履帶行走裝置設(shè)計

工程鉆機—履帶行走部分設(shè)計 摘要工程機械是國民經(jīng)濟建設(shè)及國防工程施工中使用的重要技術(shù)裝備，在國民經(jīng)濟建設(shè)中，尤其是城市建設(shè)、民用建筑、水利建設(shè)、道路構(gòu)筑、機場修建、礦山開采、碼頭建造、農(nóng)田改良中，工程機械起著越來越重要的作用。我國的工程機械行業(yè)目前進入了一個高速發(fā)展階段，推、挖、裝、起重、鏟土運輸、筑路、農(nóng)用機械等各種品種齊全并形成了系列化，各種工程機械雖然品種很多但基本上可劃分為動力裝置、行走裝置和工作裝置。履帶行走裝置的挖掘機履帶行駛系統(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體，把動力裝置傳到驅(qū)動輪上的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)檐囕v工作與行駛所需的驅(qū)動力和速度。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)計的基礎(chǔ)上，又對驅(qū)動輪、拖鏈輪、導(dǎo)向輪、支重輪結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計，對一些關(guān)鍵部分進行了設(shè)計校核計算。對各個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)計包括軸、齒輪的選擇及校核。關(guān)鍵詞：整體設(shè)計；驅(qū)動輪；支重輪；減速系統(tǒng)

AbstractConstructionMachineryisanationaleconomicconstructionandnationaldefenseconstructionintheimportanceoftheuseoftechnicalequipment,constructioninthenationaleconomy,especiallyinurbanconstruction,civilconstruction,waterconservancy,roadbuilding,airportconstruction,mining,pierconstruction,agriculturalimprovement,mechanicalengineeringisplayinganincreasinglyimportantrole.China'sconstructionmachineryindustryhasnowenteredaphaseofrapiddevelopment,pushing,digging,loading,lifting,shovelingtransport,roads,agriculturalmachineryandotherspeciesandformedacompleteseries,allkindsofconstructionmachinerybutalthoughmanyspeciescanbasicallybeclassifiedintopowerplant,operatingequipmentandworkingequipment.Crawlerexcavatorcrawlertravelingdevicesystemincludestheframe.Walkingdevicesandsuspensionofthreeparts.Overallskeletonframeisusedtoinstallalltheassembliesandcomponents.Walkingdeviceusedtosupportthebody,thepowerplantcameonthedrivewheeltorqueandrotarymovementintoavehiclerequiredforworkanddrivingthedrivingforceandspeed.Suspensionisawalkingframeandtransmissiondevicebetweentheconnecteddevices.Inthispaper,detailedwalkingtrackdevicesbasedontheoveralldesign,butalsoonthedrivingwheel,dragchain,guidewheel,supportingwheelsstructuredesign,forsomeofthekeypartsofthedesignverificationcalculation.Foreachroundofprocessingtechnologyhasaroughdescription.Thisarticlealsodetailsthesystemdesign,includingspeedshaft,gearselectionandverification.Keywords:theoveralldesign,wheel,supportingwheels,slowingtheDepartment

目錄摘要 IAbstract II第一章前言 11.1國內(nèi)履帶式液壓驅(qū)動底盤的現(xiàn)狀 1第二章履帶式行走裝置的總體方案設(shè)計 42.1履帶式行走裝置的特點 42.2國內(nèi)履帶式液壓驅(qū)動底盤的發(fā)展趨勢 42.3產(chǎn)品的主要技術(shù)要求 52.4總體設(shè)計依據(jù) 52.5履帶式行走裝置的功用與組成 52.5.1驅(qū)動輪 62.5.2支重輪 62.5.3導(dǎo)向輪 72.5.4緩沖裝置 72.5.5托鏈輪 72.5.6履帶 82.6考慮到的若干方案的比較 82.7履帶式行走裝置的接地比壓 92.8運行阻力計算 102.8.1履帶支承長度L、軌距B和履帶板寬度b 102.8.2履帶的張緊度計算 102.8.3節(jié)距 102.8.4運行阻力計算 112.9擬定和分析傳動方案 12第三章傳動方案的總體設(shè)計及各零部件的設(shè)計 133.1選擇液壓馬達 133.2液壓馬達選取 133.3液壓泵的選取 14第四章驅(qū)動輪的設(shè)計 154.1驅(qū)動輪的整體設(shè)計 154.2驅(qū)動輪的形狀 154.2.1驅(qū)動輪的結(jié)構(gòu) 