本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）履帶式旅游觀光車II摘要隨著生活水平的提高，人們對物質(zhì)水平的要求也越來越高,履帶式旅游觀光車作為現(xiàn)在旅游的一種代步工具，極大地影響和改變著人們的生活。電動車的開發(fā)有利于調(diào)整我國汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)業(yè)競爭力，減少與其他國家的差距。履帶式車輛具有接地面積大、接地比壓小、附著性能好、爬坡能力強、轉(zhuǎn)彎半徑小、跨溝越埂能力強等特點。因此，在農(nóng)業(yè)、工程建筑、現(xiàn)代軍事等領(lǐng)域發(fā)揮著十分重要的作用。履帶式載重車輛兼具行走和載重兩種功能，應(yīng)用日益廣泛。本文主要研究內(nèi)容包括：1、對履帶式工作車輛的總體布局進(jìn)行研究，分析了履帶式工作車輛總體布局的方法和遵循的原則。2、對與履帶式車輛行走裝置做了深入研究，設(shè)計出一種針對本履帶車輛工作條件的行走機構(gòu)及滿足此履帶車工作。3、針對履帶式載重車輛兼具行走和載重兩種功能的特點，利用機械傳動技術(shù)形成了履帶式工作車輛行走系與傳動系的設(shè)計方法。關(guān)鍵字：履帶式旅游觀光車，履帶，行走裝置； IIIABSTRACTAs living standards improve, people's level of material requirements are also increasing, the crawler sightseeing car as a means of transport is now tourism, greatly influenced and changed people's lives. Electric vehicle development is conducive to the adjustment of industrial structure, to improve industrial competitiveness and reduce the gap with other countries. Crawler has a large ground area, ground pressure, good adhesion, strong climbing ability, small turning radius, across the ditch ridge ability. Thus, in the agricultural, construction, and other areas of modern military plays a very important role. Crawler heavy vehicles carrying both walking and two functions, is widely used.The main content of this paper include:1, the overall layout of the track-type work vehicle study analyzed the work methods of the crawler vehicle overall layout principles and follow.2, and a crawler type vehicle running device made a thorough study to design a tracked vehicle for the present working conditions of travel agencies and tracked vehicles to meet this work.3, Crawler load vehicle for both walking and load characteristics of the two functions, the use of mechanical drive technology design method of forming the crawler travel system and the work vehicle drivetrain.Keywords: Crawler sightseeing cars, tracks, walking deviceIV目錄1 緒論 11.1引言 11.2總體布局原則及形式 .11.2.1總體布局的原則 .11.2.2總體布局的形式 .21.3 履帶式車量的總體布局 21.4 履帶式車輛的機動性能分析 .31.4.1 直線行駛分析 .31.4.2 爬坡行駛的受力分析 .52 履帶式旅游觀光車整體設(shè)計 .82.1 選擇履帶式行走機構(gòu) .82.1.1 履帶的作用 82.1.2 對履帶設(shè)計的要求 .82.1.3 選擇履帶的材料 .82.1.4 履帶式履帶式旅游觀光車行走裝置的組成 .82.1.5 履帶式行走裝置的行走原理 92.2 懸架的選用 92.2.1 懸架的概念 .92.2.2 懸架的作用 .92.2.3 設(shè)計時對懸架的要求 92.2.4 懸架的類型 .92.2.5 各種懸架的特點 92.2.6 懸架的選用 .102.3 橡膠履帶的設(shè)計與規(guī)格的選用 102.3.1 橡膠履帶的特點 .102.3.2 橡膠履帶的構(gòu)造 .102.3.3 橡膠履帶規(guī)格的選擇 112.3.4 履帶的表示方法 .132.4 驅(qū)動輪軸的強度校核 .132.5 軸承的校核 .142.6 鍵的校核 152.7 驅(qū)動輪軸的支座設(shè)計 .162.8 履帶設(shè)計 162.9 驅(qū)動輪設(shè)計 .18V2.10 支重輪設(shè)計 .192.10.1支重輪作用及分布狀況 .192.10.2支重輪安裝結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 212.10.3支重輪連桿軸承選擇 222.10.4支重輪連桿的尺寸計算 .222.10.5支重輪軸密封圈的選擇 .222.10.6支重輪桿的校核 .222.10.7支重輪桿軸承的校核 232.11 導(dǎo)向輪的設(shè)計 .242.12 張緊裝置的設(shè)計 242.12.1滾子尺寸的計算 .252.12.2導(dǎo)軌的尺寸計算 .252.13托帶輪的設(shè)計 252.13.1 前角 ?1及后角 2設(shè)計 252.13.2最小離地間隙 262.14底盤機架的設(shè)計 263 制動器的設(shè)計 .273.1 制動分類 273.2 制動器的分類 .273.3 按結(jié)構(gòu)型式分類 273.4 制動器的選用 .273.5 制動器性能的驗算 .284 支重輪的設(shè)計 .304.1 支重輪的作用 .304.2 對支重輪設(shè)計的要求 .304.3 支重臺的選用 .304.4 支重輪的型式 .304.5 支重輪個數(shù)的確定 .304.6 支重輪材料的選擇 .315 托輪的設(shè)計 325.1 托輪的作用 .325.2 托輪的安裝位置 326 導(dǎo)向輪的設(shè)計 .326.1 導(dǎo)向輪的作用 .326.2 如何選擇導(dǎo)向輪 327 張緊裝置的設(shè)計 .32VI7.1 張緊裝置的作用 327.2 張緊裝置的形式 327.3 張緊裝置的調(diào)整 347.4 減震彈簧的設(shè)計 348 履帶履帶式旅游觀光車性能的計算分析 358.1 履帶式旅游觀光車的受力 .358.2 履帶式旅游觀光車的行走特性 359 履帶履帶式旅游觀光車的轉(zhuǎn)向性能與分析 .36結(jié)論 38參考文獻(xiàn) .39致 謝 .4011 緒論1.1引言采用電機驅(qū)動的履帶式工作車輛既要有一般車輛的行駛功能，又要有解決特殊用途的載重功能。