履带行走装置设计说明

1、工程钻机一履带行走局部设计摘要工程机械是国民经济建设及国防工程施工中使用的重要技术装备，在国民经济建设中，尤其是城市建设、民用建筑、水利建设、道路构筑、机场修建、矿山 开采、码头建造、农田改进中，工程机械起着越来越重要的作用。我国的工程机 械行业目前进入了一个高速开展阶段，推、挖、装、起重、铲土运输、筑路、农 用机械等各种品种齐全并形成了系列化，各种工程机械虽然品种很多但根本上可 划分为动力装置、行走装置和工作装置。履带行走装置的挖掘机履带行驶系统包括车架。行走装置和悬架三局部。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

2、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根底上，又对驱动轮、拖链轮、导向轮、 支重轮结构进行了设计，对一些关键局部进行了设计校核计算。对各个轮的加工 工艺有粗略的描述。本文还详述了减速系统的设计包括轴、齿轮的选择及校核。关键词：整体设计；驱动轮；支重轮；减速系统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目录摘 要 IAbstract II第一章 前言 11.1 国履带式液压驱动底盘的现状 1第二章 履带式行走装置的总体方案设计 52.1 履带式行走装置的特点 52.2 国履带式液压驱动底盘的开展趋势 52.3 产品的主要技术要求 62.4 总体设计依据 72.5 履带式行走装置的功用与组成 72.5.1 驱动轮 82.5.2 支重轮 82.5.3 导向轮 92.5.4 缓冲装置 92.5.5 托链轮 92.6 考虑

9、到的假设干方案的比较 112.7 履带式行走装置的接地比压 122.8 运行阻力计算 12履带支承长度L、轨距B和履带板宽度b 122.8.2 履带的紧度计算 132.8.3 节距 132.8.4 运行阻力计算 132.9 拟定和分析传动方案 15第三章 传动方案的总体设计及各零部件的设计 163.1 选择液压马达 163.2 液压马达选取 163.3 液压泵的选取 17第四章 驱动轮的设计 184.1 驱动轮的整体设计 184.2 驱动轮的形状 184.2.1 驱动轮的结构 184.2.2 驱动轮齿数的设计计算 184.3 驱动轮各局部结构尺寸 194.4 轴的设计 20441 轴直径确实定

10、 20442 心轴的强度校核 214.5轴承的计算 224.6 驱动轮的加工工艺 234.6.1 工艺方案 234.6.2 工艺基准选择 244.6.3 加工顺序的安排 244.7 标准件的选择 24第五章支重轮和托链轮的设计及计算 265.1支重轮的直径 265.1.1 支重轮的摩擦阻力囘 265.1.2 支重轮的摩擦阻力 265.1.3 支重轮轴强度的校核： 265.2 支重轮的加工工艺 28选材及结构 285.2.2 热处理 295.2.3 外表喷丸 305.2.4 压力机压铜套 305.3托链轮轮及轴的强度校核 31531根据轴的结构图做出轴的计算简图31根据轴的计算简图做出轴的剪力图

11、与弯矩图 32533确定材料的许用切应力和弯曲应力 33534校核轴的剪切应力及弯曲强度 33第六章 导向轮的整体设计 356.1导向轮的结构设计 36导向轮的结构形状 36轮轴的设计 36轴径d确实定 37轴的强度校核 386.3 导向轮外部尺寸 39轮的尺寸 396.4轴承的计算 40验算轴承的平均压力 P单位./MPa 40验算轴承的pv 单位Mpa.m/s值 41验算滑动速度0 单位|m/s| 416.5 标准件的选择 41第七章履带的选择 438.1结构形式和设计要求 44结构形式 44对紧装置的设计要： 458.2设计方法 47履带的紧度 47缓冲弹簧的预紧力區1和最大弹性行程时的

12、力Pl。 47缓冲弹簧的弹性行程囤 48紧装置零件的寿命计算工况 48结论 48致 50参考文献 51第一章 前言1.1 国履带式液压驱动底盘的现状底盘的作用是支承、安装发动机及其各部件、总成，形成车辆的整体造型， 并动力，使整车产生运动，保证正常行驶。我国生产履带底盘的历史较短， 与起重机的开展根本相同， 与世界先进国 家相比，国履带底盘的技术含量低、 系列化程度低， 在制造和设计上还存在一定 的差距。近年来，国履带起重机的快速开展，给履带底盘的开展带了机遇，系列 得以不断的提高。履带式与轮式底盘的比较行走依靠履带装置的的底盘为履带式底盘， 行走依靠轮胎前进的底盘为轮胎 式底盘，履带式底盘具

