装载机行走系统设计.doc

1 前言
1.1装载机国内外发展现状
自90年代以来，国内外工程机械进入了一个新的发展阶段，工程机械产品以信息技术为主导，在发动机燃料燃烧与电控、可视化驾驶、液压控制系统、自动操纵、精确定位与作业、故障诊断与监控、环保与节能等方面，进行了大量的研究，开发出许多新结构和新产品，提高了工程机械的高科技含量，促进了工程机械的发展。
我国装载机行业通过十几年的发展走出了一条自主发展的道路，并逐渐发展壮大，牢牢控制了国内90%以上的市场份额。同时国产装载机产品以其出色的性价比优势，已经开始在国际市场上崭露头角，呈现出较好的发展势头。与工程机械其他机种相比，轮式装载机的桥、箱、泵、阀及缸等零部件产品配套相对成熟，已经形成了比较完整的配套体系。
　　目前全国装载机生产企业达到130多家，其中专业生产企业有30多家，主要生产企业有柳工、厦工、龙工、临工、徐工、江苏常林、成工和山工等，这些厂家凭借长期生产装载机的经验、较强的实力和较好的售后服务赢得了较高的市场占有率。柳、厦、龙、临2000年销量分别为2831台、2828台、2100台、1362台，2006年销量则分别为20180台、16731台、20023台、14273台，年销量增长幅度分别为7倍、6倍、9.5倍、10倍。市场份额逐步走向集中，行业正向稳定的结构演进，行业少数优势企业占据市场主导权，并获取了主要利润。国内6t以及6t以上的装载机是国内潜在市场最大的产品，1998年以前大多数生产厂家均开发了ZL60装载机，但由于受传动件的制约，ZL60装载机没能成功地推向市场。在99年北京国际工程机械博览会上，各厂家推出了新的一代ZL60装载机，多数厂家选择柳州ZF合资生产的箱或桥，液压元件也有新配置，发动机可选用斯太尔或上柴6121（Cat3306），整机可靠性上得到很大提高，给国内大吨位装载机带来发展机遇。目前国内装载机的发展趋势是国产轮式装载机正在从低水平、低质量、低价位、满足功能型向高水平、高质量、中价位、经济实用型过渡。特别是向高效、安全、节能、微电子技术、环保及变量全液压系统、双动力模式等方向发展的速度在加快。产品品种向小型、大型，特别是大型及专用型、多用途方向发展。产品性能正在向国际先进水平靠拢，产品已开始进入北美、欧盟等发达国家市场。在制造技术方面正在向“精细化”方向发展。同时，各主要主机制造企业及主要配套件企业都致力于发展更高技术水平的传动件、液压件、电气元件等主要基础件，我国装载机的发展已进入了一个新阶段。从仿制仿造向自主开发过渡，各主要厂家不断进行技术投入，采用不同的技术路线，在关键部件及系统上技术创新，摆脱目前产品设计雷同，无自己特色和优势的现状，从低水平的无序竞争的怪圈中脱颖而出，成为装载机行业的领先者。
而国外企业进一步加大入主我国装载机行业的力度.国际著名的大企业集团纷纷进入中国工程机械行业,以美国凯雷入主徐工集团.卡特彼勒入主山工为起点,掀起了工程机械行业新一轮的并购热潮.近期卡特彼勒又与国内装载机龙头企业如厦工.柳工等骨干生产企业进行了密切的接触,这些跨国企业主要以其雄厚的资金和技术实力逐步打开国内装载机市场.可以预见十一五头几年,我国工程机械行业的发展以装载机企业为代表,竞争结构将发生变化,对我国国产装载机行业的格局将产生重大的影响。
