机械毕业设计（论文）狭窄空间运输机械之橡胶履带行走机构的设计【全套图纸】

1、绪论 改革开放以来,我国的经济建设取得了举世瞩目的成绩,但同时也给环境带来了具大压力。合理利用有限的资源和保护环境关系到能否实现可持续发展的战略目标。随着我国农业产业结构的优化调整，林果业已成为农民致富的一条重要渠道。我国果树种类繁多，分布的地域辽阔。果园的地形有丘陵、山地、平原和荒滩，造成果园植保机械地域之间发展的不平衡。在现代工程机械和军事车辆中，运载底盘是以地基为承载对象，加之各种工作装置来完成各种工程需要。按功能可分为轮胎式、步履式、轨道式、无限轨道式（即履带式）。履带式因其接地比压小，承载能力大而受到重视。但以往的履带式都采用钢履带，不能适应全路面的要求，经过多年的探索，人们开始研究

2、橡胶履带式运载底盘。 行走机构是运输机一个非常重要的部件，它担负着掘进机的截割进给运动，以及整机的前进、后退和转弯（两条履带分别由各自的动力来驱动，可实现原地转向） 等各种运动，同时又是整台掘进机的连接、支撑基础，其结构的可靠性将影响整机的工作性能。目前，运输机的行走部分基本全部是履带行走机构，动力装置基本采用液压传动，用液压马达驱动履带实现不同的动作。马达在履带架上安装的方式基本采用两种形式，一种是履带行走驱动装置内置在履带架中，内置式的履带板宽度尺寸不受影响，掘进机基本采用这种形式结构；另一种是履带行走驱动装置外置于履带架一侧，一般多在内侧。外置式的履带板宽度尺寸受动力装备的约束，调整受到

3、一定限制，煤矿掘进设备中，很少采用这种结构。采用履带行走机构的机械设备，动力装置内置式，履带架结构受内置动力元件制约，外形几何形状较大，随着动力的增大，外形尺寸也随之增大。动力装置内置式，履带板宽度可按实际需要设计，不受履带架及动力装置的约束。动力装置外置式，侧掛在与机架连接的一侧，动力侧掛链轮设计不受动力元件约束，履带行走机构外形尺寸可相对较小，适宜施工场地相对低矮狭小的煤矿井下作业。应用价值有如下几方面： 1橡胶履带适用于全路面，克服了各种不利地形条件对机械作业的制约，极大地扩展了履带式和轮式行走运输机械的应用范围； 2橡胶履带的使用寿命也比钢制履带长 1 倍，而且橡胶履带的重量轻，车辆耗

4、油量大幅下降，降低了运输和作业成本；3我国各种重大建设工程日益增多和公路交通的快速发展，急待采用新的基础车辆。橡胶履带基础车辆可满足我国经济发展和国防建设的需要。 履带车辆在现代军事、农业、城市建筑和桥梁建设等领域中得到广泛应用。随着国民经济的发展，对履带车辆特别是橡胶履带式车辆的要求也在不断提高，履带车辆正在向轻型化、大型化、高速化等方向发展。全套图纸，加153893706 第一章 履带车辆行走系统概述 履带车辆行走系统与轮式车辆具有明显的不同。履带车辆不像轮式车辆那样用前后轮支承，而是靠两条履带与地面接触。履带车辆的左、右两侧各有一个驱动轮来驱动该侧履带实现行驶。目前运用最广泛的是金属履带

5、行走系统，传统的金属履带行走系统由履带、驱动轮、支重轮、托轮、引导轮和履带张紧装置等组成。它的突出优点是：牵引力大，适合重负荷作业，接地比压小，对地面压实、破坏程度轻，这是轮式车辆所不能替代的。但金属履带行走系统的缺点也很明显，远距离转移需要借助专用运输工具才能穿越公路，转移、运输作业速度低，直接影响履带车辆的工作效率和使用范围，发展前景也逐渐被大功率轮式车辆等替代。 橡胶履带行走系统是现代高新工业技术发展的产物。橡胶履带行走系统的发展拓宽了履带车辆的应用范围，克服了金属履带行走系统固有缺点，使履带车辆可以上路行驶，无需专用运载车辆。同时由于保留了履带车辆低接地比压、高牵引能力的特性，与一般轮

6、式驱动车辆相比性能更优越。橡胶履带车辆集成了大型轮式车辆行走系统和普通金属履带行走系统的优点，形成诸如农业拖拉机、军事工程装甲车辆以及基建工程用推土机、挖掘机、运输车，工程钻机等一系列高性能的军用和民用履带工程车辆，有着非常良好的经济效益和社会效益。它具有： 1短途运输不需要专用运输工具，橡胶履带不破坏路面，具有可以自行上路行驶的优势； 2纵向柔顺、横向刚韧、转动灵活、牵引性好、重量轻、接地比压小，减少对岩土的压实程度，有利于农作物生长，提高产量； 3机动性好，可靠性强； 4越野能力强，田间作业效率高； 5具有良好的操纵舒适性，噪声低，缓冲性好。因此橡胶履带代表了未来履带车辆的发展方向和研究趋

