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45吨旋挖钻机底盘支重轮与引导轮的设计【9张图纸】【优秀Word+CAD全套设计】

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45吨旋挖钻机底盘支重轮与引导轮的设计

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引导轮堵板.dwg

引导轮装配图.dwg

引导轮轴.dwg

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关键词：: 45 吨旋挖钻机底盘支重轮引导引诱设计

资源描述：

第一章绪论4

1.1 旋挖钻机结构简介4

1.2 旋挖钻机的现状与发展趋势4

1.2.1现状4

1.2.2 趋势5

1.3 支重轮与引导轮的简述6

1.4本设计的主要内容及组织安排7

第二章支重轮、引导轮的结构设计与工作原理8

2.1支重轮的结构形式与工作原理8

2.2引导轮的结构形式与工作原理8

第三章履带行走装置参数确定9

3.1履带基本参数设计计算9

3.2运行阻力计算10

3.3履带运行的内阻力计算11

3.4履带行走装置牵引力验算13

3.5附着力验算14

第四章履带行走装置结构设计 15

4.1支重轮的结构设计15

4.2引导轮的结构设计16

第五章 PRO/E简介及支重轮与引导轮的三维视图17

5.1 Pro/E简介17

5.2支重轮与引导轮的建模18

5.2.1支重轮的Pro/E建模18

5.2.2引导轮的Pro/E建模20

5.3 本章小结21

第六章结论22

参考文献23

英文文献24

45吨旋挖钻机底盘支重轮与引导轮的设计

摘要:旋挖钻机是工程钻机行业的一个重要门类，是现代工程建设施工中不可缺少的大型设备之一。支重轮、引导轮作为整车底盘的重要部件，其设计和制造质量直接关系着整机安全。因此对支重轮、引导轮的设计研究及结构优化是非常必要和有实际意义的。本文以三一SR150全液压旋挖钻机为参考，对旋挖钻机的支重轮及引导轮进行设计。

本次设计主要对旋挖钻机的支重轮与引导轮的设计。首先选定履带型号B型从而来选择支重轮、引导轮的型号，再进一步对支重轮与引导轮的结构设计、以及其各参数的确定，最后完成其PRO/E三维建模，并对模型进行干涉检测，以确定其结构的合理性和进行优化设计。

关键词: 旋挖钻机；支重轮；引导轮；

Fouty-five tons of the roating drill chassis roller

and guide wheel design

Abstract：The rotating drill rig is one of important engineering industry, modern engineering construction categories in construction of large equipment is one of the indispensable. Roller, guide wheel as an important component of the vehicle chassis, its design and manufacturing quality direct relation with the safety. So on roller, guide wheel design and structure optimization is very necessary and practical. Based on the SR150 trinity hydraulic the rotating drill for reference to the rotating drill, the supporting roller and guide wheel design.

The design of the rotating drill of roller and guide wheel design. First choose crawler model-b type to choose roller, guide wheel model, further to roller and guide wheel structure design, and its parameters determination, and finally finished the PRO/E, and 3d modeling of interference model test, the rationality of the structure and optimization design。