近4年多以来，世界主要装载机制造企业通过收购我国主要装载机企业,“属地化”管理方式基本上取得了成功。在国内企业中，形成了以3家龙头企业即柳工、厦工、龙工三足鼎立之势，支撑起我国装载机行业的大局。加上其它几个主要装载机企业，形成了内资装载机企业阵营。从2005年到现在，国外企业通过并购、全资或控股等方式使卡特山工、沃尔沃临工、神钢成工等在中国也形成了三足鼎立之势，加上来势凶猛的韩国斗山、现代以及日本小松等，逐步形成了强大的外资装载机阵营。目前外资企业的装载机在我国的市场占有率已超过25%，国内装载机企业从99%以上的市场占有率已经下降到了目前的75%以下。今后我国装载机行业的市场竞争，主要表现在以柳工、厦工、龙工为首，加上徐工、常林，以及民营企业如福田雷沃重工、宇通重工、晋工等组成的我国内资装载机企业阵营与以卡特山工、沃尔沃临工、神钢成工等为首，加上韩国斗山、现代、以及日本小松等外资装载机企业阵营之间的竞争。
1.2 装载机发展趋势
展望未来，轮式装载机今后发展的大趋势是：提高可操纵性，减轻工作人员的劳动强度，进而达到提高生产效率的目的；传动系统向静液压传动方向发展，提高工作机械、人体、环境系统的总体效能；利用电子对抗技术，消除或降低噪声，改变单一消声材料密封等限制噪声传播的消声方法；通过对电子计算机的使用，研发出计算机管理系统和司机辅助操作系统，广泛利用故障诊断系统进行安全保障；可以选择更加省油的发动机，通过改善尾气的排放，从而达到减少环境污染的目标；努力向灵敏可靠的传感元件和控制元件的机电一体化发展。
我国装载机具有很高的性价比，且产品也已基本成熟，加上我国在全球每年不断增加的建筑施工企业带产品出国等，因此装载机出口近几年翻番增长。同时，近几年来，我国主要装载机制造企业在全世界主要装载机市场，逐步建立健全代理商网络和售后服务系统，使用户可放心使用我国装载机产品，有力地支撑了我国装载机国际市场。在东南亚、南亚、中东、非洲等传统市场快速增长，而且在独联体及南美洲国家等市场增长更快。我国装载机从2001年开始进入独联体国家市场，当年只有8台，到2008年就迅猛增长到6000台以上，增长了700倍以上。我国装载机是从2003年以后才开始进入南美洲国家的。2004年只有13台，可仅仅3年后的2008年迅速上升至2559台，增长了近200倍。由此可见我国装载机在新兴国家市场发展之快。可以预计，今后独联体及南美洲国家市场将有更大规模的增长。目前我国主要装载机制造企业正在开拓欧盟、北美等发达国家市场，进展也非常迅速。
在当今这个飞速发展的现代化社会里，机械尤其是工程机械在很大范围内将会代替人力。因此，工程机械的市场前景是比较乐观的，尤其是应用于装卸零散物料的轮式装载机的利用空间必将会更加广阔。
1.3装载机行走系统概况
