履帶式推土機的設計

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履帶式推土機設計說明書 目錄 摘要 1 Abstract 2 第一章緒論 3 1.1課題的來源與研究的目的與意義 3 1.2履帶式推土機的發(fā)展現(xiàn)狀 5 1.3履帶式推土機的方案分析 7 1.3.1 機械結構總體方案與布局 8 1.3.2 履帶式推土機工作原理 9 1.4課題研究的內容 10 1.4.1 Solidworks設計基礎 10 1.4.2 草圖繪制 12 1.4.3 基準特征，參考幾何體的創(chuàng)建 13 1.4.4 拉伸、旋轉、掃描和放樣特征建 14 1.4.5 工程圖的設計 15 1.4.6 裝配設計 17 第二章機械結構的設計 18 2.1 軸承的設計 19 2.2 液壓缸的選型計算 20 2.3 傳動軸的設計計算 21 第三章液壓系統(tǒng)設計 22 3.1 執(zhí)行元件分析 23 3.1.1 執(zhí)行元件類型和選擇 23 3.1.2 速度和載荷計算 23 3.1.3 執(zhí)行元件的載荷計算及變化規(guī)律 24 3.2 調速方案的選擇 24 第四章 履帶式推土機各部分強度的校核 25 4.1軸承強度的校核 25 4.2傳動軸強度的校核 26 結論 27 致謝 28 參考文獻 29 摘 要 機械工業(yè)是一個國家的重要產業(yè)，機械工業(yè)的發(fā)展無時不刻都在影響著國家經濟的發(fā)展，近期對機械行業(yè)中裝載機的機械結構及應用進行了調查，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)今所使用的裝載機無論在結構還是特性上面都是需要改進。在全球經濟發(fā)展的大環(huán)境下，中國各個行業(yè)被其他國家的先進技術影響的同時，越來越多的外國企業(yè)和品牌傳播到中國已經成為現(xiàn)實。在新的市場需求的推動下，對履帶式推土機進行改良和優(yōu)化是當務之急。有大型裝載機生產設備企業(yè)對設備的安全指標的有著一定生產的嚴格要求。在生產設備的企業(yè)，充分考慮到在設備運行中可能出現(xiàn)的問題，從而減少噪聲污染引起的振動或不當操作設備的現(xiàn)象等。國內履帶式推土機設備的研發(fā)及制造要與全球號召的高效經濟、安全穩(wěn)定主題保持一致。履帶式推土機的發(fā)展與人類社會的進步和科學技術的水平密切相關。 本次的畢業(yè)設計課題的是履帶式推土機的設計，著重介紹了履帶式推土機的結構組成、工作原理以及主要零部件的設計中所必須的理論計算和相關強度校驗，該履帶式推土機的優(yōu)點是高效，經濟，并且安全系數(shù)高，運行平穩(wěn)。 本次履帶式推土機的設計，大大地提高了裝載機的工作效率和質量，并且對后續(xù)的履帶式推土機的開發(fā)和研制都有著一定的影響，在某種程度上大大提升了該設備在國內外的競爭力，體現(xiàn)了機械工業(yè)重要性這一核心價值。 關鍵詞：裝載機；設備；結構組成；競爭力。 absraote Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work. Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and other food, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structure design, can meet the family kitchen generally meat food consisting mainly of minced required. Key word: pneumatic manipulator；cylinder；pneumatic loop；Four degrees of freedom. 第一章 緒論 機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產業(yè)。不論是傳統(tǒng)產業(yè)，還是新興產業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業(yè)所提供裝備的性能、質量和成本，對國民經濟各部門技術進步和經濟效益有很大的和直接的影響。機械工業(yè)的規(guī)模和技術水平是衡量國家經濟實力和科學技術水平的重要標志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經濟的戰(zhàn)略重點之一。 機械工程的服務領域廣闊而多面，凡是使用機械、工具，以至能源和材料生產的部門，都需要機械工程的服務。概括說來，現(xiàn)代機械工程有五大服務領域：研制和提供能量轉換機械、研制和提供用以生產各種產品的機械、研制和提供從事各種服務的機械、研制和提供家庭和個人生活中應用的機械、研制和提供各種機械武器。 不論服務于哪一領域，機械工程的工作內容基本相同，主要有：建立和發(fā)展機械工程的工程理論基礎。例如，研究力和運動的工程力學和流體力學；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應用的工程材料學；研究熱能的產生、傳導和轉換的熱力學；研究各類有獨立功能的機械元件的工作原理、結構、設計和計算的機械原理和機械零件學；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學和非金屬工藝學等等。 