小型工程机械底盘设计_带图纸
小型工程机械底盘设计[20191210110615]
摘要
本文主要是对小型工程机械底盘进行设计，根据设计依据及要求，完成多功能小型工程机械底盘系统，含行走机构系统的设计，进一步掌握了底盘设计方法和步骤。先是对小型工程机械和底盘做了一些阐述，随后对底盘主要结构的尺寸进行了计算确定，完成小型履带式液压工程机械底盘的总体设计。工程机械底盘主要由四部分组成，本文主要对其中的一部分作了设计计算，即行走机构计算。行走系统的重点就是 “四轮一带”，特别是对驱动轮和导向轮做了详细的选型设计，其次也对液压马达进行了选型设计，确定其功率和排油量。
摘要 I
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:小型工程机械履带式底盘四轮一带液压
目 录
目录 III
第一章 绪论 1
1.1 课题的目的和意义 1
1.2 本设计所要完成的主要任务 2
第二章 总体方案设计 3
2.1 履带式液压工程机械的组成 3
2.2 设计依据 3
2.2.1 履带式工程机械行走装置的主要特点: 3
2.2.2 设计参数: 3
2.3 总体设计原则 3
2.4传动方式的比较与选择 4
2.4.1 机械传动 4
2.4.2 液压传动 5
2.5 行走方式的比较与选择 6
第三章 主要参数的确定 7
3.1 总体几何尺寸的设计 7
3.2 功率参数计算与确定 9
3.3 行走装置的牵引力计算 10
3.4 液压马达主要参数计算确定与选择 13
第四章 减速器的结构确定与选型 16
4.1减速器方案的选择 16
4.2行星减速器传动方案的选定 16
4.3 减速器传动比的分配原则 17
4.4行星减速器齿轮传动比的确定 17
第五章 小型工程机械的张紧装置设计 19
5.1 张紧装置设计要求 19
5.2 张紧弹簧的设计 19
第六章 四轮一带及其他部件选型 23
6.1 履带的选择 23
6.1.1整体式履带 23
6.1.2组合式履带 23
6.2悬架选型与制动器选型 24
6.2.1悬架选型 24
6.2.2 制动器选型 24
6.3 驱动轮主要参数的确定及强度校核 24
6.4 导向轮的选型 25
6.5 支重轮选型与计算 26
6.6 拖链轮选型 27
第七章 结语 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1 课题的目的和意义
20世纪80年代，对工程机械分为八大类，进入90年代以后，随着工程机械品种的不断增加，很多专家、学者对其分类进行了重新审视，分成九类、十类各有说词， 不一而同。工程机械常用于建筑、公路、铁路、水电、农林、矿山、港口、国防等工程建设中，用途十分广泛。
根据不同形式的行走机构，工程机械底盘分为轮胎式底盘和履带式底盘。轮胎式行走装置在机械工程运用不多，其主要优点是：高速，良好的操作性能，机动性能好，方便，快捷，生产效率高等优点，但轮胎式工程机械对工作环境，特别是路况要求高。因为履带式工程机械的高附着力，所以通过阻隔性能好，接地比压小，能在潮湿的地区使用，也可以在砾石地区良好的作业，抗磨损性能好，爬地能力也很强，适合在山区作业。履带式行走系与轮胎式相比有以下特点：跟轮式工程机械相比，履带式承接大，接地比压小，所以在松软的湿陷性软土上不陷入，从而滚动阻力小，可以更好的发挥它的牵引力；由于履带式行走系质量大，惯性作用明显，所以结构必须具有缓冲作用的弹性元件。履带式行走系统结构通常都比较复杂，而且磨损也较为严重，金属损耗也大，维修和保养任务繁重，速度在一定程度上受到限制；目前，履带式液压工程机械的行走装置，除特殊用途外，大多都是通用类型的底盘，所以底盘结构形式越来越有趋同化的趋势。根据底盘的功用不同，可以将工程机械底盘分为牵引底盘和承载底盘。牵引底盘适用于依靠牵引力、崛起力完成主要作业的机械，如装载机、推土机底盘；承载底盘适用于停机状态依靠底盘的承载力和工作装置的挖掘力、提升力完成主要作业的机械，如挖掘机、起重机底盘。