作为装载机行走系统的桥梁机构车桥对整个底盘结构起到至关重要的作用， 摆动式驱动桥是装载机后桥技术发展的趋势，现有的摆动式驱动桥基本上是进口的，其特点是支承主传动总成的主动螺旋锥齿轮采用悬臂支撑；主动螺旋锥齿轮支承于同一件壳体，壳体是整体式；桥壳总成的桥壳与轮边支承轴采用螺栓连接的分体式装配结构。由于现有结构的摆动式驱动桥设计结构复杂，造价成本高，因次造成摆动式驱动桥市场推广困难，服务维修不方便。文献[1]中设计的装载机摆动式驱动桥正好解决了以上问题，其中设计的实用新型的解决方案是这样的:支承主传动总成的主动螺旋锥齿轮采用跨置支撑，其中摆动支撑轴承座支承一端，托架支撑支承另一端;支承主传动总成的壳体是由托架与摆动支撑轴承座采用分体装配式结构，用螺栓连接成一体;托架是与桥壳总成连接一起的。
设计优点是支承主传动总成的主动螺旋锥齿轮采用跨置式支撑，支承刚性好，可靠性高；桥壳总成的桥壳与轮边支撑轴承采用焊接方式，制造加工性好；产品零部件的维修服务方便，通用化程度高，造价成本低。
在文献[2]中涉及了工程机械的整个底盘构造，包括行走系统、转向系统、制动系统、传动系统等，并对各个系统包括从结构到必要强度计算都给出了一定参考方法，其中在行走系统方面不仅谈到主要结构包含车架、车桥、悬架、车轮等，而且还进行了传动轴的尺寸及结构强度计算。而文献[3]是关于轮式装载机驱动桥铲装循环作业热分析，由于传动系统是工程机械的重要组成部分，其工作工程中产生的大量热必将会对系统的润滑和冷却产生影响，而且会对结构元件的工作强度产生影响，因此对传动轴结构和尺寸进行合理的设计才不会对整机的性能产生影响。在文献[4]中提到了分体式装载机车架，这种结构采用销连接，特点是结构简单、便于维修而且能有效降低企业的生产成本。因此本次设计采用用销铰接的车架。文献[5]是关于装载机前车架的空间结构有限元模型，由于装载机前车架是整机强度、刚度设计的关键部件之一，其结构复杂、承载量大。在保证计算方法精确、可靠的前提下，关键是建模问题。文中不仅提供了前车架的结构设计方法，而且对如何进行建模提及了一些常见错误，以便自己在设计过程中避免出现类似错误，从而提高自己的设计效率。文献[6]提到自动装载机，根据本文可以对装载机整机结构有个大致了解，这样便于自己在进行行走系统结构分析与设计时，能够合理进行装配。而在文献[7]中涉及的是一般农业用搬运装载机传动装置，参考此文献可以对底盘传动结构尤其是对传动轴的结构有个大体了解，为自己设计传动轴提供了一个很好的参考。现如今，很多装载机都采用液压式行走系统，其主要用于大功率、大负载的工作环境，而很多场所都需要小功率的装载机，比如说煤厂、沙场等，这些场所适用于小型装载机工作，因此，本次设计的只是关于小型装载机的行走系统，目的在于优化小型装载机的行走工作性能和工作寿命，所以，此次设计具有很广泛的意义。对于本次设计，参用了三维实体建模，一方面能形象画出实体结构图，另一方面能够对各个零部件的装配位置及装配的正确性有个整体上的了解与把握。总之，经过仔细阅读分析文献，对装载机地盘行走系统有了大体上的了解，这样为接下的结构设计打下了一个比较好的基础。

