履帶行走裝置設(shè)計(jì)(共46頁)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 工程鉆機(jī)—履帶行走部分設(shè)計(jì) 摘 要 工程機(jī)械是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)及國(guó)防工程施工中使用的重要技術(shù)裝備，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，尤其是城市建設(shè)、民用建筑、水利建設(shè)、道路構(gòu)筑、機(jī)場(chǎng)修建、礦山開采、碼頭建造、農(nóng)田改良中，工程機(jī)械起著越來越重要的作用。我國(guó)的工程機(jī)械行業(yè)目前進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展階段，推、挖、裝、起重、鏟土運(yùn)輸、筑路、農(nóng)用機(jī)械等各種品種齊全并形成了系列化，各種工程機(jī)械雖然品種很多但基本上可劃分為動(dòng)力裝置、行走裝置和工作裝置。 履帶行走裝置的挖掘機(jī)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(jī)體，把動(dòng)

2、力裝置傳到驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)檐囕v工作與行駛所需的驅(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，又對(duì)驅(qū)動(dòng)輪、拖鏈輪、導(dǎo)向輪、支重輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)一些關(guān)鍵部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)校核計(jì)算。對(duì)各個(gè)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(shè)計(jì)包括軸、齒輪的選擇及校核。 關(guān)鍵詞：整體設(shè)計(jì)；驅(qū)動(dòng)輪；支重輪；減速系統(tǒng) Abstract Construction Machinery is a national economic construction and national defense construction in

3、the importance of the use of technical 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

4、 important role. China's construction 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

5、can basically be classified into 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

6、used to support the body, the power 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

7、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. This article also details the system design, inc

8、luding speed shaft, gear selection and verification. Keywords: the overall design, wheel, supporting wheels, slowing the Department 目錄

9、 專心---專注---專業(yè) 第一章 前言 1.1國(guó)內(nèi)履帶式液壓驅(qū)動(dòng)底盤的現(xiàn)狀 底盤的作用是支承、安裝發(fā)動(dòng)機(jī)及其各部件、總成，形成車輛的整體造型，并動(dòng)力，使整車產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，保證正常行駛。 我國(guó)生產(chǎn)履帶底盤的歷史較短，與起重機(jī)的發(fā)展基本相同，與世界先進(jìn)國(guó)家相比，國(guó)內(nèi)履帶底盤的技術(shù)含量低、系列化程度低，在制造和設(shè)計(jì)上還存在一定的差距。近年來，國(guó)內(nèi)履帶起重機(jī)的快速發(fā)展，給履帶底盤的發(fā)展帶了機(jī)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底盤為履帶式底盤，行走依靠輪胎前進(jìn)的底盤為輪胎式底盤，履帶式底盤具有全回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)，起升高度大，牽引

10、系數(shù)高，爬坡度大，行駛速度低，行駛過程中可能對(duì)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(duì)地面平均比壓小，可在松軟、泥濘地面上作業(yè)。 目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)履帶底盤的主要廠家有寧波邦力、濟(jì)寧一飛工程機(jī)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(jī)履帶總成有限公司、寧波杰瑞液壓傳動(dòng)有限公司。 （1）寧波邦力專業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)品大量用于各種履帶行走機(jī)構(gòu)中，有挖掘機(jī)，鉆機(jī)，煤礦設(shè)備等行業(yè)中；同時(shí)，專業(yè)生產(chǎn)非開挖鉆機(jī)履帶底盤，各種鉆機(jī)履帶行走底盤。 結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)： ① 支承主機(jī)重量，具有前

11、進(jìn)、后退轉(zhuǎn)彎行走之功能。 ② 橡膠履帶采用日本技術(shù)生產(chǎn)的建筑機(jī)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。 ③ 配有內(nèi)藏式低速大扭矩馬達(dá)行走減速機(jī)，具有高通過性能。 ④ 形行走架，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度大，利用折彎加工。 ⑤ 支重輪、導(dǎo)向輪采用深溝球軸承，一次性加黃油潤(rùn)滑，免使用中維護(hù)和保養(yǎng)加油。 ⑥ 軸端雙密封結(jié)構(gòu)，保證潤(rùn)滑油密封不外漏，并能防止泥水進(jìn)入輪腔。 ⑦ 支重輪，導(dǎo)向輪、驅(qū)動(dòng)輪齒采用合金鋼并經(jīng)淬火處理，耐磨性好，使用壽命長(zhǎng)。 ⑧ 彈簧漲緊機(jī)構(gòu)彩螺桿調(diào)節(jié)，可靠性高。 性能參數(shù)： ① 底盤自身質(zhì)量1.4t，機(jī)械允許總重6-6.5t。 ② 履帶高度

12、低，H=466mm。 ③ 行駛速度高 v=2-4Km/h。 ④ 行走液壓馬達(dá)減速機(jī)工作壓力 PH=20Mpa，Q總=1634ml/r，MH=5724N·m。 ⑤ 牽引力大，T=5536kg，牽引能力92%（理論值），爬坡能力α>30°。 ⑥ 地比壓力 p=0.038Mpa。 目前該產(chǎn)品從4T到18T已成系列化批量生產(chǎn)。 （2）濟(jì)寧一飛專業(yè)生產(chǎn)各種進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)挖掘機(jī)，推土機(jī)，攤鋪機(jī)，旋挖鉆機(jī)，給料機(jī)，裝載機(jī)等各種工程機(jī)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(chǎn)品。各種型號(hào)小挖橡膠履帶，橡膠塊，節(jié)距101，106，135，140，154，160，171，190，203，

13、216，228，240，260等10余種規(guī)格，上百個(gè)系列。 （3）奉化優(yōu)嘉力系列履帶底盤選用高品質(zhì)的行走馬達(dá)、減速機(jī)，體積小、重量輕、輸出扭矩大、制動(dòng)可靠，整體行走機(jī)構(gòu)更加緊湊。 （4）上海五一重工主要經(jīng)營(yíng)進(jìn)口挖掘機(jī)、推土機(jī)底盤件。直接從國(guó)外生產(chǎn)廠家進(jìn)貨,以意大利，日本，韓國(guó)底盤件為主。產(chǎn)品有進(jìn)口挖掘機(jī)、推土機(jī)履帶總成：支重輪、引導(dǎo)輪、托鏈輪、驅(qū)動(dòng)輪、鏈軌、螺栓、鏈板、鏈節(jié)、斗軸、肖、套等。 這些優(yōu)質(zhì)進(jìn)口零件廣泛應(yīng)用于：（CATERPILLAR）卡特、（KOMATSU）小松、（HITACHI）日立、（KATO）加藤、（SUMITOMO）住友、（KOBELCO）神鋼、（DAEWOO）大宇、（

