机械毕业设计（论文）-YW0.2型小型液压挖掘机底盘系统设计【全套图纸】.doc

摘 要挖掘机，又称挖掘机械（excavating machinery)，是用铲斗挖掘高于或低于承载面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，而挖掘机作为工程建设中最主要的工程机械机型之一，其正确的选型也就显得更为重要。在参照和分析履带式挖掘机的基础上，对小型液压挖掘机进行设计。本次设计的主要内容是挖掘机的底盘部分。挖掘机的底盘部分主要包括车架、行走装置和悬架三部分。行车架是整体骨架，用来安装所有的总成和部件。行走装置用来支持机体，把动力装置传到驱动轮上的驱动转矩和旋转运动变为车辆工作与行驶所需的驱动力和速度。悬架是车架和行走装置之间互相传力的连接装置。本文在详述履带行走装置整体设计的基础上，又对驱动轮、拖链轮、导向轮、支重轮结构进行了设计，对一些关键部分进行了设计校核计算。对各个轮的加工工艺有粗略的描述。关键词：挖掘机，行走装置，四轮一带，张紧装置全套图纸，加153893706AbstractExcavator is also called mining machinery (excavating machinery), which is used to excavate materials that are higher or lower than the bearing surface and then put materials into transport vehicle or unloaded them to stocking yard. The materials what mining machinery excavate are soil, coal, sand and some rocks which are pre-digged. With the development of mechanical engineering in recent years, excavating machinery is relatively faster than others. Excavators, one of the most important models of machinery construction, the correct selection of the model is especially important to it.On the base of reference and analysis of crawler excavators, have designed excavator non-tail excavator. The main design is compact hydraulic excavators Chassis parts. The chassis parts include three parts. Overall skeleton frame is used to install all the assemblies and components. Walking device used to support the body, the power plant came on the drive wheel torque and rotary movement into a vehicle required for working 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 on 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.Key Words: excavating machinery,travel system,four wheels and one belt,tensioning device 第 - 2 - 页目 录1 绪论- 1 -1.1引言- 1 -1.2本课题的目的和意义- 1 -1.3挖掘机的功能- 2 -1.4挖掘机的发展现状及趋势- 3 -1.5设计的要求- 4 -1.6性能要求- 4 -2 设计综述- 6 -2.1设计课题- 6 -2.2设计目的- 6 -2.3设计的原始数据（主要技术性能参数）- 6 -2.4 设计方案的确定- 6 -2.4.1参观实习- 6 -2.4.2主要构思方案- 7 -2.4.3本方案特点- 7 -2.4.4设计的手段、方法、思路- 8 -3 挖掘机的行走机构- 9 -3.1简述- 9 -3.2履带式行走装置的构造- 9 -3.2.1行走架- 10 -3.2.2悬架- 11 -3.2.3履带- 12 -3.2.4支重轮- 14 -3.2.5拖链轮- 15 -3.2.6导向轮- 15 -3.2.7驱动轮- 16 -3.2.8履带张紧装置- 17 -3.3履带式行走装置的特点- 18 -4 动力系统- 19 -4.1机械在行驶作业中的阻力- 19 -4.2挖掘机在牵引工况时牵引力和牵引功率平衡- 20 -4.2.1牵引力的平衡- 20 -4.2.2 牵引功率的平衡- 21 -4.2.3挖掘机在运输工况是牵引力和牵引功率平衡- 21 -4.3液压马达和发动机的选择- 22 -4.3.1液压马达的选择- 22 -4.3.2发动机的选择- 23 -5.