Keyword：Rotary Drilling Rig ，Roller, Guide wheel。

QQ截图20150608142552.jpg

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支重轮轮体.jpg

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内容简介：: 1 目录第一章绪论 . 4 1.1 旋挖钻机结构简介 . 4 1.2 旋挖钻机的现状与发展趋势 . 4 1.2.1现状 . 4 1.2.2 趋势 . 5 1.3 支重轮与引导轮的简述 . 6 1.4本设计的主要内容及组织安排 . 7 第二章支重轮、引导轮的结构设计与工作原理 . 8 2.1支重轮的结构形式与工作原理 . 8 2.2引导轮的结构形式与工作原理 . 8 第三章履带行走装置参数确定 . 9 3.1履带基本参数设计计算 . 9 3.2运行阻力计算 . 10 3.3履带运行的内阻力计算 . 11 3.4履带行走装置牵引力验算 . 13 3.5附着力验算 . 14 第四章履带行走装置结构设计 . 15 4.1支重轮的结构设计 . 15 4.2引导轮的结构设计 . 16 第五章 PRO/E简介及支重轮与引导轮的三维视图 . 17 5.1 Pro/E简介 . 17 5.2支重轮与引导轮的建模 . 18 5.2.1支重轮的 Pro/E建模 . 18 nts 2 5.2.2引导轮的 Pro/E建模 . 20 5.3 本章小结 . 21 第六章结论 . 22 参考文献 . 23 英文文献 . 24 nts 3 45 吨旋挖钻机底盘支重轮与引导轮的设计摘要 :旋挖钻机是工程钻机行业的一个重要门类，是现代工程建设施工中不可缺少的大型设备之一。支重轮、引导轮作为整车底盘的重要部件，其设计和制造质量直接关系着整机安全。因此对支重轮、引导轮的设计研究及结构优化是非常必要和有实际意义的。本文以三一 SR150 全液压旋挖钻机为参考，对旋挖钻机的支重轮及引导轮进行设计。本次设计主要对旋挖钻机的支重轮与引导轮的设计。首先选定履带型号 B型从而来选择支重轮、引导轮的型号，再进一步对支重轮与引导轮的结构设计、以及其各参数的确定，最后完成其 PRO/E三维建模，并对模型进行干涉检测，以确定其结构的合理性和进行优化设计。关键词 : 旋挖钻机；支重轮；引导轮； Fouty-five tons of the roating drill chassis roller and guide wheel design Abstract： The rotating drill rig is one of important engineering industry, modern engineering construction categories in construction of large equipment is one of the indispensable. Roller, guide wheel as an important component of the vehicle chassis, its design and manufacturing quality direct relation with the safety. So on roller, guide wheel design and structure optimization is very necessary and practical. Based on the SR150 trinity hydraulic the rotating drill for reference to the rotating drill, the supporting roller and guide wheel design. The design of the rotating drill of roller and guide wheel design. First choose crawler model-b type to choose roller, guide wheel model, further to roller and guide wheel structure design, and its parameters determination, and finally finished the PRO/E, and 3d modeling of interference model test, the rationality of the structure and optimization design。 Keyword： Rotary Drilling Rig ， Roller, Guide wheel。 