小型履带式液压挖掘机底盘履带支重轮拖链轮的设计附带CAD图纸.docx
《小型履带式液压挖掘机底盘履带支重轮拖链轮的设计附带CAD图纸.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《小型履带式液压挖掘机底盘履带支重轮拖链轮的设计附带CAD图纸.docx（43页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
小型履带式液压挖掘机底盘履带支重轮拖链轮的设计附带CAD图纸
摘要………………………………………………………………………3
Abstract…………………………………………………………………...4
小型履带式液压挖掘机底盘履带、支重轮、拖链轮的设计
摘要：
挖掘机，又称挖掘机械，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。
本文介绍了小型履带式液压挖掘机履带、支重轮、拖链轮的结构形式及组成，并对其做了结构尺寸设计及履带行走装置性能参数的计算，给出了履带、支重轮、拖链轮装配图和各主要零件的零件图。
关键词：
挖掘机履带支重轮拖链轮
Thedesignofthesmallcaterpillarhydraulicexcavator’scrawler,supportingwheelanddragsprocket
Abstract:
Excavator,alsocallsexcavatingmachinery,isanearthworkmachinerytousethebucketminingthematerialsaboveorbelowthebearingmachinesurface,andtoloadtothetransportvehiclesortodischargetotheheapofyard.Thispaperintroducesthecrawler,thesupportingwheelandthedragsprocket’sstructureformandcompositionofthesmallcaterpillarhydraulicexcavator,andthestructuresizeisdoneinthedesignandtheperformanceparametersofcaterpillarwalkdeviceiscalculated,andtheassemblydrawings,themainassemblypartsgraphofthecrawler,supportingwheel,dragsprocketaregiven.
Keyword:
excavatorcrawlersupportingwheeldragsprocket
第一章引言
本次设计的内容是小型履带式液压挖掘机底盘履带、支重轮、拖链轮的设计。
挖掘机挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。
从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，而挖掘机作为工程建设中最主要的工程机械机型之一，其正确的选型也就显得更为重要。
1.1挖掘机简介
挖掘机是用来开挖土壤的施工机械。
它使用铲斗上的斗齿切削土壤并装入斗内，装满土后提升铲斗并回转到卸土地点，然后再使转台回转、铲斗下降到挖掘面，进行下一次挖掘。
挖掘机在建筑、筑路、电力、水利、采矿、石油、天然气管道铺设和军事工程中被广泛应用。
挖掘机主要用于筑路工程中剥离和矿石的挖掘等。
据统计，工程施工中约60%的土石方量是靠挖掘机完成的。
此外，挖掘机更换工作装置后还可进行浇筑、起重、安装、打桩、夯土和拔桩等作业。