14、HYUNDAI）現(xiàn)代等各種進(jìn)口或合資挖掘機(jī)、推土機(jī)，重型工程機(jī)械。 （5）寧波杰瑞專業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)品大量用于各種履帶行走機(jī)構(gòu)中，有挖掘機(jī)，鉆機(jī)，煤礦設(shè)備等行業(yè)中；同時(shí)，專業(yè)生產(chǎn)非開挖鉆機(jī)履帶底盤，各種鉆機(jī)履帶行走底盤。結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)： ①支承主機(jī)重量，具有前進(jìn)、后退轉(zhuǎn)彎行走之功能。 ② 橡膠履帶采用日本技術(shù)生產(chǎn)的建筑機(jī)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。 ③ 配有內(nèi)藏式低速大扭矩馬達(dá)行走減速機(jī)，具有高通過性能。 ④ 形行走架，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度大，利用折彎加工。

15、⑤ 支重輪、導(dǎo)向輪采用深溝球軸承，一次性加黃油潤(rùn)滑，免使用中維護(hù)和保養(yǎng)加油。 ⑥ 軸端雙密封結(jié)構(gòu)，保證潤(rùn)滑油密封不外漏，并能防止泥水進(jìn)入輪腔。 ⑦ 支重輪，導(dǎo)向輪、驅(qū)動(dòng)輪齒采用合金鋼并經(jīng)淬火處理，耐磨性好，使用壽命長(zhǎng)。 ⑧ 彈簧漲緊機(jī)構(gòu)彩螺桿調(diào)節(jié)，可靠性高。 履帶底盤的主要用途是支撐機(jī)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(jìn)行，由于其工作環(huán)境惡劣、泥腳深負(fù)荷重，采用一般的輪式昴易出現(xiàn)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(qū)動(dòng)底盤后，能夠克服上述缺點(diǎn)，從而使整機(jī)性能得到了很大的提高。能夠用為多種工程機(jī)械的行走裝置。  第二

16、章 履帶式行走裝置的總體方案設(shè)計(jì) 2.1履帶式行走裝置的特點(diǎn) （1）支承面積大，接地比壓小。例如，履帶推土機(jī)接地比壓為0.02Mpa～0.08 Mpa,而輪式推土機(jī)的接地比壓一般為0.2Mpa。因此，履帶推土機(jī)適合在松軟或泥濘場(chǎng)地進(jìn)行作業(yè)，下限度小，滾動(dòng)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量大，運(yùn)動(dòng)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(jī)動(dòng)性能差。 2.2國(guó)內(nèi)履帶式液壓驅(qū)動(dòng)底盤的發(fā)展趨勢(shì) 由國(guó)內(nèi)外履帶底盤的發(fā)展現(xiàn)狀，可以看到履帶液壓底盤發(fā)展趨勢(shì)有以下幾個(gè)特點(diǎn)： （1）為適應(yīng)大型

17、工程項(xiàng)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(shè)的大型化，所需的配套設(shè)備構(gòu)件等的重量也不斷增加,對(duì)超大型起重設(shè)備的需求也愈來愈多，為了實(shí)現(xiàn)起吊大的重物,在原有 起重機(jī)的基礎(chǔ)上增加超起裝置，不僅擴(kuò)大了履帶起重機(jī)的工作范圍,而且提高了履帶起重機(jī)的利用率。 （2）充分運(yùn)用新技術(shù)、新材料、新工藝、新的設(shè)計(jì)方法,使整機(jī)性能大大提高 充分利用新技術(shù)、新工藝來提高產(chǎn)品質(zhì)量，并不斷開發(fā)新材料、新結(jié)構(gòu)、新功能提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。例如1000ＭＰａ抗拉強(qiáng)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(chǎn)品起重性能。整機(jī)的結(jié)構(gòu)也逐漸采用高強(qiáng)材料,通過優(yōu)化設(shè)計(jì)顯著減輕整機(jī)重量，同時(shí)為保

18、證整機(jī)穩(wěn)定性,增加 了必要的車身壓重，這些都使得大噸位產(chǎn)品能夠具有較高的性能和良好的經(jīng)濟(jì)性。 （3）核心技術(shù)化 各大知名企業(yè)均具有其獨(dú)特的核心技術(shù),并不斷創(chuàng)新，努力保持在同行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位?，F(xiàn)在各大公司均下大力氣研究開發(fā)自己的核心技術(shù),以不斷提升自己的產(chǎn)品檔次和競(jìng)爭(zhēng)能力。 （4）操作控制系統(tǒng)的智能化 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，逐步完善的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和集成傳感技術(shù)在履帶底盤行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用,先進(jìn)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(yùn)行作業(yè)時(shí)的在線故障檢測(cè)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(lǐng)域。 2.3 產(chǎn)品的主要

19、技術(shù)要求 主要技術(shù)指標(biāo)有馬達(dá)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(shù)設(shè)計(jì)， 要求履帶有較好的通過性，接地比壓較高，越野性能強(qiáng)，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(shè)計(jì)計(jì)算，包括液壓泵、液壓馬達(dá)的選型和參數(shù)確定。 （2）履帶張緊裝置的設(shè)計(jì)。 （3）驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)。 （4）機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵技術(shù)主要包括液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)的參數(shù)選取和驅(qū)動(dòng)裝置的合理布置對(duì)履帶底盤的性能具有重要影響。 2.4總體設(shè)計(jì)依據(jù) 本設(shè)計(jì)是根據(jù)常用履帶設(shè)計(jì)方法和較成熟和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，參考了工程機(jī)械履帶底盤設(shè)計(jì)的通用原則，依據(jù)所給

20、的動(dòng)力選取了液壓元件，結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇了標(biāo)準(zhǔn)件，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參照了東方紅拖拉機(jī)的結(jié)構(gòu)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(jī)體及機(jī)械的全部質(zhì)量，將發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的扭矩轉(zhuǎn)變成機(jī)械行駛和進(jìn)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(dòng)。 履帶式行走裝置有結(jié)構(gòu)完全相同的兩部分，分別裝在機(jī)械的兩側(cè)，主要由支重輪、托鏈輪、引導(dǎo)輪、緩沖裝置及履帶等組成，如圖2-1。 圖2-1 總體結(jié)構(gòu)示意圖 1．驅(qū)動(dòng)輪 2.履帶 3.托輪 4.臺(tái)車架 5.支重輪6.張緊裝置

21、7.導(dǎo)向輪 本設(shè)計(jì)的工作原理：液壓泵通過驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)整個(gè)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(shí)能減小殼體和履帶的應(yīng)力。 2.5.1驅(qū)動(dòng)輪 在履帶工程機(jī)械上，多數(shù)是把驅(qū)動(dòng)輪布置在后方，驅(qū)動(dòng)輪中心的高度hk應(yīng)有利于降低整機(jī)的重心高度，其直徑尺寸Dk，應(yīng)有利于增加履帶的接地長(zhǎng)度，但在決定上述兩個(gè)尺寸時(shí)，還需綜合考慮整機(jī)的離地間隙和離去角Ψ2的值。履帶推土機(jī)的Ψ2值，一般不超過2o～5o。 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(jī)械的質(zhì)量，并將質(zhì)量分布在履帶板上。同時(shí)還依靠其滾輪凸緣夾持鏈軌不使履帶橫向滑