154.2.2驅(qū)動輪齒數(shù)的設(shè)計計算 154.3驅(qū)動輪各部分結(jié)構(gòu)尺寸 164.4軸的設(shè)計 174.4.1軸直徑的確定 174.4.2心軸的強度校核 174.5軸承的計算 184.6驅(qū)動輪的加工工藝 194.6.1工藝方案 194.6.2工藝基準(zhǔn)選擇 204.6.3加工順序的安排 204.7標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 20第五章支重輪和托鏈輪的設(shè)計及計算 215.1支重輪的直徑 215.1.1支重輪的摩擦阻力 215.1.2支重輪的摩擦阻力 215.1.3支重輪軸強度的校核： 215.2支重輪的加工工藝 235.2.1選材及結(jié)構(gòu) 235.2.2熱處理 235.2.3表面噴丸 245.2.4壓力機壓銅套 245.3托鏈輪輪及軸的強度校核 255.3.1根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖 255.3.2根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的剪力圖與彎矩圖 265.3.3確定材料的許用切應(yīng)力和彎曲應(yīng)力 275.3.4校核軸的剪切應(yīng)力及彎曲強度 27第六章導(dǎo)向輪的整體設(shè)計 286.1導(dǎo)向輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 286.1.1導(dǎo)向輪的結(jié)構(gòu)形狀 286.1.2輪軸的設(shè)計 296.1.3軸徑的確定 296.1.4軸的強度校核 306.3導(dǎo)向輪外部尺寸 316.3.1輪的尺寸 316.4軸承的計算 326.4.1驗算軸承的平均壓力P(單位./MPa) 326.4.2驗算軸承的pv(單位Mpa.m/s)值 336.4.3驗算滑動速度（單位） 336.5標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 33第七章履帶的選擇 34第八章履帶張緊裝置 358.1結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計要求 358.1.1結(jié)構(gòu)形式 358.1.2對張緊裝置的設(shè)計要求是： 358.2設(shè)計方法 378.2.1履帶的張緊度 378.2.2緩沖彈簧的預(yù)緊力和最大彈性行程時的張力。 388.2.3緩沖彈簧的彈性行程 388.2.4張緊裝置零件的壽命計算工況 38結(jié)論 39致謝 40參考文獻 41第一章前言1.1國內(nèi)履帶式液壓驅(qū)動底盤的現(xiàn)狀底盤的作用是支承、安裝發(fā)動機及其各部件、總成，形成車輛的整體造型，并動力，使整車產(chǎn)生運動，保證正常行駛。我國生產(chǎn)履帶底盤的歷史較短，與起重機的發(fā)展基本相同，與世界先進國家相比，國內(nèi)履帶底盤的技術(shù)含量低、系列化程度低，在制造和設(shè)計上還存在一定的差距。近年來，國內(nèi)履帶起重機的快速發(fā)展，給履帶底盤的發(fā)展帶了機遇，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，行走依靠輪胎前進的底盤為輪胎式底盤，履帶式底盤具有全回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺，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，故對地面平均比壓小，可在松軟、泥濘地面上作業(yè)。目前國內(nèi)生產(chǎn)履帶底盤的主要廠家有寧波邦力、濟寧一飛工程機械有限公司、奉化優(yōu)嘉力液壓有限公司、上海五一重工挖掘機履帶總成有限公司、寧波杰瑞液壓傳動有限公司。（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構(gòu)中，有挖掘機，鉆機，煤礦設(shè)備等行業(yè)中；同時，專業(yè)生產(chǎn)非開挖鉆機履帶底盤，各種鉆機履帶行走底盤。結(jié)構(gòu)性能特點：①支承主機重量，具有前進、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行走減速機，具有高通過性能。④形行走架，結(jié)構(gòu)強度、剛度大，利用折彎加工。⑤支重輪、導(dǎo)向輪采用深溝球軸承，一次性加黃油潤滑，免使用中維護和保養(yǎng)加油。⑥軸端雙密封結(jié)構(gòu)，保證潤滑油密封不外漏，并能防止泥水進入輪腔。⑦支重輪，導(dǎo)向輪、驅(qū)動輪齒采用合金鋼并經(jīng)淬火處理，耐磨性好，使用壽命長。⑧彈簧漲緊機構(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行走液壓馬達減速機工作壓力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）濟寧一飛專業(yè)生產(chǎn)各種進口，國產(chǎn)挖掘機，推土機，攤鋪機，旋挖鉆機，給料機，裝載機等各種工程機械鏈軌，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、減速機，體積小、重量輕、輸出扭矩大、制動可靠，整體行走機構(gòu)更加緊湊。（4）上海五一重工主要經(jīng)營進口挖掘機、推土機底盤件。直接從國外生產(chǎn)廠家進貨,以意大利，日本，韓國底盤件為主。產(chǎn)品有進口挖掘機、推土機履帶總成：支重輪、引導(dǎo)輪、托鏈輪、驅(qū)動輪、鏈軌、螺栓、鏈板、鏈節(jié)、斗軸、肖、套等。這些優(yōu)質(zhì)進口零件廣泛應(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)代等各種進口或合資挖掘機、推土機，重型工程機械。（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構(gòu)中，有挖掘機，鉆機，煤礦設(shè)備等行業(yè)中；同時，專業(yè)生產(chǎn)非開挖鉆機履帶底盤，各種鉆機履帶行走底盤。