挖掘机按照机重的不同又分为不同的种类。
其中机重在13t以下的称为小型挖掘机。
小型挖掘机由于其小巧、灵活、多功能和高效率等特点，极受用户的欢迎。
主要用于小型土石方工程、市政工程、路面修复、混凝土破碎、埋设电缆、自来水管道的铺设、园林栽培及河道河沟清淤工程。
小型挖掘机具有中挖掘机的多项功能，又具有运输、能耗、灵活性、适应等方面的优势，非常适用于空间狭小的施工场地作业，而且价格低、质量轻、保养维修方便等优点，所以在国内外得到了广泛的应用，市场极其巨大。
图1.1小型液压挖掘机
图1.2履带行走的装置结构图1
图1.3履带行走的装置结构图2
1．履带2.行走减速机；3.驱动轮；4.行走架
5.支重轮6.拖链轮；7.张紧装置；8.引导轮
1.1.1结构组成
其结构主要由工作装置、车体部分、底盘部分、组成。
其中工作装置包括：
动臂、斗杆、铲斗及相应的油缸和管路。
车体装置包括：
发动机、液压泵、控制阀、回转机构、驾驶室、回转平台、油箱、配重等。
底盘部分包括：
下部行走机构、履带架、四轮一带。
1.1.2挖掘机的分类
挖掘机主要可分为两种类型：
机械式和液压式。
本次课程设计我们设计的是液压式挖掘机，它的分类方法有多种，但主要有下列分类方法三种分类方法：
按铲斗容量分类、按行走形式分类、按工作装置分类
（1）按铲斗容量分类：
0~0.2m3微型挖掘机
0.25m3~0.45m3小型挖掘机
0.5m3~1.2m3中型挖掘机
1.4m3~大型挖掘机
（2）按行走装置分类：
分为履带式、轮胎式、汽车式三类。
现在市场上的大部分挖掘机产品都是履带式。
主要是由于两个原因：
1.挖掘机一旦进入作业现场就不大移动，只行走较短的距离。
2.接触面积大，能够在较松软的地方作业。
在凹凸不平的地面行驶时，能够承受猛烈的冲击。
轮胎型的挖掘机，因其具有橡胶轮胎，机动性好，适用于城市内的道路和下水道施工。
但不适用于松软地基部位的作业。
因此，限定在小型范围。
1.2小型液压挖掘机的现状与发展趋势
1.2.1现状
我国的挖掘机生产起步较晚，从1954年抚顺挖掘机厂生产第一台斗容量为1m3的机械式单斗挖掘机至今，大体上经历了测绘仿制、自主研制开发和发展提高等三个阶段。
新中国成立初期，以测绘仿制前苏联20世纪30～40年代的W501、W502、W1001、W1002等型机械式单斗挖掘机为主，开始了我国的挖掘机生产历史。
由于当时国家经济建设的需要，先后建立起十多家挖掘机生产厂。
1967年开始，我国自主研制液压挖掘机。
早期开发成功的产品主要有上海建筑机械厂的WYl00型、贵阳矿山机器厂的W4-60型、合肥矿山机器厂的WY60型挖掘机等。
随后又出现了长江挖掘机厂的WYl60型和杭州重型机械厂的WY250型挖掘机等。
它们为我国液压挖掘机行业的形成和发展迈出了极其重要的一步。
到20世纪80年代末，我国挖掘机生产厂已有30多家，生产机型达40余种。
中、小型液压挖掘机已形成系列，斗容有0.1～2.5m3等12个等级、20多种型号，还生产0.5-4.0m3以及大型矿用10m3、12m3机械传动单斗挖掘机，1m3隧道挖掘机，4m3长臂挖掘机，1000m3／h的排土机等，还开发了斗容量O.25m3的船用液压挖掘机，斗容量O.4m3、O.6m3、0.8m3的水陆两用挖掘机等。
但总的来说，我国挖掘机生产的批量小、分散，生产工艺及产品质量等与国际先进水平相比，有很大的差距。
改革开放以来，积极引进、消化、吸收国外先进技术，以促进我国挖掘机行业的发展。
其中贵阳矿山机器厂、上海建筑机械厂、合肥矿山机器厂、长江挖掘机厂等分别引进德国利勃海尔（Liebherr）公司的A912、R912、R942、A922、R922、R962、R972、R982型液压挖掘机制造技术。
