履带式行走底盘设计.doc

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目录

摘要 1

关键词 1

1前言 2

1.1该研究的目的及意义 2

1.2履带式行走地盘设计的国内外发展状况 2

1.2.1国外的研究与发展 2

1.2.2国内的研究与发展 3

2设计任务书 3

2.1总体设计依据 3

2.1.1设计要求 4

2.1.2设计内容 4

2.2产品用途 4

2.3产品的主要技术指标与主要技术参数 4

2.4设计的关键问题及其解决方法 4

3设计方案的比较分析与选择 5

3.1行走底盘方案 5

3.1.1履带式底盘与轮式底盘的比较 5

3.1.2方案的确定及总体设计 6

3.2履带行走装置的设计 6

3.2.1履带行走装置的结构组成及其工作原理 6

3.2.2履带 7

3.2.3驱动轮 7

3.2.4导向轮、支重轮和托带轮 8

3.2.5张紧装置 9

4履带底盘相关性能的计算 11

4.1牵引性能计算 11

4.2转向最大驱动力矩的分析与计算 13

4.2.1履带转向时驱动力说明 13

4.2.2转向驱动力矩的计算 13

5履带底盘重要零部件的计算及校核 17

5.1轴的设计与校核 17

5.1.1轴的尺寸设计 17

5.1.2轴的校核 17

5.2驱动轮的校核 19

5.2.1齿面接触疲劳强度校核 19

5.2.2齿根弯曲疲劳强度校核 19

5.3轴承的寿命校核 20

5.4键的设计及其校核 20

5.5机架的校核 20

5.6螺栓的设计及校核 21

6总结 22

参考文献 23

致谢 24

履带式行走底盘设计

摘要：

履带式底盘的结构特点和性能决定了它在农田机耕作业中具有明显的优势。

根据农田作业对拖拉机的要求，进行履带式农用拖拉机底盘的设计。

项目研究对提高农机设计水平和农业机械化技术水平具有重要意义。

该研究应用农业机械学、汽车拖拉机学、机械设计、机械原理等理论，对履带式行走底盘的驱动行走系统进行了理论分析与研究，完成了履带底盘主要工作参数的确定和力学的计算。

利用AutoCAD、Pro/E等工程软件完成了底盘的整体设计，达到了技术任务书的要求。

从而得到了整体机架与其相关配合的结构框架，对以后的进一步分析提供了一定的资料。

关键词：

履带；底盘；行走装置；设计

CrawlerTypeWalkingChassisDesign

Abstract:

Thecrawlerchassisstructurefeaturesandperformancedeterminesithavingobviousadvantagesinfarmlandmachine-cultivatedhomework.Accordingtotherequirementsoffarmlandhomeworkontractordesignscaterpillaragriculturaltractorchassis.Researchprojectstoimprovethelevelofagriculturalmachinerydesignlevelandtheagriculturalmechanizationtechnologyisofgreatsignificance.

Theresearchapplicationagriculturalmechanics,automobiletractor,mechanicaldesign,mechanicalprinciplessuchastheories,thecrawlerwalkingchassisdrivewalkingsystemhascarriedonthetheoreticalanalysisandresearch,whichcompletedthecrawlerchassisdeterminationofmainworkingparametersandmechanicalcalculation.UseofAutoCAD,ProEengineeringsuchassoftwaretocompletetheoveralldesignofthechassis,hasreachedtherequirementoftechnicalspecification.Thus,getthewholeframerelatedwiththestructureoftheframework,whichprovidessomeinformationlaterforthefurtheranalysis.

Keywords:

Track;Chassis;Walkingdevice;Design

1前言

1.1该研究的目的及意义

履带式拖拉机的结构特点和性能决定了它在农田机耕作业中具有明显优势。

首先，履带式拖拉机的接地比压相对较低,从51.8KW到118.4KW的各型拖拉机的接地比压为30～50KPa,而同级别的轮式拖拉机接地比压要大的多。

以96.2KW拖拉机为例:

东方红1302履带机接地比压（装推土铲）为47.7KPa;东方红1304轮式机的接地比压约为104KPa,相当于履带拖拉机的二倍多。

无论是整地耙地作业还是播种作业履带式拖拉机比轮式拖拉机都占有绝对优势。

其次，履带式底盘的拖拉机不会对翻耕过的土壤造成多次反复的碾压，而轮式底盘在整地和耙地作业时轮胎在翻耕过的土壤上反复碾压，造成对土壤的多次压实，不利于播种后种子的生长发育。

因此，研究履带底盘的性能具有极其重要的意义。

最后，几乎所有近山区种植粮油作物的农户毫无例外的选择履带式拖拉机。

由于山区的大部分耕地坡度较大,而轮式拖拉机在坡地作业时稳定性差、不安全、作业质量也差。

农户普遍选择履带式拖拉机进行犁地、耕地、耙地作业。

与轮式拖拉机相比，履带式拖拉机完成的作业量可达到总作业量的60％～70％。

因此，综合考虑,本设计围绕履带式行走底盘的相关资料对其进行相应的设计及创新。

主要以参考农业机械为主，并且相应的履带为橡胶履带,结合现有的底盘进行设计。

此款履带拖拉机适用于我国旱地，特别是平原地区，在坡度不大的山区也可使用。

1.2履带式行走底盘设计的国内外发展状况

1.2.1国外的研究与发展

底盘的作用是支承、安装发动机及其各部件总成，形成车辆的整体造型，并传递动力，使整车产生运动，保证正常行驶。

在国外，履带式行走底盘研发较早。

早在1986年W.C.Evans和D.S.Gove在硬地面和已耕地上,完成了1种橡胶履带与1种四轮驱动拖拉机牵引性能实验的研究。

在相同的底盘结构情况下，橡胶履带牵引效率与动态牵引比要高,在已耕地和硬地面上其最大牵引效率是85%～90%,四轮驱动拖拉机是70%～85%。

此后又有许多橡胶履带拖拉机与四轮驱动拖拉机性能试验的研究，如橡胶履带拖拉机与四轮驱动拖拉机在4种地面（未耕、已耙过、已犁过燕麦茬地和玉米茬地）的牵引性能（动力牵引比、牵引系数与打滑率）的关系等。