因此，履帶式工作車輛首先要求具有合理布局、結(jié)構(gòu)緊湊、安全性和穩(wěn)定性高、盡量降低總體尺寸和重量，同時又要有足夠的動力保證其行走和載重，履帶式工作車輛還要求有良好的機動性能。本章研究的主要內(nèi)容包括車輛的總體布局、機動性能分析。1.2總體布局原則及形式1.2.1總體布局的原則履帶式工作車輛總體布局的任務(wù)是正確選定整車參數(shù)，合理布置工作裝置和其他附件，使動力裝置、行走裝置、專用載重裝置及其它附件構(gòu)成相互協(xié)調(diào)和匹配的整體，達(dá)到整車基本性能和專用性能的要求。在總體布局時應(yīng)遵循以下原則：1、在滿足裝配空間和載重空間的前提下，盡量降低總體尺寸和重量。較小的總體尺寸和重量便于履帶式工作車輛的長途裝運，同時也能提高整車的機動性能。2、應(yīng)能滿足專用載重性能的要求，使專用功能得到充分發(fā)揮。在進(jìn)行總布置時，應(yīng)充分考慮履帶式工作車輛特殊用途的作業(yè)功能，盡量提高車輛在作業(yè)時的安全性和穩(wěn)定性。3、裝載質(zhì)量，整體質(zhì)量的合理分配。應(yīng)盡量減少履帶式工作車輛的整體質(zhì)量，提高裝載質(zhì)量，增大質(zhì)量利用系數(shù)，降低耗材和成本。4、應(yīng)避免動力裝置、行走裝置、專用載重裝置相對集中。整體質(zhì)量都集中在車輛的前部或后部不利于車輛的機動性能，也不利于車輛的穩(wěn)定性，對車輛的支重輪和履帶的使用壽命也會造成影響。25、應(yīng)避免動力裝置或載重裝置的布置對車架造成集中載荷。必要時采用具有足夠剛性的副車架，將集中載荷轉(zhuǎn)化為均布載荷，有利于改善豐車架的強度和壽命。6、為了使整車質(zhì)量分布均勻合理，便于在起伏不平的復(fù)雜路而上行駛。保證該車具有良好的穩(wěn)定性及安全性，該車的驅(qū)動電機的安裝底角應(yīng)低于履帶面以降低整車重心【5】。1.2.2總體布局的形式電機履帶式工作車輛的總體布局的形式較多。在一個平面內(nèi)，主要分電機縱置和電機橫置兩種形式。電機縱置時由于發(fā)動機輸出軸需要與工作裝置輸入軸平行，所以車輛要在寬度方向需要較大的空間對履帶式車輛小宜采用；其次總體布局除參照以上總體布局原則外，還需要考慮電機、行走裝置轉(zhuǎn)動方向等。1-1為總體布局形式圖也是本次履帶車選用的布置方式。圖1.1 總體圖31.3 履帶式車量的總體布局根據(jù)要求，將該履帶車的總體主要設(shè)計思路確定如下：1、選擇電機作為動力設(shè)備。因為載重功率較大，因此將其作為目標(biāo)功率。通過計算2、為了使整車質(zhì)量分布均勻合理，便于在樓梯上行駛。保證該車具有良好的穩(wěn)定性及安全性，該車的電機安裝底角應(yīng)低于履帶而以降低整車重心。5、行走系設(shè)計：行走系由橡膠履帶、驅(qū)動輪、支重輪、托帶輪、張緊輪、及導(dǎo)軌組成，其行駛動力由電機提供。6、操縱部分的設(shè)計包括：轉(zhuǎn)向及制動操縱機構(gòu)設(shè)計，通過兩個操縱手柄分別控制轉(zhuǎn)向離合器從而控制車輛的左、右轉(zhuǎn)向及制動。7、車身的設(shè)計：車身設(shè)計要綜合車輛裝配完成后的整體尺寸，盡量做到美觀實用。其中載重臺是關(guān)鍵的部分，由于車輛整體尺寸不大所以載重臺也不宜過大，更不能超出車架過多，但要考慮到所載重物品的質(zhì)量，形狀大小等。8、其它部分設(shè)計：包括車載工作燈、載重車外觀等。1.4 履帶式車輛的機動性能分析1.4.1 直線行駛分析1，履帶式工作車輛的行駛原理履帶式工作車輛在行駛過程中，發(fā)動機輸出高轉(zhuǎn)速和小扭矩，經(jīng)傳動系傳到驅(qū)動輪，變成了低轉(zhuǎn)速和大扭矩。通過驅(qū)動輪上的輪齒和履帶齒之間的嚙合連續(xù)不斷地把履帶從后方卷起向前鋪設(shè)，讓導(dǎo)向輪、支重輪沿所鋪設(shè)的履帶不斷向前滾動而行駛。因此，可認(rèn)為履帶式工作車輛的實質(zhì)是一種“自攜軌道” 的輪式工作車輛。履帶車的驅(qū)動又可以分為前置驅(qū)動和后置驅(qū)動，液壓驅(qū)動式車輛的前置驅(qū)動就是將液壓馬達(dá)安裝在行走機構(gòu)的前部，后驅(qū)則相反。而現(xiàn)在大多數(shù)的履帶車輛多采用后置驅(qū)動，因為后驅(qū)不僅技術(shù)方面成熟而且節(jié)省動力可以使車輛動力性能得到提升，并且較為安全，所以本次履帶車輛也采用后置驅(qū)動的形式。如圖在驅(qū)動力矩Mq的作用下，使履帶產(chǎn)生張力T，張力沿履帶的驅(qū)動區(qū)段傳到履帶的支承區(qū)段，向后拉動履帶，使支承區(qū)段所接觸的土壤受到剪切，土壤剪切變形使履帶發(fā)生滑轉(zhuǎn)，同時，土壤對履帶支承區(qū)段產(chǎn)生向前的水平反力Fq又稱為驅(qū)動力，當(dāng)驅(qū)動力足以克服行走阻力時，支重輪就在履帶上表畫向前滾動，從而使車輛向前行駛4。由于履帶式工作車輛的履帶接地比壓較小，履帶支承區(qū)段與土壤接觸剪切面積較大，滑轉(zhuǎn)率較小，因而牽引附著性能和通過性都較強，這也就是履帶式車輛廣泛應(yīng)用在工程機械、礦山機械、建筑機械、軍事等領(lǐng)域的重要原因。2，直線行駛的速度分析(1)理論行駛速度履帶車的行駛速度是本次履帶車設(shè)計的重要參數(shù)，也是選擇履帶尺寸，液壓元件參數(shù)的重要依據(jù)。履帶式工作車輛理論行駛速度就是指支承區(qū)段的履帶無滑轉(zhuǎn)時車輛的行駛速度，主要決定于驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速和驅(qū)動輪的節(jié)距。理論行駛速度可用式(2-1)式來表示。(2-1)zlnvqL610?式中： 一理論行駛速度(Km／h)；一驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速（r／min）；qnZ一驅(qū)動輪齒數(shù)；l—驅(qū)動輪節(jié)距(mm)。其中履帶驅(qū)動輪齒數(shù)與節(jié)圓直徑的關(guān)系：(2-2))180cot54.0(ZlDc??式中：l一驅(qū)動輪的節(jié)距；Z一驅(qū)動輪齒數(shù)(2)實際行駛速度履帶式工作車輛行駛時，履帶總是不可避免要滑轉(zhuǎn)的，即履帶支承區(qū)段相對于路面有向后的運動。這樣，履帶式工作車輛運動速度存在著速度損失，實際運動速度小于理論速度。如果支承區(qū)段的履帶在地面上走過的距離為L，土壤的水平變形量為 ，那?L么車輛實際前進(jìn)距離是L一 【5】，由此可計算車輛的滑轉(zhuǎn)率 ：?L?(2-3)?5由滑轉(zhuǎn)率可求出履帶式工作車輛實際行駛速度：(2-4)qqL rnzlnv)1(02)1(06)1( 6?????????武中：v一實際行駛速度（Km/h）；一驅(qū)動輪半徑（min）；qr一驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速( r/min)。n3，直線行駛的受力分析如下圖行走機構(gòu)的受力分析，由圖中可知：張力沿履帶的驅(qū)動區(qū)段傳到履帶的支承區(qū)段，向后拉動履帶使土壤發(fā)生剪切變形，拉力大小 （ -履帶TFq??1驅(qū)動區(qū)段的機械效率），其反作用力為土壤對履帶支承區(qū)段產(chǎn)生的向前驅(qū)動力Fq， 履帶式工作車輛在平直路面上勻速直線行駛時，行駛速度較低，考慮到車輛迎風(fēng)面積較小，因而，可以忽略空氣阻力，車輛正常行走的驅(qū)動力Fq等于行駛阻力Fr。履帶式工作車輛勻速直線行駛的驅(qū)動力．行駛阻力平衡方程可以表示為：(2-5))(2121fmgFFrq ????