搬运履带车李文波毕业设计.docx

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1、中山火炬职业技术学院毕Q保合实践发0项目名称：搬运履带车作者：李文波学号：1103030123系另Ll：装备制造系专业：机电一体化指导老师：岑轶浩专业技术职务机械工程师中山火炬职业技术学院教务处制摘要履带式车辆具有接地面积大、接地比压小、附着性能好、爬坡能力强、转弯半径小、跨沟越境能力强等特点。因此，在农业、工程建筑、现代军事等领域发挥着十分重要的作用。履带式搬运车辆兼具行走和搬运两种功能,应用日益广泛。本论文以无电梯楼层间或电梯最大承重低于所搬运物品质量的情况下实现搬运物品为背景，以车辆工程、机械设计与制造、等理论为基础，对履带式工作车辆的关键机构的设计方法、电机选用等共性问题进行了的研究。

2、本文主要研究内容包括：1、对履带式工作车辆的总体布局进行研究，分析了履带式工作车辆总体布局的方法和遵循的原则。2、对与履带式车辆行走装置做了深入研究，设计出一种针对本履带车辆工作条件的行走机构及满足此履带车工作。3、针对履带式搬运车辆兼具行走和搬运两种功能的特点，利用机械传动技术形成了履带式工作车辆行走系与传动系的设计方法。关键词：履带式车辆电机驱动性能分析设计方法目录摘要2第一章履带式工作车辆的总体布局及性能研究41.1 引言41.2 总体布局原则及形式41.2.1 总体布局的原则41.2.2 总体布局的形式51.3 电机履带式车量的总体布局51.4 履带式车辆的机动性能分析61.4.1 直

3、线行驶分析61.4.2 爬坡行驶的受力分析91.5 本章小结102.1 引言112.2 行走系设计112.2.1 行走系的组成112.2.2 行走装置工作参数确定122.2.3 行走系关键零部件的设计122.3 本章小结14第三章台车架的设计及有限元分析143.1 引言143.1.1 车架与履带带轮保持架153.1.2 车架的整体结构153.3 有限元分析方法基本理论153.4 台车架的有限元静力分析163.4.1 台车架有限元计算模型的建立163.5 本章小结16结论17致谢17参考文献18中文摘要履带式车辆具有接地面积大、接地比压小、附着性能好、爬坡能力强、转弯半径小、跨沟越境能力强等特点

4、。因此，在农业、工程建筑、现代军事等领域发挥着十分重要的作用。履带式搬运车辆兼具行走和搬运两种功能,应用日益广泛。本论文以无电梯楼层间或电梯最大承重低于所搬运物品质量的情况下实现搬运物品为背景，以车辆工程、机械设计与制造、等理论为基础，对履带式工作车辆的关键机构的设计方法、电机选用等共性问题进行了的研究。本文主要研究内容包括：2、对履带式工作车辆的总体布局进行研究，分析了履带式工作车辆总体布局的方法和遵循的原则。2、对与履带式车辆行走装置做了深入研究，设计出一种针对本履带车辆工作条件的行走机构及满足此履带车工作。3、针对履带式搬运车辆兼具行走和搬运两种功能的特点，利用机械传动技术形成了履带式工

5、作车辆行走系与传动系的设计方法。关键词：履带式车辆，电机驱动，性能分析，设计方法第一章履带式工作车辆的总体布局及性能研究U引言采用电机驱动的履带式工作车辆既要有一般车辆的行驶功能，又要有解决特殊用途的搬运功能。因此，履带式工作车辆首先要求具有合理布局、结构紧凑、安全性和稳定性高、尽量降低总体尺寸和重量，同时又要有足够的动力保证其行走和搬运，履带式工作车辆还要求有良好的机动性能。本章研究的主要内容包括车辆的总体布局、机动性能分析。1.2总体布局原则及形式1.2.1 总体布局的原则履带式工作车辆总体布局的任务是正确选定整车参数，合理布置工作装置和其他附件，使动力装置、行走装置、专用搬运装置及其它附