2 装载机行走系统结构设计
2.1整体结构分析
本次设计的是装载机行走系统设计，涉及部分传动系统部件，其中文献[8]中提到的行走系统主要包括车架、车桥、悬架、车胎。以下分别介绍各个组成结构的作用及构成：
（1）车架：车架是整台机械的基础，在它上面安装着所有的零部件，使机械成为一个整体。车架支承着整个机械的大部分质量，在整个行驶或作业时，还将承受着更大的动载荷的作用。在工作过程中为了保证车架上各机件的正确相对位置，车架要有足够的强度和刚度，同时质量要轻。而车架分为整体式和铰接式，整体式车架是由两根纵梁与若干横梁用铆接或焊接而构成一个完整的框架，纵梁一般用钢板冲压而成，断面为槽形或箱形。在载荷较重的地方可另加焊板或者加强筋以保证足够的刚度与强度安装有关零部件的支架都装在主车架上，从而形成一个结构复杂的构架。而目前大多数轮式装载机和一些轮式推土机上采用铰接式车架，它由前后两段车架组成，两车架之间用铰接连接。同时后车架上设有变速箱支架、变矩器支架与柴油机前后支架，一边安装变速箱、变矩器以及柴油机等总成。它与后驱动桥的连接方式是铰接式，驱动桥与桥架用螺钉连接，而桥架则通过两个销轴与后车架上的横梁铰接，故驱动桥遇到不平道路时，可以随地形变化而随桥架一起摆动，从而减轻地形变化或遇障碍物时对车架和铰接销轴的冲击力，使装载机行驶或作业时的稳定性与平顺性较好。其结构视图如下图2.1所示：