22、脫（脫軌），保證機(jī)械沿履帶方向運(yùn)動(dòng)。 結(jié)構(gòu)布置：根據(jù)功率大小，履帶推土機(jī)每側(cè)有4～7個(gè)支重輪，功率小的取下限，功率大的取上限。當(dāng)履帶接地長(zhǎng)度一定時(shí)，增加支重輪個(gè)數(shù)，可使接地壓強(qiáng)均勻，減少履轍深度金額滾動(dòng)阻力，但增加個(gè)數(shù)后，勢(shì)必減少直徑，從而增大支重輪在履軌上滾動(dòng)的阻力，綜合考慮這兩個(gè)因素，一般取支重輪直徑Dz=（1～2.0）lt。各支重輪等距分布，軸間距l(xiāng)z=(1.7～2.0))lt,最后端的支重輪軸與驅(qū)動(dòng)輪軸之間的距離lk=(2.3～2.6)lt，最前端的支重輪位置應(yīng)保證張緊輪調(diào)整到最后極限位置而緩沖彈簧又壓縮達(dá)最大值時(shí)不會(huì)發(fā)生干涉。驅(qū)動(dòng)鏈輪齒頂與支重輪輪轂之間，應(yīng)留有足夠的間隙，以防積泥

23、。 2.5.3導(dǎo)向輪 功用：引導(dǎo)輪安裝在臺(tái)車架的前部，它主要用來引導(dǎo)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(yùn)行中的跳動(dòng)，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(jié)構(gòu)布置：較大的導(dǎo)向輪可以減少履帶載荷的波動(dòng)，但增大導(dǎo)向輪直徑D。受結(jié)構(gòu)布置限制。導(dǎo)向輪輪緣最高點(diǎn)，應(yīng)比驅(qū)動(dòng)輪低10～60mm，這樣能使上方區(qū)段的履帶依靠本身重量順勢(shì)前滑。輪緣的最低點(diǎn)則受Ψ1限制。履帶推土機(jī)因前方有推土板開路，故接近角Ψ可較小，一般為1o～3o。試驗(yàn)表明，導(dǎo)向輪軸與最前面的支重輪軸之間的距離，一般不應(yīng)小于履帶節(jié)距的三倍，否則履帶運(yùn)動(dòng)的不均勻性太大。 2.5.4緩沖裝置 功

24、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(yùn)動(dòng)時(shí)的跳動(dòng)。同時(shí)當(dāng)引導(dǎo)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(shí)，它能允許引導(dǎo)輪后移，以避免損壞機(jī)件。越過障礙物后，引導(dǎo)輪又在緩沖裝置彈簧的作用下恢復(fù)原位。 2.5.5托鏈輪 功用：托鏈輪通過支架安裝在臺(tái)車車架上，其功用是用來將履帶上部托起，防止履帶下垂過大，減小履帶在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的跳動(dòng)和側(cè)向擺動(dòng)?？拷?qū)動(dòng)輪的托鏈輪，還能減小因驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)而將履帶沿驅(qū)動(dòng)輪的切線方向甩動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的履帶下垂。 結(jié)構(gòu)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(shù)目不宜過多，每側(cè)履帶一般為1

25、～2個(gè)。 托鏈輪的位置應(yīng)有利于履帶脫離驅(qū)動(dòng)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(dāng)采用兩個(gè)托鏈輪時(shí)，后面一個(gè)托鏈輪應(yīng)靠近驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)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：履帶用來將整個(gè)推土機(jī)的重量傳給地面、并保證推土機(jī)有足夠的牽引力、履帶直接和土壤、沙石等較復(fù)雜地面接觸，并承受地面不平所帶來的沖擊和局部負(fù)荷，因此，履帶除應(yīng)具有良好的附著性能外，還要有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性。 設(shè)計(jì)原則： （1）底盤的安全設(shè)計(jì) 安全設(shè)計(jì)包括對(duì)

26、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(shí)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(fù)荷工作的可能性，要有適當(dāng)?shù)陌踩ｋU(xiǎn)系數(shù)。 （2）底盤的質(zhì)量可靠。 （3）人機(jī)匹配的安全工效學(xué)原則。 （4）經(jīng)濟(jì)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(dòng)裝置中泵與馬達(dá)可分式結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)形式便于元件布置，給工程機(jī)械的設(shè)計(jì)帶來極大方便，使結(jié)構(gòu)多樣化并提高了性能，液壓傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)往往是通過與液力機(jī)械傳動(dòng)比較得出的，概括如下： （1）馬達(dá)輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)方式省去了變速箱，差速器、驅(qū)動(dòng)橋以及輪邊減速，提高傳動(dòng)效率，降低了機(jī)器成本，便于零件布置。安裝、設(shè)計(jì)自由度

27、大，車輛性能和結(jié)構(gòu)形式多樣化，這是其它傳動(dòng)不可比擬的。正因?yàn)槿绱?，?duì)那些需要裝有多個(gè)工作部件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工程機(jī)械和需要特殊牽引性能的車輛，液壓傳動(dòng)無疑中最好的選擇。同時(shí)，馬達(dá)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的方式可以實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向，可以原地轉(zhuǎn)向，也可以簡(jiǎn)化機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，對(duì)那些因結(jié)構(gòu)限制不便采用機(jī)械轉(zhuǎn)向或?qū)D(zhuǎn)向性能有特殊要求的，這是非常必要的。 （2）在閉式液壓傳動(dòng)中， 可以使轉(zhuǎn)矩雙向?qū)ΨQ傳遞，這一性能使閉式液壓傳動(dòng)無須變速裝置即可實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、倒退操作，同時(shí)具有反拖制動(dòng)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(dòng)的一大特點(diǎn)，這樣的由其快速動(dòng)態(tài)特性及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定的。改變變量泵斜角

28、和方向即可方便地實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)換向和變速，前進(jìn)、倒退、制動(dòng)、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(dòng)功率大，扭矩慣量比大，因而動(dòng)態(tài)性能好，加之閉式系統(tǒng)在減速過程中具有制動(dòng)能力，因而速度變化快捷柔和，沖擊小，迅速變換前進(jìn)方向和加減速不會(huì)損壞傳動(dòng)系統(tǒng)和車輛。前進(jìn)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 ,主要考慮的是鉆機(jī)工作質(zhì)量 、行走時(shí)的工作條件 、行走速度等 。由于工程鉆機(jī)的行走大多是輔助功能 ,行走速度較慢 ,一般在選擇或設(shè)計(jì)履帶行走裝置時(shí)主要考慮鉆機(jī)的質(zhì)量和驅(qū)動(dòng)能力 。在確定鉆機(jī)的接地比壓時(shí)主要考慮鉆機(jī)行走的地層條件 ,再根