研究、設計和發(fā)展新的機械產品，不斷改進現(xiàn)有機械產品和生產新一代機械產品，以適應當前和將來的需要。 機械產品的生產，包括：生產設施的規(guī)劃和實現(xiàn)；生產計劃的制訂和生產調度；編制和貫徹制造工藝；設計和制造工具、模具；確定勞動定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運；對產品質量進行有效的控制。機械制造企業(yè)的經營和管理。機械一般是由許多各有獨特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復雜的制品。生產批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產。銷售對象遍及全部產業(yè)和個人、家庭。而且銷售量在社會經濟狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動。因此，機械制造企業(yè)的管理和經營特別復雜，企業(yè)的生產管理、規(guī)劃和經營等的研究也多是肇始于機械工業(yè)。 機械產品的應用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調整、操作、維護、修理和改造各產業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產品在長期使用中的可靠性和經濟性。 機械產品的應用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調整、操作、維護、修理和改造各產業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產品在長期使用中的可靠性和經濟性。 研究機械產品在制造過程中，尤其是在使用中所產生的環(huán)境污染，和自然資源過度耗費方面的問題，及其處理措施。這是現(xiàn)代機械工程的一項特別重要的任務，而且其重要性與日俱增。機械的種類繁多，可以按幾個不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動力機械、物料搬運機械、粉碎機械等；按服務的產業(yè)可分為農業(yè)機械、礦山機械、紡織機械等；按工作原理可分為熱力機械、流體機械、仿生機械等。另外，機械在其研究、開發(fā)、設計、制造、運用等過程中都要經過幾個工作性質不同的階段。按這些不同階段，機械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個分支系統(tǒng)，如機械科研、機械設計、機械制造、機械運用和維修等。 這些按不同方面分成的多種分支學科系統(tǒng)互相交叉，互相重疊，從而使機械工程可能分化成上百個分支學科。例如，按功能分的動力機械，它與按工作原理分的熱力機械、流體機械、透平機械、往復機械、蒸汽動力機械、核動力裝置、內燃機、燃氣輪機，以及與按行業(yè)分的中心電站設備、工業(yè)動力裝置、鐵路機車、船舶輪機工程、汽車工程等都有復雜的交叉和重疊關系。船用汽輪機是動力機械，也是熱力機械、流體機械和透平機械，它屬于船舶動力裝置、蒸汽動力裝置，可能也屬于核動力裝置等等。 1.1課題的來源與研究的目的和意義 1962年，美國機械鑄造公司在上述方案的基礎之上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型履帶式推土機。商名為Unimate(即萬能自動)。不少球坐標式通用履帶式推土機就是在這個基礎上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司（Unimaton）,專門生產工業(yè)履帶式推土機。 1962年，美國機械鑄造公司也試驗成功一種叫Versatran履帶式推土機，原意是靈活搬運。該履帶式推土機的中央立柱可以回轉，臂可以回轉、升降、伸縮、采用氣驅動，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種履帶式推土機出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外工業(yè)履帶式推土機發(fā)展的基礎。 1978年，美國Unimate公司和斯坦福大學、麻省理工學院聯(lián)合研制一種Unimate-Vic-arm型工業(yè)履帶式推土機，裝有小型電子計算機進行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于1毫米。 美國還十分注意提高履帶式推土機的可靠性，改進結構，降低成本。如Unimate公司建立了8年履帶式推土機試驗臺，進行各種性能的試驗。準備把故障前平均時間（注：故障前平均時間是指一臺設備可靠性的一種量度。它給出在第一次故障前的平均運行時間），由400小時提高到1500小時，精度可提高到0.1毫米。 德國機器制造業(yè)是從1970年開始應用履帶式推土機，主要用于起重運輸、焊接和設備的鉆孔、攻牙等作業(yè)。德國KnKa公司還生產一種全自動履帶式推土機，采用新的結構和程序控制。 瑞士RETAB公司生產一種全自動智能履帶式推土機，采用示教方法編制程序。 日本是工業(yè)履帶式推土機發(fā)展最快、應用最多的國家。自1969年從美國引進二種典型履帶式推土機后，大力研究履帶式推土機的研究。據報道，1976年從事履帶式推土機的研究工作的大專院校、研究單位多達50多個。