履带式挖掘机行走装置设计

机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩- 1 -1 前言1.1 课题研究的目的及意义1.1.1 课题研究的目的挖掘机械是工程机械的中一种主要类型，是土石方开挖的主要机械设备，包括有各种类型与功能的挖掘机。各种类型的挖掘机已广泛应用在工业与民用建筑、交通运输、水利电力工程，农田改造、矿山采掘以及现代化军事工程等的机械化施工中。据统计，工程施工中约有 60%以上的土石方量，均由挖掘机来完成。选择研究此课题，是为了跟好地为挖掘机履带行走装置的设计提供一些方法和参考。1.1.2 课题研究的意义挖掘机械在工程机械发展中占有很大比重和重要的地位，是重点发展的机械品种之一。尤其是中小型、通用的单斗挖掘机不仅用作土石方的挖掘工作，而且通过工作装置的更换，还可以用作起重、装载、抓取、打桩、钻孔等多种作业。它在各种工程施工中功用更大，已经成为机械化施工中广泛使用的不可缺少的重要机械装备。我国挖掘机行业近年来虽有很大的发展，但是生产的品种、数量和技术性能的先进性都还跟不上客观发展的要求，质量尤其需要进一步提高，这在当前形势下，挖掘机械行业所面临的迫切而艰巨的任务。能否多、快、好、省地完成这项任务，将直接影响到机械化水平的提高，影响到国防建设，影响到现代化建设的速度。履带式液压挖掘机是一种常见的土石方开挖机械设备，广泛应用在工业与民用建筑、交通运输、水利电力工程、农田改造、矿山采掘以及现代化军事工程等的机械化施工中。挖掘机历来为世界各国工程机械行业永恒不变的焦点，但由于其复杂的制造技术、内部结构以及投入产出比高的特点，长期以来挖掘机所配套的关键液压零部件技术被欧美日韩所掌控，我国在挖掘机产品上的技术与世界先进水平存在较大差距。然而，近年来国产挖掘机品牌的市场占有率正在逐步攀升，一批具有较强自主创新能力的挖掘机生产商在不断壮大。从国际市场看，我国已经成为世界最大的挖掘机生产国和消费国之一。但是国内将近 80%的份额被国外品牌占领。这就需要对履带式挖掘机作更为深入的研究。通过选择此课题，可以进一步巩固加深对所学工程机械知识的理解，并且为我国挖掘机的具体结构进行设计及优化贡献一些力量。同时，可以培养我们独立思考、综合运用知识、分析与解决问题、思维创新的能力，尤其注重培养我们在方案设计、机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩- 2 -设计计算、工程绘图、文字表达、文献查阅、计算机应用及工具书使用等方面的基本工作实践能力，使我们树立具有符合国情和生产实际的正确设计思想和观点，树立严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、敢于创新、善于与他人合作的工作作风。1.2 挖掘机国内外研究现状国产挖掘机的功能比较单一，其衍生产品较少，而且国产挖掘机规格主要集中在 30 吨以下，6 吨以下的规格比较齐全，从 1.5 吨-30 吨基本形成系列，200 吨以上基本空白，因此我国挖掘机还处于“发展期” 。我国挖掘机企业在研发体系和试验体系建设方面雏形难见，产品的开发基本上处于仿造阶段，电控技术只有山东众友等少数公司自己开发，大多数企业都在选购。节能减排，降噪安全部件精细作业的工作装置、不同功能的附属装置等方面的研发个别企业才刚刚起步，大多数企业没有能力涉及。目前我国挖掘机的质量问题主要表现在：结构件、电控、液压件等核心部件，以及诸如轴销、司机室、四轮一带等其他部件。国内挖掘机厂家诸如广西玉柴、柳工股份、三一重工、河北宣工、徐工、山河智能、龙工集团等，正在崛起的江西南特、桂林华力、湖南九五重工、南昌华工、大连黑猫、合肥振宇等。浙江大学在 1996 年初制成了一种结构简单、价格低廉的液压挖掘机近距离无线遥控系统，中南大学与山河智能合作也在无线遥控、GPS/GPRS 、无线网络远程监控等方面进行了研究。