MZ120全液压旋转推进型土锚钻机底盘系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 I 页 摘要 履带式底盘的结构特点和性能决定了它在农田耕作业中具有明显的优势，履带式底盘的接地比压相对较低。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。 本毕业设计的课题为履带式液压驱动底盘的设计，设计了一种后轮驱动行走底盘，底盘采用发动机与液压传动系统相结合实现动力匹配，底盘的液压系统实现了一泵驱动两马达差速行走，使其结构紧凑、操作灵活、安全可靠，能适应外负荷的剧烈变 化，整机的性能得到了提高，能满足各种工况下的使用要求。在已知功率的情况下，整个设计参考农业机械的基本参数，选取了液压马达、液压泵等液压件。履带的结构同样参考了履带拖拉机的基本参数，设计了履带的结构和尺寸，使整个设计得到了优化。 经过比较试验，本设计得到以下结论： 加了底盘的自适应能力。 目前大部分底盘相比，达到了轻体的设计要求。 3.时能 够实现制动和高低速转换，即：工作时低速行驶，转场是高速行驶。灵活方便，易于操纵。 关键词 ： 履带 液压系统 底盘 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 in a is in by is to of is of is a to a to of of In of a of a of of of a to of of of a to At to at is to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 目录 . 1 内外锚杆钻机的研制状况 . 1 内锚杆钻机的研制状况 . 1 外锚杆钻机技术发展状况 . 2 展趋势 . 3 内履带式液压驱动底盘的 发展趋势 . 4 次设计的意义、目的 . 5 本次设计的技术难点及分析 . 5 成设计课题采用的方法 . 6 . 7 走系统（底盘）的设计与选型 . 7 滑系统的设计 . 8 3 整机参数的计算 . 9 率计算 . 9 作机构进给力的计算 . 9 转扭矩的计算 . 9 机功率的计算 . 10 油机的选择 . 11 要外形参数的计算 . 12 要参数的计算 . 12 率参数： . 14 项技术参数 . 14 4. 履带底盘的设计 . 16 带行走系统的设计 . 16 带宽度和支撑面长度选择 . 16 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 带节距的计算 . 17 带板结构的选择 . 17 动轮的设计 . 19 动轮主参数的确定 . 20 动轮的强度校核 . 21 重轮的设计 . 22 择支重轮的尺寸 . 23 重轮的强度校核 . 24 重轮轴的校核 . 24 . 25 链轮的设计 . 26 向轮的设计 . 27 向轮的参数选择 . 27 向轮轴的校核 . 28 向轮张紧装置的设计 . 29 簧参数的的确定 . 29 柱螺旋压缩弹簧的设计 . 30 走机构、行走架的设计 . 31 走机构的设计 . 31 车架的设计 . 32 架的设计及校核 . 32 梁的设计及校核 . 33 5使用和维护说明 . 36 作环境及使用条件 . 36 机的工作环境 . 36 用条件 . 36 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 V 页 机技术条件 . 36 于技术条件的说明 . 36 术条件 . 36 志及包装 . 39 6. 结语和展望 . 40 论 . 40 课题展望 . 40 参考文献 . 42 附录 . 43 致 谢 . 44 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 1 页 随着城市高度现 代化和人民生活水平的不断提高，城市和乡村对基础设施建设的总体要求越来越高，地下管网是城市基础设施的重要组成部分，日夜肩负着传送信息和输送能量的重要工作，是城市赖以生存和发展的物质基础，是城市不可缺少的生命线。目前，城市地下管网的发展规模、管线铺设、维修和更换过程中对城市交通、环境的影响及对人们生活、工作的干扰，已成为衡量一个城市基础设施完善程度和城市管理水平的重要标志。传统的挖槽埋管地下管线施工技术由于对地面交通影响较大，使本来就拥挤的城市交通如雪上加霜，同时给市民工作、生活带来许多不便，特别在人口稠密的城 市和交通拥挤的地区以及不允许开挖的地段，这个矛盾更加突出。非开挖技术是近二十年来国际上新兴的一种对环境无公害的地下管线施工技术，是指利用岩土钻掘手段在地表不挖沟的情况下，铺设、修复和更换地下管线的施工技术。 