履帶行走裝置設計說明

1、工程鉆機一履帶行走局部設計摘要工程機械是國民經濟建設及國防工程施工中使用的重要技術裝備，在國民經濟建設中，尤其是城市建設、民用建筑、水利建設、道路構筑、機場修建、礦山 開采、碼頭建造、農田改進中，工程機械起著越來越重要的作用。我國的工程機 械行業(yè)目前進入了一個高速開展階段，推、挖、裝、起重、鏟土運輸、筑路、農 用機械等各種品種齊全并形成了系列化，各種工程機械雖然品種很多但根本上可 劃分為動力裝置、行走裝置和工作裝置。履帶行走裝置的挖掘機履帶行駛系統包括車架。行走裝置和懸架三局部。車架是整體骨架，用來安裝所有的 總成和部件。行走裝置用來支持機體，把動力 裝置傳到驅動輪上的驅動轉矩和旋轉運動變?yōu)檐?/p>

2、輛工作與行駛所需的驅動力和 速度。懸架是車架和行走裝置之間互相傳力的連接裝置。本文在詳述履帶行走裝置整體設計的根底上，又對驅動輪、拖鏈輪、導向輪、 支重輪結構進行了設計，對一些關鍵局部進行了設計校核計算。對各個輪的加工 工藝有粗略的描述。本文還詳述了減速系統的設計包括軸、齒輪的選擇及校核。關鍵詞：整體設計；驅動輪；支重輪；減速系統AbstractConstruction Machinery is a national economic construction and national defense construction in the importance of the use of t

3、echnical equipment, construction in the national economy, especially in urban construction, civil construction, water conservancy, road building, airport construction, mining, pier construction, agricultural improvement, mechanical engineering is playing an increasingly important role. Chinas constr

4、uction machinery industry has now entered a phase of rapid development, pushing, digging, loading, lifting, shoveling transport, roads, agricultural machinery and other species and formed a complete series, all kinds of construction machinery but although many species can basically be classified int

5、o power plant, operating equipment and working equipment.Crawler excavator crawler traveling device system includes the frame. Walking devices and suspension of three parts. Overall skeleton frame is used to install all the assemblies and components. Walking device used to support the body, the powe

6、r plant came on the drive wheel torque and rotary movement into a vehicle required for work and driving the driving force and speed. Suspension is a walking frame and transmission device between the connected devices.In this paper, detailed walking track devices based on the overall design, but also

7、 on the driving wheel, drag chain, guide supporting wheels structure design, for some of the key parts design verification calculation. For each round of processing technology has a rough description. This article also details the system including speed shaft, gear selection and verification.wheel,o

8、f thedesign,Keywords: the overall design, wheel, supporting wheels, slowing the Department目錄摘 要 IAbstract II第一章 前言 11.1 國履帶式液壓驅動底盤的現狀 1第二章 履帶式行走裝置的總體方案設計 52.1 履帶式行走裝置的特點 52.2 國履帶式液壓驅動底盤的開展趨勢 52.3 產品的主要技術要求 62.4 總體設計依據 72.5 履帶式行走裝置的功用與組成 72.5.1 驅動輪 82.5.2 支重輪 82.5.3 導向輪 92.5.4 緩沖裝置 92.5.5 托鏈輪 92.6 考慮

9、到的假設干方案的比較 112.7 履帶式行走裝置的接地比壓 122.8 運行阻力計算 12履帶支承長度L、軌距B和履帶板寬度b 122.8.2 履帶的緊度計算 132.8.3 節(jié)距 132.8.4 運行阻力計算 132.9 擬定和分析傳動方案 15第三章 傳動方案的總體設計及各零部件的設計 163.1 選擇液壓馬達 163.2 液壓馬達選取 163.3 液壓泵的選取 17第四章 驅動輪的設計 184.1 驅動輪的整體設計 184.2 驅動輪的形狀 184.2.1 驅動輪的結構 184.2.2 驅動輪齒數的設計計算 184.3 驅動輪各局部結構尺寸 194.4 軸的設計 20441 軸直徑確實定

10、 20442 心軸的強度校核 214.5軸承的計算 224.6 驅動輪的加工工藝 234.6.1 工藝方案 234.6.2 工藝基準選擇 244.6.3 加工順序的安排 244.7 標準件的選擇 24第五章支重輪和托鏈輪的設計及計算 265.1支重輪的直徑 265.1.1 支重輪的摩擦阻力囘 265.1.2 支重輪的摩擦阻力 265.1.3 支重輪軸強度的校核： 265.2 支重輪的加工工藝 28選材及結構 285.2.2 熱處理 295.2.3 外表噴丸 305.2.4 壓力機壓銅套 305.3托鏈輪輪及軸的強度校核 31531根據軸的結構圖做出軸的計算簡圖31根據軸的計算簡圖做出軸的剪力圖

11、與彎矩圖 32533確定材料的許用切應力和彎曲應力 33534校核軸的剪切應力及彎曲強度 33第六章 導向輪的整體設計 356.1導向輪的結構設計 36導向輪的結構形狀 36輪軸的設計 36軸徑d確實定 37軸的強度校核 386.3 導向輪外部尺寸 39輪的尺寸 396.4軸承的計算 40驗算軸承的平均壓力 P單位./MPa 40驗算軸承的pv 單位Mpa.m/s值 41驗算滑動速度0 單位|m/s| 416.5 標準件的選擇 41第七章履帶的選擇 438.1結構形式和設計要求 44結構形式 44對緊裝置的設計要： 458.2設計方法 47履帶的緊度 47緩沖彈簧的預緊力區(qū)1和最大彈性行程時的