稍后几年，杭州重型机械厂引进德国德玛克（Demag）公司的H55和H85型液压挖掘机生产技术，北京建筑机械厂引进德国奥加凯（0&K）公司的RH6和MH6型液压挖掘机制造技术。
与此同时，还有山东推土机总厂、黄河工程机械厂、江西长林机械厂、山东临沂工程机械厂等联合引进了日本小松制作所的PC100、PC120、PC200、PC220、PC300、PC400型液压挖掘机（除发动机外）的全套制造技术。
这些厂通过数年引进技术的消化、吸收、移植，使国产液压挖掘机产品性能指标全面提高到20世纪80年代的国际水平，产量也逐年提高。
由于国内对液压挖掘机需求量的不断增加且多样化，在国有大、中型企业产品结构的调整，牵动了一些其他机械行业的制造厂加入液压挖掘机行业。
例如，中国第一拖拉机工程机械公司、广西玉柴股份有限公司、柳州工程机械厂等。
这些企业经过几年的努力已达到一定的规模和水平。
例如，玉柴机器股份有限公司在20世纪90年代初开发的小型液压挖掘机，连续多年批量出口欧、美等国家，成为我国挖掘机行业能批量出口的企业。
业内人士指出，我国单斗液压挖掘机应向全液压方向发展；斗容量宜控制在0.1-15m3；而对于大型及多斗挖掘机，由于液压元件的制造、装配精度要求高，施工现场维修条件差等，则仍以机械式为主。
应着手研究、运用电液控制技术，以实现液压挖掘机操纵的自动化。
1.2.2未来中国小挖市场发展趋势
中国经济平稳发展，为中国小挖市场渐趋活跃提供了良好的宏观环境，今后相当长时间中国小挖市场仍将持续增长。
其原因有：
（1）中国目前越来越多的高速公路进入了维护保养期，同时农村乡镇的城市化逐渐加快，发达城市市政建设也由“大拆大建”逐渐向“精雕细刻”，因此小型土方工程施工越来越多；
（2）中国银行业监管力度加强后，工程设备按揭难度增大，小挖的价格相对较低、经济实用；
（3）经济发达城市的劳动力成本较高，用机械代替人工同时也提高劳动效率，而且小挖的“五短身材”更适宜在空间有限的城市中施展。
所以小挖以其灵活的身手、较中吨位挖掘机价位低而深受市政和公路施工维护用户的喜爱。
这就决定了小挖高速发展时代的来临，市场前景诱人，潜力巨大。
第二章结构参数计算
2.1履带链轨节节距t与履带板宽度
pleasecontactQ3053703061giveyoumoreperfectdrawings
液压挖掘机已采用标准链轨节化履带链轨节节距t，如101、125、135和154mm等多种。
可按经验公式选取t
t＝（15～17.5）G
式中 G—整机质量（kg）。
将G=6000kg带入公式以后，计算t在132~154之间，根据国标，取t=135mm。
确定链轨节节距t后，就可以根据t计算四轮一带的有关参数。
履带板宽度b：
可根据链轨节距t和液压挖掘机履带国标来确定标准履带宽b。
在某些土壤条件下，应采用加宽履带板以提高挖掘机的附着牵引性能和通过性。
根据给出的小挖标准履带宽与整机质量关系的数据统计结果，可看出6.5吨以下吨位小挖的标准履带宽为400mm，6.5~5.5吨小挖的标准履带宽为450mm。
故选择履带宽为400mm。
2.2驱动轮节圆直径Dq
式中t——履带节距
Z——驱动轮齿数，齿数选择见表2.1。
表2.1驱动轮参数表
链轨节距
（10-3m）
驱动轮齿数Z
适用范围（斗容量m3）
链轨节距
（10-3m）
驱动轮齿数Z
适用范围（斗容量m3）
101，125，135
35，25
0.25以下
202.8
23
1.0～1.60
154
23，25
0.25～0.40
215.9，228.6
25
2.5
171.05
23
0.40～0.60
260.35
27
4
将参数代入上式可得Dq=543mm。
2.3导向轮工作面直径Dd
将
（1）中求的Dq代入得Dd=434.4～488.7mm；取整数的Dd=488mm.