式巾：m—車輛的質(zhì)量；g—重力加速度；一滾動阻力系數(shù)；1f—內(nèi)摩擦阻力系數(shù)。21.4.2 爬坡行駛的受力分析由于履帶車在爬坡時所需要的驅(qū)動力最大，故設(shè)計計算時要以能滿足爬坡性能為設(shè)計準(zhǔn)則，這是選擇液壓泵和液壓馬達(dá)的關(guān)鍵。本次車輛滿足的爬坡性能要求是能平穩(wěn)的爬上約 的坡度，并保證停車時的自鎖性能，下圖2-7是爬坡時o30?的受力分析示意圖。6圖2-7履帶車爬坡時受力示意圖由受力平衡有：)(cossin21max fmgfFq ????其中摩擦力：??tacosgf?所以得所需最大驅(qū)動力：??tancos)(cosin21max mgfgFq ???式中： —坡度角；—滾動阻力系數(shù)；1f—內(nèi)摩擦阻力系數(shù)；2一土壤內(nèi)摩擦角度；?—土壤的摩擦系數(shù)。tan由履帶式T作車輛的行 駛 原理（圖2.6）可知：在驅(qū)動力矩 的作用下，履帶產(chǎn)生張力qMT，其值為：qrMT?7式中：T—履帶產(chǎn)生的張力(N)；—驅(qū)動輪半徑(mm)；qr—驅(qū)動力矩（ ）MmN?又由履帶受力分析知：(2-9)qqrMTF??1因 反作用力為土壤對履帶支承區(qū)段產(chǎn)生的向前驅(qū)動力，而在爬坡時即為 ，即1 'maxqF：(2-10)2max'ax1qqF?從而可以得出：(2-11)qqrM?2maxax?式中： —履帶驅(qū)動區(qū)段的機械效率；q?—動輪半徑(mm)。r履帶式工作車輛的爬坡性能也稱為履帶車量的穩(wěn)定性，穩(wěn)定性是指它保持穩(wěn)定不傾翻、不下滑的性能，車輛橫向穩(wěn)定性一般是由車輛的結(jié)構(gòu)來保證的。對于高速車輛主要指在大側(cè)向加速度，大側(cè)偏角的極限工況下工作，出現(xiàn)難以控制的側(cè)滑現(xiàn)象，如在彎道行駛中因前軸側(cè)滑而失去路徑跟蹤能力的駛出現(xiàn)象及后軸側(cè)滑甩尾而失去穩(wěn)定性的激轉(zhuǎn)現(xiàn)象等危險工況，本次設(shè)計的履帶式車輛的速度較低所以不需考慮該種情況。由于車輛穩(wěn)定性對人身和車輛的安全有直接影響，此外還對車輛的操縱性能有直接的影響。82 履帶式旅游觀光車整體設(shè)計2.1 選擇履帶式行走機構(gòu)2.1.1 履帶的作用履帶的作用是把整個履帶式旅游觀光車的重量傳遞給地面，并且依靠履帶與地表接觸而行走的一種機構(gòu)。2.1.2 對履帶設(shè)計的要求由于履帶經(jīng)常在泥水等軟土壤中行走，所以對提高履帶的壽命具有重要的意義，要求必須有：①工作可靠，堅固耐用②行駛平穩(wěn)性好③具有良好的附著性能④重量輕⑤脫土性能好，具有較小的前進(jìn)阻力和轉(zhuǎn)向阻力。2.1.3 選擇履帶的材料現(xiàn)如今有三種履帶材料，分別是全金屬履帶，金屬板嵌膠刺履帶和橡膠履帶。由于橡膠履帶價錢便宜，消耗于自身的行走阻力小，行走平穩(wěn)性好，不破壞路面，容易制造而且具有減震功能。所以此履帶式旅游觀光車選用橡膠履帶。2.1.4 履帶式履帶式旅游觀光車行走裝置的組成履帶式行走裝置包括以下部分：懸架，驅(qū)動輪，履帶，支重輪，托輪，導(dǎo)向輪，張緊裝置。9圖1 結(jié)構(gòu)簡圖1—驅(qū)動輪 2—履帶 3—托輪 4—導(dǎo)向輪 5—支重輪2.1.5 履帶式行走裝置的行走原理履帶的一部分與地面接觸，驅(qū)動輪與導(dǎo)向輪不與地面接觸，驅(qū)動輪在減速器驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的作用下通過驅(qū)動輪上的輪齒與橡膠履帶鏈之間嚙合，連續(xù)不斷地把履帶從后方卷起，同時接地的那部分履帶給地面一個向后的作用力，而地面給履帶一個向前的反作用力，這個反作用力即為推動向前行駛的驅(qū)動力，當(dāng)驅(qū)動力足以克服阻力時，支重輪就相應(yīng)地在履帶上向前滾動，從而整個履帶式旅游觀光車向前行駛。2.2 懸架的選用2.2.1 懸架的概念懸架是由支重輪軸起，包括支重臺車架與底盤機架的連接部件稱為懸架。2.2.2 懸架的作用懸架是把整個機組的重量通過懸架傳遞給支重輪，同時把履帶的行走運動通過懸架帶動整個機組運動。2.2.3 設(shè)計時對懸架的要求懸架要有足夠的強度和剛度，結(jié)構(gòu)相對要簡單，緊湊以便減輕重量。2.2.4 懸架的類型懸架有三種類型，分別是剛性懸架，半剛性懸架，彈性懸架。2.2.5 各種懸架的特點① 剛性懸架的特點：結(jié)構(gòu)簡單，易制造，通常用于低速行駛的機械。② 半剛性懸架的特點：支重臺車架可以相對于主機架作縱向擺動，但這種懸架支重臺車架要附設(shè)支重架導(dǎo)向裝置，以防止主機架與支重架發(fā)生橫向擺動，這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。③ 彈性懸架的特點：具有較好的緩沖性能，通常適用于高速度的機械中，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，造價高。102.2.6 懸架的選用根據(jù)小型履帶式旅游觀光車的特點，要求機組重量輕，結(jié)構(gòu)相對簡單，易制造，造價低等特點，并且已經(jīng)選用橡膠履帶，橡膠履帶有一定的減震功能，所以采用剛性懸架。2.3 橡膠履帶的設(shè)計與規(guī)格的選用2.3.1 橡膠履帶的特點橡膠履帶是整條履帶做成的一個環(huán)形整體，沒有接頭，屬于規(guī)格件，可以根據(jù)需要直接選用。2.3.2 橡膠履帶的構(gòu)造橡膠履帶包括：傳動件，鋼絲，織物，橡膠體。圖2 橡膠履帶局部示意圖1—傳動件 2—織物 3—鋼絲 4—橡膠體① 傳動件（鑄鋼件）履帶行走時，驅(qū)動輪與傳動件嚙合，傳動件受到驅(qū)動輪所給的力，從而帶動整條履帶轉(zhuǎn)動，所以傳動件的表面必須要有高硬度，耐磨性好等特性。② 織物織物有帆布和尼龍兩種，兩面均涂上橡膠漿的帆布平鋪放在履帶內(nèi)，上帆布提高橡膠履帶受支重輪滾壓及彎曲作用，傳動件與鋼絲之間也鋪有一層帆布，這樣可以提高鋼絲的壽命。③ 鋼絲11標(biāo)準(zhǔn)橡膠履帶中，每根鋼絲有39股，直徑為1.2mm，抗拉強度極限為140公斤，共有40根鋼絲均勻地平鋪在傳動件的兩側(cè)，主要是承受拉力，它對履帶的強度與節(jié)距的拉長有直接的影響。④ 橡膠體橡膠體在履帶中分布中間厚，兩側(cè)漸薄，可以使履帶式旅游觀光車轉(zhuǎn)向靈活，減少積泥，橡膠體把傳動件，鋼絲，織物連在一起，同時橡膠體也具有減震緩沖等作用。2.3.3 橡膠履帶規(guī)格的選擇設(shè)履帶全長為L，履帶接地長度為，履帶板寬度為 b，履帶高度為，單位接地壓力為q（Kg/），軌距為B，整機重量為G表2 部分橡膠履帶適用參數(shù)履帶寬度b（mm） 接地比壓（ Kpa） 適用機重范圍（Kg）18 1100176020 1255196035022 1347接地比壓 q=18kpa=0.18Kg/ 符合標(biāo)準(zhǔn) q=（0.150.2）Kg/整機重量G=1130kg屬于（11001760）kg范圍內(nèi)則選用寬度為350mm的履帶寬度，即履帶寬度b=350mm表3 部分橡膠履帶節(jié)距尺寸參數(shù)驅(qū)動形式 履帶節(jié)距 適用履帶寬度72， 84 300輪齒型 90 330根據(jù)表 3的參數(shù)選節(jié)距為90mm符合要求，即90mm取Z=13（后面給出的齒輪數(shù)，經(jīng)計算所得）節(jié)數(shù)K==30.6 取履帶節(jié)數(shù)K=32節(jié)12表4 部分橡膠履帶主要技術(shù)參數(shù)寬度*節(jié)距（mm） 節(jié)數(shù) A型 B型 花紋型 導(dǎo)軌類型250*72 4757 24 82 A?1 A2250*96 3538 25 70 BB1 B2250*109 3538 40 89 CG B1260*109 3539 30 84 AB B1280*72 4564 25 78 AL A2300*55 7086 29 86 B1 B1350*90 3056 24 76 AP A2350*100 3660 45 112 AA A2350*108 4046 40 90 CG B1履帶總長L=K=9032=2880mm=2.88m 圖3 橡膠履帶示意圖132.3.4 履帶的表示方法履帶的表示方法為CRT—代表輪齒式橡膠履帶選用履帶規(guī)格為CRT—35090A32—030（030表示最大適用機重為3000kg）2.4 驅(qū)動輪軸的強度校核軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為：][2.0953TTdnPW?????