12、力Pl。 47緩沖彈簧的彈性行程囤 48緊裝置零件的壽命計算工況 48結論 48致 50參考文獻 51第一章 前言1.1 國履帶式液壓驅動底盤的現狀底盤的作用是支承、安裝發(fā)動機及其各部件、總成，形成車輛的整體造型， 并動力，使整車產生運動，保證正常行駛。我國生產履帶底盤的歷史較短， 與起重機的開展根本相同， 與世界先進國 家相比，國履帶底盤的技術含量低、 系列化程度低， 在制造和設計上還存在一定 的差距。近年來，國履帶起重機的快速開展，給履帶底盤的開展帶了機遇，系列 得以不斷的提高。履帶式與輪式底盤的比較行走依靠履帶裝置的的底盤為履帶式底盤， 行走依靠輪胎前進的底盤為輪胎 式底盤，履帶式底盤具

13、有全回轉轉臺，起升高度大，牽引系數高，爬坡度大，行 駛速度低， 行駛過程中可能對路面造成損壞， 一般不宜在公路上行駛。 履帶式與 輪胎式相比，因履帶與地面接觸面積大，故對地面平均比壓小，可在松軟、泥濘 地面上作業(yè)。目前國生產履帶底盤的主要廠家有邦力、一飛工程機械、奉化優(yōu)嘉力液壓、 五一重工挖掘機履帶總成、杰瑞液壓傳動。1 邦力專業(yè)生產橡膠和鋼制履帶行走底盤，有 5 噸、8 噸、12 噸，最大 克最大 130 噸的底盤行走，產品大量用于各種履帶行走機構中，有挖掘機，鉆 機，煤礦設備等行業(yè)中；同時，專業(yè)生產非開挖鉆機履帶底盤，各種鉆機履帶行走底盤。結構性能特點： 支承主機重量，具有前進、后退轉彎行

14、走之功能。 橡膠履帶采用日本技術生產的建筑機械型，承載能力、牽引力大，噪音低，不傷及柏油路面，具有良好的行駛性能。 配有藏式低速大扭矩馬達行走減速機，具有高通過性能。 形行走架，結構強度、剛度大，利用折彎加工。 支重輪、導向輪采用深溝球軸承，一次性加黃油潤滑，免使用中維護和 保養(yǎng)加油。 軸端雙密封結構，保證潤滑油密封不外漏，并能防止泥水進入輪腔。 支重輪，導向輪、驅動輪齒采用合金鋼并經淬火處理，耐磨性好，使用 壽命長。 彈簧漲緊機構彩螺桿調節(jié)，可靠性高。性能參數： 底盤自身質量 1.4t ，機械允許總重 6-6.5t 。 履帶高度低， H=466mm 。 行駛速度高 v=2-4Km/h 。 行

15、走液壓馬達減速機工作壓力 PH=20Mpa ，Q 總 =1634ml/r ， MH=5724N m。 牽引力大，T=5536kg，牽引能力92% 理論值，爬坡能力a 30 地比壓力 p=0.038Mpa 。目前該產品從 4T 到 18T 已成系列化批量生產。2一飛專業(yè)生產各種進口，國產挖掘機，推土機，攤鋪機，旋挖鉆機，給料機，裝載機等各種工程機械鏈軌， 履帶總成，各種鏈軌節(jié)， 鏈軌合件，銷套， 履帶板及四輪產品。各種型號小挖橡膠履帶，橡膠塊，節(jié)距 101 ，106 ，135 ， 140 ，154 ，160 ，171 ，190 ，203 ，216 ，228 ，240 ，260 等 10 余種規(guī)格

16、， 上百個系列。3奉化優(yōu)嘉力系列履帶底盤選用高品質的行走馬達、減速機，體積小、 重量輕、輸出扭矩大、制動可靠，整體行走機構更加緊湊。4五一重工主要經營進口挖掘機、推土機底盤件。直接從國外生產廠家 進貨,以意大利，日本，國底盤件為主。產品有進口挖掘機、推土機履帶總成： 支重輪、引導輪、托鏈輪、驅動輪、鏈軌、螺栓、鏈板、鏈節(jié)、斗軸、肖、套等。 這些優(yōu)質進口零件廣泛應用于：CATERPILLAR 卡特、KOMATSU 小松、 HITACHI 日立、 KATO 加藤、 SUMITOMO 住友、 KOBELCO 神 鋼、 DAEWOO 大宇、 HYUNDAI 現代等各種進口或合資挖掘機、推土機， 重型工

17、程機械。 5 杰瑞專業(yè)生產橡膠 JRXD 系列和鋼制履帶 JRLD 行走底盤，有 5 噸、8 噸、 12 噸，最大克最大 130 噸的底盤行走，產品大量用于各種履帶行走機構 中，有挖掘機， 鉆機，煤礦設備等行業(yè)中； 同時，專業(yè)生產非開挖鉆機履帶底盤， 各種鉆機履帶行走底盤。結構性能特點： 支承主機重量，具有前進、后退轉彎行走之功能。 橡膠履帶采用日本技術生產的建筑機械型，承載能力、牽引力大，噪音 低，不傷及柏油路面，具有良好的行駛性能。 配有藏式低速大扭矩馬達行走減速機，具有高通過性能。 形行走架，結構強度、剛度大，利用折彎加工。 支重輪、導向輪采用深溝球軸承，一次性加黃油潤滑，免使用中維護和