近些年来，随着微电子技术、计算机技术、控制技术、通信技术等新技术的日益渗透液压挖掘机技术中，智能化的进一步应用，使得动力系统内部一些控制元件能够随着挖掘机具体工作状况而改变，从而提高工作效率，使得操纵变得更容易。世界各工业发达国家的液压挖掘机技术得以迅速提高，像国外的这些厂家如日本的小松、日立、神钢、住友等，美国的卡特、韩国的大宇、现代，尤其是德国的挖掘机，技术都已经很先进了。而今，挖掘机技术更是朝着智能、环保的方向发展，想 Carnegie Mellon 大学的自主装载系统、澳大利亚机器人中心、英国兰卡斯特大学的智能挖掘机等都在开始新兴技术的融合发展，上世纪 80 年代初，美国 Kraft TeleRobtics 公司和 John Deere 公司等都相继成功开发出遥控挖掘机，日本小松制作PC200-2 型液压挖掘机为基本机型进行遥控挖掘机研制。在一些文献中也记载了现阶段的一些挖掘机类型，比如 WY203 型全液压履带式挖掘机、W200A 履带式挖掘机 1,2。在文献3中对履带式挖掘机的部分构件加工技术工艺进行了分析，在文献4中对机械式挖掘机履带式行走机构设计及典型故障进行了探讨，在文献5中简述了液压挖掘机主要构件机械加工方案。同时，在文献6中作者对履带式混凝土皮带布料机进行了研究，在文献7中作者着重阐述了履带式挖掘机器人 CCD 道路的识别方法，在文献8中介绍了履带式液机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩- 3 -压挖掘机张紧装置的改进设计，在文献9中详细讲述了履带式液压挖掘机的技术创新特点。1.3 挖掘机技术的历史及发展趋势最 早 的 挖 掘 机 是 以 人 力 或 畜 力 为 动 力 ， 用 于 挖 深 河 底 的 浚 泥 船 ， 铲 斗 容 量 一般 不 超 过 0.2 0.3 立 方 米 ;； 1833 1836 年 ， 美 国 人 奥 蒂 斯 设 计 和 制 造 了 第 一 台蒸 汽 机 驱 动 、 铁 木 混 合 结 构 、 半 回 转 、 轨 行 式 的 单 斗 挖 掘 机 ， 生 产 率 为 35 立方 米 时 ， 但 由 于 经 济 性 差 没 有 应 用 。 70 年 代 经 过 改 进 的 蒸 汽 铲 正 式 生 产 并 应用 于 露 天 矿 剥 离 。 1880 年 又 出 现 了 第 一 批 以 拖 拉 机 为 底 盘 的 半 回 转 式 蒸 汽 铲 。 20 世 纪 初 至 40 年 代 末 ， 挖 掘 机 进 入 动 力 和 行 走 装 置 多 样 化 的 阶 段 。 1910年 ,出 现 了 第 一 台 电 机 驱 动 的 单 斗 挖 掘 机 ； 1912 年 出 现 了 汽 油 机 和 煤 油 机 驱 动 的全 回 转 式 单 斗 挖 掘 机 ； 1916 年 出 产 了 柴 油 发 电 机 驱 动 的 单 斗 挖 掘 机 ； 1924 年柴 油 机 直 接 驱 动 开 始 用 于 单 斗 挖 掘 机 上 ； 履 带 式 行 走 装 置 于 1910 年 开 始 采 用 。轮 胎 式 行 走 装 置 随 着 汽 车 工 业 的 发 展 ， 广 泛 用 于 小 型 挖 掘 机 。 30 年 代 ， 出 现 了步 行 行 走 装 置 ； 50 年 代 中 期 ， 德 国 和 法 国 相 继 研 制 出 全 回 转 式 液 压 挖 掘 机 ， 从此 挖 掘 机 的 发 展 进 入 一 个 新 阶 段 。在文献10中 分析了履带式挖掘机液压系统的特点及故障，在文献11中阐述了如何选购履带式挖掘机，在文献12中提到了挖掘机电控分析及故障诊断技术，在文献13中分析了 小松履带式挖掘机行走减速器的结构，在文献14中涉及到旋挖钻机履带行走装置支重轮的布置计算方法。此外，文献15 、16 中也分别记载了一些挖掘机的现状和设计方法，供毕业设计参考。