7、势。1.1我国果园机械研发与应用存在的问题 果园规模化、专业化、标准化程度低 我国大部分果园主要采取一家一户的经营模式， 生产规模小， 地势和土壤复杂多变， 树种和栽培模式多种多样，机械作业空间狭小，栽培管理专业化和标准化程度低，不利于果园机械的推广和应用。 果园农机与农艺孤立， 未能有机融合 国内外实践表明，农机农艺融合，相互适应，相互促进，是建设现代果业的内在要求和必然选择。目前，我国农机与农艺专家之间缺乏交流， 果树种植和栽培管理模式与机械装备不能相互配套问题特别突出。 果园标准化主要是从农艺角度开展， 缺乏对机械装备和设施的考虑， 没有预留机械装备和设施的安装及使用空间；同时果园机械装

8、备的研发缺乏针对性，严重影响果树机械化生产的推广应用， 大规模机械化作业实现十分困难。 研发经费不足， 果园专用机械研发与应用落后 由于我国果园机械化生产处于起步阶段， 对果园机械研发的重视程度不够， 在果园机械研发上的投入远不如粮棉油麻等大宗作物相关机械的科研投入，致使果园机械相关人才缺乏，科研力度不够，果园机械的引进、消化、吸收、创新工作落后，果园机械的研发、 推广远远滞后于粮棉油麻等大宗作物机械的发展。果园从种植到收获全程机械化生产过程中果园专用机械的研发和生产刚刚起步， 现有果园机械生产和研发主要集中在中耕机械、喷药机械、灌溉机械和埋土防寒机械等方面， 无论从类型和质量上都难以满足果树

9、产业规模化、专业化、标准化和信息化发展需要。 1.2 橡胶履带的国外发展 橡胶履带(rubber track)是为了适应近代各种机械技术发展，模拟金属履带而研发的跨机械、橡胶专业的新型行走部件。橡胶履带的发展历史是橡胶制品不断配合和满足各种机械发展的历史。在上世纪 60 年代日本一家农业机械制造公司(iseki)的工程师提出设想，委托橡胶企业(bridge stone)开发了第一条替代金属履带的橡胶履带，并应用在水稻收割机械上。由于橡胶履带比重轻，机器的接地比压较小，收割机可以在泥水的稻田中工作，从而使水稻机械化收割得以推广。经几十年的发展，日本发展成为橡胶履带的主要生产国家，以 bridge

10、 stone(bs)、fukuyama(frc)为代表的橡胶履带制造厂，在产品品质、规格品种、市场知名度及份额上都占有排头的地位 在世界上发达国家使用橡胶履带作为行走部件较为普遍，使用橡胶履带多的国家和地区依次是日本、北美、欧洲。1.3 橡胶履带的国内发展 我国橡胶履带开发研制工作始于 20 世纪 80 年代末期，是利用日本 bs 和 frc 技术发展起来的。bs 在中国等国家均有工厂生产橡胶履带。frc 与中国杭州橡胶（集团）公司永固橡胶厂建立技术合作关系，永固厂现己发展成大型橡胶履带生产基地，向全世界供应橡胶履带。我国先后在杭州、镇江、沈阳、开封及上海等地成功开发了多种橡胶履带，用于农业机

11、械、工程机械和输送车辆等，并形成了批量生产能力。目前，估计全国新机械橡胶履带特别是农用橡胶履带的用量为10万条/年，销后服务市场10万条/年，从总数上看，我国己成为世界上橡胶履带生产使用大国，但由于产品品质及知名度的关系，还多属于低端产品，在国际上廉价销售。 由于采用了橡胶履带行走系统噪声低、振动小、乘坐舒适。目前，我国橡胶履带的品质与国外的产品差距甚小，而且还具有一定的价格优势。但我国在橡胶履带使用范围较窄，工程机械仍多采用金属履带。国内工程机械主机厂装配橡胶履带的产品也多数销售到海外市场。 表 1.1 橡胶履带的应用应用领域应用产品工程机械挖掘机、装载机、钻机、压实机、起重机农用机械大型拖

12、拉机、多功能机械运输机械运输车辆、装甲运兵车雪地机械除雪机、雪地摩托特种机械全路面坦克装载机 挖掘机起重机械 农业多功能机械橡胶履带的使用极大地扩展了履带式和轮式行走运输机械的应用范围，克服了各种不利地形条件对机械作业的制约，其在拖拉机、各种农业和工程及运输机械中的应用必将进一步扩大。其发展趋势是在改进结构、采用新材料和新技术基础上提高寿命，并向轻量化、大型化、高强化、多品种、多功能与可调换化方向发展，进一步满足在各种恶劣气候与地形条件下使用和大吨位工程机械运输车辆使用的要求。随着科学技术的发展和完善，橡胶履带将由易损件演变为功能件，其使用寿命的极大提高是完全可以实现的第二章 橡胶履带结构2.