1979年120多個大學和國家研究部門用在履帶式推土機的研究費用42%。1979年日本履帶式推土機的產值達443億日元，產量為14535臺。其中固定程序和可變程序約占一半，達222億日元，是1978年的二倍。具有記憶功能的履帶式推土機產值約為67億日元，比1978年增長50%。智能履帶式推土機約為17億日元，為1978年的6倍。截止1979年，履帶式推土機累計產量達56900臺。在數(shù)量上已占世界首位，約占70%，并以每年50%～60%的速度增長。使用履帶式推土機最多的是汽車工業(yè)，其次是電機、電器。預計到1990年將有55萬機器人在工作。 第二代履帶式推土機正在加緊研制。它設有微型電子計算機控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使履帶式推土機具有感覺機能。目前國外已經出現(xiàn)了觸覺和視覺履帶式推土機。 第三代履帶式推土機則能獨立地完成工作過程中的任務。它與電子計算機和電視設備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。 1.2履帶式推土機的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 目前，國外多功能物流裝備及其相關技術正日益的完善，并朝著系列化、大型化、微型化、多用途等方向發(fā)展。國際知名廠商(如山貓，凱斯，卡特彼勒、小松、利渤海爾、沃爾沃等)一則廣泛應用微電子技術與信息技術，完善計算機輔助駕駛系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)，如應用電子監(jiān)控和自動報警系統(tǒng)，用于物料精確裝、載、運作業(yè)的GPS定位與重量自動稱量裝置；二則采用特殊降噪材料、噪聲抑制方法等，消除或降低裝載機工作時的機器噪聲；三則通過不斷改善電噴裝置，進一步降低柴油發(fā)動機的尾氣排放量，研究無污染、經濟型、環(huán)保型的動力裝置；四則優(yōu)化工作裝置的結構設計，如由單一的“Z”型連桿機構演變出八桿平行機構、TP連桿機構和“ERASLINK”機構(單動臂鑄鋼結構)，以及O&K公司專為小型多功能裝載機而設計的LEAR連桿機構等，為了提高裝載機的作業(yè)生產率，相繼研制出許多功能超強的系統(tǒng)，例如：動力電子控制/管理系統(tǒng)，自動調節(jié)發(fā)動機輸出功率；發(fā)動機自動控制系統(tǒng)，當裝載機處于非作業(yè)工況是，自動降低發(fā)動機轉速，減少燃料消耗及發(fā)動機噪音；關鍵信息顯示系統(tǒng)等。 我國裝載機行業(yè)的主導產品，基本上都是以柳工70年代初開發(fā)的ZL50為基礎發(fā)展起來的，屬國際60年代技術水平。進入80年代消化吸收美國Caterpillar、日本小松等先進技術，逐步開發(fā)成功了我國第二代裝載機產品。我國的第二代產品與國際先進產品相比，在機電一體化、操縱舒適度、作業(yè)效率等方面有較大差距，差距最大的是產品可靠性，國產多功能裝載機整機可靠性差(平均無故障工作時間不足400小時)，缺乏核心技術、主要關鍵部件都依賴進口、產品單一，產品檔次低。雖然國內裝載機及相關技術研究工作起步較晚，但是發(fā)展速度很快，如多功能裝載機的銷售量已經占據了世界裝載機市場的半壁江山，我國已成為世界多功能裝載機第一產銷大國。 目前我國裝載機行業(yè)已經出現(xiàn)了第三代產品。第三代產品的整機可靠性有很大的提高，各主要性能指標基本上能與國際先進水平接軌。但是在可靠性、舒適度、作業(yè)效率及制造水平等發(fā)面和國外先進水平還有相當差距。第四代產品在第三代的基礎上也已出現(xiàn)，進一步優(yōu)化了整機的性能及配置，電控箱、濕式制動器等技術得到了應用，并形成了各企業(yè)的專有技術及專利技術，使產品以嶄新的面目推向市場。這些都將是進一步促進我國裝載機行業(yè)的技術進步。 1.3 履帶式推土機的方案分析 為了使履帶式推土機的通用性更強，把履帶式推土機采用液壓缸裝置，它的動力部分主要是來自液壓缸，通過液壓缸驅動大臂來實現(xiàn)鏟斗的升降以及驅動短臂實現(xiàn)鏟斗的旋轉，通過這樣的工作原理來工作。 1.3.1 機械結構總體方案與布局 履帶式推土機的液壓回路的設計主要是選用合適的控制閥，通過控制和調節(jié)各個液體壓縮的壓力、流量和方向來使液壓執(zhí)行機構獲得必要的力、動作速度和改變運動方向，通過液壓缸驅動大臂、小臂來實現(xiàn)裝載機的工作，設計出的方案布局圖如下圖所示。 履帶式推土機總體方案與布局圖 此次設計的履帶式推土機采用液壓傳動，通過液壓缸驅動大臂來實現(xiàn)鏟斗的升降以及驅動短臂實現(xiàn)鏟斗的旋轉。 1.3.2 履帶式推土機工作原理 當裝載機工作時，鏟斗裝好需要裝在的物料，液壓系統(tǒng)開始工作，通過液壓缸驅動大臂，來實現(xiàn)裝載機的鏟斗升降，然后裝載機移動到預定的位置，小臂驅動液壓缸縮回行程，從而使鏟斗選轉，將裝載好的物料倒入預定的地方。 1.4課題研究的內容 本論文主要研究運用SolidWorks對滾輪裝載機進行設計。在設計過程中，了解SolidWorks的各種功能。 SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術副總裁與CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內。當初的目標是希望在每一個工程師的桌面上提供一套具有生產力的實體模型設計系統(tǒng)。