铰接式车架俯视图

铰接式车架主视图
图2.1

（2）车桥： 采用整体式车架的工程机械其转向桥有两种：转向驱动桥和转向从动桥。转向从动桥式由一根刚性的实心或空心梁，转向节、主销与轮毂等部分组成。为了减少偏转转向轮的操纵力矩，并保证转向的自动回正作用即工程机械直线行驶时，当转向轮偶遇外力作用发生偏转时，有立即使车轮自动回到相应于直线行驶位置的能力转向轮和主销在从动桥上应具有一定倾斜角度，包括：主销后倾角，主销内倾角，转向轮外倾角和转向轮前束。
（3）悬架：悬架是机架和行走装置的连接部件，机架上的机重通过悬架传给支重轮，同时支重轮在机械行驶过程中所受地面的冲击也经过悬架传给机架。因此，装载机的机架应具有一定的缓冲能力，才能保证行驶过程中的平稳和驾驶员的舒适。
（4）车轮：轮式工程机械的车轮是由轮毂，轮辋以及这两个元件之间的连接部分所组成，按连接部分的构造不同，车轮可分为盘式与辐式两种，盘式车轮应用最广。轮辋式用来固定轮胎的。轮辋结构有深式、平式和组合式三种型式。深式轮辋具有带肩的凸缘，用以安放外胎的胎圈，其肩部通常略有倾斜，断面中的深槽是便利外胎的拆装而设的。深式轮辋的结构简单而且刚度大，重量轻；对于小尺寸弹性较大的轮胎较适宜，对于尺寸较大较硬的轮胎则难以装进这样的整体轮辋内。轮毂内的轴承一般采用一对圆锥滚柱轴承。轴承间隙可由调节螺母进行调节，调整后用锁定方法使螺母保持在调整位置，不能所开，否则就会发生车轮脱出的事故。在轴承旁边空腔内贮有润滑脂，为了不使润滑脂溢出，在轮毂上装有油封。轮式工程机械大都采用充气橡胶轮胎，它能缓和和吸收不平路面所产生的振动和冲击。这种振动和冲击大部分由胎内的压缩空气来吸收，少部分由胎壁来吸收。有内胎的充气轮胎由外胎，内胎和衬带等组成。以上是轮式装载机行走系统的主要结构组成。
工程机械传动系统的基本功用是将动力按需要传给驱动轮和其它的操纵机构。从分析不同机械的传动系统可知，传动系的组成和布置形式取决于工程机械的总体结构型式及传动系统本身结构型式等许多因素。工程机械之所以需要传动系统而不能把柴油机或其它内燃机直接与驱动轮相连接，是由于现在广泛采用的活塞式内燃机所具有的扭矩小、转速高和扭矩、转速变化幅度小的特点，同工程机械运行所需要的大扭矩、低速和扭矩、速度变化幅度大之间存在矛盾。因此，传动系统的任务就是吧内燃机的动力传递给驱动轮，并使之适应工程机械的运行需要。
而作为万向传动装置组成之一的传动轴，一般长度较长，转速高，并且由于所连接的两部件的相对位置经常变化，因而要求传动轴长度也要能相应地有所变化，以保证正常运转。为此，传动轴一般具有以下几个特点：
（1）目前大部分传动轴是空心的，这是因为在传递相同大小的扭矩情况下，空心轴具有更大的刚度，而且重量轻，也能节约材料。
（2）传动轴是高速转动件，为了避免由于离心力产生的剧烈振动，因此，要求传动轴的质量沿圆周均匀分布。为此通常不用无缝钢管，而是用钢板卷制对焊成管型圆轴。此外，当传动轴和万向节装配以后，要经过动平衡，用焊接小钢片办法来使之平衡。
作为万向传动装置的另一个组成部分就是万向节，而用的最多的是普通十字轴刚性万向节，其组成部分有万向节叉、十字轴、油封、套筒等，其工作源流是两万向节叉上的孔分别活套在十字轴的两对轴颈上，当主动轴开始转动时，从动轴就可以随之转动，同时又可绕十字轴中心在任意方向摆动。为了减少摩擦损失，提高传动效率，在十字轴轴颈和万向节叉孔间装有滚针与套筒组成的滚针轴承。为了防止轴承由于离心力的作用从万向节叉内脱出，套筒用螺钉和盖固定在万向节叉上，并用锁片将螺钉锁紧。为了保护轴承，十字轴做成中空以贮存润滑油，并有油路通向轴颈。为了避免润滑油流出及尘垢进入轴承而污染轴承，在十字轴的轴颈上套装着带金属座圈的毛毡油封，在十字轴的中部还装有带弹簧的安全阀。如果十字轴内腔所加的润滑油过多易导致有的压力大于允许值，安全阀就被顶开而使润滑油外溢，使油封不至于因油压过高而损坏。这样的刚性万向节可以保证在轴间交角变化时可靠地传动，并且有较高的传动效率，所以广泛使用。
而起到传递动力的是驱动桥，轮式驱动桥是由差速器、传动器、半轴、最终传动和桥壳等零部件组成。它的作用是将变速箱传递来的动力经主传动器减低转速，增大扭矩，并将旋转轴线改变为横向方向后，传至差速器，然后经差速器中行星齿轮、半轴、半轴齿轮，然后将动力传至最终传动齿轮再一次减低转速、增大扭矩后，将动力传至驱动轮，使装载机行驶。
2.2 万向节结构设计
万向节可以实现两根相交轴之间的传动，在工程机械底盘的传动系统中，主要用于以下几种情况：
（1）连接两根传递动力的轴，他们的轴线不在同一直线上，比如轮式地盘中变速箱输出轴和驱动桥输入轴。
（2）连接在工作中相对位置变化的两根传递动力的轴，比如轮式底盘转向驱动桥中的内外两半轴。
（3）降低理论上处于同一直线的两根传递动力的轴由于安装和车架变形引起的轴线偏移误差的要求，比如履带地盘中主离合器的输出轴和变速箱的输入轴。
万向节可分为不等角速和等角速两种，而应用广泛的十之轴刚性万向节是不等角速的。其结构如图2.2所示：

