履帶行走裝置設計

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1、工程鉆機履帶行走部分設計摘 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、農田改良中，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發(fā)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基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(tǒng)包括車架。行走裝置和懸架三部分。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)檐囕v工作與行

2、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基礎上，又對驅動輪、拖鏈輪、導向輪、支重輪結構進行了設計，對一些關鍵部分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(tǒng)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(tǒng)推薦精選AbstractConstruction Machinery is a national economic construction and national defense construction in the importance of the use of techn

3、ical 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 constructi

4、on 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 into po

5、wer 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 power p

6、lant 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 o

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

8、verification.Keywords: the overall design, wheel, supporting wheels, slowing the Department推薦精選 目錄摘 要IAbstractII第一章 前言11.1國內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42.1履帶式行走裝置的特點42.2國內履帶式液壓驅動底盤的發(fā)展趨勢42.3 產品的主要技術要求52.4總體設計依據52.5履帶式行走裝置的功用與組成52.5.1驅動輪62.5.2支重輪62.5.3導向輪72.5.4緩沖裝置72.5.5托鏈輪72.5.6履帶82.6考慮到的若干方案的比較8

9、2.7履帶式行走裝置的接地比壓92.8運行阻力計算102.8.1履帶支承長度L、軌距B和履帶板寬度b102.8.2履帶的張緊度計算102.8.3節(jié)距102.8.4運行阻力計算112.9擬定和分析傳動方案12第三章 傳動方案的總體設計及各零部件的設計133.1選擇液壓馬達13推薦精選3.2液壓馬達選取133.3液壓泵的選取14第四章 驅動輪的設計154.1驅動輪的整體設計154.2 驅動輪的形狀154.2.1 驅動輪的結構154.2.2 驅動輪齒數的設計計算154.3 驅動輪各部分結構尺寸164.4 軸的設計174.4.1 軸直徑的確定174.4.2 心軸的強度校核174.5 軸承的計算184.

10、6 驅動輪的加工工藝194.6.1 工藝方案194.6.2 工藝基準選擇204.6.3 加工順序的安排204.7 標準件的選擇20第五章 支重輪和托鏈輪的設計及計算215.1 支重輪的直徑215.1.1 支重輪的摩擦阻力215.1.2 支重輪的摩擦阻力215.1.3 支重輪軸強度的校核：215.2 支重輪的加工工藝235.2.1選材及結構235.2.2 熱處理235.2.3 表面噴丸245.2.4 壓力機壓銅套245.3托鏈輪輪及軸的強度校核255.3.1根據軸的結構圖做出軸的計算簡圖255.3.2根據軸的計算簡圖做出軸的剪力圖與彎矩圖26推薦精選5.3.3確定材料的許用切應力和彎曲應力275

11、.3.4 校核軸的剪切應力及彎曲強度27第六章 導向輪的整體設計286.1 導向輪的結構設計286.1.1導向輪的結構形狀286.1.2輪軸的設計296.1.3軸徑的確定296.1.4 軸的強度校核306.3 導向輪外部尺寸316.3.1輪的尺寸316.4軸承的計算326.4.1驗算軸承的平均壓力P(單位./MPa)326.4.2 驗算軸承的pv (單位Mpa.m/s)值336.4.3 驗算滑動速度（單位）336.5 標準件的選擇33第七章 履帶的選擇34第八章 履帶張緊裝置358.1結構形式和設計要求358.1.1結構形式358.1.2對張緊裝置的設計要求是：358.2 設計方法378.2.

12、1履帶的張緊度378.2.2緩沖彈簧的預緊力和最大彈性行程時的張力。388.2.3緩沖彈簧的彈性行程388.2.4張緊裝置零件的壽命計算工況38結 論39致謝40參考文獻41推薦精選第一章 前言1.1國內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，與起重機的發(fā)展基本相同，與世界先進國家相比，國內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，國內履帶起重機的快速發(fā)展，給履帶底盤的發(fā)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

13、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)。目前國內生產履帶底盤的主要廠家有寧波邦力、濟寧一飛工程機械有限公司、奉化優(yōu)嘉力液壓有限公司、上海五一重工挖掘機履帶總成有限公司、寧波杰瑞液壓傳動有限公司。（1）寧波邦力專業(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

