机械毕业设计（论文）橡胶履带牵引车辆高速行走机构设计（全套图纸）.doc

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1、橡胶履带牵引车辆高速行走机构设计前言拖拉机是用于牵引和驱动各种配套机具，完成农业田间作业、各种土石方工程作业、运输作业和固定作业等的动力机械经过100多年的演变，拖拉机已成为一种世界的动力机械，并已由原始的牲畜动力替代者发展成为现代的多种用途机械装备：许多新结构、新科技的采用，大大扩展了现代拖拉机得到功用和效率。拖拉机产品的发展历程已经表明，它在国民经济发展中有着重要的作用。并已在农业、林业、工程建设、交通运输中广泛使用。用拖拉机及其配套机具装备农业是进行农业技术改造的重要手段，也是实现农业现代化的重要保证。拖拉机作为自走式动力机械，可以带动各种农机具完成田间耕作和固定作业，也可以带挂车完成道

2、路与田间运输作业。它已经成为广大农村发展农业生产、农村商品流通和提高劳动生产率必不可少的生产工具。以工程作业为主的履带式拖拉机，可配带推土铲、松土器、铲运机、平地机等作业机具完成国民经济各种建设项目中的土石方施工作业，它们也有农业变型产品，在恶劣、繁重的田间作业条件下更能发挥其独特的作用。以农业用为主的履带拖拉机，除可完成各种农田作业外，亦可发展工程用变型，如带推土铲、铲运机等作业机具，完成以土方作业为主的工程作业，在农田水利建设和土方为主的工程建设中发挥重要作用。轮式和手扶拖拉机的工程变型也在发展中，并在农业工程、水利施工、机场港口作业、道路建设等方面发挥作用。总之，世界各国都把拖拉机作为农

3、业机械化和工程建设的重要装备，拖拉机的年产量和拥有量早已成为一个国家农业机械化水平和工程建设水平的重要标志之一。本次设计有十名同学参与，由张文春老师和曹青梅老师指导，并参阅了大量的文献，资料。在此一并谢过。鉴于本人水平有限，书中难免有疏漏谬误之处，望读者批评，指正。目录中文摘要.3英文摘要 .4第一章 橡胶履带行走系的总体设计1.1 橡胶履带行走系类型的选择5 1.2 平衡台车行走系的总体设计6第二章 橡胶履带2.1 橡胶履带的设计计算8第三章 驱动轮3.1 驱动轮的选择103.2驱动轮的设计计算11第四章 支重轮4.1 支重轮的选择124.2 支重轮的设计计算13第五章 托轮5.1 托轮的选

4、择14第六章 张紧轮和缓冲装置6.1张紧轮和缓冲装置的选择156.2 张紧轮和缓冲装置的设计计算16第7章 结论 17参考文献 18附录 19致谢 20外文资料翻译21摘 要拖拉机行业发展至今，新产品层出不穷，然而要想设计一类成功的机型也不是运用新技术越多越好，而要考虑自身的生产能力，同类机型的参数，市场的饱和程度等等多方面的因素。而如何在众多的技术中合理的选择搭配，形成一款符合市场需求的机型不是十分容易的事情。经过我们小组的调查，讨论最终认为设计履带拖拉机最为合适。而我有幸成为本次设计任务的关键部位履带拖拉机的行走机构。我的首要任务是确定行走机构的各个组成部分的主要参数（包括集合参数和性能参

5、数等）其次，要协调各零部件的外行尺寸，运动空间及相关的联系尺寸，参数等，确保在满足各项性能的前提下达到优化配置。因此，我本次设计过程中所确定的基本的设计方法就是协调配合履带拖拉机行走机构（即履带拖拉机行走系）由履带行走装置和悬架组成。履带行走装置包括履带、驱动轮、支重轮、托轮、张紧轮和张紧装置组成。悬架包括连接拖拉机机架和支重轮的全部构件。 履带行走装置的设计要求主要是保证拖拉机附着性能，降低接地压力，减小滚动阻力，提高零件寿命。悬架设计要求主要是保证拖拉机的行驶平顺性和稳定性。 关键词：拖拉机，行走机构，设计，橡胶履带。The rubber crawling traction vehicle

6、s high speed walk the organization designAbstractThe tractor profession development until now, the new product emerges one after another incessantly, however must want to design a kind of successful type utilizes the new technology more the better, but must consider own productivity, similar type pa

7、rameter, market saturated degree and so on various factor. How but the reasonable choice matches in the multitudinous technology, forms section to conform to the market demand type is not the extremely easy matter.After our groups investigation, the discussion finally thought the design caterpillar