13、1橡胶履带的术语和定义花纹：橡胶履带外层所呈现的几何形状；花纹侧胶：橡胶履带的外侧胶，行走时与地而相对的部分；轮侧胶：橡胶履带的内侧胶，行走时与转轮相对的部分。橡胶应具有耐磨、耐气候、耐屈挠等性能；芯金：橡胶履带中传递动力、导向及横向支撑的部分，应为铸造品或锻造品；强力层：橡胶履带中承受张力和传递动力的骨架层，通常为钢丝帘线(绳)等材料；节距：橡胶履带平直部分相邻两芯金的中心距离；导向角：橡胶履带行走时起导向作用的凸起部分；轨道：限定轮系行走方向的导向角特定部位；履带宽：橡胶履带的外缘宽度；节数：一条橡胶履带的传动件个数；花纹代号：橡胶履带的花纹类型，以代号表示；金属传动件类型：金属传动件凸起

14、的形状，以代号表示。2.2橡胶履带的构造 橡胶履带(见图 2-1)通常是由橡胶主体、芯金、帘线骨架材料通过模压硫化而形成的环形体。为了保持张力，内设钢丝帘线。为了补强带体，将突出的金属传动件包了覆盖胶。图2-1 橡胶履带结构图 强力层（图 2-1 中 a）是牵引件，是橡胶履带的纵向抗拉体，承受牵引力并保持履带节距的稳定性。使用材料主要有钢丝帘线、镀锌钢丝、不锈钢钢丝、玻璃纤维、芳纶（或其它高强度低伸长合成纤维线绳）或帘布。 芯金（图 2-1 中 b）是传动承载件，起动力传递导向与横向支撑作用，使用材料主要有球墨铸铁、铸铁锻钢、铝合金与合金钢板材冲压成型组合件等，有些履带可使用塑料。 缓冲层（图

15、 2-1 中 c）是承受带体强烈的振荡和冲击，承受履带行驶中径向力、侧向力和切向力所引起的多次变形。同时也是牵引件保护层，保护牵引件不受外力作用而破坏，防止强力层的钢丝与芯金磨擦。使用材料主要有锦纶帘子布、锦纶帆布以及其它纤维材料。橡胶履带（图 2-1 中 d）由强力层、芯金、缓冲层和橡胶弹性体四大部分组成。其中橡胶弹性体又分为花纹侧胶、底胶、钢丝帘线胶与缓冲层胶、布层胶、齿胶和轮侧胶。橡胶弹性体把其它部件紧密地结合为一个整体，提供行走能力及整体的缓冲、减震和降噪功能。橡胶材料一般以 nr 为主的 nr/sbr、nr/sbr/br 和 nr/br 并用体系，以及加用聚氨酯弹性材料等。2.3橡胶

16、履带的分类方法橡胶履带的分类方法有多种。（1） 橡胶履带按结构可分为以下类型： 专用型(图 2-2、图 2-3)专用型 履带更换型a 履带更换型b1、2放脱离凸起 3下部滚轮 4内凸缘 5外凸缘图2-2 下部滚轮的类型橡胶履带金属传动件按凸起类型不同传动方式可分为轮孔式和轮齿式两种。轮孔式是机械驱动轮，像一个平皮带轮并有与履带节距对应的孔，履带金属传动件凸齿插入孔内靠驱动轮与履带之间的吻合摩擦传动。细分又有单行孔和双行孔。而轮齿式则是机械链轮与履带金属传动件齿啮合传动。专用型 履带更换型b1、2、3、4放脱离凸起 5接地面 6内周面 7启动轮机 8凸起 图2-3橡胶履带的结构 无芯金型 是用橡

17、胶凸起齿替代金属传动件，无噪声，振动小。履带内表面与驱动轮而接触，磨擦传动。 履带更换型(图 2-2、图 2-3) 可根据工作地形条件需要，橡胶履带与金属履带替换使用。 摩擦型 橡胶履带按驱动方式分类及各类型的特征和缺点如表 2.1 所示。 表 2.1 按驱动方式的分类及其特征和缺点驱动方式 特征与缺点链轮驱动型由链轮驱动芯金；驱动牢靠，可用于轻负荷至重负荷的驱动。橡胶突起驱动型由橡胶突起代替芯金驱动型，可用于轻负荷驱动。有的与摩擦驱动并用；需注意链轮的设计。缺点为易咬入石子和脱轮等摩擦驱动型橡胶履带内面由带轮驱动的类型；无驱动且耐久性好，但依条件不同其有产生滑动和易咬入石子的缺点。(2)按用

18、途可分为五类 农机橡胶履带：用于各种联合收割机、中小型田园耕作机械和农田输送机械；工程机械橡胶履带：用于挖掘机、推土机、自卸车、高空作业机械和各种道路建筑机械；运输车辆橡胶履带：用于森林、水草、沼泽、湿地、深雪、冰川、冻土等难以通行环境下的运输车辆；军用车橡胶履带：用于军用特种车辆。目前，橡胶履带的宽度多为 180920mm，节距一般为 72109mm，节数多为 2974。在选择理想的橡胶履带规格、花纹类型时,可根据图 2.5 所示的各部位尺寸(具体尺寸暂缺)并参考最大适应重量来选定(履带宽节数节距)。图2-4 橡胶履带各部位尺寸示意图2.4橡胶履带的标记方法1标记方法橡胶履带的规格通常以带宽

19、、节距、花纹形式代号和传动件代号组合来表示。 图 2-5 橡胶履带规格表示以 crt40072.5a80-050 为例，crt 代表轮齿式橡胶履带，通常可不标注。其它类别必须标注。40072.5a80050 表示履带宽度为 400mm、节距为 72.5mm、轨道为 a型、节数为 80 的橡胶履带，适用机重为 5000kg 以下。2.5 橡胶履带基本性能 橡胶履带的基本性能要求有：牵引能力、不脱轮性、抗振性和耐久性。 1牵引能力：牵引性能受行驶路面影响。作业时，与橡胶履带的拉伸强度、剪切强度、带宽、横向刚性、节距和花纹块高度有关，也受路面状况和载荷的影响。直线型花纹和侧面拉长间距花纹效果较好。工