6、件构成相互协调和匹配的整体,达到整车基本性能和专用性能的要求。在总体布局时应遵循以下原则:1、在满足装配空间和搬运空间的前提下，尽量降低总体尺寸和重量。较小的总体尺寸和重量便于履带式工作车辆的长途装运，同时也能提高整车的机动性能。2、应能满足专用搬运性能的要求，使专用功能得到充分发挥。在进行总布置时，应充分考虑履带式工作车辆特殊用途的作业功能，尽量提高车辆在作业时的安全性和稳定性。3、装载质量，整体质量的合理分配。应尽量减少履带式工作车辆的整体质量，提高装载质量，增大质量利用系数，降低耗材和成本。4、应避免动力装置、行走装置、专用搬运装置相对集中。整体质量都集中在车辆的前部或后部不利于车辆的机

7、动性能，也不利于车辆的稳定性，对车辆的支重轮和履带的使用寿命也会造成影响。5、应避免动力装置或搬运装置的布置对车架造成集中载荷。必要时采用具有足够刚性的副车架，将集中载荷转化为均布载荷，有利于改善丰车架的强度和寿命。6、为了使整车质量分布均匀合理，便于在起伏不平的复杂路而上行驶。保证该车具有良好的稳定性及安全性，该车的驱动电机的安装底角应低于履带面以降低整车重心【5】。1.2.2总体布局的形式电机履带式工作车辆的总体布局的形式较多。在一个平面内，主要分电机纵置和电机横置两种形式。电机纵置时由于发动机输出轴需要与工作装置输入轴平行，所以车辆要在宽度方向需要较大的空间对履带式车辆小宜采用；其次总体

8、布局除参照以上总体布局原则外，还需要考虑电机、行走装置、搬运装置的外形特征及转动方向等。IT为电机横向布置的总体布局形式图也是本次履带车选用的布置方式。行走装置搬运台电机O行走装置一1-1履带式工作车辆总体布局示意图1.3电机履带式车量的总体布局根据要求，将该履带车的总体主要设计思路确定如下：1、选择电机作为动力设备。因为搬运功率较大，因此将其作为目标功率。通过计算，该电机机型号选用常州台电机电设备有限公司XAJONG品牌的DC电机功率100W,转速600(rpm)o该电机应用范围运输机械，搬送机械，包装机械，食品机，纺织机械，印刷设备，半导体制造设备等，符合履带车的要求。2、为了使整车质量分

9、布均匀合理，便于在楼梯上行驶。保证该车具有良好的稳定性及安全性，该车的电机安装底角应低于履带而以降低整车重心。5、行走系设计：行走系由橡胶履带、驱动轮、支重轮、托带轮、张紧轮、及导轨组成，其行驶动力由电机提供。6、操纵部分的设计包括：转向及制动操纵机构设计，通过两个操纵手柄分别控制转向离合器从而控制车辆的左、右转向及制动。7、车身的设计：车身设计要综合车辆装配完成后的整体尺寸，尽量做到美观实用。其中搬运台是关键的部分，由于车辆整体尺寸不大所以搬运台也不宜过大，更不能超出车架过多，但要考虑到所搬运物品的质量，形状大小等。8、其它部分设计：包括车载工作灯、搬运车外观等。1.4履带式车辆的机动性能分

10、析1.4.1 直线行驶分析1,履带式工作车辆的行驶原理履带式工作车辆在行驶过程中，发动机输出高转速和小扭矩，经传动系传到驱动轮，变成了低转速和大扭矩。通过驱动轮上的轮齿和履带齿之间的啮合连续不断地把履带从后方卷起向前铺设，让导向轮、支重轮沿所铺设的履带不断向前滚动而行驶。因此，可认为履带式工作车辆的实质是一种“自携轨道”的轮式工作车辆【7】。履带车的驱动又可以分为前置驱动和后置驱动，液压驱动式车辆的前置驱动就是将液压马达安装在行走机构的前部，后驱则相反。而现在大多数的履带车辆多采用后置驱动，因为后驱不仅技术方面成熟而且节省动力可以使车辆动力性能得到提升，并且较为安全，所以本次履带车辆也采用后置