結(jié)構(gòu)性能特點：①支承主機重量，具有前進、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行走減速機，具有高通過性能。④形行走架，結(jié)構(gòu)強度、剛度大，利用折彎加工。⑤支重輪、導(dǎo)向輪采用深溝球軸承，一次性加黃油潤滑，免使用中維護和保養(yǎng)加油。⑥軸端雙密封結(jié)構(gòu)，保證潤滑油密封不外漏，并能防止泥水進入輪腔。⑦支重輪，導(dǎo)向輪、驅(qū)動輪齒采用合金鋼并經(jīng)淬火處理，耐磨性好，使用壽命長。⑧彈簧漲緊機構(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)能否順利進行，由于其工作環(huán)境惡劣、泥腳深負荷重，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)動底盤后，能夠克服上述缺點，從而使整機性能得到了很大的提高。能夠用為多種工程機械的行走裝置。

第二章履帶式行走裝置的總體方案設(shè)計2.1履帶式行走裝置的特點（1）支承面積大，接地比壓小。例如，履帶推土機接地比壓為0.02Mpa～0.08Mpa,而輪式推土機的接地比壓一般為0.2Mpa。因此，履帶推土機適合在松軟或泥濘場地進行作業(yè)，下限度小，滾動阻力也小，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，運動慣性大，減振功能差，使得零件易損壞。因此，行駛速度不能太高，機動性能差。2.2國內(nèi)履帶式液壓驅(qū)動底盤的發(fā)展趨勢由國內(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)展趨勢有以下幾個特點：（1）為適應(yīng)大型工程項目的需求,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,對超大型起重設(shè)備的需求也愈來愈多，為了實現(xiàn)起吊大的重物,在原有起重機的基礎(chǔ)上增加超起裝置，不僅擴大了履帶起重機的工作范圍,而且提高了履帶起重機的利用率。（2）充分運用新技術(shù)、新材料、新工藝、新的設(shè)計方法,使整機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)品競爭力。例如1000ＭＰａ抗拉強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。整機的結(jié)構(gòu)也逐漸采用高強材料,通過優(yōu)化設(shè)計顯著減輕整機重量，同時為保證整機穩(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)濟性。（3）核心技術(shù)化各大知名企業(yè)均具有其獨特的核心技術(shù),并不斷創(chuàng)新，努力保持在同行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位。現(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)品檔次和競爭能力。（4）操作控制系統(tǒng)的智能化隨著計算機技術(shù)和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，逐步完善的計算機控制技術(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)、運行作業(yè)時的在線故障檢測和診斷、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)品的主要技術(shù)要求主要技術(shù)指標(biāo)有馬達輸出功率的確定、液壓泵的選取、履帶底盤的接地比壓、履帶的參數(shù)設(shè)計，要求履帶有較好的通過性，接地比壓較高，越野性能強，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)計計算，包括液壓泵、液壓馬達的選型和參數(shù)確定。（2）履帶張緊裝置的設(shè)計。（3）驅(qū)動裝置的設(shè)計。（4）機架的結(jié)構(gòu)設(shè)計。關(guān)鍵技術(shù)主要包括液壓系統(tǒng)的設(shè)計和驅(qū)動裝置的設(shè)計，液壓系統(tǒng)的參數(shù)選取和驅(qū)動裝置的合理布置對履帶底盤的性能具有重要影響。2.4總體設(shè)計依據(jù)本設(shè)計是根據(jù)常用履帶設(shè)計方法和較成熟和現(xiàn)代設(shè)計方法，參考了工程機械履帶底盤設(shè)計的通用原則，依據(jù)所給的動力選取了液壓元件，結(jié)合機械設(shè)計手冊，選擇了標(biāo)準(zhǔn)件，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計參照了東方紅拖拉機的結(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體及機械的全部質(zhì)量，將發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的扭矩轉(zhuǎn)變成機械行駛和進行作業(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。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)動輪2.履帶3.托輪4.臺車架5.支重輪6.張緊裝置7.導(dǎo)向輪本設(shè)計的工作原理：液壓泵通過驅(qū)動液壓馬達帶動驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動整個底盤行走，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)卡入石塊時能減小殼體和履帶的應(yīng)力。