13、有全回转转台，起升高度大，牵引系数高，爬坡度大，行 驶速度低， 行驶过程中可能对路面造成损坏， 一般不宜在公路上行驶。 履带式与 轮胎式相比，因履带与地面接触面积大，故对地面平均比压小，可在松软、泥泞 地面上作业。目前国生产履带底盘的主要厂家有邦力、一飞工程机械、奉化优嘉力液压、 五一重工挖掘机履带总成、杰瑞液压传动。1 邦力专业生产橡胶和钢制履带行走底盘，有 5 吨、8 吨、12 吨，最大 克最大 130 吨的底盘行走，产品大量用于各种履带行走机构中，有挖掘机，钻 机，煤矿设备等行业中；同时，专业生产非开挖钻机履带底盘，各种钻机履带行走底盘。结构性能特点： 支承主机重量，具有前进、后退转弯行

14、走之功能。 橡胶履带采用日本技术生产的建筑机械型，承载能力、牵引力大，噪音低，不伤及柏油路面，具有良好的行驶性能。 配有藏式低速大扭矩马达行走减速机，具有高通过性能。 形行走架，结构强度、刚度大，利用折弯加工。 支重轮、导向轮采用深沟球轴承，一次性加黄油润滑，免使用中维护和 保养加油。 轴端双密封结构，保证润滑油密封不外漏，并能防止泥水进入轮腔。 支重轮，导向轮、驱动轮齿采用合金钢并经淬火处理，耐磨性好，使用 寿命长。 弹簧涨紧机构彩螺杆调节，可靠性高。性能参数： 底盘自身质量 1.4t ，机械允许总重 6-6.5t 。 履带高度低， H=466mm 。 行驶速度高 v=2-4Km/h 。 行

15、走液压马达减速机工作压力 PH=20Mpa ，Q 总 =1634ml/r ， MH=5724N m。 牵引力大，T=5536kg，牵引能力92% 理论值，爬坡能力a 30 地比压力 p=0.038Mpa 。目前该产品从 4T 到 18T 已成系列化批量生产。2一飞专业生产各种进口，国产挖掘机，推土机，摊铺机，旋挖钻机，给料机，装载机等各种工程机械链轨， 履带总成，各种链轨节， 链轨合件，销套， 履带板及四轮产品。各种型号小挖橡胶履带，橡胶块，节距 101 ，106 ，135 ， 140 ，154 ，160 ，171 ，190 ，203 ，216 ，228 ，240 ，260 等 10 余种规格

16、， 上百个系列。3奉化优嘉力系列履带底盘选用高品质的行走马达、减速机，体积小、 重量轻、输出扭矩大、制动可靠，整体行走机构更加紧凑。4五一重工主要经营进口挖掘机、推土机底盘件。直接从国外生产厂家 进货,以意大利，日本，国底盘件为主。产品有进口挖掘机、推土机履带总成： 支重轮、引导轮、托链轮、驱动轮、链轨、螺栓、链板、链节、斗轴、肖、套等。 这些优质进口零件广泛应用于：CATERPILLAR 卡特、KOMATSU 小松、 HITACHI 日立、 KATO 加藤、 SUMITOMO 住友、 KOBELCO 神 钢、 DAEWOO 大宇、 HYUNDAI 现代等各种进口或合资挖掘机、推土机， 重型工

17、程机械。 5 杰瑞专业生产橡胶 JRXD 系列和钢制履带 JRLD 行走底盘，有 5 吨、8 吨、 12 吨，最大克最大 130 吨的底盘行走，产品大量用于各种履带行走机构 中，有挖掘机， 钻机，煤矿设备等行业中； 同时，专业生产非开挖钻机履带底盘， 各种钻机履带行走底盘。结构性能特点： 支承主机重量，具有前进、后退转弯行走之功能。 橡胶履带采用日本技术生产的建筑机械型，承载能力、牵引力大，噪音 低，不伤及柏油路面，具有良好的行驶性能。 配有藏式低速大扭矩马达行走减速机，具有高通过性能。 形行走架，结构强度、刚度大，利用折弯加工。 支重轮、导向轮采用深沟球轴承，一次性加黄油润滑，免使用中维护和

18、 保养加油。 轴端双密封结构，保证润滑油密封不外漏，并能防止泥水进入轮腔。 支重轮，导向轮、驱动轮齿采用合金钢并经淬火处理，耐磨性好，使用寿命长。 弹簧涨紧机构彩螺杆调节，可靠性高。履带底盘的主要用途是支撑机架，为各总成提供支撑，其性能直接影响到作 业能否顺利进行，由于其工作环境恶劣、泥脚深负荷重，采用一般的轮式昴易出 现挂不上档、乱档，离合齿轮牙嵌磨损、别离拨叉磨损、行走离合打滑，甚至输 出轴断裂。采用液压驱动底盘后，能够克服上述缺点，从而使整机性能得到了很 大的提高。能够用为多种工程机械的行走装置第二章 履带式行走装置的总体方案设计2.1 履带式行走装置的特点(1) 支承面积大，接地比压小

