引导轮设计说明书.doc

南昌工程学院

课 程 设 计 说 明 书

题目：履带引导轮设计

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目 录
一、设计任务……………………………………..3

二、结构参数计算……………………………….3

三、性能参数………………………………...…..4

四、引导轮的结构和作用……………………….9

4.1、引导轮轴设计………………………………..9

4.2、轮体设计……………………………………10

4.3、引导轮堵板设计……………………………12

4.4、引导轮装配图设计………………………….13

五、设计小结…………………………………….15

六、参考文献……………………………………..16

一、 设计任务
引导轮安装在履带上，用来引导履带。已知液压挖掘机履带节距为135mm（见表一），参考中华人民共和国机械行业标准JB/T 2983.2-2001（履带式推土机引导轮行业标准），分析标准中给出的图，得知引导轮主要包括引导轮轴，轴套，铁套，轮体，堵板以及一些标准件，参考此图，并参考相关标准，设计出液压挖掘机的引导轮。

表一 工程钻机质量与履带节距的关系
履带节距
（mm）
适用挖掘
机质量（t）
适用钻机质量
（钻孔时不用
支腿支撑）（t）
适用钻机质量
（钻孔时用支腿
支撑）（t）
101.6
3.5
4.5
6
135
6
8
11
140
8
10
15
154
10
15
18
171
15
20
30
190
25
35
50
203
32
40
65
216
40
60
80
228
60
80
130

16

二、结构参数计算
根据履带的节距参考JB/T 2983.2－2001履带式推土机引导轮行业标准，其直径为488mm。其它安装尺寸与技术要求可参考该标准。
2-1、 驱动轮节圆Dq

式中t——履带节距
Z——驱动轮齿数，齿数选择见下表二。
表二 驱动轮参数表
链轨节距
（10-3m）
驱动轮齿数Z
适用范围
（斗容量m3）
链轨节距
（10-3m）
驱动轮齿数Z
适用范围
（斗容量m3）
101，125，135
35，25
0.25以下
202.8
23
1.0～1.60
154
23，25
0.25～0.40
215.9，228.6
25
2.5
171.05
23
0.40～0.60
260.35
27
4

将参数代入上式可得 Dq =543mm。
2-2、 导向轮工作面直径Dd

将（1）中求的Dq代入得 Dd=434.4～488.7mm ；取整数的Dd=488mm.
2-3、 托链轮踏面直径Dt
上式中t=135mm，从而求得Dt108～135mm。
2-4、 支重轮踏面直径Dz

上式中t=135mm，从而求得Dt108～135mm。
2-5、 支重轮个数n

式中A——轴距（10-3mm）。
为了减小摩擦损失，拖链轮的数目不宜过多，小挖掘机每侧拖链轮一般为1个；考虑到滚动阻力的大小和接地比压的均匀性，小挖掘的每侧支重轮通常为4～5个，具体数目随机重的增加而增多。

三、性能参数计算
3-1、行驶速度V
Vmax=4.4km/h Vmin=2.4km/h（行驶速度参照SY75C-9）
3-2、.爬坡能力α
履带行走装置一个显著特点就是爬坡能大，一般为50%～80%。 初步确定爬坡能力后，可通过理论分析进行核算来选定。挖掘机爬坡是需要克服下列几种阻力即：
（1）、挖掘机自重在斜坡方向的分力

式中 G——挖掘机的自重（N）；
α——坡度角 。
（2）、.运行阻力

（3）.履带的内阻力

则最大牵引力应不小于这些阻力之和，即

此外还应满足挖掘机在爬坡不打滑的条件，即

式中——履带与地面的附着系数，见下表三。

表三 履带与地面的附着系数
路面地质
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
路面地质
混凝土
干粘土
压实粘土
干沙土
坚实土路

0.12
0.70
0.25
0.50
0.60
从上表中选取，即松散土路；求挖掘机的最大爬坡能力

3-3、.接地比压
履带式挖掘机的承载能力大小取决于机器运行的通过性和工作的稳定性。若挖掘机的两条履带与土壤表面完全解触，并且挖掘机重心近似地位于支承面中心，则有：

或

式中 ——履带平均接地比压（Pa）；
——挖掘机工作质量（kg）；
——重力加速度（m/s2）；
——履带接地长度（m）；
——履带宽度（m）；
——履带高度（m）。
平均接地比压是履带式液压挖掘机的一个重要指标，可以用来与同类型号产品作比较，主要根据地面条件、外形尺寸等进行合理选取。在设计挖掘机时，在结构允许的范围内，尽量取小值；结合上面公式其中 L=2195mm（参照SY75C-9）；b=400mm，即可得出接地比压=33.485×103Pa.
3-4、.最大牵引力
履带行走装置的牵引力必须大于或等于个阻力之和，小于或等于履带对地面的附着力，一般情况下，履带行走装置爬坡不与转弯同时进行，只考虑挖掘机在最大设计爬坡能力的情况下确定的最大牵引力，不再考虑转弯阻力，而且行驶速度低，运行空气阻力忽略不计，则履带行走装置的最大牵引路T计算公式为：

式中 Tf——履带行走装置的滚动阻力；
Tt——履带行走装置坡道阻力；
——履带行走装置的滚动阻力系数，见下表；
——最大设计坡度角；
G——为整机重力。
表三 滚动阻力系数
路面土质
混凝土
冻结冰雪地
坚实土地
松散土路
泥泞地
滚动阻力系数
0.05
0.03~0.04
0.07
0.10
0.10~0.15
根据此式可以得出最大牵引力=25990N.