2.5.1驅(qū)動輪在履帶工程機械上，多數(shù)是把驅(qū)動輪布置在后方，驅(qū)動輪中心的高度hk應(yīng)有利于降低整機的重心高度，其直徑尺寸Dk，應(yīng)有利于增加履帶的接地長度，但在決定上述兩個尺寸時，還需綜合考慮整機的離地間隙和離去角Ψ2的值。履帶推土機的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，用于支撐機械的質(zhì)量，并將質(zhì)量分布在履帶板上。同時還依靠其滾輪凸緣夾持鏈軌不使履帶橫向滑脫（脫軌），保證機械沿履帶方向運動。結(jié)構(gòu)布置：根據(jù)功率大小，履帶推土機每側(cè)有4～7個支重輪，功率小的取下限，功率大的取上限。當(dāng)履帶接地長度一定時，增加支重輪個數(shù)，可使接地壓強均勻，減少履轍深度金額滾動阻力，但增加個數(shù)后，勢必減少直徑，從而增大支重輪在履軌上滾動的阻力，綜合考慮這兩個因素，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最大值時不會發(fā)生干涉。驅(qū)動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。2.5.3導(dǎo)向輪功用：引導(dǎo)輪安裝在臺車架的前部，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，減小履帶在運行中的跳動，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，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，應(yīng)比驅(qū)動輪低10～60mm，這樣能使上方區(qū)段的履帶依靠本身重量順勢前滑。輪緣的最低點則受Ψ1限制。履帶推土機因前方有推土板開路，故接近角Ψ可較小，一般為1o～3o。試驗表明，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，否則履帶運動的不均勻性太大。2.5.4緩沖裝置功用：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動時的跳動。同時當(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，它能允許引導(dǎo)輪后移，以避免損壞機件。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，減小履帶在運動中產(chǎn)生的跳動和側(cè)向擺動?？拷?qū)動輪的托鏈輪，還能減小因驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)而將履帶沿驅(qū)動輪的切線方向甩動時所產(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1～2個。托鏈輪的位置應(yīng)有利于履帶脫離驅(qū)動鏈輪的齒合，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)采用兩個托鏈輪時，后面一個托鏈輪應(yīng)靠近驅(qū)動鏈輪，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：履帶用來將整個推土機的重量傳給地面、并保證推土機有足夠的牽引力、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，還要有足夠的強度、剛度和耐磨性。設(shè)計原則：（1）底盤的安全設(shè)計安全設(shè)計包括對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)境因素及超負荷工作的可能性，要有適當(dāng)?shù)陌踩ｋU系數(shù)。（2）底盤的質(zhì)量可靠。（3）人機匹配的安全工效學(xué)原則。（4）經(jīng)濟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裝置中泵與馬達可分式結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)形式便于元件布置，給工程機械的設(shè)計帶來極大方便，使結(jié)構(gòu)多樣化并提高了性能，液壓傳動裝置的特點往往是通過與液力機械傳動比較得出的，概括如下：（1）馬達輪獨立驅(qū)動方式省去了變速箱，差速器、驅(qū)動橋以及輪邊減速，提高傳動效率，降低了機器成本，便于零件布置。安裝、設(shè)計自由度大，車輛性能和結(jié)構(gòu)形式多樣化，這是其它傳動不可比擬的。正因為如此，對那些需要裝有多個工作部件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工程機械和需要特殊牽引性能的車輛，液壓傳動無疑中最好的選擇。同時，馬達獨立驅(qū)動的方式可以實現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向，可以原地轉(zhuǎn)向，也可以簡化機械轉(zhuǎn)向機構(gòu)，對那些因結(jié)構(gòu)限制不便采用機械轉(zhuǎn)向或?qū)D(zhuǎn)向性能有特殊要求的，這是非常必要的。（2）在閉式液壓傳動中，可以使轉(zhuǎn)矩雙向?qū)ΨQ傳遞，這一性能使閉式液壓傳動無須變速裝置即可實現(xiàn)前進、倒退操作，同時具有反拖制動能力，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的一大特點，這樣的由其快速動態(tài)特性及其結(jié)構(gòu)特點決定的。改變變量泵斜角和方向即可方便地實現(xiàn)平穩(wěn)換向和變速，前進、倒退、制動、變速只需要一根操縱桿即可完成，操縱生物工程化。液壓傳動功率大，扭矩慣量比大，因而動態(tài)性能好，加之閉式系統(tǒng)在減速過程中具有制動能力，因而速度變化快捷柔和，沖擊小，迅速變換前進方向和加減速不會損壞傳動系統(tǒng)和車輛。前進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,主要考慮的是鉆機工作質(zhì)量、行走時的工作條件、行走速度等。