11、驱动的形式。图2-5履带车A线行驶受力图如图在驱动力矩Mq的作用下，使履带产生张力T,张力沿履带的驱动区段传到履带的支承区段，向后拉动履带，使支承区段所接触的土壤受到剪切，土壤剪切变形使履带发生滑转，同时，土壤对履带支承区段产生向前的水平反力Fq又称为驱动力，当驱动力足以克服行走阻力时,支重轮就在履带上表画向前滚动,从而使车辆向前行驶。由于履带式工作车辆的履带接地比压较小，履带支承区段与土壤接触剪切面积较大，滑转率较小，因而牵引附着性能和通过性都较强，这也就是履带式车辆广泛应用在工程机械、矿山机械、建筑机械、军事等领域的重2,直言行驶的速度分析(1)理论行驶速度履带车的行驶速度是本次履带车设计

12、的重要参数，也是选择履带尺寸，液压元件参数的重要依据。履带式工作车辆理论行驶速度就是指支承区段的履带无滑转时车辆的行驶速度，主要决定于驱动轮的转速和驱动轮的节距。理论行驶速度可用式(2-1)式来表示。60.(2-1)式中：)一理论行驶速度(Kmh);一驱动轮转速(rmin)；Z一驱动轮齿数；1一驱动轮节距(mm)o其中履带驱动轮齿数与节圆直径的关系：QoD=/(0.54cot-)Z(2-2)式中：1一驱动轮的节距；Z一驱动轮齿数(2)实际行驶速度履带式工作车辆行驶时，履带总是不可避免要滑转的，即履带支承区段相对于路面有向后的运动。这样，履带式工作车辆运动速度存在着速度损失，实际运动速度小于理论

13、速度。如果支承区段的履带在地面上走过的距离为L,土壤的水平变形量为/,那么车辆实际前进距离是L一/【5】，由此可计算车辆的滑(2-3)(2-4)转率(5：由滑转率可求出履带式工作车辆实际行驶速度：v=(l-5)vt三-(l-5)fz/=武中：V实际行驶速度(Km/h)；%驱动轮半径（min）；一驱动轮转速（rmin）o3,直线行驶的受力分析如下图行走机构的受力分析，由图中可知：张力沿履带的驱动区段传到履带的支承区段，向后拉动履带使土壤发生剪切变形，拉力大小=%7（%-履带驱动区段的机械效率），其反作用力为土壤对履带支承区段产生的向前驱动力Fq,驱动力”克服外翻5行驶阻力/和内部阻）/使车辆向前

14、行驶【7】,见图2-6。下面分别分析驱动）、外部行驶阻力”和内部阻力及它们之间的关系。图2-6行走机构受力图履带式工作车辆在平直路面上匀速直线行驶时，行驶速度较低，考虑到车辆迎风面积较小，因而，可以忽略空气阻力，车辆正常行走的驱动力Fq等于行驶阻力Fl履带式工作车辆匀速直线行驶的驱动力.行驶阻力平衡方程可以表示为：(2-5)Fq=Fr=F+F?=Mg（+）式巾：m一车辆的质量；g重力加速度；/一滚动阻力系数；内摩擦阻力系数。1.4.2爬坡行驶的受力分析由于履带车在爬坡时所需要的驱动力最大，故设计计算时要以能满足爬坡性能为设计准则，这是选择液压泵和液压马达的关键。本次车辆满足的爬坡性能要求是能平

15、稳的爬上约.的坡度，并保证停车时的自锁性能，下图2-7是爬坡时的受力分析示意图。图2-7履带车爬坡时受力示意图由受力平衡有：Ka，+，=wgsin=mgcos（;+/；）其中摩擦力：/=mgcosIan,所以得所需最大驱动力:由履带式T作车辆的行驶原理(图2.6)可知：在驱动O:作用下带产生张力T,其值为：因二二反作用力为土壤对履带支承区段产生的向前驱动力，而在爬坡时即为Zl动轮半径(mm)O履带式工作车辆的爬坡性能也称为履带车量的稳定性，稳定性是指它保持稳高速车辆主要指在大侧向加速度，大侧偏角的极限工况下工作，出现难以控制的侧滑现象，如在弯道行驶中因前轴侧滑而失去路径跟踪能力的驶出现象及后轴侧滑甩尾而失去稳定性的激转现象等危险工况，本次设计的履带式车辆的速度较低所以不需考虑该种情况。由于车辆稳定性对人身和车辆的安全有直接影响，此外还对车辆的操纵性能有直接的影响。指标等进行了建模和分析。首先阐述了履带