nts 4 第一章绪论 1.1 旋挖钻机结构简介旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高等特点，适应我国大部分地区的土壤地质条件。该类钻机配合不同钻具 ,适用于干式（短螺旋）或湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业 ,还可配挂长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等，实现多种功能。旋挖钻机的额定功率一般为 125 450kW，动力输出扭矩为 120 400kN m，最大成孔直径可达 1.5 4m，最大成孔深度为 60 90m，可以满足各类大型基础施工的要求。该类钻机一般采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测调整、孔深数码显示等，整机操纵一般采用液压先导控制、负荷传感 ,具有操作轻便、舒适等特点。主、副两个卷扬可适用于工地多种情况的需要，它广泛应用于铁路、公路桥梁、市政建设、高层建筑等地基础钻孔灌注桩工程。图 1.1 旋挖钻机外观图（三一 SR150） 1.2 旋挖钻机的现状与发展趋势 1.2.1 现状旋挖钻机在二战以前首先在美国卡尔维尔特公司问世，二战之后在欧洲得到发展， 1948 年意大利迈特公司首先开始研制，接着意大利、德国开始发展，到了 70 80年代在日本得到快速发展，当时日本称之为回转斗成桩，也叫阿司特利工法（ EarthDriII），在德国、日本这类工法相当普遍。我国在 80 年代初从日本引进过工作装置，配装在 KH-125 型履带起重机上。 1984 年，天津探矿机械厂引进美国 RDI 公司nts 5 的旋挖钻机并进行消化吸收。 1987 年在北京展览馆首次展出了意大利土力公司（ SOILMEC）产品， 1988 年北京城建机械厂根据土力公司的样机开发了 1.5m直径的履带起重机附着式旋挖钻机。 1994年郑州勘察机械厂引进英国 BSP公司附着式旋挖钻孔机的生产技术，但都没有形成批量生产。 1992 年宝峨公司在中国北京设立了代表处，开始了对华业务并于 1995年在天津成立了独资子公司宝峨天津机械工程有限公司，组装适合中国市场的宝峨 BG20型旋挖钻机。 1998 年在上海又成立了中德合资上海宝峨金泰工程机械股份有限公司，生产组装BG15 型、 BG24 型旋挖钻机。 1998 年，徐工集团开始自主开发研制 RD18 旋挖钻机，于99年试制成功并投入批量生产，最近几年我国旋挖钻机取得了快速发展。后来，北京经纬巨力、三一重机等也纷纷涉足旋挖钻机的生产，目前国内外生产旋挖钻孔机厂商有近二十家。国外目前旋挖钻机的在国内的公司主要有：德国宝峨公司，其产品系列为 BG12BG25；意大利土力公司，其产品为 R412 R618； MAIT 公司的 HR130 HR240； IMT 公司的 AF6 AF50； CMV 公司的 TH12 TH25等。国外产品最大扭矩可达 360kNm ，发动机功率达 448kW，钻孔直径 4m，钻深 90余米等，品牌主要集中于土力、宝峨、意马、麦特、卡萨格兰第、巨力、日本产小扭矩旋挖钻机。国外产品最大扭矩可达 360kNm ，发动机功率达 448kW，钻孔直径 4m，钻深 90余米。目前国外的旋挖钻机一般都设有摇管装置、由两个或三个液压马达驱动的大扭矩动力头（可配套管连结器）、液压系统采用恒功率变量自动控制、自锁互扣钻杆、先进的监控仪表（如发动机和液压系统自动监测和报警系统、钻孔深度显示、钻桅自动测斜纠偏装置），同时配有各种保险装置（如防止带负载起动，卷扬机超高限位等），但各家公司的旋挖钻机都有自己的技术特点。 1.2.2 趋势目前来说，我国正在进行的大规模城市化建设为旋挖钻机提供了广阔市场需求。据国家统计局统计资料显示，我国目前共有城市 660 余个，其中人口在 100 万以上的大城市有 170 余个。随着国民经济的发展，城市化进程还将加快。老城市改造和新城市建设中新增的桩基础工程将大幅度增加。按城市建设和国家长期规划中投入巨资进行项目的开发，短期内即将投资的工程项目便有数千亿人民币，对旋挖钻机的市场需求量从每个城市占据 2-3 台来计算分析，旋挖钻机在中国的总数量近几年将达到 2000 台。旋挖钻孔机由于具有多功能、高效率等优点，在国外发达国家中早已成为灌注桩施工nts 6 机械中的主力机种。 2005-2010年，国内旋挖钻机年需求量预计见下表：年份预计年需求量 2005 200 2006 220 2007 200 2008 150 2009 140 2010 130 总之，旋挖钻机的发展在我国有很好的前景，进口产品正大量涌入我国市场，而我国同类产品的开发尚处于初始阶段，未来几年将处于急速发展的上升时期。在世纪初的今天，我国正处在一个大发展时期，各种工程建设急需大量的建设机械，特别是公路桥梁、铁路、水利、城市发展，需要大量的桩工机械设备，从其发展的速度来看，旋挖钻机的巨大市场轮廓已经出现。 