式中： —扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa；T?T—軸所受的扭矩， ；mN?W —軸的抗扭截面系數(shù)，mm ；3n—軸的轉(zhuǎn)速， /min；rP—軸傳遞的功率， Kw；d—計算界面處軸的直徑，mm；[ ]—許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa。T?14根據(jù)查找機械設(shè)計手冊，查取45號鋼的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力[ ]=30Mpa，按照以上計算的T?數(shù)據(jù)得n=63.3 ，其傳動的功率P=1.48Kw，該軸的危險截面的直徑d=45mm，則：minr= =12.25MPa [ ]T?3452.0.6819??T?因此此軸校核合格。2.5 軸承的校核按照任務(wù)書上的要求，設(shè)計壽命為5年，換算成小時就是5 =43200小時，因此24360?我們設(shè)計軸承的壽命必須要大于43200小時。軸承壽命的計算公式如下： ?)(601' PCfnLth?式中：n—為軸承轉(zhuǎn)速—為溫度系數(shù)tfC—為基本額定動載荷P—為當(dāng)量動載荷—壽命指數(shù)?軸承的轉(zhuǎn)速和軸的轉(zhuǎn)速是一樣的，因此n=63.3 ，根據(jù)查找文獻(xiàn)[7]，我們?nèi)豰inr度系數(shù) =0.95。查閱文獻(xiàn) [8]，P140 ，表11—tf4查得代號為30210的基本額定動載荷C =73.2KN， e=0.42，計算系數(shù)Y=1.4。對球軸承r的壽命指數(shù) =3，我們選用的是滾子軸承，它的壽命指數(shù) = 。? ?310軸承的當(dāng)量動載荷的計算：P=f （ +YF ）prXFa式中：X、Y分別為徑向動載荷系數(shù)和軸向動載荷系數(shù)；、 分別為徑向、軸向當(dāng)量動載荷；raf 為載荷系數(shù)，由文獻(xiàn)[7]，表13—6查取f =1.5。p p由于軸的兩個軸承中其中一個是在變速器里面的，因此我們只需校核驅(qū)動輪端的軸承的壽命校核。對軸進(jìn)行受力分析，驅(qū)動輪的端受到履帶的壓力，設(shè)履帶單節(jié)為10N，自身、軸承及軸套的重量估計為500N，則連桿受到的徑向力為 =700N。rF15徑向力 派生的軸向力 = = =250N。由于軸沒有受到其他軸向力，因rFdFYr24.150?此經(jīng)過計算軸的徑向力 =700N，軸向力 =250N。r a/ =0.35743200h?)(601' PCfnLth?3106)2.795(3.08?即我們使用的軸承壽命合格。2.6 鍵的校核軸上驅(qū)動輪端的鍵 = ，標(biāo)記：鍵：14 9 GB/T 1096—lhb?36914?2003，由于同根軸上的兩個鍵的長度是一樣的，因此只要校核其中一個。按照鍵工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強度校核計算，我們假定鍵的工作面上的載荷是均勻分布，那么普通平鍵連接的強度條件為：式中：T—傳遞的轉(zhuǎn)矩， ；mN?k—鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，mm；l—鍵的工作長度，mm，圓頭平鍵l=L —b，這里 L為鍵的公稱長度，mm；b 為鍵的寬度，mm；d—軸的直徑，mm；—鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，MPa ；][p?鍵傳遞的扭矩T=9550 = 223N m。NP?3.6481950?接觸高度為鍵高的一半，即k=0.5 9=4.5mm；鍵的公稱長度為36mm，寬度為9mm?，則鍵的工作長度為l=27mm；該軸段的直徑d=45mm；由[7]，P106，表6—2查取， =100MPa。按照要以上數(shù)據(jù)計算：][p?][1023ppkldT?????16= =81.57MPa43200h?)(601' PCfnLth?36)8.095(1?即我們使用的軸承壽命合格。2.11 導(dǎo)向輪的設(shè)計導(dǎo)向輪用于引導(dǎo)履帶正確繞轉(zhuǎn)，可以防止跑偏和越軌。當(dāng)機器后退時，導(dǎo)向輪承受2倍的牽引力，即導(dǎo)向輪應(yīng)能夠承受不小于2倍最大牽引力的徑向載荷。導(dǎo)向輪直徑比驅(qū)動輪直徑略小，一般D／D 導(dǎo) =0.8一0.9，則：D 導(dǎo) =D 0.8=149.6mm，元整后取 D導(dǎo) =150mm。?導(dǎo)向輪軸的的內(nèi)部安裝結(jié)構(gòu)和支重輪的一樣，但是它裝配在底盤機架上的結(jié)構(gòu)和支重輪有些不同。因為為了使履帶式旅游觀光車具有良好的爬坡越梗能力，我們設(shè)計導(dǎo)向輪的中心略高于支重輪的中心。所以我們把導(dǎo)向輪軸固定在與機架在同一水平面上的有螺紋孔的5mm的鋼塊上。這里必須要提醒，為什么不能使用厚長方塊，因為如果這里使用與機架空心鋼條一樣尺寸的長方塊，會導(dǎo)致長方塊與履帶齒發(fā)生干涉，導(dǎo)致履帶快速磨損，甚至導(dǎo)致履帶不能正常工作。因此我們使用5mm的薄鋼塊，并且用三角塊加強固定，這樣既能安置導(dǎo)向輪，而且履帶在繞著導(dǎo)向輪時，又不會干擾履帶的齒與固定鋼塊的干涉。至于軸板與薄鋼塊的固定，在三角塊那邊我們用螺釘固定，另一端我們曾考慮過螺栓緊固，但是模擬后，效果不佳。即使我們?nèi)】墒箯V東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）教師擬題審批表系部： 機電工程學(xué)院 專業(yè)： 車輛工程（汽車設(shè)計與制造方向 適用年級： 2012 級 題目名稱 履帶式旅游觀光車設(shè)計題目類型 √工程設(shè)計 □軟件設(shè)計 □理論研究 □應(yīng)用研究 □專題 □綜合 □藝術(shù)題目來源 □教學(xué)科研 □生產(chǎn)實際 □社會實際 √自選 □其它課題內(nèi)容介紹旅游設(shè)備是旅游業(yè)的重要基礎(chǔ)，履帶式旅游觀光車設(shè)計是機械設(shè)計的一個縮影，主要設(shè)計觀光車的機械部分，車輛設(shè)計本身不僅要求外形美觀，整車設(shè)計應(yīng)符合性能要求與功能，而且還要求設(shè)計有創(chuàng)新。通過履帶式旅游觀光車設(shè)計，掌握車輛的設(shè)計方法和步驟，是本專業(yè)學(xué)生必須達(dá)到的技術(shù)能力。本課題以此原因提出該課題。