小型液压驱动履带车辆设计（毕业论文）定稿.docx

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小型液压驱动履带式车辆设计

专 业：

机械设计及其自动化学 生：

徐 伟

指导教师：

秦永法

完成日期：

2009年6月3日

扬州大学机械工程学院

中文摘要

履带式车辆具有接地面积大、接地比压小、附着性能好、爬坡能力强、转弯半径小、跨沟越埂能力强等特点，特别是液压系统驱动的履带式车辆其因为在调节功能和安装布局方面均有特殊的优点，因此，在农业、工程建筑、现代军事等领域发挥着十分重要的作用。

履带式工作车辆兼具行走和作业两种功能，应用日益广泛。

本论文以企业委托的一种中功率履带移动式排灌车的研制项目为背景，以车辆工程、机械设计与制造、液压技术等理论为基础，对履带式工作车辆的性能建模、动力共用与切换方法、关键机构的设计方法等共性问题进行了深入的研究。

本文主要研究内容包括：

1、对履带式工作车辆的总体布局、动力共用匹配与切换进行了研究。

分析了履带式工作车辆总体布局的方法和遵循的原则，建立了履带式工作车辆在不同工作情况下，动力匹配的计算模型，构建并比较了履带式工作车辆动力切换的方案。

2、对与履带式车辆行走装置及机械分动装置做了深入研究，设计出一种针对本履带车辆工作条件的行走机构及满足此履带车工作及行走时的动力转换的有效的分动装置。

3、针对履带式工作车辆兼具行走和作业两种功能的特点，将机械传动与液压传动相结合，形成了履带式工作车辆行走系与传动系的设计方法。

4、建立了台车架的三维模型，对台车架进行了静力特性分析等。

关键词：

履带式车辆，液压驱动，性能分析，设计方法

II

Abstract

Trackedvehicleshavethegreatcontractareaandthelittleratioofground

pressure;alsotheyhavegoodperformanceofadhesionandclimbingability,meanwhile,thesmallturningradius,betterabilitiesofcrossingalowbankofearthbetweenfieldsandsoonarethecharacteristicsoftrack-layingvehicles.Inparticularthehydraulicsystemofthecrawlerdrivevehiclesbecauseofitsfunctioninregulatingboththedistributionandinstallationofthespecialadvantages.Therefore,theyplayaveryimportantroleinagriculture,construction,modernmilitaryandotherfields.Trackedworkingvehiclescontaintwomainfunctions,walkingandworking,withtheincreasinglywidespreadapplication.

ThispapercommissionedbytheenterprisetopowerinatrackedvehiclemobileDrainageandIrrigationDevelopmentProjectasthebackground，Tovehicleengineering,mechanicaldesignandmanufacturing,hydraulictechnology,andothertheory，crawler-typevehiclesontheworkofmodeling,powersharingandswitchingmethods,thedesignofkeyinstitutions,suchascommonproblemsforanin-depth

study。

Themainresearchofthisarticlecontainsasbelow:

1、Theresearchisabouttheoveralllayout,powersharingandthematchswitchedonoftheCrawler-typevehicles.Thedynamicmodelofthematchwasbuiltupwhentrackedvehiclesworkindifferentcircumstances.Theprogramofthedrivingforcetrackedvehiclestoswitchwascomparedandconstructed.

2、Withthetrackedvehiclesplantandmachinerysub-devicetodoanin-depthresearch,designavehiclefortheworkingconditionsofthetrackandthewalkingtracktomeetthecarandwalkingtheeffectivedrivingforcefortheconversionofthesub-device.

3、Trackedworkingvehiclescontaintwomainfunctions,walkingandworking.Designmethodsaboutrunningsystemandtransmissionsystemareformedbycombiningmechanically-drivenandhydraulictransmission.

4、The3dmodeloftheframewasestablishedtocarryoutstaticanalysisandmodelanalysisoftheframeandsoon.