内外锚杆钻机的研制状况 内锚杆钻机的研制状况 锚杆孔钻进设备以锚杆钻机为主体。锚杆钻机按结构分为单体式、钻车式、机载式；按动力分为电动式、气动式、液压式；按破岩方式分为回转式、冲击式、冲击回转式、回转冲击式。与锚杆钻机配套的钻具，因破岩方式不同而不同，总的来说有回转类破岩钻具、冲 击类破岩钻具以及回转冲击类破岩钻具。 我国煤矿专用锚杆钻机的研究始于 20 世纪 70 年代末，曾先后研制过机械支腿式锚杆钻机、钻车式锚杆钻机、支腿与导轨式液压锚杆钻机、支腿式气动锚杆钻机、非机构传动电动锚杆钻机、机载式锚杆钻机等等。目前己形成液压、电动、气动二大系列 30 多个品种。 下面分别子以介绍： （ 1）液压锚杆钻机是通过液压马达驱动。旋转切削破岩的，通常都附带泵站，由泵站提供动力，带动液压马达转动。现多采用低速转动的结构，省去齿轮传动机构，直接带动钻机。 液压锚杆钻机可分为单体导轨式和手持式两种形式 : (a)单体导轨式钻机 主要是 系列，由主机、操纵架和泵站三大部分组成。这种机型只能钻顶部锚杆孔，但钻孔平稳，一次推进行程长。不足的是重量较重，一般在 70上，移动费力 ; ( b)手持式轻型钻机 主要有 列 列。这种机型不仅可钻顶部孔，还可钻边帮孔和工作面炮孔，而日重量轻，操作简单方便。缺点是推进行程 一般需要换钎杆。 液压钻机的特点是噪声小，钻孔速度快，钻孔质量好，自带动力源，但山买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 2 页 于泵站重量大 ,移动不方便。 一般地，为减少泵站，液压锚杆钻机常与采掘机械或装岩机配套使用，结合在一起构成采掘 装锚机组 (机载锚杆钻机 )。该机实现了采掘与支护平行作业，是快速采掘等工作的理想设备，这是采掘机械化的发展趋势，目前中科院南京所研制的机载锚杆钻机可与中小型悬臂式掘进机 (如 132, 160配套，构成掘锚机组，掘出顶板即可及时支护，距工作面最小支护间距为 0.2 m,适用于岩石硬度 0 200 35 60 km/h）：前进（ 退（ 有三个档位； 3 4 3 6 3 u 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 15 页 30。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 16 页 4. 履带底盘的设计 履带式行走装置由 “四轮一带 ”（即驱动轮、导向轮、支重轮、托轮、以及履带），张紧装置和缓冲弹簧，行走机构，行走架 等组成。履带工作条件恶劣，要求具有足够的强度和刚度、耐磨性好、质量轻以减少材料的消耗量，并减轻履带运行时的动载荷，要求履带能和地面有很好的附着性能，又要考虑减少行驶及转向的阻力。由于橡胶履带具有对路面破坏小、噪音低、速度快、振动小、接地比压小、牵引力大，可以减少地面对机械的冲击等优点，所以本机主要使用橡胶履带。而在恶劣环境中或在野外作业时可以使用钢制履带以适应恶劣的工况。 带行走系统的设计 带宽度和支撑面长度选择 履带宽度 b 和履带支承面长度0a 确定： 0 (4参看工程机械底盘构造与设计 式中： G机重 b履带宽度 根据工程机械底盘构造与设计 图 2 b=400mm a平均接地比压 一般工程机械平均接地比压为 0 则 0L 0105 33 取 1000 计算所得的0 )(20 （ 4参看工程机械底盘构造与设计 式中：0L支撑面长度， 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 17 页 B履带轨距， 1 3 6 3 ，圆整取 1400附着系数， f滚动阻力系数， f= 根据工程机械底盘构造与设计取 =)( 所以满足转向要求。 0L与 b 的合理配合，对提高底盘的牵引附着性能有较大的影响，通用的工程机械0 所以，履带的宽度、支撑面的长度选择合适，即 b=4000L=2100 带节距的计算 履带节距0 的增加而线性增大，通常为： 323440 选择节距除考虑机重外，尚需考虑接地压力分布和行驶不均匀性。加大节距有利于接地压力均匀。按我国履带式工程行走机构图四轮一带规定，全部履带工程机械用四种节距： 173、 203、 206、 为一个系列，从中选择节距为 173 带板结构的选择 选择三角形履带板，因为三角形履带板可在沼泽地上下坡，三角齿可造成阶梯，使锚杆钻机可在 3040陡坡上行 驶 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 18 页 带的校核 1. 履带的计算工况 整机在斜坡上工作时，一侧履带所 能传递的最大驱动力，取决于土壤的附着条件，即： k 式中： 附着系数，取 =考虑在斜坡上工作时，整机重量在一侧履带上分配系数，取A=. 履带的剪切强度 根据本机工作要求，采用组合式履带。