履帶式液壓驅(qū)動(dòng)底盤的設(shè)計(jì)

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3.3.4驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)向輪的設(shè)計(jì)和計(jì)算 - 10 - 4 使用說明書（SM） - 15 - 4.1 結(jié)構(gòu)及工作原理 - 15 - 4.2 主要技術(shù)參數(shù) - 16 - 4.3使用注意事項(xiàng) - 16 - 5 技術(shù)條件（JT） - 16 - 5.1 檢驗(yàn)規(guī)則 - 17 - 5.1.1檢驗(yàn)的劃分 - 17 - 5.1.2出廠檢驗(yàn) - 17 - 5.1.3型式檢驗(yàn) - 17 - 6 結(jié)論 - 18 - 參考文獻(xiàn) - 19 - 致謝 - 20 - 履帶式液壓驅(qū)動(dòng)底盤的設(shè)計(jì) 1 引言 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。 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101，106，135，140，154，160，171，190，203，216，228，240，260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、（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。 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。 1.2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。 1.3主要設(shè)計(jì)內(nèi)容與關(guān)鍵技術(shù) （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 技術(shù)任務(wù)書（JR） 2.1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，參考了農(nóng)業(yè)機(jī)械履帶底盤設(shè)計(jì)的通用原則，依據(jù)所給的動(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。 2.1.1 設(shè)計(jì)要求 現(xiàn)代車輛及機(jī)具的行走裝置主要使用純機(jī)械、液力、液壓和電力等4種傳動(dòng)方式。與其它傳動(dòng)方式相比，液壓傳動(dòng)方式具有布局靈活方便;無級(jí)調(diào)速范圍寬，起步、調(diào)速換向柔和、迅速、沖擊小， 操作舒適等優(yōu)點(diǎn)。在農(nóng)業(yè)機(jī)械行走機(jī)構(gòu)采用液壓傳動(dòng)可以大大改進(jìn)行走機(jī)械的工作性能。底盤采用液壓傳動(dòng)方式可增加底盤的自適應(yīng)能力和改善發(fā)動(dòng)機(jī)等部件的工件環(huán)境。 由于底盤主要用于水田作業(yè)，因此底盤在總體上應(yīng)滿足簡(jiǎn)小、輕體、通過性好、推進(jìn)力強(qiáng)的要求，同時(shí)，要求底盤有較小的轉(zhuǎn)彎半徑、后輪差速、前橋浮動(dòng)、與行走速度同步的動(dòng)力輸出和具備農(nóng)機(jī)懸掛系統(tǒng)等功能。 2.1.2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)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 2.2 產(chǎn)品的用途及使用范圍 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。除用于田間作業(yè)外， 在工業(yè)及農(nóng)田水利建設(shè)上還用于推土、鏟運(yùn)等作業(yè)。在山區(qū)、梯田、坡地用小型履帶拖拉機(jī)具有較好的適應(yīng)性。 2.3 產(chǎn)品的主要技術(shù)要求與主要技術(shù)參數(shù) 2.3.1 主要技術(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。 2.3.2 主要技術(shù)參數(shù) 表1 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 1100 130 260 1700 2145×1238×585 2.4 考慮到的若干方案的比較 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： 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。 （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。 3 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（SS） 3.1 結(jié)構(gòu)方案分析與確定 3.1.1 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)。 3.1.2 結(jié)構(gòu)方案的確定 通過前面結(jié)構(gòu)方案的比較，可以確定本設(shè)計(jì)履帶底盤的結(jié)構(gòu)方案，底盤采用整體式結(jié)構(gòu)，通過焊接將整個(gè)底盤連接起來，這樣做可以減少制作的工藝性，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。 3.2 履帶式行走底盤總體的設(shè)計(jì) 3.2.1 結(jié)構(gòu)組成及其工作原理 履帶底盤主要由機(jī)架、液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、液壓泵、履帶總成及其附屬部件組成。