今 后 ， 挖 掘 机 的 发 展 趋 势 主 要 有 以 下 几 个 方 面 ：首先，大量采用在中大型挖掘机使用的先进技术，比如三泵系统以及负荷传感系统，以提高整机的技术性能，提高作业的效率及操作的平稳性。其次，集中力量解决国产挖掘机质量低的通病。通过大量地采用国外原装的液压及电气元器件，以减少小挖的初期故障，以提高整机的无故障作业的时间。最后，通过全国的大协作，以解决装饰外观的美感问题。1.4 课题研究的内容单斗液压挖掘机的行走装置是整个挖掘机的支承部分，它承受机械的自重及工作装置挖掘时的反力，使挖掘机稳定地支承在地面上工作。同时又使挖掘机能在工作时作场内运行及转移工地时作运输性运行。履带式行走装置的特点是牵引力大（通常每条履带的牵引力达机重 35%45%） ，接地比压小（一般为 0.41.5 公斤/平方厘米） ，因而越野性能好，爬坡能力大（一般为 5080%，最大的达 100%）而且转弯半径小、机动灵活。目前履带式行走装置零机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩- 4 -部件已经标准化，普遍采用工业拖拉机型的结构型式，提高行走性能，有利于批量生产，降低成本。但是履带式行走装置的运行速度较低。履带式行走装置由连接回转支承装置的行走架通过支重轮、履带将载荷传至地面。履带呈封闭环绕过驱动轮和导向轮，为了减少上分支挠度，履带有 12 个托链轮支持。行走装置的传动是由油马达经减速箱传动驱动轮使整个行走装置运行。当履带由于磨损而伸长时可由张紧装置调整其松紧度。1.4.1 行 走 架行走架是履带行走装置的承重骨架，它由底架、横梁和履带架组成，通常用16Mn 钢板焊接。底架连接转台，承受上部的载荷，并通过横梁传给履带梁。行走架按结构的不同分为组合式和整体式两种。1.4.2 四 轮 一 带履带与其绕过的驱动轮、导向轮、支重轮及托链轮组成所谓的“四轮一带” ，是履带式行走装置的重要零部件，它直接关系到挖掘机的工作性能和行走性能。合理设计“四轮一带”具有重要意义。1.4.3 张 紧 装 置履带式行走装置使用一段时间后由于链轨销轴的磨损会使节距增大，并使整个履带伸长，导致摩擦履带梁，脱轨等影响行走的性能。因此，每条履带必须装设张紧装置，使履带经常保持一定的张紧度。1.4.4 履 带 式 行 走 装 置 的 传 动 方 式单斗液压挖掘机的履带行走装置大多采用液压传动，它使履带行走架结构简化，并且失去了机械传动的一套复杂的锥齿轮、离合器及传动轴零件。液压传动的方式是每条履带各自有驱动的油马达及减速装置，由于两个油马达可以独立操纵，因此挖掘机的左、右履带除了可以同步前进后退或一条履带驱动、一条履带止动的转弯外，还可以两条履带相反方向驱动，使挖掘机实现原地旋转，提高了作业的灵活性。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩- 5 -2 挖掘机械概述2.1 挖 掘 机 械 的 类 型挖掘机常按用途及主要装置的特征分类：(1)按用途可分为：通用型和专用型。一般中小型挖掘机多为通用型，即以挖掘土壤容重为 18kN/m3的标准反铲斗的主要工装外，还配有适于挖掘各种轻重土质和挖掘幅度的反铲、正铲、抓斗、起重等多种可换装置。而大型液压挖掘机以矿用正铲为主要装置型式，用于矿山采掘和装载作业。用于隧道等专门作业的挖掘机也称专用型。(2)按工作装置特点可分为：正铲、反铲、抓斗、装载以及起重等。(3)按行走装置不同分为：履带式、轮胎式、汽车式、悬挂式等。履带式单斗液压挖掘机因有良好通过性能，应用最广，对于松软地面或沼泽地带还可采用加宽、加长以及浮式履带以降低接地比压。轮式挖掘机具有行走速度快，机动性好，可在城市道路上行驶，因此，近年来中小型挖掘机亦多采用。汽车式、悬挂式是以汽车及拖拉机为基础机械装设挖掘装置的小型液压挖掘机，适用于小量分散的土方工程。(4)按回转的角度可分为：全回转和半回转。全回转可作 360的回转，其功能好，被广泛采用。小型挖掘机如悬挂式等工作装置仅能作 180左右的转动，为半回转式。