图2.2

其中图中显示的十之轴的尺寸根据手册可以查出，选取M=2000N·M，这种刚性万向节在轴间夹角变化时传动可靠，传动效率高，装卸方便，制造简单，因此应用广泛。
2.3 结构强度计算与校核
轮式装载机地盘包括行走系统、转向系统、制动系统、传动系统等。其中本次设计主要涉及行走系统和传动系统，行走系统结构包括车架、车桥、车轮、车胎，而传动系统则主要指传动轴。本次行走系统设计根据所给参数与结构分析主要需要校核传动轴和车桥桥壳的强度，然后根据所计算出的轴尺寸来定出其它部件的相关尺寸，可由设计手册查得。
2.3.1 传动轴强度计算与校核
工程机械采用的传动系统通常有四种类型：
（1）机械传动；
（2）液力机械传动；
（3）液压传动；
（4）电传动。
由于机械传动具有：结构简单、廉价、重轻、工作可靠、传动效率高，可以利用发动机运动零件的惯性进行作业等优点，同时，由于湿式离合器的普遍采用及柴油机特性的改善在某种程度上改进了机械传动的某些缺点，因此，采用机械传动的工程机械仍占有很大比例，所以本设计选取机械传动。其中的传动轴结构如图2.3所示：

图2.3

以下是轴的直径计算与校核：
设计任务书中所给参数：
额定功率：P=29kw
已知最大扭矩：M=2000N·m，文献[9]中提出外力偶矩公式：

M=9549 （2.1）
式中 P—额定功率；
n—轴的转速；
M—轴的扭矩。
将数值代入公式（2.1）中算出转速：n=139(r/min)；
临界转速公式如下：
n= （2.2）
式中 D、d—轴的外、内径；
L—两万向节中心的距离；
n—临界转速。
其中取轴长：L=900（mm）；轴外径： D=60（mm）；轴内径： d=20（mm）。
代入公式（2.2）中算得结果：n=810（r/min）；
其中：nn 即轴满足强度要求。
2.3.2 车桥壳体强度计算与校核
车桥的主要作用是承受载荷，并将作用于车轮上的牵引力、制动力、横向力等传递给车架。桥壳的中央部分又是主传动器和差速器的壳体。
工程机械在作业过程中，桥壳的受力比较复杂，承受车轮与地面间的冲击载荷和工作负荷，因此设计时必须考虑有足够的强度和刚度。在不同的工况下桥壳的危险断面位置也不同，这点类似与从动桥情况。在发挥最大牵引力，紧急制动或通过不平地面时，危险断面在与车架连接处。当转向和处于临界侧滑时，横向力最大，危险断面在轮壳内轴承附近。
1、最大牵引力工况
（1）一侧车轮反作用力Z作用在垂直平面内的弯矩M：
M=Z·l （2.3）
式中 l—车轮中心线到车架连接中心的距离。
已知整机重量：G=3200（kg）
所以，Z==16（kg） 取l=150（mm）然后代入公式（2.3）中得：
M=16100.15=2.410（N·m）
（2）有牵引力P产生的水平弯矩M
M=Z（&+f）l （2.4）
式中 &—附着系数；
f—滚动阻力系数。
取轮胎充气压力为320(Kpa)查表知：&=0.7；f=0.17代入公式（2.4）得：
M=1610（0.7+0.17）0.15=2088（N·m）
合成弯矩公式为：
M==3.1810（N·m） （2.5）
桥壳弯曲应力为：
= （2.6）
式中 W—桥壳抗弯断面系数。
对于圆形横截面有：
W= （2.7）
取桥壳直径为：d=200（mm）代入公式（2.7）得：
===4.05（Mpa）
（3）桥壳承受牵引力P引起的反作用扭矩M：
M=Z（&+f）r （2.8）
式中 r—驱动轮动力半径。
r=r- （2.9）
式中 r—轮胎的自由半径，即轮胎不受任何载荷事的半径；
b—轮胎断面宽度；
—系数，取=0.08—0.10。
由轮胎气压320Kpa，查表知：r=1360（mm） b=452（mm）代入公式（2.9）得：
r=1360-0.1452=1314.8（mm）
将r代入公式（2.8）可知：
M=1610（0.7+0.17）1.31=18.210（N·m）
扭转应力为：
= （2.10）
式中 W—桥壳抗扭断面系数。
W= （2.11）
将公式（2.11）代入公式（2.10）得：
====11.6(Mpa)
桥壳弯矩合成应力==20.5(Mpa)[]
其中:可锻造铸铁桥壳的应力[]=300(Mpa)
因此，桥壳满足强度要求，所取直径符合要求。
2.4车架的选择
车架是整台机械的基础，在它上面安装着所有的零部件，使得机械成为一个整体。车架支承着整个机械的大部分质量，在整机行驶或者作业时候，还将会承受着更大的动载荷的作用。在工作过程中为了保证车架上各机件的相对正确位置，车架要有足够的强度和刚度，同时质量一定要轻。车架一般可以分为整体式与铰接式两种基本类型。本次设计采用铰接式车架，其结构图如图2.4所示：