29、據(jù)接地比壓確定履帶行走裝置的尺寸 。目前 ,工程鉆機(jī)主要考慮的是平均接地比壓 ,其計(jì)算公式為： 式中 : p—履帶平均接地比壓 ( Pa )； m—鉆機(jī)的工作質(zhì)量 ( kg)； b—履帶的寬度 ( m)； L—履帶的接地長(zhǎng)度 ( m)； —履帶高度 ( m)； g—重力加速度（g=9.81m/s） 2.8運(yùn)行阻力計(jì)算 2.8.1履帶支承長(zhǎng)度L、軌距B和履帶板寬度b 令l—驅(qū)動(dòng)輪與引導(dǎo)輪之間的輪距； h—表示高度； G—表示整機(jī)質(zhì)量； 軌距B： 履帶板寬： 由于是鉆機(jī)底座,取

30、： b=427.68mm 2.8.2履帶的張緊度計(jì)算 h的值一般取為： 2.8.3節(jié)距 根據(jù)《機(jī)械工程手冊(cè)》，履帶的節(jié)距已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，取節(jié)距為154mm 表2-2 履帶底盤的主要技術(shù)參數(shù) 額定功率 軌距 節(jié)距 履帶板寬 接地長(zhǎng)度 外形尺寸 37kw 1500 154 425 1944 2450×1500×585 2.8.4運(yùn)行阻力計(jì)算 ( 1) 履帶運(yùn)行的內(nèi)阻力 Fn 履帶運(yùn)行時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)輪與履帶鏈軌的嚙合、履帶銷軸間的摩擦以及支重輪、引導(dǎo)輪和驅(qū)動(dòng)輪等滾動(dòng)阻力和軸頸摩擦阻力等構(gòu)成了履帶運(yùn)行的內(nèi)阻力。計(jì)算時(shí)通常取履帶本身損失等于其

31、垂直自重載荷的5～7%，即： 也可取履帶行走裝置的效率等于0.7～0.85。 （2）土壤變形阻力： 上坡時(shí)： 式中：—坡度角，—運(yùn)行比阻力系數(shù)，見表2-3： 表2-3 （3）坡度阻力：坡度阻力由于機(jī)械在斜坡上因自身重力的分力所引起的； （4）轉(zhuǎn)彎阻力： 式中：—履帶轉(zhuǎn)彎時(shí)的摩擦系數(shù)；R—履帶轉(zhuǎn)彎半徑（m） 表2-4履帶轉(zhuǎn)彎時(shí)的最大摩擦系數(shù)表max 計(jì)算時(shí)一般取值范圍為0.4~0.7，對(duì)于堅(jiān)實(shí)地面取較小值，對(duì)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(zhuǎn)彎阻力為最大，往往占到總阻力的2/3，但是轉(zhuǎn)彎阻力和爬坡阻力一般不同時(shí)進(jìn)

32、行。因此，在確定鉆機(jī)的行走牽引力時(shí)，取二者的較大值，即： 爬坡時(shí)： 轉(zhuǎn)彎時(shí)： 對(duì)于鉆機(jī)履帶底盤設(shè)計(jì)時(shí)，有些阻力很難計(jì)算，一般行走牽引力取為整機(jī)重量的0.7~0.85，對(duì)于工作條件好了可以取小值0.7。 2.9擬定和分析傳動(dòng)方案 液壓工程鉆機(jī)由工作裝置、回轉(zhuǎn)裝置、液壓傳動(dòng)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(diǎn)是：作業(yè)時(shí)不行走，行走時(shí)則采用專門的鎖銷把轉(zhuǎn)臺(tái)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(dá)通過減速器實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、和轉(zhuǎn)彎，輪胎式行走裝置有機(jī)械傳動(dòng)、半液壓傳動(dòng)和全液壓傳動(dòng)三種形式。 履帶行走裝置形式很多，其基本構(gòu)造是類同的，大多由底座

33、、行走液壓馬達(dá)、減速裝置和履帶總成等構(gòu)成，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過驅(qū)動(dòng)輪傳給履帶，因此，對(duì)其要求應(yīng)是與履帶嚙合正確，傳動(dòng)平穩(wěn)，并且當(dāng)履帶因銷套磨損而伸長(zhǎng)后仍能很好嚙合，履帶的驅(qū)動(dòng)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。 第三章 傳動(dòng)方案的總體設(shè)計(jì)及各零部件的設(shè)計(jì) 3.1選擇液壓馬達(dá) 設(shè)計(jì)參數(shù)、已知數(shù)據(jù)：整機(jī)重為6t，行走速度0～2.5km/h，爬坡能力≧30°，接地比壓為0.2～0.8MPa，額定功率為50KW，總傳動(dòng)比為i=6。大多數(shù)履帶式液壓挖掘機(jī)的行走牽引力與機(jī)重有一定關(guān)系，由公式得牽引力。 3.2液壓馬達(dá)選取 液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方案有兩種。1高速方案：高速小扭矩馬達(dá)，

34、配大減速比例減速箱，優(yōu)點(diǎn)是尺寸小，質(zhì)量輕，但減速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高。2低速方案，低速大扭矩馬達(dá)，配一級(jí)減速小齒輪，優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)簡(jiǎn)化，價(jià)格底， 但馬達(dá)體積大，質(zhì)量大。比較兩種方案及其履帶底盤的自身結(jié)構(gòu)，選取低速大扭矩馬達(dá)較為合理。 （1）驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，得到 （3）工作載荷力矩計(jì)算 （4）軸徑磨擦力矩 （5）馬達(dá)的總負(fù)載力矩 （6）取Pa=22.5MPa，行走馬達(dá)的排量 　查取液壓馬達(dá)技術(shù)參數(shù)選取邦力GM2－420系列，其參數(shù)如下： 表3-1 GM2-420馬達(dá)參數(shù)表

35、 型號(hào) 理論排量（ml/r） 額定壓（MPa） 最高壓力（MPa） 穩(wěn)定扭矩（n·m） 持續(xù)轉(zhuǎn)速 最高轉(zhuǎn)速（r/min） 重量（kg） GM2-420 425 25 35 1658 0.7~750 750 51 3.3液壓泵的選取 根據(jù)轉(zhuǎn)速n=44r/min，每臺(tái)行走馬達(dá)所需流量： 系統(tǒng)需要的總流量： 系統(tǒng)最大功率計(jì)算： 額定功率：w=27kw 選取上海液壓泵廠生產(chǎn)的XM-F40其參數(shù)如下： 表3-2 液壓泵參數(shù)表 型號(hào) 理論排量（ml/r） 額定轉(zhuǎn)速（n/min） 最高轉(zhuǎn)速（n/min） 穩(wěn)定轉(zhuǎn)速（n/min） 額定壓力（MPa