8、tractor is most appropriate. But I become this design duty the essential spot caterpillar tractor to walk fortunately the organization. My most important task is the determination walks the organization each constituent main parameter (including lumped parameters and performance parameter and so on)

9、 next, must coordinate various spare parts the unprofessional size, the movement space and the correlation relation size, the parameter and so on, guarantees is satisfying each performance the premise to issue to the optimized disposition. Therefore, in my this design process determined the basic de

10、sign method is the sychromesh.The caterpillar tractor walks the organization (namely caterpillar tractor to walk is) walks the installment by the caterpillar band and the suspension fork is composed. The caterpillar band walks the installment including the caterpillar band, the driving gear, a heavy

11、 wheel, holds the wheel, the stretching pulley and the stretching device group: Suspension fork including connection tractor rack and heavy wheel complete component.The caterpillar band walks the installment design request mainly is guaranteed the tractor adheres to stick cohere the performance, red

12、uces the earth pressure, reduces the rolling resistance, enhances the components life. The suspension fork design request mainly is guarantees the tractor the smooth running and the stability. Key word: The tractor, Walks the organization, The design，Rubber caterpillar band.第一章 橡胶履带行走系的总体设计1.1 橡胶履带行

13、走系类型的选择 履带拖拉机行走系可按台车架的不同型式（即支重轮之间彼此之间不同的接地方式）分为二大类：整体台车行走系和非整体台车（1） 整体台车行走系 每侧的支重轮、托轮、张紧轮及缓冲装置都安装在一个整体台车架上。每侧的各支重轮轮轴心线的相对位置固定不变，各支重轮之间的距离较小，因而在平坦松软地面上的接地压力比较均匀，附着性能较好，适用于牵引和推土作业。整体台车架结构坚固，便于安装各种作业机具，是美国、日本和欧洲等国佛年工业用活农业用履带拖拉机行走系的主要型式。中国，俄国等国 家重要在工业履带拖拉机及从事开荒和粘重土壤作业的大型农业用履带拖拉机上采用。这种行走系由于长度方向尺寸较短，重心较低，

14、所以稳定性好，也可用于小型履带拖拉机。但整体台车行走系质量较大，约占整个拖拉机质量的40%-50%，因此成本较高，同时行驶平顺性较差，限制了工作速度的提高。即采用弹性悬架，其最高速度通常也不超过12Km/h。整体台车行走系行驶性较差的原因，一方面是台车架上部件多，质量大，在悬架缓冲系统中属于非弹簧支承重量，恶化了系统的缓冲频率特性；另一方面是整体台车行走系每侧的支重轮相对位置相对固定，使履带对地方的包络效应加大了机体的振动。（2） 非整体台车（平衡台车或独立台车）行走系每侧的支重轮安装在两个或两个以上的平衡台车或独立台车上，特点是各支重轮的相对位置不固定。托轮、张紧轮和张紧缓冲装置固定在机架上

15、，它们处在悬架弹簧之上，从而减少了非弹簧支承部分的重量；同时各支重轮可以上、下相对移动，对地面的仿形作用较好，故行驶平顺性较好。1) 平衡台车行走系每侧有23个平衡台车，各台车又两个或两个以上支重轮彼此用平衡膀或平衡杠杆联接。其支重轮直径一般较大，在硬地面滚动阻力小，同时平衡台车对不平地面的适应性较好，并且非弹簧支承重量小，适合提高作业速度。加上重量小，适合提高作业速度。加上重量轻，成本低，拆装方便，使中国、前苏联、朝鲜和东欧等国农业及林业履带拖拉机行走系的主要形式。由于在泥雪中自洁性能较好这种行走系也用于加拿大、英国等国家生产的沼泽地、雪地和滩涂地区工作的拖拉机。2) 独立台车行走系每个支重

16、轮独立通过弹性元件与机体相连，平顺性更好，但结构较复杂。已应用于前苏联110kW的高速农业拖拉机和180kW以上的工业用拖拉机上。3) 混合式行走系 从70年代开始，在前苏联、美国、日本等国生产的220735kW大型工业用履带拖拉机上出现了混合式行走系。其结构和整体台车行走系相似，但支重轮不是直接固定在台车架相连。他兼用整体台车和非整体台车两类行走系的优点，但其结构复杂，在农业拖拉机上尚未采用。 根据整体台车行走系和非整体台车行走系的不同特点，满足农业作业对行走机构的要求。整体台车行走系的结构对于不平稳的地面行驶不稳定，晃动较大。速度较慢。不满足设计要求的高速行走机构。所以选择非正体台车行走系