图2.4

之所以选择铰接式车架主要是基于以下优点：
（1）铰接式车架车重利用系数高，加上全轮驱动的驱动效率高，因此，可以降低油耗；
（2）转弯半径小，转弯时要求的通道宽度比较小，转向机动性极高；
（3）车身矮，装载高度低，质量中重心低、行驶稳定性好，不会侧翻；
（4）由于前后车架采用铰接体联结，可在垂直平面内互相摆动调位，以及独立式的前悬架及特殊摆杆式的后悬架，使得全部驱动车轮能够保持和非平整地面均匀接触，从而增加驱动能力和爬坡能力。
综合以上分析本次设计采用铰接式车架比较合理。
2.5轮胎的选择
轮胎根据其结构形式可以分为：实心轮胎和充气轮胎两种。在工程机械中主要应用充气轮胎，实心轮胎只用于在像混凝土这类水平路面上低速行驶的车辆。本次设计采用充气轮胎。充气轮胎按胎内的压力可以分为高压轮胎、低压轮胎、超低压轮胎。高压轮胎充气压力为500—700Kpa；低压胎为150—450Kpa；超低压为50—150Kpa。此次设计采用低压轮胎，原因是低压轮胎有以下优点：
1）低压轮胎的外形尺寸较大，弹性也不较好，即能增大接地面积，也能减少接地压力，因此能在软路面上行驶，下陷小，阻力小，通过性能好；
2）在凸凹路面或者碎石论面上行驶时，能很好吸收振动与冲击，缓冲性能较好。
因此，选用低压轮胎能够改善地盘在不平整地面上行驶的平顺性和在松软地面上行驶的通过性。
在校核桥壳的强度时选用了轮胎充气压力为320Kpa，车胎规格是：16.00-20，轮胎充气后外径尺寸为：136010（mm）,断面高为：4457（mm）；车轮结构图如下图2.4所示：

图2.5

对于轮胎的材料选择橡胶的，应为这样的轮胎能起到很好的缓冲作用，从而很好的减轻由于冲击和振动带来的有害影响。而充气的橡胶轮胎由内胎、外胎、和衬带三部分组成。内胎是一环形橡胶管，内充有一定压力的空气。外胎势一个坚固而有弹性的外壳，用来保护内胎使其不受外来损害。衬带是用来隔开内胎，使它不和轮辋及外胎上坚硬的胎圈直接接触，免遭擦伤。
对于车轮的选择多使用低压的轮胎，因为这种轮胎具有缓冲性好，行驶温度较低，使用寿命较长，能节省材料，行驶比较安全，因此能大大避免行驶过程中发生爆胎的危险。
3基于solidworks三维造型设计
Solidworks是一款三维设计软件，软件以其优异的性能、创新性和易用性，极大地提高了机械设计工程师的设计质量和效率，目前已经成为主流3DCAD软件市场的标准，并已经广泛应用于汽车、造船、航天、通用机械和电子等工业领域。
文献[10]中提到Solidworks机械设计自动化软件是一个基于特征、参数化、实体建模的设计工具。该软件采用了Windows图形用户界面，易学易用。利用solidworks，可以创建全相关的三维实体模型，设计过程中，实体之间可以存在或者不存在约束关系；同时，可以利用自动的或者用户定义的约束关系来体现设计的意图。
Solidworks软件不仅具有很强大的实体造型、曲面构造、虚拟装配和产生工程图等设计功能外，然而，在设计工程中可以进行有限元分析、动力学分析、机构运动分析以及仿真模拟分析，从而可以提高设计的可靠性。软件常涉及的一些术语如下：
1）基于特征 正如装配体是许多单独的零件组成的一样，Solidworks中的模型是有许多单独的元素组成的，这些元素就被称作特征；
2）参数化 用于创建特征的尺寸和几何关系，可以被记录并保存于设计模型中。这不仅可以使模型充分体现设计人员的设计意图，而且还能够快速而容易地修改模型；
3）实体建模 实体模型是CAD系统中所使用的最完整的几何模型类型，它还包含了完整描述模型的边和表面所必须的所有线框及表面几何信息；
4）约束 Solidworks支持约束，比如垂直、平行、水平、同心和重合这样的几何关系。此外，还可以利用方程式来创造参数之间的数学关系。
5）设计意图 关于模型改变后如何表现的规划称之为设计意图，在设计过程中，使用什么方法来创建密性，决定于设计人员将如何体现设计意图，以及体现什么类型的设计意图。
本次设计借助于Solidworks强大的建模功能，对装载机行走系统、传动系统进行三维实体建模，然后进行虚拟装配，进而找出设计过程中的错误，进行修正。
3.1零件建模
所谓零件建模就是根据零件轮廓编辑出特征草图，然后通过拉伸、切除、凸台等特征进行实体建模。利用这一功能，本次设计对装载机行走系统的各个零件进行三维建模。下图3.1就是行走系统和传动系统中的几个典型零件的三维实体建模：