机械传动系统多用于小型工程机械；液力机械传动系统多用于大中型机械； 液压传动系统大多运用于小型机械；电传动系统大多运用于大型机械。在小型工程机械上采用液压传动系统较多，自卸载重汽车、铲运机和矿用装载机等大型机械多采用电传动系统。
该课题结合机械专业的教学内容和国内外小型工程机械的应用与发展。现在小型工程机械的应用越来越多，发展前景很宽广，特别是农用机械方面更加显著，由于是在农村地区使用广泛，且这些地方的道路不是很好，所以进一步研究和改善工程机械底盘有着十分重要的意义。另外本文主要是对小型工程机械底盘进行设计，根据设计依据及要求，完成多功能小型工程机械底盘系统，含行走机构系统的设计，进一步掌握底盘设计方法和步骤。选择这个课题，对我的很多方面都有好处，一方面可以让我巩固自己所学的专业知识和专业技能，另一方面提升了我独立思考以及分析具体问题并解决问题的能力，最重要的是培养我学习接受新知识的能力，为未来的工作打下基础，意义重大。
1.2 本设计所要完成的主要任务
1.行走机构的总体结构方案设计
2.液压马达的选型设计
3.减速器方案选型设计
4.履带式底盘行走系（行走装置和悬架机构）的设计，重点是四轮一带
5.绘制草图布局，进一步绘制总装配图和零件图
第二章 总体方案设计
2.1 履带式液压工程机械的组成
2.2 设计依据
2.2.1 履带式工程机械行走装置的主要特点:
① 牵引力大（一般来说每条履带的牵引力占据机重的30-45%），接地比压小(通常取5-16 ),转弯半径较小，机动性能好；
② 采用液压传动系统，可以达到无极变速；
③ 每条履带都由独自的液压驱动装置及减速装置。
2.2.2 设计参数:
① 载重 1T
② 最大行走速度 3km/h
③ 机重 1.7T
2.3 总体设计原则
进行小型工程机械底盘的总体设计应遵守下列原则：：
①满足使用性要求、经济要求、劳动保护原则的要求、工艺要求、机械结构性能要求，部分零部件满足耐磨性要求;
②在不加高行走装置总高度的前提下使行走装置到地面的距离尽可能地大，使工程机械在不平整地面上行走时，要有很好的越过障碍物的能力，努力提升机器对各种行驶条件和作业环境的适应性；
③减少工程机械的接地比压或具有较大的承接面积，可以达到满足工程机械的稳定性的作用。工程机械在斜坡行走时不可以有倒退现象，作业时不发生滑坡现象，努力提升作业时的安全可靠性；
④工程机械的行走装置尺寸应符合国家公路运输的原则，而且外观美；
⑤每个组件的性能应协调，匹配，努力优化整体结构和性能，而不是盲目追求局部结构的性能优化，否则，可能会导致整体性能下降，以至于产生薄弱环节；
⑥对于继承与创新的辩证关系的正确认识，采用成熟的技术，通过理性理论的分析，进行必要的科学实验环节，有利于开拓创新。
2.4传动方式的比较与选择
传动系统是行走机构与动力装置间的动力传动和操作以及控制的机构组成的系统。它将输出功率传递给驱动轮，而且可以让功率输出特性发生变化，以满足工程机械工作行驶的要求。
传动系统通常可以分为机械式、液力机械式、液压式和电传动式等多种传动系统。机械传动系统和液压传动系统多用于小型工程机械；液力机械和电传动系统多用于大中型机械。
表 2-1主要传动方式比较
特性及性能比较 功能与重量比 转矩与转动惯量比 响应速度 可控性 负载刚度 调速范围
机械传动 小 小 低 差 中等 小
电传动 小 小 中等 一般 低 中等