其主要工作原理為液壓泵帶動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)履帶輪行走，液壓系統(tǒng)由兩部分組成，一部分用于作業(yè)，另外一部分用來驅(qū)動(dòng)履帶行走。其結(jié)構(gòu)如下圖： 圖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.支重輪胎6.彈簧鎖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。 3.3 履帶行走裝置計(jì)算 3.3.1 液壓馬達(dá)的選取 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)，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設(shè)驅(qū)動(dòng)輪的角速度為w，則V=W.R 其中最大速度v=10km/h，履帶輪半徑r=500mm，得到w=5.56rad/s 驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n=60w/2π，得到n=53r/min ②考慮到旋轉(zhuǎn)部件磨擦力矩、慣性力矩及馬達(dá)內(nèi)部件黏性阻尼力矩，得出液壓行走馬達(dá)的負(fù)載力矩。 工作載荷力矩計(jì)算 軸徑磨擦力矩 馬達(dá)的總負(fù)載力矩 ③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2 GM2-420馬達(dá)參數(shù)表 型號(hào) 理論排量(ml/r) 額定壓力(MPa) 最高壓力(MPa) 額定扭矩(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 3.3.2 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 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) 額定轉(zhuǎn)速(n/min) 額定壓力(MPa) 輸入功率 扭矩(n.m) 重量（kg） XM-F40 28 1980 3750 31.5 35 38 120 29 3.3.3驅(qū)動(dòng)軸的選取 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼，由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中和敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45鋼。 （1）各段軸徑及長(zhǎng)度的確定： 馬達(dá)的輸出軸直徑為36， 以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)各軸段的直徑，設(shè)計(jì)的結(jié)果如下圖： 圖2 驅(qū)動(dòng)軸 （2）軸上零件的定位 為防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生軸向或周向運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求外，都必須進(jìn)行軸向定位和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。 本設(shè)計(jì)的軸向定位采用軸肩和軸承端蓋來保證的。軸承端蓋用螺釘與箱體連接而使?jié)L動(dòng)軸承的外圓得到軸向定位。在一般情況下，整個(gè)軸的軸向定位也常利用軸承端蓋來實(shí)現(xiàn)。 （3）零件的周向定位 周向定位的目的是限制軸上的零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的軸向定位零件有鍵、花鍵、銷、緊定螺釘以及過盈配合等。本次設(shè)計(jì)中采用的是軸向定位采用平鍵。鍵的參數(shù)由軸徑所確定。 3.3.4驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)向輪的設(shè)計(jì)和計(jì)算 驅(qū)動(dòng)輪和履帶的嚙合方式主要有節(jié)銷式和節(jié)齒式兩種。目前大多數(shù)采用節(jié)銷式嚙合 ，節(jié)齒式嚙合多用于需要加強(qiáng)履帶板剛度和強(qiáng)度的場(chǎng)合，如采用某些無鉸鏈?zhǔn)较鹉z金屬履帶以及整體臺(tái)車行走系配用整體式履帶板。 驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓半徑 （3-1） 式中：t—履帶節(jié)距，mm； Z—驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)一圈的工作齒數(shù)； 最后算得驅(qū)動(dòng)輪的直徑為430mm，履帶節(jié)距為130mm，履帶總重量為2.5t，履帶采用組合式履帶。 導(dǎo)向輪直徑 （3-2） 計(jì)算得： 性能參數(shù)計(jì)算： （1）行駛速度　　 （2）爬坡能力 履帶行走裝置一個(gè)顯著特點(diǎn)就是爬坡能力，一般為50%～80%，初步確定爬坡能力后，可通過理論分析進(jìn)行核算來選定。履帶底盤的爬坡是需要克服下列幾種阻力即： 履帶底盤自重在斜坡方向的分力 （3-3） 式中G為底盤的自重 為坡度角 運(yùn)行阻力 （3-4） 履帶的內(nèi)阻力 （3-5） 　 　則最大牽引力應(yīng)不小于這些阻力之和，即T≧+ +,此外還應(yīng)滿足底盤在爬坡不打滑的條件?！　? 