山地轨道运载机牵引钢丝绳空间结构分析与几何建模

山地轨道运载机牵引系统主要包括驱动卷筒、钢丝绳及载物滑车,钢丝绳是其核心组成部分.目前还没有明确针对山地轨道运载机钢丝绳的空间数学模型,为了进一步研究钢丝绳力学模型及失效行为,需要推导空间几何数学模型与三维模型,从而避免大规模试验来探究钢丝绳的使用寿命及其损伤规律.首先,山地轨道运载机属于农业运载新式机械,作业环境复杂,因此本文对钢丝绳绳径进行了重新计算.然后利用微分几何学及空间坐标变换原理,推导了山地轨道运载机牵引钢丝绳在直立及弯曲状态的空间螺旋方程.最后,为更直观了解该类钢丝绳的结构,通过已建立钢丝绳空间数学模型,运用MATLAB参数化功能及Solidworks软件曲线、扫描和实体阵列等功能建立钢丝绳三维实体模型.结果表明,通过推导出的钢丝绳在直立及弯曲状态的空间螺旋方程,得出该类钢丝绳直线段和弯曲段的曲率与挠率呈明显的周期性变化规律,并在三维建模中得到钢丝绳股和丝参考点系列坐标.提出了适用于山地轨道运载机牵引钢丝绳的空间螺旋方程,为后续轨道运载机钢丝绳力学模型建立及损伤机理的研究奠定基础.