BC40双轮铣履带行走装置设计

本科论文目录摘要 [18]。经计算后绘制的支重轮模型如图3.6所示。图3.6支重轮三维模型3.5导向轮的设计导向轮三维模型如图3.7所示。导向轮的作用是维持履带运行方向，能够有效降低出轨的概率。可以通过缓冲装置来调节导向轮位置。导向轮尺寸小于驱动轮的尺寸可以有效降低动力传递的损耗。导向轮直径计算公式为： (3-12)式中：Dd—导向轮直径；Dk—驱动轮节圆直径。图3.7引导轮示意图3.6牵引力性能计算爬坡阻力计算公式为： (3-13)式中：Fs—爬坡阻力；m—整机重量，BC40双轮铣的整机重量为135000kg；g—重力加速度（g=9.81m/s）；θ—爬坡角度，设计要求爬坡角度为15°。其受力分析如下图3.8所示：图3.8牵引力受力分析代入数值后公式为：表3.1回转阻力系数表路面条件回转阻力系数土壤种类平均值μc平均最大值μcmax干混凝土0.530.74湿混凝土0.640.75干实砂土0.620.88湿实砂土0.270.35干沥青混凝土0.350.45柔软砂土0.530.72褐煤泥质土0.560.58干粉砂粘土0.800.90厚度10～15cm的雪地0.350.50回转阻力系数： (3-14)式中：μ—回转阻力系数；μcamx—回转阻力系数平均最大值；a—与土壤力学性质有关的无因次经验系数，其平均值为0.85；R—行走履带的转弯半径，R=4700；b—履带宽度。回转阻力公式为： (3-15)式中：Fr—回转阻力；m—整机重量，BC40双轮铣的整机重量为135000kg；g—重力加速度（g=9.81m/s）；μ—回转阻力系数；L—履带支撑长度；R—行走履带的转弯半径，R=4700。代入数值后公式为：履带内阻力Fn履带行走时，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内阻力。计算时通常取履带本身损失等于其垂直自重载荷的5～7%，即： (3-16)式中：Fn—履带内阻力；m—整机重量，BC40双轮铣的整机重量为135000kg；g—重力加速度（g=9.81m/s）。代入数值后公式为：土壤变形阻力公式为： (3-17)式中：Fd—土壤变形阻力λd—运行比阻力系数，见表3.2； m—整机重量，BC40双轮铣的整机重量为135000kg；g—重力加速度（g=9.81m/s）。表3.2运行比阻力系数路面条件运行比阻力系数混凝土0.05坚实土路0.07松散土路0.10泥泞地、沙地0.10~0.15冻结的道路0.03~0.04代入数值后公式为：上坡时土壤变形阻力计算公式为： (3-18)式中：Fz—上坡时土壤变形阻力；λd—运行比阻力系数；m—整机重量，BC40双轮铣的整机重量为135000kg；g—重力加速度（g=9.81m/s）；θ—爬坡角度，设计要求爬坡角度为15°。代入数值后公式为：惯性阻力计算公式为：(3-19)式中：Ft—惯性阻力；m—整机重量，BC40双轮铣的整机重量为135000kg；g—重力加速度（g=9.8m/s）。代入数值后公式为：对于履带底盘设计时有些阻力很难计算，一般行走牵引力为整机重量的0.7~0.85。行走牵引力计算公式即： (3-20)式中：F—履带行走牵引力；m—整机重量，BC40双轮铣的整机重量为135000kg；g—重力加速度（g=9.8m/s）。代入数值后计算公式为：3.7缓冲弹簧的设计缓冲弹簧如图3.9所示，缓冲弹簧安装时必须预先进行一定的压缩，让履带内部产生一个弹力，这个弹力就是预紧力，它可以在由于外界环境变化而受到冲击时，保持履带的稳定，同时又可以保持引导轮的位置不变，不影响引导轮的工作，从而保证不会发生危险。但缓冲弹簧预紧力也不可以过大，当履带行走装置中卡入异物时或者收到强烈的撞击时，缓冲弹簧要保证能继续压缩，从而保证内部部件不受伤害。其计算经验公式如下： (3-21)式中：P0—弹簧预紧力；m—整机重量，BC40双轮铣的整机重量为135000kg；g—重力加速度（g=9.8m/s）；θ—爬坡角度，设计要求爬坡角度为15°。代入数值后公式为：缓冲弹簧最大变形时的弹簧压力计算公式为： (3-22)式中：Pmax—缓冲弹簧最大变形时的弹簧压力；P0—弹簧预紧力。代入数值后公式为：图3.9缓冲弹簧示意图缓冲弹簧必须具有一定的缓冲行程，其计算公式为： (3-23)式中：S—弹簧缓冲行程；Dk—驱动轮节圆直径；Di—驱动轮齿根圆直径。代入数值后公式为：经计算后的绘制的三维模型如下图3.10所示：图3.9缓冲弹簧三维模型

