斗輪堆取料機履帶行走機構設計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設計含8張CAD圖紙+帶開題報告+外文翻譯】-jxsj44

斗輪堆取料機履帶行走機構設計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設計含8張CAD圖紙+帶開題報告+外文翻譯】-jxsj44

斗輪堆取料機履帶行走機構設計【含8張CAD圖紙】

斗輪堆取料機履帶行走機構設計

摘  要

作為主要的載重部件，履帶式行走機構用來承受總重和機件在運行期間所受的力，                    能讓機件完成前后移動。所以重型的器械的底座一般設計成驅動型履帶結構,并相對整機底座中心對稱。本論文主要論述行走機構的動力分析,并通過分析完成整體的結構設計。以完成機構結構之間相互安全、可靠、行動靈活的要求。

相較國內外履帶式斗輪取料機的現狀，優(yōu)先了解目前主流的設計，在這個前提下通過類比各類履帶行走機構的長處短處，確定設計流程。并確定行走機構的結構組成，以及相關功能。期中導向輪、履帶架等主要結構進行設計和零件選取，最終確定包括驅動組件、履帶和運動機構在內的完整的成型機方案。

本論文主要通過解析行走機構的運動分析、受力原理、影響總體機構行走的因素，從而達到安全、合理、靈活行動的目的。

關鍵詞 履帶行走機構設計；驅動裝置；運動分析；受力原理

Crawler walking mechanism 

Abstract

Construction Machinery is a national economic construction and national defense construction in 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 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 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 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 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, including speed shaft, gear selection and verification.