行走装置的设计- 24 -5.1履带的设计- 24 -5.1.1履带的选型- 24 -5.1.2履带尺寸的计算- 24 -5.1.3履带板结构的选择- 26 -5.1.4履带节距的计算- 26 -5.1.5履带的强度校核- 26 -5.2驱动轮的设计- 28 -5.2.1驱动轮齿形设计- 28 -5.2.2驱动轮主参数的确定- 29 -5.2.3驱动轮的强度校核- 29 -5.3支重轮的设计- 30 -5.3.1支重轮的选型- 31 -5.3.2支重轮油封- 31 -5.3.3支重轮外形尺寸的计算选择- 32 -5.3.4支重轮的强度校核- 32 -5.4托带轮的设计- 34 -5.5导向轮的设计及其校核- 35 -5.5.1导向轮的概述- 35 -5.5.2导向轮的参数选择- 35 -5.5.3导向轮的校核- 36 -5.6张紧装置的设计- 37 -5.6.1缓冲弹簧的选择- 37 -5.6.2圆柱螺旋压缩弹簧的设计- 38 -6 行走架的设计- 41 -7 结论- 44 -7.1本课题展望- 44 -参考文献- 45 -附录- 46 -致谢- 47 -1 绪论1.1引言挖掘机是一种重要的工程机械，广泛应用于房屋建筑、道路工程、水利建设、农田开发、港口设计、国防工程等的土石方施工和矿山采掘工业中。对减轻繁重的体力劳动、保证工程质量、加快建设速度、提高劳动生产率起巨大的作用。我国小型挖掘机市场发展速度非常可观，是带动我国工程机械行业特别是挖掘机行业发展的一股重要力量，也是推动我国挖掘机行业利润增长的主要力量支撑，有着举足轻重的地位。小型挖掘机以其小巧、灵活、多功能、高效的独特优势，日益成为土方工程应用的理想设备，用户需求不断扩大。挖掘机在近年来发展迅速，由于机电一体化的运用和三维仿真技术以及虚拟样机设计技术的发展，挖掘机在方面的性能都得到极大的提高。1.2本课题的目的和意义小型多功能液压挖掘机通常指标准斗容在0.25m以下，或指机重在8T以内的挖掘机产品，产品归类为小型工程机械，在世界工程机械市场，属销量最大的工程机械产品之一。小型多功能液压挖掘机是一种应用广泛、功能多样、结构复杂的建设施工机械，广泛应用在房屋建筑、筑路工程、市政工程、农田建设、水利建设、港口建设、国防工程等土石方施工和矿山采掘之中。小型液压挖掘机机动能力强、体积小，适合于各种土方量分散、作业范围狭窄的工况。单斗液压挖掘机也是一种可完成多种作业的通用式工作机械，它配备不同的作业装置，便可进行挖掘、装载、抓取、起重、钻孔、打桩、破碎、修坡、清沟等工作。近年来，我国的挖掘机市场90%被外国独资或合资企业垄断，而国产品的价格优势仍然是十分明显的。成都神钢的挖掘机、凯斯的挖掘装载机、JCB的挖掘装载机、常林的挖掘装载机、柳工的挖掘机、詹工的挖掘机、玉柴的挖掘机以及山河智能、南特的小挖等诸多企业的产品一一呈现在市场上。中国工程机械工业协会挖掘机分会统计数据显示，中国挖掘机市场上半年未受原材料价格的上涨、油价居高不下、雪灾及地震等各种不利因素的影响，销量较去年大增。参加协会CEMA挖掘机销售统计的国内主要23家挖掘机制造公司2008年1至6月份累计销售履带式及轮胎式液压挖掘机约52,000台，总销量较去年同期增长24.5%。随着公路养护常规化，园林绿化有序进行，小区建设工程增多，市政工程不断升级，农田建设正趋向机械化，而在这些工程施工中，大多是小型土方施工。因此，在施工中小型多功能液压挖掘机比大中型液压挖掘机更有优势，即使在靠墙时也能方便的进行回转和挖掘，况且小型挖掘机资金投入少，使用成本相对较低。小型多功能挖掘机的地位不容忽视，其应用的市场环境日益扩展并呈现可以预见的强劲后市，越来越受广大消费者青睐。而无尾式小型液压挖掘机在我国的发展才刚刚起步，其技术还远远落后于国外。此时对小型液压挖掘机进行一些理论联系实际的研究显然具有重要的现实意义和长远的指导意义。综上所述，对于单斗液压挖掘机的研究刻不容缓。单斗液压挖掘机的整体性能取决于挖掘机的动力、底盘好坏，本课题在底盘方面做出了研究。底盘设计的优劣决定了整机的性能。