4履带行走装置的三维和运动方式4.1履带行走装置的三维分析履带底盘行走方式在桩工机械中运用非常广泛，底盘的作用就是支承设备的重力，并且可以通过行走装置移动至指定的工作区域。履带行走装置主要构成部分是四轮一带、张紧装置、连接架，其作用就是移动整个设备，使其自由行走。两个履带总成通过行走架(如图4.1所示)连接，形成完整的履带行走装置。图4.1行走架为了保证履带行走装置左右受力平衡，左右履带总成(如图4.2)采用的是对称结构。轮架下方中间部位安装有支重轮增加其支撑强度，上方安装有拖链轮，托起上方履带。图4.2履带总成4.2履带行走装置行走方式的分析履带行走装置三维整体装配如图4.3所示。图4.3履带行走装置整体装配图履带行走装置通过驱动轮转动带动履带行走，支重轮固定在轮架下方，作用是支撑设备的重量，并将所承受的重量均匀分布在履带板上。同时还凭借其滚轮凸起边缘夹在链轨两边使履带不会发生横向滑脱的情况。托链轮是为了托起轮架上方的履带，防止垂落，其特点与作用和支重轮有相似点。导向轮用于引导履带行走正确方向，防止履带脱轨此类的危险发生。在履带张紧装置中，缓冲弹簧的作用为：过弹性形变调节导向轮与驱动轮的距离，从而完成缓解外界地面带来的冲击。从而可以保证履带和行走装置的安全。

结论本文主要对BC40双轮铣的行走装置进行研究，确定了整机行走装置的方案和对其主要部分进行设计计算。本文选用履带行走装置是因为履带式行走装置相比轮式行走装置具有更有效的牵引力和更大的接地面积，同时BC40双轮铣所在的工作环境较为泥泞，而履带式的行走装置与地面接触的地方更大，这样可以有效降低接地比压,在柔软的路面上也能够正常行走,不会像轮式行走装置一样在柔软的路面无法正常行走。所以本文选用履带式行走装置。通过分析计算，本文详细设计出履带行走装置的主要部件和选型。确定履带板、驱动轮、支重轮、导向轮及缓冲弹簧参数、选型及工作方式。最后，根据确定的相关参数，绘制履带行走装置的三维模型，并且在三维模型上进行不断改进。从而，对履带行走装置运动过程，有一个合理的运动路径规划和完整步骤分析。