20、程机械车辆在较硬路面上行驶时，牵引性能与花纹块刚度和花纹高度有关系。 2不脱轮性：取决于驱动转轮直径、转轮的配置、橡胶履带刚度、履带突起高度、接地长度和履带的导向长度。脱轮多发生在主动轮或张紧轮与转轮之间。最好将该部分的长度减小到最小程度。保持履带具有一定的张紧度是十分必要的。橡胶履带的扭曲刚度、横向刚性、纵向柔顺性、节距与凸缘高度也对不脱轮性有重要影响。 3抗振性：消除振源是减轻振动和降低噪声的最好办法。橡胶履带振动与其节距、转轮数及其配置、重心位置、胶料性能和花纹构形有关。设计时要对这些因素进行最佳匹配，且花纹块节距小且高度低的较好。4耐久性：表现为橡胶履带耐磨损切割、穿刺、龟裂和碎裂的能

21、力。目前为止，橡胶履带仍属易损件。除传动件和牵引件的品质外，强力保护层与橡胶弹性体的性能也是影响橡胶履带耐久性的重要因素。橡胶胶料不仅要有良好的物理性能、动态疲劳性能、抗应力集中和耐天候老化性能，还需要具有与传动件和保护层间优异的粘合强度。对于某些特殊产品，还要求有耐盐碱、耐油、耐寒、和防火阻燃等特殊功能。提高橡胶履带的耐久性能是一项非常艰巨的任务。2.6橡胶履带结构配置橡胶履带的结构配置如图 2-6，橡胶履带的结构特征见表 2，橡胶履带驱动轮配置如图 2-7。图2-6 橡胶履带结构配置图表 2 橡胶履带的结构特征类型特征普通型重视接地长度，以求机械稳定性的类型。适用于挖掘机、铲土机、推土机等

22、战车型前后具有离地角，重视行驶性的类型。部分用于搬运车、转运机和联合收割机等联合型前进方向具有离地角，而且接地长度尽量长的类型。适用于联合收割机和搬运车等三角型可使行走机构小型化，且可提高离地高度的类型。适用于收割机、旱田作业机械等 图 2-7 橡胶履带驱动轮配置图本设计选用的是战车型。2.7国内橡胶履带生产方式我国橡胶履带在生产制造工艺方面，基本可以归结为两种方式： 一种为钢丝帘无接头式。此种方式通常采用单根缠绕生产钢丝帘布，平板硫化机一次硫化。此种生产方式的优点是，橡胶履带伸长小、履带节距稳定性佳、芯金与机械齿轮配合好，履带整体的抗拉强度高，工艺简便，设备投资少。缺点是影响履带质量的生产工

23、艺因素比较多，一次硫化部位最佳硫化程度不易控制、偏差大、生产效率低、劳动强度大。另一种为钢丝帘有接头式。此种方式通常采用挤出机(或压延机)生产钢丝帘布，平板硫化机硫化带体，再搭接成环形体接头硫化。此种生产方式的优点是工艺先进、设备的机械化与自动化程度高、生产效率高、劳动强度低。缺点是履带接头搭接部位厚度偏差大、钢丝起锈、钢丝帘线与带体的橡胶之间在接头部位易产生相对滑移2.8履带行走机构的附着性能带支撑面下的土壤受到和f 大小相等、方向相反的剪力。1) 增加履带支撑面积不仅可以增大f 值, 而且在相同的f 值时可以减小滑转率。2) 相同的履带支撑面积, 采用狭而长的履带比宽而短的履带附着性能要好

24、。但是加长履带支撑长度将使机械转向困难, 在现有的转向机构没有根本改变前, 履带支撑段不可能做得很长。 影响履带行走机构附着性能的因素, 除去土壤 性质、履带支撑面的长度和宽度外, 主要还有机械重量、履刺高度及履带支撑面上比压的分布。 增加机械重量可以改善附着性能, 尤其是在砂质土壤上。但是采用这种方法不可避免地要增加滚动阻力, 而且机械重量不能超过一定限度, 否则引起土壤结构的破坏, 反而使附着性能变坏。 增加履刺高度可以增加土壤受剪切作用的侧面受剪面积, 从而改善附着性能。对于纯摩擦性土壤,例如干砂, 其粘结系数u0, 土壤的侧面受剪面上正压力很小, 因此其剪切强度接近零, 增加履刺高度就

25、没有效果。反之, 在粘性土壤中, 增加履刺高度的作用就很显著。对于土质沿深度不均一的土壤, 较入土中和较坚实的土层接触, 这种土层的剪切强度较大, 因而改善了附着性能。履刺之间的距离对附着性能亦有影响。 履带支撑面上比压的分布对附着性能有较大的影响。一些试验的结果表明, 当比压在整个履带支撑区段呈线性分布, 而且其合力在履带支撑长度中心后面1/ 10 处时, 可得到最大切线牵引力。第三章 运输机行走装置的总体方案设计3.1橡胶履带结构设计特点橡胶履带设计的前提是对相关机械车辆类型、车轮结构、功率、速度、用途和工作条件进行了解，设计范围包括驱动方式、承载与牵引强度的计算、结构材料品种型号的选择，

