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支重轮
设计
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支重轮设计,支重轮,设计
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中 南 林 学 院 课 程 设 计 说 明 书设计题目： D80-12推土机的单边支重轮设计 专业年级： 工业学院2001物流工程 设计者名：冯 成 学 号： 2001010304122任 军 学 号： 2001010304121张 建 学 号： 2001010304120尹 石 学 号： 2001010304126指导教师： 王坤明 老师 刘长生 老师 2004年6月8日中南林学院目 录1.引言 32. 课程设计任书书 3 2.1 工程机械课程设计的时间、学分 3 2.2 课程设计的任务、性质 32.3 应搜集的资料及参考文献 32.4 原始数据及主要技术指标 32.5 课程设计应提交的文件 42.6 进度计划安排 43支重轮轴的强度验算 54支重轮体接触强度验算 65支重轮轴承的验算 76典型零件热处理工艺及键的校核 87 .支重轮结构设计 98参考文献 1110.鸣谢 1111.附图 121 引言支重轮用来支承拖拉机的重量，并在履带的导轨（链轨节）面上滚动。它还用来夹持履带，不使履带横向滑脱，并在拖拉机转向时迫使履带在地面上滑遗。2 设计任务书21 工程机械课程设计的时间、学分：课程设计的时间： 共两周； 学分：2.822 课程设计的任务、性质课程设计是学生从理论到实践、再提升到理论的过程，是综合检查学生专业课、专业基础课教学效果的重要方法，是锻炼学生综合思维能力和创新意识的重要手段，是学生从求学阶段过渡到创业阶段的重要环节，培养学生尊重科学、尊重实际的良好习惯，使学生充分认识到自己每一笔、每一个数据都与员工的心血、企业的兴衰息息相关，从而养成认真仔细、一丝不苟的作风。学生根据现场参观，了解设计对象的使用情况、运动、受力、磨损、连接及外观构造；然后参阅有关资料，明确设计的方法、步骤及重点，幷拟定出设计计划。具体设计课题为：根据现场参观及所提供的原始数据，设计D80-12推土机的支重轮（双边或单边）。基本要求为： 己选材,自定配合间隙,自定热处理工艺； 行轮轴、轴承强度校核及轮壳接触应力计算； 至少有一张二号或三号总装图，重要零件及运动副必须要用零件图表示，至少得三张到四张，所有图纸用AUTCAD2000绘制，说明书按有关标准格式用Word2000排版。2. 3 应搜集的资料及参考文献： 唐经世. 工程机械. 北京：中国铁道出版社，1998陈国健，易新乾，王跃发等. 工程机械修理手册. 北京：中国铁道出版社，1981张树求等. 工程机械施工手册(5). 北京：中国铁道出版社，1991诸文农. 底盘设计. 北京：机械工业出版社，1981赵振起编著. 机械制图手册. 北京： 国防工业出版社，1986纪名刚 机械设计 高等教育出版社， 2002吴宗泽等 机械设计课程设计手册 北京：高等教育出版社， 2002中国纺织大学工程制图教研组 画法几何及工程制图 、上海：上海科学技术出版社，20002.4 原始数据及主要技术指标：发动机为：NH220CI，额定功率：132.4KW，额定转速：1850r/m，最大扭矩：784Nm；整机重量：20.9103kg，接地比压：0.68104Pa，牵引力：169KN，最大牵引力：196KN，爬坡能力：30；液压系统工作压力：1372N/cm2，额定流量：269l/min，额定转速：1850r/min，容积效率：85%。 台车架支重轮托架螺纹孔距：160mm，螺纹：M16，台车架中心距：380mm，链轨销节距：216mm。 履带接地长度L=2730mm，履带中心距2000mm，轨条宽50mm，轨条中心距158.4mm，驱动轮中心至第一个支重轮轴心的水平距离2207.5mm。 挡最高车速10,7Km/h。 前进一档车速2.4Km/h。2.5 课程设计应提交的文件课程设计说明书；至少三号总装图一张，零件图45张；2.6 进度计划安排各阶段内容名称起止日期时间比例%1施工现场参观 测量20046222资料收集参数确定20046233设计计算2004624254绘制图纸2004626285撰写设计说明书2004629307修改图纸及说明书2004718课程设计答辩3支重轮轴的强度验算设计内容计 算 与 说 明结 果校核轴的强度 支重轮轴通常采用45Cr或50Mn钢制造，淬硬层深度不小于2mm,表面硬度HRC55,调质硬度HB255285，材料的许用应力u=100200N/mm2.在半刚性悬架中，支重轮轴一般固定在台车架的纵梁上，不随支重轮转动，支重轮轴的强度验算是校核在最大垂直载荷R1max作用下的弯曲应力。R1max是在履带车辆跨轮横向凸起障碍时产生的。 R1max0.5Gs=0.520.91039.8=102410 N 且当推土机过突起的障碍物时，整机重量有可能由每边各一个支得轮承受，即每一个支重轮上的最大径向载荷是推土机整机重量之半，故作用在轴上的径向载荷P, P=51205 N轴的受力分析如图如示，RA、RB为支重轮对轴的反力， RA=RB=P=51205 N轴为心轴，只承受弯矩，弯矩图如图所示Mmax=Pa=51025110.8=5673514Nmm对AA断面： 强度符合要求。对最小断面（断面图如右上）：抗弯截面系数 截面在左侧的弯矩 Nmm 强度要求也符合。因此，整个轴的强度都达到要求。 