Keywords Design;Wheel; Supporting wheels; Slowing the Department 

目    錄

摘要 I

Abstract II

第1章　緒論 1

第2章　履帶行走裝置的方案設計 3

2.1履帶行走裝置的功用與組成 3

2.2履帶行走裝置的特點 3

2.3履帶行走裝置的結構布置 3

2.4本章小結 10

第3章　驅動與傳動的方案設計 11

3.1總傳動比及各級傳動比 12

3.2驅動輪的整體設計 13

3.2.1軸的設計 14

3.2.2支重輪的設計 15

3.2.3導向輪設計 18

3.3軸承的計算 19

3.4本章小結 20

第4章　履帶張緊裝置設計 22

4.1結構形式和設計要求 22

4.2設計方法 24

4.3履帶設計要求 25

4.4履帶板 25

4.5本章小結 25

總結 26

致謝 27

參考文獻 28

附錄A 29

附錄B 36

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原創(chuàng)性聲明.doc

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導向輪組件.dwg

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托帶輪.dwg

托帶輪組件.dwg

支重輪傳動軸.dwg

支重輪轉動軸.dwg

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驅動輪傳動軸.dwg

驅動輪組件.dwg

哈爾濱理工大學榮成學院學士學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明： 所呈交的學位論文，是本人 在指導教師的指導下， 獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明 確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 學位論文作者簽名： 日期： 年 月 日 哈爾濱理工大學學士學位論文 錄 A ] 1992： 88of to 3D in be as of By in of to of of is to of ． in of is in of is 3D as an in of 哈爾濱理工大學學士學位論文 TC is AD of - on of to of AD on of to to in a of to a o it be in of of in of in to to of a is to AM 2． be to in of to of of to to to 2.2 to be to in of a of to be in to of of be to as a 2.3 In to in a to of of as of 2.4 of of of in of of of of to of in of be to on by or by to by in As of of It is to of of 3D AD to of AD in of a of be on of of of In of in a of of it a in to as a is on of as of C a : a 哈爾濱理工大學學士學位論文 as be C be In a of as LL of is In is in of of of on of of 1)of of is in in of at of 2 is on of of is of is to of or 哈爾濱理工大學學士學位論文 2)VC be to (3)to of in ; （ ; ; ; ; 。 in in , of by to of of in in in of by in of of of of of to to of be to 哈爾濱理工大學學士學位論文 n of in to 3． of D of of to of of 哈爾濱理工大學學士學位論文 錄 B 基于 在履帶車輛傳動系統建模中應用 要： 本文論述了 出了在三維 開發(fā)的目的、開發(fā)工具的選取等。通過基于 一步闡述了實施 執(zhí)行文件的生成、注冊和運行等關鍵技術。最后，筆者通過在 關鍵詞 ： 二次開發(fā)、模型建模 1． 前言 隨著計算機輔助設計和輔助制造技術的飛速發(fā)展，其應用領域在日益擴展，已使工程設計業(yè)和制造業(yè)發(fā)生了深刻的變化，這一點在產品的結構設計方面表現的尤為顯著。三維造型技術、參數設計技術和虛擬現實技術等新概念、新辦法已滲透到傳統的結構設計中，并發(fā)揮出前所未有的作用，推動工程設計技術的發(fā)展。 司的 現代 它率先采用的革命性的設計思想 —— 基于特征的參數化設計，領導了現代 主要特征功能有：全相關性、基于特征的參數化模型建模、先進的資料管理系統和裝配管理工程數據庫再利用等?？勺屖褂谜咄瑫r完成工業(yè)設計、結構設計功能，模擬加工制造，縮短產品開發(fā)的時間和流程。 然而就是由于 它在具體應用時不能直接處理特定的產品，由于產品設計的要求千差萬別，企業(yè)擁有的設計資源和設計環(huán)境也不同，再加上國外設計觀念、標準存在差異，在使用該軟件進行具 體產品設計時會感到有些不是特別方便?；谶@一點，為了使 造效益，就需要對 2． 明確二次開發(fā)的目的 哈爾濱理工大學學士學位論文 發(fā)之前要明確產品的性質和所需的設計能力，由此確立所設計產品的功能、所需的設計理論和人力物力資源，還要考慮產品的更新以及未來的市場走向，使產品保持長久的可用性和生命力。 自行開發(fā)的產品要與己有軟件相兼容，特別要注意在建立系統的資源數據庫資料時，要在最終開發(fā)軟件中建立，防止不同軟件之 間數據傳遞后無法改動基礎參數的問題，還要注意解決好系統間數據接口問題。解決方法通常采用專有接口，借助中性文件作為數據傳輸媒介和建立中央數據庫的數據交換通道。 為了讓所有的設計人員在一個符合國際的規(guī)范化環(huán)境下工作，并確保設計產品的正確性、標準化，需要定制用戶標準化的 用環(huán)境，包括設定標準的工作環(huán)境、定義等三個配置文件和設定模型模板等。 很多單位的產品大部分是定型產品，此種產品的系列化、通用化和標準化程度很高。進行這些產品設 計所采用的數學模型及產品的結構都是固定不變的，所不同的只是產品的結構尺寸不同，而結構尺寸的差異是由于相同數目類型的已知條件在不同規(guī)格的產品設計中取不同的值造成的。對于這類產品，可以將已知條件和其他的隨產品規(guī)格而變化的基本參數用相應的變量代替，然后根據已知條件和基本參數，由計算機自動查詢圖形數據庫，或由相應的軟件計算出繪圖所需的全部數據，由專門的繪圖生成軟件在屏幕上自動設計出圖形。其工作原理如圖 1所示哈爾濱理工大學學士學位論文 1 參數化 履帶車輛傳動系統屬于系列化、通用化和標準化程度高的裝置。它是各種不同用途車輛的重要組成部分，承擔功率傳遞、分配和轉換等功能，車輛通過該系統實現和滿足多種行駛要求。履帶車輛包括各種裝甲車輛、后勤車輛和工程車輛。由于其特殊的用途和要求，決定了其結構、功能和理論規(guī)律的復雜性。在履帶車輛傳動系統設計方面，三維參數化 大提高了設計效率。 在 用的包括：表）、 序 )、 戶定義特征 )和些工具都可進行快速的二次開發(fā)，使用時應根據開發(fā)功能的難易程度、設計人員的素質高低和產品的結構特點綜合考慮選取。鑒于該系統在 要與它低層的數據庫信息進行大量交互，完成較復雜的操作，因此，筆者選擇 語言的用戶化工具箱，也稱為用戶接口（ 它提供了大量的 夠 使外部應用程序（客戶應用程序）安全有效地訪問 據庫和應用程序。并且通過 戶和第三方能夠在 統中添加所需的功能，并借助第三方編譯環(huán)境進行調試。 總的來說， 種為同步模式（ 另一種為異步模式（ 同步模式包括兩種模式，即動態(tài)連接庫模式（ 多進程模式（ 也稱為派生模式， 戶編譯 此種模式下，應用程序代碼經過編譯和連接，生成獨立的執(zhí)行文件。