液压传动 大 大 高 好 高 大
2.4.1 机械传动
机械传动不言而喻主要是通过机械零部件传递动力。机械传动的优点：结构是比较容易设计的，价格不高，可靠性好，重量轻，维修方便，操作不复杂，传动效率高。所以，还是有很大一部分的工程机械使用机械传动。但这些年在工程机械，液压机械传动或其他传动方式应用越来越广泛了。
机械传动也存在许多缺点：
（1）工作时阻力的变化将直接影响到柴油机的工作性能，为了充分利用柴油机的功率，只能在变速器上下功夫，以至于其结构变得复杂，同时提高了司机的换档次数；负载急剧变化的情况下，柴油机很容易过载熄火。这就是要求司机对这些情况很熟悉且有一定的操作技巧；
（2）对工程机械的循环操作，通常就是方向上的前进、后退和改变车速，频繁换档，而且换挡的时候离合器还要分开，这样司机长时间工作劳动量大，会比较疲劳；
（3）无论是履带式工程机械还是轮式工程机械，由于都是以低速行驶且阻力不小，在作业情况下换档自然会熄火。要实现原地起步的目的，同时要在很短时间内快速加速到某个速度，通常必须使用低档，所以，在工作时发动机利用率不足，生产率也就下降了。另外，停车档还会干扰机械的通过性能；
（4） 传动系统原件承受着外部的冲击，它的每个零部件都会被柴油机影响，同时在行驶过程中也会引起冲击载荷的变化，它又通过传动系统直接影响柴油机，以至于降低了柴油机和传动系统中各个零部件的寿命。此外，柴油发动机的强烈的变负荷条件下工作，会降低平均输出功率；
（5）机械传动无法实现无极变速，远距离传动也有难度。
以上不足，在急剧变化的阻力和驱动方向变化的条件是特别明显。所以，机械传动系统是一种适用于连续稳定条件下工程机械运行的系统。
2.4.2 液压传动
通过与其它方式的比较，液压传动表现了它特有的优势。液压传动的主要优点：
（1）重量轻，体积小，当突然过载或停车时，由于惯性力较小，也不会发生大的冲击；很容易实现过载保护；
（2）能够实现无极变速和实现牵引力的无限调整；
（3）改变方向很容易，不需要改变电机旋转方向，就能够轻松的完成工作机构的旋转和直线的往复转换；操作和控制简便方便，减轻人的工作量；
（4）由于使用油液为介质，磨损较小，使用寿命长；
液压传动存在的缺点：
（1）对液压传动的维护提出了更高的要求，液压油必须保持清洁；
（2）液压元件的维修和保养是复杂的，而且对员工需要更高水平的技术；
（3）液压传动对温度变化的敏感性影响到它的工作稳定性。因此通常工作温度在-18℃~65℃范围内，不宜过高也不宜过低。
经过以上分析比较，在结合本次毕业设计的要求，在考虑到可行性和经济性上，本次毕业设计使用液压传动系统。
2.5 行走方式的比较与选择
根据不同形式的行走机构，工程机械分为轮胎式底盘和履带式底盘。轮胎式行走装置在机械工程运用不多，其主要优点是：高速，良好的操作性能，机动性能好，方便，快捷，生产效率高等优点，但轮胎式工程机械对工作环境，特别是路况要求高。因为履带式工程机械的高附着力，所以通过阻隔性能好，接地比压小，能在潮湿的地区使用，也可以在砾石地区良好的作业，抗磨损性能好，爬地能力也很强，适合在山区作业。
履带式行走系与轮胎式相比有以下特点：
（1）跟轮式工程机械相比，履带式承接大，接地比压小，所以在松软的湿陷性软土上不陷入，从而滚动阻力小，可以更好的发挥它的牵引力。
（2）由于履带式行走系质量大，惯性作用明显，所以结构必须具有缓冲作用的弹性元件。履带式行走系统结构通常都比较复杂，而且磨损也较为严重，金属损耗也大，维修和保养任务繁重，速度在一定程度上受到限制。
（3）目前，履带式液压工程机械的行走装置，除特殊用途外，大多都是通用类型的底盘，所以底盘结构形式越来越有趋同化的趋势。
摘要