14、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。 配有內藏式低速大扭矩馬達行走減速機，具有高通過性能。推薦精選 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

15、重6-6.5t。 履帶高度低，H=466mm。 行駛速度高 v=2-4Km/h。 行走液壓馬達減速機工作壓力 PH=20Mpa，Q總=1634ml/r，MH=5724Nm。 牽引力大，T=5536kg，牽引能力92%（理論值），爬坡能力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）濟寧一飛專業(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

16、，240，260等10余種規(guī)格，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）上海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，韓國底盤件為主。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

17、各種進口或合資挖掘機、推土機，重型工程機械。推薦精選（5）寧波杰瑞專業(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。 配有內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

18、，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。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、分離撥叉磨損、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。推薦精選第二章 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

19、，接地比壓小。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國內履帶式液壓驅動底盤的發(fā)展趨勢由國內外履帶底盤的發(fā)展現狀，可以看到履帶液壓底盤發(fā)展趨勢有以下幾個特點：（1）為適應大型工程項目的需求,履帶底盤正在迅速向超大噸位發(fā)展由于各種工程建設的大型化，所需的配套設備構件等的重量也不斷

20、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范圍,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,使整機性能大大提高充分利用新技術、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性能和良好的經濟性。推薦精選（3）核心技術化各大知

21、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)內的領先地位?，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(tǒng)的智能化隨著計算機技術和電子技術的不斷發(fā)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(tǒng)的配置已非常便。各種電子監(jiān)控系統(tǒng)、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發(fā)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的確定、液壓泵的選取、履帶底盤的接地比壓、履帶的參數設計， 要求履帶有較好的通過性，接地比壓較高，越

22、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(tǒng)的設計計算，包括液壓泵、液壓馬達的選型和參數確定。（2）履帶張緊裝置的設計。（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(tǒng)的設計和驅動裝置的設計，液壓系統(tǒng)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則，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東方紅拖拉機的結構形式。2.5履帶式行走裝置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

23、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。推薦精選履帶式行走裝置有結構完全相同的兩部分，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。 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.張緊裝置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張緊履帶、防止履帶橫向滑脫以及在行走系統(tǒng)卡入石塊時能減小殼體和履帶的應力。2.5.1驅動輪在履帶工程機械上，多數是把驅動輪布置在后方，驅動輪中心

24、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2的值。履帶推土機的2值，一般不超過25。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。推薦精選結構布置：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

25、這兩個因素，一般取支重輪直徑Dz=（12.0）lt。各支重輪等距分布，軸間距l(xiāng)z=(1.72.0)lt,最后端的支重輪軸與驅動輪軸之間的距離lk=(2.32.6)lt，最前端的支重輪位置應保證張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)生干涉。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。受結構布置限制。導向輪輪緣最高

26、點，應比驅動輪低1060mm，這樣能使上方區(qū)段的履帶依靠本身重量順勢前滑。輪緣的最低點則受1限制。履帶推土機因前方有推土板開路，故接近角可較小，一般為13。試驗表明，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，否則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張緊時，它能允許引導輪后移，以避免損壞機件。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：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

27、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寗虞喌耐墟溳啠€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。推薦精選結構布置：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張緊狀態(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ht1與0.5Dt之和等于或大于驅動輪的節(jié)圓半徑0.5Dk,以限制該處履帶下垂，并使履帶易于脫開齒合。托鏈輪的位置尺寸，通常為，。2.5.6履帶功用：履

28、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。設計原則：（1）底盤的安全設計安全設計包括對材料的安全選擇和使用，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安全要求，此外要考慮作業(yè)環(huán)境因素及超負荷工作的可能性，要有適當的安全保險系數。（2）底盤的質量可靠。（3）人機匹配的安全工效學原則。（4）經濟性原則和可行性原則2.6考慮到的若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

29、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：推薦精選（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，降低了機器成本，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擬的。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

30、，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(tǒng)在減速過程中具有制動能力，因而速度變化快捷柔和，沖擊小，迅速變換前進方向和加減速不會損壞傳動系統(tǒng)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的確定 ,主要考慮的是鉆

31、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 ,其計算公式為：式中 : p履帶平均接地比壓 ( 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)； 履帶高度 ( m)；推薦精選 g重力加速度（g=9.81m/s）2.8運行阻力計算2.8.1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

