驅(qū)動(dòng)輪引導(dǎo)輪布置設(shè)計(jì)及其輪距的確定.doc

驅(qū)動(dòng)輪引導(dǎo)輪布置設(shè)計(jì)及其輪距的確定_程械:亮娩卷2on.每4再驅(qū)動(dòng)輪引導(dǎo)輪布置設(shè)計(jì)及其輪距的確定吳兆成,呂偉祥,韓立華(徐州徐工基礎(chǔ)工程機(jī)械公司).摘要:在履帶行走裝置的設(shè)計(jì)過程中,對(duì)鏈軌銷軸中心繞引導(dǎo)輪的分布軌跡,引導(dǎo)輪與驅(qū)動(dòng)輪中心水平距離的確定,進(jìn)行必要的研究.經(jīng)過分析認(rèn)為,鏈軌繞引導(dǎo)輪分布時(shí),其銷軸中心的分布圓與鏈軌直線布置區(qū)域銷軸中心的連線,兩切點(diǎn)之間各鏈軌節(jié)距所對(duì)應(yīng)引導(dǎo)輪的圓心角應(yīng)該是相等的;另外,在圓整履帶總成的節(jié)數(shù)時(shí),只要確保該設(shè)備作業(yè)的安全性能即可,沒有必要過分增加該設(shè)備作業(yè)期間的穩(wěn)定性系j數(shù).經(jīng)過對(duì)在線生產(chǎn)不同型號(hào)履帶行走裝置的驗(yàn)證,初步認(rèn)為該方法行之有效,對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)以及老產(chǎn)品改進(jìn)均有一定的指導(dǎo)作用.I_1.I.|.|I.1._.ll_|.|.I.1.1I_l-.1l-.I._.|.11._I_lf.1T._.1.1.1._._l1.|._I_.關(guān)鍵詞:工程機(jī)械底盤;履帶行走裝置;輪距確定;接近角;離去角設(shè)計(jì)由于履帶行走裝置在一般的地面上具有超強(qiáng)的附著力(其附著系數(shù)可達(dá)0.9),在泥濘無路的環(huán)境中,還顯示出超強(qiáng)的越野性能,從而被推土機(jī),挖掘機(jī),起重機(jī),旋挖鉆機(jī)等諸多門類工程機(jī)械產(chǎn)品所廣泛采用,其結(jié)構(gòu)見圖1.履帶總成引導(dǎo)輪托鏈輪張緊裝置支重輪驅(qū)動(dòng)輪行走減速機(jī)圖1XR460D履帶行走裝置結(jié)構(gòu)布置示意圖由鏈軌,履帶板所構(gòu)成的履帶總成,在動(dòng)力傳遞及運(yùn)動(dòng)過程中,與驅(qū)動(dòng)輪,引導(dǎo)輪的接觸具有非連續(xù)(非勻速)的特點(diǎn),且它們相互之間運(yùn)動(dòng)的關(guān)系與其結(jié)構(gòu)尺寸密不可分.引導(dǎo)輪與驅(qū)動(dòng)輪回轉(zhuǎn)中心之間的水平距離(履帶輪距參數(shù)),直接影響到主機(jī)作業(yè)穩(wěn)定性能,目前還未見到可直接用來計(jì)算其數(shù)值的公式,需要進(jìn)行必要的手工排列及校核.本文結(jié)合徐州徐工基礎(chǔ)工程機(jī)械公司XR460D型旋挖鉆機(jī)行走裝置的設(shè)計(jì),對(duì)此進(jìn)行討論.1履帶行走裝置的實(shí)際工況與設(shè)計(jì)假設(shè)眾所周知,履帶行走裝置在機(jī)器行走過程中,其前進(jìn)速度具有非勻速的特點(diǎn),隨著移動(dòng)每一節(jié)軌鏈節(jié)距的距離而周期性變化一次,在此期間輪距也會(huì)隨之發(fā)生微量變化.圖1中該設(shè)備向左行走,引導(dǎo)輪在前進(jìn)方向一側(cè),在正常的行駛過程中,只有參數(shù),J范圍內(nèi)接近地面部分的鏈軌處于被拉緊(可認(rèn)為絕對(duì)張緊),而其余各部分鏈軌均處于松弛狀態(tài).上部同時(shí)均會(huì)出現(xiàn)不同程度的下垂現(xiàn)象,其下垂的程度直接取決于張緊裝置實(shí)際作用力的大小.當(dāng)圖1中的裝置向右行走時(shí)(驅(qū)動(dòng)輪反向驅(qū)動(dòng)),上述鏈軌的狀態(tài)則完全相反,其上部的下垂程度也只會(huì)略有改善,不能完全消除.