26、断面结构的布置、花纹形态和高度及胶料配方性能等方面的工作。芯金用于传递驱动轮的动力或者保持橡胶履带的刚度，为防止脱轮一般设有防脱离突起。材质使用锻钢(相当于 ssoc),铸钢(相当于 fcd45)。芯金的设计应保证使用中抗弯、耐磨、抗剪切、抗扭转和横向支撑的能力，不会出现裂纹和断齿。芯金在受弯曲力时，保持弹性变形的最大应力不小于机重的 0.5 倍。强力层用以保持橡胶履带的张力，一般使用钢丝帘线，也使用聚芳基酞胺纤维等。为提高刚度有时加入 12 层斜裁帘线。强力层设计要能保证履带的拉伸强度，保持履带节距的稳定。对材料强度的计算应考虑到超载和使用中外力与环境造成的机械和化学的腐蚀破坏作用。履带的纵

27、向拉力设计应大于机重的 5 倍以上，按公式(2-1)计算：f = fc(2-1) 式中：f 履带的纵向拉力，n；f 单根钢丝线(绳)破断力，n；c 履带的纵向单根钢丝线(绳)的总根数。 在牵引材料的结构层次布置上，要考虑到不同纤维材料间的合理组合。在保证拉伸强度与节距稳定的同时，提高履带的纵向柔顺性、耐用性和减小产品质量。 钢丝帘线(绳)与橡胶的粘合强度指标应符合表 2.3 的规定。钢丝帘线（绳）直径/mm粘合强度/kn.m-1钢丝帘线（绳）直径/mm粘合强度/kn.m-11.0 104.15.0701.12.0 205.16.0802.13.0 406.17.0903.14.0 60 缓冲层

28、用以包覆芯金和补强带，接地面一侧带有凸缘。所用橡胶具有耐割裂性、振动性、啮合性和耐久性等性能。而这些性能在很大程度上取决于履带与机身的匹配、用途、行驶路面等。缓冲层的选材与布置不仅要能对强力层牵引件起到增强和保护作用。履带的外层胶花纹块的选型与高度设计应以适应地形条件和提高牵引力为前提，当然也需顾及成本。花纹的构型应避免应力集中，改善抗裂口增长性及减少碎石挤压入花纹内造成橡胶的早期损坏。 目前多数橡胶履带制造企业采取实物测绘、解剖分析的方式进行橡胶履带的结构设计。橡胶履带的理论力学、材料力学及有限元分析与应用尚在起步阶段。花纹侧胶用来防止带体受机械损伤穿洞和穿孔和早期磨损，向路面传递车辆的牵引

29、力和制动力，增加与路面的附着力，以及吸收与传递履带在运动时的振荡。其行驶部分是由不同形状的花纹块、花纹沟所构成的表面。橡胶履带表面的花纹形状则是根据其用途精心设计，有平行、单梯、双梯、三角、蝶型、雪花、锯齿、导轨等各种类型。花纹侧胶应具备良好的耐磨、耐穿刺、抗撕裂、抗崩花掉块、耐屈挠龟裂、抗裂口增长性、耐空气中氧、臭氧、日光老化，以及耐拉伸永久变形性能和动态疲劳性能等。橡胶履带应在-25+55范围内使用。底胶在花纹侧胶下层是基部胶，用来缓冲振荡和冲击。底胶在多次变形下，因摩擦作用而放出大量的热。因此，底胶应具备生热低、有良好的导热性、具有高弹性、与缓冲层胶粘合性能佳等特点。钢丝帘线胶应有与钢丝

30、良好的粘合强度、具有较高的弹性与柔软性、良好的导热性、良好的气密性，在多次变形下生热性应当极小，应有高度的疲劳强度、有高度的耐热性能、耐多次剪切变形性能。 布层胶应具有耐热、弹性高、耐老化、耐多次变形性能、抗撕裂、永久变形小等特点。与帘布、钢丝帘线胶有良好的附着力，有良好的压延工艺性能。齿胶应具有与芯金良好的粘合强度、与轮侧胶有良好的粘合性、较高的强度与刚性，未硫化状态的流动性要低，硫化状态流动性要好。轮侧胶应具有较高的弹性、抗撕裂性、耐空气中氧、臭氧、日光老化，耐屈挠龟裂、抗烈日增长性，较好的回弹性、耐压缩永久变形性和动态疲劳性能等。最 大 适 应 重 量 = 本 机 重 量 + 可 能 装

31、 载 的 最 大 重 量 ( 包 括 人 、 物 质 零 件 、燃料等)当用于运输车辆时，因超载总是难免的，所以在选用橡胶履带时可将超载量也计算在内。所需的规格要求也可根据上述格式由供需双方协商而定。根据具体的使用情况，履带生产厂可向需方提出机械链轮配置图(详见图 2-7)所示的传动方式作为推荐方案。关于与橡胶履带配套的机械链轮，可按实际行驶情况对直径和齿形进行调整。机械链轮节径如图 2-8。 图 2-8 机械链轮节径示意图链轮节径；链轮根径；p 橡胶履带的节距；n 链轮齿数；c 从橡胶履带的内周面到芯部中心的距离。 图 2-9 橡胶履带使用张力示意图 橡胶履带的张力的大小是衡量橡胶履带在使用

