小型履带式液压挖掘机底盘履带支重轮拖链轮的设计.docx
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小型履带式液压挖掘机底盘履带支重轮拖链轮的设计
目录
摘要………………………………………………………………………3
Abstract…………………………………………………………………...4
第一章引言5
1.1挖掘机简介5
1.2小型液压挖掘机的现状与发展趋势7
第二章结构参数计算9
2.1履带链轨节节距t与履带板宽度9
2.2驱动轮节圆直径Dq9
2.3导向轮工作面直径Dd9
2.4拖链轮踏面直径Dt9
2.5支重轮踏面直径Dz9
2.6链轨节数n、拖链轮数量10
第三章性能参数计算11
3.1行驶速度V11
3.2爬坡能力α11
3.3接地比压
12
3.4最大牵引力
13
第四章履带设计14
4.1履带介绍14
4.2履带结构和作用15
4.3履带装配设计21
第五章支重轮设计22
5.1支重轮简介22
5.2支重轮数量计算22
5.3两个支重轮间距离23
5.4支重轮设计23
5.5装配完成设计27
第六章拖链轮设计29
6.1拖链轮的工作原理29
6.2拖链轮的结构29
6.3拖链轮技术要求29
6.4拖链轮的组成零件设计30
第七章设计小结与体会36
参考文献37
附录一：
英文文献翻译38
附录二:
英文文献原文42
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
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
此处省略 NNNNNNNNNNNN字。
如需要完整说明书和CAD图纸等.请联系 扣扣：
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图6.7拖轮盖autocad图
图6.8拖轮盖proe图
6.4.4浮动油封座结构设计
浮动油封座是安装浮动油封并能调整浮动油封环压紧力的零件。
一套浮动油封装在浮动油封座腔内。
浮动油封座的结构见图6.8、6.9。
图6.8浮动油封座autocad图
图6.9浮动油封座proe图
第七章设计小结与体会
通过这次小型履带式液压挖掘机底盘履带、支重轮、拖链轮的设计，使我初步掌握了对autocad、proe软件的使用，而且还很好的对以前所学的各类知识做了系统的复习与加深，并对工程设计的流程有了一定的了解。
这是我真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我的机械设计的综合素质大有好处。
这次设计实践，使我对机械设计有了更多的感性和理性的认识，为今后的工作打下了夯实的基础。
在设计中得到了指导老师周友行教授以及姚师兄的细心帮助和支持，在此表示衷心的感谢。
在设计中还存在不少错误和缺点，需要继续学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。
参考文献
1、周良德，朱泗芳等.现代工程图学[M].湖南科学技术出版社，2002
2、吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册[M].高等教育出版社，2009
3、孔德文，赵克利，徐宁生.液压挖掘机——工程机械设计与维修丛书[M].化学工业出版社，2007
4、周建钊.底盘结构与原理[M].国防工业出版社.2006
5、唐振科.工程机械底盘设计[M].黄河水利出版社，2004
6、陈新轩.现代工程机械发动机与底盘构造[M].人民交通出版社，2002
7、孔德文，赵克利.底盘结构与设计[M].化学工业出版社，2007
8、周建钊.底盘结构与原理[M].国防工业出版社，2006
9、唐经世.工程机械底盘学[M].西南交通大学出版社，2002
10、郁录平.工程机械底盘设计[M].人民交通出版社，2004
附录一：
英文文献翻译
非圆齿轮与机械压力机运动学优化
1997年1月8日研制
摘要：
使用金属成形方法来加工生产零件的质量很大取决于压力杆。
在机械压力传动时，有一种依赖于驱动旋转角度速度比的非圆齿轮，提供了一种获得这么动作时间的新途径，我们致力于为不同的优化金属成型运作的制造。
本文阐述了由汉诺威的大学研究所建成的金属成形和金属成形加工机床的使用原型原则，它就是目前运动学以及在原型产生的力和力矩。