本文主要是对小型工程机械底盘进行设计，根据设计依据及要求，完成多功能小型工程机械底盘系统，含行走机构系统的设计，进一步掌握了底盘设计方法和步骤。先是对小型工程机械和底盘做了一些阐述，随后对底盘主要结构的尺寸进行了计算确定，完成小型履带式液压工程机械底盘的总体设计。工程机械底盘主要由四部分组成，本文主要对其中的一部分作了设计计算，即行走机构计算。行走系统的重点就是 “四轮一带”，特别是对驱动轮和导向轮做了详细的选型设计，其次也对液压马达进行了选型设计，确定其功率和排油量。
摘要 I
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:小型工程机械履带式底盘四轮一带液压
目 录
目录 III
第一章 绪论 1
1.1 课题的目的和意义 1
1.2 本设计所要完成的主要任务 2
第二章 总体方案设计 3
2.1 履带式液压工程机械的组成 3
2.2 设计依据 3
2.2.1 履带式工程机械行走装置的主要特点: 3
2.2.2 设计参数: 3
2.3 总体设计原则 3
2.4传动方式的比较与选择 4
2.4.1 机械传动 4
2.4.2 液压传动 5
2.5 行走方式的比较与选择 6
第三章 主要参数的确定 7
3.1 总体几何尺寸的设计 7
3.2 功率参数计算与确定 9
3.3 行走装置的牵引力计算 10
3.4 液压马达主要参数计算确定与选择 13
第四章 减速器的结构确定与选型 16
4.1减速器方案的选择 16
4.2行星减速器传动方案的选定 16
4.3 减速器传动比的分配原则 17
4.4行星减速器齿轮传动比的确定 17
第五章 小型工程机械的张紧装置设计 19
5.1 张紧装置设计要求 19
5.2 张紧弹簧的设计 19
第六章 四轮一带及其他部件选型 23
6.1 履带的选择 23
6.1.1整体式履带 23
6.1.2组合式履带 23
6.2悬架选型与制动器选型 24
6.2.1悬架选型 24
6.2.2 制动器选型 24
6.3 驱动轮主要参数的确定及强度校核 24
6.4 导向轮的选型 25
6.5 支重轮选型与计算 26
6.6 拖链轮选型 27
第七章 结语 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1 课题的目的和意义
20世纪80年代，对工程机械分为八大类，进入90年代以后，随着工程机械品种的不断增加，很多专家、学者对其分类进行了重新审视，分成九类、十类各有说词， 不一而同。工程机械常用于建筑、公路、铁路、水电、农林、矿山、港口、国防等工程建设中，用途十分广泛。
根据不同形式的行走机构，工程机械底盘分为轮胎式底盘和履带式底盘。轮胎式行走装置在机械工程运用不多，其主要优点是：高速，良好的操作性能，机动性能好，方便，快捷，生产效率高等优点，但轮胎式工程机械对工作环境，特别是路况要求高。因为履带式工程机械的高附着力，所以通过阻隔性能好，接地比压小，能在潮湿的地区使用，也可以在砾石地区良好的作业，抗磨损性能好，爬地能力也很强，适合在山区作业。履带式行走系与轮胎式相比有以下特点：跟轮式工程机械相比，履带式承接大，接地比压小，所以在松软的湿陷性软土上不陷入，从而滚动阻力小，可以更好的发挥它的牵引力；由于履带式行走系质量大，惯性作用明显，所以结构必须具有缓冲作用的弹性元件。履带式行走系统结构通常都比较复杂，而且磨损也较为严重，金属损耗也大，维修和保养任务繁重，速度在一定程度上受到限制；目前，履带式液压工程机械的行走装置，除特殊用途外，大多都是通用类型的底盘，所以底盘结构形式越来越有趋同化的趋势。根据底盘的功用不同，可以将工程机械底盘分为牵引底盘和承载底盘。牵引底盘适用于依靠牵引力、崛起力完成主要作业的机械，如装载机、推土机底盘；承载底盘适用于停机状态依靠底盘的承载力和工作装置的挖掘力、提升力完成主要作业的机械，如挖掘机、起重机底盘。