32、过程中极重要的一个性能指标，如果张力太小，在行过程中易导致脱轮(即橡胶履带脱落现象)，成为故障的原因。橡胶履带张力的确定，应按配套机械使用说明书的规定进行校正。在一般情况下可参考图 2-9 所示的方法进行调正。 图 2-10 橡胶履带花纹结构3.1.1履带车辆的接地比压通常所说的履带车辆接地比压均指平均接地比压一般地说，q 值愈小，履带车辆在松软地面及泥泞地面的沉陷也愈小，从而使行驶阻力降低，同时也不易破坏岩土的抗剪强度而保证车辆附着力的充分发挥。而实际上，由于支重轮的间距与数目不同，各支重轮所承受机重不同，以及履带支承面下方岩土的不均匀性等因素的影响，履带接地段各点的接地压力是不同的，同时，

33、由于整机重心相对两条履带对称中心线的偏移，也使两条履带的接地压力不同，甚至在接地压力分布上也不同。 图2-11橡胶履带模型3.1.2行走机构主要尺寸参数的确定名义接地压力即平均接地比压或平均单位压力, 为整车重量除以履带接地面积，此指标为履带车辆设计总体参数选择的依据。履带接地长度l、轨距b和履带宽度b应合理匹配，使平均接地比压、附着性能和转弯性能符合要求。履带式车辆的自重和工作载荷通过履带传递到地面上，履带的接地比压决定了机械的通过性，履带的条数和总接地面积由机器重量和地面所能承受的接地比压所决定。按行走装置的工作环境允许的平均接地比压值p50kpa。根据履带数和平均接地比压确定总接地面积：

34、ag/p 总接地面积 a=2lb 其中： l行走装置的接地长度，单位为 m；g机体的重量，单位为 kn；b履带的宽度，单位为 m。根据果园作业平台的实际工况，取 g=10kn，由公式可得：2lb(10/50=0.2) 履带行走装置的接地长度和履带轨距的比值对履带行走机构的转向性能和转向所需的功率影响很大，如果比值超过 1.7，履带行走装置很难转向，如果比值小于 1，行走机构的直线行走能力较差，必须频繁的转向一般l/b=1.2-1.4 取l/b=1.3根据新型果园多采用低矮密植型种植模式，考虑果树的行距，且要求作业平台具有良好的通过性和转向性能，取履带轨距为 0.7m。所以 l = 0.7 1.

35、3 =0.91m又由经验公式：b/l=0.180.22 取 b/l=0.2b = l 0.2 =0.182ma) 履带板结构的选择 履带板的型式很多，标准化后规定采用重量轻、强度高、结构简单和价格较低的轧制履带板。履带板有单筋、双筋和三筋数种。本机采用三筋式普通履带板，这种履带板筋稍短易于转向，且由于筋多使履带板的强度和刚度提高，承重能力大,主要用于小型工程机械。三筋板上有四个连接孔，中间有两个清泥孔。当链轨绕过驱动轮时可借助轮齿自动清除链轨节上的淤泥。相邻两履带板制成有搭接部分，防止履带板之间夹进石块而产生高的应力。b)履带节距履带节距，随自重的增大而线性增大根据节距 t0与机器重量 g 的

36、关系： t0= (15- 17.5) g = (15- 17.5) 100mmd)履带的强度计算（1）履带的计算工况整机在斜坡上工作时，一侧履带所能传递的最大驱动力，取决于土壤的附着条件，即： (5-4)取自工程机械底盘构造与设计p314式中：附着系数，取； 考虑在斜坡上工作时，整机重量在一侧履带上分配系数，取。所以：（2）强度验算 由于履带的主要破坏形式是磨损，因此只需要校核履带销的剪切强度： （5-5）取自工程机械底盘构造与设计p315式中：履带销直径；所以履带销采用50mn，履带销套采用20 mn，履带板的材料采用40mn2si。 50mn的剪切强度：275mpa所以，履带销的强度满足要

37、求。（3）校核轨链节的抗拉强度对于钢制履带，履带板应验算其拉伸应力，危险截面是销孔的最窄处： (5-6)取自工程机械底盘构造与设计p314式中：履带销套半径，； 履带销半径，； 一块履带板一端的各销孔宽度之和，。 需用拉伸应力，所以所以，履带的抗拉强度满足要求。c)橡胶履带的选择对于设计所需的橡胶履带及其参数可根据相关履带生产厂家来确定，这里选型杭州德卡橡胶有限公司的履带,其履带宽度为230mm，与所设计的刚履带同宽，履带参数如表如表3所示。类型如下：表 3 履带参数项 目参 数履带类型可更换型履带宽度b（m）0.23节 距t0（m）0.096花纹类型v2/c钢丝绳高度（m）0.018内轨宽度

38、（m）0.022外轨宽度（m）0.076最大机体质量（kg）2300导轨类型b3.1.3履带条数 履带条数主要根据履带行走装置所服务的设备质量来确定。设备质量与履带条数关系一般如表4 所示。 表 4 设备质量与履带条数关系设备质量 /t1 0001 5006 00012 000履带数量 / 条23612履带与底座的连接方式双履带行走装置中履带架与底座的连接，可以是刚性连接，也可以是摆动铰接。（1） 两条履带均与底座刚性连接，如图 2-12（a）所示。刚性连接的履带装置，其各个零件的载荷分布是不静定的，设计时应考虑到最不利情况，即载荷仅通过两点传递；该连接方式具有很高的防倾翻能力，允许上部结构的