合理的底盘设计使保证整个设计任务圆满完成的重要保证。因此，对于此次小型无尾液压挖掘机底盘的设计要从一个更高的层次出发，严格要求设计过程。1.3挖掘机的功能堆料场的土方机械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙及经过预松后的岩石和矿石。挖掘机械是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至 一般工程中约60的土方量、露天矿山80的剥离量和采掘量是用挖掘机械完成的。挖掘机械分为单斗挖掘机和多斗挖掘机两类，单斗挖掘机的作业是周期性的，多斗挖掘机的作业是连续性的。 最早的挖掘机是以人力或畜力为动力，用于挖深河底的浚泥船，铲斗容量一般不超过0.2O.3m3。18331836年，美国人奥蒂斯设计和制造了第一台蒸汽机驱动、铁木混合结构、半回转、轨行式的单斗挖掘机，生产率为35/ m3时，但由于经济性差没有应用。70年代经过改进的蒸汽铲正式生产并应用于露天矿剥离。1880年又出现了第一批以拖拉机为底盘的半回转式蒸汽铲。20世纪初至40年代末，挖掘机进入动力和行走装置多样化的阶段。1910年,出现了第一台电机驱动的单斗挖掘机；1912年出现了汽油机和煤油机驱动的全回转式单斗挖掘机；1916年出产了柴油发电机驱动的单斗挖掘机；1924年柴油机直接驱动开始用于单斗挖掘机上；履带式行走装置于1910年开始采用。轮胎式行走装置随着汽车工业的发展，广泛用于小型挖掘机。30年代，出现了步行行走装置；50年代中期，德国和法国相继研制出全回转式液压挖掘机，从此挖掘机的发展进入一个新阶段。多斗挖掘机也有100多年的历史。法国于1860年生产了世界上最早的、结构比较成熟的多斗挖掘机，用于苏伊士运河开挖工程。1889年，美国生产的多斗挖沟机可挖宽0.29米、深1.4米的沟渠。19世纪末，斗轮挖掘机在德国褐煤采掘中得到广泛应用，至1958年，每个铲斗容量已达3600升。1977年，联邦德国制造了世界上最大的斗轮挖掘机，其生产率为24万m3/日。挖掘机械一般由动力装置、传动装置、行走装置和工作装置等组成。单斗挖掘机和斗轮挖掘机还有转台，多斗挖掘机还有物料输送装置。动力装置有柴油机、电动机、柴油发电机组或外电源变流机组。柴油机和电动机大多用于中、小型挖掘机械，用一台原动机集中驱动，两者可互换。柴油发电机组和外电源变流机组用于大、中型挖掘机械，用多台电机分散驱动。行走装置主要用来支承机器、使机器变换工作位置和转移作业场地；另外，链斗式挖掘机和环轮式挖掘机的铲斗，随着行走装置的连续行走而切削土壤。行走装置有履带式、轮胎式、步行式、轨行式、浮游式和拖挂式等几种。作业场地固定、要求接地比压较低时用履带式；作业场地多变时用轮胎式；因施工条件特殊而必须架设专用轨道时，用轨行式；挖掘水下泥土用浮游式；小型单斗挖掘机的行走装置无动力源时，用拖挂式；作业场地固定、机器重量大时，用步行式。步行式行走装置大多用于单斗挖掘机中的大、中型拉铲挖掘机和斗轮挖掘机。1.4挖掘机的发展现状及趋势随着我国挖掘机行业的国外先进技术的引进和国产液压挖掘机的产品的增加和性能水品的提高，开始全面淘汰已生产多年的落后的、笨重的中、小型机械式挖掘机。(1)我国开发液压挖掘机的时间是从1967年开始的，纵观我国挖掘机的近40年的发展历史，大致可以分为以下几个方面：1)开发阶段（1967-1977）：以测绘仿制为主的开发。通过多年坚持不懈的努力，克服了一个又一个的困难，有少量几种规格的液压挖掘机终于获得初步的成果。为我国液压挖掘机的形成和发展迈出了重要的一步。2)液压挖掘机的发展、提高并全面取代了机械挖掘阶段（1978-1986）。这个阶段通过各主机厂引进技术的消化、吸收和移植，使我国液压挖掘机的性能指标全面提高到国际70年代末80年代初的水平。全国液压挖掘机的平均年生产量达到1230台。3)液压挖掘机生产企业数量增加，新加入挖掘机行业的国有大、中型企业以技贸结合、合作生产方式联合引进日本挖掘机制造技术，由于国内对挖掘机的需求量的不断提高，新加入挖掘机行业的企业通过开发和引进挖掘机制造技术，其产品批量或小批量的投放国内市场或出口，打破了多年来主要由六大家挖掘机生产企业垄断国内挖掘机市场的局面，形成了有益于提高产品质量、性能和产量的良性竞争。这个期间国内液压挖掘机年均产量提高到2000余台。4)国内液压挖掘机供需矛盾日益扩大，国外个著名挖掘机制造厂商看好中国市场纷纷前来创办合资、独资挖掘机生产企业。从1994年开始，特别从1995年在我国挖掘机行业掀起了一股不小的合资浪潮。