該文件由 作為 兩種模式的比較：在 息交換是由進程之間消息系統完成的，該系統模擬直接函數調用，在兩個進程間傳遞函數的識別信息及其參數。異哈爾濱理工大學學士學位論文 模式較之同步模式，具有代碼復雜，執(zhí)行速度慢的缺點。除非特別需要，一般不建議采用異步模式。 開發(fā)過程主要包括三個步驟。 （ 1）編寫源文件。包括資源文件和程序文件。資源文件包括菜單資源文件、窗口信息資源文件和對話框資源文件等。 程序資源文件是用 整個 功能上分，程序設計的主要工作體現在兩個方面：一是按是根據功能需求設計 者是系統所要求的初始化部分和終止部分，后者是完成應用程序預定功能的一個或多個 （ 2） 程序的編譯和連接。利用 用程序的基本框架，并進行編譯和連接 （ 3）程序的注冊和運行。注冊文件的作用是向 形式如下： ； （ ; ； ； ； 。 注冊方式包括自動和手動兩種 。 履帶車輛傳動系統參數建模的運行 系統采用自頂向下的設計模式，運行流程如圖 2所示，首先根據傳動系統總體設計任務書確定系統的布置形式和主要尺寸參數?？傁到y由聯軸節(jié)、齒輪傳動箱、主離合器、變速箱、風扇聯動裝置、行星轉向機和側減速器等分系統組成。各分系統從資料庫中提取需要的零件模板，通過系統提供的變形設計方法完成參數驅動，建立新的零件，然后結合總體設計規(guī)劃的要求完成子系統自動裝配生成整體模型，最后通過檢驗工具對裝配體在靜態(tài)和動 態(tài)兩種情況下進行干涉檢查。 在裝配體正確設計后，使用 塊對傳動總成進行運動仿真和有限元分析。通過對傳動總成受力的模擬，系統計算出在外部載荷作用下各零件的受力狀況。然后通過 過分析計算結果并結合以往的經驗，確定該設哈爾濱理工大學學士學位論文 方案能否滿足設計要求。對于不能滿足要求的零件通過修改和優(yōu)化使其達到設計要求。最后將新前軸設計方案存儲到前軸設計資源庫中，不斷使之完善，并生成詳細系統工程圖、零件屬性列表和細化文檔。 圖 2 系統工作流程 在操作中，考慮到用戶化的需要，運用 利用菜單、對話框和信息顯示技術，幫助使用者輕松地使用本系統。 3． 結束語 為使用者量身定做出最有效的設計流程，大大提高設計效率，減輕工作量。利用本系統進行設計不僅能較好地完成設計任務，而且效率較高，哈爾濱理工大學學士學位論文 現出二次開發(fā)技術的應用價值。 哈 爾 濱 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 題 目： 斗輪堆取料機履帶行走機構設計 院 系： 榮成學院 機械工程系 姓 名： 梁顏銘 指導教師： 趙金濤 系 主 任： 杜野 2017 年 6 月 23 日 哈爾濱理工大學 畢業(yè)設計 (論文 ) 開 題 報 告 學生姓名 梁顏銘 學 號 1330060309 專 業(yè) 機械工程 班 級 13 指導教師 趙金濤 2017 年 3 月 10 日 課題題目及來源： 課程題目：斗輪堆取料機履帶行走機構設計 題目來源：自擬 課題研究的意義和國內外研究現狀： 履帶式行走機構是大型機械等整機的支承件 ,用來支承整機的重量 ,承受機構在工程作業(yè)過程中的產生力 ,并完成整機在行進、后退、轉場、作業(yè)時的移動。因此 ,對于大型機械 (包括工程機械、冶金機械等 )的底盤 ,一般設計成履帶驅動結構 ,履帶沿著整機縱向中心對稱布置。本文主要研究討論履帶行走機構的設計原則和運動受力分析 ,總結機構行走時的影響因素 ,以達到整個機構結構合理、安全可靠、行動靈活的目的 。 履帶行走機構主要由導向輪、張緊裝置、履帶 架、 支重輪、 驅動裝置、 托鏈輪及履帶板等組成 , 如圖 1所示。當液壓馬達帶動驅動鏈輪轉動時 , 與驅動 鏈輪相嚙合的鏈 軌及履帶板有相對移動的趨勢 , 但 是 , 由于履帶板與路面之間的附著力大于驅動鏈輪、 支重輪和導向輪的滾動阻力 , 所以履帶板不會滑動 , 而驅動鏈輪、 支重輪和導向輪則沿著鋪設的鏈軌滾 動 , 從而驅使整機行走。整機履帶行走機構的前后 履帶均可單獨轉向 , 從而使機器轉彎半徑更小或實現蟹行。 現今全世界德國是最先開始開拓和研發(fā)斗輪堆取料機的，德國研究它開始于19 世紀 30 年代，第一臺斗輪堆取料機是在 19 世紀 80 年代研究成功的，真真正正投入使用應該是在 20 世紀初期。 第一臺可以行走的斗輪堆取料機是 1919 年生產 出來的了，這臺斗輪堆取料機的行走機構是采用柴油發(fā)動機做為動力支撐的。這是一種具有代表意義的重要突破。然后，斗輪堆取料機的開拓和研發(fā)真正的走上健康快速發(fā)展的軌道。 20 世紀 70 年代左右，斗輪堆取料機的所有組成部分、結構形式的開拓及改進研究已經日趨成熟。憑借著每天生產能力超過 20 萬立方米的大型斗輪堆取料機的面世，也就標志著斗輪堆取料機進入現代化、自動化、智能化的蓬勃發(fā)展階段。 隨著經濟時代的不斷發(fā)展，連續(xù)堆取料工藝不斷得到發(fā)展，其逐漸取代了一系列的低效率設備，實現了智能化，堆取料機的發(fā)展，其在現代散貨搬運模塊 中扮演著重要的角色，其發(fā)展趨勢是大型化、精細化，影響該模塊的因素是非常多的。首先的原因可以歸結為經濟的推動。比如冶金工業(yè)的發(fā)展，進一步的推動了堆取料機的發(fā)展。又如全球鋼鐵經濟的發(fā)展，推動了其鋼鐵的需求，保證其礦石輸送量的提升，實現了其礦石的年貿易量的提升，這也伴隨著礦石開采模塊、運輸模塊等的開展而不斷發(fā)展。 我們國家自行研發(fā)斗輪堆取料機起步是非常晚的，最最開始斗輪堆取料機開發(fā)應該可以追尋到 1966 年。在當年的國內，有一部分煉鋼廠、海岸碼頭非常需要運用這種類型的設備。為了滿足當年的社會需要，研發(fā)了我國最早 一批的斗輪堆取料機。經過了近五十余年的發(fā)展，我國的斗輪堆取料機開拓和研發(fā)的水準有了非常大的提升。雖然跟先進的國家比較，我們還有一定的不足，但是現在越來越多的斗輪堆取料機廠家已經開始從最初的開拓和研發(fā)轉變?yōu)橄蚋冗M、更加智能化的高質量斗輪機邁進。 在堆取料機的設備更新過程中，出現了一些著名的設計公司，比如 司，其取料機的發(fā)展水平實現了國際化的標準，進行了更大范圍的堆取料機的應用。又如海上運輸船舶的發(fā)展，其大型化、精細化、設備簡易化，也推動了堆取料機大型化的發(fā)展。在不同的應用功能模塊中，礦石 運輸業(yè)扮演著重要的角色，這與其良好的經濟利益是分不開的，比如其船舶的載重量。在現階段一些比較著名的設備機型包括巴拿馬型，好望角型，實現了散貨船載性能的提升。目前最大的散貨礦砂船載質量已達 40 萬噸。隨著船舶載質量的增大，堆取料機的能力也在不斷提高。散貨船在港停泊時間的長短，不僅影響船舶周轉的快慢，而且影響泊位的利用率，以至影響港口通過力的大小，因而直接影響港口的經濟效益。一般散貨船要求在港停泊時間不超過 48h，為滿足這一要求，港口散貨料場的堆取料機越來越趨于大型化。 國內斗輪堆取料機的發(fā)展基本經歷了三個階 段。 20世紀 60年代、 70年代，國內開始設計小型斗輪堆取料機，典型機型有 3025、 8030等，取料出力分別為 300t/h、800t/h，回轉半徑分別為 250m。 20世紀 80年代、 90年代，是斗輪堆取料機發(fā)展的第二階段。鋼廠、電廠等新建設的散料堆場逐步采用了大型斗輪堆取料機，用于散料的堆取和轉運，例如上海寶鋼、秦皇島碼頭料場，斗輪堆取料機取料出力達到 2000t/h，回轉半徑達到 40m。受當時國內條件的限制，這些料場輸送設備的建設多是合作制造或者整機進口的，甚至整套散料輸送系統都是引進國外的。2000年后 ，國內斗輪堆取料機發(fā)展到了一個新階段。迄今為止，國內廠家具備了300～ 6000t/25～ 60一階段中，國外廠商仍占據一定份額，但國內廠家掌握了相當的技術、生產能力，并憑借服務、價格優(yōu)勢占據了國內市場的主流地位，并逐漸走向 國際市場 。 隨著各種工業(yè)功能的提升，料場的工作需要，需要堆取料機具備更加智能化的條件，這是其料場系統的重要一模塊。通過對整機工作效率的提升，更有利于提升料場的流程效益，保證其運行效率的提升。