32、； h表示高度； G表示整機質量；軌距B：履帶板寬： 由于是鉆機底座,取： b=427.68mm2.8.2履帶的張緊度計算 h的值一般取為：2.8.3節(jié)距 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推薦精選額定功率軌距節(jié)距履帶板寬接地長度外形尺寸37kw15001544251944245015005852.8.4運行阻力計算( 1) 履帶運行的內阻力 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內阻力。計算時通常取履帶本身損失等于其垂直自重載荷的57%，即：也可

33、取履帶行走裝置的效率等于0.70.85。（2）土壤變形阻力：上坡時：式中：坡度角，運行比阻力系數，見表2-3：表2-3（3）坡度阻力：坡度阻力由于機械在斜坡上因自身重力的分力所引起的；（4）轉彎阻力：推薦精選式中：履帶轉彎時的摩擦系數；R履帶轉彎半徑（m）表2-4履帶轉彎時的最大摩擦系數表max計算時一般取值范圍為0.40.7，對于堅實地面取較小值，對于松軟地面取較大值。（5）慣性阻力： 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：轉彎時：對于鉆機履帶底盤設計時，

34、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0.7。2.9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(tǒng)和行走裝置四大部分組成，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，行走時則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，其基本構造是類同的，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

35、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，履帶的張緊段較短，減少了磨損和功率損失。推薦精選第三章 傳動方案的總體設計及各零部件的設計3.1選擇液壓馬達設計參數、已知數據：整機重為6t，行走速度02.5km/h，爬坡能力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，由公式得牽引力。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

36、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理。（1）驅動輪的角速度為w，則 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，得到（3）工作載荷力矩計算（4）軸徑磨擦力矩（5）馬達的總負載力矩（6）取Pa=22.5MPa，行走馬達的排量查取液壓馬達技術參數選取邦力GM2420系列，其參數如下：表3-1 GM2-420馬達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（nm）持續(xù)轉速最高轉速（r/min）重量（kg）推薦精選）GM2-420425253516580.77507505

37、13.3液壓泵的選取根據轉速n=44r/min，每臺行走馬達所需流量：系統(tǒng)需要的總流量：系統(tǒng)最大功率計算：額定功率：w=27kw選取上海液壓泵廠生產的XM-F40其參數如下：表3-2 液壓泵參數表型號理論排量（ml/r）額定轉速（n/min）最高轉速（n/min）穩(wěn)定轉速（n/min）額定壓力（MPa）輸入功率扭矩重量XM-F40281980375031.5353812029推薦精選第四章 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

38、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

39、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G為6噸；的單位為mm；G的單位為??；推薦精選4.3 驅動輪各部分結構尺寸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)

40、距比履帶節(jié)距大一個值：所以履帶的節(jié)距為150。驅動輪節(jié)圓的直徑：式中：-卷繞在驅動輪上的履帶板數；為節(jié)圓的直徑單位為mm。代入數據的 齒形的繪制步驟如下：以為半徑畫圓在圓周上取兩點1和2，其節(jié)距等于。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)銷推薦精選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

41、以為半徑畫圓得交點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，以為半徑做圓弧既得齒形。齒頂圓的直徑：齒厚等于：由履帶的線速度，由公式可知：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 軸直徑的確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 于是;式中P為輸出軸功率； 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部分的軸向尺寸和相鄰零件必要的空隙來

42、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部分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。計算的準則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，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：推薦精選(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

43、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 鏈軌的重量為482所以受到的徑向載荷F為：.(2)作出軸的剪力彎矩圖圖4-3（3）校核軸的強度已知軸的彎矩后可按彎曲強度計算：對于直徑D=80mm的軸彎曲應力彎曲強度條件：式中：軸的計算應力 ；許用彎曲應力 Mpa， 軸的彎曲應力：式中：M軸所受的彎矩；W軸的抗彎截面系數 ，軸的彎曲應力小于許用應力，即滿足彎曲強度的要求。推薦精選4.5 軸承的計算軸承所承受的徑向載荷對于承受徑向載荷的軸承許用支承中還會出現一些附加載荷比如沖擊力不平衡力，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