2.4拖链轮踏面直径Dt
上式中t=135mm，从而求得Dt
108～135mm，取120mm。
2.5支重轮踏面直径Dz
上式中t=135mm，从而求得Dz
108～135mm，取120mm。
2.6链轨节数n、拖链轮数量
n=
+
式中A—履带的中心距,A=1600mm；
Z—驱动轮的齿数，Z=25；
t—履带的节距，t=135mm；
将数据代入公式中，计算出结果圆整后得到n=36。
为减小摩擦损失，拖链轮的数目不宜过多，小挖每侧拖链轮一般为1个，因此确定拖链轮取为每侧1个。
第三章性能参数计算
3.1行驶速度V
Vmax=4.4km/hVmin=2.4km/h（行驶速度参照SY75C-9）
3.2爬坡能力α
履带行走装置一个显著特点就是爬坡能大，一般为50%～80%。
由于小挖掘机爬坡度与整机质量关系的数据统计结果（见图3.1），明显可以看出坡度多取
或
，即爬坡能力为58%或70%。
图3.1爬坡度与整机质量关系
初步确定爬坡能力后，可通过理论分析进行核算来选定。
挖掘机爬坡是需要克服下列几种阻力即：
a.挖掘机自重在斜坡方向的分力
式中G——挖掘机的自重（N）；
α——坡度角。
b.运行阻力
c.履带的内阻力
则最大牵引力应不小于这些阻力之和，即
此外还应满足挖掘机在爬坡不打滑的条件，即
式中
——履带与地面的附着系数，见下表
表3.1履带与地面的附着系数
路面土质
混泥土
干粘土
压实粘土
干沙土
坚实土路
0.45
0.90
0.70
0.30
0.90
路面土质
冰
湿粘土
压实雪地
湿沙土
松散土路
0.12
0.70
0.25
0.50
0.60
从上表中选取
，即松散土路，求得挖掘机的最大爬坡能力
。
3.3接地比压
履带式挖掘机的承载能力大小取决于机器运行的通过性和工作的稳定性。
若挖掘机的两条履带与土壤表面完全解触，并且挖掘机重心近似地位于支承面中心，则有：
或
式中
——履带平均接地比压（Pa）；
——挖掘机工作质量（kg）；
——重力加速度（m/s2）；
——履带接地长度（m）；
——履带宽度（m）；
——履带高度（m）。
平均接地比压是履带式液压挖掘机的一个重要指标，可以用来与同类型号产品作比较，主要根据地面条件、外形尺寸等进行合理选取。
在设计挖掘机时，在结构允许的范围内，尽量取小值，依据挖掘机平均接地比压与整机的质量关系的数据统计结果（下图），可以看出平均接地比压多集中在30×103pa上下。
图3.2平均接地比压与整机质量关系
L=2195mm（参照SY75C-9），结合上面公式即可得出接地比压
=33.485×103Pa.
3.4最大牵引力
履带行走装置的牵引力必须大于或等于个阻力之和，小于或等于履带对地面的附着力，一般情况下，履带行走装置爬坡不与转弯同时进行，只考虑挖掘机在最大设计爬坡能力的情况下确定的最大牵引力，不再考虑转弯阻力，而且行驶速度低，运行空气阻力忽略不计，则履带行走装置的最大牵引路T计算公式为：
式中Tf——履带行走装置的滚动阻力；
Tt——履带行走装置坡道阻力；
——履带行走装置的滚动阻力系数，见下表；
——最大设计坡度角；
G——为整机重力。
表3.2滚动阻力系数f
路面土质
混泥土
冻结冰雪地
坚实土路
松散土路
泥泞地
滚动阻力系数
0.05
0.03~0.04
0.07
0.10
0.10~0.15
根据此式可以得出最大牵引力
=25990N.
第四章履带设计
4.1履带介绍
目前在我国履带的种类大概为三种，分别为：
整体式履带，组合式履带，和橡胶履带。
（1）整体式履带
整体式履带式在履带上代齿和齿，直接与驱动轮齿合。
履带板本身即为支重轮等轮子的滚动轨道，履带板之间用销轴连接，这种履带一般在大型挖掘机和履带式起重机上应用较多。
整体式履带的履带板大多数为铸造履带板。
起特点是制造方便，拆装容易。
（2）组合式履带板
组合式履带板由：
链轨节，履带板，销轴，销套等组成。