實(shí)際使用過程中,無論該設(shè)備處于運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài),無論張緊裝作者簡(jiǎn)介:吳兆成(1954一),男,江蘇睢寧人,高級(jí)工程師,學(xué)士,研究方向:汽車起重機(jī)底盤,工程機(jī)械及履帶底盤開發(fā)設(shè)計(jì).-40-籌42蕾2011車月,f工程粕械置對(duì)引導(dǎo)輪的作用力有多大(對(duì)應(yīng)某一型號(hào)的履帶都有具體的參數(shù)范圍要求,不可能無限增加),均無法確保該履帶總成中各節(jié)鏈軌均達(dá)到絕對(duì)張緊的狀態(tài)(鏈軌連接銷軸處在理想位置),履帶的下垂現(xiàn)象也根本無法完全消除,只會(huì)隨張緊裝置作用力的增加而有所減小.另外,隨著作業(yè)時(shí)間的不斷累加,銷軸及其偶合表面的磨損,又導(dǎo)致鏈軌實(shí)際節(jié)距的增加,引導(dǎo)輪的位置也會(huì)隨之發(fā)生變化.出于以上及其它諸多原因,為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過程,假設(shè)鏈軌節(jié)距加工為零誤差,完成裝配后,在該張緊裝置張緊力的作用下,履帶總成中的各鏈軌無下垂現(xiàn)象(無論懸空與否),鏈軌銷軸的中心均位于理想的分布中心線上.2驅(qū)動(dòng)輪引導(dǎo)輪布置設(shè)計(jì)及其輪距的確定根據(jù)整機(jī)相關(guān)的性能,質(zhì)量等參數(shù),應(yīng)首先確定該產(chǎn)品行走裝置中四輪一帶(驅(qū)動(dòng)輪,引導(dǎo)輪,支重輪,托鏈輪及履帶總成)的規(guī)格,一旦其規(guī)格及支重輪數(shù)量,分布位置得到初步的確認(rèn),即可依據(jù)其相互之間的位置進(jìn)行履帶總成的布置設(shè)計(jì).2.1離去角的確定設(shè)定該行走裝置驅(qū)動(dòng)輪中心為0.,距離0點(diǎn)最近的支重輪,托鏈輪中心分別為0,0(見圖2).托鏈輪中心支重輪中心一一參U,.L02一圖2履帶行走裝置離去角設(shè)計(jì)首先確定履帶總成鏈軌連接銷軸中心的分布軌跡,步驟如下:1)分別以0,0,0為圓心,以r2+h,r3+h為半徑劃圓(r.為驅(qū)動(dòng)輪分度圓半徑;r為支重輪踏面圓半徑;r為托鏈輪踏面圓半徑;h為鏈軌銷軸中心到與上述踏面圓接觸平面的垂直距離;其中,踏面圓為履帶行走裝置中支重輪,托鏈輪及引導(dǎo)輪與鏈軌上平面相接觸的圓柱面);2)分別作0,O和0,0,圓的公切線,在0圓上其切點(diǎn)分別為b和C(圖2);在0圓上切點(diǎn)為a(見圖3,局部結(jié)構(gòu)的相對(duì)比例做了夸大處理);支重輪中心驅(qū)動(dòng)輪中心/圖3a點(diǎn)的確定3)作0圓的水平切線,其垂足為O.o,交0.,0圓公切線6n于a點(diǎn);4)采用同樣的方法,繪出與0圓相切的水平線,并確定圖2中兩切線的交點(diǎn)d;5)用測(cè)量a,b點(diǎn)間距所得到數(shù)值除以鏈軌的節(jié)距(設(shè)為p),得到的商采取四舍五人整數(shù)化處理后,再乘以該鏈軌的節(jié)距,將其值設(shè)為R;6)以n點(diǎn)為圓心,以尺為半徑劃弧交D.圓右下方于e點(diǎn)(圖2)(如果此時(shí)該交點(diǎn)位于b點(diǎn)的左側(cè),則需要以尺卻為半徑劃弧重新確定該點(diǎn)),連線a,e點(diǎn).直線伽與水平面之間的夾角(銳角)則可認(rèn)為是該履帶裝置的離去角.如果此時(shí)得到角度的數(shù)值不符合設(shè)計(jì)要求(超出相關(guān)資料推薦的范圍),則可通過適當(dāng)改變D,0點(diǎn)之間相對(duì)的坐標(biāo)位置進(jìn)行必要的調(diào)整,直到滿意為止(一般推薦2.5.).