其中美国卡特彼勒公司和日本神户制钢所率先在徐州中山桥开发区和与成都工程集团公司合作在成都相继建立了生产液压挖掘机的中外合资企业，随后日本小松制作所、日立建机株式会社、韩国大宇重工、韩国现代重工业以及德国利勃海尔等都先后在中国建立中外合资、外商合资等企业，近年来这些企业运营良好，发展迅速。(2)从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化、自动化和人性化的方向发展。其主要发展趋势有以下几个方面：1)开发多功能、高质量及高效率的挖掘机。为满足各种不同施工建设的需要，各种型号的挖掘机趋向于一机多能，配备了多种工作装置。2)实现机电液一体化控制的高自动化挖掘机。不断改进和革新控制方式，使操纵系统由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。3)更新设计理念，提高可靠性，延长使用寿命。美、英、日等国家推广采用有限寿命设计理论，以替代传统的无限寿命设计理论和方法，并将疲劳损伤累积理论、断裂力学、有限元法、优化设计、电子计算机控制的电业赐福疲劳试验技术、疲劳强度分析方法等先进技术应用于液压挖掘机的强度研究方面，促进了产品的优质高效率和竞争力。4)加速电子化、自动化技术在挖掘机上的应用。随着对工程机械的工作效率、节能环保、操作轻便、安全舒适、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了以电液一体化技术、微电子技术为核心的高技术5)强化人性化工作环境，在满足传统的驾驶室设计符合人机工程学原理、内部宽敞、视野开阔、内置防尘大功率冷暖立体空调、全方位可调座椅、操作方便省力、仪表显示直观准确、能给驾驶员提供一个舒适的操作环境的基础上，进一步加强对驾驶员的安全保护6)加强节能环保，简化维修保养。除了运用高效率、低油耗、清洁排放的发动机外，全自动化的电液控制更是大大提高了环保，有效交底了振动和噪音。未来随着电子信息及机电液一体化自动化控制技术的发展运用，挖掘机一定会更加迅速发展。1.5设计的要求小型挖掘机主要用于城市、狭窄地区，代替人力劳动。主要作业是挖掘、装载、整地、起重等。小型挖掘机体积小，机动灵活，并趋向于一级多能，配备多种工作装置。由于这种机械的特点很靠近人，因此在设计上除了要求耐磨性、可靠性和作业效率等，还需要考虑人、机、环境的协调，特别注意以下几点：(1)安全性即机械作业过程中不要与周围的人和物相碰撞，防倾翻稳定性好。(2)低公害性即排放要求高、低震动、低噪音。(3)与周围环境能调和，形象要美观，形体和色彩不要引起人们的不快，对人有亲和感。(4)尽量扩大使用功能，可装多种附属装置，应成为城市万能工程机械。(5)操作简便，任何人一学就会，都能操纵。1.6性能要求目前市场对小型挖掘机性能要求如下：(1)改进挖掘机可控性和控制精确性以及复合动作。(2)简化液压系统，降低成本，达到大作业量与低油耗的动态平衡。(3)改进工作可靠性。(4)改进驾驶操作舒适性及降低劳动强度，提高单位生产率。(5)改进操作安全性(6)低震动、低噪音适用生活区工作。 2 设计综述2.1设计课题YW0.2型小型液压挖掘机底盘系统设计。2.2设计目的毕业设计是学校专业教学规定的一项最重要的综合性和结业性学习环节，它要求我们运用大学所学的专业知识对实际问题的思考，然后给定方案进行设计，是大学学习的一个升华。进一步锻炼学生的理论知识，分析能力，解决问题的能力和综合素质。2.3设计的原始数据（主要技术性能参数） (1)最大挖掘深度：3000mm； (2)最大挖掘高度：4500mm； (3)斗容：0.2m3；(4)行走速度（km/h）：3.6/1.8；(5)爬坡能力（）：302.4 设计方案的确定2.4.1参观实习在西安三桥建材市场、朱宏路机电市场和西安曲江国际展览中心进行参观实习，了解挖掘机的基本结构和工作原理，进行设计。而对于一般的工程机械来说，都必须包括动力系统、传动系统、底盘行走系统、操作控制系统和执行系统这五大基本系统（如图2-1所示）。动力系统主要采用的是柴油发动机，其原因是由于它具有燃料经济性好、工作可靠、功率大、排气污染小等一系列优点；工程机械的传动系统主要类型包括机械传动、液力机械传动、液压传动和电传动等四种形式；底盘行走系统主要有轮式和履带式两种类型，此外还有步履带式行走机构等。操纵控制系统一般包括底盘操纵系统和工作装置操纵系统两个部分;执行系统主要包括各种类型的工作装置和机构,其类型多种多样。只要确定了这五大基本系统，就可以确定基本的设计方案。 图2-1五大基本系统图2.4.2主要构思方案根据实际调研结果，结合国内外工程用液压挖掘机的相关资料，经过认真分析总结，又根据设计的要求，考虑到机械的实用性、经济性、生产等方面的因素，拟定构思方案如下：（1）牵引力和功率的计算；（2）“四轮一带”的设计计算；（3）回转支承的设计计算。