm，車(chē)長(zhǎng)5 000 mm.
③兩個(gè)車(chē)橋采用鋼板彈簧懸架結(jié)構(gòu)。
④支撐和裝卸均采用液壓控制。
⑤使用液壓控制裝卸臂實(shí)現(xiàn)自裝卸，
底盤(pán)的主要參數(shù)：
1)主要尺寸參數(shù)：
總長(zhǎng)5 000 mm；軸距4 200 mm；輪距1225 mm；前懸／后懸1000/1150；車(chē)架平面離地高度為1 100mm；車(chē)架寬度2 100 mm;最小離地間隙850 mm.
2)主要性能參數(shù)：
最高車(chē)速60 km/h；制動(dòng)距離(初速度30 km/h)<15 m；最大爬坡度（滿載）> 30%；最小轉(zhuǎn)彎直徑<15 m；百公里油耗<33 L。
3)質(zhì)量參數(shù)：
整車(chē)允許最大總質(zhì)量12 000 kg；底盤(pán)整備質(zhì)量4 000 kg.
1.2各總成系統(tǒng)
1)行走系統(tǒng)
行走系統(tǒng)采用輪式，前橋4個(gè)車(chē)輪且隨牽引車(chē)轉(zhuǎn)向，后橋4個(gè)車(chē)輪，具有良好的機(jī)動(dòng)性、通過(guò)性，適合林區(qū)的地面條件并保證了作業(yè)時(shí)機(jī)器對(duì)地面的附著力。同時(shí)，輪式行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，兩個(gè)橋上的零件均為市場(chǎng)上使用較為普遍的配件，降低了制造成本，提高了機(jī)器的通用性。
2)車(chē)架
為了實(shí)現(xiàn)底盤(pán)實(shí)用性，車(chē)架為矩形結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖2。材料采用Q235.車(chē)架縱梁截面尺寸250mm×150 mm x8 mm.從整車(chē)造型及穩(wěn)定性考慮，車(chē)架上平面平整，車(chē)架采用了架式結(jié)構(gòu)，全部型鋼焊接而成。此結(jié)構(gòu)車(chē)架與車(chē)身骨架全部參與承載，在承受載荷時(shí)，以強(qiáng)濟(jì)弱，從而使整車(chē)具有更好的強(qiáng)度和剛度。另外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)有限元對(duì)車(chē)架進(jìn)行強(qiáng)度分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，減輕底盤(pán)自重，在一定程度上降低能源的消耗。
3)支撐系統(tǒng)
車(chē)輛停止時(shí)，特別在林區(qū)，為了使底盤(pán)盡量保持水平，在底盤(pán)上安裝一個(gè)支撐系統(tǒng)。此支撐系統(tǒng)包括4個(gè)支撐液壓缸，分別固定在底盤(pán)后橋前后位置，利用液壓系統(tǒng)控制液壓缸伸縮，底盤(pán)運(yùn)輸過(guò)程中，控制液壓缸回縮防止影響底盤(pán)的通過(guò)性。粉碎機(jī)到達(dá)工作區(qū)域，控制液壓缸伸出提供支撐力，保證粉碎機(jī)作業(yè)的順利進(jìn)行。
4)液壓系統(tǒng)
液壓系統(tǒng)包括兩部分：4個(gè)支撐液壓系統(tǒng)、搖臂液壓系統(tǒng)。
根據(jù)底盤(pán)支撐的需要，支撐液壓系統(tǒng)有液壓泵、4個(gè)液壓缸、手動(dòng)換向閥等部件組成，見(jiàn)圖3。支腿液壓缸為并聯(lián)方式供油，故可實(shí)現(xiàn)液壓支腿單獨(dú)或同時(shí)伸縮動(dòng)作。裝卸臂液壓系統(tǒng)有液壓泵、3個(gè)液壓缸、手動(dòng)換向閥等部件組成。裝卸臂液壓系統(tǒng)控制裝卸臂裝卸，保證裝卸順利進(jìn)行。
5)制動(dòng)系統(tǒng)
行車(chē)制動(dòng)裝置作用于所有車(chē)輪。腳操縱，兩個(gè)橋?yàn)橐粋�(gè)制動(dòng)回路；主要由制動(dòng)總閥、掛車(chē)制動(dòng)閥、繼動(dòng)閥和相應(yīng)制動(dòng)分室組成，
制動(dòng)器為簡(jiǎn)單非平衡蹄鼓式，制動(dòng)鼓內(nèi)直徑270 mm，制動(dòng)蹄片寬度為80 mm.