根據料場的設備設計需要，各種帶式輸送 機、卸船機器都需要進行智能化自動化的管理，其存在一定的難度。但堆取料機尤其懸臂斗輪堆取料機實現自動化的難度非常大，因此，要實現料場系統的全面自動化，關鍵是堆取料機的自動化。如果堆取料機能夠實現自動化，則整個料場系統的自動化就很容易實現，就可提高料場生產效率，減少污染，降低成 本，減少故障率，保證港口料場系統的高效運行。 通過對遠程控制方式的優(yōu)化，更有利于提升其工作效益。這就需要專業(yè)作業(yè)人員的控制室操作控制，進行指令的發(fā)出，按照指令的具體工作需要，進行工作效益的提升。比如進行多元化的控制方法優(yōu)化，進行堆取料 機半自動功能的具備，保證料場系統的控制，進行不同種設備的控制及其優(yōu)化。如日本北陸電力大田七尾發(fā)電所就采用這種方式。全自動方式是一種更智能的模式，在這種模式下堆取料機能自動識別料堆、自動尋址定位、自動作業(yè)，操作人員在中控室中通過監(jiān)視器觀察整個料場的設備自動運行情況。德國的漢莎港和荷蘭的鹿特丹港都采用這種方式。 課題研究的主要內容和方法，研究過程中的主要問題和解決辦法： 一、分析 斗輪堆取料機履帶行走機構的構成組件 履帶工作條件惡劣 , 必須具有足夠的強度和剛 度 , 耐磨性能要求良好 , 質量較輕以減少金屬的消耗 量 , 并減輕履帶運轉時的動載荷 , 履帶和地面要有良 好的附著性能 , 保證能發(fā)出足夠的牽引力 , 還要考慮 減少行駛及轉向的阻力。 驅動齒的齒數一般選為奇數 , 這樣驅動輪各齒 輪流與節(jié)銷嚙合可增加使用壽命。 在履帶作業(yè)機械上 , 多數都是把驅動輪布置在 后方 , 這樣布置的優(yōu)點是可以縮短履帶驅動區(qū)段的 長度 , 減少因驅動力造成履帶銷處的摩擦損失 , 有利 于提高行走系統效率。驅動輪布置在前還是在后與 傳動系的布置有關。驅動輪中心高度應有利于降低 重心 ( 或車身 ) 高度 和增加履帶接地長度 , 改善附著 性能。因此驅動輪高度應盡量小。 導向輪的前后位置根據驅動輪位置而定 , 通常 布置在前面。引導輪中心離地高度應有利于降低重 心。在設計時 , 應注意使導向輪前、 后移動的調整范 圍超過履帶節(jié)距的一半 , 當因履帶磨損節(jié)距變長時 , 可取下 1 節(jié)履帶板 , 仍能保持履帶的張緊度。 張緊裝置的緩沖彈簧必須有一定的預壓縮量 , 使履帶中產生預張緊力 , 其作用是 : 前進時不因稍受 外力即松弛而影響履帶銷和驅動輪齒的嚙合 , 倒退 時能保證產生足夠的牽引力 , 確保履帶銷 和驅動輪 齒的正常嚙合。 支重輪的個數和布置應有利于使履帶接地壓力 分布均勻。因此 , 在履帶作業(yè)機械上均采用直徑較 小的多個支重輪 , 支重輪的個數隨車輛功率 ( 機重 ) 的增加而增多。但是 , 對于高速運行的履帶車輛 , 為 減小滾動阻力 , 提高行走系統效率 , 通常采用大直徑 的支重輪 , 并取消托鏈輪。 支重輪在導向輪和驅動輪間的布置應有利于增 大履帶接地長度 , 因此 , 最前一個支重輪應盡量靠近 導向輪 , 最后一個支重輪應盡量靠近驅動輪。為了 不和它們的運動發(fā)生干涉 , 最前一個支重輪的位置 應保 證當引導輪在緩沖彈簧達到最大變形時相互不 發(fā)生干涉。最后一個支重輪輪緣外徑與驅動輪齒頂 圓之間應保留一定的間隙 , 以保證當懸架彈簧產生 最大變形時不發(fā)生干涉 , 各支重輪之間距為均勻分布。 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 的數目不宜過多 , 每側履帶一般為 1~ 2 個。軸距在 2 m 以下的一般采用 1 個 , 軸距在 2 m 以上的一般 采用 2 個。對于小型履帶式作業(yè)機械來說 , 上方區(qū) 段履帶下垂量不大 , 可不裝托鏈輪。 課題研究所需的參考文獻： [ 1] 周文玉 . 數控加工技術基礎 [ M]. 北京 : 中國輕工業(yè)出版 社 , 1999. [ 2] 朱曉春 . 數控技術 [M] . 北京 : 機械工業(yè)出版社 , 2003. [ 3] 張柱良 . 數控原理與數控機床 [ M] . 北京 : 化學工業(yè)出版 社 , 2003. 指導教師審查意見： 指導教師簽字： 20 年 月 日 指導委員會意見審核意見： 組長簽字： 20 年 月 日 哈爾濱理工大學學士論文 輪堆取料機履帶行走機構設計 摘 要 作為主要的載重部件， 履帶式行走機構用來承 受總 重 和機件 在 運行期間所受的 力 ， 能讓機件完成前后移動 。 所以重型的器械的底座 一般設計成 驅動型履帶 結構 ,并相對整機底座 中心對稱。 本論文主要論述 行走機構的動力分析 ,并通過分析完成整體的結構設計。 以 完成 機構結構 之間相互 安全 、 可靠、行動靈活的 要求 。 相較 國內外 履帶式斗輪取料機 的 現狀 ， 優(yōu)先了解 目前主流的 設計 ，在這個前提下 通過 類比 各類 履帶行走機構的長處短處， 確定設計 流程 。 并 確定 行走機構 的結構組成， 以及相 關功能。期中 導向輪 、 履帶架 等主要 結構進行設計和 零件 選取，最終確定包括 驅動 組件 、 履帶 和 運動 機構在內的完整的成型機方案。 本論文主要通過解析行走機構的運動分析、受力原理 、 影響總體機構行走的因素 ， 從而達到安全、合理、靈活行動的目的。 關鍵詞 履帶行走機構設計 ；驅動 裝置 ； 運動分析 ； 受力原理 哈爾濱理工大學學士論文 is a in of of in in is an s a of a of be of is to to on a is a In on on of of of a 爾濱理工大學學士論文 哈爾濱理工大學學士論文 錄 摘要 ...................................................................................................................... I .............................................................................................................. 1 章 緒論 ...................................................................................................... 1 第 2 章 履帶行走裝置的方案設計 .................................................................. 6 帶行走裝置的功用與組成 ................................................................. 6 帶行走裝置的特點 ............................................................................. 6 帶行走裝置的結構布置 ..................................................................... 6 章小結 ............................................................................................... 13 第 3 章 驅動與傳動的方案 設計 .................................................................... 14 傳動比及各級傳動比 ....................................................................... 15 動輪的整體設計 ............................................................................... 