四、引导轮结构设计
引导轮主要由引导轮轴、引导轮堵板、引导轮轮体和一些标准件（铁套、圆柱销、双金属轴套、螺栓弹簧、垫片浮动、油封浮油环、O形密封圈）组合而成，起作用主要是引导履带正确的卷绕，同时利用张紧装置使引导轮移动以调整履带的张紧度，所以引导轮既是履带的引导轮，有事张紧装置中的张紧轮。下面将主要介绍引导轮轴、引导轮堵板、引导轮轮体的设计。

4.1、引导轮轴设计

图1 引导轮轴
根据JB/T 2983.2－2001，履带节距为135mm的引导轮轴总长为336mm，由于引导轮是对称的，轴的外形结构也可采用全对称式的结构，轴正中间处轴肩用来定位两个轴套，其结构及尺寸数据如图1，轴中间的孔道用于储存润滑油，润滑油从轴左端注入，从轴上另两个出口流出，达到润滑各界面效果。注油后，左端用一个M12×1.5的螺塞密封，防止漏油。轴上直径为45的两端轴段上分别有一个3×3的小槽，是用来安装两个密封圈，防止油的泄露。

4.2、轮体设计
参考市面上的引导轮轮，一般有蜂孔式和箱体式两种（见图2及图3），箱体式的断面成箱型，由钢板焊接制成，蜂孔式轮体的轮缘和箱体式的一样，也是用钢板焊接制成，不同之处是中间用一块较厚的带蜂孔的钢板代替了箱体结构，蜂孔式较箱体式能节约材料，制造时也相对简单，因此我选用了蜂孔式轮体，轮体上设计了六个均匀分布的直径为60mm的蜂孔，中间钢板厚度为40mm，能满足强度要求。
轮体的其余设计相对简单，其外径为488mm，内径参考JB/T 2983.2－2001及铁套外径，为76mm，其余结构及尺寸设计的标准是能满足使用要求，容易制造，尽量节省材料，外形美观大方。轮体上有四个螺纹孔，与M8×60的螺栓相连。此外，轮缘表面需经高频淬火，HCR﹦52～60。其具体结构尺寸见图4。

图2 蜂孔式 图3 箱体式

图4 引导轮轮体

4.3、引导轮堵板设计
堵板用来防止外界的杂物进入引导轮体内部。堵板的设计主要要要考虑引导轮结构的完整性，合理性，设计时要避免其在结构上与轮体等零件互相干涉，尽量要设计的美观，容易制造，节省材料。堵板结构尺寸见图5，其与铁套，轮体用4个螺栓连接，其安装浮封环处的结构尺寸设计和铁套处的相同.

图5 引导轮堵板

4.4、引导轮装配图设计
把个零件装配到一起，加入标准件，完成设计，引导轮的装配简图见图6。根据JB/T 2983.2-2001中表5，在外观与装配质量上有几点要求，详见下表：

图6 引导轮装配图

外观与装配质量（摘自JB/T 2983.2-2001表5）
序号
检 测 项 目
单位
质 量 要 求
1
外观
——
铸、锻、焊、加工表面光洁，无明显缺陷，油漆均匀，美观
2
轴向窜动量
mm
0.3～0.8
3
M12螺栓拧紧力矩
N·m
103～132
4
油塞拧紧力矩
157～255
5
渗油量
g
无渗漏
6
7
油清洁度
转动性能
≦0.12
能够用手转动，但感觉不紧不松
——

五、设计小结
这次关于液压挖掘机履带引导轮的设计是我真正理论联系实际，深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我机械设计的综合素质大有用处。通过这次设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识，为我以后的工作打下了坚实的基础。
设计中我得到老师以及学长的细心帮助和支持，衷心的感谢他们的指导与帮助，
在设计中还存在不少错误和缺点，需要继续学习有关机械设计的知识，从而提高自己设计和实践操作能力。

六、参考文献
1、周良德，朱泗芳等. 现代工程图学.湖南科学技术出版社，2002
2、吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册.高等教育出版社，2009
3、孔德文，赵克利，徐宁生. 液压挖掘机——工程机械设计与维修丛书.化学工业出版社，2007
4、周建钊.底盘结构与原理.国防工业出版社.2006
5、唐振科.工程机械底盘设计.黄河水利出版社，2004
6、陈新轩.现代工程机械发动机与底盘构造.人民交通出版社，2002
7、孔德文，赵克利.底盘结构与设计.化学工业出版社，2007
8、周建钊.底盘结构与原理. 国防工业出版社，2006
9、唐经世.工程机械底盘学.西南交通大学出版社，2002
10、郁录平.工程机械底盘设计.人民交通出版社，2004