6)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
該底盤(pán)車(chē)架上裝有鞍座，保證底盤(pán)行進(jìn)的穩(wěn)定性、安全性。
2、底盤(pán)三維建模與裝配
2.1底盤(pán)的結(jié)構(gòu)拆分原則
林間自裝卸剩余物粉碎機(jī)底盤(pán)的結(jié)構(gòu)把功能和原理相同的劃分為一部分，則可拆分為5部分：動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分、支撐部分、牽引部分、液壓部分。
2.2底盤(pán)主要部件建模
CATIA是法國(guó)達(dá)索公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)CAD/CAM/CAE/PDM -體化的應(yīng)用系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的三維造型功能。設(shè)計(jì)師通過(guò)CATIA裝配設(shè)計(jì)建立并管理基于3D的零件機(jī)械裝配件。裝配件由多個(gè)主動(dòng)或被動(dòng)模型中的零件組成，零件間的接觸自動(dòng)地對(duì)連接進(jìn)行定義，方便了CATIA對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)品進(jìn)行早期分析，基于先前定義零件的輔助零件定義和依據(jù)其之間接觸進(jìn)行自動(dòng)定位，可加快裝配件的設(shè)計(jì)進(jìn)度，后續(xù)可利用此模型進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)、分析和制造等。
零部件的繪制在實(shí)體造型( Part Design)模塊中就能完成，利用實(shí)體造型（Part Design）模塊中拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等功能，建立零部件的模型圖，零部件繪制時(shí)，注意編號(hào)的統(tǒng)一排列，零部件模型創(chuàng)建完成后，接著進(jìn)入裝配階段，由于整體機(jī)構(gòu)零部件數(shù)量的龐大，不可能一次性把所有的零部件都導(dǎo)人裝配空間中，因?yàn)榱悴考g的重疊將使裝配無(wú)法進(jìn)行，故裝配過(guò)程用模塊化的形式進(jìn)行。可將裝卸系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車(chē)系統(tǒng)等分開(kāi)裝配，然后再以產(chǎn)品的形式導(dǎo)人總的裝配空間，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的整體裝配。用產(chǎn)品裝配設(shè)計(jì)( Assembly De-sign)模塊根據(jù)同軸、共面和匹配等幾何約束關(guān)系將各零部件裝配起來(lái)。車(chē)架組裝時(shí)，主要用到共面。車(chē)橋組裝時(shí)，主要用同軸，同時(shí)注意輪距，組裝完成得到林間自裝卸粉碎機(jī)底盤(pán)的整機(jī)建模圖。
3、車(chē)體強(qiáng)度分析
車(chē)架是工作裝置與行走裝置相連接的部件，它有雙向的作用：既承受機(jī)體重量和工作中受到的阻力傳給行走機(jī)構(gòu)，又傳遞行走動(dòng)力并減小地面?zhèn)鹘o機(jī)體的沖擊，保證林間自裝卸粉碎機(jī)行駛的平穩(wěn)性和工作時(shí)的穩(wěn)定性。對(duì)車(chē)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出的基本要求是：結(jié)構(gòu)合理，具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，能夠使林間自裝卸粉碎機(jī)在惡劣的工作環(huán)境下保證工作安全進(jìn)行，同時(shí)兼顧美觀、便于維修等。
3.1計(jì)算載荷
1)垂直靜載荷
垂直靜載荷包括車(chē)架鋼結(jié)構(gòu)的重力、放置在車(chē)架上的粉碎機(jī)重力、柴油機(jī)重力、液壓系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)的重力、裝卸臂的重力等。
2)垂直動(dòng)載荷
垂直動(dòng)載荷是由于路面不平，車(chē)架本身狀態(tài)不良等因素引起沖擊和簧上振動(dòng)而產(chǎn)生的，通�？捎纱怪膘o載荷乘以垂直動(dòng)載荷系數(shù)而得。
垂直動(dòng)載荷系數(shù)的數(shù)值與車(chē)架運(yùn)行速度v( km/h)、彈簧裝置的靜撓度/ccm)以及所要計(jì)算的零部件在彈簧系統(tǒng)中的位置等因素有關(guān)，由經(jīng)驗(yàn)取動(dòng)載系數(shù)Kd=1.5。
評(píng)定車(chē)輛強(qiáng)度時(shí)，垂直動(dòng)載荷按靜態(tài)作用考慮，其方向和作用點(diǎn)均與垂直靜載荷相同。
4結(jié) 論
1)利用上述設(shè)計(jì)方案能保證底盤(pán)的強(qiáng)度，具有良好的機(jī)動(dòng)性，底盤(pán)能夠承載移動(dòng)粉碎機(jī)，實(shí)現(xiàn)粉碎機(jī)林間就地作業(yè)，可以對(duì)林區(qū)的枝椏進(jìn)行就地粉碎，避免了枝椏運(yùn)輸?shù)睦щy和危險(xiǎn)性。
2)對(duì)底盤(pán)進(jìn)行三維建模能更加直觀的表達(dá)底盤(pán)的構(gòu)成，同時(shí)為以后的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，仿真和有限元分析打好基礎(chǔ)。
3)本粉碎機(jī)底盤(pán)安裝一套支撐系統(tǒng)，通過(guò)液壓系統(tǒng)控制工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，保證粉碎機(jī)作業(yè)時(shí)穩(wěn)定和安全。
4)對(duì)粉碎機(jī)底盤(pán)的強(qiáng)度分析驗(yàn)證了車(chē)架的強(qiáng)度和可靠度，底盤(pán)可以安全可靠的承載粉碎機(jī)進(jìn)行作業(yè)。
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