(5)按主要机构是否全部采用液压传动可分为：全液压式及半液压式。半液压式挖掘机的行走机构采用机械传动。2.2 挖掘机械的基本组成挖 掘 机 械 一 般 由 动 力 装 置 、 传 动 装 置 、 行 走 装 置 和 工 作 装 置 等 组 成 。 单 斗 挖掘 机 和 斗 轮 挖 掘 机 还 有 转 台 ， 多 斗 挖 掘 机 还 有 物 料 输 送 装 置 。 动 力 装 置 有 柴 油 机 、 电 动 机 、 柴 油 发 电 机 组 或 外 电 源 变 流 机 组 。 柴 油 机 和 电动 机 大 多 用 于 中 、 小 型 挖 掘 机 械 ， 用 一 台 原 动 机 集 中 驱 动 ， 两 者 可 互 换 。 柴 油 发电 机 组 和 外 电 源 变 流 机 组 用 于 大 、 中 型 挖 掘 机 械 ， 用 多 台 电 机 分 散 驱 动 。 行 走 装 置 主 要 用 来 支 承 机 器 、 使 机 器 变 换 工 作 位 置 和 转 移 作 业 场 地 ； 另 外 ，链 斗 式 挖 掘 机 和 环 轮 式 挖 掘 机 的 铲 斗 ， 随 着 行 走 装 置 的 连 续 行 走 而 切 削 土 壤 。 行走 装 置 有 履 带 式 、 轮 胎 式 、 步 行 式 、 轨 行 式 、 浮 游 式 和 拖 挂 式 等 几 种 。 机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩- 6 -作 业 场 地 固 定 、 要 求 接 地 比 压 较 低 时 用 履 带 式 ； 作 业 场 地 多 变 时 用 轮 胎 式 ；因 施 工 条 件 特 殊 而 必 须 架 设 专 用 轨 道 时 ， 用 轨 行 式 ； 挖 掘 水 下 泥 土 用 浮 游 式 ； 小型 单 斗 挖 掘 机 的 行 走 装 置 无 动 力 源 时 ， 用 拖 挂 式 ； 作 业 场 地 固 定 、 机 器 重 量 大 时 ，用 步 行 式 。 步 行 式 行 走 装 置 大 多 用 于 单 斗 挖 掘 机 中 的 大 、 中 型 拉 铲 挖 掘 机 和 斗 轮挖 掘 机 。2.3 小型挖掘机简述2.3.1 小 型 挖 掘 机 的 基 本 结 构 特 点(1)行走装置采用机动性好的履带式，为了防止破坏城市路面，大多采用橡胶履带。(2)除上部回转台可旋转 360，动臂又可相对转台偏转，转台回转和动臂偏转结合起来，可进行侧沟挖掘。(3)为进行平整土地、回填土，一般装有推土板。2.3.2 小 型 挖 掘 机 的 类 型根据小型挖掘机基本功能要求，为了更适应作业形态和工作要求，经过淘汰进化，目前有以下三种形式:(1)标准型是最早产生的小型挖掘机机种，其机构特点是挖掘机前部工作装置和后部平衡部分都突出在履带宽度之外。机体较宽敞，驾驶室居住性好，重心布置得当，稳定性好，作业性能优良。(2)超小回转型其主要特点是工作装置在收缩状态可收到履带宽度之内，其后部平衡部分也在履带宽度之内，即整个上部回转体轮廓的最小回转半径小于履带宽度。它主要用于非常狭窄的场所下进行施工，例如管道施工等。(3)后部小回转型回转机体后部设计成圆弧形，它的外廓旋转半径在履带宽度范围之内。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩- 7 -2.3.3 小 型 挖 掘 机 的 类 型小型挖掘机一般是指总重在 6t 以下的挖掘机，本毕业设计课题就是要研究用于城市、狭窄地区、代替人力劳动的小型挖掘机械。主要作业是挖掘、装载、整地，用于城市管道工程、道路、住宅建设、基础工程和园林作业等。它体积小、机动灵活，在其上可以附装各种工作装置，是多用途万能型的城市建设机械。2.3.4 小 型 挖 掘 机 的 设 计 要 求由于小型挖掘机的特点很靠近人，因此在设计上除了要求耐久性、可靠性和作业效率等，还需着重考虑人、机、环境的协调，要特别注意以下几个方面：(1)安全性：机械作业过程中不要与周围的人和物相互碰撞，防倾翻稳定性要好。