當(dāng)ae-,的水平坐標(biāo)與O點(diǎn)一樣時(shí),所得到的離去角為最小值,隨著圖1驅(qū)動(dòng)輪逆時(shí)針方向逐步轉(zhuǎn)動(dòng)(即a點(diǎn)處鏈軌銷軸中心相對(duì)支重輪()點(diǎn)不斷右移),在一定范圍內(nèi)其離去角會(huì)有所增加,其幅度直接由該裝置中各零部件結(jié)構(gòu)尺寸決定.2.2托鏈輪中心點(diǎn)D的調(diào)整托鏈輪中心點(diǎn)o的調(diào)整:1)按照上述方法,確認(rèn)最終的e點(diǎn)后,從該點(diǎn)開始并以鏈軌節(jié)距p為半徑,沿著ec圓弧及cd線一41一/段依次劃弧則可獲得C,e:,e,e各點(diǎn),相鄰兩點(diǎn)間的距離等于所選鏈軌的節(jié)距,在截取最后一個(gè)e點(diǎn)時(shí),必須確保該點(diǎn)到O,圓上所作切點(diǎn)的距離為最短(便于優(yōu)化該裝置總成高度尺寸),如果有把握確認(rèn)所要求的點(diǎn)略超過d點(diǎn)而無法與cd線段相交,可以適當(dāng)延長(zhǎng)cd的長(zhǎng)度,以便求出該點(diǎn)(見圖4).托鏈輪中心支重輪中心驅(qū)動(dòng)輪中心圖4托鏈輪中心點(diǎn)的確定2)在設(shè)計(jì)過程中是否需要延長(zhǎng)cd線段的長(zhǎng)度,要視整機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸而定,因?yàn)橹灰娱L(zhǎng)該線段的長(zhǎng)度,將直接導(dǎo)致行走裝置總成高度的增加.原則上所選取的e點(diǎn)距離d點(diǎn)最短(所在該鏈軌節(jié)e,e點(diǎn)中比較,選取),所確定的e點(diǎn)就是該裝置上部水平布置鏈軌銷軸中心線所在位置的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn).只有滿足其距離為最短的條件才能作為調(diào)整0坐標(biāo)點(diǎn)的依據(jù).如果沒有其它特殊的要求,根據(jù)圖4所示,保持托鏈輪中心0與d點(diǎn)的坐標(biāo)位置關(guān)系不變,直接把d點(diǎn)平移至ei點(diǎn),此時(shí)得到托鏈輪的中心就是所要求解的點(diǎn)(設(shè)為0,).如果通過這樣操作,所獲得托鏈輪的中心點(diǎn)仍不理想,還可以通過上下變更0的坐標(biāo),但此時(shí)需要重新確定C,d及e點(diǎn),最終再確認(rèn)該托鏈輪的坐標(biāo)點(diǎn).2.3接近角的確定接近角的確定:1)根據(jù)初步設(shè)計(jì)行走裝置的輪距(驅(qū)動(dòng)輪,引導(dǎo)輪水平中心距離),支重輪數(shù)量,鏈軌節(jié)距等參數(shù),如圖5所示,確定引導(dǎo)輪(圓心0)與其最近距離的支重輪(圓心O)以及水平放置鏈軌銷軸之間的相對(duì)位置(點(diǎn));2)利用引導(dǎo)輪踏面圓的半徑(設(shè)為rv)及上述P,h參數(shù),作出該鏈軌繞引導(dǎo)輪分布時(shí)其連接銷軸一42一引導(dǎo)輪中心鏈軌銷軸中心支重輪中心圖5履帶行走裝置接近角的確定中心的分布圓(其半徑設(shè)為);3)過距離引導(dǎo)輪最近且水平放置鏈軌銷軸的中心點(diǎn),按照鏈軌環(huán)繞引導(dǎo)圓輪方向,作該分布圓的切線,切點(diǎn)設(shè)為k;4)測(cè)量,k點(diǎn)間距,將所得到數(shù)值除以鏈軌的節(jié)距,把得到的商仍采取四舍五入整數(shù)化處理后再乘以該鏈軌的節(jié)距P,將其值設(shè)為R;5)以點(diǎn)為圓心,以R為半徑劃弧交銷軸中心分布圓左下方于,n點(diǎn)(如果此時(shí)該交點(diǎn)位于k點(diǎn)的右側(cè),則需要以卻為半徑劃弧重新確定該點(diǎn)),并連線,m,所得直線.與水平面之間的夾角(銳角)則可認(rèn)為是該履帶裝置的接近角.如果此時(shí)得到的角度不符合設(shè)計(jì)要求(超出相關(guān)資料推薦的范圍),則可通過調(diào)整引導(dǎo)輪中心0垂直坐標(biāo)的數(shù)值,即可得到較為滿意的結(jié)果(一般推薦lO_3o).