履帶與地面的附著系數(shù) 表4 履帶與地面的附著系數(shù) 路面地質(zhì) 混凝土 干粘土 壓實(shí)粘土 干沙土 堅(jiān)實(shí)土路 0.45 0.90 0.70 0.30 0.90 路面地質(zhì) 混凝土 干粘土 壓實(shí)粘土 干沙土 堅(jiān)實(shí)土路 0.12 0.70 0.25 0.50 0.60 從表中選取附著系數(shù)為0.06，求得爬坡能力=30° (4)接地比壓 履帶式底盤的承載能力大小取決機(jī)器運(yùn)行的通過性和工作的穩(wěn)定性。平均接地比壓是履帶底盤的一個(gè)重要指標(biāo)，可以用來與同類型號(hào)產(chǎn)品作比較，主要根據(jù)地面條件、尺寸等進(jìn)行合理選取。在設(shè)計(jì)底盤時(shí)，在結(jié)構(gòu)允許的范圍內(nèi)，盡量取小值。 (5)驅(qū)動(dòng)輪和引導(dǎo)輪軸設(shè)計(jì) 為了使整體結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計(jì)時(shí)盡量將馬達(dá)放到驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)。為此，將馬達(dá)輸出軸直接裝到另外一開孔的軸內(nèi)，通過內(nèi)花鍵配合，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的緊湊、小巧。驅(qū)動(dòng)輪齒形如下圖所示： 圖3 驅(qū)動(dòng)輪齒形 引導(dǎo)輪是對(duì)稱的，軸的外形結(jié)構(gòu)也可采用全對(duì)稱式的結(jié)構(gòu)，軸的外徑較大，同樣采用法蘭連接，外面用螺栓固定。軸徑兩端分別有一個(gè)8×8.5的小槽，是用來安裝兩個(gè)密封圈，防止油泄露。其結(jié)構(gòu)如下： 圖4 引導(dǎo)輪軸 引導(dǎo)輪的安裝同樣采用了法蘭固定，與驅(qū)動(dòng)輪的安裝形式基本相同。輪體一般有蜂孔式和箱體式兩種，箱體式的斷面成箱形，由鋼板焊接制成，蜂孔式輪體的輪緣和箱體式一樣，也是用鋼板焊接制成，不同之處是中間用一塊較厚的帶蜂孔的鋼板代替了箱體結(jié)構(gòu)，蜂孔式較箱體式節(jié)約材料，制造是也相對(duì)容易，因此選用蜂孔式輪體，輪體上設(shè)計(jì)了六個(gè)均勻分布的直徑為50mm的蜂孔，中間鋼板厚度為40mm，能滿足強(qiáng)度要求。 ① 支重輪和托輪 支重輪的作用是支承并分散機(jī)體重量、防止履帶橫向滑脫。其結(jié)構(gòu)取決于臺(tái)車、驅(qū)動(dòng)輪及履帶的結(jié)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)采用帶凸緣的支重輪，卡住履帶鏈節(jié)。凸緣根部隨拖拉機(jī)功率增大而加厚，凸緣有了側(cè)角可以減小凸緣與鏈節(jié)之間的磨擦力，一般在10°~20°。 每個(gè)支重輪的輪緣視驅(qū)動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)而定。單排齒驅(qū)動(dòng)輪配雙輪緣支重輪，雙排齒的驅(qū)動(dòng)輪配單輪緣支重輪。這樣才能使支重輪輪緣的滾動(dòng)平面不與驅(qū)動(dòng)輪輪齒滾動(dòng)平面重合，從而保證了滾動(dòng)平穩(wěn)。為了有足夠和磨損量，輪緣徑向厚度應(yīng)大于15mm。本底盤采用雙輪緣支重輪。 支重輪軸的支承方法和臺(tái)車的結(jié)構(gòu)有關(guān)，或?yàn)閼冶壑С?，或?yàn)楹?jiǎn)支支承。目前整體臺(tái)車多采用后者，并將支重輪軸用螺釘固定于臺(tái)車上，這種結(jié)構(gòu)的軸封閉了臺(tái)車下方開口，因而增強(qiáng)了臺(tái)車架剛度。為防止臺(tái)車架凹槽中積存的泥土阻止支重輪轉(zhuǎn)動(dòng)，支重輪不宜被凹槽遮蓋過多。 支重輪采用滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承?；瑒?dòng)軸承由于徑向尺寸較小，便于加大支重輪軸以減小應(yīng)力，且承載能力大，所以在大功率拖拉機(jī)上應(yīng)用廣泛。又因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)磨料不敏感，便于自制，所以在小拖拉機(jī)支重輪上應(yīng)用也較合適。 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。 支重輪一般應(yīng)用比較計(jì)算法校核輪緣擠壓應(yīng)力、軸的強(qiáng)度和軸承比壓或壽命。支重輪軸的計(jì)算工況是拖拉機(jī)越過水平橫梁，載荷集中于每側(cè)一個(gè)支重輪上，則支重輪垂直載荷為底盤的一半。 ② 履帶緩沖裝置 履帶張緊緩沖裝置由張緊輪、張緊度調(diào)整機(jī)構(gòu)和緩沖彈簧等組成。它的功用是張緊履帶、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，驅(qū)動(dòng)輪后置時(shí)又能緩沖和前方?jīng)_擊。 整體式臺(tái)車一般采用滑動(dòng)式張緊機(jī)構(gòu)，滑塊滑動(dòng)式張緊機(jī)構(gòu)的張緊輪軸支座通常通過彈簧坐在小滑板上，為了有效和緩沖滑塊和滑板之間的沖擊，安裝后彈簧最好能將滑塊抬起以消除導(dǎo)向板和鉤之間的間隙。 張緊輪多數(shù)是鑄鋼件 ，材料為ZG45、ZG50Mn，小型拖拉機(jī)上也采用球墨鑄鐵或沖壓件。 ③ 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。 4 使用說明書（SM） 4.1 結(jié)構(gòu)及工作原理 履帶底盤主要由機(jī)架、液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、液壓泵、履帶總成及其附屬部件組成。其主要工作原理為液壓泵帶動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)履帶輪行走，液壓系統(tǒng)由兩部分組成，一部分用于作業(yè)，另外一部分用來驅(qū)動(dòng)履帶行走。