設(shè)計任務(wù)要求（包括應(yīng)具備的條件）1、完成畢業(yè)設(shè)計開題報告；2、完成外文資料翻譯一份，字?jǐn)?shù) 2000 字以上；3、完成履帶式旅游觀光車原理設(shè)計，繪制原理圖；4、完成履帶式旅游觀光車結(jié)構(gòu)與外觀設(shè)計及有關(guān)計算；5、完成設(shè)計圖紙（折合 0#圖紙 2 張） （包括圖紙和 CAD 軟件圖一份）6、 完成設(shè)計說明書一份，字?jǐn)?shù) 15000 字以上。課題預(yù)計工作量大小□大 □√適中 □小課題預(yù)計難易程度 □難 □√一般 □易預(yù)計完成工作量所需學(xué)生數(shù)1指導(dǎo)教師姓名 李俊武 職稱 副教授所在教研室（學(xué)科組）意見：負(fù)責(zé)人（簽名）：年 月 日系部審定意見：負(fù)責(zé)人（簽名）：年 月 日注：1.本表由擬題教師填寫；2.在畢業(yè)設(shè)計開始前（第七學(xué)期第 8~9 周）交教學(xué)單位（專業(yè)）供學(xué)生選題。本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）履帶式旅游觀光車II摘要隨著生活水平的提高，人們對物質(zhì)水平的要求也越來越高,履帶式旅游觀光車作為現(xiàn)在旅游的一種代步工具，極大地影響和改變著人們的生活。電動車的開發(fā)有利于調(diào)整我國汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)業(yè)競爭力，減少與其他國家的差距。履帶式車輛具有接地面積大、接地比壓小、附著性能好、爬坡能力強、轉(zhuǎn)彎半徑小、跨溝越埂能力強等特點。因此，在農(nóng)業(yè)、工程建筑、現(xiàn)代軍事等領(lǐng)域發(fā)揮著十分重要的作用。履帶式載重車輛兼具行走和載重兩種功能，應(yīng)用日益廣泛。本文主要研究內(nèi)容包括：1、對履帶式工作車輛的總體布局進(jìn)行研究，分析了履帶式工作車輛總體布局的方法和遵循的原則。2、對與履帶式車輛行走裝置做了深入研究，設(shè)計出一種針對本履帶車輛工作條件的行走機構(gòu)及滿足此履帶車工作。3、針對履帶式載重車輛兼具行走和載重兩種功能的特點，利用機械傳動技術(shù)形成了履帶式工作車輛行走系與傳動系的設(shè)計方法。關(guān)鍵字：履帶式旅游觀光車，履帶，行走裝置； IIIABSTRACTAs living standards improve, people's level of material requirements are also increasing, the crawler sightseeing car as a means of transport is now tourism, greatly influenced and changed people's lives. Electric vehicle development is conducive to the adjustment of industrial structure, to improve industrial competitiveness and reduce the gap with other countries. Crawler has a large ground area, ground pressure, good adhesion, strong climbing ability, small turning radius, across the ditch ridge ability. Thus, in the agricultural, construction, and other areas of modern military plays a very important role. Crawler heavy vehicles carrying both walking and two functions, is widely used.The main content of this paper include:1, the overall layout of the track-type work vehicle study analyzed the work methods of the crawler vehicle overall layout principles and follow.2, and a crawler type vehicle running device made a thorough study to design a tracked vehicle for the present working conditions of travel agencies and tracked vehicles to meet this work.3, Crawler load vehicle for both walking and load characteristics of the two functions, the use of mechanical drive technology design method of forming the crawler travel system and the work vehicle drivetrain.Keywords: Crawler sightseeing cars, tracks, walking deviceIV目錄1 緒論 11.1引言 11.2總體布局原則及形式 .11.2.1總體布局的原則 .11.2.2總體布局的形式 .21.3 履帶式車量的總體布局 21.4 履帶式車輛的機動性能分析 .31.4.1 直線行駛分析 .31.4.2 爬坡行駛的受力分析 .52 履帶式旅游觀光車整體設(shè)計 .82.1 選擇履帶式行走機構(gòu) .82.1.1 履帶的作用 82.1.2 對履帶設(shè)計的要求 .82.1.3 選擇履帶的材料 .82.1.4 履帶式履帶式旅游觀光車行走裝置的組成 .82.1.5 履帶式行走裝置的行走原理 92.2 懸架的選用 92.2.1 懸架的概念 .92.2.2 懸架的作用 .92.2.3 設(shè)計時對懸架的要求 92.2.4 懸架的類型 .92.2.5 各種懸架的特點 92.2.6 懸架的選用 .102.3 橡膠履帶的設(shè)計與規(guī)格的選用 102.3.1 橡膠履帶的特點 .102.3.2 橡膠履帶的構(gòu)造 .102.3.3 橡膠履帶規(guī)格的選擇 112.3.4 履帶的表示方法 .132.4 驅(qū)動輪軸的強度校核 .132.5 軸承的校核 .142.6 鍵的校核 152.7 驅(qū)動輪軸的支座設(shè)計 .162.8 履帶設(shè)計 162.9 驅(qū)動輪設(shè)計 .18V2.10 支重輪設(shè)計 .192.10.1支重輪作用及分布狀況 .192.10.2支重輪安裝結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 212.10.3支重輪連桿軸承選擇 222.10.4支重輪連桿的尺寸計算 .222.10.5支重輪軸密封圈的選擇 .222.10.6支重輪桿的校核 .222.10.7支重輪桿軸承的校核 232.11 導(dǎo)向輪的設(shè)計 .242.12 張緊裝置的設(shè)計 242.12.1滾子尺寸的計算 .252.12.2導(dǎo)軌的尺寸計算 .252.13托帶輪的設(shè)計 252.13.1 前角 ?1及后角 2設(shè)計 252.13.2最小離地間隙 262.14底盤機架的設(shè)計 263 制動器的設(shè)計 .273.1 制動分類 273.2 制動器的分類 .273.3 按結(jié)構(gòu)型式分類 273.4 制動器的選用 .273.5 制動器性能的驗算 .284 支重輪的設(shè)計 .304.1 支重輪的作用 .304.2 對支重輪設(shè)計的要求 .304.3 支重臺的選用 .304.4 支重輪的型式 .304.5 支重輪個數(shù)的確定 .304.6 支重輪材料的選擇 .315 托輪的設(shè)計 325.1 托輪的作用 .325.2 托輪的安裝位置 326 導(dǎo)向輪的設(shè)計 .326.1 導(dǎo)向輪的作用 .326.2 如何選擇導(dǎo)向輪 327 張緊裝置的設(shè)計 .32VI7.1 張緊裝置的作用 327.2 張緊裝置的形式 327.3 張緊裝置的調(diào)整 347.4 減震彈簧的設(shè)計 348 履帶履帶式旅游觀光車性能的計算分析 358.1 履帶式旅游觀光車的受力 .358.2 履帶式旅游觀光車的行走特性 359 履帶履帶式旅游觀光車的轉(zhuǎn)向性能與分析 .36結(jié)論 38參考文獻(xiàn) .39致 謝 .4011 緒論1.1引言采用電機驅(qū)動的履帶式工作車輛既要有一般車輛的行駛功能，又要有解決特殊用途的載重功能。