Keywords：

Trackedvehicles，Hydraulicdrive，Performanceanalysis,Design

method

VI

目 录

中文摘要 I

Abstract. II

第一章绪论 1

1.1课题的来源及意义 1

1.1.1课题的来源 1

1.1.2课题的意义 1

1.2选题的背景 1

1.2.1履带式车辆的应用现状与研究概况 1

1.2.2课题研究的主要内容 3

1.3本章小结 5

第二章履带式工作车辆的总体布局及性能研究 6

2.1引言 6

2.2总体布局原则及形式 6

2.2.1总体布局的原则 6

2.2.2总体布局的形式 7

2.3液压履带式车量的总体布局 7

2.3.1车架与分动器及柴油机的装配关系 8

2.3.2车架与水泵装配关系 9

2.4履带式车辆的机动性能分析 11

2.4.1直线行驶分析 11

2.4.2爬坡行驶分析 13

2.5本章小结 15

第三章行走系的设计 16

3.1引言 16

3.2行走系设计 16

3.2.1行走系的组成 16

3.2.2行走装置工作参数确定 17

3.2.3行走系关键零部件的设计 17

3.3本章小结 21

第四章传动系的设计 22

4.1引言 22

4.2液压传动系设计与计算 22

4.2.1传动系的组成与工作原理 22

4.2.2液压无级双向调速机构的分析与计算 22

4.2.3液压元件的计算与选择 24

4.3液压站（油箱）的设计计算 29

4.4分动器的关键机构的设计 30

4.4.1分动箱的功用 31

4.4.2分动箱齿轮的参数及校核 31

4.4.3分动箱拨叉的操作及定位 33

4.4.4分动箱的密封及轴承定位 35

4.4.5分动箱轴及花键的校核 36

4.4.6分动箱的总体结构 37

4.5操作机构的设计分析 39

4.6本章小结 39

第五章台车架的设计及有限元分析 40

5.1引言 40

5.2车架的设计 40

5.2.1车架与履带保持架 37

5.2.2车架的整体结构 41

5.3有限元分析的理论 41

5.4台车架的有限元静力分析 41

5.4.1台车架有限元计算模型的建立 43

5.4.2台车架的静力特性分析 44

5.5本章小结 46

结论 47

致谢 48

参考文献 49

徐伟小型液压驱动履带式车辆设计

第一章绪论

1.1课题的来源及意义

1.1.1课题的来源

本课题主要针对农村和城市紧急排涝的需求，将排水泵集成到履带式行走机构上，构成了具有短途行走功能的履带式排灌车。

它不仅可以解决紧急排涝现场需要劳动力多的问题，而且大大降低了现场设备搬运、现场安装调试的难度。

将原先水泵、柴油机等设备搬运到现场后需要长时间才能出水，缩短为数分钟以内出水，显著提高了紧急排涝的响应能力。

该设备的主要特点如下：

1、灵活机动：

橡胶履带行走机构不破坏路面，同时接地比压小，通过性好，越野能力强，具有可以自行上路行驶的优势。

2、适应性强：

不需要配套任何水工建筑物，可以随意选择站址，必要时可调用多台备用排灌车，并且可以在无电源的场所正常作业。

3、工程投资省：

因取消了复杂的水工建筑物，从而大大降低了工程造价。

4、便于管理：

移动式排灌车可以集中管理，彻底改变了原来排灌设备置于荒郊野外，极易遭受人为和自然因素破坏的状况，有利于中小型机电排灌设备管理水平的提高。

5、设备利用率高：

该设备不仅能用于广大农村紧急抗旱排涝，而且适用于城市排涝、建筑工程排水、河道疏浚工程等。

1.1.2．课题的意义

本课题结合企业委托项目的实施，研究履带移动式工作车辆的动力共用匹配与切换、系统布局优化、关键机构设计、关键零部件的设计，车架的设计等技术。

本课题旨在综合应用车辆设计理论、机械结构优化技术、液压传动技术的基础上，对履带式工作车辆的设计及分析进行研究，以提高专业知识的认知水平和运用能力。

1.2选题的背景

1.2.1液压履带式车辆的应用现状与研究概况

履带是人类继发明车轮之后又跨出的一大步，扩展了车辆由“线”到“面”的活动范围，履带式车辆既加强了离开道路的越野能力，同时也增大了负重能力。

52

这是因为：

1、履带行走装置支承机器的履带面积能做的足够大，以满足土壤强度所能承受的平均接地比压的要求；

2、履带行走装置能适应一定坡度的地面，能克服行走平面的不平度；

3、车辆静止时，借助于履带板和地面之间的摩擦力，使车辆停在一定的位置上；

4、履带行走装置在非常不利的气候和地面条件下，也能保持其行走功能。

由于履带式车辆具有接地面积大、接地比压小、附着性能好、爬坡能力强、

转弯半径小、跨沟越埂能力强等优良的特点。

因此，在工程机械、矿山机械、建筑机械、军事等领域得到广泛的应用，如有履带式挖掘机、履带式装甲车、履带式起重机、履带式拖拉机等。

对履带式车辆的研究随着履带式车辆的出现和相关技术的发展而不断地进展与深入。

由于履带式车辆本身是一个非