19、。例如，履带推土机接地比压为0.02Mpa0.08 Mpa, 而轮式推土机的接地比压一般为 0.2Mpa 。因此，履带推土机适合在 松软或泥泞场地进行作业，下限度小，滚动阻力也小，通过性能较好；( 2)履带支承面上有履齿，不易打滑，牵引附性能好，有利于发挥较大牵 引力；( 3 )结构复杂，质量大，运动惯性大，减振功能差，使得零件易损坏。因 此，行驶速度不能太高，机动性能差。2.2 国履带式液压驱动底盘的开展趋势由国外履带底盘的开展现状， 可以看到履带液压底盘开展趋势有以下几个特 点：八、( 1 )为适应大型工程工程的需求 ,履带底盘正在迅速向超大吨位开展由于各种工程建设的大型化，所需的配套设备

20、构件等的重量也不断增加 ,对 超大型起重设备的需求也愈来愈多， 为了实现起吊大的重物 ,在原有 起重机的基 础上增加超起装置，不仅扩大了履带起重机的工作围 ,而且提高了履带起重机的 利用率。2)充分运用新技术、新材料、新工艺、新的设计方法 ,使整机性能大大提充分利用新技术、新工艺来提高产品质量，并不断开发新材料、新结构、新 功能提高产品竞争力。例如1000 MPa抗拉强度的臂架材料已被 广泛采用,从 而大幅度地降低了臂架自重， 提高了产品起重性能。 整机的结构也逐渐采用高强 材料,通过优化设计显著减轻整机重量，同时为保证整机稳定性 ,增加 了必要的 车身压重，这些都使得大吨位产品能够具有较高的

21、性能和良好的经济性。3核心技术化 各大知名企业均具有其独特的核心技术 ,并不断创新，努力保持在同行业的 领先地位。现在各大公司均下大力气研究开发自己的核心技术 ,以不断提升自己 的产品档次和竞争能力。4操作控制系统的智能化随着计算机技术和电子技术的不断开展， 逐步完善的计算机控制技术和集成 传感技术在履带底盘行业得到广泛的应用 ,先进的电子控制和电脑 操作系统的 配置已非常便。各种电子监控系统、运行作业时的在线故障检测和诊断、智 能 化总体控制等是今后履带底盘不断向智能化方向开展的重要研究领域。2.3 产品的主要技术要求主要技术指标有马达输出功率确实定、 液压泵的选取、履带底盘的接地比压、 履

22、带的参数设计， 要求履带有较好的通过性，接地比压较高，越野性能强，稳 定性好，在潮湿、粘重土地上履带底盘具有较好的的使用性能。1 液压系统的设计计算，包括液压泵、液压马达的选型和参数确定。2履带紧装置的设计。3驱动装置的设计。(4 )机架的结构设计关键技术主要包括液压系统的设计和驱动装置的设计，液压系统的参数选取 和驱动装置的合理布置对履带底盘的性能具有重要影响。2.4总体设计依据本设计是根据常用履带设计方法和较成熟和现代设计方法，参考了工程机械 履带底盘设计的通用原那么，依据所给的动力选取了液压元件，结合机械设计手册， 选择了标准件，总体结构设计参照了红拖拉机的结构形式。2.5履带式行走装置

23、的功用与组成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局部， 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，如图 2-1 o图 2-1 总体结构示意图1驱动轮 2.履带 3. 托轮 4.台车架 5.支重轮 6. 紧装置 7.导向轮本设计的工作原理： 液压泵通过驱动液压马达带动驱动轴转动， 从而驱动整 个底盘行走， 中间的缓冲装置是为了紧履带、 防止履带横向滑脱以及在行走系统 卡入石块时能减小壳体和履带的应力。

24、2.5.1 驱动轮在履带工程机械上，多数是把驱动轮布置在前方，驱动轮中心的高度 hk 应 有利于降低整机的重心高度，其直径尺寸 Dk，应有利于增加履带的接地长度， 但在决定上述两个尺寸时，还需综合考虑整机的离地间隙和离去角屮2的值。履带推土机的屮2值，一般不超过2o50。2.5.2 支重轮功用：支重轮用螺钉固定在轮架下面， 用于支撑机械的质量， 并将质量分布 在履带板上。同时还依靠其滚轮凸缘夹持链轨不使履带横向滑脱脱轨 ，保证 机械沿履带方向运动。结构布置：根据功率大小，履带推土机每侧有 47 个支重轮，功率小的取下限，功率大的取上限。当履带接地长度一定时，增加支重轮个数，可使接地压强均匀，减