2.4.3本方案特点整机结构简单，结构紧凑。采用履带式底盘，作业行走方便，对作业现场的适应能力强。可替换的钢制履带和橡胶履带可使机械在不同的工况下工作（城市内作业使用橡胶履带，野外作业时用钢制履带），对场地的适应性好。另外，采用履带式底盘结构，机械的整机稳定性好，使用全液压驱动，可以很轻松的实现无级变速和自动刹车，且能够实现较大范围的调速。采用回转支撑可以使机器轻松实现360的全方位回转，工作能力可以得到大大的提高。能够在保证功率的前提下，实现在较小空间内的安装布置，使车身和转台不会超过设计的要求，实现作业的顺利进行。2.4.4设计的手段、方法、思路此次设计所采用的设计手段是数值计算和计算机绘图（包括AutoCAD2008）等。设计的方法主要采用类比法和经验公式算法。首先对底盘所要求达到的技术参数进行分析和设定，再对机体中具有决定性作用的零部件进行详细的分析，明确整个设计中的技术难题和解决问题的核心，进一步找到相应的解决问题的方法，最终使设计问题得以解决。3 挖掘机的行走机构3.1简述行走系统的功用是把机体支承在地面上，并通过行走系统中与地面接触的部件和地面的相互作用而产生驱动机械行驶的牵引力。液压挖掘机的行走装置是整个机械的支撑部分，他承受挖掘机的自重及挖掘时的反力，使挖掘机稳定的支撑在地面上工作。设计挖掘机行走机构时应尽量满足下列要求：（1）挖掘机应有较大的牵引力，使挖掘机在湿软地面或高低不平的地面上行走时具有良好的越野性能，并有较强的爬坡能力和转弯能力。（2）在不增高行走装置的总高度的前提下使行走机构有较大的离地间隙，使挖掘机在不平整的地面上就有良好的通过性能。（3）要降低挖掘机的接地比压或者具有较大的支承面积，以提高挖掘机的稳定性。（4）挖掘机在斜坡下行时不发生超速溜坡现象，挖掘时不下滑，提高工作安全可靠性（5）挖掘机行走机构外尺寸应符合道路运输的条件。 3.2履带式行走装置的构造履带式行走装置的功用是支承机体及机械的全部质量，将发动机传到驱动轮上的扭矩转变成机械行驶和进行作业所需的牵引力，传递、承受各种力、力矩，缓和路面不平引起的冲击、振动。履带式行走装置有结构完全相同的两部分，分别装在机械的两侧，主要由支重轮、托链轮、引导轮、缓冲装置及履带等组成。履带式行走装置（如图3-1所示）由连接回转支撑装置的整体式刚性悬架2.4通过支重轮5，履带8将载荷传至地面。履带呈封闭环绕过驱动轮1和导向轮7，为了减少上分支挠度履带由12个托链轮3支持。行走装置的传动是由液压马达经减速箱传动驱动轮1使整个行走装置运行的。当履带因磨损而伸长时可由张紧装置6调整其松紧度。图 3-1履带行走装置结构图其中：1驱动轮总成；2、4整体式刚性悬架；3托链轮总成；5支重轮总成；6张紧装置；7导向轮总成；8履带。3.2.1行走架行走架是履带行走装置的承重结构，一般由底架和履带架组成。通常用16mm钢板焊接。底架连接转台，承受上部的载荷，并通过横梁传给履带架。行走架按结构的不同分为组合式和整体式两种。组合式行走架的底架为框架结构（如图3-2所示），横梁是工字钢或焊接的箱型梁，插入履带架孔中。履带架通常采用下部敞开的“门”形截面， 呈叉形，以便安装驱动轮、导向轮和支重轮。这种结构的优点是当需要改善挖掘机的稳定性和降低接地比压实，不需要改变底架结构久能换装加宽的横梁和加长的履带架，从而安装不同长度和宽度的履带。它的缺点是履带架截面削弱较多，刚度较差，在截面削弱出易产生裂缝。图3-2组合式行走架整体式行走架（如图3-3）是在组合式基础上发展起来的，它适合于组织大批量生产以降低成本。目前在中小型液压挖掘机上应用极为广泛。它是将底架、横梁和履带架焊为一体，具有构造简单、布置紧凑、质量轻、刚性好等一系列优点。此外，这种结构还可以时支重轮直径做得较小， 行走装置的长度，支重轮数量每边可装59个。这样，由机器重力和挖掘力产生的压力，可均匀的传给地面，以便于在承载能力较低的地面使用。图3-3整体式行走架3.2.2悬架悬架是机架和支重轮的连接部件，机架上的机重通过悬架传给支重轮，在传到履带，同时履带和支重轮在行驶过程中所受的冲击力也通过机架传给机架。以此悬架应具有一定的缓冲能力，才能保证挖掘机在行驶中稳定和驾驶员舒服。工程机械采用的底盘有刚性和半刚性两种，刚性悬架是使支重轮与机架完全刚性连接，常用在挖掘机和履带起重机上，因这些机械在作业时一般都不运行，换场地是也只能短距离低速运行，同时这些机械还要求作业时的稳定性。半刚性悬架广泛用在履带式推土机上，它把部分机重经弹性元件传递给支重轮。半刚性悬架主要由两个台车架和带弹性元件的平衡机构所组成。（1）台车架台车架的结构它是加强槽钢的箱型断面的纵梁，以U型和L型横板连接成矩形的框架结构。