由于工程鉆機的行走大多是輔助功能,行走速度較慢,一般在選擇或設(shè)計履帶行走裝置時主要考慮鉆機的質(zhì)量和驅(qū)動能力。在確定鉆機的接地比壓時主要考慮鉆機行走的地層條件,再根據(jù)接地比壓確定履帶行走裝置的尺寸。目前,工程鉆機主要考慮的是平均接地比壓,其計算公式為：式中:p—履帶平均接地比壓(Pa)；m—鉆機的工作質(zhì)量(kg)；b—履帶的寬度(m)；L—履帶的接地長度(m)；—履帶高度(m)；g—重力加速度（g=9.81m/s）2.8運行阻力計算2.8.1履帶支承長度L、軌距B和履帶板寬度b令l—驅(qū)動輪與引導(dǎo)輪之間的輪距；h—表示高度；G—表示整機質(zhì)量；軌距B：履帶板寬：由于是鉆機底座,取：b=427.68mm2.8.2履帶的張緊度計算h的值一般取為：2.8.3節(jié)距根據(jù)《機械工程手冊》，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)距履帶板寬接地長度外形尺寸37kw150015442519442450×1500×5852.8.4運行阻力計算(1)履帶運行的內(nèi)阻力Fn履帶運行時，由于驅(qū)動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)動輪等滾動阻力和軸頸摩擦阻力等構(gòu)成了履帶運行的內(nèi)阻力。計算時通常取履帶本身損失等于其垂直自重載荷的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：式中：—坡度角，—運行比阻力系數(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)彎時的摩擦系數(shù)；R—履帶轉(zhuǎn)彎半徑（m）表2-4履帶轉(zhuǎn)彎時的最大摩擦系數(shù)表max計算時一般取值范圍為0.4~0.7，對于堅實地面取較小值，對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進行。因此，在確定鉆機的行走牽引力時，取二者的較大值，即：爬坡時：轉(zhuǎn)彎時：對于鉆機履帶底盤設(shè)計時，有些阻力很難計算，一般行走牽引力取為整機重量的0.7~0.85，對于工作條件好了可以取小值0.7。2.9擬定和分析傳動方案液壓工程鉆機由工作裝置、回轉(zhuǎn)裝置、液壓傳動系統(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，他們的特點是：作業(yè)時不行走，行走時則采用專門的鎖銷把轉(zhuǎn)臺與底座固定，并停止作業(yè)，履帶式行走裝置均由行走液壓馬達通過減速器實現(xiàn)前進、后退、和轉(zhuǎn)彎，輪胎式行走裝置有機械傳動、半液壓傳動和全液壓傳動三種形式。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、行走液壓馬達、減速裝置和履帶總成等構(gòu)成，發(fā)動機的動力通過驅(qū)動輪傳給履帶，因此，對其要求應(yīng)是與履帶嚙合正確，傳動平穩(wěn)，并且當(dāng)履帶因銷套磨損而伸長后仍能很好嚙合，履帶的驅(qū)動輪通常至于后部，這樣，履帶的張緊段較短，減少了磨損和功率損失。第三章傳動方案的總體設(shè)計及各零部件的設(shè)計3.1選擇液壓馬達設(shè)計參數(shù)、已知數(shù)據(jù)：整機重為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，總傳動比為i=6。大多數(shù)履帶式液壓挖掘機的行走牽引力與機重有一定關(guān)系，由公式得牽引力。3.2液壓馬達選取液壓馬達驅(qū)動方案有兩種。1高速方案：高速小扭矩馬達，配大減速比例減速箱，優(yōu)點是尺寸小，質(zhì)量輕，但減速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高。2低速方案，低速大扭矩馬達，配一級減速小齒輪，優(yōu)點是傳動簡化，價格底，但馬達體積大，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較為合理。（1）驅(qū)動輪的角速度為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)動輪的轉(zhuǎn)速，得到（3）工作載荷力矩計算（4）軸徑磨擦力矩（5）馬達的總負載力矩（6）取Pa=22.5MPa，行走馬達的排量查取液壓馬達技術(shù)參數(shù)選取邦力GM2－420系列，其參數(shù)如下：表3-1GM2-420馬達參數(shù)表型號理論排量（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）GM2-420425253516580.7~750750513.3液壓泵的選取根據(jù)轉(zhuǎn)速n=44r/min，每臺行走馬達所需流量：系統(tǒng)需要的總流量：系統(tǒng)最大功率計算：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）輸入功率扭矩重量XM-F40281980375031.5353812029

第四章驅(qū)動輪的設(shè)計4.1驅(qū)動輪的整體設(shè)計驅(qū)動輪用來將發(fā)動機的動力傳遞給履帶，因此對驅(qū)動輪的主要要求使嚙合平穩(wěn)。并在履帶因銷套磨損而伸長時仍能很好的嚙合。履帶行走裝置的驅(qū)動輪通常放在后部，這樣既可縮短履帶驅(qū)動段的長度減少功率損耗，又可提高履帶的使用壽命。4.2驅(qū)動輪的形狀4.2.1驅(qū)動輪的結(jié)構(gòu)驅(qū)動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)動輪和組合式嚙合的驅(qū)動輪。驅(qū)動輪有整體鑄造齒圈和輪轂、分開鑄造以及分段鑄造三種。后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)動輪用來將發(fā)動機的動力傳遞給履帶，因此對驅(qū)動輪的主要要求使嚙合平穩(wěn)。并在履帶因銷套磨損而伸長時仍能很好的嚙合。