18、 保養(yǎng)加油。 軸端雙密封結構，保證潤滑油密封不外漏，并能防止泥水進入輪腔。 支重輪，導向輪、驅動輪齒采用合金鋼并經淬火處理，耐磨性好，使用壽命長。 彈簧漲緊機構彩螺桿調節(jié)，可靠性高。履帶底盤的主要用途是支撐機架，為各總成提供支撐，其性能直接影響到作 業(yè)能否順利進行，由于其工作環(huán)境惡劣、泥腳深負荷重，采用一般的輪式昴易出 現掛不上檔、亂檔，離合齒輪牙嵌磨損、別離撥叉磨損、行走離合打滑，甚至輸 出軸斷裂。采用液壓驅動底盤后，能夠克服上述缺點，從而使整機性能得到了很 大的提高。能夠用為多種工程機械的行走裝置第二章 履帶式行走裝置的總體方案設計2.1 履帶式行走裝置的特點(1) 支承面積大，接地比壓小

19、。例如，履帶推土機接地比壓為0.02Mpa0.08 Mpa, 而輪式推土機的接地比壓一般為 0.2Mpa 。因此，履帶推土機適合在 松軟或泥濘場地進行作業(yè)，下限度小，滾動阻力也小，通過性能較好；( 2)履帶支承面上有履齒，不易打滑，牽引附性能好，有利于發(fā)揮較大牽 引力；( 3 )結構復雜，質量大，運動慣性大，減振功能差，使得零件易損壞。因 此，行駛速度不能太高，機動性能差。2.2 國履帶式液壓驅動底盤的開展趨勢由國外履帶底盤的開展現狀， 可以看到履帶液壓底盤開展趨勢有以下幾個特 點：八、( 1 )為適應大型工程工程的需求 ,履帶底盤正在迅速向超大噸位開展由于各種工程建設的大型化，所需的配套設備

20、構件等的重量也不斷增加 ,對 超大型起重設備的需求也愈來愈多， 為了實現起吊大的重物 ,在原有 起重機的基 礎上增加超起裝置，不僅擴大了履帶起重機的工作圍 ,而且提高了履帶起重機的 利用率。2)充分運用新技術、新材料、新工藝、新的設計方法 ,使整機性能大大提充分利用新技術、新工藝來提高產品質量，并不斷開發(fā)新材料、新結構、新 功能提高產品競爭力。例如1000 MPa抗拉強度的臂架材料已被 廣泛采用,從 而大幅度地降低了臂架自重， 提高了產品起重性能。 整機的結構也逐漸采用高強 材料,通過優(yōu)化設計顯著減輕整機重量，同時為保證整機穩(wěn)定性 ,增加 了必要的 車身壓重，這些都使得大噸位產品能夠具有較高的

21、性能和良好的經濟性。3核心技術化 各大知名企業(yè)均具有其獨特的核心技術 ,并不斷創(chuàng)新，努力保持在同行業(yè)的 領先地位?，F在各大公司均下大力氣研究開發(fā)自己的核心技術 ,以不斷提升自己 的產品檔次和競爭能力。4操作控制系統的智能化隨著計算機技術和電子技術的不斷開展， 逐步完善的計算機控制技術和集成 傳感技術在履帶底盤行業(yè)得到廣泛的應用 ,先進的電子控制和電腦 操作系統的 配置已非常便。各種電子監(jiān)控系統、運行作業(yè)時的在線故障檢測和診斷、智 能 化總體控制等是今后履帶底盤不斷向智能化方向開展的重要研究領域。2.3 產品的主要技術要求主要技術指標有馬達輸出功率確實定、 液壓泵的選取、履帶底盤的接地比壓、 履

22、帶的參數設計， 要求履帶有較好的通過性，接地比壓較高，越野性能強，穩(wěn) 定性好，在潮濕、粘重土地上履帶底盤具有較好的的使用性能。1 液壓系統的設計計算，包括液壓泵、液壓馬達的選型和參數確定。2履帶緊裝置的設計。3驅動裝置的設計。(4 )機架的結構設計關鍵技術主要包括液壓系統的設計和驅動裝置的設計，液壓系統的參數選取 和驅動裝置的合理布置對履帶底盤的性能具有重要影響。2.4總體設計依據本設計是根據常用履帶設計方法和較成熟和現代設計方法，參考了工程機械 履帶底盤設計的通用原那么，依據所給的動力選取了液壓元件，結合機械設計手冊， 選擇了標準件，總體結構設計參照了紅拖拉機的結構形式。2.5履帶式行走裝置

23、的功用與組成履帶式行走裝置的功用是支承機體及機械的全部質量，將發(fā)動機傳到驅動輪 上的扭矩轉變成機械行駛和進行作業(yè)所需的牽引力，傳遞、承受各種力、力矩， 緩和路面不平引起的沖擊、振動。履帶式行走裝置有結構完全相同的兩局部， 分別裝在機械的兩側，主要由支 重輪、托鏈輪、引導輪、緩沖裝置及履帶等組成，如圖 2-1 o圖 2-1 總體結構示意圖1驅動輪 2.履帶 3. 托輪 4.臺車架 5.支重輪 6. 緊裝置 7.導向輪本設計的工作原理： 液壓泵通過驅動液壓馬達帶動驅動軸轉動， 從而驅動整 個底盤行走， 中間的緩沖裝置是為了緊履帶、 防止履帶橫向滑脫以及在行走系統 卡入石塊時能減小殼體和履帶的應力。