这种结构具有足够的强度以承受挖掘机工作或行驶时所受到的巨大冲击载荷。在左右纵梁前部的上面和内侧各焊有供导向轮支架移动用的导向板条。梁的下平面有安装支重轮用的孔。在纵梁中部上平面还焊有弹簧箱，供安装张紧弹簧用。斜撑壁焊接在台车架的内侧面上，斜撑的尾端焊有轴承座，台车架利用它后部的轴承和斜撑尾端的轴承安装在驱动轮轴上，故台车架可绕驱动轮轴上、下摆动。斜撑可以用来承受台车架上的侧向力，使挖掘机在行驶中左右台车架的前部不致分开。这样就可以避免部分支重轮轮缘与履带节之间的严重磨损。（2）弹性平衡元件半刚性悬架上的弹性平衡元件，有的采用平衡板簧，有的采用了橡胶块与平衡梁组成的弹性平衡机构，漆结构简单，缓冲效果好。在左右台车架的前部各用螺钉装着一个固定支座3，在该支座的V形槽的左右两边各放置一块用钢皮包面的橡胶块4，在橡胶块上放置一个活动支座2，活动支座呈三角形断面，其尖角置于自由固定支座V形槽内的橡胶块上。平衡梁1是用钢板焊成的，为一中空呈鱼腹形横梁，其两端自由的搁在活动支座上边的弧形面上，其中央与机架前部的横梁铰接（如图3-4所示）。图3-4带弹性元件的平衡机构结构简图1平衡梁 2 活动支座 3 固定支座4橡胶块 5 台车架 6 机架（3）机架履带式地盘的机架有全梁架式和半梁架式两种。在挖掘机上都采用半梁架式机架，它以后桥箱代替机架的后半部。后半箱是焊接或铸造的，在它的前面焊有两根箱形断面的大梁，左右大梁前窄后宽，其前部焊有元宝形横梁，横梁中央用的中心销轴与平衡梁铰接，大梁前端用槽形横梁焊接，是整个机架成为封闭的框架。3.2.3履带履带（如图3-5）将挖掘机的重力及工作和行走时的载荷传给地面。其形状和构造必须考虑到机械的稳定性和适应于各种工况的工作，行走时还要保证能发出足够的牵引力，每条履带总成由履带板、履带节、履带销和销套等组成。履带板用特制钢螺栓装在左右履带节上。履带节是供支重轮滚动的轨道。每对履带节的前销孔内配一个销套，然后在使其与前一对履带节的后销孔用履带销铰接，履带销与销套是东配合，履带销的两端与前一对履带节的后销孔是静配合，这样就使前后两对履带节通过履带销与销套呈铰接状态，前后两块履带板能自由相对转动。全条履带的履带节都装配好后，就形成一条带导轨面的套筒滚子链。驱动轮的轮齿就通过销套 与履带相啮合。图3-5履带示意图1 履带板 2 履带螺栓 3 履带螺母履带的结构有整体式和组合式。（1）整体式履带整体式履带是在履带板上带啮合齿，直接与驱动轮啮合，履带板本身成为支重轮等轮子的滚动轨道，履带板用销轴连接，销子浮置于销孔中并有0.51.5mm的空隙，这种履带一般在大型挖掘机上应用较多。这种履带的优点是制造方便，拆装容易。缺点是泥沙等污染易进入销孔中，使零件磨损加快，影响使用寿命。（2）组合式履带 组合式履带由轨链节、履带板、销子和衬套等组成。轨链节和履带板用螺栓连接。组合式履带的优点是销子和衬套的密封较好，泥沙等污染物不易进入，由于销子和衬套的硬度要求较高，连接处叫耐磨，因而使用寿命也较高；履带节距小，绕转性好，不会因履带损坏、衬套开裂或连接螺栓剪断而中止行走。此外，组合式履带零件通用化程度高，易损件容易购买，所以维修、更换方便，制造成本较低。缺点是连接螺栓易折断，拆装比较困难。（3）履带板1）.整体式履带板有开放式、箱体和半箱体三种形式。挖掘机上多用箱体和半箱体两种，它们的里侧铸有很多凹凸处，使泥土很容易脱落，接地部分为无履刺的平滑形状。履带板与驱动轮的啮合爪可制成单块和多块式，使啮合过程中能自动清除污染物。这种铸造的履带板节距较大，强度也比组合式履带板大。整体式履带板多用35Mn等材料铸成。热处理调质处理硬度为306HB。2）.组合式履带板按其形状可分为单刺（图3-6）、双筋（图3-7）和三筋式（图3-8）三种，也有用三角形或其它特殊断面的履带板。单刺式履带板，用于要求有较高牵引力和水平推力的履带底盘上，可使机械的行走装置具有较大的附着力。双筋式履带板适用于在沼泽地区或较软土上工作的液压挖掘机。三筋式履带板主要用于挖掘机，具有较低的接地比压和较大的附着力。表3-1履带各零部件材料序号零件销套材料1锁紧销套40MnB2锁紧销轴40Cr3销垫40MnB4销轴40Cr5销套40MnB6左链轨节40Mn27右链轨节40Mn28履带板40SiMn2或35CrMo9螺栓按GB 3098.1的规定10螺母按GB 3098.2的规定为了保证轨链在任何位置时，相互邻接的履带板中间不致加进石块和引起过高的张力，履带板节距必须选择合适并有一定形状的塔接唇。履带节距较小，则轨链饶转与驱动轮、导向轮时的升幅也越小，履带运转的均匀性好，不易磨损，行走驱动效率高。但是最小节距值必须考虑到整机质量和轨链的排数。双履带的履带板和轨链的链接螺孔距离要大一些，以便换装不同接地比压的履带板。