传动轴 十之轴

轮辋 万向节叉

制动器总成 车桥架
图3.1

3.2装配体建模
装配体建模是指自底向上通过加入已有零件并调整零件方向来创建的。零件在装配体中以零部件的形式加入，在零部件之间创建配合可以调整他们在装配体中的位置和方向。配合关系是零部件表面或边与基准面、其它的表面或边的约束关系。下图3.2部分装配体：

传动轴装配体

车桥装配体三维模型
图3.2

以下是对各个零件进行组装，装配成一个完整的机械，并对装配关系进行结构分析，从而确定装配体零件的正确性，并进一步进行简单运动分析。以下是行走系统总装图三维模型：

图3.3

下面对图3.2所示传动轴装配主要步骤进行简单分析：
（1）新建装配体文件，既可以直接创建，也可以通过已打开的零件或装配体来创建；
（2）建完文件之后，放置第一个零件万向节叉，然后点击固定方便接下来的装配；
（3）向装配体中添加零部件十字轴；
（4）配合零部件，点击配合类型，如同轴度、面面重合等来使万向节叉与十字轴进行组装；
（5）然后依次插入套筒、油封、驱动盘，点击配合来依次把他们装配在万向节叉上，然后镜像零部件，使得传动轴两端都安装上万向节。

4 结 论
本次毕业设计是对于装载机行走系统进行设计，其中也包含了部分传动系统设计。本次设计主要针对小型装载机的行走系统进行设计，设计内容包括前后车桥、传动轴、轮辋、车胎选择，车架结构选择等。经过此次设计，初步掌握了设计一个产品的步骤：
（1）查阅相关书籍对课题进行初步了解与分析；
（2）根据所给数据进行必要计算，比如强度校核、尺寸计算等；
（3）查阅资料初步构思出结构图；
（4）进行三维实体建模，通过对零件装配关系进行分析确定零件的正确性，进行运动与结构分析，进而定出各个零部件的尺寸大小。
本次设计针对装载机的行走机构的各个构成部分的工作原理和参数的选取进行了比较详细的介绍和计算。针对装载机行走系统进行设计，许多参数的选取都借鉴了前辈们的资料，通过此次设计，进一步了解了轮式装载机行走机构的重要部分由差速器、半轴、桥壳等部件构成的主传动部分的工作原理，该驱动桥是将传动轴传来的动力，由主传动器进一步减速、增扭，并将动力改变方向后传给差速器。差速器将动力分配给左右两半轴，再传到驱动轮，使车辆行驶。在左右半轴与驱动轮之间，设置了轮边减速装置，以进一步增大扭矩、降低转速。
本次设计还存在不足之处，一是由于所学尚浅，在对齿轮和轴的受力分析的知识不够，对整个行走机构的整体感认识还很欠缺；二是对车架、悬架等机构的认识和学习还有待提高；这些都需要进一步的认真学习和实践来提高。同时希望能有更多关于行走系统方面的具体介绍与分析，以便提供参考。

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