44、。所以 由表136可知：所以根據式（136）求軸承應有的基本額定動載荷選擇C=29800N的6014軸承，此軸的基本靜載荷驗算如下： 所以滿足工作要求。4.6 驅動輪的加工工藝目前國內外工程機械行業(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）裝配有關尺寸及表面而齒形部分不加工。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，位置精度以及表面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。4.6.1 工藝方案驅動輪是工程機械履帶式挖掘機的傳動系統(tǒng)中最關鍵的驅動零件。承

45、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(tǒng)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。工作材料為推薦精選45simn鋼。根據零件的技術要求和批量要求，將鉆1216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80H7孔是該零件的主要設計基準，也是裝配基準。工序加工1216孔及齒形的位置精度都是以80H7孔孔為基準。根據基準重合的原則和加工要求。以80H7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。回火

46、的目的是為了降低鋼件的脆性。，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1216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1216孔鏜齒形R23采用分度裝置，分21次加工倒棱，去毛刺最后齒部表面淬火處理。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。淬火是為了提高材料的硬度。硬度HRC4252，淬硬層深35mm，過界硬度HRC3440。4.7 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

47、上比雙頭螺栓連接簡單緊湊。所以采用螺釘連接。推薦精選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推薦精選第五章 支重輪和托鏈輪的設計及計算5.1 支重輪的直徑直徑 d=(0.81)t=(0.81)154=123.2154(mm)選為135mm5.1.1 支重輪的摩擦阻力驅動輪一圈，損耗于履帶板銷套間摩擦的牽引力為：；驅動輪的齒數；銷軸直徑；節(jié)距5.1.2 支重輪的摩擦阻力支重輪沿履帶鏈節(jié)滾動的摩擦阻力和軸頸的摩擦阻力組成于是 : G作用于履帶的總重量；支重輪的直

48、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；支重輪摩擦阻力（v）。5.1.3 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+1/2履帶重+1/2軌鏈重）。即:推薦精選噸位；履帶重；軌鏈重所以每個支重輪的承重為所以對支重輪軸進行受力分析，建立力學模型：如下圖所示：圖5-1畫出彎矩圖：圖5-2所以支重輪軸材料為50Mn，查資料可得：；50Mn為塑性材料，所以 ； n取2推薦精選； 由于所以該軸有足夠的強度。5.2

49、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。5.2.1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，使分離的兩材料牢固地連接在一起。5.2.2 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，強化金屬材料，提高

50、產品質量和壽命的主要途徑之一。推薦精選熱處理在機械制造過程中應用相當廣泛，它穿插在機械制造過程中的各個冷、熱加工工序之間，正確合理地安排熱處理的工序位置是一個重要問題。再者，機械零件類型很多，形狀結構復雜，工作時承受各種壓力，其選用的材料及要求的性能各異。因此，熱處理技術條件的提出、熱處理工藝規(guī)范的正確制定和實施也是一個相當重要的問題。支重輪是挖掘機的承重部分，由兩對稱部分經過激光自動焊接而成，經過焊接其焊縫附近區(qū)域相當于經過了一次熱處理，存在較大的內應力，由于各點與焊縫中心距離不同，所受的最高加熱溫度不同，相當于對焊接接頭區(qū)域進行了一次不同規(guī)范的熱處理，因此焊接接頭的各部位會出現不同的組織變

51、化和性能變化，所以焊后要采用熱處理的方式（正火或退火）來消除或改善支重輪體的熱處理各工序及作用：調質后獲得回火馬氏體，使輪體整體具有較好的綜合性能，為表面淬火做好組織準備。表面淬火+低溫回火表面淬火是為了使輪體表面得到高的硬度，耐磨性和疲勞強度；低溫回火是為了消除應力，防止消磨時產生裂紋，并保持高硬度和耐磨性。5.2.3 表面噴丸 在熱處理后由于其表面易產生鐵屑，易脫落，導致表面粗糙，不利于后續(xù)的機加工及涂裝，所以要在熱處理后增加噴丸處理，表面噴丸處理可以提高零件機械強度以及耐磨性、抗疲勞和耐腐蝕性。還可表面消光、去氧化皮和消除鑄、鍛、焊件的殘余應力等。處理后的焊接件表面光潔，內部組織好，利于