此外，供沼泽地使用的行走装置需要很宽的履带板和轨面。这种超宽的履带板，在混有残余树枝杂物的地面工作时，往往在某块履带板上产生非常高的弯曲应力，从而造成履带板损坏。为此，必须提高履带板的断面系数和抗弯强度。如果不适当的增加履筋高度，则会造成转弯阻力增加而降低灵活性。在这种情况下，对700mm以上的超宽履带板，宜采用扎制的空心钢质履带板。 图6单刺式 图7双筋式 图8三筋式沼泽地使用的履带板，为减少转弯阻力和下沉度，多数制成四边均有一定的坡角。履带板直接与地面接触，除受到有介质的磨料磨损外，还要承受机器自身的重力和工作载荷，并经常受到较大的冲击载荷作用。故要求履带板的筋部由较高的硬度，板体应有较高的强度。目前，履带板材料大都用40Mn2Si来代替45钢，热处理调质，中频淬火，硬度为3845HRC（板体）和（5355HRC）4履带销套和轨链节 履带销套时组合式履带的一个主要连接件，它不仅承受由驱动轮轮齿传递的接触压应力，而且要经受严重的磨料磨损，因为销套总是在小能量多次冲击条件下工作。轨链节用来连接履带板以构成履带。轨链节的长度方向受张力，垂直方向通过支重轮受压应力。由于其形状不规则，应力情况复杂，轨链节与支重轮、导向轮之间除有金属的相互摩损外，主要表现为磨料磨损，而且还要承受由履带板传递的外界冲击。因此，轨链节要求有较高的强度、一定的韧性，工作面有较高的耐磨性。3.2.4支重轮过去支重轮的结构型式很多，标准化后规定挖掘机采用的支重轮结构型式是一种直轴式结构，轴的构造简单，工艺性好，虽然承受轴向力能力较差，但适合于挖掘机的工况。支重轮的轴是不转动的，通过两个轴座固定在履带架上。 支重轮轮体分两段焊接而成，轮边有凸缘，起夹持履带的作用，使履带板行走时不会横向脱落。支重轮内压装有轴套，这种轴套是双金属式的，是在08F的钢套内涂有0.8mm厚的赐青铜合金，即耐磨强度又高。轴两端装有浮动油封。浮动油封（如图3-9）是一种结构较简单，密封效果较好的端面密封装置。它由两个形状相同的合属油封环6和二个“O”形密封圈7组成，每个轴封环上各套一个“O”密封圈。不转动的油封环固定在轴座8的槽中，另一个油封环装在支重轮槽内，随着轮子转动。当旋转件被压紧后，“O”形密封圈被压紧产生弹性变形，使两油封环端面始终贴紧，起到密封作用。润滑油从支承轮中间螺塞孔加入，不但润滑了轴与轴套的摩擦面，而且也润滑了浮封环的端面。同时防止了水灰等污物的侵入。图3-9浮动油封1 金属圈 2 O型密封圈 3 固定盖壳 4 驱动轮轮壳这种端面油封的密封效果很好，使用寿命长，通常在一个大修期间不需加油，使平时保养工作简化了。故挖掘机的支重轮、导向轮等等广泛使用这种油轮。3.2.5拖链轮功用：托链轮通过支架安装在台车车架上，其功用是用来将履带上部托起，防止履带下垂过大，减小履带在运动中产生的跳动和侧向摆动。靠近驱动轮的托链轮，还能减小因驱动轮旋转而将履带沿驱动轮的切线方向甩动时所产生的履带下垂。结构布置：托链轮主要用来限制上方区段履带的下垂量。因此，为了减少托链轮与履带间的摩擦损失，托链轮数目不宜过多，每侧履带一般为12个。拖轮的高度，应使其滚动表面和驱动轮、导向轮的滚动表面大约在一条直线上。近来国外有些底盘上，将托轮的高度增高，以减小履带的振跳，并保持履带一定的张紧度。由于驱动轮轮齿，在卷绕履带时，有将履带沿驱动轮切线方向甩动的作用，而使履带的下垂增加，因此常在靠近驱动轮的地方安装一个托轮。本次设计选择每侧托链轮为2个。3.2.6导向轮导向轮的功用是支承履带和引导履带正确的卷绕，同时它与张紧装置一起使履带保持一定的张进度，并缓和道路传来的冲击力，减少履带在运动过程中的振跳现象。履带运动过程中的振跳会导致冲击载荷和额外的功率消耗，加快履带销和销孔之间的磨损。当履带遇到障碍物时，张紧装置可以让引导轮后移一些，免得履带过于局部张紧。导向轮用于引导履带正确绕转。防止跑偏和越轨。大部分液压挖掘机的导向轮同时起到支重轮的作用，这样可增加履带对地面的接触面积，减小比压。导向轮的轮面大多制成光面，中间有档肩环作为导向用，两侧的环面则能支撑轨链起支重轮的作用。导向轮的中间档肩环应有足够的高度，两侧边的斜度要小。导向轮与最靠近的支重轮距离愈小则导向性能愈好。以往导向轮机构形式和规格也是很多，约有19余种，现已标准化并且相同节距条件下导向轮与支重轮除轮体外，其余零件都可以通用，提高了零件的互性，其联系尺寸见表3-3. 导向轮材料通常用40、45号钢或35Mn铸钢，调质处理，硬度应达HB230-270.为了使导向轮发挥作用延长使用寿命，制造时规定轮缘工作表面对配合孔的跳动不得超过3mm，安装时应正确对中。 