1.3支重轮与引导轮的简述支重轮作用：支重轮用螺钉固定在轮架下面，用于支撑机械的质量，并将质量分布在履带板上。同时还依靠其滚轮凸缘夹持链轨不使履带横向滑脱（脱轨），保证机械沿履带方向运动具有较小的滚动阻力以及泥泞和水中作业时具有的寿命。支重轮按结构可分为单边支重轮和双边支重轮。采用滑动轴承和滚动轴承两类。支重轮缘都经过淬火，其硬度达 355 440 HB。在台车架中，特别是为提高刚度而装置隔板时，形成的一些空腔容易被泥土堵塞而阻碍支重轮转动；在浸泡的土壤上运行时，也容易堵塞支重轮。因此，有一些履带式推土机，在台车架外侧装有带加强筋的支重轮护板。结构布置：根据功率大小，履带推土机每侧有 4 7 个支重轮，功率小的取下限，功率大的取上限。当履带接地长度一定时，增加支重轮个数，可使接地压强均匀，减少履辙深度金额滚动阻力，但增加个数后，势必减少直径，从而增大支重轮在履轨上滚动的阻力，综合考虑这两个因素，一般取支重轮直径 Dz=（ 1 2.0） lt。各支重轮等距分布，轴间距 lz=(1.7 2.0)lt,最后端的支重轮轴与驱动轮轴之间的距离 lk=(2.32.6)lt，最前端的支重轮位置应保证张紧轮调整到最后极限位置而缓冲弹簧又压缩达最大值时不会发生干涉。驱动链轮齿顶与支重轮轮毂之间，应留有足够的间隙，以防积泥。引导轮作用：引导轮安装在台车架的前部，它主要用来引导履带的行驶方向，并借助缓冲nts 7 装置使履带保持一定的紧度，减小履带在运行中的跳动，从而减小冲击载荷以及额外的功率损耗，并防止履带脱轨。同时它与其后面安装的张紧装置一起使履带保持一定的张紧度，并缓和地面传来的冲击力，减少履带在运动过程中的振跳现象。其通常以滑块与台车架相连，后接张紧机构，通过沿纵向移动导向轮的位置，可以调整履带的松紧度，并在机械行驶中起缓冲作用。大部分液压挖掘机的导向轮同时起到支重轮的作用，这样可增加履带对地面的接触面积，减小比压。导向轮的轮面大多制成光面；中间有挡肩环作为导向用，两侧的环面能支撑轨链起支重轮的作用。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越小则导向性能越好。结构布置：较大的导向轮可以减少履带载荷的波动，但增大导向轮直径 D。受结构布置限制。导向轮轮缘最高点，应比驱动轮低 10 60mm，这样能使上方区段的履带依靠本身重量顺势前滑。轮缘的最低点则受 1 限制。履带推土机因前方有推土板开路，故接近角可较小，一般为 1 3。试验表明，导向轮轴与最前面的支重轮轴之间的距离，一般不应小于履带节距的三倍，否则履带运动的不均匀性太大。 1.4 本设计的主要内容及组织安排本次设计主要针对履带式旋挖钻机进行讨论，着重于履带式旋挖钻机的支重轮与引导轮的分析与设计。第 2章介绍支重轮、引导轮的结构形式与工作原理；第 3章根据履带行驶原理，并结合行走装置运动学，确定履带行走装置基本参数；第 4章根据履带行走装置基本参数，确定了履带行走装置主要部件“四轮一带”的型号，并完成“四轮一带”结构设计；第 5章完成了履带行走装置 PRO/E三维图建模，并对进行干涉检测，以确定其结构的合理性和对模型进行优化设计。 nts 8 第二章支重轮、引导轮的结构形式与工作原理 2.1支重轮的结构形式与工作原理支重轮作为履带旋挖钻机的主要承载结构件，尤其是在大吨位履带旋挖钻机中，其设计和制造质量直接关系着钻机的整机安全性。履带旋挖钻机工况复杂，在一些特殊吊载工况或起臂工况下仅有部分支重轮受力，因此支重轮的排布为中部疏两端密的形式，且为了满足履带旋挖钻机逐渐增加的重量，支重轮的个数及结构参数相应增加，支重轮安装在履带架底部，行走时与履带板上底面间形成滚动，其安装形式在小吨位中多采用开放式，在大吨位中采用封闭式结构，如图 2 1 所示。 a)开放式 b)封川式图 2 1支重轮安装形式本次设计的支重轮主要依照液压挖掘机支重轮，详见参照中华人民共和国工业行业标准液压挖掘机支重轮。 2.2引导轮的结构形式与工作原理引导轮作为钻机行走装置的重要组成部分，起引导和调整履带紧度之用。通过起伏地形时，由于悬挂装置允许支重轮上下运动，履带的紧度将会发生相当大的变化，履带在与主动轮啮合之前甚至会完全松弛，同时会伴随着甩脱履带的危险，为避免这种情况的发生，就有必要对动态紧度进行调整。引导轮一般安装在前端，通常与装紧装置安装在一起。本次引导轮的总成结构主要参考履带式推土机引导轮，详见参照中华人民共和国机械行业标准履带式推土机引导轮。 nts 9 第三章履带行走装置参数确定 3.1 履带基本参数设计计算 3.1.1 基本参数整车重量： 45T 液压系统压力： 25Mpa 履带收缩宽度 3.3m，展开宽度 4.2m 3.1.2 单根履带接地面积参照工程机械设计一书中，取接地 0.1MP 263 m25.2101.0 10104521 S 3.1.3 履带的接地长度（ L）和履带板宽 (b) 长宽比Lb参照工程机械设计一书中，关于的取值：一般用途机械可取 =0.180.22，沼泽地用机械取 =0.240.28，取 =0.22 25.22 LbLS L 3.15, mm700Lb 取整 L=3150mm,b=700mm。