因此，履帶式工作車輛首先要求具有合理布局、結(jié)構(gòu)緊湊、安全性和穩(wěn)定性高、盡量降低總體尺寸和重量，同時又要有足夠的動力保證其行走和載重，履帶式工作車輛還要求有良好的機動性能。本章研究的主要內(nèi)容包括車輛的總體布局、機動性能分析。1.2總體布局原則及形式1.2.1總體布局的原則履帶式工作車輛總體布局的任務(wù)是正確選定整車參數(shù)，合理布置工作裝置和其他附件，使動力裝置、行走裝置、專用載重裝置及其它附件構(gòu)成相互協(xié)調(diào)和匹配的整體，達(dá)到整車基本性能和專用性能的要求。在總體布局時應(yīng)遵循以下原則：1、在滿足裝配空間和載重空間的前提下，盡量降低總體尺寸和重量。較小的總體尺寸和重量便于履帶式工作車輛的長途裝運，同時也能提高整車的機動性能。2、應(yīng)能滿足專用載重性能的要求，使專用功能得到充分發(fā)揮。在進(jìn)行總布置時，應(yīng)充分考慮履帶式工作車輛特殊用途的作業(yè)功能，盡量提高車輛在作業(yè)時的安全性和穩(wěn)定性。3、裝載質(zhì)量，整體質(zhì)量的合理分配。應(yīng)盡量減少履帶式工作車輛的整體質(zhì)量，提高裝載質(zhì)量，增大質(zhì)量利用系數(shù)，降低耗材和成本。4、應(yīng)避免動力裝置、行走裝置、專用載重裝置相對集中。整體質(zhì)量都集中在車輛的前部或后部不利于車輛的機動性能，也不利于車輛的穩(wěn)定性，對車輛的支重輪和履帶的使用壽命也會造成影響。25、應(yīng)避免動力裝置或載重裝置的布置對車架造成集中載荷。必要時采用具有足夠剛性的副車架，將集中載荷轉(zhuǎn)化為均布載荷，有利于改善豐車架的強度和壽命。6、為了使整車質(zhì)量分布均勻合理，便于在起伏不平的復(fù)雜路而上行駛。保證該車具有良好的穩(wěn)定性及安全性，該車的驅(qū)動電機的安裝底角應(yīng)低于履帶面以降低整車重心【5】。1.2.2總體布局的形式電機履帶式工作車輛的總體布局的形式較多。在一個平面內(nèi)，主要分電機縱置和電機橫置兩種形式。電機縱置時由于發(fā)動機輸出軸需要與工作裝置輸入軸平行，所以車輛要在寬度方向需要較大的空間對履帶式車輛小宜采用；其次總體布局除參照以上總體布局原則外，還需要考慮電機、行走裝置轉(zhuǎn)動方向等。1-1為總體布局形式圖也是本次履帶車選用的布置方式。圖1.1 總體圖31.3 履帶式車量的總體布局根據(jù)要求，將該履帶車的總體主要設(shè)計思路確定如下：1、選擇電機作為動力設(shè)備。因為載重功率較大，因此將其作為目標(biāo)功率。通過計算2、為了使整車質(zhì)量分布均勻合理，便于在樓梯上行駛。保證該車具有良好的穩(wěn)定性及安全性，該車的電機安裝底角應(yīng)低于履帶而以降低整車重心。5、行走系設(shè)計：行走系由橡膠履帶、驅(qū)動輪、支重輪、托帶輪、張緊輪、及導(dǎo)軌組成，其行駛動力由電機提供。6、操縱部分的設(shè)計包括：轉(zhuǎn)向及制動操縱機構(gòu)設(shè)計，通過兩個操縱手柄分別控制轉(zhuǎn)向離合器從而控制車輛的左、右轉(zhuǎn)向及制動。7、車身的設(shè)計：車身設(shè)計要綜合車輛裝配完成后的整體尺寸，盡量做到美觀實用。其中載重臺是關(guān)鍵的部分，由于車輛整體尺寸不大所以載重臺也不宜過大，更不能超出車架過多，但要考慮到所載重物品的質(zhì)量，形狀大小等。8、其它部分設(shè)計：包括車載工作燈、載重車外觀等。1.4 履帶式車輛的機動性能分析1.4.1 直線行駛分析1，履帶式工作車輛的行駛原理履帶式工作車輛在行駛過程中，發(fā)動機輸出高轉(zhuǎn)速和小扭矩，經(jīng)傳動系傳到驅(qū)動輪，變成了低轉(zhuǎn)速和大扭矩。通過驅(qū)動輪上的輪齒和履帶齒之間的嚙合連續(xù)不斷地把履帶從后方卷起向前鋪設(shè)，讓導(dǎo)向輪、支重輪沿所鋪設(shè)的履帶不斷向前滾動而行駛。因此，可認(rèn)為履帶式工作車輛的實質(zhì)是一種“自攜軌道” 的輪式工作車輛。履帶車的驅(qū)動又可以分為前置驅(qū)動和后置驅(qū)動，液壓驅(qū)動式車輛的前置驅(qū)動就是將液壓馬達(dá)安裝在行走機構(gòu)的前部，后驅(qū)則相反。而現(xiàn)在大多數(shù)的履帶車輛多采用后置驅(qū)動，因為后驅(qū)不僅技術(shù)方面成熟而且節(jié)省動力可以使車輛動力性能得到提升，并且較為安全，所以本次履帶車輛也采用后置驅(qū)動的形式。如圖在驅(qū)動力矩Mq的作用下，使履帶產(chǎn)生張力T，張力沿履帶的驅(qū)動區(qū)段傳到履帶的支承區(qū)段，向后拉動履帶，使支承區(qū)段所接觸的土壤受到剪切，土壤剪切變形使履帶發(fā)生滑轉(zhuǎn)，同時，土壤對履帶支承區(qū)段產(chǎn)生向前的水平反力Fq又稱為驅(qū)動力，當(dāng)驅(qū)動力足以克服行走阻力時，支重輪就在履帶上表畫向前滾動，從而使車輛向前行駛4。由于履帶式工作車輛的履帶接地比壓較小，履帶支承區(qū)段與土壤接觸剪切面積較大，滑轉(zhuǎn)率較小，因而牽引附著性能和通過性都較強，這也就是履帶式車輛廣泛應(yīng)用在工程機械、礦山機械、建筑機械、軍事等領(lǐng)域的重要原因。2，直線行駛的速度分析(1)理論行駛速度履帶車的行駛速度是本次履帶車設(shè)計的重要參數(shù)，也是選擇履帶尺寸，液壓元件參數(shù)的重要依據(jù)。履帶式工作車輛理論行駛速度就是指支承區(qū)段的履帶無滑轉(zhuǎn)時車輛的行駛速度，主要決定于驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速和驅(qū)動輪的節(jié)距。理論行駛速度可用式(2-1)式來表示。(2-1)zlnvqL610?式中： 一理論行駛速度(Km／h)；一驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速（r／min）；qnZ一驅(qū)動輪齒數(shù)；l—驅(qū)動輪節(jié)距(mm)。其中履帶驅(qū)動輪齒數(shù)與節(jié)圓直徑的關(guān)系：(2-2))180cot54.0(ZlDc??式中：l一驅(qū)動輪的節(jié)距；Z一驅(qū)動輪齒數(shù)(2)實際行駛速度履帶式工作車輛行駛時，履帶總是不可避免要滑轉(zhuǎn)的，即履帶支承區(qū)段相對于路面有向后的運動。這樣，履帶式工作車輛運動速度存在著速度損失，實際運動速度小于理論速度。如果支承區(qū)段的履帶在地面上走過的距離為L，土壤的水平變形量為 ，那?L么車輛實際前進(jìn)距離是L一 【5】，由此可計算車輛的滑轉(zhuǎn)率 ：?L?