表3-2 导向轮联系尺寸（mm） 统一图号安装尺寸外形尺寸配合尺寸特性尺寸ABDEddD1FW(173)-03W(203)-03W(216)-033353704003004104555906507701602052055570858580100550600724821051053.2.7驱动轮发动机的动力通过驱动轮传给履带，因此，对驱动轮的要求应是与履带啮合正确，传动平稳，并且当履带因销套磨损而伸长后仍能很好啮合。履带的驱动轮通常置于后部，这样履带的张紧段较短，减少磨损和功率损失。驱动轮的结构有多种型式，如按轮体构造分有整体式和分体式两种。分体式链轮被分割成5-9片齿圈，每片齿圈用3-4个螺栓固定在驱动轮廓上。这样，当轮齿磨损后不必卸下履带便可更换局部的齿轮，在施工现场修理方便，节省时间。按驱动轮持节距的不同有等距齿驱动轮和不等距驱动轮两种。等锯齿驱动轮使用较多，不等锯齿驱动轮是一种较新的结构，国产1.6液压挖掘机上采用的不等距齿的驱动轮。它的齿数较少，仅八个，其中有两个齿之间的节距最小，所对的中心为3118155，而其余的节距均相等，所对中心角为465723.5. 这种驱动轮的轮齿并非在履带的包角范围内都同时啮合，同时啮合的仅有两个齿左右。忧郁驱动轮与链轨节踏面相接触，因此，一部分扭矩便由驱动轮的踏面来传递，同时履带中很大的张紧力也由驱动轮踏面承受。这样就减少了齿轮的受力。也减少了磨损，提高驱动轮的寿命。 驱动轮的轮齿工作面要承受销套反作用的弯曲压应力，轮齿与销套至今啊存在磨料磨损。齿面节圆处磨损后，机器继续行走就会产生跳齿和冲击性磨损。故驱动轮应选择较高淬透性和较低热敏感性的材料制成，以提高使用寿命。目前，已采用50Mn和45SiMn钢来代替35钢和40钢。轮齿热处理为中频淬火、低温回火，硬度为5558HRC。3.2.8履带张紧装置 履带式行走装置使用一段时间后由于链轨销轴的磨损会使节距增大，并使整个履带伸长。导致摩擦履带架，脱轨等，影响行走性能。 因此，每条履带必须装设张紧装置，时履带经常保持一定的张进度。 旧时挖掘机中通常采用螺旋螺母来张紧履带，利用张紧螺母使导向轮移动一定距离达到张紧的目的，这种调整方式既费力又不能使履带经常保持张紧力。目前在液压挖掘机中广泛采用液压挖掘机张紧装置，这种带有辅助液压缸的弹簧张紧装置借助润滑用的黄油枪将黄油压注入液压缸，使活塞外伸，一段移动导向轮，另一端压缩弹簧使之预紧。但预紧后的弹簧留有适当的行程起缓冲作用。如果履带太紧需放松课拧开注油嘴，从液压缸中放出适量的黄油。 设计时，应使导向轮前后移动的调整距离大于履带节距的一半，这样就可以在履带销套因磨损而节距伸长时，由可能去掉一节履带板后仍能将拉带连接起来。左右支承 滑块的后面通过左、右叉臂装着张紧装置。这种滑块式张紧装置有两种调整张进力的方式:一种是螺旋调整式，它由张紧螺杆和张紧弹簧组成。另一种是黄油调整式，它由油缸、活塞与张紧弹簧等组成。螺旋调整式张紧装置中，螺杆的颈部用螺栓夹紧在叉臂中，使之在挖掘机行驶时不致因振动而产生自转，该螺杆的尾部拧在可以前后移动的活动支座内。螺栓前部露出部分为六方头，作为拧转螺杆时放扳手之用。拧转螺杆使它伸长或缩短，就可使履带张紧或放松。张紧弹簧装在活动支座和固定支座之间。 支座间另外穿装一根螺杆，螺杆的尾端拧有调整螺母及紧锁螺母。拧转调整螺母，可以调整张紧弹簧的预紧力。在此螺杆上还套装一根较短的套管，作为弹簧压缩到极点时的停止器，不让弹簧的毗邻圈相碰。黄油调整式张紧装置，液压缸内装有活塞，活塞杆穿过弹簧前座、张紧弹簧。用压力机将张紧弹簧压缩到所有要求的预紧长度，并用螺母将其固定在弹簧后座上。张紧弹簧组件装到弹簧箱内后，再用螺钉将弹簧箱前盖紧固，这时调整螺母与后座之间应有间隙。液压缸的封闭前端通过连杆装于叉臂上，其后部则伸入套筒式弹簧前座内 。液压缸的前孔通过油嘴注入黄油，借黄油的压力将液压缸向前推，从而使引导轮向前移，使履带张紧。注入液压缸内的黄油量的多少决定了履带的张紧程度。若履带过紧或需要拆卸履带时，可以拧松放油螺塞，挤出黄油，减少张紧力。由于油液的不可压缩性，其传力效果与张紧螺杆相同，但在使用调整上却方便很多。张紧装置除使履带有足够的张紧度外，挖掘机行驶于不平道路上火遇到障碍物时起缓冲作用。此外，在挖掘机行驶时可以承受履带上部的张力。3.3履带式行走装置的特点履带式行走装置比轮胎式的接地面积大，接地比压小，而且在履带的支承面上大多制有履刺，可以深入土内，抓地能力强，因此比轮胎式行走装置的附着牵引性能和通过性能都好得多。这种性能在履带底盘行驶于松软地面时，尤其显著。但是，履带行走装置的结构较复杂，质量大，运动惯性大，而且没有像轮胎那样的缓冲和减震作用，因此影响它的速度的提高，机动性能也比较差。同时在使用过程中磨损严重，维修量较大。4 动力系统动力系统的设计需要计算整机的牵引力和牵引功率，选择合适的柴油机，满足功率和扭矩要求，且发动机的外形尺寸