16 的設計 ..................................................................................... 17 重輪的 設計 ............................................................................. 18 向 輪設計 ................................................................................. 21 承的計算 ........................................................................................... 22 章小結 ............................................................................................... 23 第 4 章 履帶張緊裝置設計 ............................................................................ 25 構形式和設計要求 ........................................................................... 25 計方法 ............................................................................................... 27 帶設計 要求 ....................................................................................... 28 帶板 ................................................................................................... 28 章小結 ............................................................................................... 28 總結 .................................................................................................................... 29 致謝 .................................................................................................................... 30 參考文獻 ............................................................................................................ 31 附錄 A ................................................................................................................ 32 附錄 B ................................................................................................................ 39 哈爾濱理工大學學士學位論文 1 章 緒論 履帶式行走機構是大型機械等整機的支承件 ,用來支承整機的重量 ,承受機構在工程作業(yè)過程中的產生力 ,并完成整機在行進、后退、轉場、作業(yè)時的移動。因此 ,對于大型機械 (包括工程機械、冶金機械等 )的底盤 ,一般設計成履帶驅動結構 ,履帶沿著整機縱向中心對稱布置。本文主要研究討論履帶行走機構的設計原則和運動受力分析 ,總結機構行走時的影響因素 ,以達到整個機構結構合理、安全可靠、行動靈活的目的 。 圖 1 斗輪堆取料機 履帶行走機構主要由 導向輪、張緊裝置、履帶架、支重輪、驅動裝置、托鏈輪及履帶板等組成 ,如圖所示，當液壓馬達帶動驅動鏈輪轉動時 ,與驅動鏈輪相嚙合的鏈軌及履帶板有相對移動的趨勢 ,但是 ,由于履帶板與路面之間的附著力大于驅動鏈輪、支重輪和導向輪的滾動阻力 ,所以履帶板不會滑動 ,而驅動鏈輪、支重輪和導向輪則沿著鋪設的鏈軌滾動 ,從而驅使整機行走。整機履帶行走機構的前后 履帶均可單獨轉向 , 從而使機器轉彎半徑更小或實現蟹行。 現今全世界德國是最先開始開拓和研發(fā)斗輪堆取料機的，德國研究它開始于 19 世紀 30 年代，第一臺斗輪堆 取料機是在 19 世紀 80 年代研究成功的，真真正正投入使用應該是在 20 世紀初期。 哈爾濱理工大學學士學位論文 一臺可以行走的斗輪堆取料機是 1919 年生產出來的了，這臺斗輪堆取料機的行走機構是采用柴油發(fā)動機做為動力支撐的。這是一種具有代表意義的重要突破。然后，斗輪堆取料機的開拓和研發(fā)真正的走上健康快速發(fā)展的軌道。 20 世紀 70 年代左右，斗輪堆取料機的所有組成部分、結構形式的開拓及改進研究已經日趨成熟。憑借著每天生產能力超過 20 萬立方米的大型斗輪堆取料機的面世，也就標志著斗輪堆取料機進入現代化、自動化、智能化的蓬勃發(fā)展階段。 在堆取料 機的設備更新過程中，出現了一些著名的設計公司，比如司，其取料機的發(fā)展水平實現了國際化的標準，進行了更大范圍的堆取料機的應用。又如海上運輸船舶的發(fā)展，其大型化、精細化、設備簡易化，也推動了堆取料機大型化的發(fā)展。在不同的應用功能模塊中，礦石運輸業(yè)扮演著重要的角色，這與其良好的經濟利益是分不開的，比如其船舶的載重量。在現階段一些比較著名的設備機型包括巴拿馬型，好望角型，實現了散貨船載性能的提升。目前最大的散貨礦砂船載質量已達 40萬噸。隨著船舶載質量的增大，堆取料機的能力也在不斷提高。散貨船在港停 泊時間的長短，不僅影響船舶周轉的快慢，而且影響泊位的利用率，以至影響港口通過力的大小，因而直接影響港口的經濟效益。一般散貨船要求在港停泊時間不超過 48h，為滿足這一要求，港口散貨料場的堆取料機越來越趨于大型化。 隨著經濟時代的不斷發(fā)展，連續(xù)堆取料工藝不斷得到發(fā)展，其逐漸取代了一系列的低效率設備，實現了智能化，堆取料機的發(fā)展，其在現代散貨搬運模塊中扮演著重要的角色，其發(fā)展趨勢是大型化、精細化，影響該模塊的因素是非常多的。首先的原因可以歸結為經濟的推動。比如冶金工業(yè)的發(fā)展，進一步的推動了堆取料機的發(fā)展。又如 全球鋼鐵經濟的發(fā)展，推動了其鋼鐵的需求，保證其礦石輸送量的提升，實現了其礦石的年貿易量的提升，這也伴隨著礦石開采模塊、運輸模塊等的開展而不斷發(fā)展。 圖 2 履帶示意三維簡圖 哈爾濱理工大學學士學位論文 我們國家自行研發(fā)斗輪堆取料機起步是非常晚的，最最開始斗輪堆取料機開發(fā)應該可以追尋到 1966 年。在當年的國內，有一部分煉鋼廠、海岸碼頭非常需要運用這種類型的設備。為了滿足當年的社會需要，研發(fā)了我國最早一批的斗輪堆取料機。經過了近五十余年的發(fā)展，我國的斗輪堆取料機開拓和研發(fā)的水準有了非常大的提升。雖然跟先進的國家比較 ，我們還有一定的不足，但是現在越來越多的斗輪堆取料機廠家已經開始從最初的開拓和研發(fā)轉變?yōu)橄蚋冗M、更加智能化的高質量斗輪機邁進。 國內斗輪堆取料機的發(fā)展基本經歷了三個階段。 20世紀 60年代、 70年代，國內開始設計小型斗輪堆取料機，典型機型有 3025、 8030等，取料出力分別為 300t/h、 800t/h，回轉半徑分別為 250m。 20世紀 80年代、 90年代，是斗輪堆取料機發(fā)展的第二階段。