履带行走装置的全宽参照工程机械设计一书中，履带接地长度 L 和履带机械的轨距 W 应满足一定的比例关系： )(2 fWL W 履带机械的轨距；转向阻力系数，疏松土壤取 =0.60.7，硬土地取 =0.25；履带对地面的附着系数，在干燥的土路上取 =0.80.9； f 滚动阻力系数，在干燥的土路上取 f =0.05 本次设计中取 =0.25， =0.9, f =0.05。则， 2 ( 0 . 9 0 . 0 5 ) 6 . 80 . 2 5LW 依据上面所确定的 6.8LW ，可以算得错误 !未找到引用源。，实际上履带的轨距 Wnts 10 应远大于这个数值，因此，满足条件。 3.2 运行阻力计算行走装置的牵引力的产生过程是，由发动机发出的扭矩经传动系统和驱动轮把履带的工作区段张紧，引起支承面和地面的相互作用。这时，地面给履带支承面一个切向反作用力，此力的方向与履带行走方向一致，推动了机械前进。机械行走时，需要不断克服行走中所遇到的各种运动阻力，牵引力也就是用于克服这些运动阻力的。履带行走装置的运行阻力，有土壤变形阻力、坡度阻力、风载荷造成的阻力和不稳定运动的惯性阻力等。行走牵引力计算：参照液压挖掘机一书中式 5-11， 3600T vFVP R 得 1 0 0 0 . 8 5 3 0 6 ( )1 0 0 0 1 . 0 / 3 6 0 0T PF K NV 3.2.1 土壤变形阻力土壤变形阻力是由于履带将土壤挤压变形而引起的。在坡道上时： c o sd s dF m g 式中 d 运行比阻力系数，d=0.1； m 旋挖钻机的工作质量， m =45000kg ；预设的爬坡角度， =30 ； nts 11 d参照下表 3-1; 表 3-1地面与履带的运行阻力地面种类运行比阻力d地面种类运行比阻力d沥青公路 0.03 0.04 野路 0.09 0.12 石砌公路 0.05 0.06 深砂、沼地、耕地 0.10 0.15 坚实土路 0.06 0.09 代入有： 0 . 1 4 5 0 0 0 9 . 8 0 . 8 6 6 3 8 . 1 9 ( )dsF K N 在平道时： 0 . 1 4 5 0 0 0 9 . 8 4 4 . 1 ( )d h dF m g K N 3.2.2 坡度阻力坡度阻力是由于机械在斜坡上因自重分力所引起。 s i n 4 5 0 0 0 9 . 8 0 . 5 2 2 0 . 5 ( )F s m g K N 3.2.3 风载荷造成的阻力 wF=qA 式中 q 风压， q=250Pa; A 迎风面积， A=6.5 2m 6 2 5.15.62 5 0 WF( ) 3.2.4 不稳定运动的惯性阻力 0 . 0 1 0 . 0 1 4 5 0 0 0 9 . 8 4 . 4 1 ( )F i m g K N 所以，坡道行驶外部阻力位 esF=dsF+iWs FFF =38.19+220.5+4.41+1.625=264.7 平道行驶外部阻力为 ehF= iWdh FFF44.1+1.65+4.41=50.135 3.3 履带运行的内阻力的计算内部阻力是驱动轮与履带的啮合阻力、驱动轮，导向轮的轴与轴套的摩擦阻力、履nts 12 带销轴的摩擦阻力和支重轮滚动阻力和轴颈摩擦阻力等组成。 3.3.1 驱动轮与履带的啮合阻力1nF驱动轮与履带的啮合阻力1nF1 (1 )n t dFF 。式中tF 履带紧边张紧力 1532Tt FF K N； d 驱动轮与履带的啮合效率，一般取d=0.95。 1 1 5 3 ( 1 0 . 9 5 ) 1 5 3 0 . 0 5 7 . 6 5 ( )nF K N 3.3.2 驱动轮、导向轮的轴与轴套的摩擦阻力2nF旋挖钻机前进时： 20 65( 3 ) ( 1 5 3 3 0 . 7 6 5 ) 0 . 0 8 0 . 9 1 68 8 1 . 1 2nt dF F F K ND 。 tF 履带紧边张紧力 1532Tt FF K N； 0F 履带松边张紧力010 . 1 0 . 1 7 . 6 5 0 . 7 6 5 ( )nF F K N ；轴颈中的摩擦系数， =0.08； d 驱动轮和导向轮的轴颈直径， d =65mm； D 驱动轮节圆直径， D =881.12mm。 3.3.3 履带销轴间的摩擦阻力3nF(后轮驱动，前轮行驶 ) 履带销轴与销套之间的摩擦阻力3nF，履带运行时不断绕上和绕出驱动轮和导向轮，即履带由直变弯、由弯变直，销轴与销套之间有相对运动。因而产生摩擦力。设驱动轮的齿数 Z，则驱动轮每转一圈，位于节圆上的 Z 快履带板要绕销轴转动，每块履带板的转角 Z 2在履带张力作用下每块履带板销轴转过角所做的摩擦功为 Zt dFFF tn 103)3( d 销轴直径 5.44 d mm ; 1 销轴与轴套之间的摩擦系数， 25.01 0.4 取 25.01 ; Z 驱动轮的齿数， Z=27; nts 13 t 履带板的节距， t=203mm。 