可以验算销子的剪切、销与销套之间的挤压强度、销子的抗弯强度等，但这些设计无实际意义，因为履带的主要破换形式是磨损，强度是很富裕的。因此，以下验算履带销剪 切强度：k 22 （ 4 参看工程机械底盘构造与设计 M P k 0 42222 履带销材料为 20材料的剪切强度为 275因为 ，所以履带销的剪切强度满足要履带总成联系尺寸如下表： 表 4单位 (安装尺寸 外形尺寸 配合尺寸 F G E X A B C h 140 120 82 60 46 92 126 20 30 0 40 取自工程机械底盘构造与设计 2. 校核轨链节的抗拉强度 对于钢制履带，履带板应验算其拉伸应力，危险截面是销孔的最窄处： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 19 页 FP k )(2 (4参看工程机械底盘构造与设计式中： R轨链节高度，取 R=69 r齿谷半径， r=b 履带板在销孔最窄处的厚度，取 b =7 P 2 3 轨链节的材料为 40材料的许用拉伸应力为 参看机械设计手册第一卷第 三篇 3为 ， 所以，履带的抗拉强度满足要求。 动轮的设计 驱动轮的设计主要包括齿形的设计，驱动轮尺寸的确定以及强度校核。 发动机的动力通过驱动轮传给履带，因此，对驱动轮的要求是与履带啮合正确，传动平稳，并且当履带因销套磨损而伸长后仍能很好啮合。按齿面形状，驱动轮齿形可分为凸形，直线形和凹形齿形三种。目前履带工程机械多采用后两种。 驱动轮用来驱动履带，轮齿工作时受履带销套反作用的弯曲压应力，并且轮齿与销套之间有磨料磨损。因此驱 动轮应选用淬透性好的钢材，通常用 505频淬火、低温回火，硬度应达到 58。 一般来讲，对驱动轮齿形的要求为： 少接触面的冲击应力； 减少磨损； 带节销与驱动轮齿仍能保持工作，不至脱链。 本设计采用典型的 “三圆弧一直线 ”型齿形。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 20 页 动轮主参数的确定 由于所选用的履带的节距为 173以驱动轮的节距也为 173在驱动轮上的履带板数目增加，使履带运动速度均匀性较好，铰链 摩擦损失减小，但使驱动轮直径增大，引起底盘高度及重量增加。一般 Z 在 1215 之间，可以为整数，也可以为 倍数。为增加驱动轮的使用寿命，一般取 2. 设驱动轮齿数 Z=23，则履带的当量齿数 Z =于驱动轮节圆半径 0180（ 4 参看工程机械底盘构造与设计 所以： 0s 31 8 0s 驱动轮节圆直径： 取履带销套直径： d=40 驱动轮齿根圆直径： 40 驱动轮齿顶圆直径： 齿谷半径： 齿谷距离： 所以：驱动轮的节距： 730 驱动轮的齿数： Z=23 驱动轮的节圆半径： 套直径： d=40文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 21 页 驱动轮图如图 4示 图 4动轮图 动轮的强度校核 驱动轮的计算载荷与履带一样，取一侧所传递的最大驱动力，因地面附着条件限制，取 ,并假定扭矩只有一个齿传递。 驱动轮轮齿抗弯强度为： （ 4 参看工程机械底盘构造与设计买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 22 页 式中： h齿高， 72 W抗弯截面系数， 36922 027346 ， 其中 b 为驱动轮的宽带，取 b=34 M P 所以，驱 动轮的弯曲强度满足要求。 2. 挤压应力计算 驱动轮轮齿齿面挤压强度： cc （ 4 参看工程机械底盘构造与设计 式中： b驱动轮轮齿宽带， b=50 d履带销外套直径， d=40 F 许用挤压应力， 20 ； 则 M P 所以，驱动轮的挤压强度满足要求。 重轮的设计 支重轮的设计主要包括支重轮外形尺寸的确定及其强度校核。 非开挖钻机重量通过支重轮传给地面，工作时如地面不平它将经常受到冲击，所以支重轮所受载荷较大。支重轮的工作条件也较恶劣，经常处于尘土中有时还浸泡于泥水之中，故要求密封可靠、轮圈耐磨。支重轮轮体常用 350造。轮面淬火硬度应达到 用滑动轴承较多，并用浮动油封防尘。 目前国内，外履带工程机械支重轮的结构形式，有直轴 式和凸肩式两种，直轴式结构简单，零件少，工艺性好，但承受轴向力稍差，适用于挖掘机类工况。支重轮轴是不转动的，通过两端轴座固定在履带架上。支重轮轮体分两段买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 23 页 焊接而成，轮外端面中心设有油孔，用以加入润滑油，润滑轴承。支重轮轮内压装有轴套，其轴套是双金属式的，即耐磨、强度又高。轴两端有密封轴圈。 择支重轮的尺寸 履带式机械为了使接地比压均匀分布，支重轮数目最好等于履带支承区段的履带板数，即支重轮间距dl （履带节距）。