履帶行走裝置的驅(qū)動輪通常放在后部，這樣既可縮短履帶驅(qū)動段的長度減少功率損耗，又可提高履帶的使用壽命。4.2.2驅(qū)動輪齒數(shù)的設(shè)計計算驅(qū)動輪齒數(shù)為19~23，為使h不致過大又兼顧履帶運動的平穩(wěn)性當(dāng)節(jié)距取最小值時，齒數(shù)取最大值。當(dāng)節(jié)距取最大值時，齒數(shù)取最小值。驅(qū)動輪的節(jié)距G為6噸；的單位為mm；G的單位為㎏?。?.3驅(qū)動輪各部分結(jié)構(gòu)尺寸驅(qū)動輪與履帶的嚙合有正常嚙合和特殊嚙合兩種。在正常嚙合中履帶的節(jié)距等于驅(qū)動輪的節(jié)距這樣就能同時有幾個節(jié)銷和齒嚙合，受力比較均勻。缺點是當(dāng)作一段時間后履帶的節(jié)距由于磨損大于驅(qū)動輪節(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)動輪的節(jié)距，這時只有最前面的一個輪齒和即將脫出嚙合的一個節(jié)銷在嚙合。其它節(jié)銷都和各齒不接觸，特殊嚙合的優(yōu)點是當(dāng)履帶因磨損而增大節(jié)距時可以變成正常嚙合。特殊嚙合驅(qū)動輪齒廓繪制的方法：由于特殊嚙合所以驅(qū)動輪的節(jié)距比履帶節(jié)距大一個值：所以履帶的節(jié)距為150㎜。驅(qū)動輪節(jié)圓的直徑：式中：-卷繞在驅(qū)動輪上的履帶板數(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上取兩點1和2，其節(jié)距等于。在以點1和點2為圓心做兩個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節(jié)銷2并不在圖中位置，而是在實線位置。因為點1和點3的距離為T1，但當(dāng)節(jié)銷1退出嚙合時，節(jié)銷2應(yīng)該進入嚙合并在圖中2的位置。圖4-1齒廓的設(shè)計應(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退出嚙合時履帶應(yīng)處于圖中2-4的位置。以點2為圓心，T1為半徑畫圓弧，在以點1為圓心以為半徑畫圓得交點4再以點1和點4為圓心做半徑為T1的兩個圓交于點5。以點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)動輪結(jié)構(gòu)設(shè)計由經(jīng)驗取軸的直徑為80mm。確定各軸段的長度應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊。同時還要保證零件所需要的裝配或調(diào)整空間。軸的各段長度主要是根據(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度一般應(yīng)比輪轂長度短2~3mm。所以取軸長為200mm。4.4.2心軸的強度校核軸的計算通常都是在初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計后進行校核計算。計算的準(zhǔn)則是滿足軸的強度或剛度的要求。必要時還要校核軸的穩(wěn)定性。進行軸的強度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況采取相應(yīng)的計算方法。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)按彎曲強度條件計算。通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的主要結(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：按彎曲強度校核計算。計算步驟如下：(1)作出軸的計算簡圖（即力學(xué)模型）此軸可以看作是受到均布載荷。驅(qū)動輪承受載荷可按履帶和鏈軌的總重的四分之一計算，不必考慮自重。由履帶的重量為74㎏鏈軌的重量為482㎏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）校核軸的強度已知軸的彎矩后可按彎曲強度計算：對于直徑D=80mm的軸彎曲應(yīng)力彎曲強度條件：式中：—軸的計算應(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，即滿足彎曲強度的要求。4.5軸承的計算軸承所承受的徑向載荷對于承受徑向載荷的軸承許用支承中還會出現(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算。所以由表13——6可知：所以根據(jù)式（13——6）求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷選擇C=29800N的6014軸承，此軸的基本靜載荷驗算如下：所以滿足工作要求。4.6驅(qū)動輪的加工工藝目前國內(nèi)外工程機械行業(yè)生產(chǎn)驅(qū)動輪大體有兩種方法：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)的齒塊只有三個齒形）只加工與驅(qū)動輪體（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，要進行機械加工。4.6.1工藝方案驅(qū)動輪是工程機械履帶式挖掘機的傳動系統(tǒng)中最關(guān)鍵的驅(qū)動零件。承受著復(fù)雜的沖擊載荷，要求有很高的強度和剛度。是行走系統(tǒng)中一個形狀復(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，縮松，砂眼和裂紋等影響使用鑄造缺陷。然后進行回火處理?；鼗鸬哪康氖菫榱私档弯摷拇嘈浴?，通常跟淬火工藝聯(lián)合使用當(dāng)溫度進行長時間的保溫，再進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、油或其他無機鹽、有機水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時變脆。淬火是為了提高材料的硬度。