52、后續(xù)機加工，是鑄件表面清理的主要方法。車一端內孔，車一段精度較好的外圓作工藝基準。調頭，校準外圓工藝基準，保證形位公差，車另一端對加工完的支重輪體要進行沖擊氣泡浴清洗，是為了避免殘留的鐵屑做研磨劑。再對輪體內孔壓銅套，因銅套磨成系數小，散熱性好。推薦精選5.2.4 壓力機壓銅套支重輪接近地面，要有可靠地密封裝置，既要防止?jié)櫥瑒┩饬鳎忠乐股惩?、泥漿進入。常采用端面密封，其中浮式油封應用日益廣泛，它結構簡單，效果良好。O型橡膠圈不僅是密封元件，還是壓緊元件。密封環(huán)用含錳、鉻、銅等元素的合金鑄鐵制造。O型橡膠圈和密封環(huán)成對安裝。5.3托鏈輪輪及軸的強度校核托輪的作用是限制履帶下垂，其結構與支重輪

53、相似，為了減少備件可考慮兩者通用。某些大直徑支重輪的上緣同時起托輪作用。托輪是由較小的磨擦帶動旋轉，所以直徑不應過小，潤滑和密封應可靠。根據托鏈輪的功用，應選擇耐磨性較高的材料，因此選擇50Mn（含碳量為0.5%，Mn含量為1.5%以下）作為制造材料5.3.1根據軸的結構圖做出軸的計算簡圖圖5-4 托鏈輪噸位：6噸；履帶重量:74千克；鏈軌重量：482千克；總重：556千克；托鏈輪承受的重量按總重的一半計算，以下是對拖鏈輪軸的強度校核。；由得：推薦精選由得：由得：圖5-55.3.2根據軸的計算簡圖做出軸的剪力圖與彎矩圖圖5-6由彎矩圖6-6可得出：在B截面左側受彎矩最大推薦精選圖6-7由剪力圖

54、6-7和彎矩圖6-6可得出：軸在A截面處受到剪力最大在B截面左側受彎矩最大5.3.3確定材料的許用切應力和彎曲應力查機械工具手冊知50Mn材料的；由于50Mn屬于塑性材料所以有；得，5.3.4 校核軸的剪切應力及彎曲強度抗彎截面模量經過校核，軸的剪切強度與彎曲正應力強度滿足要求。推薦精選第六章 導向輪的整體設計履帶挖掘機導向輪總成特征是：導向輪為中空桶形，外表面有一個與鏈條配合的環(huán)形凸棱，導向輪通過滑動軸承連接于輪軸的中間，兩端用輪座固定，并在軸與輪座間用彈性圓柱銷連接，輪座上設有螺紋孔，與車架、緩沖裝置連接。在輪與輪座間采用浮動油封（由兩個形狀相同的金屬油封環(huán)和二個O型密封圈組成），防止砂石

55、泥土等進入。在導向輪與輪座開有注油孔，便于注油潤滑。導向輪用來引導履帶正確繞轉，防止其跑偏和越軌，同時起到支重的作用。所以必須具有良好的導向性，一般導向輪略小于驅動輪。一個導向輪是有許多其它零件相互組合而成的一個整體。它的性能不僅決定于各個零件的設計是否合理，而更重要的決定于各部件性能的相互協調。機械零件的毛坯按其制造方法可分為鑄件、鍛件、焊接件、扎材下料件、沖壓件等幾大類。各類在成形特點、金屬組織和性能、零件結構特征及適用范圍有區(qū)別。零件毛坯選擇原則：（1）適用性原則，首先考慮滿足其使用要求。（2）經濟性原則，進行生產成本的核算。（3）可行性原則，與部門的實際生產條件結合起來。在設計中還必須

56、注意，從設計開始對結構、外觀、零件材料等選用時，就要認真貫徹標準化、系列化、通用化。（1）導向輪的整體設計的主要內容：（2）初步確定導向輪的整體尺寸。（3）導向輪的各部分結構尺寸的校核。（4）材料的選擇及加工工藝（5）軸承的選擇。（6）標準件的選擇。推薦精選6.1 導向輪的結構設計6.1.1導向輪的結構形狀導向輪有帶齒和光面兩種。帶齒的外緣直徑比光面的擋肩環(huán)直徑大。因此帶齒導向輪側面導向好，越軌的危險性小，但不能支撐軌鏈，履帶鏈齒槽內產生見切增加了斷裂的危險。光面導向輪有中間擋肩環(huán)，兩側環(huán)面能支撐軌鏈，增加了軌鏈的支承面和軌鏈的厚度，但側面導向不好。綜合考慮后本次設計采用光面導向輪。導向輪直徑