24、2.5.1 驅動輪在履帶工程機械上，多數是把驅動輪布置在前方，驅動輪中心的高度 hk 應 有利于降低整機的重心高度，其直徑尺寸 Dk，應有利于增加履帶的接地長度， 但在決定上述兩個尺寸時，還需綜合考慮整機的離地間隙和離去角屮2的值。履帶推土機的屮2值，一般不超過2o50。2.5.2 支重輪功用：支重輪用螺釘固定在輪架下面， 用于支撐機械的質量， 并將質量分布 在履帶板上。同時還依靠其滾輪凸緣夾持鏈軌不使履帶橫向滑脫脫軌 ，保證 機械沿履帶方向運動。結構布置：根據功率大小，履帶推土機每側有 47 個支重輪，功率小的取下限，功率大的取上限。當履帶接地長度一定時，增加支重輪個數，可使接地壓強均勻，減

25、少履轍深度金額滾動阻力，但增加個數后，勢必減少直徑，從而增大 支重輪在履軌上滾動的阻力， 綜合考慮這兩個因素， 一般取支重輪直徑 Dz=1輪軸之間的距離h=2.32.6lt，最前端的支重輪位置應保證緊輪調整到最后極 限位置而緩沖彈簧又壓縮達最大值時不會發(fā)生干預。 驅動鏈輪齒頂與支重輪輪轂 之間，應留有足夠的間隙，以防積泥。2.5.3 導向輪功用：引導輪安裝在臺車架的前部， 它主要用來引導履帶的行駛方向， 并借 助緩沖裝置使履帶保持一定的緊度， 減小履帶在運行中的跳動， 從而減小沖擊載 荷以及額外的功率損耗，并防止履帶脫軌。結構布置：較大的導向輪可以減少履帶載荷的波動，但增大導向輪直徑 D。 受

26、結構布置限制。導向輪輪緣最高點，應比驅動輪低 10 60mm ，這樣能使上 方區(qū)段的履帶依靠本身重量順勢前滑。輪緣的最低點那么受屮i限制。履帶推土機因前方有推土板開路，故接近角屮可較小，一般為1o30。試驗說明，導向輪軸與最前面的支重輪軸之間的距離， 一般不應小于履帶節(jié)距的三倍， 否那么履帶運 動的不均勻性太大。2.5.4 緩沖裝置功用：緩沖裝置的主要功用是使履帶保持有一定的緊度， 減少履帶的下垂和 在運動時的跳動。 同時當引導輪前遇有障礙物或履帶卡入石塊等硬物而使履帶過 于緊時，它能允許引導輪后移，以防止損壞機件。越過障礙物后，引導輪又在緩 沖裝置彈簧的作用下恢復原位。2.5.5 托鏈輪功用

27、：托鏈輪通過支架安裝在臺車車架上，其功用是用來將履帶上部托起， 防止履帶下垂過大，減小履帶在運動中產生的跳動和側向擺動?？拷寗虞喌耐?鏈輪，還能減小因驅動輪旋轉而將履帶沿驅動輪的切線方向甩動時所產生的履帶 下垂。結構布置：托鏈輪主要用來限制上方區(qū)段履帶的下垂量。因此，為了減少托鏈輪與履帶間的摩擦損失，托鏈輪數目不宜過多，每側履帶一般為12個。托鏈輪的位置應有利于履帶脫離驅動鏈輪的齒合，并平穩(wěn)而順利地滑過托鏈 輪和保持履帶的緊狀態(tài)。當采用兩個托鏈輪時，后面一個托鏈輪應靠近驅動鏈輪， 并使托鏈輪輪緣的上平面高度 hti與0.5D t之和等于或大于驅動輪的節(jié)圓半徑 0.5D k,以限制該處履帶下垂

28、，并使履帶易于脫開齒合。托鏈輪的位置尺寸，通常 為|心 0.411，|lti 0-5(l lt2)。履帶功用：履帶用來將整個推土機的重量傳給地面、并保證推土機有足夠的牽引 力、履帶直接和土壤、沙石等較復雜地面接觸，并承受地面不平所帶來的沖擊和 局部負荷，因此，履帶除應具有良好的附著性能外，還要有足夠的強度、剛度和 耐磨性。設計原那么：(1 )底盤的平安設計平安設計包括對材料的平安選擇和使用，材料的選擇不但要滿足功能要求， 而且要同時滿足使用過程中的平安要求，此外要考慮作業(yè)環(huán)境因素及超負荷工作 的可能性，要有適當的平安保險系數。(2 )底盤的質量可靠3人機匹配的平安工效學原那么4經濟性原那么和可

29、行性原那么2.6 考慮到的假設干方案的比較液壓傳動裝置中泵與馬達可分式結構形式， 這種結構形式便于元件布置， 給 工程機械的設計帶來極大方便， 使結構多樣化并提高了性能， 液壓傳動裝置的特 點往往是通過與液力機械傳動比較得出的，概括如下：1馬達輪獨立驅動方式省去了變速箱，差速器、驅動橋以及輪邊減速， 提高傳動效率，降低了機器本錢，便于零件布置。安裝、設計自由度大，車輛性 能和結構形式多樣化， 這是其它傳動不可比較的。 正因為如此， 對那些需要裝有 多個工作部件的復雜結構的工程機械和需要特殊牽引性能的車輛， 液壓傳動無疑 中最好的選擇。同時，馬達獨立驅動的方式可以實現差速轉向，可以原地轉向， 也