17、，而只有平衡台车行走系满足设计要求。因为这种类型的拖拉机行走系重量轻，成本低，拆装维修方便。适用于各种农业的需求。而独立台车行走系和混合式行走系结构复杂，不适合农业作业生产。故选择非正体台车行走系的平衡台车行走系这种行走系为这次设计的课题。能满足设计要求和农业作业。1.2 平衡台车行走系的总体设计平衡台车行走系形势多样没，彼此的结构差异较大。下面简述总体设计时的一些主要共同特点。（1）悬架型式的选择 平衡台车行走系得悬架分为刚性、半刚性和弹性三种，为发挥平衡台车缓冲性能好的优点，常用弹性悬架，这样拖拉机的工作速度可提高到1012km/h以上。中国、前苏联、东欧和朝鲜等国的农业、林业拖拉机多采用

18、这种型式。在工作速度不高，悬架承载较大时，可采用半刚性悬架。与弹性悬架相比，拖拉机行驶速度降低40%左右。刚性悬架仅用于行驶速度很低的少数起重机，挖掘机等工程机械上。在英国和前苏联的个别工业用拖拉机上，也采用了刚性悬架，但同时在支重轮轮毂处安装了橡胶减振器，增强了缓冲效果，使其速度达到15km/h左右。有的机械在左、右侧前台车之间用横置平衡元件（平衡梁或平衡扭杆）连接，即用三点支承（每侧两个台车）或五点支承（每侧三个台车）以进一步改善对不平地面的适应性。根据三个不同悬架的特别，结合设计要求要使其高速行走，则刚性悬架不能满足要求，故排除此种悬架。而半刚性悬架不适合用于农业作业，故这种悬架也不能满

19、足设计要求。所以综合以上三种不同的悬架类型，结合设计要求高速行走机构，满足农业作业对行走机构的设计要求。故选择弹性悬架这种常用的悬架作为这次设计的主要悬架。（2）驱动轮 驱动轮可布置在拖拉机前部或后部。拖拉机行驶速度在1520km/h以下时，驱动轮后置，行走系功率损耗较小；速度高于此范围时，松边履带跳动较大，功率损耗增加，这是驱动轮前置较好。这里驱动轮选择最常用的后置，可以较好的满足行走系的设计要求。（3）履带 这里根据设计题目给的是橡胶履带，这种新型的履带在很大程序上弥补了刚履带机械的缺陷，使其兼有轮，履机械的双重优点。这种履带优点有噪音底 整体橡胶履带代替了履带板履带销刚结构，且行走系统各

20、轮与履带运动由刚件改为刚件对橡胶或者是橡胶件对橡胶件的运动，所以使橡胶履带车辆的噪音大大降低 。震动小 由于橡胶的吸震性能好，所以橡胶履带车辆比刚履带车辆普遍震动要小，从而可延长机器的寿命，减轻驾驶员的疲劳。油耗底 刚履带转动时，履带销与孔产生摩擦消耗功，而橡胶履带没有该项损失。速度快 行走机构相同的橡胶履带在设计时可以比刚履带速度提高15%左右。接地比压小 一般为1430KP，而轮式拖拉机的接地比压一般为110140KP。牵引力大 试验证明，装备橡胶履带车辆的牵引力是装备橡胶轮胎同类车辆牵引力的2倍。维护方便，维修费用底。缺点： 易脱轮 由于橡胶履带的刚性远不如刚履带因此当张紧里不足时，或行

21、走在凹 凸不平的路面，或爬越台阶和斜面行走转向时，易产生脱轮现象。一旦脱轮，会损坏橡胶履带。 装配，维修性差。 耐热，耐油性差。 易打滑 由于橡胶履带的履齿花纹，不如刚履带履齿入地切入性好，所以在一些有泥水的工况下，使用橡胶履带比使用刚履带易打滑。 成本高 。（4） 支重轮 对于农业和沼泽地拖拉机，为保证接地压力均匀，希望支重轮直径DZ2t，支重轮间距lz2t（t为履带节距），但结构上难以达到，有的就采用支重轮交错排列来改善接地压力分布，对于运输型拖拉机，往往DZ2t，3tlz6t.（5） 履带前倾角1=1525, 2=1525.此时履带的接地长度L=l+t=1622.当拖拉机前,后方安装较重