(2-3)?5由滑轉(zhuǎn)率可求出履帶式工作車輛實際行駛速度：(2-4)qqL rnzlnv)1(02)1(06)1( 6?????????武中：v一實際行駛速度（Km/h）；一驅(qū)動輪半徑（min）；qr一驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速( r/min)。n3，直線行駛的受力分析如下圖行走機構(gòu)的受力分析，由圖中可知：張力沿履帶的驅(qū)動區(qū)段傳到履帶的支承區(qū)段，向后拉動履帶使土壤發(fā)生剪切變形，拉力大小 （ -履帶TFq??1驅(qū)動區(qū)段的機械效率），其反作用力為土壤對履帶支承區(qū)段產(chǎn)生的向前驅(qū)動力Fq， 履帶式工作車輛在平直路面上勻速直線行駛時，行駛速度較低，考慮到車輛迎風(fēng)面積較小，因而，可以忽略空氣阻力，車輛正常行走的驅(qū)動力Fq等于行駛阻力Fr。履帶式工作車輛勻速直線行駛的驅(qū)動力．行駛阻力平衡方程可以表示為：(2-5))(2121fmgFFrq ????式巾：m—車輛的質(zhì)量；g—重力加速度；一滾動阻力系數(shù)；1f—內(nèi)摩擦阻力系數(shù)。21.4.2 爬坡行駛的受力分析由于履帶車在爬坡時所需要的驅(qū)動力最大，故設(shè)計計算時要以能滿足爬坡性能為設(shè)計準(zhǔn)則，這是選擇液壓泵和液壓馬達(dá)的關(guān)鍵。本次車輛滿足的爬坡性能要求是能平穩(wěn)的爬上約 的坡度，并保證停車時的自鎖性能，下圖2-7是爬坡時o30?的受力分析示意圖。6圖2-7履帶車爬坡時受力示意圖由受力平衡有：)(cossin21max fmgfFq ????其中摩擦力：??tacosgf?所以得所需最大驅(qū)動力：??tancos)(cosin21max mgfgFq ???式中： —坡度角；—滾動阻力系數(shù)；1f—內(nèi)摩擦阻力系數(shù)；2一土壤內(nèi)摩擦角度；?—土壤的摩擦系數(shù)。tan由履帶式T作車輛的行 駛 原理（圖2.6）可知：在驅(qū)動力矩 的作用下，履帶產(chǎn)生張力qMT，其值為：qrMT?7式中：T—履帶產(chǎn)生的張力(N)；—驅(qū)動輪半徑(mm)；qr—驅(qū)動力矩（ ）MmN?又由履帶受力分析知：(2-9)qqrMTF??1因 反作用力為土壤對履帶支承區(qū)段產(chǎn)生的向前驅(qū)動力，而在爬坡時即為 ，即1 'maxqF：(2-10)2max'ax1qqF?從而可以得出：(2-11)qqrM?2maxax?式中： —履帶驅(qū)動區(qū)段的機械效率；q?—動輪半徑(mm)。r履帶式工作車輛的爬坡性能也稱為履帶車量的穩(wěn)定性，穩(wěn)定性是指它保持穩(wěn)定不傾翻、不下滑的性能，車輛橫向穩(wěn)定性一般是由車輛的結(jié)構(gòu)來保證的。對于高速車輛主要指在大側(cè)向加速度，大側(cè)偏角的極限工況下工作，出現(xiàn)難以控制的側(cè)滑現(xiàn)象，如在彎道行駛中因前軸側(cè)滑而失去路徑跟蹤能力的駛出現(xiàn)象及后軸側(cè)滑甩尾而失去穩(wěn)定性的激轉(zhuǎn)現(xiàn)象等危險工況，本次設(shè)計的履帶式車輛的速度較低所以不需考慮該種情況。由于車輛穩(wěn)定性對人身和車輛的安全有直接影響，此外還對車輛的操縱性能有直接的影響。82 履帶式旅游觀光車整體設(shè)計2.1 選擇履帶式行走機構(gòu)2.1.1 履帶的作用履帶的作用是把整個履帶式旅游觀光車的重量傳遞給地面，并且依靠履帶與地表接觸而行走的一種機構(gòu)。2.1.2 對履帶設(shè)計的要求由于履帶經(jīng)常在泥水等軟土壤中行走，所以對提高履帶的壽命具有重要的意義，要求必須有：①工作可靠，堅固耐用②行駛平穩(wěn)性好③具有良好的附著性能④重量輕⑤脫土性能好，具有較小的前進(jìn)阻力和轉(zhuǎn)向阻力。2.1.3 選擇履帶的材料現(xiàn)如今有三種履帶材料，分別是全金屬履帶，金屬板嵌膠刺履帶和橡膠履帶。由于橡膠履帶價錢便宜，消耗于自身的行走阻力小，行走平穩(wěn)性好，不破壞路面，容易制造而且具有減震功能。所以此履帶式旅游觀光車選用橡膠履帶。2.1.4 履帶式履帶式旅游觀光車行走裝置的組成履帶式行走裝置包括以下部分：懸架，驅(qū)動輪，履帶，支重輪，托輪，導(dǎo)向輪，張緊裝置。9圖1 結(jié)構(gòu)簡圖1—驅(qū)動輪 2—履帶 3—托輪 4—導(dǎo)向輪 5—支重輪2.1.5 履帶式行走裝置的行走原理履帶的一部分與地面接觸，驅(qū)動輪與導(dǎo)向輪不與地面接觸，驅(qū)動輪在減速器驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的作用下通過驅(qū)動輪上的輪齒與橡膠履帶鏈之間嚙合，連續(xù)不斷地把履帶從后方卷起，同時接地的那部分履帶給地面一個向后的作用力，而地面給履帶一個向前的反作用力，這個反作用力即為推動向前行駛的驅(qū)動力，當(dāng)驅(qū)動力足以克服阻力時，支重輪就相應(yīng)地在履帶上向前滾動，從而整個履帶式旅游觀光車向前行駛。2.2 懸架的選用2.2.1 懸架的概念懸架是由支重輪軸起，包括支重臺車架與底盤機架的連接部件稱為懸架。2.2.2 懸架的作用懸架是把整個機組的重量通過懸架傳遞給支重輪，同時把履帶的行走運動通過懸架帶動整個機組運動。2.2.3 設(shè)計時對懸架的要求懸架要有足夠的強度和剛度，結(jié)構(gòu)相對要簡單，緊湊以便減輕重量。2.2.4 懸架的類型懸架有三種類型，分別是剛性懸架，半剛性懸架，彈性懸架。2.2.5 各種懸架的特點① 剛性懸架的特點：結(jié)構(gòu)簡單，易制造，通常用于低速行駛的機械。② 半剛性懸架的特點：支重臺車架可以相對于主機架作縱向擺動，但這種懸架支重臺車架要附設(shè)支重架導(dǎo)向裝置，以防止主機架與支重架發(fā)生橫向擺動，這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。③ 彈性懸架的特點：具有較好的緩沖性能，通常適用于高速度的機械中，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，造價高。102.2.6 懸架的選用根據(jù)小型履帶式旅游觀光車的特點，要求機組重量輕，結(jié)構(gòu)相對簡單，易制造，造價低等特點，并且已經(jīng)選用橡膠履帶，橡膠履帶有一定的減震功能，所以采用剛性懸架。2.3 橡膠履帶的設(shè)計與規(guī)格的選用2.3.1 橡膠履帶的特點橡膠履帶是整條履帶做成的一個環(huán)形整體，沒有接頭，屬于規(guī)格件，可以根據(jù)需要直接選用。2.3.2 橡膠履帶的構(gòu)造橡膠履帶包括：傳動件，鋼絲，織物，橡膠體。圖2 橡膠履帶局部示意圖1—傳動件 2—織物 3—鋼絲 4—橡膠體① 傳動件（鑄鋼件）履帶行走時，驅(qū)動輪與傳動件嚙合，傳動件受到驅(qū)動輪所給的力，從而帶動整條履帶轉(zhuǎn)動，所以傳動件的表面必須要有高硬度，耐磨性好等特性。② 織物織物有帆布和尼龍兩種，兩面均涂上橡膠漿的帆布平鋪放在履帶內(nèi)，上帆布提高橡膠履帶受支重輪滾壓及彎曲作用，傳動件與鋼絲之間也鋪有一層帆布，這樣可以提高鋼絲的壽命。③ 鋼絲11標(biāo)準(zhǔn)橡膠履帶中，每根鋼絲有39股，直徑為1.2mm，抗拉強度極限為140公斤，共有40根鋼絲均勻地平鋪在傳動件的兩側(cè)，主要是承受拉力，它對履帶的強度與節(jié)距的拉長有直接的影響。④ 橡膠體橡膠體在履帶中分布中間厚，兩側(cè)漸薄，可以使履帶式旅游觀光車轉(zhuǎn)向靈活，減少積泥，橡膠體把傳動件，鋼絲，織物連在一起，同時橡膠體也具有減震緩沖等作用。