(2)低公害：排放要求高、低震动、低噪音，声音要比较悦耳。(3)和周围环境能够调和，形象要美观，形体和色彩不要引起人们的不愉快感，要尊重人，对人有亲和感。(4)尽量扩大其使用功能，可装多种附属装置，应成为城市万能型工程机械。(5)操纵简便，任何人一学就会，都能操纵。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩- 8 -3 履带式挖掘机行走装置方案设计挖掘机的行驶性能和其牵引力及工作质量密切相关，关系到行驶性方面的主要技术参数有：牵引力、工作质量、爬坡角度、行走速度、接地比压、转向角度及行走架的离地距离等。3.1 工作装置尺寸的确定已知参数有：额定功率：30kW/2350rpm整机重量：5500kg斗容量：0.18m 3 采用经验公式计算履带带长、驱动轮与导向轮轴向中心距、导轨之间的距离、履带高度、履带板宽、地盘总宽、履带接地长度、后端支重轮到驱动轮间距、前端支重轮到导向轮间距、两端支重轮间距、相邻两支重轮间距等。3.2 行走系统结构的布置3.2.1 支 重 轮 的 选 取挖掘机的重量是通过支重轮传给地面的，工作时如果地面不平整，容易受到冲击，所以支重轮承受的载荷较大。支重轮的工作条件比较恶劣，经常处在尘土中，有时还会浸泡在泥水中，故要求密封可靠。过去支重轮的结构型式很多，标准化后规定挖掘机一般采用直轴式结构,如图3.1 所示。3.2.2 托 链 轮 的 选 取拖链轮的作用主要是支撑履带部分，防止其长期磨损而松动。托链轮要和支重轮的联系尺寸相同。如图 3.2 所示。图 3.1 支重轮 图 3.2 托链轮机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩- 9 -3.2.3 导 向 轮 的 选 取导向轮用于引导履带正常的绕转，可以防止跑偏和越轨。大多数挖掘机的导向轮也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，减小比压。导向轮的轮面多数制成光面，中间挡肩环应有足够的高度，两侧边的斜度要小，以作为导向用，如图 3.3 所示。3.2.4 驱 动 轮 的 选 取驱动轮结构有多种型式，分为整体式和分体式两种。按照驱动轮轮齿节距的不同分为等距齿驱动轮及不等距齿驱动轮两种。等距驱动轮使用频率较多，所以采用等距驱动轮，它的齿数经过计算查表后选择为 25 个，如图 3.4 所示。图 3.3 导向轮 图 3.4 驱动轮3.2.5 履 带 的 选 取挖掘机的履带有整体式和组合式两种，整体式是履带板上带有啮合齿的，直接与驱动轮啮合，履带板本身作为支重轮等轮子的滚动轨道。但是整体式履带的缺点是磨损较快，而目前挖掘机中广泛使用拖拉机型式的组合式履带，本设计中就采用组合式履带:图 3.5 组合式履带节3.2.6 行 走 架 的 选 择行走架是按照结构的不同分为组合式和整体式两种。组合式行走架的底架为框机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩- 10 -架结构，横梁可以用工字钢或者焊接的箱形梁插入履带架孔中。它的缺点是履带架截面削弱较多，刚性较差，在截面削弱处容易产生裂缝。整体式行走架可以较好地避免上述缺点，它结构简单、自重较轻且刚性较好，所以在本设计中选择整体式行走架。图 3.6 行走架1左支架体；2底座；3右支架体3.3 履带张紧装置的选择近年来在挖掘机中广泛采用一种液压张紧装置，这是一种带有辅助油缸的弹簧张紧装置，它借助了润滑用的黄油枪将黄油压注入油缸，使得活塞外伸，一端移动导向轮，另一端压缩弹簧使之预紧。但是预紧之后的弹簧尚需要留有适当的行程起缓冲作用。如果履带太紧需要放松时，可拧开注油嘴，从油缸中放出适量黄油。在本设计中就选用了液压张紧装置。