P=51205NMmax=5673514Nmmca=168.57 MPa153.9MPa4支重轮体接触强度验算设计内容计 算 与 说 明结 果校核支重轮体的强度 支重轮体的损坏形式经常表现为轮缘断裂、卷边和滚动表面磨损。为此，须验算支重轮滚动表面的接触应力。支重轮滚动表面接触应力的计算工况应按经常出现的极限情况，即按土壤垂直反力在整个支承面长度上呈三角形分布时，最前一个支重轮上的反力R1近似计算，其计算图如下：Ry为引导轮所受反力，L2为引导轮与第一个支重轮中间连续载荷化为一个集中力S后与引导轮中心的距离，SL2= L2=L2= 由于：S=另知： 代入数据可以求解： =2478mm S=33449.5N对整体列平衡方程可得：SL2=RyL+R1L1 S=Ry+R1 联立两式可以求得：R1=17097.2N N/mm2 =230N/mm2故：支重轮体的强度符合要求。=2478mmS=33449.5N=17097.2N=217.02 MPa5支重轮轴承的验算设计内容计算与说明结 果校核轴承的强度 该轴承由于既受到横向载荷，又受到纵向载荷，故应进行两个方向的校核。 （1）横向载荷是推土机在越过突起障碍时转弯产生的，故校核时应按前进一档2.4Km/h的速度来计算。 最大轴向力 Fa=71687 N 而轴环直径为108mm. P=13.5 MpaP=15Mpa Pv=而 n=58.2 r/min故 Pv=3.66MPam/sPv 两者均符合要求。（2）径向为校核支重轮体时所计算的力R1,而速度则应用档最高速度10.7 Km/h来计算。 P=2.57 MPaP Pv=而 n=258 r/min故 Pv= =2.38 MPam/sPv两者均符合要求。Fa=71687 NP=13.5 MPaPv=3.66 MPam/sP=2.57 MPaPv=2.38 MPam/s6典型零件热处理工艺及键的校核设计内容使用条件、热处理工艺及参数结 果典型零件热处理工艺的设计键的校核支重轮经常在泥水中工作，且承受重载和强烈冲击，因此要求支重轮强度高，特别是轮缘和滚动表面具有高强度和耐磨性，支重轮要具有可靠的密封结构。故支重轮轮体应采用50Mn钢制造，经表面淬火，淬硬层深度为45mm，表面硬度HRC5055。许用应力c=230N/mm2。轮缘表面淬火硬度HRC5355。支重轮轴通常采用45Cr或50Mn钢制造，经表面淬火，淬硬层深度不小于2mm,表面硬度HRC55,调质硬度HB255285，材料的许用u=100200N/mm2.支重轮轴承采用铅表铜或磷青铜烧结合金制成的双金属轴套，许用单位压力p=15N/mm2。 如图所示：Q=17921.75N=34.14N/mm2=选取键的材料为45钢 s =355= =41.8N/mm2故键的选取符合规格。7 .支重轮结构设计设计内容计 算 与 说 明结 果支重轮各零件的结构设计(1) 支重轮轴的结构设计 已知台车架中心距为280mm,轨条中心距为158.4mm,而选定的材料的许用应力为200Mpa,由= 得： d=66.12mm取最小直径为68mm,而这个轴段的长度则由所选取的O型密封圈和浮动油封的尺寸定出，为48mm；而与支重轮所配合的轴段则取70mm(两轴段之间为非定位轴肩)，该轴段长则由所取定的轴套组合件来确定，选定的轴套宽为95mm，故取该轴段长为97mm。中间轴肩的直径则由选定的轴承的许用P值来确定，由 p=p得： d2=取d2为108mm,而该轴肩的宽度则由手册查得为20mm.而轴的具体尺寸见零件图。(2) 支重轮的结构设计链轨节距为216mm,这就是履带的节距，为了使履带机械接地压力均匀分布，一般取tdtl2td,通常tl=(1.41.7)td=302.4367.2mm,取tl=335mm;支重轮直径D与履带节距之比大约为D/td=11.25,即D=216270mm,取D=220mm.取一侧支重轮数为6个，采用单边支重轮，轮缘高度为19mm，则轮缘外径为258mm；轮缘根厚为20mm。轨道宽为50mm，取支重轮支重面宽为55.6mm。轨道中心距为158.4mm，则轨道外边相距为（158.4+50）=208.4mm，故取轮缘内侧相距208.4mm，圆整为210mm。那么轮缘外侧相距（210+202）=250mm。具体尺寸见零件图。(3) 滑动轴承结构设计根据轴的外径和支重轮体的内径取其内径为70mm,外径为80mm。d=68mmdz=108mmtl=335mmD=220mm参 考 资 料 唐经世. 工程机械. 北京：中国铁道出版社，1998 陈国健，易新乾，王跃发等. 工程机械修理手册. 中国铁道出版社，1981 张树求等. 工程机械施工手册(5). 北京：中国铁道出版社，1991 诸文农. 底盘设计. 北京：机械工业出版社，1981 赵振起编著. 机械制图手册. 国防工业出版社，1986 纪名刚 机械设计 高等教育出版社， 2002 吴宗泽等 机械设计课程设计手册 高等教育出版社， 2002 中国纺织大学工程制图教研组 画法几何及工程制图 上海科学技术出版社，2000支重轮轮体材料：中碳锰钢50Mn或45Cr， 手册P422（图6158），外侧凸缘外径257mm，外侧凸缘宽度17.3mm，支承面宽度55.6mm，51.6mm；内侧凸缘宽度18.3mm，内侧凸缘外径249mm，轴外径70mm，衬套内径，轴与衬套的间隙0.270,394mm，轴的侧向间隙0.40.85mm，轮与衬套的间隙0.0170.15mm，轮的内径和衬套外径115mm，支承面外径222mm，轴的凸缘宽度20mm。
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