25、少履辙深度金额滚动阻力，但增加个数后，势必减少直径，从而增大 支重轮在履轨上滚动的阻力， 综合考虑这两个因素， 一般取支重轮直径 Dz=1轮轴之间的距离h=2.32.6lt，最前端的支重轮位置应保证紧轮调整到最后极 限位置而缓冲弹簧又压缩达最大值时不会发生干预。 驱动链轮齿顶与支重轮轮毂 之间，应留有足够的间隙，以防积泥。2.5.3 导向轮功用：引导轮安装在台车架的前部， 它主要用来引导履带的行驶方向， 并借 助缓冲装置使履带保持一定的紧度， 减小履带在运行中的跳动， 从而减小冲击载 荷以及额外的功率损耗，并防止履带脱轨。结构布置：较大的导向轮可以减少履带载荷的波动，但增大导向轮直径 D。 受

26、结构布置限制。导向轮轮缘最高点，应比驱动轮低 10 60mm ，这样能使上 方区段的履带依靠本身重量顺势前滑。轮缘的最低点那么受屮i限制。履带推土机因前方有推土板开路，故接近角屮可较小，一般为1o30。试验说明，导向轮轴与最前面的支重轮轴之间的距离， 一般不应小于履带节距的三倍， 否那么履带运 动的不均匀性太大。2.5.4 缓冲装置功用：缓冲装置的主要功用是使履带保持有一定的紧度， 减少履带的下垂和 在运动时的跳动。 同时当引导轮前遇有障碍物或履带卡入石块等硬物而使履带过 于紧时，它能允许引导轮后移，以防止损坏机件。越过障碍物后，引导轮又在缓 冲装置弹簧的作用下恢复原位。2.5.5 托链轮功用

27、：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。托链轮的位置应有利于履带脱离驱动链轮的齿合，并平稳而顺利地滑过托链 轮和保持履带的紧状态。当采用两个托链轮时，后面一个托链轮应靠近驱动链轮， 并使托链轮轮缘的上平面高度 hti与0.5D t之和等于或大于驱动轮的节圆半径 0.5D k,以限制该处履带下垂

28、，并使履带易于脱开齿合。托链轮的位置尺寸，通常 为|心 0.411，|lti 0-5(l lt2)。履带功用：履带用来将整个推土机的重量传给地面、并保证推土机有足够的牵引 力、履带直接和土壤、沙石等较复杂地面接触，并承受地面不平所带来的冲击和 局部负荷，因此，履带除应具有良好的附着性能外，还要有足够的强度、刚度和 耐磨性。设计原那么：(1 )底盘的平安设计平安设计包括对材料的平安选择和使用，材料的选择不但要满足功能要求， 而且要同时满足使用过程中的平安要求，此外要考虑作业环境因素及超负荷工作 的可能性，要有适当的平安保险系数。(2 )底盘的质量可靠3人机匹配的平安工效学原那么4经济性原那么和可

29、行性原那么2.6 考虑到的假设干方案的比较液压传动装置中泵与马达可分式结构形式， 这种结构形式便于元件布置， 给 工程机械的设计带来极大方便， 使结构多样化并提高了性能， 液压传动装置的特 点往往是通过与液力机械传动比较得出的，概括如下：1马达轮独立驱动方式省去了变速箱，差速器、驱动桥以及轮边减速， 提高传动效率，降低了机器本钱，便于零件布置。安装、设计自由度大，车辆性 能和结构形式多样化， 这是其它传动不可比较的。 正因为如此， 对那些需要装有 多个工作部件的复杂结构的工程机械和需要特殊牵引性能的车辆， 液压传动无疑 中最好的选择。同时，马达独立驱动的方式可以实现差速转向，可以原地转向， 也

30、可以简化机械转向机构， 对那些因结构限制不便采用机械转向或对转向性能有 特殊要求的，这是非常必要的。2 在闭式液压传动中， 可以使转矩双向对称传递，这一性能使闭式液 压传动无须变速装置即可实现前进、 倒退操作， 同时具有反拖制动能力， 操纵方 便，感觉良好，可减少刹车功率和磨损。3操纵和控制和多样性是液压传动的一大特点，这样的由其快速动态特 性及其结构特点决定的。改变变量泵斜角和方向即可方便地实现平稳换向和变 速，前进、倒退、制动、变速只需要一根操纵杆即可完成，操纵生物工程化。液 压传动功率大， 扭矩惯量比大， 因而动态性能好， 加之闭式系统在减速过程中具 有制动能力， 因而速度变化快捷柔和，