图 3.7 液压张紧装置机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩- 11 -3.4 减速箱的选择行走减速机安装座一般情况下采用行走减速机安装座与箱形履带梁拼焊前进行加工的方案，焊接后不再进行加工。采用的设备一般为卧式加工中心和摇臂钻床加工。3.5 履带式挖掘机行走装置结构图通过对以上各种零部件的优缺点分析与描述，初步选定以下方案进行结构设计，如图 3.8 所示：图 3.8 履带式行走装置结构图1减速箱；2油马达；3托链轮；4行走架；5驱动轮；6履带； 7支重轮；8张紧装置；9导向轮机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩- 12 -4 履带式挖掘机行走装置计算履带式挖掘机已知参数有：额定功率：30kW/2350rpm；整机重量：5500kg；斗容量：0.18m 3 。4.1 履带式挖掘机行走装置基本参数的计算4.1.1 爬 坡 能 力挖掘机自重在斜坡方向的分力： (4.1)sin105.sin4GWP式中 G挖掘机自重； 坡度角；运行阻力： (4.2)cos106.cos105.2cos12.0 34v履带的内阻力: (4.3)NGWn 34.6. 则最大牵引力 T 应不小于这些阻力之和，即： (4.4)nyPWT计算可得： 334 10.cos106.si105. 此外还应满足挖掘机在爬坡时不打滑的条件，即： (4.5)TG式中 履带与地面的附着系数，即：表 4-1 履带与地面的附着系数 路面土质 混凝土 干粘土 压实粘土 干沙土 坚实土路0.45 0.90 0.70 0.30 0.90路面土质 冰 湿粘土 压实雪地 湿粘土 松散土路0.12 0.70 0.25 0.50 0.60求解公式(4.4) 和(4.5) 即可求得最大的 角，表示挖掘机的最大爬坡能力。解得：5.2机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩- 13 -4.1.2 接 地 比 压(4.6)bLmgp2或 (4.7)35.0(h所以 PaPabLmgp 310847.6964.182式中 履带平均接地比压（Pa） ；p挖掘机工作质量（kg） ；重力加速度（m/s 2） ；g履带接地长度（m） ；L履带宽度（m） ；b履带高度（m） 。0h注：小挖的平均接地比压为 30 103 Pa 上下。4.1.3 最 大 牵 引 力履带行走装置的最大牵引力 T 计算公式为： (4.7)Gfif sin式中 履带行走装置的滚动阻力；fT履带行走装置的坡道阻力；i履带行走装置的滚动阻力系数；f最大设计坡度角；整机重力。G表 4-2 滚动阻力系数 f路面土质 混凝土 冻结冰雪地 坚实土路 松散土路 泥泞地f 0.05 0.030.04 0.07 0.10 0.100.15另外，T 也可以这样选取： （4.9）GT)5.807(式中 整机最大牵引力（N） ；机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩- 14 -整机质量（kg） 。G根据统计数据拟合的最大牵引力与整机质量关系式为： （4.10）1457.GT所以 N8050.式中 整机最大牵引力（N） ；T整机质量（kg） 。G4.2 主要零部件的选择4.2.1 链 轨 节 节 距 和 四 轮 一 带链轨节节距 t 按经验公式选取：（4.11）25.0)17(Gt整机质量（ ） 。Gkg取 )(5)105.(72.3mt 确定链轨节距 t 之后，就可以根据 t 计算四轮一带的有关参数。（1）履带板宽度 ： b6.5 吨以下的小挖标准履带宽为 mb4.01403（2）驱动轮节圆直径 ： qD=t/sin( ) （4.12）qz6式中 驱动轮齿数。