36、） 輸入功率 扭矩 重量 XM-F40 28 1980 3750 31.5 35 38 120 29 第四章 驅(qū)動(dòng)輪的設(shè)計(jì) 4.1驅(qū)動(dòng)輪的整體設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)輪用來將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給履帶，因此對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的主要要求使嚙合平穩(wěn)。并在履帶因銷套磨損而伸長(zhǎng)時(shí)仍能很好的嚙合。 履帶行走裝置的驅(qū)動(dòng)輪通常放在后部，這樣既可縮短履帶驅(qū)動(dòng)段的長(zhǎng)度減少功率損耗，又可提高履帶的使用壽命。 4.2 驅(qū)動(dòng)輪的形狀 4.2.1 驅(qū)動(dòng)輪的結(jié)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)輪和組合式嚙合的驅(qū)動(dòng)輪。驅(qū)動(dòng)輪有整體鑄造齒圈和輪轂、分開鑄造以及分段鑄造三種。后

37、兩種形式一般采用螺栓固定，磨損后修復(fù)方便也可以節(jié)約鋼材。但與整體式比較制造較為復(fù)雜。 驅(qū)動(dòng)輪用來將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給履帶，因此對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的主要要求使嚙合平穩(wěn)。并在履帶因銷套磨損而伸長(zhǎng)時(shí)仍能很好的嚙合。 履帶行走裝置的驅(qū)動(dòng)輪通常放在后部，這樣既可縮短履帶驅(qū)動(dòng)段的長(zhǎng)度減少功率損耗，又可提高履帶的使用壽命。 4.2.2 驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)為19~23，為使h不致過大又兼顧履帶運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性當(dāng)節(jié)距取最小值時(shí)，齒數(shù)取最大值。當(dāng)節(jié)距取最大值時(shí)，齒數(shù)取最小值。 驅(qū)動(dòng)輪的節(jié)距 G為6噸；的單位為mm；G的單位為㎏ 取； 4.3 驅(qū)動(dòng)輪各部分結(jié)構(gòu)尺寸 驅(qū)動(dòng)輪與履帶的嚙合有正常嚙合和特

38、殊嚙合兩種。在正常嚙合中履帶的節(jié)距等于驅(qū)動(dòng)輪的節(jié)距這樣就能同時(shí)有幾個(gè)節(jié)銷和齒嚙合，受力比較均勻。缺點(diǎn)是當(dāng)作一段時(shí)間后履帶的節(jié)距由于磨損大于驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)輪的節(jié)距，這時(shí)只有最前面的一個(gè)輪齒和即將脫出嚙合的一個(gè)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(diǎn)是當(dāng)履帶因磨損而增大節(jié)距時(shí)可以變成正常嚙合。 特殊嚙合驅(qū)動(dòng)輪齒廓繪制的方法：由于特殊嚙合所以驅(qū)動(dòng)輪的節(jié)距比履帶節(jié)距大一個(gè)值： 所以履帶的節(jié)距為150㎜。 驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓的直徑：式中：-卷繞在驅(qū)動(dòng)輪上的履帶板數(shù)；為節(jié)圓的直徑單位為mm。 代入數(shù)據(jù)的 齒形的繪制步驟如下： 以為半徑畫圓在圓周

39、上取兩點(diǎn)1和2，其節(jié)距等于。在以點(diǎn)1和點(diǎn)2為圓心做兩個(gè)圓其直徑等于履帶節(jié)銷直徑d設(shè)當(dāng)節(jié)銷1處于圖中所示的位置時(shí)節(jié)銷2并不在圖中位置，而是在實(shí)線位置。因?yàn)辄c(diǎn)1和點(diǎn)3的距離為T1，但當(dāng)節(jié)銷1退出嚙合時(shí)，節(jié)銷2應(yīng)該進(jìn)入嚙合并在圖中2的位置。 圖4-1 齒廓的設(shè)計(jì)應(yīng)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1退出嚙合時(shí)履帶應(yīng)處于圖中2-4的位置。以點(diǎn)2為圓心，T1為半徑畫圓弧，在以點(diǎn)1為圓心以為半徑畫圓得交點(diǎn)4再以點(diǎn)1和點(diǎn)4為圓心做半徑為T1的兩個(gè)圓交于點(diǎn)5。以點(diǎn)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

40、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(shè)計(jì) 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(diào)質(zhì)由表5—3取 于是;式中P為輸出軸功率； 然后按軸上零件的裝配根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由經(jīng)驗(yàn)取軸的直徑為80mm。 確定各軸段的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊。同時(shí)還要保證零件所需要的裝配或調(diào)整空間。軸的各段長(zhǎng)度主要是根據(jù)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確定的。為了保證軸向定位可靠與齒輪和聯(lián)軸器等零件相配合部分的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度短2~3mm。所以取軸長(zhǎng)為200mm

41、。 4.4.2 心軸的強(qiáng)度校核 軸的計(jì)算通常都是在初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后進(jìn)行校核計(jì)算。計(jì)算的準(zhǔn)則是滿足軸的強(qiáng)度或剛度的要求。必要時(shí)還要校核軸的穩(wěn)定性。 進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況采取相應(yīng)的計(jì)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(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算。通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的主要結(jié)構(gòu)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(qiáng)度校核計(jì)算。計(jì)算步驟如下： (1) 作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（即力學(xué)模型） 此軸可以看作是受到均布載荷。 驅(qū)動(dòng)輪承受載荷可按履帶和鏈軌的總重的四分之一計(jì)算，不必考慮自重。由履帶的重量為74㎏ 鏈軌的重量為482㎏

42、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(qiáng)度 已知軸的彎矩后可按彎曲強(qiáng)度計(jì)算：對(duì)于直徑D=80mm的軸彎曲應(yīng)力 彎曲強(qiáng)度條件： 式中：—軸的計(jì)算應(yīng)力 ；—許用彎曲應(yīng)力 Mpa， 軸的彎曲應(yīng)力： 式中：M—軸所受的彎矩；W—軸的抗彎截面系數(shù) ， 軸的彎曲應(yīng)力小于許用應(yīng)力，即滿足彎曲強(qiáng)度的要求。 4.5 軸承的計(jì)算 軸承所承受的徑向載荷 對(duì)于承受徑向載荷的軸承許用支承中還會(huì)出現(xiàn)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(chǎn)生附加力等等。這些因素很難從理論上精確計(jì)算。所以 由表13——6可知：