机械传动系统多用于小型工程机械；液力机械传动系统多用于大中型机械； 液压传动系统大多运用于小型机械；电传动系统大多运用于大型机械。在小型工程机械上采用液压传动系统较多，自卸载重汽车、铲运机和矿用装载机等大型机械多采用电传动系统。
该课题结合机械专业的教学内容和国内外小型工程机械的应用与发展。现在小型工程机械的应用越来越多，发展前景很宽广，特别是农用机械方面更加显著，由于是在农村地区使用广泛，且这些地方的道路不是很好，所以进一步研究和改善工程机械底盘有着十分重要的意义。另外本文主要是对小型工程机械底盘进行设计，根据设计依据及要求，完成多功能小型工程机械底盘系统，含行走机构系统的设计，进一步掌握底盘设计方法和步骤。选择这个课题，对我的很多方面都有好处，一方面可以让我巩固自己所学的专业知识和专业技能，另一方面提升了我独立思考以及分析具体问题并解决问题的能力，最重要的是培养我学习接受新知识的能力，为未来的工作打下基础，意义重大。
1.2 本设计所要完成的主要任务
1.行走机构的总体结构方案设计
2.液压马达的选型设计
3.减速器方案选型设计
4.履带式底盘行走系（行走装置和悬架机构）的设计，重点是四轮一带
5.绘制草图布局，进一步绘制总装配图和零件图
第二章 总体方案设计
2.1 履带式液压工程机械的组成
2.2 设计依据
2.2.1 履带式工程机械行走装置的主要特点:
① 牵引力大（一般来说每条履带的牵引力占据机重的30-45%），接地比压小(通常取5-16 ),转弯半径较小，机动性能好；
② 采用液压传动系统，可以达到无极变速；
③ 每条履带都由独自的液压驱动装置及减速装置。
2.2.2 设计参数:
① 载重 1T
② 最大行走速度 3km/h
③ 机重 1.7T
2.3 总体设计原则
进行小型工程机械底盘的总体设计应遵守下列原则：：
①满足使用性要求、经济要求、劳动保护原则的要求、工艺要求、机械结构性能要求，部分零部件满足耐磨性要求;
②在不加高行走装置总高度的前提下使行走装置到地面的距离尽可能地大，使工程机械在不平整地面上行走时，要有很好的越过障碍物的能力，努力提升机器对各种行驶条件和作业环境的适应性；
③减少工程机械的接地比压或具有较大的承接面积，可以达到满足工程机械的稳定性的作用。工程机械在斜坡行走时不可以有倒退现象，作业时不发生滑坡现象，努力提升作业时的安全可靠性；
④工程机械的行走装置尺寸应符合国家公路运输的原则，而且外观美；
⑤每个组件的性能应协调，匹配，努力优化整体结构和性能，而不是盲目追求局部结构的性能优化，否则，可能会导致整体性能下降，以至于产生薄弱环节；
⑥对于继承与创新的辩证关系的正确认识，采用成熟的技术，通过理性理论的分析，进行必要的科学实验环节，有利于开拓创新。
2.4传动方式的比较与选择
传动系统是行走机构与动力装置间的动力传动和操作以及控制的机构组成的系统。它将输出功率传递给驱动轮，而且可以让功率输出特性发生变化，以满足工程机械工作行驶的要求。
传动系统通常可以分为机械式、液力机械式、液压式和电传动式等多种传动系统。机械传动系统和液压传动系统多用于小型工程机械；液力机械和电传动系统多用于大中型机械。
表 2-1主要传动方式比较
特性及性能比较 功能与重量比 转矩与转动惯量比 响应速度 可控性 负载刚度 调速范围
机械传动 小 小 低 差 中等 小
电传动 小 小 中等 一般 低 中等
液压传动 大 大 高 好 高 大
2.4.1 机械传动