31、 冲击小， 迅速变换前进方向和加减速不会 损坏传动系统和车辆。前进和倒退可以获得相同的速度2.7履带式行走装置的接地比压履带行走装置的尺寸和接地比压确实定，主要考虑的是钻机工作质量、行 走时的工作条件、行走速度等。由于工程钻机的行走大多是辅助功能，行走速 度较慢，一般在选择或设计履带行走装置时主要考虑钻机的质量和驱动能力。在确定钻机的接地比压时主要考虑钻机行走的地层条件，再根据接地比压确定履带行走装置的尺寸。目前，工程钻机主要考虑的是平均接地比压，其计算公mg 9.81 600077772 c ce 仆式为：p 3.54KPa 0.035MPa2bL 2 42.768 194.4式中：p 履带

32、平均接地比压Pa ；m 钻机的工作质量kg；b 履带的宽度m；L履带的接地长度m；|_h0 履带高度m；g重力加速度g=9.81m/s2.8运行阻力计算履带支承长度L、轨距B和履带板宽度b令l驱动轮与引导轮之间的轮距；h 表示高度；G表示整机质量；L 1.07阳 1.07犯 1944mm轨距 B : 1.2 1.4B履带板宽:1944mm1388.51620mm1.21.41.21.4b 0.220.80Lb (0.22 0.8) 1944mm(427.68 1555.2) mm由于是钻机底座，取：b=427.68mm履带的紧度计算h的值一般取为:h (0.03 0.06)1。(0.03 0.

33、06) 1944mm 58.32 116.64mm节距t (15 17.5) 4 G (15 17.5) 4 6000(132 154) mm根据?机械工程手册?，履带的节距已经标准化，取节距为 154mm表2-2履带底盘的主要技术参数额定功率轨距节距履带板宽接地长度外形尺寸37kw150015442519442450 X 1500 X585运行阻力计算(1)履带运行的阻力Fn履带运行时，由于驱动轮与履带链轨的啮合、履带销轴间的摩擦以及支重轮、引导轮和驱动轮等滚动阻力和轴颈摩擦阻力等构成了履带运行的阻力。计算时通常取履带本身损失等于其垂直自重载荷的57%,即：Fn (0.05 0.07) mg

34、也可取履带行走装置的效率等于 0.70.85。(2) 土壤变形阻力 冋:|Fddmg上坡时：Fddmg cos |式中：一坡度角，二一运行比阻力系数，见表2-3 :表2-3运行比阻力爭数中线公路0. 06坚实土黯D.060.09野迪0.U9 UH2區地、耕地0. 100. 15冰拣瞬面0.030,04(3) 坡度阻力Zi :坡度阻力由于机械在斜坡上因自身重力的分力所引起的;Fs mg sin(4 弯阻力冋：|FI1晋式中：二一履带转弯时的摩擦系数；R履带转弯半径(m)土壤悝质吗汰值有雪的荒地湿地、耕地0.胡干的土略沼渾地0.850.?T的沙路U. KO.9泄湿的粘膜土0.4 *-0.5表2-4

35、履带转弯时的最大摩擦系数表max计算时一般取值围为0.40.7，对于坚实地面取较小值，对于松软地面取较大值。Ft (0.01 0.02)mg(5 )惯性阻力fJ :综上所述，以上5种阻力中，以坡道阻力和转弯阻力为最大，往往占到总阻力的2/3，但是转弯阻力和爬坡阻力一般不同时进行。因此，在确定钻机的行 走牵引力时，取二者的较大值，即:爬坡时：| Ft Fn Fd Fs R蛀歩口汁.FT Fn Fd Fr Fi对于钻机履带底盘设计时，有些阻力很难计算，一般行走牵引力取为整机重量的0.70.85，对于工作条件好了可以取小值0.72.9拟定和分析传动方案液压工程钻机由工作装置、回转装置、液压传动系统和

36、行走装置四大局部组 成，行走装置主要有履带式和轮胎式两种，他们的特点是：作业时不行走，行走 时那么采用专门的锁销把转台与底座固定， 并停止作业，履带式行走装置均由行走 液压马达通过减速器实现前进、后退、和转弯，轮胎式行走装置有机械传动、半 液压传动和全液压传动三种形式。履带行走装置形式很多，其根本构造是类同的，大多由底座、行走液压马达、 减速装置和履带总成等构成，发动机的动力通过驱动轮传给履带， 因此，对其要 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，履带的驱动轮通常至于后部，这样，履带的紧段较短，减少了磨损和功率损 失。第三章 传动方案的总体设计及各零部件的