30、可以簡化機械轉向機構， 對那些因結構限制不便采用機械轉向或對轉向性能有 特殊要求的，這是非常必要的。2 在閉式液壓傳動中， 可以使轉矩雙向對稱傳遞，這一性能使閉式液 壓傳動無須變速裝置即可實現前進、 倒退操作， 同時具有反拖制動能力， 操縱方 便，感覺良好，可減少剎車功率和磨損。3操縱和控制和多樣性是液壓傳動的一大特點，這樣的由其快速動態(tài)特 性及其結構特點決定的。改變變量泵斜角和方向即可方便地實現平穩(wěn)換向和變 速，前進、倒退、制動、變速只需要一根操縱桿即可完成，操縱生物工程化。液 壓傳動功率大， 扭矩慣量比大， 因而動態(tài)性能好， 加之閉式系統在減速過程中具 有制動能力， 因而速度變化快捷柔和，

31、 沖擊小， 迅速變換前進方向和加減速不會 損壞傳動系統和車輛。前進和倒退可以獲得相同的速度2.7履帶式行走裝置的接地比壓履帶行走裝置的尺寸和接地比壓確實定，主要考慮的是鉆機工作質量、行 走時的工作條件、行走速度等。由于工程鉆機的行走大多是輔助功能，行走速 度較慢，一般在選擇或設計履帶行走裝置時主要考慮鉆機的質量和驅動能力。在確定鉆機的接地比壓時主要考慮鉆機行走的地層條件，再根據接地比壓確定履帶行走裝置的尺寸。目前，工程鉆機主要考慮的是平均接地比壓，其計算公mg 9.81 600077772 c ce 仆式為：p 3.54KPa 0.035MPa2bL 2 42.768 194.4式中：p 履帶

32、平均接地比壓Pa ；m 鉆機的工作質量kg；b 履帶的寬度m；L履帶的接地長度m；|_h0 履帶高度m；g重力加速度g=9.81m/s2.8運行阻力計算履帶支承長度L、軌距B和履帶板寬度b令l驅動輪與引導輪之間的輪距；h 表示高度；G表示整機質量；L 1.07陽 1.07犯 1944mm軌距 B : 1.2 1.4B履帶板寬:1944mm1388.51620mm1.21.41.21.4b 0.220.80Lb (0.22 0.8) 1944mm(427.68 1555.2) mm由于是鉆機底座，?。篵=427.68mm履帶的緊度計算h的值一般取為:h (0.03 0.06)1。(0.03 0.

33、06) 1944mm 58.32 116.64mm節(jié)距t (15 17.5) 4 G (15 17.5) 4 6000(132 154) mm根據?機械工程手冊?，履帶的節(jié)距已經標準化，取節(jié)距為 154mm表2-2履帶底盤的主要技術參數額定功率軌距節(jié)距履帶板寬接地長度外形尺寸37kw150015442519442450 X 1500 X585運行阻力計算(1)履帶運行的阻力Fn履帶運行時，由于驅動輪與履帶鏈軌的嚙合、履帶銷軸間的摩擦以及支重輪、引導輪和驅動輪等滾動阻力和軸頸摩擦阻力等構成了履帶運行的阻力。計算時通常取履帶本身損失等于其垂直自重載荷的57%,即：Fn (0.05 0.07) mg

34、也可取履帶行走裝置的效率等于 0.70.85。(2) 土壤變形阻力 冋:|Fddmg上坡時：Fddmg cos |式中：一坡度角，二一運行比阻力系數，見表2-3 :表2-3運行比阻力爭數中線公路0. 06堅實土黯D.060.09野迪0.U9 UH2區(qū)地、耕地0. 100. 15冰揀瞬面0.030,04(3) 坡度阻力Zi :坡度阻力由于機械在斜坡上因自身重力的分力所引起的;Fs mg sin(4 彎阻力冋：|FI1晉式中：二一履帶轉彎時的摩擦系數；R履帶轉彎半徑(m)土壤悝質嗎汰值有雪的荒地濕地、耕地0.胡干的土略沼渾地0.850.?T的沙路U. KO.9泄?jié)竦恼衬ね?.4 *-0.5表2-4

35、履帶轉彎時的最大摩擦系數表max計算時一般取值圍為0.40.7，對于堅實地面取較小值，對于松軟地面取較大值。Ft (0.01 0.02)mg(5 )慣性阻力fJ :綜上所述，以上5種阻力中，以坡道阻力和轉彎阻力為最大，往往占到總阻力的2/3，但是轉彎阻力和爬坡阻力一般不同時進行。因此，在確定鉆機的行 走牽引力時，取二者的較大值，即:爬坡時：| Ft Fn Fd Fs R蛀歩口汁.FT Fn Fd Fr Fi對于鉆機履帶底盤設計時，有些阻力很難計算，一般行走牽引力取為整機重量的0.70.85，對于工作條件好了可以取小值0.72.9擬定和分析傳動方案液壓工程鉆機由工作裝置、回轉裝置、液壓傳動系統和