2.3.3 橡膠履帶規(guī)格的選擇設(shè)履帶全長為L，履帶接地長度為，履帶板寬度為 b，履帶高度為，單位接地壓力為q（Kg/），軌距為B，整機重量為G表2 部分橡膠履帶適用參數(shù)履帶寬度b（mm） 接地比壓（ Kpa） 適用機重范圍（Kg）18 1100176020 1255196035022 1347接地比壓 q=18kpa=0.18Kg/ 符合標(biāo)準(zhǔn) q=（0.150.2）Kg/整機重量G=1130kg屬于（11001760）kg范圍內(nèi)則選用寬度為350mm的履帶寬度，即履帶寬度b=350mm表3 部分橡膠履帶節(jié)距尺寸參數(shù)驅(qū)動形式 履帶節(jié)距 適用履帶寬度72， 84 300輪齒型 90 330根據(jù)表 3的參數(shù)選節(jié)距為90mm符合要求，即90mm取Z=13（后面給出的齒輪數(shù)，經(jīng)計算所得）節(jié)數(shù)K==30.6 取履帶節(jié)數(shù)K=32節(jié)12表4 部分橡膠履帶主要技術(shù)參數(shù)寬度*節(jié)距（mm） 節(jié)數(shù) A型 B型 花紋型 導(dǎo)軌類型250*72 4757 24 82 A?1 A2250*96 3538 25 70 BB1 B2250*109 3538 40 89 CG B1260*109 3539 30 84 AB B1280*72 4564 25 78 AL A2300*55 7086 29 86 B1 B1350*90 3056 24 76 AP A2350*100 3660 45 112 AA A2350*108 4046 40 90 CG B1履帶總長L=K=9032=2880mm=2.88m 圖3 橡膠履帶示意圖132.3.4 履帶的表示方法履帶的表示方法為CRT—代表輪齒式橡膠履帶選用履帶規(guī)格為CRT—35090A32—030（030表示最大適用機重為3000kg）2.4 驅(qū)動輪軸的強度校核軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為：][2.0953TTdnPW?????式中： —扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa；T?T—軸所受的扭矩， ；mN?W —軸的抗扭截面系數(shù)，mm ；3n—軸的轉(zhuǎn)速， /min；rP—軸傳遞的功率， Kw；d—計算界面處軸的直徑，mm；[ ]—許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa。T?14根據(jù)查找機械設(shè)計手冊，查取45號鋼的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力[ ]=30Mpa，按照以上計算的T?數(shù)據(jù)得n=63.3 ，其傳動的功率P=1.48Kw，該軸的危險截面的直徑d=45mm，則：minr= =12.25MPa [ ]T?3452.0.6819??T?因此此軸校核合格。2.5 軸承的校核按照任務(wù)書上的要求，設(shè)計壽命為5年，換算成小時就是5 =43200小時，因此24360?我們設(shè)計軸承的壽命必須要大于43200小時。軸承壽命的計算公式如下： ?)(601' PCfnLth?式中：n—為軸承轉(zhuǎn)速—為溫度系數(shù)tfC—為基本額定動載荷P—為當(dāng)量動載荷—壽命指數(shù)?軸承的轉(zhuǎn)速和軸的轉(zhuǎn)速是一樣的，因此n=63.3 ，根據(jù)查找文獻(xiàn)[7]，我們?nèi)豰inr度系數(shù) =0.95。查閱文獻(xiàn) [8]，P140 ，表11—tf4查得代號為30210的基本額定動載荷C =73.2KN， e=0.42，計算系數(shù)Y=1.4。對球軸承r的壽命指數(shù) =3，我們選用的是滾子軸承，它的壽命指數(shù) = 。? ?310軸承的當(dāng)量動載荷的計算：P=f （ +YF ）prXFa式中：X、Y分別為徑向動載荷系數(shù)和軸向動載荷系數(shù)；、 分別為徑向、軸向當(dāng)量動載荷；raf 為載荷系數(shù)，由文獻(xiàn)[7]，表13—6查取f =1.5。p p由于軸的兩個軸承中其中一個是在變速器里面的，因此我們只需校核驅(qū)動輪端的軸承的壽命校核。對軸進(jìn)行受力分析，驅(qū)動輪的端受到履帶的壓力，設(shè)履帶單節(jié)為10N，自身、軸承及軸套的重量估計為500N，則連桿受到的徑向力為 =700N。rF15徑向力 派生的軸向力 = = =250N。由于軸沒有受到其他軸向力，因rFdFYr24.150?此經(jīng)過計算軸的徑向力 =700N，軸向力 =250N。r a/ =0.35743200h?)(601' PCfnLth?3106)2.795(3.08?即我們使用的軸承壽命合格。2.6 鍵的校核軸上驅(qū)動輪端的鍵 = ，標(biāo)記：鍵：14 9 GB/T 1096—lhb?36914?2003，由于同根軸上的兩個鍵的長度是一樣的，因此只要校核其中一個。按照鍵工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強度校核計算，我們假定鍵的工作面上的載荷是均勻分布，那么普通平鍵連接的強度條件為：式中：T—傳遞的轉(zhuǎn)矩， ；mN?k—鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，mm；l—鍵的工作長度，mm，圓頭平鍵l=L —b，這里 L為鍵的公稱長度，mm；b 為鍵的寬度，mm；d—軸的直徑，mm；—鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，MPa ；][p?鍵傳遞的扭矩T=9550 = 223N m。NP?3.6481950?接觸高度為鍵高的一半，即k=0.5 9=4.5mm；鍵的公稱長度為36mm，寬度為9mm?，則鍵的工作長度為l=27mm；該軸段的直徑d=45mm；由[7]，P106，表6—2查取， =100MPa。按照要以上數(shù)據(jù)計算：][p?][1023ppkldT?????16= =81.57MPa43200h?)(601' PCfnLth?36)8.095(1?即我們使用的軸承壽命合格。2.11 導(dǎo)向輪的設(shè)計導(dǎo)向輪用于引導(dǎo)履帶正確繞轉(zhuǎn)，可以防止跑偏和越軌。當(dāng)機器后退時，導(dǎo)向輪承受2倍的牽引力，即導(dǎo)向輪應(yīng)能夠承受不小于2倍最大牽引力的徑向載荷。導(dǎo)向輪直徑比驅(qū)動輪直徑略小，一般D／D 導(dǎo) =0.8一0.9，則：D 導(dǎo) =D 0.8=149.6mm，元整后取 D導(dǎo) =150mm。?導(dǎo)向輪軸的的內(nèi)部安裝結(jié)構(gòu)和支重輪的一樣，但是它裝配在底盤機架上的結(jié)構(gòu)和支重輪有些不同。因為為了使履帶式旅游觀光車具有良好的爬坡越梗能力，我們設(shè)計導(dǎo)向輪的中心略高于支重輪的中心。所以我們把導(dǎo)向輪軸固定在與機架在同一水平面上的有螺紋孔的5mm的鋼塊上。這里必須要提醒，為什么不能使用厚長方塊，因為如果這里使用與機架空心鋼條一樣尺寸的長方塊，會導(dǎo)致長方塊與履帶齒發(fā)生干涉，導(dǎo)致履帶快速磨損，甚至導(dǎo)致履帶不能正常工作。因此我們使用5mm的薄鋼塊，并且用三角塊加強固定，這樣既能安置導(dǎo)向輪，而且履帶在繞著導(dǎo)向輪時，又不會干擾履帶的齒與固定鋼塊的干涉。至于軸板與薄鋼塊的固定，在三角塊那邊我們用螺釘固定，另一端我們曾考慮過螺栓緊固，但是模擬后，效果不佳。即使我們?nèi)】墒?/div>
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