9898.03.2027 25.045.4)765.03153(3 nF。 1d 履带销轴的直径，1d=44.5mm； 1 履带板销与孔的摩擦系数，1=0.25； Z 驱动轮齿数， Z =27； t 履带节距， t =203mm。 3.3.4 支重轮滚动阻力和轴颈摩擦阻力4nF34 2 004 5 1 0 9 . 8( 2 ) ( 1 0 . 2 0 . 0 8 2 0 . 0 5 ) 1 9 . 4 22 0 . 8nmgF d f K ND 。 m 作用于履带上的总质量； 0D 支重轮外径，0D=20.8cm； 0d 支重轮销轴外径，0d=10.2cm； f 滚动摩擦系数， f =0.05； 2 销轴和支重轮轴套之间的摩擦系数，2=0.08。综上，两条履带的内阻力综合为 1 2 3 42 ( ) 2 ( 7 . 6 5 0 . 9 1 6 0 . 9 8 9 8 1 9 . 4 2 ) 5 7 . 9 5 ( )n n n n nF F F F F K N 。 3.4履带行走装置牵引力验算 1）在坡道上行驶的总阻力： 2 6 4 . 7 5 7 . 9 5 3 2 2 . 6 5 ( )s e S nF F F K N ；在平道上行驶的总阻力： 5 0 . 1 3 5 5 7 . 9 5 1 0 8 . 0 8 5 ( )h e h nF F F K N 。由上计算的结果可知，上坡行驶TF=306KN sF=322.65KN ,即牵引力不足以克服行驶阻力，以给定行驶速度 1.0km/h 不能爬上 30o 坡。若要实现上坡行驶，可适当降低行驶速度，将行驶速度降为 0.9km/h，重新计算牵引力。 )(3403600/9.01000 85.0100 KNVPFST SF =322.65（ KN），满足爬坡要求。当平道行驶时，应按最大行驶速度验算牵引力，即 )(204360 0/5.1100 0 85.0100 KNVPFST hF =108.085（ KN），满足平道高速行驶牵nts 14 引力要求。 3.5附着力验算 co smgT f 72.343866.08.910459.0 3 式中履带和地面见得附着系数，其值由表 3-2得，取 =0.9 坡度 m 整机质量 , kgm 45000 SF TF fT 即以 V=0.9km/h速度上坡行驶，既满足行驶阻力要求，又满足地面附着力要求。表 3-2履带和地面间的附着系数地面情况平履带具有尖筋的履带公路土路不良的野路难以通过的断绝路结冰的坚实道路 0.3 0.4 0.4 0.5 0.3 0.4 0.2 0.3 0.15 0.3 0.6 0.8 0.8 0.9 0.6 0.7 0.5 0.6 0.3 0.5 3.5.1 履带行走装置转弯转弯时阻力计算转弯时的摩擦阻力换算成相当于直线型走的阻力： 33 0 . 7 4 5 1 0 9 . 8 3 1 5 0 1 0 5 . 74 4 2 3 0 0r m g LF K Nr 。则，转弯时的总阻力为： 3 9 . 9 1 0 5 . 7 4 4 . 5 9 3 . 4 6 2 4 7 . 5 6R d h r w i nF F F F F F K N 。 3 转弯时履带和地面的摩擦系数，3=0.7； r 打桩机的转弯半径，即履带的轨距 : mmbBWr 2 3 0 07003 0 0 0 ； L 履带的接地长度， L =3150mm。 TRFF满足要求。 nts 15 第四章履带行走装置结构设计履带行走装置结构主要部件为“四轮一带”，即驱动轮，导向轮，拖链轮，支重轮和履带。在工程机械行业中，四轮一带已经有部分标准，可以根据履带节距进行选型，其具体结构设计也可以参照该标准。 4.1支重轮的结构设计支重轮用螺钉固定在轮架下面，用于支撑机械的质量，并将质量分布在履带板上。同时还依靠其滚轮凸缘夹持链轨不使履带横向滑脱（脱轨），保证机械沿履带方向运动。支重轮按结构可分为单边支重轮和双边支重轮，采用滑动轴承和滚动轴类。支重轮缘都经过淬火，其硬度达 355 440 HB。在台车架中，特别是为提高刚度而装置隔板时，形成的一些空腔容易被泥土堵塞而阻碍支重轮转动；在浸泡的土壤上运行时，也容易堵塞支重轮。因此，有一些履带式推土机，在台车架外侧装有带加强筋的支重轮护板。支重轮主要由值轴、轮体、轴套、浮动油封座、螺塞垫圈、浮动油封、环形圈、销等组成，其具体结构与安装见图 4-1，其具体结构设计和尺寸选择可参考 JG/T59-1999。根据履带型号（ B型），节距 t=203mm, 参考 JG/T59-1999YE液压挖掘机引导轮行业标准，其安装尺寸与技术要求参考该标准。图 4-1 支重轮轮结构图 1 值轴； 2 轮体； 3 轴套； 4 浮动油封座； 5 螺塞； 6 垫圈 7 浮动油封环； 8 O 形圈； 9 销注： 1 4为专用件： 5 9为标准件。 nts 16 4.2 引导轮结构设计导向轮用于正确引导履带绕转，防止跑偏和越轨。