鋼廠、電廠等新建設的散料堆場逐步采用了大型斗輪堆取料機，用于散料的堆取和轉運，例如上海寶鋼、秦皇島碼頭料場，斗輪堆取 料機取料出力達到 2000t/h，回轉半徑達到 40m。受當時國內條件的限制，這些料場輸送設備的建設多是合作制造或者整機進口的，甚至整套散料輸送系統都是引進國外的。 2000年后，國內斗輪堆取料機發(fā)展到了一個新階段。迄今為止，國內廠家具備了 300～ 6000t/25～ 60一階段中，國外廠商仍占據一定份額，但國內廠家掌握了相當的技術、生產能力，并憑借服務、價格優(yōu)勢占據了國內市場的主流地位，并逐漸走向 國際市場 。 隨著各種工業(yè)功能的提升，料場的工作需要，需 要堆取料機具備更加智能化的條件，這是其料場系統的重要一模塊。通過對整機工作效率的提升，更有利于提升料場的流程效益，保證其運行效率的提升。根據料場的設備設計需要，各種帶式輸送機、卸船機器都需要進行智能化自動化的管理，其存在一定的難度。但堆取料機尤其懸臂斗輪堆取料機實現自動化的難度非常大，因此，要實現料場系統的全面自動化，關鍵是堆取料機的自動化。如果堆取料機能夠實現自動化，則整個料場系統的自動化就很容易實現，就可提高料場生產效率，減少污染，降低成本，減少故障率，保證港口料場系統的高效運行。 通過對遠程控制方 式的優(yōu)化，更有利于提升其工作效益。這就需要專業(yè)作業(yè)人員的控制室操作控制，進行指令的發(fā)出，按照指令的具體工作需要，進行工作效益的提升。比如進行多元化的控制方法優(yōu)化，進行堆取料機半自動功能的具備，保證料場系統的控制，進行不同種設備的控制及其優(yōu)化。如日本北陸電力大田七尾發(fā)電所就采用這種方式。全自動方式是一種更智能的模式，在這種模式下堆取料機能自動識別料堆、自動尋址定位、自動作業(yè)，操作人員在中控室中通過監(jiān)視器觀察整個料場的設備自動運行情況。德國的漢莎港和荷蘭的鹿特丹港都采用這種方式。 履帶更被廣泛所知是應用在坦克 上。而最初的坦克是通過改裝農用拖哈爾濱理工大學學士學位論文 機履帶裝置。而履帶在坦克史已經有九十個年頭。而如今的履帶裝置 ,無論其結構還是選材、加工等都在不停歇的更新 ,履帶已經在各個領域中都發(fā)揮著重要的作用。 而作為履帶的兩種類型，一種由金屬橡膠鉸接 ,是通過金屬銷裝載橡膠套環(huán) ,在履帶板銷孔裝配 ， 而兩者無直接摩擦 ， 噪音小 ， 壽命長 ， 但結構復雜 ,成本過高。另一種雙銷式金屬橡膠履帶，是通過連接器連接履帶板的兩銷 ,能夠承受更多力 ， 拆卸省事 ， 但是結構較過于繁瑣 ,在各類坦克中是主流的形式。 作為主要的載重部件， 履帶式行走機構用來承 受總 重 和機件 在 運行 期間所受的 力 ,并 能讓機件完成前后移動 。 通過研究整體機構的行走運動解析，完成相應的機構總成，并且保證整體的完整性。使得設計的結構安全，穩(wěn)定，行進靈活。 作為可以適用于野外與惡劣條件下作業(yè)的組件。履帶行走機構具有足夠的強度，硬度以及靈活程度保證行進的流暢。通過履帶跟地面互相的反向作用力，推進整機件的前進運行。并且履帶的前后均可單獨轉向，使得縮短轉向半徑，整機更靈活。 整體的設計通過從基本行走裝置組件開始探究。保證驅動輪有足夠動力，支重輪可分擔整機重量，保證履帶的平穩(wěn)性，導向輪通過彈簧伸縮保證履帶整體張進度跟運行 平穩(wěn)性。緩沖裝置可以避免由于硬性連接行駛在凹凸路面上出現斷裂跟破損。 在設定所需零件后，分析所工作環(huán)境的路面性質，通過接地比壓了解整體機構在不同路面上的表現跟運行阻力。從得出結果可推算整機需要多大動力以及運行時所收到的阻力大小。在得知所需動力后，計算傳動比，以及整體傳動組件了解整體所需的軸轉速，馬達轉速等。可對整體傳動機構有更好的了解。 在確定傳動裝置的設計后，通過已經設計后的驅動裝置決定履帶設計。最為外部連接所有輪運動的裝置，履帶通過銷鍵將各個履帶板連接成整體。履帶具有相應的強度剛度防止斷裂，且耐磨性良好 ，不會再惡劣工作環(huán)境下出現破損等現象。 由于履帶的實用性相比于輪式結構更好，所以應用的范圍更廣，能夠在各種環(huán)境下都有良好的表現，無論是精細的小型探索機器人，到輕型的農用機械，再或者重型的工程機械。履帶行走機構都能良好的勝任各種要求。 相應的，對于在礦山所用的斗輪取料機來說，由于多數情況下都需要在礦場內行走，所以履帶式行走機構就顯得很重要。 時代的不斷 前進 ， 取料 工藝不斷 進步成熟 ，低效率設備 開始被淘汰 ，實現了 現代 化 的發(fā)展 ，在現代散貨搬運 行業(yè) 中 有著舉足輕重的地位 ， 并且大 型化、精細化， 對于 該模塊的 要求 是非常多的。 其 原因可以 總結 為經濟哈爾濱理工大學學士學位論文 發(fā)展連帶性 。 并且 全球鋼鐵經濟的發(fā)展， 增加了鑄鐵和采礦業(yè) 的需求，在 保證礦石 運輸效率 的提升， 并 實現了其礦石的年貿易量的提升， 也是相對于開采 礦石、 以及 運輸 行業(yè) 的開展而不斷發(fā)展。 哈爾濱理工大學學士學位論文 2 章 履帶行走裝置的方案設計 帶行走裝置的功用與組成 履帶式行走機構承擔整機質量 ， 并由 發(fā)動機 帶動 驅動輪上的扭矩 成為斗輪機前行 和作業(yè) 實行時 所需的牽引力 、 傳導 、承受各種力、力矩，緩 解路面 崎嶇 引起的沖擊、振動。 履帶式行走 機構 有 構造 完全相同的兩 機構 ，分別裝在機械的 兩邊 ，主 體有驅動 輪、 支重 輪、引導輪及履帶等組成。 帶行走裝置的特點 優(yōu)點： 支承面積大，接地比壓小。 履帶驅動裝置相比于輪式驅動裝置接地面積更大 ，適合在 疏松和 泥濘 路況 ，下限 幅度 阻力小， 行走機 能好； 履齒 位于支撐面上 ， 減少 打滑， 吸 附能 力 好， 可使牽引力發(fā)揮更大能力 ； 缺點：機構繁瑣 ， 重量過大， 慣性 力 大，減振 能力小 ， 容易造成 零件磨損 。 履帶行走裝置的結構布置 圖 2帶行走裝置 1． 驅動輪 ； 機體 的重心高 由 驅動輪中心高度 h 降低 ， 直徑大小可影響履帶接地 面積 ，兩個尺寸 確定后 ，需 驗證 整 機 的 離 地 距離跟 離去角 Ψ 的值。哈爾濱理工大學學士學位論文 般來說 Ψ 值不超過 2o～ 5o。 圖 2動輪 2． 支重輪 功用：支重輪 位于 輪架下 方用螺釘連接來承受機體 的 重 量，將 壓力均勻的分擔給 履帶板。同時 憑借 其凸緣 夾緊 鏈軌 ， 讓 履帶 不產生滑移 ， 確認機 體沿運動 方向運動。 結構： 依靠數據計算 ， 推算 每側 支重輪個數為 4， 低限由功率低決定，功率高的決定上限 。 若觸地面積不變 ， 提高 支重輪 個數 ，均勻 平分所受壓強 ， 降低相應的的 滾動阻力， 不過若提高 ， 必然降低 直徑， 反而大支重輪上滾動的阻力 。 綜合考慮這兩個因素，取支重輪直徑 ： .0)l~(1D ? (2支重輪 品平均 分布，軸間距 ： .0)l~( (2最后的支重輪軸 跟 驅動輪軸的 間距： .6)l~(2. (2哈爾濱理工大學學士學位論文 2重輪 3． 導向輪 功用：車架前 方安裝導向輪 ，它 調整著整機 的 行進 方向，并 通過 緩沖組件 ， 讓 履 帶 保持張 緊度， 降低 在 行駛 中 振幅的產生 ， 降低與路面撞擊導致的額外 功率 消耗 ， 且預防滑脫產生 。 結構布置：導向輪 增大會有效 減少載荷的 浮動 ， 但是 直徑 會相應增大 。由于技術要求 ， 最高點輪緣應低 于驅動輪 ，這樣 在高處 的履帶 借助自 重 向前滑 動 。 且 輪緣最低點受 Ψ 限制。 為了保證運動的平穩(wěn)性， 導向輪 和 最前支重輪的 間距 不小于 3 倍帶節(jié)節(jié)距。 圖 2向輪 哈爾濱理工大學學士學位論文 ． 緩沖裝置 功用：履帶的 張 緊度 需要緩沖設備維持 ， 并減緩履帶松弛度跟跳動產生 。 若有異物卡進，可使引導輪移動，防止受損 。 在翻越過不平坦路面后，引導輪并會恢復原狀。 5． 托鏈輪 功用： 在支重 輪上方，防止履帶下垂降低振幅以及橫向滑移的產生。 結構布置： 主要用來托起上方下垂的履帶鏈，數量過多會增加摩擦損耗，一般一側 1 。 托鏈輪 功用應方便 履帶脫離鏈輪， 且履帶跟 托鏈輪 保持 張緊狀態(tài)。