履带式行走底盘设计 .pdf

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1、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

2、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 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 32 页 - - - - - - - - - 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

3、.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

4、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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 32 页 - - - - - - - - - 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 Auto CAD、Pro/E 等工程软件完成了底盘的

5、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 Crawler Type Walking Chassis Design Abstract: The crawler chassis structure features and performance determines it having obvious advantages in farmland machine-cultivated homework. According to the requirements of farmland ho

6、mework on tractor designs caterpillar agricultural tractor chassis . Research projects to improve the level of agricultural machinery design level and the agricultural mechanization technology is of great significance. The research application agricultural mechanics,automobile tractor, mechanical de

7、sign, mechanical principles such as theories ,the crawler walking chassis drive walking system has carried on the theoretical analysis and research, which completed the crawler chassis determination of main working parameters and mechanical calculation. Use of Auto CAD, Pro E engineering such as sof

8、tware to complete the overall design of the chassis, has reached the requirement of technical specification. Thus, get the whole frame related with the structure of the framework, which provides some information later for the further analysis . Key words: Track; Chassis; Walking device; Design 1 前言1

9、.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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 32 页 - - - - - - - - - 首先，履带式拖拉机的接地比压相对较低, 从 51.8KW到 118.4 KW的各型拖拉机的接地比压为 3050KPa,而同级别的轮式拖拉机接地比压要大的多。以96.2 KW 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

10、压约为 104 KPa, 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6

11、070。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

12、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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 32 页 - - - - - - - - - 在市场发展方面，国外生产的履带拖拉机在技术水平、生

13、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

14、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3 t 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

15、 , 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 设计任务书名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - -

16、 - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 32 页 - - - - - - - - - 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

17、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

18、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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 32 页 - - - - - - - - - 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

19、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Table 1 Crawler type walking chassis design main technical indicators and parameters 3 设计方案的比较分析与选择3.1 行走底盘方案3.1.1 履带式底盘与轮式底盘的比较底盘可以分为履带式与轮式，轮式底盘运用较广，但是它的牵引附着性能差，在坡地、粘重、潮湿地及沙土地的使用受到一定的限制。虽然大功率轮式拖拉机具有轮序号项目单位参数 1 整机重

20、量 kg 600 2 行走速度m/s 0.51.5 3 驱动轮半径 mm 约 108 4 发动机的功率 kw 8左右 5 履带高度 mm 360 6 底盘轴距 mm 860 7 底盘轨距 mm 450 8 履带板宽 mm 200 9 底盘高度 mm 400 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 32 页 - - - - - - - - - 距调整方便、轴距长、质量分配均匀、充气轮胎有减振性, 行驶中地面仿形性好 , 振动小、运输速度快 , 综合利用率高等优点，但

21、是不适于低湿地作业。而且, 引进国外的具有世界先进技术水平的大功率轮式拖拉机, 价格和维修费用都较高。大功率轮式拖拉机机重一般在 55008500kg, 接地面积比履带拖拉机小, 因此接地压力较大，土壤易板结，不利于土壤的蓄水保墒和作物的生长，即使经过深度翻耙, 依然会保持碎小的板结硬块 , 土壤的显微结构遭到了破坏。履带式底盘牵引附着性能好，单位机宽牵引力大、接地比压低、越远性能强、稳定性好，结构紧凑，容易操纵，在坡地、粘重、潮湿地及沙土地使用时性能显著。两者比较采用履带式底盘更加适应多山的地貌特征。履带底盘又分为金属履带底盘和橡胶履带底盘。金属履带拖拉机牵引力大，适合重负荷作业 ( 如耕、

22、耙等 ) ，接地比压小 , 对农田压实、破坏程度轻, 特别适合在低、湿地作业, 而且除田间作业外 , 还在农田基本建设和小型水利工程中用作推土机, 综合利用程度较高。但其主要缺点是在潮湿和砂性土壤上行走装置, 如支重轮、导向轮、托带轮及履带板 (俗称三轮一板 ) 磨损较快 , 维修费用高 , 作业速度较慢 , 随着公路网发展, 金属履带拖拉机转移越发困难, 使用不便。橡胶履带拖拉机采用方向盘操纵的差速转向机构, 可控性强 , 机动灵活 , 转弯更省力, 履带接地面积大 , 并有减振效果 , 乘坐舒适 , 由于接地比压低 , 对地面破坏程度轻 , 尤其适于低湿地作业 , 并可大大提高作业速度 ,