43、 所以 根據(jù)式（13——6）求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷 選擇C=29800N的6014軸承，此軸的基本靜載荷 驗(yàn)算如下： 所以滿足工作要求。 4.6 驅(qū)動(dòng)輪的加工工藝 目前國(guó)內(nèi)外工程機(jī)械行業(yè)生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)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(chǎn)的齒塊只有三個(gè)齒形）只加工與驅(qū)動(dòng)輪體（輪轂）裝配有關(guān)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(chǎn)品的技術(shù)要求，要進(jìn)行機(jī)械加工。 4.6.1 工藝方案 驅(qū)動(dòng)輪是工程機(jī)械履帶式挖掘機(jī)

44、的傳動(dòng)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)零件。承受著復(fù)雜的沖擊載荷，要求有很高的強(qiáng)度和剛度。是行走系統(tǒng)中一個(gè)形狀復(fù)雜，重量較重加工要求較高的一種大型鑄剛件。工作材料為45simn鋼。 根據(jù)零件的技術(shù)要求和批量要求，將鉆12——16孔及齒形加工安排在機(jī)械加工的最后一道工序。 4.6.2 工藝基準(zhǔn)選擇 由該零件的技術(shù)要求可知80H7孔是該零件的主要設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，也是裝配基準(zhǔn)。工序加工12——16孔及齒形的位置精度都是以80H7孔孔為基準(zhǔn)。根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則和加工要求。以80H7孔作為定位基準(zhǔn)。采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)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

45、松，砂眼和裂紋等影響使用鑄造缺陷。然后進(jìn)行回火處理?；鼗鸬哪康氖菫榱私档弯摷拇嘈?。，通常跟淬火工藝聯(lián)合使用當(dāng)溫度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻的熱處理工藝。 其次，根據(jù)該零件上12——16孔的技術(shù)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(jī)床上采用近似加工法鏜削齒形。本工序的操作步驟如下： 鉆12——16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(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時(shí)變脆。淬火是為了提高材料的硬度。硬度HRC42~~~~52，淬硬層深3~~5

46、mm，過界硬度HRC34~~~40。 4.7 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 直接擰入被連接件的螺紋孔中，不用螺母。在結(jié)構(gòu)上比雙頭螺栓連接簡(jiǎn)單緊湊。所以采用螺釘連接。 根據(jù)要求查設(shè)計(jì)手冊(cè)選用以下標(biāo)準(zhǔn)件： GB70-76圓柱頭螺釘M16*30 選用的彈簧墊圈GB93-76.12 GB70-76圓柱頭螺釘M14*55 選用的彈簧墊圈GB93-76.12 第五章 支重輪和托鏈輪的設(shè)計(jì)及計(jì)算 5.1 支重輪的直徑 直徑 d=(0.8～1)t’=(0.8～1)154=123.2～154(mm) 選為135mm 5.1.1 支重輪的摩擦阻力 驅(qū)動(dòng)輪一圈，損耗于履帶板銷套間摩擦

47、的牽引力為： ；—驅(qū)動(dòng)輪的齒數(shù)；—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(dòng)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；—支重輪的直徑（mm）；d—支重輪銷軸直徑（cm）；f—滾動(dòng)摩擦系數(shù)f=0.03～0.015(cm)；m—支重輪銷軸與銷套間的摩擦系數(shù)m=0.1；—支重輪摩擦阻力（v）。 5.1.3 支重輪軸強(qiáng)度的校核： 支重輪軸直徑為50mm，長(zhǎng)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(jì)。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: —噸位；—履帶重；—軌鏈重

48、 所以 每個(gè)支重輪的承重為 所以 對(duì)支重輪軸進(jìn)行受力分析，建立力學(xué)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 ； 由于<[] 所以該軸有足夠的強(qiáng)度。 5.2 支重輪的加工工藝 行走裝置的履帶支重輪，工藝設(shè)計(jì)應(yīng)先進(jìn)行加工工藝路線設(shè)計(jì)。支重輪為一個(gè)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(jié)構(gòu) 在機(jī)械制造業(yè)中，許多形狀復(fù)雜，用鍛造方法難以生產(chǎn)，力學(xué)性能要求比鑄鐵高的零件，可以用碳鋼鑄造生產(chǎn)，鑄造

49、碳鋼廣泛用于制造重型機(jī)械、礦山機(jī)械，冶金機(jī)械，機(jī)車車輛的某些零件、構(gòu)件。鑄鋼有較高的強(qiáng)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(jié)構(gòu)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(duì)其進(jìn)行熱處理的工藝方法，強(qiáng)化金屬材料，提高產(chǎn)品質(zhì)量和壽命的主要途徑之一。 熱處理在機(jī)械制造過程中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，它穿插在機(jī)械制造過程中的各個(gè)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(gè)重要問題。再者，機(jī)械零件類型很多，形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作時(shí)承受各種壓力，其選用的材料及要求的性能各異

50、。因此，熱處理技術(shù)條件的提出、熱處理工藝規(guī)范的正確制定和實(shí)施也是一個(gè)相當(dāng)重要的問題。 支重輪是挖掘機(jī)的承重部分，由兩對(duì)稱部分經(jīng)過激光自動(dòng)焊接而成，經(jīng)過焊接其焊縫附近區(qū)域相當(dāng)于經(jīng)過了一次熱處理，存在較大的內(nèi)應(yīng)力，由于各點(diǎn)與焊縫中心距離不同，所受的最高加熱溫度不同，相當(dāng)于對(duì)焊接接頭區(qū)域進(jìn)行了一次不同規(guī)范的熱處理，因此焊接接頭的各部位會(huì)出現(xiàn)不同的組織變化和性能變化，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(diào)質(zhì)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(zhǔn)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

51、和疲勞強(qiáng)度；低溫回火是為了消除應(yīng)力，防止消磨時(shí)產(chǎn)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(chǎn)生鐵屑，易脫落，導(dǎo)致表面粗糙，不利于后續(xù)的機(jī)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(jī)械強(qiáng)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(yīng)力等。處理后的焊接件表面光潔，內(nèi)部組織好，利于后續(xù)機(jī)加工，是鑄件表面清理的主要方法。 車一端內(nèi)孔，車一段精度較好的外圓作工藝基準(zhǔn)。調(diào)頭，校準(zhǔn)外圓工藝基準(zhǔn)，保證形位公差，車另一端 對(duì)加工完的支重輪體要進(jìn)行沖擊氣泡浴清洗，是為了避免殘留的鐵屑做研磨劑。再對(duì)輪體內(nèi)孔

52、壓銅套，因銅套磨成系數(shù)小，散熱性好。 5.2.4 壓力機(jī)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?，又要防止沙土、泥漿進(jìn)入。常采用端面密封，其中浮式油封應(yīng)用日益廣泛，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(duì)安裝。 5.3托鏈輪輪及軸的強(qiáng)度校核 托輪的作用是限制履帶下垂，其結(jié)構(gòu)與支重輪相似，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(shí)起托輪作用。托輪是由較小的磨擦帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所以直徑不應(yīng)過小，潤(rùn)滑和密封應(yīng)可靠。 根據(jù)托鏈輪的功用，應(yīng)選擇耐磨性較高的材料，因此選擇50Mn（