按经验导向轮的轮面制成光面，中间有档肩还作为导向用，两侧的环面能支持轨链起支重轮的作用。中间的挡肩环有足够的高度，两边的亵渎比较小。其密封也采用浮动油封。导向轮主要由导向轮轴； O形密封圈；导向轮堵板；圆柱销；导向轮轮体；铁套；双金属轴套等组成，其具体结构与安装见图 4-2。其具体结构设计和尺寸选择可参考 JB/T 2983.2 2001。根据履带的节距 t=203mm，参考 JB/T 2983.2 2001履带式推土机引导轮行业标准，可得出导向轮直径为 734mm，其它安装尺寸与技术要求可参考该标准。图 4-2 导向轮结构图 1 导向轮轴； 2 双金属轴套； 3 导向轮轮体； 4 圆柱销； 5 铁套； 6 螺栓； 7 O形密封圈； 8 端盖； 9-浮封环； 10-浮动油封 O形圈； 11-O形密封圈 2； 12-弹簧垫圈； 13-螺塞。以上对引导轮与支重轮的结构设计可以看出，履带行走装置由于工作状况比较恶劣，容易磨损，其各个部件对于材料性能要求比较高。因此在制造的过程中应该慎重的选着其材料，并采取合适的工艺处理，以延长其各部件的寿命。 nts 17 第五章 PRO/E 简介及支重轮与引导轮的三维视图前面在我们在对支重轮与引导轮结构设计时，只进行了其二维图的设计，于此在第五章将对其三维 PRO/E 图进行简单介绍以便让读者更清楚，更明了的了解支重轮与引导轮的结构。 5.1 PRO/E简介 Pro/Engineer 是美国 PTC公司的产品，于 1988年问世。 10多年来，经历 20余次的改版，已成为全世界及中国地区最普及的 3D CAD/CAM 系统的标准软件，广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、航天、家电、玩具等行业。 Pro/E 是全方位的3D 产品开发软件包，和相关软件 Pro/DESINGER（造型设计）、 Pro/MECHANICA（功能仿真），集合了零件设计、产品装配、模具开发、加工制造、钣金件设计、铸造件设计、工业设计、逆向工程、自动测量、机构分析、有限元分析、产品数据库管理等功能，从而使用户缩短了产品开发的时间并简化了开发的流程；国际上有 27000 多企业采用了PRO/ENGINEER软件系统，作为企业的标准软件进行产品设计。 Pro/E独树一帜的软件功能直接影响了我们工作中的设计、制造方法。与其他同类三维软件（ MDT、 UG、 CATIA等）相比， Proe/ENGINEER 的不同之处在于以下几点：（ 1）基于特征的（ Feature-Based） Pro/ENGINEER 是一个基于特征的（ Feature-Based）实体模型建模工具，利用每次个别建构区块的方式构建模型。设计者根据每个加工过程，在模型上构建一个单独特征。特征是最小的建构区块，若以简单的特征建构模型，在修改模型时，更有弹性。（ 2）关联的（ Associative）通过创建零件、装配、绘图等方式，可利用 Proe/ENGINEER验证模型。由于各功能模块之间是相互关联的，如果改变装配中的某一零件，系统将会自动地在该装配中的其他零件与绘图上反映该变化。（ 3）参数化（ Parametric） Pro/ENGINEER为一参数化系统，即特征之间存在相互关系，使得某一特征的修改会同时牵动其他特征的变更，以满足设计者的要求。如果某一特征参考到其他特征时，特征之间即产生父 /子（ parent/child）关系。（ 4）构造曲面（ surface）复杂曲面的生成主要有三种方法： 1）由外部的点集，生成三维曲线，再利用 Pro/E下 surface的功能生成曲面。 2）直接输入由 Pro/desinger（造型设计）产生的曲面。 3）nts 18 利用 import（输入）功能，以 IGES、 SET、 VDA、 Neutral 等格式，输入由其他软件或三维测量仪产生的曲面。（ 5）在装配图中构建实体根据已建好的实体模型，在装配（ component）中，利用其特征（平面，曲面或轴线）为基准，直接构建（ Create）新的实体模型。这样建立的模型便于装配，在系统默认（ default）状态下，完成装配。 1生成工程图 Pro/E可以用来实现基于实体建模的工作流程而生成工程图纸，用户可以轻松地生成和保存 2D 工程图纸，由于工程图纸和 3D零件动态连接，因此当用户修改生成视图的 3D 模型时，零件视图、尺寸和注释等都自动更新，节约了图纸管理和维护的时间。 2 演示市场销售 Pro/E的渲染工具可帮助用户以真实的照片有效地交流其设计。用户完成高质量的零件、装配图、装配爆炸效果图，可用于演示、设计检查、市场销售、制作说明书等用途。最直观的 Pro/E 抛弃传统 CAD/CAM 软件中的线框和表面模型，而直接于 3D 实体。这使我们的设计环境完全从 2D 或 2D 与 3D 混合状态上升为纯 3D 模式。产品或模具的描述信息变得更加完整，概念更加清晰，更易于抓住设计意图。