23、 改善道路转移适应性。橡胶履带寿命长，维修保养费用和转移运输费用低。在开荒、改造中低产田、沙壤土质地区, 显示出极强的优越性。其缺点是初置成本高。3.1.2 方案的确定及总体设计依据轮式与履带机械的特点，及其以上所叙述的比较分析，综合考虑后得出本设计采用橡胶履带进行底盘设计，并且采用传统模式的设计方法。根据农业机械学、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。（相关计算见后面第4 部分）3.2 履带行走装置的设计3.2.1 履带行走装置的结构组成及其工作原理名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载

24、- - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 32 页 - - - - - - - - - 履带行走装置有“四轮一带”（驱动轮、支重轮、导向轮、拖带轮及履带），张紧装置和缓冲弹簧，行走机构组成。如图1 所示。1- 履带； 2- 驱动轮； 3- 托带轮； 4- 张紧装置； 5- 缓冲弹簧； 6- 导向轮； 7-支重轮； 8- 行走机构；1 - Track; 2 - Driving wheel; 3 -Towing wheel ; 4 -Tensioning device ; 5 - Buffer spring;

25、6 - Guide wheel; 7 - Roller; 8 -Walking mechanism; 图 1 履带底盘结构图Figure 1 Crawler chassis structure履带行走机构广泛应用于工程机械、拖拉机等野外作业车辆。行走条件恶劣，要求该行走机构具有足够的强度和刚度，并具有良好的行进和转向能力。履带与地面接触，驱动轮不与地面接触。当马达带动驱动轮转动时，驱动轮在减速器驱动转矩的作用下 , 通过驱动轮上的轮齿和履带链之间的啮合, 连续不断地把履带从后方卷起。接地那部分履带给地面一个向后的作用力, 而地面相应地给履带一个向前的反作用力 , 这个反作用是推动机器向前行驶的

26、驱动力。当驱动力足以克服行走阻力时, 支重轮就在履带上表面向前滚动, 从而使机器向前行驶。整机履带行走机构的前后履带均可单独转向，从而使其转弯半径更小。3.2.2 履带履带工作条件恶劣，必须具备足够的强度和刚度，耐磨性能要求良好，质量较轻以减少金属的消耗量，并减轻履带运转时的动载荷，履带和地面要有良好的附着性能，保证能发出足够的牵引力，还要考虑减少行驶及转向的阻力。根据设计方案，本机初定整机质量为600kg，选择橡胶履带总条数为2 条。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第

27、9 页，共 32 页 - - - - - - - - - 履带支承长度 L，轨距 B和履带板挂宽度 b 应合理匹配，使接地比压，附着性能和转弯性能符合要求。令0L表示为接地长度，单位m ，0h表示履带的高度，单位m ，G表示机器整机重量，单位为kg。则有经验公式知：mGL832.060007.107.1330mmL8300取mmhLL107036067.083067.0004.12.10BL取mmB45022. 018.00Lb取mmb200履带节距0t和驱动轮齿数 z 应该满足强度、刚度要求。在此情况下，尽量选择小的数值，以降低履带高度。根据节距与整机重量的关系：,)5.1715(40Gt其

28、中0t的单位为 mm,G 的单位为 kg。则mmGt108)5 .1715(40表示履带全长令L则mmtztLL52.22724010867.02108683022322122000根据计算的与实际的资料, 选择履带宽为 200mm, 总长 2300mm 。3.2.3 驱动轮在履带作业机械上，多数都是把驱动轮布置在后方，这样布置的优点是可以缩短履带驱动区段的长度，减少因驱动力造成履带销处的磨擦损失，延长了履带的使用寿命，且不易造成履带下部拱起，避免了转向时履带脱落的危险，有利于提高行走系统效率。驱动轮中心高度应有利于降低重心（或车身）高度和增加履带接地长度，改善附着性能，因此驱动轮高度应尽量小

29、。本设计选择驱动轮后置，齿数为6z，如下图所示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 32 页 - - - - - - - - - 图 2 驱动轮图Figure 2 Driving wheel figure则驱动轮直径mmztD21621108180sin0式中：0t- 履带节距。此处省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等. 请联系扣扣：九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩3.2.4 导向轮、支重轮和托带轮导向