22、的作业机具时,为防止拖拉机前倾和后倾;或当拖拉机在潮湿松软的地面工作时,为增加接地面积,降低接地比压,有时将张紧轮或驱动轮接地.此时,L按延长到该轮中心下面计算.第2章 橡胶履带 履带的设计要求是附着力大，滚动阻力和转向阻力小，耐磨性好,寿命长，质量小。目前，对一般用途履带的只要设计要求是提高寿命。 履带按材料可分为金属履带，橡胶履带和橡胶金属履带。本章节主要介绍橡胶履带。 2.1 橡胶履带的设计计算 橡胶履带是用橡胶摸压成的整条连续履带，其心部用尼龙帘布和多条钢丝绳加强，外侧有橡胶履刺，内侧有驱动齿或导向筋是刚制件，且镶嵌硫化在橡胶带里。橡胶履带可在道路上行驶，且噪音小，速度可提高15%，同

23、时对土壤的接地压力均匀。现在已经广泛用语常规拖拉机。橡胶履带整体设计首先要确定选用型式，是采用摩擦式还是选用芯铁式。结合设计要求。选择芯铁式作为这次设计的方案。因为这种方式的橡胶履带比摩擦式橡胶履带不易打滑，机身较小，价格也较便宜。制品宽度 A 一般为：100mmA700mm 芯铁个数 B 为便于分段模具制造硫化，常选用偶数。齿距 C 一般为60mmC170mm，间距过小，不易制造，间距过大，橡胶履带行走中拍打振动大.根据履带节距标准选择t=170mm根据安装的机器的用途，重量，使用条件及行走系统的不同可选择种类繁多的芯铁，但常用的是P，R，W结构，具体尺寸如下： 芯铁类型 a b c d 主

24、要应用P 23 48 78 29 19 22用于重量小于2T的 建筑机械和农业机械R 44 64 64 29 15 14用于重量大于1T的农业机械用于重量大于2T的建 W 40 60 81 3237 11 13筑机械和农业机 a: 芯铁长，由橡胶履带带宽A决定，aA 两边呈机翼型 b: 芯铁宽，由橡胶履带节距 B决定，b4mm.目前也有用耐磨尼龙作整体支重轮，也有在钢轮缘上镶套橡胶或者尼龙轮缘，即可减少噪音和磨损，又可缓冲冲击，有利于提高车速。面压设计控制在 11kg/值左右。4.2 支重轮的设计计算 转轮的配置（安装支重轮的距离）不易过大，否则易脱轮，前后以200mm左右较合适。 a=n/2

25、t t.履带节距 b=(m+0.5)t n,m为整数（因为R/T接地长度根据机器性能需要是固定尺寸，所以n,m根据R/T接地长度选取整数后a,b再作微调）t=170mm 又因为2a+2b=1622 所以综合上面的可得出a=225.6mm b=585.4mm 圆整后 a=226mm b=585mm.支重轮轴的校核一般只用校核在垂直载荷Yz作用下的弯曲强度。对于平衡台车，其计算工况是拖拉机越过水平衡量且载荷集中在每侧一个支重轮上，此时： Yz=35000N 对于不转动的简支梁式支重轮轴，其弯曲应力为：=181MPa 式中a-支重轮轴支点距，可取与台车架连接的螺钉距； b-轴承间距，以轴承中线计算；

26、 d-轴承安装处的直径。第五章 托轮 托带轮只承受履带下垂重量，且远离地面，不与地面泥土，石块直接接触，因此其结构较支重轮简单，根据机器大小及行走系总体布置一般采用12个/每侧托带轮。 5.1托轮的设计计算 对于平衡台车行走系，托轮安装在机架上。为使带动托轮运转的摩擦力较小，托轮直径Dt不宜太小: Dt式中： M.托轮密封的转动阻力距，对自紧油封M=1.52.5（N.m）;对端面密封M=2.55.5 (N.m)； .每侧托轮数； q.单位长度履带质量（kg/m）; L驱动轮至张紧轮轴的距离； .履带和托轮轮缘的摩擦系数； f主要与润滑粘度有关的托轮转动阻力系数，装滚动轴承的托伦，夏季取f=0.

