[发明专利]一种仿山羊蹄履带花纹结构

说明书

本发明涉及一种仿山羊蹄履带花纹结构，包括花纹本体，花纹本体的触土侧表面由仿生曲面构成，仿生曲面由仿生曲线拉伸所得，仿生曲线是模仿山羊蹄动态接地过程中蹄球切土固土运动序列提取的光滑曲线，这样的仿生曲面改变了传统的触土结构，能够增强花纹的附着性能，在形成的仿生曲面上还布设用于增大其与土壤接触面积的仿生槽状结构，进一步增强其附着性能，进而提高车辆通过性能，经过仿真模拟，该履带花纹结构可以有效提高履带板的地面附着力。

技术领域

本发明涉及工程仿生技术领域，具体涉及一种仿山羊蹄履带花纹结构。

背景技术

我国地形多样，包括高原、山地、丘陵、盆地与平原五种地形，其中，把不适于耕作的丘陵与山地合称为丘陵山区，丘陵山区是我国粮油糖及特色农产品的重要生产基地，而常用于此地区的农用履带车辆常因其履带板对地面附着性能不足易出现打滑，严重制约这类车辆的附着性能和通过性能，极大限制当地农业机械化发展。因此，如何更好地“以机适地”是发展丘陵山区农业机械化的重要思路。

研究表明，作为履带车辆与地接触部位，履带花纹结构是影响履带车辆附着性能的重要因素，可以直接影响车辆的诸多性能。已有公开专利201320380630.7从常规角度出发设计了两层防滑块，但该花纹结构不能保证车辆动态运动过程中花纹接地的连续性。

随着研究的不断深入，众多学者不再局限于传统花纹的理论设计方法，已经开始探索利用生物特征信息进行仿生花纹设计，山羊经常在凹凸不平的地面上行走，其四肢蹄端形貌已进化出能适应不同地表的几何形状，且蹄掌的附着能力较强。因此，基于山羊蹄宏微观结构，设计一种在丘陵山区具有高附着性能的仿生履带板花纹具有重要的实际应用前景。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种仿山羊蹄履带花纹结构，能够有效增强花纹的附着性能，提高车辆通过性能。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种仿山羊蹄履带花纹结构，设置在履带本体上，所述履带花纹结构包括花纹本体，所述花纹本体的触土侧表面由仿生曲面构成，所述仿生曲面上布置有仿生沟槽，所述仿生曲面由仿生曲线沿花纹本体长度方向拉伸所得，所述仿生曲线是模仿山羊蹄动态接地过程中蹄球切土固土运动序列提取的光滑曲线，所述仿生曲线满足方程：

y=0.00000000109x⁵-0.000000786x⁴+0.0002123x³-0.02325x²+0.5217x+63.96， 0x290；

其中0x101，为仿山羊蹄履带花纹固土段曲线，101≤x222，为仿山羊蹄履带花纹支撑段曲线，222 ≤x290，为仿山羊蹄履带花纹切土段曲线。

进一步地，仿生沟槽是基于山羊蹄球微观结构设计而成，沟槽横截面均为长轴a与短轴b尺寸比例为2:1的椭圆结构，中心均位于仿生曲线上，仿生曲线将上述椭圆结构划分为两部分，保留靠近花纹本体的部分曲线。

进一步地，单块花纹本体上所述仿生沟槽有9个，以仿山羊蹄履带花纹固土段曲线区间顶点为第一个仿生沟槽布置中心，其余仿生沟槽依次按间距排列，所述仿生沟槽结构在仿山羊蹄履带花纹固土段曲线排列间距为L1，在仿山羊蹄履带花纹支撑段曲线排列间距为L2，在仿山羊蹄履带花纹切土段曲线排列间距为L3，排列间距比例为L1:L2:L3=5:4:3。

进一步地，所述花纹本体高度为150mm，所述仿生沟槽横截面的长轴为9mm≤a≤12mm。

进一步地，所述花纹本体的横截面由仿生曲线、两个侧边和顶边围合而成，两个侧边分别在两端连接仿生曲线和顶边。

进一步地，所述花纹本体沿履带宽度方向延伸，在履带长度方向按一定的间距排列。