37、设计3.1选择液压马达设计参数、数据：整机重为 6t，行走速度02.5km/h ，爬坡能力三30。，接地比压为0.20.8MPa，额定功率为50KW，总传动比为i=6。大多 数履带式液压挖掘机的行走牵引力与机重有一定关系，由公式 |f(0.70.85)G 得牵引力 |F 0.8G 0.8 6000 48顾。3.2液压马达选取液压马达驱动方案有两种。1高速方案：高速小扭矩马达，配大减速比例减 速箱，优点是尺寸小，质量轻，但减速箱结构复杂，价格高。2低速方案，低速大扭矩马达，配一级减速小齿轮，优点是传动简化，价格底，但马达体积大，质量大。比较两种方案及其履带底盘的自身结构，选取低速大扭矩马达较为合

38、理。(1) 驱动轮的角速度为w，那么W 豆 其中最大速度v=2.5km/h ，履带轮半径 r=500mm，得到 w=1.39rad/s(2) 驱动轮的转速In 60 /2 |，得到|n 14r/min(3) 工作载荷力矩计算1GD/2 425 10 9.8 0.5/2 1225N m(4) 轴径磨擦力矩 A22G2D 0.002 12250 0.304 7.448N 恳(5) 马达的总负载力矩 忙 T1 T2 1233N m(6) 取 Pa=22.5MPa，行走马达的排量 2 Tt/Pa0.44L/r查取液压马达技术参数选取邦力 GM2 -420系列，其参数如下：表3-1 GM2-420 马达

39、参数表型号理论排量(ml/r )额定压(MPa )最高压力(MPa )稳定扭矩(n m )持续转 速最高转速(r/mi n重量 (kg)GM2-420425253516580.7750750513.3液压泵的选取根据转速n=44r/min，每台行走马达所需流量：qt Qt nt / t 0.44 44/0.9522L / min系统需要的总流量：lQmax 2q/ v 5乩/伽系统最大功率计算：|W P Q max 25 63/ 60 37石额定功率：w=27kw选取液压泵厂生产的XM-F40其参数如下：表3-2液压泵参数表型号理论排额定转速n/min最高转速n/min稳定转速n/min额定压

40、 力MPa输入功率扭矩重量量ml/rXM-F281980375031.535381202940第四章 驱动轮的设计4.1 驱动轮的整体设计驱动轮用来将发动机的动力传递给履带， 因此对驱动轮的主要要求使啮合平 稳。并在履带因销套磨损而伸长时仍能很好的啮合。履带行走装置的驱动轮通常放在后部， 这样既可缩短履带驱动段的长度减少 功率损耗，又可提高履带的使用寿命。4.2 驱动轮的形状4.2.1 驱动轮的结构驱动轮的形状决定于它同履带的啮合形式。 一般分为整体式履带啮合的驱动 轮和组合式啮合的驱动轮。 驱动轮有整体铸造齿圈和轮毂、 分开铸造以及分段铸 造三种。后两种形式一般采用螺栓固定， 磨损后修复方便

41、也可以节约钢材。 但与 整体式比较制造较为复杂。驱动轮用来将发动机的动力传递给履带， 因此对驱动轮的主要要求使啮合平 稳。并在履带因销套磨损而伸长时仍能很好的啮合。履带行走装置的驱动轮通常放在后部， 这样既可缩短履带驱动段的长度减少 功率损耗，又可提高履带的使用寿命。4.2.2 驱动轮齿数的设计计算驱动轮齿数为1923 ,为使h不致过大又兼顾履带运动的平稳性当节距取最小值时，齿数取最大值。当节距取最大值时，齿数取最小值。驱动轮的节距 T0(1517.5)姬 (1517.5) 8.8 132154G为6吨；囤的单位为mm ; G的单位为kg取|t0154 ; |Z 214.3驱动轮各局部结构尺寸

42、驱动轮与履带的啮合有正常啮合和特殊啮合两种。在正常啮合中履带的节距等于驱动轮的节距这样就能同时有几个节销和齿啮合，受力比较均匀。缺点是当作一段时间后履带的节距由于磨损大于驱动轮节距使之不能很好的啮合。在特殊啮合中履带的节距小于驱动轮的节距，这时只有最前面的一个轮齿和即将脱出啮 合的一个节销在啮合。其它节销都和各齿不接触，特殊啮合的优点是当履带因磨 损而增大节距时可以变成正常啮合。特殊啮合驱动轮齿廓绘制的方法：由于特殊啮合所以驱动轮的节距比履带节%距大一个值：|(0.010.05)T所以履带的节距为150伽。驱动轮节圆的直径：Dk T 式中：圆-卷绕在驱动轮上的履带板数sin 180zl|zl

43、2 ; 为节圆的直径单位为mm。代入数据的Dk 513mm齿形的绘制步骤如下：以| D/21为半径画圆在圆周上取两点1和2，其节距等于 用。在以点1和点2 为圆心做两个圆其直径等于履带节销直径 d设d (0.30.6) To 46mm当节销1 处于图中所示的位置时节销2并不在图中位置，而是在实线位置。因为点1和点3 的距离为T1，但当节销1退出啮合时，节销2应该进入啮合并在图中2的位置。图4-1齿廓的设计应使载荷由节销1传给节销2的过程中，/是逐渐消失的。以保证不发生冲击。也就是说在节销1退出啮合时履带应处于图中2-4的位置。以点2为圆心，T1为半径画圆弧，在以点1为圆心以|r (0.1 1.