硬度HRC42~~~~52，淬硬層深3~~5mm，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單緊湊。所以采用螺釘連接。根據(jù)要求查設(shè)計手冊選用以下標(biāo)準(zhǔn)件：GB70-76圓柱頭螺釘M16*30選用的彈簧墊圈GB93-76.12GB70-76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)計及計算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135mm5.1.1支重輪的摩擦阻力驅(qū)動輪一圈，損耗于履帶板銷套間摩擦的牽引力為：；—驅(qū)動輪的齒數(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支重輪軸強度的校核：支重輪軸直徑為50mm，長度為240mm。材料為50Mn，在行走裝置中支重輪的總承載可忽略不計。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；—軌鏈重所以每個支重輪的承重為所以對支重輪軸進行受力分析，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)計應(yīng)先進行加工工藝路線設(shè)計。支重輪為一個焊接件，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)，鑄造碳鋼廣泛用于制造重型機械、礦山機械，冶金機械，機車車輛的某些零件、構(gòu)件。鑄鋼有較高的強度和較好的塑性，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，要對其進行熱處理的工藝方法，強化金屬材料，提高產(chǎn)品質(zhì)量和壽命的主要途徑之一。熱處理在機械制造過程中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，它穿插在機械制造過程中的各個冷、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重要問題。再者，機械零件類型很多，形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作時承受各種壓力，其選用的材料及要求的性能各異。因此，熱處理技術(shù)條件的提出、熱處理工藝規(guī)范的正確制定和實施也是一個相當(dāng)重要的問題。支重輪是挖掘機的承重部分，由兩對稱部分經(jīng)過激光自動焊接而成，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)于對焊接接頭區(qū)域進行了一次不同規(guī)范的熱處理，因此焊接接頭的各部位會出現(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，耐磨性和疲勞強度；低溫回火是為了消除應(yīng)力，防止消磨時產(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械強度以及耐磨性、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，車另一端對加工完的支重輪體要進行沖擊氣泡浴清洗，是為了避免殘留的鐵屑做研磨劑。再對輪體內(nèi)孔壓銅套，因銅套磨成系數(shù)小，散熱性好。5.2.4壓力機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)成對安裝。5.3托鏈輪輪及軸的強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起托輪作用。托輪是由較小的磨擦帶動旋轉(zhuǎn)，所以直徑不應(yīng)過小，潤滑和密封應(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（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)圖做出軸的計算簡圖圖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算，以下是對拖鏈輪軸的強度校核。；；由得：由得：由得：圖5-55.3.2根據(jù)軸的計算簡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)力和彎曲應(yīng)力查機械工具手冊知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)力及彎曲強度抗彎截面模量經(jīng)過校核，軸的剪切強度與彎曲正應(yīng)力強度滿足要求。

第六章導(dǎo)向輪的整體設(shè)計履帶挖掘機導(dǎo)向輪總成特征是：導(dǎo)向輪為中空桶形，外表面有一個與鏈條配合的環(huán)形凸棱，導(dǎo)向輪通過滑動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油封（由兩個形狀相同的金屬油封環(huán)和二個O型密封圈組成），防止砂石泥土等進入。在導(dǎo)向輪與輪座開有注油孔，便于注油潤滑。導(dǎo)向輪用來引導(dǎo)履帶正確繞轉(zhuǎn)，防止其跑偏和越軌，同時起到支重的作用。所以必須具有良好的導(dǎo)向性，一般導(dǎo)向輪略小于驅(qū)動輪。一個導(dǎo)向輪是有許多其它零件相互組合而成的一個整體。它的性能不僅決定于各個零件的設(shè)計是否合理，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、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)濟性原則，進行生產(chǎn)成本的核算。（3）可行性原則，與部門的實際生產(chǎn)條件結(jié)合起來。在設(shè)計中還必須注意，從設(shè)計開始對結(jié)構(gòu)、外觀、零件材料等選用時，就要認真貫徹標(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。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)計采用光面導(dǎo)向輪。