参考文献[1]陈作模编.机械原理[M].北京：高等教育出版社,2001.[2]王战涛.CSM-65型双轮铣结构设计及传动系统分析[D].吉林大学,2019.[3]冯晓峰.液压双轮铣槽机在地下连续墙施工中的应用[J].公路交通技术,2012(05).[4]诸文农.底盘设计[M].北京：机械工业出版社，2001.[5]成大先.机械设计手册.第四版[M].北京:化学工业出版社,2002.[6]郁录平.工程机械底盘设计[M].北京：人民交通出版社,2004.[7]闫振华,王国强,姚宗伟,陈洪涛.大型履带行走装置支重轮和履带板接触分析[J].农业工程学报,2012,28(17).[8]卢秉桓.机械制造技术基础[M].北京：机械工业出版社，2008.[9]林慕义,张福生.车辆底盘构造与设计[M].北京：冶金工业出版社,2007.[10]高杉,孙治国,张文举,张雅石.工程钻机履带底盘选型设计[J].地质装备,2016,17(02).[11]冯晓峰.液压双轮铣槽机在地下连续墙施工中的应用[J].公路交通技术，2012(05)：49-53．[12]张翼飞,刑星.大型履带支重轮接触应力分析[J].中国新技术新产品,2014(03).[13]田启岩.地下连续墙双轮铣槽机电液控制系统关键技术研究[D].浙江大学,2016.[14]李军政,孙松林,彭姣春.履带板结构参数对牵引力影响试验研究[J].农业装备与车辆工程,2017,55(10).[15]邱宣怀主编.机械设计[M].北京：高等教育出版社,1997.[16]胡际勇.重型履带车辆软地面行驶性能研究[D].吉林大学,2012.[17]张展.实用工程机械传动装置设计手册[M].北京：化学工业出版社,2017.[18]刘海燕.履带行走机构的计算与选型设计[J].采矿技术,2013,13(04):90-93.致谢时光匆匆，大学四年的时间转眼而过。在大学期间不仅学到了很多知识，更重要的是做人的道理。在毕业即将来临之际，对在我撰写论文的时光里帮助和鼓励我的人致以最真诚的感谢。感谢我的指导老师给予了我很耐心的教导。在论文题目的理解、系统构建、方案设计等方面，都帮助了我很多。导师做事严谨、有很强的教学精神。无论是从论文的选题、研究方向的制定等各个方面都离不开老师热情耐心的帮助和教导。导师认真地为我讲解专业知识和对治学态度的严谨，精益求精的工作作风，平易近人的人格魅力。还对我的论文提出了很多容易犯的错误和宝贵的意见。感谢诸位授课老师。他们用毕生所学，传道、授业、解惑。不仅仅是局限于学术本身，还与我们分享了很多工作和生活经历，让我们在学习专业知识之余能够对自己有更长远的规划。我会永远铭记他们的教导。感谢我的家人们，不辞辛苦的在生活上给予我照顾，让我没有后顾之忧。感谢我的同学们，是他们让我在一个陌生的城市有种家的感觉，相互之间的关怀和帮助难以忘怀。在学习上相互讨论和耐心讲解，生活中能够彼此信任和相处，给予了我一个非常好的生活环境和学习环境，让我能更自信的去完成学业。最后要感谢的是评委们，能够拿出你们宝贵的时间批评和指正，让我能够认出自己的不足。

论文的研究方法和手段有哪些

（1）调查法

调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。一般是通过书面或口头回答问题的方式获得大量数据，进而对调查中收集的大量数据进行分析、比较、总结归纳，为人们提供规律性的知识。