44、2)d 46mm|为半径画圆 得交点4再以点1和点4为圆心做半径为T1的两个圆交于点5。以点5为圆心，以 r0.5d120mm |为半径做圆弧既得齿形。齿顶圆的直径：R Rk (0.81.2)d 290mm2齿厚等于：|0町 60rn)m由履带的线速度V0.6m/ s|，由公式v 可知：R 30v230mm 3.14 n由于线速度为节销与齿根的的速度所以 R为齿根圆的半径为230mm用同样的方法可以做出齿的另一面齿形。4.4 轴的设计4.4.1 轴直径确实定初步确定输出轴的最小直径选轴的材料为45钢。调质由表53取A 103dmin 施厝 63.35于是;式中P为输出轴功率P 5.03Kwn

45、14r/min然后按轴上零件的装配根据驱动轮结构设计由经验取轴的直径为80mm。确定各轴段的长度应尽可能使结构紧凑。同时还要保证零件所需要的装配或 调整空间。轴的各段长度主要是根据各零件与轴配合局部的轴向尺寸和相邻零件 必要的空隙来确定的。为了保证轴向定位可靠与齿轮和联轴器等零件相配合局部 的轴段长度一般应比轮毂长度短23mm。所以取轴长为200mm。4.4.2 心轴的强度校核轴的计算通常都是在初步完成结构设计后进行校核计算。计算的准那么是满足 轴的强度或刚度的要求。必要时还要校核轴的稳定性。进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况采取相应的计算 方法。此轴可以看作是承受均布载荷，

46、此心轴只承受弯距的轴应按弯曲强度条件 计算。通过轴的结构设计轴的主要结构尺寸以及轴上零件的位置和外载荷已确 定。轴上载荷可求得：按弯曲强度校核计算。计算步骤如下：(1)作出轴的计算简图(即力学模型)此轴可以看作是受到均布载荷。驱动轮承受载荷可按履带和链轨的总重的四分之一计算，不必考虑自重。由履带的重量为74 kg链轨的重量为482 kg所以受到的径向载荷F为：F554 1041440NQf 7M l/ mm.(2)作出轴的剪力弯矩图图4-3(3)校核轴的强度轴的弯矩后可按弯曲强度计算：对于直径 D=80mm的轴弯曲应力式中：丄一轴的计算应力；| i 许用弯曲应力Mpa ,1 60MPa轴的弯曲

47、应力:M 3500031W 0.1 80式中：M轴所受的弯矩；W轴的抗弯截面系数mm3，|w0.1d3/ M 2caV w1弯曲强度条件:轴的弯曲应力小于许用应力，即满足弯曲强度的要求。4.5轴承的计算轴承所承受的径向载荷Fr 1400N对于承受径向载荷的轴承 P Fr许用支承中还会出现一些附加载荷比方冲击力不平衡力，以及惯性力以及轴轴的挠曲或轴承座的变形产生附加力等等。这些因素很难从理论上精确计算。所以P fpF由表 13 6 可知：fp 1.21.8取 fp=1.5所以 P 15 1400 2100N根据式13 6 求轴承应有的根本额定动载荷冷对于球轴承3预期的计算寿命Lh 5000h60

48、 nLh .10621003 60 25 5000V1064100N选择C=29800N的6014轴承，此轴的根本静载荷C。24200 N验算如下:663, 10C1029800Lh5000h60nP60 252400所以满足工作要求4.6 驱动轮的加工工艺目前国外工程机械行业生产驱动轮大体有两种方法：一种采用精密铸造和摸段的方法制造齿块毛坯。例如日本小松制作生产的齿块只有三个齿形只加工 与驱动轮体轮毂装配有关尺寸及外表而齿形局部不加工。 另一种方法是采用 铸造的方法制造整体或齿圈毛坯。采用这种方法制造的齿形在尺寸精度，位置精 度以及外表粗糙度方面一般都很难满足产品的技术要求，要进行机械加工4