30、轮的前后位置根据驱动轮位置而定，通常布置在前面。导向轮用于引导履带正确绕转，可以防止跑偏和越轨，导向轮中心离地面高度应有利于降低重心。本设计选择导向轮前置，其直径比驱动轮直径略小，即。取180mmD,9 .08.0/KKDD名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 32 页 - - - - - - - - - 支重轮的个数和布置应有利于使履带接地压力分布均匀。农业用行走机构工作多在山区或丘陵地区，路面多为土路，履带装置需要较小的平均接地比压，支重轮的压力要分配均匀

31、。因此，对于小型农用履带拖拉机应采用直径较小的多个支重轮。本设计选用 8 个支重轮，其直径mmdDdk150,)18 .0(取。支重轮的排列应考虑机器的平稳性，两支重轮之间的距离s 一般为 1.50t，取 s=150mm, 其目的是保证行走装置在任何时候都有支重轮作用在履带的铁齿上，从而减少或消除机器行走过程中的起伏落差，提高机器行走的平稳性，减少行驶阻力。托带轮的作用是拖住履带，防止履带下垂过大，以减少履带在运动中的振跳现象，并防止履带侧向滑落。托带轮与支重轮相似，但其所承受的载荷较小，工作条件较支重轮要好，所以尺寸较小。本设计选用2 个直径为 100mm 的托带轮。3.2.5 张紧装置张紧

32、装置的缓冲弹簧必须有一定的预压量，使履带中产生预张紧力。其作用是前进时不因稍受外力即松弛而影响履带销和驱动轮齿的啮合，倒退时能产生足够的牵引力，确保履带销和驱动轮齿的正常啮合。张紧弹簧由于装置的反冲作用，在右方顶着导向轮使其在工作过程中，始终保持一定的张紧状态，从而使履带张紧导向轮导向。张紧装置示意图如下：图 3 张紧装置示意图 Figure 3 Tensioning system schematic diagram (1)弹簧的选择。因张紧装置的作用，是通过弹簧对导向轮的推动从而达到张紧的作用。因此，选用压缩、拉伸弹簧即可。对于选材采用通用的材料（nMSi260）即可。运用公式求得隔振弹簧的

33、刚度：221Km（1）式中：z- 隔振系统频率比；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 32 页 - - - - - - - - - m- 振动质体总重量kg；取kgm50；- 振动频率。由sradn2093014.3200030则代入公式mNm5522221024.21037.1209504311K2则通过计算知弹簧的刚度为mN4105 .4。按工作的载荷进行计算时，许用应力应适当取低，取Pa8100 .3，弹簧的工作载荷约为N400。（2）弹簧的计算。运用

34、公式求得螺旋弹簧曲度系数: CCC615.04414K（2）式中：C- 旋绕比（当材料直径mmd0.65.2时，C一般取94）试取旋绕比 C=6 ，则2525.1615.04414KCCC根据公式求得材料的直径: p6.1dKCF（3）式中: K曲度系数；（取2525.1K）C旋绕比；（取6C）F弹簧的工作载荷N；（取NF400）p许用切应力Pa。（取Pa100 .38）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 32 页 - - - - - - - - - 计算得

35、弹簧丝直径：m005.06.1dpKCF根据公式：KCGD48n（4）式中：G切变模量Pa；( 取Pa108G10) D弹簧中径 mm。( 取mmD34) 计算得弹簧有效圈数2.7n根据标准取7n选择冷卷压缩弹簧YII ，两端圈并紧并磨平，取5 .2n2则总圈数5 .9nnn21根据公式 : D5 .028.0ndP1）（5）式中：d- 弹簧材料直径mm。计算得节距021.001176.0P，选择mmm12012.0P间距mm7dP根据公式：dPnH20计算得自由高度mH094.00名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - -

36、 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 32 页 - - - - - - - - - 根据标准选取mmH1060压缩弹簧高径比26.20DHb压缩弹簧工作高度mHHn3.940压缩弹簧压并高度mdn053.0005.06.10H1b螺旋角02.5)arctan(DP弹簧材料的展开长度mDnL11经计算可知： b5.3, 满足稳定性的要求。4履带底盘相关性能的计算4.1 牵引性能计算履带机械整机参数初步确定以后，一般应进行下列计算，以估计该履带机械的基本性能是否满足预期要求，整机参数选择是否合理。这里主要是关于牵引性能的计算。计算时所用的工况一般为：空载状态，在水平区段的茬