（一）典型例子

调查法中最典型的例子是问卷调查法。它是通过书面提问收集信息的一种方法，即调查人员编制调查项目表，分发或邮寄给相关人员，询问答案，然后收集、整理、统计和研究。

（二）研究步骤

1.确定调查课题

确定题目时要注意选题是否具有研究的必要性和可能性，同时要注意选题切忌太大，也要避免无意义的重复劳动。

2.制定调查计划

要明确调查课题、调查目的、调查对象、调查范围、调查手段、调查步骤、时间安排。

3.收集材料

收集材料时要尽可能保持材料的客观性，尽可能采取多种手段或途径。

4.整理材料

将收集到的材料进行整理，以便后续总结归纳、形成结论。

5.总结研究

对整理完的材料进行分析、总结、归纳，得出一般性的结论。

（三）特点

调查法相对其他研究方法来说较为耗时耗力，但也有其优势，即获得的一手资料信息真实具体，能够对研究对象有更加准确、清晰的认识。

（2）观察法

观察法是指人们有目的、有计划地通过感官和辅助仪器，对处于自然状态下的客观事物进行系统考察，从而获取经验事实的一种科学研究方法。

（一）典型例子

皮亚杰的儿童认知发展理论就是通过观察法提炼总结出来的；儿童心理学创始人——普莱尔，也是在一次次地使用观察法后，提出了儿童心理学领域中的诸多理论。

（二）研究步骤

1.明确观察对象

在选择和确定研究问题的基础上确定观察者与观察对象。

2.制定观察计划

在观察计划中要规定明确的观察目的、重点、范围以及要搜集的材料。

3.做好观察准备

观察准备是否充分，往往影响观察的成败。

4.做好记录

在观察过程中要时时记录，不放掉任何一个关键信息。

（三）特点

观察法具有拓展人们的感性知识、启发思想等优点，但是由于其强调研究要在自然环境下进行，且不允许掺杂个人的偏见，确为实际操作带来了一定困难。

（3）实验法

实验法是指经过精心设计，在高度控制的条件下，通过操纵某些因素，从而发现变量间因果关系以验证预定假设的研究方法。核心在于对所要研究的对象在条件方面加以适当的控制，排除自然状态下无关因素的干扰。

（一）典型例子

采取实验法的一个典例是罗森塔尔效应的提出，美国心理学家罗森塔尔和L.雅各布森通过对小学生进行“未来发展趋势测验”，发现人们对他人行为的期望通常可以导致他人向期望方向改变。

（二）研究步骤

1.发现并提出问题

2.收集与问题相关的信息

3.作出假设

4.设计实验方案

5.实施实验并记录

6.分析实验现象

7.得出结论

（三）特点

1、主动变革性

观察法与调查法都是在不干预研究对象的前提下去认识研究对象，发现其中的问题。而实验却要求主动操纵实验条件，人为地改变对象的存在方式、变化过程，使它服从于科学认识的需要。

2、控制性

根据科学实验要求、研究的需要，借助各种方法技术，减少或消除各种可能影响科学的无关因素的干扰，在简化、纯化的状态下认识研究对象。

3、因果性

实验是发现、确认事物之间的因果联系的有效工具和必要途径。

（4）定量分析法

定量分析是对事物或事物的各个组成部分进行数量分析的一种研究方法。依据统计数据，建立数学模型，并用数学模型计算出研究对象的各项指标及其数值。常见的定量分析法包括比率分析法、趋势分析法、数学模型法等等。

（一）典型例子

企业管理中时常采用定量分析法，比如企业信用结果的得出，就是采用定量分析法，以企业财务报表为主要数据来源，按照某种数理方式进行加工整理的结果。

（二）研究步骤

1.建立指标

要明确所要解决的问题，针对所要解决的问题，确定收集哪些方面的数据。

2.搜集数据

根据所建立的指标，确定如何搜集资料并付诸实施。

3.分析数据

在收集到一定数量的数据以后，根据一定的目的分析数据间的关系，在分析的基础上形成综合性的认识。

（三）特点

定量分析法的优势在于其具有实证性、明确性、客观性的特点，但在实际应用过程中需要研究者具备一定的数学知识。

（5）定性分析法

定性分析法是对研究对象进行“质”的方面的分析。运用归纳和演绎、分析与综合以及抽象与概括等方法，对获得的各种材料进行思维加工，揭示事物运行的内在规律，包括因果分析法、比较分析法、矛盾分析法等。

（一）典型例子

德尔菲法是最典型的定性分析法，该方法按照规定的程序，背靠背地征询专家小组成员的预测意见，经过几轮征询，使专家小组的预测意见趋于集中，最后做出符合市场未来发展趋势的预测结论，是一种主观预测方法。

（二）研究步骤

1.确定被分析因素的数目，如实体数目，关系数目