27、010.02,冬季取发f=0.040.08; g重力加速度，个g=9.8( )根据设计要求，取自紧油封M=2N.m , =1 , L=2288mm, =0.18,f=0.02. q=140180kg/m 故Dt183.5mm 这里取Dt=210mm。 考虑到载荷的动态特性，托轮按履带压力的三倍进行强度计算，计算载荷： =3363.3N 在对托轮轴进行计算时，还应加上1.5KN的附加垂直载荷，约为两个人的重量，因为当驾驶员交接时，有可能两人同时站在履带上，并假定该力作用在托轮缘外侧。 选用材料为HT15-33。 第六章 张紧轮和缓冲装置 张紧轮和张紧缓冲装置的设计要求主要是保证履带行走装置的张紧

28、和缓冲性能。6.1张紧轮和缓冲装置的选择 张紧轮须能前后移动以张紧履带和缓冲冲击。按移动方式的不同，张紧轮分为滑动式和摆动式。平衡台车行走系常采用曲拐摆动式。张紧轮悬臂安装在基架上，并采用滚动轴承。为方便拆装，外侧轴承内径小于内侧轴承内径。张紧缓冲装置通常由张紧装置和缓冲装置组成。张紧装置用来调整上方履带的小垂度以保证履带合适的张紧度，又螺杆张紧和液压张紧两种。螺杆张紧结构简单，多用于中，小型农业拖拉机；液压张紧多用于整体台车式，平衡台车式行走系也开始应用。这里采用的螺杆张紧装置。 缓冲装置用来缓和张紧轮所受的冲击并防止石块等卡入履带而引起行走系零件的过载，通常采用螺旋弹簧做缓冲件，弹簧用螺栓

29、预紧到一定长度，该预紧力直接作用在履带上，以使橡胶履带始终保持张紧状态，且使用中不用调整。这样可防止履带松脱及其和驱动轮之间的滑转。此时张紧装置和缓冲装置已融为一体。 6.2 张紧轮和缓冲装置的设计计算 张紧轮轮缘最高点比驱动轮低1060mm，可使上方区段的履带可以靠本身重量顺势前滑。 又知道履带前倾角。故可确定张紧轮直径Dv=553.4654.5mm. 这里取Dv=600mm.张紧性能参数主要是张紧轮轴调整行程Sc，它是张紧轮轴在张紧调整中的平最大移动量。 Sc0.5t=85m。 缓冲性能参数主要是张紧轮轴缓冲行程S（它是张紧轮轴在缓冲弹簧变形时的水平最大移动量），以及缓冲弹簧刚开始变形和最

30、大变形时张紧轮轴所受的水平力F1和F2。S应保证履带和驱动轮之间卡入石块时不致卡死，此时履带能在驱动轮顶圆上滑动。F1应保证拖拉机在单边制动急转弯和下坡坡道制动时，张紧轮不向后退让。对经常需要倒退让。 F1太小易引起履带脱落。F2不宜过大，以免在卡入石块等情况下，履带张紧力过大。张紧轮前置时，通常： S=43.79mm 式中 De- 驱动轮齿顶圆直径（mm） Di-驱动轮齿根圆直径（mm）. 取S=85mm。选用材料为50Mn。第七章 结论 经过三个月的课程设计，我们基本完成了课程设计。通过课程设计我们学会了如何自己设计。我这次设计的是橡胶履带拖拉机行走系，通过最初的方案的选择，计算和确定。设

31、计过程中充分的应用了四年来所学的各种课程，比如制造的各种工艺，零件的公差配合，机械的设计，原理等等。通过毕业设计我们又一次巩固了以前所学的知识，加深了对设计的认识和了解。为将来的工作带了影响是巨大的。使我明白了只要你认真仔细的去做，去研究就一定能做好，一定能达到目的。 参考文献1. 刘洪林，拖拉机设计手册。北京：机械工业出版社，1994年 2. 机械工程手册，第十二卷。北京：机械工业出版社，1982年3. 拖拉机设计和计算。上海：上海科学技术文献出版社，1982年4. 程悦荪主编，拖拉机设计。北京：中国农业机械出版社，1981年5. 孙长贵主编，橡胶履带。洛阳：中国一拖第一装配厂，2000年6

32、. 拖拉机底盘结构设计图册。北京：机械工业出版社，1974年7. 纪名刚等主编，机械设计。北京：高等教育出版社，2001年8. 王宝玺主编，汽车拖拉机制造工艺学。吉林:机械工业出版社，2005年9. 王昆等主编，机械设计课程设计。北京，高等教育出版社，1995年10. 农业机械学报。北京：中国农业机械学会 1997年。11. 孙恒等主编，机械原理。西安：高等教育出版社。12. 吴宗泽主编，机械设计使用手册。北京：化学工业出版社，1998年13. 甘永立主编，几何量公差与检测。上海：上海科学技术出版社，2001年14. Introductory bulletin Challenger 65。Caterpilar Incorporation,198715. 新版机械设计编览，丸善株式会社，1973年。 附录 几个小角标符号说明Max-最大； -总，代数和；Min-最小； R-右；Lin -极限值； q-驱动； c-从动； 1-前轮；L-左； 2-后轮。