36、行走裝置四大局部組 成，行走裝置主要有履帶式和輪胎式兩種，他們的特點是：作業(yè)時不行走，行走 時那么采用專門的鎖銷把轉臺與底座固定， 并停止作業(yè)，履帶式行走裝置均由行走 液壓馬達通過減速器實現前進、后退、和轉彎，輪胎式行走裝置有機械傳動、半 液壓傳動和全液壓傳動三種形式。履帶行走裝置形式很多，其根本構造是類同的，大多由底座、行走液壓馬達、 減速裝置和履帶總成等構成，發(fā)動機的動力通過驅動輪傳給履帶， 因此，對其要 求應是與履帶嚙合正確，傳動平穩(wěn)，并且當履帶因銷套磨損而伸長后仍能很好嚙 合，履帶的驅動輪通常至于后部，這樣，履帶的緊段較短，減少了磨損和功率損 失。第三章 傳動方案的總體設計及各零部件的

37、設計3.1選擇液壓馬達設計參數、數據：整機重為 6t，行走速度02.5km/h ，爬坡能力三30。，接地比壓為0.20.8MPa，額定功率為50KW，總傳動比為i=6。大多 數履帶式液壓挖掘機的行走牽引力與機重有一定關系，由公式 |f(0.70.85)G 得牽引力 |F 0.8G 0.8 6000 48顧。3.2液壓馬達選取液壓馬達驅動方案有兩種。1高速方案：高速小扭矩馬達，配大減速比例減 速箱，優(yōu)點是尺寸小，質量輕，但減速箱結構復雜，價格高。2低速方案，低速大扭矩馬達，配一級減速小齒輪，優(yōu)點是傳動簡化，價格底，但馬達體積大，質量大。比較兩種方案及其履帶底盤的自身結構，選取低速大扭矩馬達較為合

38、理。(1) 驅動輪的角速度為w，那么W 豆 其中最大速度v=2.5km/h ，履帶輪半徑 r=500mm，得到 w=1.39rad/s(2) 驅動輪的轉速In 60 /2 |，得到|n 14r/min(3) 工作載荷力矩計算1GD/2 425 10 9.8 0.5/2 1225N m(4) 軸徑磨擦力矩 A22G2D 0.002 12250 0.304 7.448N 懇(5) 馬達的總負載力矩 忙 T1 T2 1233N m(6) 取 Pa=22.5MPa，行走馬達的排量 2 Tt/Pa0.44L/r查取液壓馬達技術參數選取邦力 GM2 -420系列，其參數如下：表3-1 GM2-420 馬達

39、參數表型號理論排量(ml/r )額定壓(MPa )最高壓力(MPa )穩(wěn)定扭矩(n m )持續(xù)轉 速最高轉速(r/mi n重量 (kg)GM2-420425253516580.7750750513.3液壓泵的選取根據轉速n=44r/min，每臺行走馬達所需流量：qt Qt nt / t 0.44 44/0.9522L / min系統需要的總流量：lQmax 2q/ v 5乩/伽系統最大功率計算：|W P Q max 25 63/ 60 37石額定功率：w=27kw選取液壓泵廠生產的XM-F40其參數如下：表3-2液壓泵參數表型號理論排額定轉速n/min最高轉速n/min穩(wěn)定轉速n/min額定壓

40、 力MPa輸入功率扭矩重量量ml/rXM-F281980375031.535381202940第四章 驅動輪的設計4.1 驅動輪的整體設計驅動輪用來將發(fā)動機的動力傳遞給履帶， 因此對驅動輪的主要要求使嚙合平 穩(wěn)。并在履帶因銷套磨損而伸長時仍能很好的嚙合。履帶行走裝置的驅動輪通常放在后部， 這樣既可縮短履帶驅動段的長度減少 功率損耗，又可提高履帶的使用壽命。4.2 驅動輪的形狀4.2.1 驅動輪的結構驅動輪的形狀決定于它同履帶的嚙合形式。 一般分為整體式履帶嚙合的驅動 輪和組合式嚙合的驅動輪。 驅動輪有整體鑄造齒圈和輪轂、 分開鑄造以及分段鑄 造三種。后兩種形式一般采用螺栓固定， 磨損后修復方便

41、也可以節(jié)約鋼材。 但與 整體式比較制造較為復雜。驅動輪用來將發(fā)動機的動力傳遞給履帶， 因此對驅動輪的主要要求使嚙合平 穩(wěn)。并在履帶因銷套磨損而伸長時仍能很好的嚙合。履帶行走裝置的驅動輪通常放在后部， 這樣既可縮短履帶驅動段的長度減少 功率損耗，又可提高履帶的使用壽命。4.2.2 驅動輪齒數的設計計算驅動輪齒數為1923 ,為使h不致過大又兼顧履帶運動的平穩(wěn)性當節(jié)距取最小值時，齒數取最大值。當節(jié)距取最大值時，齒數取最小值。驅動輪的節(jié)距 T0(1517.5)姬 (1517.5) 8.8 132154G為6噸；囤的單位為mm ; G的單位為kg取|t0154 ; |Z 214.3驅動輪各局部結構尺寸