53、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(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)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(jì)算，以下是對(duì)拖鏈輪軸的強(qiáng)度校核。 ；； 由得： 由得： 由得： 圖5-5 5.3.2根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)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(cè)受彎矩最大 圖6-7 由剪力圖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(cè)受彎矩最大 5.3.3確定材料的許用切應(yīng)力和

54、彎曲應(yīng)力 查機(jī)械工具手冊(cè)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(yīng)力及彎曲強(qiáng)度 抗彎截面模量 經(jīng)過校核，軸的剪切強(qiáng)度與彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度滿足要求。 第六章 導(dǎo)向輪的整體設(shè)計(jì) 履帶挖掘機(jī)導(dǎo)向輪總成特征是：導(dǎo)向輪為中空桶形，外表面有一個(gè)與鏈條配合的環(huán)形凸棱，導(dǎo)向輪通過滑動(dòng)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(shè)有螺紋孔，與車架、緩沖裝置連接。在輪與輪座間采用浮動(dòng)油封（由兩個(gè)形狀相同的金屬油封環(huán)和二個(gè)O型密封圈組成），防止砂石泥土等進(jìn)入。在導(dǎo)向輪與輪座開有注油孔，便于注油潤(rùn)滑。導(dǎo)向輪用來引導(dǎo)履

55、帶正確繞轉(zhuǎn)，防止其跑偏和越軌，同時(shí)起到支重的作用。所以必須具有良好的導(dǎo)向性，一般導(dǎo)向輪略小于驅(qū)動(dòng)輪。一個(gè)導(dǎo)向輪是有許多其它零件相互組合而成的一個(gè)整體。它的性能不僅決定于各個(gè)零件的設(shè)計(jì)是否合理，而更重要的決定于各部件性能的相互協(xié)調(diào)。 機(jī)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(diǎn)、金屬組織和性能、零件結(jié)構(gòu)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(jīng)濟(jì)性原則，進(jìn)行生產(chǎn)成本的核算。 （3）可行性原則，與部門的實(shí)際生產(chǎn)條件結(jié)合起來。 在設(shè)計(jì)中還必須注意，從設(shè)計(jì)開始對(duì)結(jié)構(gòu)、外觀、零件材料等選用時(shí)，

56、就要認(rèn)真貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。 （1）導(dǎo)向輪的整體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： （2）初步確定導(dǎo)向輪的整體尺寸。 （3）導(dǎo)向輪的各部分結(jié)構(gòu)尺寸的校核。 （4）材料的選擇及加工工藝 （5）軸承的選擇。 （6）標(biāo)準(zhǔn)件的選擇。 6.1 導(dǎo)向輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1.1導(dǎo)向輪的結(jié)構(gòu)形狀 導(dǎo)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(dǎo)向輪側(cè)面導(dǎo)向好，越軌的危險(xiǎn)性小，但不能支撐軌鏈，履帶鏈齒槽內(nèi)產(chǎn)生見切增加了斷裂的危險(xiǎn)。光面導(dǎo)向輪有中間擋肩環(huán)，兩側(cè)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(cè)面導(dǎo)向不好。綜合考慮后本次設(shè)計(jì)采用光面導(dǎo)向輪。 導(dǎo)向輪直徑不是太大（），為

57、中等尺寸，可做成孔板式。輪座用于支撐輪軸并對(duì)導(dǎo)向輪進(jìn)行定位，用金屬板制造即可。如下圖所示。 6.1.2輪軸的設(shè)計(jì) 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(dǎo)向輪承載可大約按履帶和鏈軌總重的。 圖6-1導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)圖 6.1.3軸徑的確定 取試算: 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(zhuǎn)角；軸的允許偏轉(zhuǎn)角，查得值為0.0004。 經(jīng)驗(yàn)算符合彎曲剛度要求。 6.1.4 軸的強(qiáng)度校核 進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況采取相應(yīng)計(jì)算方法，并恰當(dāng)選取其許用應(yīng)力。對(duì)于只承受彎矩的軸（心軸），

58、應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算。 軸的彎矩圖如下所示： 其中 均布載荷， 圖6-2 彎矩圖 由圖6-2可知最大彎矩： 彎曲強(qiáng)度條件： 考慮到挖掘機(jī)在起動(dòng)、停車和路況等情況下產(chǎn)生的沖擊、振動(dòng)，取 式中：——軸的計(jì)算應(yīng)力 ——脈動(dòng)不對(duì)稱應(yīng)力時(shí)的許用彎曲應(yīng)力Mpa W——軸的抗彎截面系數(shù) 符合彎曲強(qiáng)度條件。 附表6-3：軸材料的性能 牌號(hào) 熱處理 毛坯直徑 /mm 硬度 /HBS 抗拉強(qiáng)度 / 屈服強(qiáng)度極限 / 彎曲疲勞極限 / 剪切疲勞極限 / 許用彎曲應(yīng)力 /[] 45 正火

59、170~217 590 295 255 140 55 調(diào)質(zhì) 217~255 640 355 225 155 60 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(zhǎng)L=240mm。 6.3 導(dǎo)向輪外部尺寸 6.3.1輪的尺寸 為了減少功率的損耗，導(dǎo)向輪應(yīng)略小于驅(qū)動(dòng)輪的尺寸： 式中：——導(dǎo)向輪的直徑；——驅(qū)動(dòng)輪的直徑 所以， 擋肩環(huán)寬 輪寬 軸孔 6.4軸承的計(jì)算 根據(jù)軸承中摩擦性的不同，可把軸承分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩大類。滾動(dòng)軸承摩擦系數(shù)小，啟動(dòng)阻力小，已標(biāo)準(zhǔn)化。但由于滑動(dòng)軸承本

60、身具有一些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，如在特大沖擊與振動(dòng)、需在水或腐蝕性介質(zhì)中工作等場(chǎng)合，仍占有重要地位。軸承材料應(yīng)滿足以下主要要求： （1）良好的減磨性、耐磨性和抗咬系數(shù)。 （2）良好的摩擦順應(yīng)性、嵌入性和磨合性。 （3）足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕應(yīng)力。 （4）良好的導(dǎo)熱性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性等。 導(dǎo)向輪上的軸承重要承受徑向載荷，工作時(shí)有沖擊或振動(dòng)，以及工作環(huán)境惡劣，可選用滑動(dòng)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(shè)計(jì)最低要求。但使邊界油膜破壞的因素復(fù)雜，目前仍采用簡(jiǎn)化的條件計(jì)算。這種算法只適用于一般對(duì)工作可靠性要求布告的低速、重載的軸承。 6.4.1驗(yàn)算軸承的平均壓力P(