此外，本文展示了如何使用拉深和锻造的一个例子，几乎所有的金属成形操作可有利用于机械传动机构的非圆齿轮。
关键词：
压力，齿轮，运动学。
1.简介
提高质量的要求在生产工程制造，所有的金属成形以及在锻造，有必要去携手制定生产经济。
日益增长的市场定位要求技术和经济条件都得到满足。
提高质量、生产力、生产手段的创新解决方案,是一种用来维持和扩大的市场地位的关键所在。
所生产的金属部件,我们需要分清期间所需的形成过程和处理零件所需的时间。
随着我们必须添加一些必要的额外工作，例如冷却或润滑的模具一次成型过程。
根据质量和产量两个方面，产生了两个最优化方法。
为了满足这两个方面，我们的任务是设计运动学形成过程中考虑到该进程的要求，也考虑到的是改变部分以及与一个优先线辅助运作所需的时间短周期的时间。
2.压力机的要求
一个生产周期,这相当于一个冲程来回压的过程,大致经历了三个阶段:
加载、成型和移除零件。
相反,在加载和移除零件阶段，我们经常发现送料的薄板,尤其是在纯粹的切割时候。
为此，压力泵必须要一个确定时间的最小高度。
成型周期中杆应该有一个特别速度曲线,它将会降到最低。
这个转变期之间应尽快来确保短周期时间。
短周期的要求是事件的原因,以确保通过高产量低成本的部分。
基于这个原因，关于对大型汽车车身冲压片机和自动1200/min、拉深24/min的冲程数是标准的做法。
增加冲程数是为了减少设计的周期变化导致增加的压实机械应变率,然而，这对成形过程有很明显影响,使它必须考虑参数确定过程和被它所影响。
在拉深成形过程中,当敲打板块时的撞击速度应尽量避免产生了深远影响。
一方面,速度成形时必须充分润滑。
另一方面,我们必须要考虑提高产量的相应的压力来增加造成更大的应变速率力,这可能导致冲床半径一侧的一部分过渡疲劳而导致断裂。
在锻造时，停留时间短的压力是可取的。
随着停留时间的压力下降了模具的表面温度将降低，其结果是热磨损。
这是提高抵消了由于机械磨损形成更大的力量，但由于增加的应变率是较低的，因为较低的部分冷却屈服应力补偿。
目前，最佳短住压力可以用有限元分析法莱分析。
此外,避免由于成本降低磨损、短压住时间也是一个重要的技术要求的精密锻造，近净形部分有一个光明的未来。
高质量的要求和高产量将只能通过一个机技术,考虑到金属成形过程的考察要求等同于减少工作的目标成本。
以前按设计已经不能同时满足这些技术要求和经济的充分程度，或他们是非常昂贵的设计和制造，例如链接驱动压力机。
这就需要寻找对泵创新设计的解决方案，它的设计应主要标准化，模块化，以降低成本。
3．非圆齿轮的压力传动
3.1原则
使用非圆齿轮传动机械曲柄压力机，它提供了一种新方式的技术和经济需求的压力杆运动。
一对非圆齿轮有不变的中心距,因此采用了电动马达，或由飞轮、曲柄和驱动机制本身。
制服驱动器的速度传送是通过一对非圆齿轮传递给非均匀的偏心轴。
如果非圆齿轮的适当设计，从动齿轮的非均匀驱动器会导致泵所需的行程时间行为。
调查中心的金属成形和金属成型机床（IFUM）汉诺威的大学已经表明,在这个简单的方式所有相关的压力杆的连续运动，可以达到各种成形过程。
此外从运动学和缩短生产周期，驱动概念导致新的驱动器的优点被以下的良好性能所区分。
因为它是一个机械压力机，它具有高可靠性、低维护性和可预期性。
对连杆压力机的数量和轴承零件显然是减少。
首先，一个基本泵类型可以通过安装不同的齿轮而进一步改变设计，它根据客户的要求而设计。
不同环节的驱动器，轴承的安装位置不会随着单一载荷方向的不同运动而改变。
因此，上述要求的模块化和标准化是考虑到时间和成本，它降低了设计和冲压生产成本。
3.2原型
在金属成型和金属成型工具机（IFUM）1架的c型泵，它已经进行了修整和安装了非圆齿轮副。
为达到这种目的，先前的背轮背一个行星齿轮组做取代。
这项工作表明了存在的新型传动印刷机是可能的，在最后对标准压力泵的改造在Fig.1中进行说明。
图表1压力机设计是为了所受1000KN的柱塞力和200KN的冲压模具缓冲力。
这一对非圆齿轮传动比平均为1，每个齿轮轮齿有59，直齿，模数10mm（图2）齿面宽是150mm，这些齿轮有渐开线轮齿。
我假设了非圆曲线设计是以侧面几何设计为基础。
因此，一个非圆齿轮的齿形沿齿轮圆周而改变。
尽管如此,它可以来自知名的梯形齿条.然而[4.5],提出了一种计算方法，它精确地把齿顶高和齿根高考虑在内，进行相应的调整。
压力机是为了在单一冲程模式下对零件进行深拉而设计的。