z表 4-3 驱动轮参数表链轨节距（10 -3 ）m驱动轮齿数z适用范围（斗容量）3m链轨节距（10 -3 ）m驱动轮齿数z适用范围（斗容量 ）3m101,125,135 35,25 0.25 以下 202.8 23 1.001.60154 23,25 0.250.40 215.9,228.6 25 2.5171.05 23 0.400.60 260.35 27 4根据 t 129 和斗容量 0.18 综合起来选择 z=25.3因此 = t/sin( )=151/sin( ) 0.607qDz3602560m（3）导向轮工作面直径 ：dD机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩- 15 -（4.13）qdD)9.08(计算得 mDqd 5463.7.90.（4）托链轮踏面直径 ：t（4.14）t t)0.18(所以 tDm15.028.可选择 ct（5）支重轮踏面直径 ：z（4.15）zDt)0.18(因支重轮和托链轮的联系尺寸相同，所以也取 cmz125.（6）链轨节数 n、托链轮、支重轮数量的确定：+ （4.16）tAn2式中 轴距（10 -3m） 。A为减小摩擦损失，托链轮的数目不宜过多，小挖每侧托链轮一般为 1 个；考虑到滚动阻力的大小和接地比压的大小和接地比压的均匀性，小挖每侧支重轮通常为45 个，具体数量随机重的增加而增多。在此设计中，选择每侧 1 个托链轮和每侧 5 个支重轮。4.2.2 张 紧 装 置设计时，一般要保证履带的下挠度不超过 2040 10-3m；张紧装置的行程应大于履带节距的 ，以便在履带因磨损而造成节距伸长时，可拆去一块履带板而继续1使用。4.3 主要外形尺寸的设计计算4.3.1 接 地 长 度 、 轨 距 以 及 最 小 离 地 间 隙 17根据统计数据拟合的接地长度、轨距与整机质量关系式为： （4.17）3042.mL（4.18）95B计算后得： 105.123L机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩- 16 -mL 964.101964305.123B5858考虑到稳定性与通过性要求，推荐履带长度为 15002300mm，轨距为12501900mm。式中 接地长度（10 -3m） ；L轨距（10 -3m） ；B整机质量（ ） 。Gkg（2）实际工作时由于地面不平，两条履带不完全与地面接触，以及由于整机重心的偏移等原因，履带上的实际接地比压不均匀，则会出现最大接地比压 ，其maxp计算公式为：（4.19）)(32maxBLbGp从上式可以看出，L/B 值不应太小，否则会加大 pmax 值，降低其通过性。挖掘机在原地转弯时需要克服滚动阻力和转弯阻力，而转弯阻力 Tz 计算公式为：（4.20）BTz4式中 履带板对地面的摩擦系数。从上式可以看出，L/B 值又不能太大，否则将增大转弯阻力值，降低原地转弯能力，因此 L/B 的比值应恰当选择。根据统计结果，L/B 的比值基本与整机质量没有规律。初步确定 L/B 的比值后，可通过原地转弯能力的理论分析进行核算来选定。（4.21）TBGLS式中 履带板修正系数，其中 =(b/500)1/3,b 为履带板宽度 (10-3m)；整机机重（N） ；G行走最大牵引力（N） 。T当 S2.3 时，原地转弯不能实现； 2.12.1 时，原地转弯性能良好。所以 L/B 的比值需满足：L/B 2.1 （4.22）GT（3）最小离地间隙 也是一个重要参数。它的大小表明挖掘机通过地面障碍的h能力，通过取 h 0.13G1/3，推荐 为 300380mm。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩- 17 -式中 最小离地间隙（10 -3m） ；h整机质量（ ） 。Gkg4.3.2 “四 轮 一 带 ”安 装 尺 寸 的 确 定图 4.1 “四轮一带”安装尺寸;)(453.07.10)453.7()35.2( mmta;b;)(2718.9.)8.2.9()8.16.( 3tc ;(其中 )cbacbacmaA415( 5m初步取 。m3.0;4.