机械传动不言而喻主要是通过机械零部件传递动力。机械传动的优点：结构是比较容易设计的，价格不高，可靠性好，重量轻，维修方便，操作不复杂，传动效率高。所以，还是有很大一部分的工程机械使用机械传动。但这些年在工程机械，液压机械传动或其他传动方式应用越来越广泛了。
机械传动也存在许多缺点：
（1）工作时阻力的变化将直接影响到柴油机的工作性能，为了充分利用柴油机的功率，只能在变速器上下功夫，以至于其结构变得复杂，同时提高了司机的换档次数；负载急剧变化的情况下，柴油机很容易过载熄火。这就是要求司机对这些情况很熟悉且有一定的操作技巧；
（2）对工程机械的循环操作，通常就是方向上的前进、后退和改变车速，频繁换档，而且换挡的时候离合器还要分开，这样司机长时间工作劳动量大，会比较疲劳；
（3）无论是履带式工程机械还是轮式工程机械，由于都是以低速行驶且阻力不小，在作业情况下换档自然会熄火。要实现原地起步的目的，同时要在很短时间内快速加速到某个速度，通常必须使用低档，所以，在工作时发动机利用率不足，生产率也就下降了。另外，停车档还会干扰机械的通过性能；
（4） 传动系统原件承受着外部的冲击，它的每个零部件都会被柴油机影响，同时在行驶过程中也会引起冲击载荷的变化，它又通过传动系统直接影响柴油机，以至于降低了柴油机和传动系统中各个零部件的寿命。此外，柴油发动机的强烈的变负荷条件下工作，会降低平均输出功率；
（5）机械传动无法实现无极变速，远距离传动也有难度。
以上不足，在急剧变化的阻力和驱动方向变化的条件是特别明显。所以，机械传动系统是一种适用于连续稳定条件下工程机械运行的系统。
2.4.2 液压传动
通过与其它方式的比较，液压传动表现了它特有的优势。液压传动的主要优点：
（1）重量轻，体积小，当突然过载或停车时，由于惯性力较小，也不会发生大的冲击；很容易实现过载保护；
（2）能够实现无极变速和实现牵引力的无限调整；
（3）改变方向很容易，不需要改变电机旋转方向，就能够轻松的完成工作机构的旋转和直线的往复转换；操作和控制简便方便，减轻人的工作量；
（4）由于使用油液为介质，磨损较小，使用寿命长；
液压传动存在的缺点：
（1）对液压传动的维护提出了更高的要求，液压油必须保持清洁；
（2）液压元件的维修和保养是复杂的，而且对员工需要更高水平的技术；
（3）液压传动对温度变化的敏感性影响到它的工作稳定性。因此通常工作温度在-18℃~65℃范围内，不宜过高也不宜过低。
经过以上分析比较，在结合本次毕业设计的要求，在考虑到可行性和经济性上，本次毕业设计使用液压传动系统。
2.5 行走方式的比较与选择
根据不同形式的行走机构，工程机械分为轮胎式底盘和履带式底盘。轮胎式行走装置在机械工程运用不多，其主要优点是：高速，良好的操作性能，机动性能好，方便，快捷，生产效率高等优点，但轮胎式工程机械对工作环境，特别是路况要求高。因为履带式工程机械的高附着力，所以通过阻隔性能好，接地比压小，能在潮湿的地区使用，也可以在砾石地区良好的作业，抗磨损性能好，爬地能力也很强，适合在山区作业。
履带式行走系与轮胎式相比有以下特点：
（1）跟轮式工程机械相比，履带式承接大，接地比压小，所以在松软的湿陷性软土上不陷入，从而滚动阻力小，可以更好的发挥它的牵引力。
（2）由于履带式行走系质量大，惯性作用明显，所以结构必须具有缓冲作用的弹性元件。履带式行走系统结构通常都比较复杂，而且磨损也较为严重，金属损耗也大，维修和保养任务繁重，速度在一定程度上受到限制。
（3）目前，履带式液压工程机械的行走装置，除特殊用途外，大多都是通用类型的底盘，所以底盘结构形式越来越有趋同化的趋势。
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