假如點(diǎn)處于0點(diǎn)的正下方(兩者的水平坐標(biāo)相同),此時(shí)所得到的接近角應(yīng)為最小值,在一定范圍內(nèi)隨著超前(正常行駛方向)與0點(diǎn)距離的增加,以及工作過程中引導(dǎo)輪遇到阻力的后移,其接近角都會(huì)有所增加(忽略銷軸,鏈軌之間磨損等因素).2.4距離引導(dǎo)輪最近的托鏈輪坐標(biāo)確定距離引導(dǎo)輪最近的托鏈輪坐標(biāo)確定:1)根據(jù)履帶行走裝置的初步設(shè)計(jì)方案,以距離引導(dǎo)輪最近托鏈輪中心為圓心(設(shè)為0),以r3+h為半徑劃圓;2)作該圓與鏈軌銷軸中心分布圓(圖5中半徑為)的公切線(設(shè)切點(diǎn)分別為,s,見圖6).引導(dǎo)輪托鏈輪圖6引導(dǎo)輪附近托鏈輪中心的校核03)從圖5中的m點(diǎn)開始則可沿著mu圓弧及線段,以P為半徑依次劃弧確定m,m,m一,m諸點(diǎn),其相鄰兩點(diǎn)間的距離等于鏈軌的節(jié)距P,在截取最后一個(gè)m點(diǎn)時(shí),必須確保該點(diǎn)到切點(diǎn)s的距離為最短(為使該行走裝置高度合理,必要時(shí),可以在線段的延長(zhǎng)線上求出m點(diǎn));4)再過上述(圖4中)最終確認(rèn)的d點(diǎn)(即e點(diǎn),兩點(diǎn)已經(jīng)合并)作水平線,以圖6中引導(dǎo)輪的鏈軌銷軸中心分布圓上且靠近u點(diǎn)的銷軸中心為圓心(設(shè)為,見圖7),以vm距離為半徑劃圓,并交過圖7托鏈輪中心Df點(diǎn)的確定5)連接13,w點(diǎn),再分別作vw,wd(也可以認(rèn)為we)直線的平行線,其偏移的距離為r3+h并交0點(diǎn)附近于0點(diǎn),則0就是所要求托鏈輪最終的坐標(biāo)點(diǎn).2.5W,d兩點(diǎn)之間距離的確定W,d兩點(diǎn)之間距離的確定:1)測(cè)量W,d兩點(diǎn)的間距,將所得到數(shù)值除以鏈軌的節(jié)距P,其商通過四舍五人整數(shù)化,即兩點(diǎn)之間鏈軌的節(jié)數(shù).節(jié)數(shù)再乘以P,這樣,兩點(diǎn)最終的間距參數(shù)則可得到,該履帶總成鏈軌的節(jié)數(shù)也隨之確定.2)計(jì)算確認(rèn)前,后W,d兩點(diǎn)間距離之差,取其絕對(duì)值設(shè)為.2.6參數(shù)的確定完成了以上若干步驟的設(shè)計(jì)與計(jì)算,現(xiàn)在可確定該履帶行走裝置中,驅(qū)動(dòng)輪與引導(dǎo)輪水平距離的跨度(輪距)參數(shù)L=L6/2(正負(fù)號(hào)的確認(rèn)取決于上述W,d兩點(diǎn)之間鏈軌節(jié)數(shù)整數(shù)化過程中所采用的入還是舍).盡管由于履帶,驅(qū)動(dòng)輪及引導(dǎo)輪在相互之間接觸的過程中,存在非等速的特點(diǎn),驅(qū)動(dòng)輪與引導(dǎo)輪中心的距離,在底盤行駛過程中也會(huì)發(fā)生周期性微量的變化(其輪距參數(shù)也會(huì)同時(shí)隨之改變),利用上述公式所得到參數(shù)與實(shí)際距離存在一定的誤差,但是,對(duì)于各類履帶行走裝置的計(jì)算精度已經(jīng)足夠,其結(jié)果不會(huì)影響到該機(jī)械設(shè)備的正常使用,其誤差完全可以忽略不計(jì).3結(jié)論關(guān)于履帶行走裝置中四輪一帶(引導(dǎo)輪,驅(qū)動(dòng)輪,支重輪,托鏈輪以及履帶總成)的布置設(shè)計(jì),缺少統(tǒng)一,可遵循的范本可執(zhí)行.采用上述設(shè)計(jì)方法,對(duì)于該裝置履帶總成的布置設(shè)計(jì),產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率提高.經(jīng)過實(shí)際操作,無論在新產(chǎn)品開發(fā)還是