最高滑块行程为180mm，行程数32/min。
在140毫米的冲压速度几乎保持71mm/s不变，它是静点中心线到静点中心线之前的速度。
见图3。
这种速度就相当于液压机工作的速度。
这个速度影响到曲柄机构，使其与击打具有相同的数目相比较，速度都是220m/。
为了跟一个曲柄压力机具有相同的平均速度击打的数目不得不将减少一半。
短周期内的机械改造将导致最后的向上运动。
由于压力机是运行在单一的操作模式,在设计时对其做相关的处理没有提出特别的要求。
驱动机制的原型与非圆齿轮有另外一个有利的影响及其驱动力矩（图4）。
对于一个曲柄压力机的公称力通常可以降低静点之前把曲柄轴按正常方式旋转
。
这对应于公称力作用下相对于击打力的75%。
若要达到1000kN标准力，该驱动器已提供45kNm的曲柄轴扭矩。
该原型只要求对非圆齿轮传动增加额外的30kNm力矩。
他们被传送一个循环，非均匀的曲柄转矩，将导致一个标准力在静点
范围内变化。
这相当于27.5%的行程。
如果非圆齿轮副是在压力机的工作范围，我们总能找到类似的条件。
这几乎总是与板料成形及冲压件有关。
这样可以设计一些较弱的机器零件，而且节约成本。
4.进一步的设计实例
利用二冲程时间行为的设计实例说明了以下几点。
假设一系列的零件时通过压力机来加工的。
为了达到这一目的，压力杆所需的速度和击打成形速度要求假设成立必须量化。
再者，处理零件所需的时间必须确定，而且必须假设在处理时压力杆的最小高度。
由此，我们设计动作的顺序，我们用数学含义来描述它。
在IFUM中，由该研究所开发使用软件程序。
从这个数学描述的冲程运动,我们可以计算出所需要的非圆齿轮速度比，从这我们可以得到齿轮的圆周曲线[1.2.7]。
在第一个例子，在深拉伸冲压速度应该是在静止点前，金属板材成形保持在至少超过100mm，它的速度应该是约400m/s。
让行程数定为30/min。
第450mm以上击打的地方，让处理零件时间和曲柄压力机在25min/n的击打时间相同。
图5表明了冲程运动情况，这是由一对齿轮的描绘所获得。
该齿轮是通过他们的圆周率所描绘。
在25/min传统的余弦曲线作为比较。
除了生产周期时间减少了20％，应把杆速度的影响也大大减少。
下静点前110mm，当使用曲柄机构时，冲击速度为700mm/s，而当使用非圆齿轮时仅仅只有410mm/s。
第二个例子显示了驱动装置是用于锻造。
在图6中，常规锻造曲轴的行程时间是相对于在图片中说明非圆齿轮压力运动学。
曲柄压力机的周期时间是0.7s、行程数是85/min和标准力是20mn。
它的保压时间为86ms与50mm的成形部份时间。
非圆齿轮压力机描绘的保压描绘时间67%减少至28ms。
因此，它达到了和锤子一样的幅度。
通过增加1.5倍的冲程数，周期时间缩短至46mm。
尽管如此,处理时间依旧与常规非圆齿轮曲柄压力机的运动学相同。
在这种情况下为了实现这些运动,传统的圆弧齿轮可以作为驱动装置，安排偏心。
这为齿轮制造降低了成本。
这些例子表明，不同的运动可以通过使用非圆齿轮驱动装置实现。
在同一时间内，这个驱动器的实用潜力用实现理想的运动学变得清晰，而且生产周期时间减少。
例如，通过不同的例子，如果运动的顺序对一系列压力机生产零件有利，可能增加拉深成形后的速度。
5．总结
高生产率，降低成本和保证产品质量的高要求，这时所有制造公司所期望的，特别适用于公司的金属加工领域。
这种情况导致我们重新考虑压力传动机的使用。
对曲柄与非圆齿轮传动压力机的描述，使我们能够优化简单的机械压力机运动学。
这意味着周期时间缩短,以达到高生产率和运动学的成形工艺的要求。
这个设计工作需要很低。
相对于多连杆压力机驱动器，可以实现其他运动学在其他齿轮轴承位置不改变时的压力机构建使用。
这使压力机模块化和标准化。
6．致谢
作者想表达他们的谢意，感谢德国机床制造商协会（VDW）,位于德国法兰克福，其经济援助以及一些成员，感谢他们的支持。
7.参考文献
附录二:
英文文献原文
OptimizedKinematicsofMechanicalPresseswithNoncircularGears
E.Doege（l）,M.Hindersmann
ReceivedonJanuary8,1997
Abstract：
Thequalityofpartsman
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