39、重心位置有较大的偏移，主要用于小型机器，最大承重量一般不超过 5 000 kn。（2） 一条履带与底座刚性连接，另一条铰接。该连接方式的优点在于载荷可以静定地分配到各履带的零件上，部分零件设计时比较简单，但其防倾翻能力相对较差，如图 2（b）所示。（3） 两条履带均与底座铰接，如图 2-12（c）所示。该连接方式允许履带架相对于底座摆动，底座在履带架上的安装条件是不稳定的，需要第三个支承点，该点由安装在两履带间的横向平衡梁支承。底座与履带架铰接点的位置，必须位于履带的中点上。这种连接方式是大型双履带行走装置的主要应用形式，最大承重量一般不超过 10 000 kn。 图 2-12 履带与底座的连

40、接方式（a） 两端刚性连接 （b） 一端刚性连接，一端铰接（b） 两端铰接3.1.4双履带转向方式双履带行走装置通过调整两条履带的驱动力来克服转向阻力矩，其转弯方式可分为 3 种：1）两条履带以不同速度同时向前运行，按一定的转弯半径向低速侧转弯；2） 一条履带正常驱动，另一条履带制动，向制动侧转弯，称为单边转弯；3） 两条履带以相反的方向同时驱动，整机绕履带装置的形心回转，称为原地转弯。第一种转弯方式，转弯半径较大，并需配置无级变频调速装置，成本较高。大多数情况下，双履带行走装置采用单边或原地转弯方式。当地面条件较差时，也可采用折线式转弯，即多次急转弯与直线运行相结合。由于每次转弯角度小，对地

41、面破坏较轻，可减轻履带的下陷程度，避免转弯附加阻力的急剧增加。3.1.5结构布置及参数(1)履带支承长度l，轨距b 和履带板宽度b 应合理匹配，使接地比压，附着性能和转弯性能均符合要求；(2)履带节距t0 和驱动轮齿数z 应在满足强度、刚度的情况下尽可能取较小值以降低履带高度；(3)驱动轮齿数一般为奇数，z=1923。为使h0 不致过大，又兼顾履带运动的平稳性，当t0 取小值时则z 取大值，当t0 取大值时z 取小值。 图 2-13 履带式行走机构示意图 （4）计算后再圆整。式中： 履带全长， （2-4）根据橡胶履带驱动轮的节距计算公式:d= t0/sin(180/n)其中：d驱动轮直径； t

42、0履带节距； n驱动轮齿数。选择 n=9，经计算 d=0.28m。导向轮直径比驱动轮直径略小，一般d/ dk=0.80.9取 dk=0.25考虑减小摩擦，选择托带轮个数为每边 1 个。根据上述计算分析，最终确定行走机构形式为，2 条橡胶履带，多支点，支撑轮与履带架为刚性连接。参数如表 5。表 5参数项确定值单边履带接地长度（m）0.96履带轨距（m）0.7驱动轮齿数（个）25驱动轮分度圆直径（m）0.178导向轮外圆直径（m）0.145支重轮外圆直径（m）0.188单边支重轮数量（个）4支重轮间距（m）0.24单边托带轮数量（个）1托带轮外圆直径（m）0.13.1.6张紧力的调整履带的张紧方式

43、一般有固定张紧和弹簧张紧。在履带的预张紧力的计算上，一般都采用经验公式计算，以机器重量乘以一个经验数就作为履带的预张紧力，往往不能适应不同的履带行走机械，张力太大, 功率损失大，并使履带产生非常大的张力，导致履带伸长，节距发生变化，会加快各部零件的磨损。张力偏小, 履带又变得很松，行走时会发生跳齿，转向失灵，履带容易脱轨。两条履带张力的明显差异还会使行走方向产生偏移, 当支重轮、导向轮发生脱轨现象时, 行走方向的偏转最后直接导致脱轨事故的发生。履带的静态张紧度是按履带松边(上方区段)的下垂量 h 的值进行确定,下垂量 h 一般取: h(0.0150.03)l0其中： h履带的下垂量。 l0张紧

44、轮与驱动轮间中心距。履带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，使整个履带伸长，导致摩擦履带架、脱轨等，影响行走性能。因此每条履带必须设有张紧装置，使履带保持一定张紧度，一般要保证履带的下挠度不超过 2040mm。张紧装置的行程应大于履带节距的 1/2，以便在履带因磨损而造成节距伸长时，可拆去一块而继续使用3.2驱动轮的设计驱动轮介绍 驱动轮用来将行走机构的动力传递给履带，因此对驱动轮的主要要求是啮合平稳，并在履带因销套磨损而伸长时，仍能很好啮合，不得有“跳齿”现象。履带行走装置的驱动轮通常放在后部，这样既可缩短履带张紧段的长度，减少功率损失，又可提高履带的使用寿命。 图3-1驱