设计质量和速度也大大提高，尤其是结合快速原型技术，可以大大缩短产品设计生产上市周期。总之，随着 Pro/E 的不断完善和发展，越来越多的问题将被解决，越来越多的理想将变为现实。 Pro/E 的魅力将更多地体现为生产力水平的极大提高。 5.2支重轮与引导轮的 Pro/E建模 5. 2.1 支重轮的 Pro/E 建模支重轮主要由值轴、轮体、轴套、浮动油封座、螺塞、垫圈、浮动油封、环形圈、销等组成。首先对各个零件进行建模，图 5-1为支重轮轮体的 PRO/E三维模型，图5-2为支重轮浮动油封座的 PRO/E三维模型，， 5-3为支重轮轴的 PRO/E三维模型。 nts 19 图 5-1支重轮体图 5-2支重轮浮动油封座图 5-3支重轮轴 nts 20 完成零件建模后，进行支重轮装配，如图 5-4：图 5-4支重轮 5.2.2引导轮的 Pro/E 建模导向轮主要由导向轮轴、 O 形密封圈、导向轮堵板、圆柱销、导向轮轮体、铁套、双金属轴套。首先对导向轮各个零件进行建模，图 5-5为引导轮轮体的 PRO/E三维模型，图 5-6为引导轮轴的 PRO/E三维模型。图 5-5为引导轮轮体 nts 21 图 5-6引导轮轴完成零件建模后，进行引导轮装配，得图 5-7 图 5-7引导轮 5.3本章小结本章简单介绍了支重轮与引导轮的三维 Pro/E视图、以及 Pro/E 简介，着重于进一步对支重轮与引导轮结构形式的表达，使读者更能清楚地了解其结构，从而对支重轮、引导轮的深入研究以及对其结构的优化设计做了有利的前提条件，为以后打下了良好基础。 nts 22 第六章结论本文对旋挖钻机的现状及发展趋势作了充分分析，了解了支重轮、引导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行走受力分析和详细计算。本设计是以三一 SR150 旋挖钻机为参考进行设计，现将主要工作和进展总结如下：（ 1）本文分析了支重轮、引导轮的结构形式及其分类、特点和工作原理，并对履带行走装置的牵引力进行了详细的分析和计算，符合实际能应用于实际当中。（ 2）第四章详细介绍了支重轮、引导轮的结构设计，并参照国标且确定了各轮的结构尺寸、组成部分及各种参数及技术要求。（ 3）最后对支重轮、引导轮进行三维建模进一步了解其结构形式，并简单介绍的Pro/E。通过这次毕业设计不仅使我掌握了对各类软件的使用，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。通过对支重轮、引导轮的设计与计算，让我了解了履带行走装置的行驶原理，并对整机的结构及工作情况有了初步的认识。同时在结束之际我很感谢指导老师 -周友行以及研究生助教 -姚小海对我的指导与帮助，让我在这次毕业设计中学到了许多从来没有学到的东西，另外还有其他同组同学的协助与帮忙。 nts 23 参考文献 1周建钊主编 .底盘结构与原理 M. 北京：国防工业出版社 . 2006.5 2孔德文等 .液压挖掘机 M. 北京：化学工业出版社 . 2007.1 3赵克利等 .底盘结构与设计 M. 北京：化学工业出版社 .2007.1 4濮良贵，纪名刚 .机械设计（第七版） M.北京：西北工业大学机械原理及机械零件教研室，高等教育出版社， 2000 5哈尔滨工业大学理论力学教研室 .理论力学 M. 北京：高等教育出版， 2002. 6朱张校 .工程材料（第三版） M.北京：清华大学出版社， 2001 7朱冬梅 .画法几何及机械制图第五版 M.北京：高等教育出版社， 2000.12 8张凤山，静永臣 .大宇挖掘机构造与维修程 M.北京：人民邮电出版社， 2007. 9同济大学 .液压挖掘机 M北京：中国建筑工业出版社， 1986. 10GB/T9139.2-1996,液压挖掘机技术条件 .北京：中国标准出版社 . 2009.4 11GB/T9140-1996，液压挖掘机结构与性能 . 北京：中国标准出版社 . 2009.4 12JB/T59-1999,液压挖掘机支重轮 . 北京：中国标准出版社 .2009.4 13JB/T2602-2001，组合式履带总成 .北京：机械科学研究院 . 2009.4 14JB/T2983.22001，履带式推土机总成 . 北京：机械科学研究院 .2009.4 15孙恒，陈作模 .机械原理（第六版） M.北京：高等教育出版社， 2001. 16汪宁智 .回转支承及其连接螺栓的选型计算 J.工程机械 ,1987 nts 24 Rapid Prototyping and manufacturing Introduction The term “rapid prototyping” (RP) is a relatively new expression for the generation of three-dimensional models manufactur

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