49、.6.1 工艺方案驱动轮是工程机械履带式挖掘机的传动系统中最关键的驱动零件。 承受着复 杂的冲击载荷，要求有很高的强度和刚度。是行走系统中一个形状复杂，重量较 重加工要求较高的一种大型铸刚件。工作材料为 45simn钢。根据零件的技术要求和批量要求，将钻 12 L16孔及齿形加工安排在机 械加工的最后一道工序。4.6.2 工艺基准选择由该零件的技术要求可知口80H7孔是该零件的主要设计基准，也是装配基 准。工序加工12 匚16孔及齿形的位置精度都是以 I80H7孔孔为基准。根 据基准重合的原那么和加工要求。以PI80H7孔作为定位基准。采用螺旋夹紧机构 夹紧工件及定位。4.6.3 加工顺序的安

50、排首先，铸造制造整体或齿圈的毛坯。铸件不得有缩孔，缩松，砂眼和裂纹等 影响使用铸造缺陷。然后进行回火处理。回火的目的是为了降低钢件的脆性。，通常跟淬火工艺联合使用当温度进行长时间的保温，再进行冷却的热处理工艺。其次，根据该零件上12 口 16孔的技术要求采用专用夹具在摇臂钻床上 钻孔，然后利用钻好的孔加紧工件。采用镗刀在机床上采用近似加工法镗削齿形。 本工序的操作步骤如下：钻12 16孔一一镗齿形R23采用分度装置，分21次加工一一倒棱，去 毛刺最后齿部外表淬火处理。淬火是将工件加热保温后，在水、油或其他无机盐、 有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。 淬火后钢件变硬，但同时变脆。淬火是为了 提高材

51、料的硬度。硬度HRC4252，淬硬层深35mm ，过界硬度HRC3440 o4.7 标准件的选择直接拧入被连接件的螺纹孔中，不用螺母。在结构上比双头螺栓连接简单紧 凑。所以采用螺钉连接根据要求查设计手册选用以下标准件：GB70-76 圆柱头螺钉 M16*30选用的弹簧垫圈 GB93-76.12GB70-76 圆柱头螺钉 M14*55选用的弹簧垫圈 GB93-76.12第五章 支重轮和托链轮的设计及计算5.1支重轮的直径直径 d=(0.8 1)t (0.8 1)154=123.2 154(mm)选为135mm支重轮的摩擦阻力 囘驱动轮一圈，损耗于履带板销套间摩擦的牵引力为:F； 兰也；国一驱动轮

52、的齿数；同一销轴直径；冋一节距 zt5.1.2 支重轮的摩擦阻力支重轮沿履带链节滚动的摩擦阻力匠和轴颈的摩擦阻力FW2组成匚 “ 2GfFw1d于是IIFwGdZ(md2f)613.5 (0.1 1 2 0.02)3.17NG 作用于履带的总重量；也一支重轮的直径(mm)； d 支重轮销轴直径(cm )； f滚动摩擦系数f=0.030.015(cm) ； m 支重轮销轴与销套间的摩擦 系数m=0.1 . F；支重轮摩擦阻力(V)。75.1.3 支重轮轴强度的校核:支重轮轴直径为50mm，长度为240mm。材料为50Mn，在行走装置中支重轮的总承载可忽略不计。所以支重轮的总承载为1/2吨位+1/

53、2履带重+1/2 轨链重即:M “I M2 Ms2Mi 吨位；M2 履带重；M3 轨链重所以 M 3278kg每个支重轮的承重为M 655.6kg5所以 G mg 6556N对支重轮轴进行受力分析，建立力学模型：如下列图所示:图5-1N 6556Nl 0.24m27316N/m0画出弯矩图:ql28图5-227316 0.2428196.7NgmWZ32d 3.14 0.053232512 10d 0.05m所以 max 16.3MPaWz支重轮轴材料为50Mn，查资料可得:b 645 ; s 39050Mn为塑性材料，所以 s ; n取2由于| max匚所以该轴有足够的强度5.2 支重轮的加工工艺行走装置的履带支重轮，工艺设计应先进行加工工艺路线设计。 支重轮为一个焊接件，加工工艺过程一般为支重轮半体加工与支重轮焊接成部件后整体加工。选材及结构在机械制造业中，许多形状复杂，用锻造方法难以生产，力学性能要求比铸 铁高的零件，可以用碳钢铸造生产，铸造碳钢广泛用于制造重型机械、矿山机械, 冶金机械，机车车辆的某些零件、构件。铸钢有较高的强度和较好的塑性，铸造 型良好，焊接尚好，且削性好。支重轮体的铸造结构如下图5-3将成型的两铸件通过焊接，使别离的两材料牢固地连接在一起。522热处理为了改善支重轮体的使用性能和工艺性能，要对其进行热处理的工艺方法，