但支重轮太小了，滚动阻力就增加，因此一般取，通常dl ，支重轮直径 1D 与履带节距1 因此，选择支重轮的尺寸如表 3示，支重轮的结构图如图 4示 图 4重轮结构图 表 4支重轮的结构尺寸 /装尺寸 外形尺寸 配合尺寸 特型尺寸 A B C E L K D 1d 2d F 1D 300 240 120 32 335 210 188 55 65 180 155 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 24 页 重轮的强度校核 为了减少支重轮的磨损，轮缘对履带的接触应力应按下式计算 340（ 4 参看工程机械底盘构造与设计 式中： b支重轮轮缘宽度， b=120 r支重轮半径， r= n支重轮个数， n=8； M P ab r 3 0354 3 4 04 3 4 0 所以，支重轮与轨链节间的接触应力满足要求。 重轮轴的校核 支重轮的最大径向载荷是锚杆钻机跨越障碍时的工况，此时每侧的一个支重轮承受整机总重量，即一个支重轮上的最大径向载荷为整机重量的一半，支重轮轴按此时计算弯曲强度。（轴的直径 d=40 支重轮轴的内力分析图如图 4示。 1000 图 4重轮轴的内力分析图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 25 页 支座反力： 最大弯矩： 1 0 0 0801m a x F 许 用 弯 曲 强 度 ， 支 重 轮 轴 采 用 40， M P 00220 。 则 M P 000 6m a x 所以，支重轮轴的强度满足要求。 因为锚杆钻机是低转速，冲击载荷大，支重轮轴承宜采用滑动轴承，按滑动轴承一般方法计算。轴承的计算应考虑经常载荷，而不考虑偶尔承受的最大载荷，支重轮上所受载荷各轮不相等，通常按压力中心移动后受力最大的一个计算。根据支重轮轴的尺寸来确定其滑动轴承的尺寸为： d=55 D=60 B=110 支重轮轴在一般情况下是平均受力，每个支承力为 极限情况下，十个支重轮总的受力为 在极限情况下，一个支重轮的受力是一般情况下的二倍，即为 F=支重轮轴承上的径向力 F= 支重轮轴承的验算，根据径向滑动轴承的计算。 轴承所受径向载荷： 轴径转速： sr a 式中： v非开挖钻机最高速度； R为支重轮半径 rp 验算轴承平均压力： M P 即 式中： b轴承的宽度 ; P 轴瓦材料的许用应力 轴承平均压力满足要求。 2) 验算轴承 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 26 页 16 即 式中： V轴颈圆周速度 ; 轴承材料的 用值 轴承 满足要求。 验算滑动速度 6/ 式中： 许用滑动速度V 滑动速度满足要求 链轮的设计 托轮用来承托上部履带，不让它下垂过多，以减少运动时的跳振现象同时引导上部履带运动方向，防止它侧向滑落。托轮的形式同支重轮很相似，但承受的力量比较小，工作条件较好，所以结构比较简单，尺寸较小。 托轮通过两个圆锥滚 子轴承装在托轮轴上，托轮和轴之间的空间充有润滑油，并用浮动密封保证密封。轴端有注油孔，平时用螺塞堵住。托轮的两端用端盖盖住，托轮轴的外端夹紧在托轮架上，内端无支撑而成悬臂状态。托轮架用螺栓固定在车台架上方。其结构如图 4示。 图 4链轮结构图 托轮通常不进行计算，仅根据结构进行选用。因托链轮可以与支重轮相同。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 27 页 所以，本设计所选用的托轮的尺寸如 表 4示： 表 4链轮的结构尺寸 /装尺寸 外形尺寸 配合尺寸 特性尺寸 浮封表号 浮封胶圈表号 轴承型号 A 1d B D 2d 3d 1A 1C 70106 50 290 150 50 80 82 120 向轮的设计 向轮的参数选择 导向轮的功用是支撑履带和引导履带正确的卷绕，可以防止跑偏或者越轨。同时它与张紧装置一起使履带保持一定的张紧度，并缓和道路传来的冲击力，减少履带在运动过程中的调整跳振现象。履带运动过程中的跳振会导致冲击载荷和额外功率消耗，加快履带销和销孔之间的磨损。当履带遇到障碍时，张紧装置可以让导向轮后移一些，免得履带过于局部张紧。另外，导向轮同时起到支重轮的作用，这样可以增加履带对地面的接触面积，减少比压。导向轮的论面大多做成光面，中间有挡肩环作为导向用，两侧的环面则能起支 重轮的作用。导向轮的中间挡肩环应有足够的高度，两侧边的斜度要小。导向轮与最靠近的支重轮距离愈小则导向性能愈好。 本次设计所选导向轮联系尺寸如表 4示： 表 4 导向轮的联系尺寸 /装尺寸 外形尺寸 配合尺寸 特性尺寸 A B D E 1d 2d 1D F 335 300 590 160 55