當托鏈輪 有一對 時，后 方的 托鏈輪 離 驅動鏈輪 近些 ， 且 輪緣上 方 高度 h 和 防止 履帶下垂， 且 履帶 可 脫開 嚙合 。 托鏈輪的位置尺寸，通常為 （ 6． 履帶 功用：履帶將 整機 的 壓力 傳給地面、并 且 牽引力 充足 、和土壤、沙 地等較 崎嶇 地面 相 接觸，并 承擔崎嶇路面 的 反作用沖擊 ， 所以 ，應有良好的性能外，還要有 相當的 耐磨 承受能力 。 支承長度 L、軌距 B 和板寬 b 330 1 . 0 7 1 . 0 7 6 1 9 4 4l G m m? ? ? (27 1 5 83 0 30 ??? (2軌距 B : ?式中 l— 驅動輪 和 引導輪距 離 ； h— 表示高度； 5m G— 表示整機質量 300（ t） 履帶板寬 71580 . 8 )~( 0 . 2 20 . 8 ) b~( 0 . 2 2 ??? (25726 ）~（1574? 取 h 的值一般取為： l） (24 2 9 . 4 8~2 1 4 . 7 471580 . 0 6 ）~（ 0 ??? 7． 履帶式行走裝置的接地比壓 對于在路面崎嶇的工作環(huán)境來說，承載能力是履帶行走機械的一項重哈爾濱理工大學學士學位論文 的功能。以來方面適應更復雜的工作環(huán)境。 履 帶跟機架連接且支撐面在一水平面，是履帶機構的特點。 行走架 座位 剛性 機構 ， 若想要履帶跟路面完全接觸，要保證路面也作為平面。當履帶在凹凸不平的路面 上 行走 時， 并不能保證兩條履帶全部完全接觸路面 。路面的 凹下部分，履帶并不承受載荷。 8． 平均接地比壓 只有與路面全面接觸才能保證機體中心在支撐面中央，而這時 機械對路面 產生的壓力稱為平均比壓。 22式中 G — 機械總重量， N； b — 履帶寬 （ l— 履帶支承長度 （ 0 . 14 M P 5 61 57 42 3 00 0 009 . 8P 6 ??? ?? (2綜上， 平均比壓表達載荷的分布 并不完全 ， 實際情況要根據陸地 的 情況 和硬度 決定 。 9． 運行阻力計算 牽引力 在行走組件中 發(fā)動機 產生。是 扭矩 通過 傳動 裝置 和驅動輪 使 履帶張緊， 帶動 支承面 作用于路面 。 運行組件跟路 面 相互反向作用，使用與前進方向相同方向的力。這就是前進的力。 機械 啟動 時，要克服 行進過程 所遇到的 多樣的 運動阻力 ， 相同的，推進力也是一樣。 10． 土壤變形阻力 土地 變形阻力是 因為 履帶將 土地產生形變 而引起的。 要想降低滾動阻力 ,就要分析影響土壤變形阻力的主要因素 ,進而準確地預計土地變形阻力。 一條履帶的變形阻力： ??0 (2雙履帶的變形阻力： P? 202 哈爾濱理工大學學士學位論文 中 b — 履帶板寬度，為 P — 土壤的比壓，為 0P— 使受壓表面下陷 1比壓 ， 為 h — 受壓表面下陷的深度 [h] 機械在 行進 時，0面 下陷 用 的壓力，抗陷系數0P，作用比壓 P 與 沉陷深度 h 的關系 h —— 作用比壓 P/抗陷系數0P。 相對于不同環(huán)境中所導致的系數不同，以及不同環(huán)境下允許的比壓不同，查明數據如下表所示： 表 2類土質的抗陷系數與作用比壓 土壤分類 抗陷系數 5～ 15 40～ 100 濕粘土、松沙土 20～ 30 200～ 400 大粒沙、普通粘土 30～ 45 400～ 600 堅實粘土 50～ 60 600～ 700 濕黃土 70～ 100 800～ 1000 干黃土 110～ 130 1100～ 1500 由于機重力 02 令 1W = 2力， 數 值 如 表 表 2路面運行阻力 地面種類 運行比阻力1W 地面種類 運行比阻力1W 瀝青公路 路 砌公路 砂、沼地、耕地 實土路 是變形阻力 哈爾濱理工大學學士學位論文 1F= 1W G (2在坡是上行走時 1W G (211． 轉彎阻力 履帶在行進過程中除了與土地的摩擦力之外還有板的側面阻力以及將土壤產生形變時候的力。全部得出結果比較繁瑣。 比壓分布影響著摩擦力矩 。 而 機械轉彎時作 結構 懸起 ,所以其是 均勻分布。 12． 內部阻力 銷軸 跟 銷套 中 的 摩擦阻力帶 運轉 時 在 驅動輪 與 導向輪 之間運 動 ， 且 銷軸 跟 銷套 相互 運動。因而產生摩擦力。 若 驅動輪齒數 為 Z，履板轉角24πα?， 總 張力為 F ，則轉向時摩擦功：α? (2式中 d 為 銷軸直徑 μ 為 銷軸 和 軸套 之 中 摩擦系數， F 值與驅動輪在前后的位置有關。 2）驅動輪的摩擦阻力驅）( ? )( ⅡⅠⅣ ??(2式中 λd — 驅動輪軸頸外徑， D — 驅動輪帶直徑， 驅動輪摩擦阻力， N ⅠⅡⅠ ???? 2)2()3(2 004????? ) (2哈爾濱理工大學學士學位論文 ? )( ⅡⅠ ??? 經驗公式計算： ) ～? 章小結 本章主要探討設計機構的總體功能與特點 。 并分析功用和結構設計。解析 相關功能 以及有關計算。通過分析履帶與地面的阻力計算，為選取液壓馬達做準備。 哈爾濱理工大學學士學位論文 3 章 驅動與傳動的方案 設計 總 重為 300t， 運行 速度 0～ h，，接地比壓為 額定功率為 2500走牽引力與 總 重 相關 ，由公式 ( 0 ) (3求出 牽引力 240 80 . 8 ??? (3選擇液壓馬達的容量 額定范圍 的功率 3 6 0 0 v ?? (3其中 η 為 效率范圍 ）（ 定量系數 K 取 1。故得，驅動輪所需的功率 2 0 8 82 . 5 / 3 6 0 02 4 0 0 0 0P W ????? 馬達的輸出功率 0 ? (3η 為馬 傳動到 驅動輪軸的總效率， 包含 一對齒輪傳動、兩對滾動軸承，查 資料 得，齒輪傳動效率 ? 滾動軸承效率 r ? 則 220 . 9 7 0 . 9 9 0 . 9 5? ?? ? ? ?故 2 1 8 k 9 52 0 8η0 ???。 根據0 8 3 . 4 k W~2 1 81 . 3 ) P~(1P 0m ?? 選取mP 爾濱理工大學學士學位論文 確定液壓馬達的轉速 ， 首先計算出 驅動輪轉速 m a x 02 1 0 0 060 vn (3其 中 履帶 節(jié)距 40 1 5 1 7 (3節(jié)距 4 0 9 . 5 m m~3513 0 0 0 0 01 7 5t 40 ?? 根據 資料查得 ,取節(jié)距 其中驅動輪齒 Z 為 41。 由公式 m a x 02 1 0 0 060 vn (3驅動輪的最大轉速 3 5 r / m m a x ??? 則馬達轉速 210r/m ? 由此可知液壓馬達扭矩 5 3 3 . 49550???? (3根據 ? 8353m ， 10n 。 馬達轉速為 210r/傳動比及各級傳動比 設定 總體傳動比 6i? ， 并 按依從小到大原則 1i ?Ⅰ Ⅱ， 6i ?Ⅱ Ⅲ不采用 ，則 選取 2i ?Ⅰ Ⅱ， 3i ?Ⅱ Ⅲ。 計算傳動裝置的傳動和動力參數 1． 各軸的轉速 210r/m ? 1 0 5 r / m 212 ??? 35 r /m 323 ??? 哈爾濱理工大學學士學位論文 中 nⅠnⅡnⅢ和馬達轉速 2． 各軸的功率 斜齒輪效率 為1 ?，滾動軸承效率 為 ?。 2 8 2 . 1 5 K 9 9285η1???? 2 7 1 K 9 70 . 9 92 8 2 . 1 5ηη?????? 2 6 0 K 9 70 . 9 9271ηη????? ? 式中 PⅠ、 PⅡ、 PⅢ和個 和馬達的功率。 3． 各軸的轉矩 ??? ?? ?? ?? 將所計算的結果填入下表 表 3達與各軸主要參數 參 數 馬達 一軸 二軸 三軸 轉速 n(r/210 210 105 35 功率 P(285 71 260 轉矩 T(N? m) 8353 12831 24648 70942 動輪的整體設計 發(fā)動機帶動 驅動輪 驅動履帶 。 且能在受到銷套磨損后仍然良 好嚙合。位于后面的驅動輪裝置可以減少相應的消耗，并且延長履帶可用壽命。 銷套的彎曲壓應力會作用在 驅動輪 的 輪齒面， 并且 磨料磨損， 以及 節(jié)圓處磨損會產生跳齒和沖擊性磨損。 因此要求用好 的材料 制作來 提高壽命。目前已采用 5055和 45 鋼。 嚙合形式 由驅動輪形狀決定 。 