61、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(yīng)力MPa；d——軸徑mm 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(yīng) 性 耐 蝕 性 疲 勞 強(qiáng) 度 MPa m/s Mpa.m/s 鋁青銅 15 4 12 280 300 5 5 5 2 6.4.2 驗(yàn)算軸承的pv (單位Mpa.m/s)值 6.4.3 驗(yàn)算滑動(dòng)速度（單位） 經(jīng)驗(yàn)算該材料符合要求。根據(jù)直徑間隙，按選配

62、合。 6.5 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 型密封圈 圓柱銷 螺紋 油塞 六角螺母M18 彈簧墊圈  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。 金屬履帶應(yīng)用最廣，按結(jié)構(gòu)可分為整體式和組合式。整體式履帶重量輕，制造拆裝簡(jiǎn)單，成本低，高速行駛功率損耗小。但修理不便，合金鋼用量大，銷孔間隙大，泥沙易進(jìn)入，壽命短。其履帶板常用高錳鋼制造，水中淬火成奧氏體組織。使用中節(jié)銷等處受擠壓而硬化。因冷作硬化，孔一般不加工。整體式履帶板也可用35Mn、35SiMn或球墨鑄鐵制造。 在設(shè)計(jì)整體式履帶板時(shí)，要注意到壁厚均勻等鑄

63、造工藝要求是，防止裂紋和縮松等鑄造缺陷產(chǎn)生。 組合時(shí)履帶由履帶、履帶銷、銷套、履帶板和履帶螺栓等組成，各零件可用不同的材料制造，修理時(shí)可單獨(dú)更換，且泥沙不易進(jìn)入銷套內(nèi)，壽命較長(zhǎng)。但重量較大，拆裝困難。履帶板或履帶節(jié)整體調(diào)質(zhì)后，履刺或軌道淬火可顯著提高強(qiáng)度和耐磨性。非滲碳鋼銷套使用性能效果也很好。 銷和銷套壓入履帶節(jié)的過盈一般為0.15～0.45mm。為了方便拆裝，每條履帶有1～2個(gè)易拆銷，為提高履帶在砂土、爍石、潮濕、泥濘地面使用是的壽命，銷套兩端可裝置金屬或橡膠密封。隔環(huán)用來軸向拉伸限位，保證彈性件一定的預(yù)壓量，防止履帶節(jié)端面的磨損。 組合式履帶的履帶板常用軋制型鋼制造，也有鑄造、鍛造

64、或沖壓的。它在不同的場(chǎng)合可更換為不同的型式。為了防止履帶螺栓被剪斷，有的履帶板上有三角形或矩面的 的凸筋嵌入履帶節(jié)上相應(yīng)的凹槽中。 第八章 履帶張緊裝置 8.1結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)要求 張緊輪和張緊裝置用來引導(dǎo)履帶并調(diào)節(jié)履帶的松緊程度。張緊裝置的緩沖彈簧在履帶行走機(jī)構(gòu)受到?jīng)_擊時(shí)，起到緩沖作用。 8.1.1結(jié)構(gòu)形式 緩沖裝置有機(jī)械調(diào)整式和油壓調(diào)整式兩種。 機(jī)械調(diào)整式緩沖裝置主要有緩沖彈簧、拉緊螺桿、托架、支架、彈簧支座、調(diào)整螺桿和叉形臂等組成。 裝好后的緩沖彈簧有一定的預(yù)緊力（相當(dāng)于機(jī)重的0.8~1倍），預(yù)緊力過小，易造成彈簧變形，引起履帶跳動(dòng)，倒車轉(zhuǎn)向時(shí)，也易使履帶脫落。預(yù)緊力過

65、大，會(huì)使機(jī)件磨損。預(yù)緊力大小可通過擰動(dòng)拉緊螺桿的固定螺母來調(diào)整。履帶的松緊度，可通過調(diào)整螺桿來改變，但這種調(diào)整方式常因螺桿銹蝕使調(diào)整費(fèi)力或不易調(diào)整。因此，這種緩沖裝置逐漸被油壓調(diào)整式的緩沖裝置所代替。 油壓調(diào)整式緩沖裝置主要由彈簧、拉緊裝置、油缸、活塞、推桿等組成。 這種裝置與機(jī)械調(diào)整式的主要不同之處是以油缸—活塞組代替了調(diào)整螺桿。油缸前端通過推桿與叉形臂連接，后端頂在彈簧座上。油缸內(nèi)裝有活塞，活塞桿穿過彈簧座和彈簧用調(diào)整螺母固定在后彈簧座上，調(diào)整螺母用于調(diào)整彈簧的預(yù)緊力。在油缸的前腔上裝有油嘴，通過油嘴注入油脂，推油缸連同推桿使引導(dǎo)輪前移而張緊履帶。如果履帶過緊時(shí)，可擰緊放油塞，放出一些

66、油缸內(nèi)的滑脂，于是履帶便可調(diào)松。 這種緩沖裝置調(diào)整方便省力，不存在螺桿銹死和不易調(diào)整的問題，因此，應(yīng)用日益廣泛。 8.1.2對(duì)張緊裝置的設(shè)計(jì)要求是： （1）當(dāng)履帶行走機(jī)構(gòu)受到?jīng)_擊或越過障礙時(shí)，應(yīng)能依靠緩沖彈簧的彈性行程完全補(bǔ)償履帶鏈曲線的變化，以防止行走系零件過載。因此，要求緩沖彈簧有必要的彈性行程。 （2）在正常的工作條件下，不會(huì)因上方區(qū)段履帶的跳動(dòng)而使張緊輪后移，即此時(shí)緩沖彈簧不應(yīng)產(chǎn)生彈性行程。因此，要求緩沖彈簧有必要的預(yù)緊力。 （3）當(dāng)履帶機(jī)車倒退行駛和轉(zhuǎn)向時(shí)，不應(yīng)使后支重輪與驅(qū)動(dòng)鏈輪之間的履帶因緩沖彈簧的彈性行程而產(chǎn)生履帶積聚下垂的“幾袋”，因?yàn)檫@種現(xiàn)象會(huì)破壞驅(qū)動(dòng)鏈輪與履帶的嚙合，引起履帶從行走機(jī)構(gòu)上脫落。為此緩沖彈簧應(yīng)具有必要的預(yù)緊力。 （4）當(dāng)緩沖彈簧完全受壓縮時(shí)，緩沖彈簧作用到張緊輪軸上的作用力不應(yīng)過大，以減少?gòu)埦o裝置零件的受載。對(duì)于這一要求，有的履帶推土機(jī)是在張緊輪與緩沖彈簧之間裝一個(gè)變杠桿比的機(jī)構(gòu)，當(dāng)張緊輪后移而緩沖彈簧受壓縮時(shí)，彈簧力增大，但因杠桿比變化，使得張緊輪上的力增加不大。 （5）當(dāng)履帶鏈因銷子和銷孔磨損而伸長(zhǎng)時(shí)，可以通過對(duì)張緊機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)，從履