在市场发展方面，国外生产的履带拖拉机在技术水平、生产能力等性能方面具备较强的竞争能力。

履带拖拉机国际上的竞争对手是卡特匹勒公司的橡胶履带拖拉机系列产品。

一拖公司的产品无论是技术水平、还是生产能力都不具备竞争能力，只有价格有吸引力，但从性能价格比分析，一拖产品还是处于劣势。

因此，公司的新一代大功率橡胶履带拖拉机将尽快投放市场，借以巩固传统市场，发挥竞争优势。

1.2.2国内的研究与发展

我国生产履带底盘的历史较短，与起重机的发展基本相同，与世界先进国家相比，国内履带底盘的技术含量低、系列化程度低，在制造和设计上还存在一定的差距。

近年来，国内履带起重机的快速发展，给履带底盘的发展带来了机遇，系列得以不断的提高。

20多年来,国内部分院校、研究院所和企业对橡胶履带车辆做了一定的研究，如:

中国农业机械化研究院及南京农业机械化研究所对水稻收割机橡胶履带的研究,青岛建筑工程学院对橡胶履带接地齿接地压力的试验研究,中国一拖集团有限公司对橡胶履带拖拉机的研究和杭州永固橡胶厂对橡胶履带的研究等。

下面主要介绍在橡胶履带拖拉机方面的研究。

1994年中国一拖集团有限公司在牵引力等级为3t级的履带拖拉机上,对采用金属履带和橡胶履带进行了比较试验,试验在硬黄土地面上进行。

与此同时，相关的底盘也有了一定的发展。

此后,一拖公司还对采用橡胶履带的拖拉机、推土机进行了使用试验。

主要是橡胶履带的耐磨性试验,橡胶履带的脱轨试验,橡胶履带的寿命试验,不同结构橡胶履带的可靠性试验,橡胶履带的伸长试验以及通常性的作业查定。

国内市场上的履带拖拉机及变形产品，目前仍然是一拖的产品为主导。

这类产品的销售由于受国家宏观经济政策的影响，处于波动状态。

无论是作为工程机械变型、农田作业牵引或驱动动力，还是作为农业机械行走底盘，其功能并非轮式拖拉机可以完全替代的。

但受国家政策和大功率轮式拖拉机发展的影响，长远看会在市场竞争中处于被动局面。

总之，与履带相对应的底盘作为相关机械的行走机构，其发展方向始终围绕着安全可靠性、操作舒适性、环保节能等方面发展，在这方面国内外一直在不断的努力改进中。

2设计任务书

2.1总体设计依据

履带式底盘是机器的重要部件，它对整个装置起着支撑作用。

所以根据现有工业的履带机械（挖掘机）再结合农用的履带（拖拉机）对整个装置进行较完整的配合与加工等一系列的设计。

2.1.1设计要求

在现有的机械资料的基础上，充分考虑到实际的要求，应满足结构的紧凑及其配合的合理。

同时，要对应该计算的部分进行必要的计算，但是实际的情况有所不同，应该根据实际作为标准结合计算的数据进行综合考虑，争取找到比较好的方案和结构。

本设计采用现在相关工业机械上的一些底盘设计与实物作为参考，综合考虑底盘结构，使其可以在不同的地域都可较好的支撑机体使其可以正常的工作。

本设计对驱动轮、支重轮、导向轮的特殊结构设计，使整个底盘结构较好的适应多山的环境。

2.1.2设计内容

（1）产品的用途估计；

（2）主要技术参数、性能参数的确定；

（3）履带底盘结构分析及其确定；

（4）行走装置的设计；

（5）履带车辆相关性能的计算和确定；

（6）重要零部件的设计及校核。

2.2产品的用途

本次设计的履带底盘是对相应小功率农用机械使用的。

目前这个设计主要是考虑在半干旱及干旱条件下使用，比如用在烟草、油菜等作物的种植和收获机械平台上。

一些地区，如山区，丘陵等难以行走的复杂地面有着较好的普及潜力。

同时，它可以提高相关作业的效率，有效的提高农民的经济收入。

2.3产品的主要技术指标与主要技术参数

这里参照小型农用拖拉机履带底盘设计的指标及参数，见表1。

2.4设计的关键问题及其解决方法

设计的关键问题是在保证正常工作条件下，其结构尽可能的简单方便。

同时，要注意结构的合理性与正确性。

本次设计采用六角螺母的定位方法，使其在结构上基本一致，同时结构也紧凑的连接，初步达到设计的目的。

还有，对于履带转向的控制，主要是通过设置主动轮的运动，采用单边离合的方式，以某一边为中心进行转向。

表1履带式行走底盘设计主要技术指标与技术参数

Table1Crawlertypewalkingchassisdesignmaintechnicalindicatorsandparameters