37、地上（对旱地是适耕的茬地，对水田是中等泥脚深度的茬地），带牵引负荷（牵引线与地面平行）全油门等速行驶。以下为表示的示意图。（图4）图 4 履带受力示意图 Figure 4 Track force diagram名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 32 页 - - - - - - - - - (1) 履带式机械的驱动力qP履带机械qP=dqceriMN（6）式中: eM- 发动机转矩mN；i- 各档总传动比；c- 各档总传动效率；dqr- 驱动轮动力半径m；q

38、- 履带驱动段半径效率，计算时一般取95.0q。maxsG=BLo2pq；maxsG=TNP5 .1；TNP=TP)2.11.1(。式中：maxsG- 最大使用重量；oL- 履带接地长度；B- 履带板宽度；pq-maxsG般为N5.035.0；TNP- 额定牵引力；TP - 牵引力。根据(2) 中的活动阻力fP，经计算即可得qP经计算后得结果qP=KN23.13。(2) 履带式机械的活动阻力fPfP=fsGN（7）式中: sG- 使用重量N；f -履带式一般取 0.1 。经计算后得结果fP=KN6.0名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - -

39、- - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 32 页 - - - - - - - - - (3) 行驶速度 v理论速度lv=0.377irndqehkm/实际速度v=lv(1-) hkm/（8）式中：en- 发动机转速；dqr- 驱动轮动力半径；i - 驱动轮滑转率（履带式一般取0.07 ）。经计算后得结果 v =（2.55）hkm/(4) 履带式机械的牵引效率TT=qfc（9）式中: c- 各档的总传动效率；f- 滚动效率；- 滑转效率；q- 履带驱动带效率（一般取0.95）。经计算后得结果65.0T(5) 履带机械的附着力P（要求：附着力应大于或等于履带

40、行走机构的牵引力且大于等于各阻力之和。）P=G（10）式中: - 一般取 0.75；G- 取 600 千克。经计算后得结果P=2.25KN。 ( 符合要求 ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 32 页 - - - - - - - - - 4.2 转向驱动力矩的分析与计算4.2.1 履带转向时驱动力说明履带行走装置在转向时 , 需要切断一边履带的动力并对该履带进行制动, 使其静止不动, 靠另一边履带的推动来进行转向, 或者将两条履带同时一前一后运动, 实现

41、原地转向 , 这里就用到了单向离合器。但两种转向方式所需最大驱动力一样。因此以机器单条履带制动左转为例, 见图 5。图 5 履带转左向示意图 Figure 5 Tracks turn left to the sketch左边的履带处于制动状态, 在右边履带的推动下 , 整台机器绕左边履带的中心C1 点旋转, 产生转向阻力矩 Mr, 右边履带的行走阻力Fr/ 2 。一般情况 , 履带接地长度 L 和履带轨距 B 的比值 L/ B 1.6。同时 , L/ B 值也直接影响转向阻力的大小, 在不影响机器行走的稳定性及接地比压的要求下, 应尽量取小值 , 也就是尽量缩短履带的长度, 可以降低行走机构所

42、需驱动力。4.2.2 转向驱动力矩的计算转向阻力矩是履带绕其本身转动中心O1 （或 O2 ）作相对转动时，地面对履带产生的阻力矩，如图6 所示， O1 、O2 分别为两条履带的瞬时转向中心。为便于计算转向阻力矩rM 的数值，作如下假设：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 32 页 - - - - - - - - - 图 6 履带转向受力图Figure 6 Tracks to turn to (1)机体质量平均分配在两条履带上，且单位履带长度上的负荷为：LGq

43、2（11）式中: G- 车身总质量Kg；L- 履带接地长度m。经过计算：NLGq36283.026002. 形成转向阻力矩M的反力都是横向力且是均匀分布的。履带拖拉机牵引负荷在转向时存在横向分力，在横向分力的影响下，车辆的转向轴线将由原来通过履带接地几何中心移至21OO，移动距离为0 x。根据上述假设，转向时地面对履带支承段的反作用力的分布为矩形分布。在履带支承面上任何一点到转动中心的距离为x，则微小单元长度为xd，分配在其上的车体重力为xqd，总转向阻力矩可按下式：0020202xLxLxxqxdqxdM（12）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - -

44、 - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 32 页 - - - - - - - - - 式中: 转向阻力系数。（经查表计算：45.015.085.0maxBR式中: max- 车辆作急转弯时转弯的转向阻力系数；B- 履带轨距。）将式（11）代入上式积分得并简化得：4GLM（13）即：mNGLM56483.060045.04（2) 当转向半径,2BR如图 7 所示，两侧履带都向前运动，此时两侧履带受地面摩擦阻力朝同一方向（即行驶的反方向），外侧、内侧履带受力分别为：BMFFBMFFfqfq1122（14)FMGGFq2Fq1f1Ff2B图 7

45、此时转向示意图Figure 7 At this point to sketch 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 32 页 - - - - - - - - - （3) 当转向半径20BR，如图 8 所示，此时两侧履带受地面摩擦阻力朝反方向，外侧、内侧履带受力分别为：BMFFBMFFfqfq1122（15）式中: 11,qfFF分别为内侧前进阻力和驱动力；22,qfFF分别为外侧前进阻力和驱动力。考虑机体的重心在中心位置，所以履带的前进阻力为：GfFFff2

46、121（16）式中: f 履带滚动阻力系数（ 即NGfFFff302121）转向时的最大驱动力矩为：rFFMqq21max,max式中：r- 驱动轮节圆半径。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 32 页 - - - - - - - - - FMGGFq2Fq1f1Ff2B图 8 此时转向示意图 Figure 8 At this point to sketch大半径区2BR转向行驶时主动轮上的力：222212fGFfGFqq（17）小半径区20BR转向行驶时主

47、动轮上的力：222212fGFfGFqq（18）式中：- 转向比，BL。转向时的最大驱动力矩为：rFFMqq21max,max经过以上介绍及公式计算得：mNM56名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 32 页 - - - - - - - - - 分别计算转向半径202BRBR和的情况，得到mNrFMq.8.1662max。与根据文献“履带车辆行驶力学”，得主动轮上的最大的驱动力及力矩为：mNrFMq8.1662max所得结果相同。5履带底盘重要零部件的计算及校

48、核5.1 轴的设计与校核5.1.1 轴的尺寸设计轴的设计要求：（ 1）便于加工，轴上零件要易于拆装；（2）轴和轴上零件要有准确的工作关系；（ 3）个零件要牢固可靠地相对固定；（4）改善受力状况，减小应力集中。设计中驱动轮传动轴大致结构如下图所示：图 9 驱动轮传动轴 Figure 9 Driving wheel drive shaft轴总长为 240mm ，从左至右依次为AF段。A段：根据强度计算出直径d1=43mm ，其长度为 78mm ，安装驱动轮，传递电动机动力，根据驱动轮选的键的型号为12*66。左面有个螺纹孔，直径为20mm 。B段：安装轴承盖和密封圈，直径d2=63mm ，长度为

49、22mm 。C段：安装套筒和深沟球轴承，直径d4=47mm ，长度为 84mm ，其中轴承与轴采用过盈配合，选用基孔制。D段：安装套筒，直径d5=44mm ，长度为 15mm 。E段：安装轴承盖和密封圈，直径d6=40mm ，长度为 17mm 。F 段：安装皮带轮，直径d7=33mm ，长度 24mm, 传递动力，所选键的型号为7*16。右面有个螺纹孔，直径为12mm 。5.1.2 轴的校核名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 32 页 - - - - - -

50、 - - - 对驱动轮传动轴进行校核，受力如下图所示。图 10 传动轴受力状况 Figure 10 Stress state of the shaftAB段：mNLFxM256)(11弯矩图如下 : 图 11 AB 段弯矩图 Figure 11 AB section bending moment diagram 由弯矩图可知 AB段最大弯矩在 B点，又 AB段直径已知 d=43mm ，故该处抗弯系数33zmm8 .732dW（19）最大弯应力为：MPaW8 .32MZBmax（20）所以该段符合设计要求。BC段：可知该段只受一个扭矩，根据公式：0MTmin/9549rkwmNnPM（21）mN