42、驅動輪與履帶的嚙合有正常嚙合和特殊嚙合兩種。在正常嚙合中履帶的節(jié)距等于驅動輪的節(jié)距這樣就能同時有幾個節(jié)銷和齒嚙合，受力比較均勻。缺點是當作一段時間后履帶的節(jié)距由于磨損大于驅動輪節(jié)距使之不能很好的嚙合。在特殊嚙合中履帶的節(jié)距小于驅動輪的節(jié)距，這時只有最前面的一個輪齒和即將脫出嚙 合的一個節(jié)銷在嚙合。其它節(jié)銷都和各齒不接觸，特殊嚙合的優(yōu)點是當履帶因磨 損而增大節(jié)距時可以變成正常嚙合。特殊嚙合驅動輪齒廓繪制的方法：由于特殊嚙合所以驅動輪的節(jié)距比履帶節(jié)%距大一個值：|(0.010.05)T所以履帶的節(jié)距為150伽。驅動輪節(jié)圓的直徑：Dk T 式中：圓-卷繞在驅動輪上的履帶板數sin 180zl|zl

43、2 ; 為節(jié)圓的直徑單位為mm。代入數據的Dk 513mm齒形的繪制步驟如下：以| D/21為半徑畫圓在圓周上取兩點1和2，其節(jié)距等于 用。在以點1和點2 為圓心做兩個圓其直徑等于履帶節(jié)銷直徑 d設d (0.30.6) To 46mm當節(jié)銷1 處于圖中所示的位置時節(jié)銷2并不在圖中位置，而是在實線位置。因為點1和點3 的距離為T1，但當節(jié)銷1退出嚙合時，節(jié)銷2應該進入嚙合并在圖中2的位置。圖4-1齒廓的設計應使載荷由節(jié)銷1傳給節(jié)銷2的過程中，/是逐漸消失的。以保證不發(fā)生沖擊。也就是說在節(jié)銷1退出嚙合時履帶應處于圖中2-4的位置。以點2為圓心，T1為半徑畫圓弧，在以點1為圓心以|r (0.1 1.

44、2)d 46mm|為半徑畫圓 得交點4再以點1和點4為圓心做半徑為T1的兩個圓交于點5。以點5為圓心，以 r0.5d120mm |為半徑做圓弧既得齒形。齒頂圓的直徑：R Rk (0.81.2)d 290mm2齒厚等于：|0町 60rn)m由履帶的線速度V0.6m/ s|，由公式v 可知：R 30v230mm 3.14 n由于線速度為節(jié)銷與齒根的的速度所以 R為齒根圓的半徑為230mm用同樣的方法可以做出齒的另一面齒形。4.4 軸的設計4.4.1 軸直徑確實定初步確定輸出軸的最小直徑選軸的材料為45鋼。調質由表53取A 103dmin 施厝 63.35于是;式中P為輸出軸功率P 5.03Kwn

45、14r/min然后按軸上零件的裝配根據驅動輪結構設計由經驗取軸的直徑為80mm。確定各軸段的長度應盡可能使結構緊湊。同時還要保證零件所需要的裝配或 調整空間。軸的各段長度主要是根據各零件與軸配合局部的軸向尺寸和相鄰零件 必要的空隙來確定的。為了保證軸向定位可靠與齒輪和聯軸器等零件相配合局部 的軸段長度一般應比輪轂長度短23mm。所以取軸長為200mm。4.4.2 心軸的強度校核軸的計算通常都是在初步完成結構設計后進行校核計算。計算的準那么是滿足 軸的強度或剛度的要求。必要時還要校核軸的穩(wěn)定性。進行軸的強度校核計算時，應根據軸的具體受載及應力情況采取相應的計算 方法。此軸可以看作是承受均布載荷，

46、此心軸只承受彎距的軸應按彎曲強度條件 計算。通過軸的結構設計軸的主要結構尺寸以及軸上零件的位置和外載荷已確 定。軸上載荷可求得：按彎曲強度校核計算。計算步驟如下：(1)作出軸的計算簡圖(即力學模型)此軸可以看作是受到均布載荷。驅動輪承受載荷可按履帶和鏈軌的總重的四分之一計算，不必考慮自重。由履帶的重量為74 kg鏈軌的重量為482 kg所以受到的徑向載荷F為：F554 1041440NQf 7M l/ mm.(2)作出軸的剪力彎矩圖圖4-3(3)校核軸的強度軸的彎矩后可按彎曲強度計算：對于直徑 D=80mm的軸彎曲應力式中：丄一軸的計算應力；| i 許用彎曲應力Mpa ,1 60MPa軸的彎曲

47、應力:M 3500031W 0.1 80式中：M軸所受的彎矩；W軸的抗彎截面系數mm3，|w0.1d3/ M 2caV w1彎曲強度條件:軸的彎曲應力小于許用應力，即滿足彎曲強度的要求。4.5軸承的計算軸承所承受的徑向載荷Fr 1400N對于承受徑向載荷的軸承 P Fr許用支承中還會出現一些附加載荷比方沖擊力不平衡力，以及慣性力以及軸軸的撓曲或軸承座的變形產生附加力等等。這些因素很難從理論上精確計算。所以P fpF由表 13 6 可知：fp 1.21.8取 fp=1.5所以 P 15 1400 2100N根據式13 6 求軸承應有的根本額定動載荷冷對于球軸承3預期的計算壽命Lh 5000h60

48、 nLh .10621003 60 25 5000V1064100N選擇C=29800N的6014軸承，此軸的根本靜載荷C。24200 N驗算如下:663, 10C1029800Lh5000h60nP60 252400所以滿足工作要求4.6 驅動輪的加工工藝目前國外工程機械行業(yè)生產驅動輪大體有兩種方法：一種采用精密鑄造和摸段的方法制造齒塊毛坯。例如日本小松制作生產的齒塊只有三個齒形只加工 與驅動輪體輪轂裝配有關尺寸及外表而齒形局部不加工。 另一種方法是采用 鑄造的方法制造整體或齒圈毛坯。采用這種方法制造的齒形在尺寸精度，位置精 度以及外表粗糙度方面一般都很難滿足產品的技術要求，要進行機械加工4