其結(jié)構(gòu)如下圖： 圖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.支重輪胎6.彈簧鎖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。 4.2 主要技術(shù)參數(shù) 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 1100 130 260 1700 2145×1238×585 4.3使用注意事項(xiàng) 履帶底盤在使用前要進(jìn)行檢查，注意有無松動(dòng)、損壞。檢查履帶的張緊度，機(jī)架撐起后，履帶內(nèi)側(cè)與中間載重輪之間間隙以13～18mm為宜。更換或拆裝履帶并工作20h后，應(yīng)檢查調(diào)整履帶的張緊度，使之保持正常。張緊度過松易使履帶脫帶，過緊會(huì)導(dǎo)致履帶伸長(zhǎng)，節(jié)距發(fā)生變化，造成鐵齒和驅(qū)動(dòng)輪的加速磨損。 履帶驅(qū)動(dòng)輪磨損后要及是更換，以防止磨損后的驅(qū)動(dòng)輪將履帶芯鉤出。 化學(xué)藥品、機(jī)油、海水鹽分等腐蝕物會(huì)加快履帶老化，降低履帶使用壽命，所以，長(zhǎng)期不用或附著油污時(shí)，應(yīng)用水清洗干凈，干燥后避免日光直射及雨淋，要放松履帶的張力，避免閑暇不用時(shí)疲勞。 盡量減少在碎石、砂礫路面行駛。在行駛過程中不要急轉(zhuǎn)彎，防止導(dǎo)向輪脫輪。禁止過橋式行走，防止在凹凸過大的路面行走，使履帶處于局部接地的狀態(tài)。過橋式行走易造成履帶脫輪，使外花紋損傷和芯鐵折斷等。 5 技術(shù)條件（JT） 5.1 檢驗(yàn)規(guī)則 5.1.1檢驗(yàn)的劃分 檢驗(yàn)分出廠檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn) 5.1.2出廠檢驗(yàn) 產(chǎn)品應(yīng)逐臺(tái)進(jìn)行出廠檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目包括產(chǎn)品的裝配質(zhì)量以及外觀質(zhì)量。 （1）出廠檢驗(yàn)包括下列內(nèi)容： ①底盤的牽引力，必須有足夠的牽引力才能保證和正常行駛。 ②底盤的爬坡能力，具有一定的爬坡能力使底盤能夠適應(yīng)不同的情況。 ③行走速度。履帶底盤的行走速度應(yīng)符合設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。 ④履帶底盤的離地高度，離地高度是履帶底盤的重要參數(shù)，檢驗(yàn)時(shí)要按照設(shè)計(jì)要求的說明檢驗(yàn)，不合格標(biāo)準(zhǔn)的為不合格產(chǎn)品。 5.1.3型式檢驗(yàn) （1）產(chǎn)品有下列情況之一時(shí)，應(yīng)進(jìn)行型式檢驗(yàn)； ①新產(chǎn)品或老產(chǎn)品轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)的試制定型鑒定； ②產(chǎn)品停產(chǎn)3年及3年以上者； ③產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)或材料有重大改變，可能影響性能時(shí)； ④國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督機(jī)構(gòu)提出要求時(shí)。 （2）型式檢驗(yàn)的內(nèi)容包括以上全部要求。 （3）供性能試驗(yàn)或可靠性試驗(yàn)的樣機(jī)，應(yīng)從近一年內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品中隨機(jī)抽取，樣本為一臺(tái)。并做好記錄和封存。 6 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)主要研究了履帶底盤行走系的主要部件，通過一泵兩馬達(dá)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸，使底盤的轉(zhuǎn)向更加靈活，適應(yīng)了多種不同的路面狀況。 （1）底盤的液壓系可實(shí)現(xiàn)一泵兩馬達(dá)差速行走，增加了底盤的自適應(yīng)能力。 （2）本設(shè)計(jì)的底盤的質(zhì)量為2.5t，與目前大部分底盤相比，達(dá)到了輕體的設(shè)計(jì)要求。 （3）液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無級(jí)變速，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)制動(dòng)和高低速轉(zhuǎn)換，即：工作時(shí)低速行駛，轉(zhuǎn)場(chǎng)是高速行駛。靈活方便，易于操縱。 （4）對(duì)履帶底盤的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，得到了一些特殊的結(jié)構(gòu)組成及其安裝方法，其中履帶寬260mm,履帶總長(zhǎng)2200mm左右，軌距1000mm,輪距1100mm,履帶高468mm等； （5）馬達(dá)輸出軸采用內(nèi)花鍵配合形式，使整個(gè)底盤的結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理。 參考文獻(xiàn) [1] 吳宗澤,羅圣國(guó). 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].2版.北京:高等教育出版社,1999. 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