45、动轮此处已删除，完整版加153893706第五章 “四轮一带”的使用与维护“四轮一带”系指履带行走机构的驱动轮、支重轮、托带轮、引导轮和履带总成。“四轮一带”承受整机的重量和压力,工作环境恶劣,其一次修复成本比液压系统高许多:一旦“四轮一带”损坏,机器就不得不停用甚至报废。以ty220型推土机为例,更换其工作泵不过40005000元,而更换“四轮一带”则需4万一6万元;进口机器上“四轮一带”的价格是国产机型上的2一3倍,为此许多单位情愿将其报废,而不愿做这样的一次性投入。实际上,只要注意加强平时的使用和维护,“四轮一带”总成使用到整机报废时最多只需更换一次。配不当;加油过量;浮动油封及o形圈损

46、坏。(1)驱动轮的驱动齿块磨损严重或松旷。原因是,没有及时清理夹在驱动轮与履带间的泥石;齿块螺栓断裂、拉长变形而使齿块松动。(2)脱轨。原因是,履带张紧度不够;支重轮、托带轮、引导轮的凸缘磨损或偏磨而造成其中心不在同一直线上;操作不当(如急转弯)。(3)制造质量差。原因是,配件质量较差,几何尺寸达不到要求。步使“四轮一带”磨损加剧,最终导致其报废。(4)正确进行转向,严禁急转弯和原地转向。(5)使用后及时清理夹在驱动轮、支重轮、托带轮、引导轮和履带上的泥土、石块及杂质。(引严禁使挖掘机靠行走进行作业。板脱落、松动;检查驱动轮、支重轮、托带轮、引导轮的螺栓有无松动。更换时,严格按照规定的办法(如

47、清洁、涂防松剂、用正确的紧固力矩)更换;使用一段时间后再次检查、紧固。(6)更换时,采用与原厂件相配的正规部件。1,失效现象及原因分析(l)履带工作面磨损或履带严重拉长甚至拉断。原因是,没有及时保养、维护。(2)支重轮、托带轮、引导轮过度磨损。原因是,装2,使用注意事项(l)不宜使机器长距离地行走。特别是挖掘机,其履带设计得较推土机的薄,支重轮、托带轮、引导轮的质量和尺寸较小;连续长时间地行走,会引起“四轮一带”发热而烧损油封,导致支重轮、托带轮、引导轮不转而进一3.维护保养(1)定期检查各轮体内的润滑油,及时添加或更换。一般每工作500h添加1次,每工作io00h更换1次。(2)及时检查履带

48、的节距。如ty220型推土机上履带的标准节距为216mm,使用极限为221mm,超过极限时应及时更换。(3)及时调整履带的张紧度,防止脱轨或啃轨。(4)调整引导轮的轴向和上下间隙。(5)随时检查有无履带4.修理办法(l)翻新。履带翻新修理一般是:更换销套,掉换履带以反面使用。(2)焊修。主要是对引导轮的工作面进行堆焊;对支重轮和托带轮,因不易保证其几何尺寸,不宜进行大面积焊修。焊修时,主要应保证被焊轮的侧缘外径和侧缘宽度两尺寸。(3)更换总成。为保证机器的完整性,更换履带时,一般同时更换“四轮一带”中的支重轮、托带轮、引导轮和驱动齿块(圈),以保证其间的配合间隙符合要求,否则这些部件极易早期损

49、坏。总 结经过十几周的努力，本次毕业设计就此结束。此次毕业设计中我学到了许多课本上没有的知识。在这段时间中，通过自己的学习和努力，通过孔江生老师的指导和教育，使我不仅仅在知识水平和解决实际问题的能力上有了很大的提高。还从思想的深处体会到，要把自己的所学变成现实时所将面对的种种难题。 此次设计过程中最大我的感触就是要具备理论结合实际的能力，随着设计的深入很多问题浮现了出来，我有些无从下手，我开始怀疑我是否真正的学到了知识。也只有到了那个时候，我才真正体会到学会运用自己的能力与知识是何等的重要，知识是在课堂上，老师教授的，在书本中学到的，实践则是要自己动手，自己去做才能掌握。设计之初，我根据老师的

50、建议，我找来了摊铺机及其相关书籍，从最基本的问题入手开始一个个的解决我心中的疑惑。 这是一个漫长的学习过程。随着时间的推移，我开始慢慢的掌握了设计时所需要的知识。我也终于明白了大学四年学习的意义和作用。通过这次设计，让我学会了查阅资料和上网搜索信息的能力及计算机操作能力、理论与实践结合的能力、分析问题与解决问题的能力。同时也让我对摊铺机及其履带行走装置相关问题有了更加清晰的认识。在查阅资料和浏览文献的过程中，我发现，随着社会的进步和经济的发展，工程机械行业扮演着越来越重要的角色，这也让我这个工程机械专业的学生对未来的发展充满了憧憬。关于本次设计的命题，我的设计只能提供其基本的功能。还有许多的有关创新的设想由于自身和时间的因素无法得以实现，这是本次设计的遗憾之处。不过，至少它已经启发了自己的思维，提高了我的动手能力，这是我在课本中学不到的。它将为我在以后的工作岗位上发挥自己的才能奠定了坚实的基础。履带式行走机构在机械行业已经得到了广泛的应用, 影响其行走的因素不仅和机械的结构、参数有关, 而且还和地面土壤的性质有着密切的关系。设计时要综合的分析和研究, 认真分析各项技术