49、.6.1 工藝方案驅動輪是工程機械履帶式挖掘機的傳動系統中最關鍵的驅動零件。 承受著復 雜的沖擊載荷，要求有很高的強度和剛度。是行走系統中一個形狀復雜，重量較 重加工要求較高的一種大型鑄剛件。工作材料為 45simn鋼。根據零件的技術要求和批量要求，將鉆 12 L16孔及齒形加工安排在機 械加工的最后一道工序。4.6.2 工藝基準選擇由該零件的技術要求可知口80H7孔是該零件的主要設計基準，也是裝配基 準。工序加工12 匚16孔及齒形的位置精度都是以 I80H7孔孔為基準。根 據基準重合的原那么和加工要求。以PI80H7孔作為定位基準。采用螺旋夾緊機構 夾緊工件及定位。4.6.3 加工順序的安

50、排首先，鑄造制造整體或齒圈的毛坯。鑄件不得有縮孔，縮松，砂眼和裂紋等 影響使用鑄造缺陷。然后進行回火處理?；鼗鸬哪康氖菫榱私档弯摷拇嘈浴?，通常跟淬火工藝聯合使用當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻的熱處理工藝。其次，根據該零件上12 口 16孔的技術要求采用專用夾具在搖臂鉆床上 鉆孔，然后利用鉆好的孔加緊工件。采用鏜刀在機床上采用近似加工法鏜削齒形。 本工序的操作步驟如下：鉆12 16孔一一鏜齒形R23采用分度裝置，分21次加工一一倒棱，去 毛刺最后齒部外表淬火處理。淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其他無機鹽、 有機水溶液等淬冷介質中快速冷卻。 淬火后鋼件變硬，但同時變脆。淬火是為了 提高材

51、料的硬度。硬度HRC4252，淬硬層深35mm ，過界硬度HRC3440 o4.7 標準件的選擇直接擰入被連接件的螺紋孔中，不用螺母。在結構上比雙頭螺栓連接簡單緊 湊。所以采用螺釘連接根據要求查設計手冊選用以下標準件：GB70-76 圓柱頭螺釘 M16*30選用的彈簧墊圈 GB93-76.12GB70-76 圓柱頭螺釘 M14*55選用的彈簧墊圈 GB93-76.12第五章 支重輪和托鏈輪的設計及計算5.1支重輪的直徑直徑 d=(0.8 1)t (0.8 1)154=123.2 154(mm)選為135mm支重輪的摩擦阻力 囘驅動輪一圈，損耗于履帶板銷套間摩擦的牽引力為:F； 蘭也；國一驅動輪

52、的齒數；同一銷軸直徑；冋一節(jié)距 zt5.1.2 支重輪的摩擦阻力支重輪沿履帶鏈節(jié)滾動的摩擦阻力匠和軸頸的摩擦阻力FW2組成匚 “ 2GfFw1d于是IIFwGdZ(md2f)613.5 (0.1 1 2 0.02)3.17NG 作用于履帶的總重量；也一支重輪的直徑(mm)； d 支重輪銷軸直徑(cm )； f滾動摩擦系數f=0.030.015(cm) ； m 支重輪銷軸與銷套間的摩擦 系數m=0.1 . F；支重輪摩擦阻力(V)。75.1.3 支重輪軸強度的校核:支重輪軸直徑為50mm，長度為240mm。材料為50Mn，在行走裝置中支重輪的總承載可忽略不計。所以支重輪的總承載為1/2噸位+1/

53、2履帶重+1/2 軌鏈重即:M “I M2 Ms2Mi 噸位；M2 履帶重；M3 軌鏈重所以 M 3278kg每個支重輪的承重為M 655.6kg5所以 G mg 6556N對支重輪軸進行受力分析，建立力學模型：如下列圖所示:圖5-1N 6556Nl 0.24m27316N/m0畫出彎矩圖:ql28圖5-227316 0.2428196.7NgmWZ32d 3.14 0.053232512 10d 0.05m所以 max 16.3MPaWz支重輪軸材料為50Mn，查資料可得:b 645 ; s 39050Mn為塑性材料，所以 s ; n取2由于| max匚所以該軸有足夠的強度5.2 支重輪的加工工藝行走裝置的履帶支重輪，工藝設計應先進行加工工藝路線設計。 支重輪為一個焊接件，加工工藝過程一般為支重輪半體加工與支重輪焊接成部件后整體加工。選材及結構在機械制造業(yè)中，許多形狀復雜，用鍛造方法難以生產，力學性能要求比鑄 鐵高的零件，可以用碳鋼鑄造生產，鑄造碳鋼廣泛用于制造重型機械、礦山機械, 冶金機械，機車車輛的某些零件、構件。鑄鋼有較高的強度和較好的塑性，鑄造 型良好，焊接尚好，且削性好。支重輪體的鑄造結構如下圖5-3將成型的兩鑄件通過焊接，使別離的兩材料牢固地連接在一起。522熱處理為了改善支重輪體的使用性能和工藝性能，要對其進行熱處理的工藝方法，