有 整體式嚙合和組合式嚙合 兩種 。驅動輪 大多使用 螺栓固定，修復 時便捷且 節(jié)約 材料 。但與整體式比較制造較為哈爾濱理工大學學士學位論文 雜。 驅動輪齒數的設計計算 驅動輪齒數為 43~39 ， 考慮運動平穩(wěn)性 ， 使 節(jié)距取最小值，齒數最大值，反之亦然。 驅動輪的節(jié)距 40 ~（15T ? 4 0 2 . 5~368231 7 . 5 ）~（15 ??? 00噸， g 取 85， Z=41 驅動輪與履帶的嚙合有正常和特殊嚙合兩種。 正常嚙合能夠保證受力均勻。缺點是時間長了之后，造成的磨損會使得嚙合程度下降。而在特殊嚙合中，只有最前面的輪齒處于嚙合狀態(tài)， 隨著磨損程度增加可變?yōu)檎Ш稀? 特殊嚙合 會使 節(jié)距 更大 ）（?? 所以履帶的節(jié)距為 350㎜ 。 驅動輪節(jié)圓的直徑： 10k /z/? (3卷繞在驅動輪上的履帶板數 2/1 。 節(jié)圓的直徑 （ 代入數據的 316 的設計 可首先 確定輸出軸的材料為 45 鋼。 取 1030 ?A 于是 ?A 3 /033 ?? (3式中 285 210r/ 根據整體機構裝配以及驅動輪設計結構，可得軸直徑為 確定長度后還要保證結構緊湊 。 并預留空間確保零件裝配有效。依據和 軸 配合的尺寸以及預留間隙來確定各段長度。 軸上載荷可求得：按彎曲強度校核計算。計算步驟如下： 力學模型） 此軸可以看作是受到均布載荷 哈爾濱理工大學學士學位論文 力圖受力圖彎矩圖圖 3驅動輪有兩種 加工工藝 ：一種 使用精密鑄造 齒塊毛坯 ,但 齒形 并 不加工。另一種是采用鑄造整體 和 齒圈毛坯。 由于制作粗造 很難 達成 技術要求，需 要 再次 機械加工。 作為傳動系統中重要的驅動組件，驅動輪 承受 著 沖擊載荷， 所以需要有相應 的強度和剛度。工作材料為 45。 工序加工 1612 ?? 以 ? 80為 標 準。根據基準重合的原則和加工要求。以 ? 80作為定位基準。 首先，鑄造制造整體或齒圈的毛坯。 防止機件破碎跟裂紋的產生 。然后進行回火處理。 回火的目的是為了降低鋼件的脆性。 其次，根據該零件上 12—— ? 16孔的技術要求采用專用夾具在搖臂鉆 0床上鉆孔，然后利用鉆好的孔 加緊工件。采用鏜刀在機床上采用近似加工法鏜削齒形。 重輪的 設計 直 徑 4 0 2 681 ) 1 5 4~( 0 . 81 ) t~( 0 . 8d ??? 。 選為 382駛 一圈， 由于 摩擦 損失 的牽引力為： 哈爾濱理工大學學士學位論文 (3式中 z — 驅動輪的齒 數 d — 銷軸直徑 't — 節(jié)距 滾動摩擦阻力 1 軸頸摩擦阻力 2成 ?'f)dz( ?=≈中 G — 作用于履帶的總重量 支重輪的直徑 )(d — 支重輪銷軸直徑 )(f — 滾動摩擦系數 )(0 3.0 m — 銷軸與銷套摩擦系數 1.0?m '— 支重輪摩擦阻力 )(v 支重輪直徑為 50長度為 276材料為 50所以支重輪的總承載為 321 ?? (3式中 1M — 噸位 2M — 履帶重 3M — 軌鏈重 所以 3278 每個支重輪的承重為 ?所以 65 56? 對支重輪軸 做 受力分析 ， 如下圖所示： 哈爾濱理工大學學士學位論文 重輪受力分析圖 q = 2 3 7 5 3 . 6N/ 2 7 6 畫出彎矩圖： 圖 3重輪受力彎矩圖 2 7 62 3 7 53 . 6812 ?????? 633z 101232 0 3 32π????? (3所以 ?支重輪軸材料為 50資料可得， 645?b? s?=390 50塑性材料，所以 哈爾濱理工大學學士學位論文 s?? ?0n 取 2 [? ]=ns?n=2 [? ]=2390=195 由于[? ] 所以該軸有足夠的強度。 向輪設計 導向輪 中間中空，外部有與鏈條配合的凸棱，通過滑動軸承連接，并用輪架固定。 輪與輪座間用 浮動油封，防止 沙塵 等進入。導向輪 主要是引導履帶防止越軌，并起到一定的承重的作用。所以導向性很重要，并比驅動輪小很多。導向輪更 需要聯系各組件，讓履帶運行更協調，平穩(wěn)。 導向輪的整體設計的主要內容： 帶齒與光面是 導向輪 的兩種類型 。 帶齒導向輪不易產生越軌，但卻容易產生齒槽斷裂的可能。 光面導向輪 智齒軌鏈結構，并增加支持面厚度。以安全保證為準則，優(yōu)先考慮光面導向輪。 其中 輪軸 屬芯軸，且用于支撐連接 作用， 導向輪承載 約為 履帶 跟 鏈軌總重的41。 ( 7 4 4 8 2 ) 1 0 1 3 9 04F ?? ? ?N (3材料： 35毛坯：鑄造 ， 導向輪受到摩擦，表面硬度 270。 鑄造是液態(tài)金屬凝固而成形，優(yōu)點 如下 ：（ 1）鑄造 結構復雜且含有內腔的毛坯。（ 2）工藝靈活性大。（ 3）成本 低廉 。 具體工藝如下： 哈爾濱理工大學學士學位論文 3部件所需加工工藝 序號 工序 名稱 工序內容 設備 1 備料 鑄造毛坯 2 車 粗車端面、外圓、 車床 3 車 粗車內凹端面 車床 4 鉆 鉆軸孔 鉆床 5 熱處理 調質 70 6 車 半精車端面、外圓 車床 7 鏜 鏜軸孔 鏜床 8 磨 磨內孔 磨床 9 鉆 鉆油槽孔 鉆床 承的計算 根據摩擦性 區(qū)別 ， 軸承有滑動與滾動兩種類型。 滾動軸承摩擦系數 較小。但由于滑動軸承 能適應沖擊震動，且能在惡劣的工作條件下，所以仍然存在 重要地位。 所需 軸承滿足 如下 要求： 磨 性跟 抗咬系數。 嵌入 性和磨合性。 能好 。 藝性、 合理 性等。 軸承 作為 承受徑向載荷 重要組件，根據條件 可選用滑動軸承。它有軸承座、軸套等組成。 保持油膜不被破壞是工程設計最低要求。但影響因素卻復雜繁多，目前只能簡化計算，且僅對要求的低速重載的軸承。 驗算軸承的平均壓力 P(單位 . ) [] (3哈爾濱理工大學學士學位論文 中 F —— 徑向載荷 ,N B —— 軸承的寬度， ]p[ —— 軸瓦材料許用應力 ,d —— 軸徑 ,1390 0 . 6 2 [ ]4 2 5 4? ?? 表 3軸承材料的性能 材料 []p /]v m/s []m/s 最 高 工 作 溫 度 軸 徑 硬 度 / 咬 順 應 性 耐 蝕 性 疲 勞 強 度 鋁 青 銅 15 4 12 280 300 5 5 5 2 驗算軸承的 單位 m/s)值 6 0 1 0 0 0 1 9 1 0 0f d n F d B?? ? ??(3?? ]驗算滑動速度 v （單位 / v 〈 []v 經驗算該材料符合要求。根據直徑間隙 ，按 / 1 8 0 1 1 9 9 9G B T ?選配合 99 章小結 本章是結合斗輪取料機的行走裝置行走時所受的阻力來計算所需液壓馬達的功 率以及型號。在計算得出結果后通過結果計算傳動比得出馬達與各軸的轉速功率以及轉矩的大小。 且研究整個傳動裝置最重要的驅動輪設計，通過履帶與驅動輪的嚙合尺寸來確定驅動輪的整體結構，并根據驅動輪輸出功率驗算軸徑的強度校哈爾濱理工大學學士學位論文 ，確定軸徑的選取規(guī)格。并在最后確定驅動輪的加工工藝以及標準件的選取。 并對支重輪的整體設計概述，通過整體的斗輪取料機的重量，確定支重輪輪的直徑，以及存在的摩擦阻力并以此進行軸徑的強度校核計算，并在最后完成支重輪的加工工藝設計。 哈爾濱理工大學學士學位論文 4 章 履帶 張緊裝置設計 結構形式和設計要求 張緊裝置 是來調節(jié)履帶張緊度的部件。其 緩沖彈簧 會 在 行走裝置進行中收到顛簸時緩沖沖擊。 1． 結構形式 緩沖 調節(jié)裝置有機械與油壓兩類 。 整體機構通過彈簧、螺栓、托架支架、調節(jié)螺桿和叉形臂等裝置組成。 緩沖彈簧在裝配時需要一定的預緊力 ，過小 時會 造成變形， 會使得轉向時履帶脫落， 過大 時 會 產生勞損 。 拉緊螺栓上的螺母可調節(jié)彈簧 預緊力大小。 而螺桿用來調節(jié) 履帶的松緊度，但這種調整方式 會因為客觀因素導致調整不當。 因此， 選擇油壓調節(jié)方式更適合整體結構。 以活塞組替代調節(jié)螺桿，是油壓與機械調 節(jié)的主要區(qū)別。油缸與推桿交叉臂和彈簧連接。通過內部活塞，來調節(jié)彈簧的預緊力。活塞桿整體架在彈簧后座上，并用螺母連接， 調整彈簧的預緊力。 通過前段油嘴注入油脂，會推動桿調節(jié)引導