導(dǎo)向輪直徑不是太大（），為中等尺寸，可做成孔板式。輪座用于支撐輪軸并對導(dǎo)向輪進行定位，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)驗算符合彎曲剛度要求。6.1.4軸的強度校核進行軸的強度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況采取相應(yīng)計算方法，并恰當(dāng)選取其許用應(yīng)力。對于只承受彎矩的軸（心軸），應(yīng)按彎曲強度條件計算。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：彎曲強度條件：考慮到挖掘機在起動、停車和路況等情況下產(chǎn)生的沖擊、振動，取式中：——軸的計算應(yīng)力——脈動不對稱應(yīng)力時的許用彎曲應(yīng)力MpaW——軸的抗彎截面系數(shù)符合彎曲強度條件。附表6-3：軸材料的性能牌號熱處理毛坯直徑/mm硬度/HBS抗拉強度/屈服強度極限/彎曲疲勞極限/剪切疲勞極限/許用彎曲應(yīng)力/[]45正火170~21759029525514055調(diào)質(zhì)217~25564035522515560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)動輪的尺寸：式中：——導(dǎo)向輪的直徑；——驅(qū)動輪的直徑所以，擋肩環(huán)寬輪寬軸孔6.4軸承的計算根據(jù)軸承中摩擦性的不同，可把軸承分為滑動軸承和滾動軸承兩大類。滾動軸承摩擦系數(shù)小，啟動阻力小，已標(biāo)準(zhǔn)化。但由于滑動軸承本身具有一些獨特優(yōu)點，如在特大沖擊與振動、需在水或腐蝕性介質(zhì)中工作等場合，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）足夠的強度和抗腐蝕應(yīng)力。（4）良好的導(dǎo)熱性、工藝性、經(jīng)濟性等。導(dǎo)向輪上的軸承重要承受徑向載荷，工作時有沖擊或振動，以及工作環(huán)境惡劣，可選用滑動軸承。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)計最低要求。但使邊界油膜破壞的因素復(fù)雜，目前仍采用簡化的條件計算。這種算法只適用于一般對工作可靠性要求布告的低速、重載的軸承。6.4.1驗算軸承的平均壓力P(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)性耐蝕性疲勞強度MPam/sMpa.m/s鋁青銅1541228030055526.4.2驗算軸承的pv(單位Mpa.m/s)值6.4.3驗算滑動速度（單位）經(jīng)驗算該材料符合要求。根據(jù)直徑間隙，按選配合。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)計整體式履帶板時，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，修理時可單獨更換，且泥沙不易進入銷套內(nèi)，壽命較長。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構(gòu)受到?jīng)_擊時，起到緩沖作用。8.1.1結(jié)構(gòu)形式 緩沖裝置有機械調(diào)整式和油壓調(diào)整式兩種。機械調(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，倒車轉(zhuǎn)向時，也易使履帶脫落。預(yù)緊力過大，會使機件磨損。預(yù)緊力大小可通過擰動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，可擰緊放油塞，放出一些油缸內(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對張緊裝置的設(shè)計要求是：（1）當(dāng)履帶行走機構(gòu)受到?jīng)_擊或越過障礙時，應(yīng)能依靠緩沖彈簧的彈性行程完全補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，不會因上方區(qū)段履帶的跳動而使張緊輪后移，即此時緩沖彈簧不應(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)履帶機車倒退行駛和轉(zhuǎn)向時，不應(yīng)使后支重輪與驅(qū)動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”，因為這種現(xiàn)象會破壞驅(qū)動鏈輪與履帶的嚙合，引起履帶從行走機構(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，緩沖彈簧作用到張緊輪軸上的作用力不應(yīng)過大，以減少張緊裝置零件的受載。對于這一要求，有的履帶推土機是在張緊輪與緩沖彈簧之間裝一個變杠桿比的機構(gòu)，當(dāng)張緊輪后移而緩沖彈簧受壓縮時，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時，可以通過對張緊機構(gòu)的調(diào)節(jié)，從履帶鏈中拆掉一塊履帶板，并恢復(fù)履帶的正常張緊度。這就要求張緊機構(gòu)有一定的調(diào)節(jié)行程。根據(jù)上述設(shè)計要求可以知道，在設(shè)計履帶張緊裝置時，需要確定履帶張緊力，緩沖彈簧的彈性行程,和張緊裝置的調(diào)節(jié)行程以及緩沖彈簧換算到張緊輪上的預(yù)緊拉力和緩沖彈簧完全壓縮時的作用力。本設(shè)計采用的是油壓調(diào)節(jié)式的，其結(jié)構(gòu)如圖8-1和8-2所示：圖8-1圖8-2圖8-1為張緊裝置彈簧，其中1—底座，2—螺桿，3—彈簧，4—壓板，5—三角槽形螺母，6—平墊圈；圖8-2為張緊裝置油缸，其中1—黃油紫，2—注射閥，3—球，4—彈簧，5—嘴，6—油缸體，7—活塞，8—密封圈，9—開口密封環(huán)，10—開口導(dǎo)向環(huán)，11—缸頭堵