链轨和履带用螺栓连接。
起特点是使用寿命高，履带节距小，绕转性好，不会因为履带板损坏，销套开裂或连接螺栓剪断而终止行走。
此外，组合式履带零部件通用化程度高，制造成本低，维修方便，维修成本低。
缺点是连接螺栓容易折断。
组合式履带的履带板有3中形式：
三筋式，二筋式和一筋式。
工程钻机目前主要使用三筋式履带板。
（3）橡胶式履带
橡胶式履带的特点是噪音低，震动小，不损坏路面，接地比压小，速度快，重量轻。
他主要应用在经常在城市施工和经常在公路上行走的设备。
近几年在国内工程机械，农林机械，，筑路机械，工程钻机方面得到了广泛的运用。
如小型挖掘机，农机，小型钻机等。
起缺点是维修成本高，一但履带损坏需要跟换整条履带。
因此使用橡胶式履带设备时应特别注意。
从以上履带几种形式来看，本设计设计为6T挖掘机，从各方面来看，如工作环境，成本，寿命考虑。
此次设计选用组合式履带设计。
在组合式履带当中存在很的零部件，如链轨节，履带板，销轴，销套等。
各个零部件的配合尺寸比较多，而且尺寸相对较多，在设计中一定要注意各个配合尺寸以及定位尺寸。
在设计中一定要参考GB/T57-1999中个零部件的尺寸。
认真了解各个零部件的作用以及零部件的配合。
履带式底盘行驶系系由行驶装置，悬架，机架组成，底盘一般包括履带，引导轮，驱动轮，机架，支重轮，拖链轮等装置组成。
履带式用于将机械重力传给地面，比保证机械发出足够驱动力的装置。
履带经常在泥水，凹凸地面，石质土壤中工作，条件恶劣，受力情况复杂，极易磨损。
因此，除了要求他有良好的附着性能外，还要要求它有足够的强度，刚度和耐密性。
但是，履带在工作中的状态变化较多，为了减少冲击，质量应该尽可能轻些。
已知液压挖掘机的总质量为6吨，根据查阅资料液压挖掘机履带节距为135mm，参考中华人民共和国机械行业标准JB/T57-1999，分析标准中给出的图，得知履带主要包括履带板，锁紧销套，锁紧销轴，销垫，销套，销轴，左链轨节，右链轨节以及一些标准件，参考此图，并参考相关标准，设计出液压挖掘机的履带。
根据上面的一些相关数据以及查阅JB/T57-1999即可把此次的履带的设计的一些性能参数以及各零件的基本尺寸设计出来。
4.2履带结构和作用
履带式用于将机械重力传给地面，比保证机械发出足够驱动力的装置。
履带经常在泥水，凹凸地面，石质土壤中工作，条件恶劣，受力情况复杂，极易磨损。
因此，除了要求他有良好的附着性能外，还要要求它有足够的强度，刚度和耐密性。
但是，履带在工作中的状态变化较多，为了减少冲击，质量应该尽可能轻些。
4.2.1链轨节设计
图4.1右链轨节autocad图
图4.2左链轨节autocad图
履带链轨节分为左右2节，2节的基本尺寸一样。
上图4.1和图4.2分别为履带链轨节的左右2个链轨.根据GB/T57-1999可知道2中心螺孔的距离为51，高度差为13.两轴孔的距离及为履带的节距135.知道履带节距然后通过查阅GB/T57-1999从而可以把链轨节的一些基本定位尺寸给确定.左右2个链轨通过锁紧销轴和销轴连接，从而形成一个履带连.链轨节一般采用40Mn2H材料制成。
在制作过程中链轨节不得有裂痕，需要用磁粉探伤方法去检测.密封槽各表面粗糙度为3.2。
4.2.2履带板设计
图4.3履带板autocad图
图4.4履带板proe图
履带板主要是把挖机的重力传给地面.履带板经常在泥水，凹凸地面，石质土壤中工作，条件恶劣，受力情况复杂，极易磨损。
因此，除了要求他有良好的附着性能外，还要要求它有足够的强度，刚度和耐密性。
图4.3、4.4为履带板的样式图.在结构参数中我们已经得知履带板的宽度为400，查阅GB/T57-1999可以得知2螺孔的距离分别为97和123.2对螺孔的高度差为51.两个螺孔的深度为10，履带板总高为28.在制作过程中履带板不得有裂痕，需要用磁粉探伤方法去检测.而且履带板的强度，硬度要打到规定要求.