57、不是太大（），為中等尺寸，可做成孔板式。輪座用于支撐輪軸并對導向輪進行定位，用金屬板制造即可。如下圖所示。6.1.2輪軸的設計輪軸主要用于支承作用、連接輪與輪座，屬于心軸。軸的載荷F即導向輪承載可大約按履帶和鏈軌總重的。圖6-1導向輪結構圖6.1.3軸徑的確定取試算: 推薦精選軸的彎曲剛度條件： 其中：軸的撓度；軸的允許撓度，查得值為0.001；軸的偏轉角；軸的允許偏轉角，查得值為0.0004。經驗算符合彎曲剛度要求。6.1.4 軸的強度校核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計算方法，并恰當選取其許用應力。對于只承受彎矩的軸（心軸），應按彎曲強度條件計算。軸的彎矩圖如

58、下所示：其中 均布載荷， 圖6-2 彎矩圖由圖6-2可知最大彎矩： 推薦精選 彎曲強度條件： 考慮到挖掘機在起動、停車和路況等情況下產生的沖擊、振動，取式中：軸的計算應力 脈動不對稱應力時的許用彎曲應力Mpa W軸的抗彎截面系數符合彎曲強度條件。附表6-3：軸材料的性能牌號熱處理毛坯直徑/mm硬度/HBS抗拉強度/屈服強度極限/彎曲疲勞極限/剪切疲勞極限/許用彎曲應力/45正火17021759029525514055調質21725564035522515560綜上所述，初選d=30合格?？紤]到有密封圈軸徑+5mm，軸上開有銷孔軸徑+7mm,最終軸徑d取42mm，軸長L=240mm。6.3 導向

59、輪外部尺寸6.3.1輪的尺寸為了減少功率的損耗，導向輪應略小于驅動輪的尺寸：式中：導向輪的直徑；驅動輪的直徑推薦精選所以，擋肩環(huán)寬輪寬軸孔6.4軸承的計算根據軸承中摩擦性的不同，可把軸承分為滑動軸承和滾動軸承兩大類。滾動軸承摩擦系數小，啟動阻力小，已標準化。但由于滑動軸承本身具有一些獨特優(yōu)點，如在特大沖擊與振動、需在水或腐蝕性介質中工作等場合，仍占有重要地位。軸承材料應滿足以下主要要求：（1）良好的減磨性、耐磨性和抗咬系數。（2）良好的摩擦順應性、嵌入性和磨合性。（3）足夠的強度和抗腐蝕應力。（4）良好的導熱性、工藝性、經濟性等。導向輪上的軸承重要承受徑向載荷，工作時有沖擊或振動，以及工作環(huán)境

60、惡劣，可選用滑動軸承。它有軸承座、軸套等組成。在工程中，這類軸承以維持邊界油膜不遭破壞作為設計最低要求。但使邊界油膜破壞的因素復雜，目前仍采用簡化的條件計算。這種算法只適用于一般對工作可靠性要求布告的低速、重載的軸承。6.4.1驗算軸承的平均壓力P(單位./MPa)式中：F徑向載荷N；B軸承的寬度mm；p軸瓦材料許用應力MPa；d軸徑mm推薦精選附表6-4軸承材料的性能材料最大許用值最高工作溫度軸徑硬度/HBs性能比較抗咬順應性耐蝕性疲勞強度MPam/sMpa.m/s鋁青銅1541228030055526.4.2 驗算軸承的pv (單位Mpa.m/s)值6.4.3 驗算滑動速度（單位）經驗算該材料符合要求。根據直徑間隙，按選配合。6.5 標準件的選擇型密封圈 圓柱銷 螺紋 油塞 六角螺母M18 彈簧墊圈 推薦精選第七章 履帶的選擇按材料可分為金屬履帶、橡膠履帶和橡膠金屬履帶。金屬履帶