4.2.3锁紧销轴和销轴设计
图4.5锁紧销轴autocad图
图4.6销轴autocad图
锁紧销轴和销轴样式基本要符合图4.5、4.6、4.7、4.8，图4.5、4.7为锁紧销轴，图4.6、4.8为销轴.锁紧销轴和销轴是用来左右2链轨节，同时也是连接前后两链轨节的重要连接键。
根据履带板的宽度以及查阅GB/T57-1999可以确定锁紧销轴和销轴的长度都为167，两轴的直径都为30.锁紧销轴和销轴是连接的重要连接键，2轴均不能有裂痕，需要用磁粉探伤检测。
而且2轴的端脚不能有飞边和毛刺.
图4.7锁紧销轴proe图
图4.8销轴proe图
4.2.4锁紧销套和销套设计
图4.9锁紧销套autocad图
图4.10销套autocad图
锁紧销套和销套是用来更好固定锁紧销轴和销轴的零件。
更达到了一种密封作用，防止机械在工作中各种杂质进入.图4.9、4.11为锁紧销套示意图，图4.10、4.12为销套示意图。
查阅GB/T57-1999可以得知锁紧销套的长度为102，外圆直径为44，内圆直径为30.销套的长度为119，外圆直径为44，内圆直径为30.在制造中2销套的端脚不得有飞边和毛刺。
图4.11锁紧销套proe图
图4.12销套proe图
4.3履带装配设计
图4.13履带装配图
把个零件装配到一起，加入标准件，完成设计，履带的装配简图见图4.13。
根据JB/T57-1999中，在外观与装配质量上有几点要求，详见下：
1履带总成应按经规定程序批准的图样与技术文件进行制造，并应符合本标准的要求。
2履带总成的所有零件的材质性能应符合有关标准的规定。
3履带总成的标准件、配套件应符合有关的标准规定。
4履带总成涂漆应均匀、平整；外观应光洁、美观，不允许有裂纹。
5销轴两端的装配伸出量应在±1.5mm以内。
6两链节之间转动平面侧隙应在1.5±1mm以内。
7链节装配后的直线度为每10节4mm，全长8mm。
8选用螺栓的拧紧力矩应按图样要求。
9履带总成正向弯曲角不小于28°，反向弯曲不小于7°。
10履带总成应转动灵活，不得有卡死与干涉现象。
11履带总成的使用寿命，在土方工况下不小于3000h，在石方工况下不小于800h。
第五章支重轮设计
5.1支重轮简介
pleasecontactQ3053703061giveyoumoreperfectdrawings
支重轮作为履带挖掘机的主要承载结构件，其设计和制造质量直接关系整机的安全性。
履带挖掘机的工况复杂，在一些特殊工况或起臂工况下仅有部分支重轮受力，因此支重轮的排布为中部疏两端密的形式，且为了满足履带挖掘机逐渐增加的重量，支重轮的个数及结构
参数相应增加。
支重轮安装在履带架底部，行走时与履带板上底面间形成滚动，其安装形式在小吨位重常采用开放式结构，在大单位中常采用封闭式结构。
（如图5.1所示）
图5.1支重轮安装形式
同时，支重轮还依靠其滚轮凸缘夹持链轨不使履带横向滑脱，保证机械沿履带方向运动。
支重轮按结构可分为单边支重轮和双边支重轮。
支重轮缘都经过淬火，其硬度达355—440HB。
在台车架，特别是为了提高刚度而装置隔板时，形成一些空腔，容易被泥土堵塞而阻碍支重轮的转动。
因此，有一些履带式挖掘机，在台车架外侧装有带强筋的支重轮护板。
5.2支重轮数量计算
支重轮数量公式
n≥k·Pmax（L-l1-l2）/Pzmax·tp
式中k——支重轮重量的修正系数，k=1.1—1.7
tp——履带节距
L——履带接地长度
l1、l2——驱动轮、引导轮距支重轮距离
Pmax——最大接地比压
Pzmax——单个支重轮最大接地比压
按上述公式计算得:
5.3，既支重轮数量为6。
5.3两个支重轮间距离
支重轮的分布按照均匀分布进行计算，两支重轮之间的距离为：
S=（L-l1-l2）/n
式中L——履带接地长度
l1、l2——驱动轮、引导轮距支
升级会员 