從1995年推出第一套SolidWorks三維機械設計軟件至今已經擁有位于全球的辦事處，并經由300家經銷商在全球140個國家進行銷售與分銷該產品。1997年，Solidworks被法國達索（Dassault Systemes）公司收購，作為達索中端主流市場的主打品牌。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)。由于技術創(chuàng)新符合CAD技術的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統(tǒng)評比第一名。從1995年至今，已經累計獲得十七項國際大獎。其中僅從1999年起，美國權威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設計師大大縮短了設計時間，產品快速、高效地投向了市場。 由于SolidWorks出色的技術和市場表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續(xù)獨立運作，成為CAD行業(yè)一家高素質的專業(yè)化公司。SolidWorks三維機械設計軟件也成為達索企業(yè)中最具競爭力的CAD產品。 由于使用了Windows OLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術。SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機構的近145，000名學生通過SolidWorks的培訓課程。 據世界上著名的人才招聘網站檢索，與其它3D CAD軟件相比，SolidWorks相關的招聘廣告比其它軟件的總合還要多，這一事實說明了越來越多的工程師和設計者使用SolidWorks三維軟件，越來越多的企業(yè)需要SolidWorks人才。Solidworks軟件功能強大，易于操作，界面人性化，技術創(chuàng)新，組件繁多是SolidWorks的五大特點。使得SolidWorks三維軟件成為目前全球領先的三維CAD解決方案。SolidWorks在設計時能夠為用戶提供不同的設計方案，通過方案的篩選，工程師能從中選擇合適的方案，從而在設計過程中降低設計的錯誤以及提高產品質量。在目前市場上所見到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設計過程比較簡便又通俗易懂的軟件之一。它不僅提供如此人性化的系統(tǒng)，同時對每個工程師和設計者，乃至整個機械行業(yè)提供了良好的發(fā)展基礎。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術創(chuàng)新符合CAD技術的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統(tǒng)評比第一名；從1995年至今，已經累計獲得十七項國際大獎，其中僅從1999年起，美國權威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設計師大大縮短了設計時間，產品快速、高效地投向了市場。由于SolidWorks出色的技術和市場表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續(xù)獨立運作，成為CAD行業(yè)一家高素質的專業(yè)化公司，SolidWorks三維機械設計軟件也成為達索企業(yè)中最具競爭力的CAD產品。 由于使用了Windows OLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術，SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機構的近145，000名學生通過SolidWorks的培訓課程。 據世界上著名的人才網站檢索，與其它3D CAD系統(tǒng)相比，與SolidWorks相關的招聘廣告比其它軟件的總和還要多，這比較客觀地說明了越來越多的工程師使用SolidWorks，越來越多的企業(yè)雇傭SolidWorks人才。據統(tǒng)計，全世界用戶每年使用SolidWorks的時間已達5500萬小時。 在美國，包括麻省理工學院（MIT）、斯坦福大學等在內的著名大學已經把SolidWorks列為制造專業(yè)的必修課，國內的一些大學（教育機構）如哈爾濱工業(yè)大學、清華大學、浙江工業(yè)大學、浙江大學、華中科技大學、北京航空航天大學、大連理工大學、北京理工大學、武漢理工大學等也在應用SolidWorks進行教學。Solidworks軟件功能強大，組件繁多。 Solidworks有功能強大、易學易用和技術創(chuàng)新三大特點，這使得SolidWorks 成為領先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產品質量。SolidWorks 不僅提供如此強大的功能，而且對每個工程師和設計者來說，操作簡單方便、易學易用。 SolidWorks在現(xiàn)今社會階段逐漸廣泛應用，并且SolidWorks公司對中國市場重點開發(fā)，日后SolidWorks應用將會更加完善，更加普遍。通過前文對SolidWorks的深入了解后，往后會對SolidWorks進行個別應用的分析，如建模，裝配，工程圖，力學分析等。 1.4.1 SolidWorks設計基礎 熟悉SolidWorks的工作環(huán)境；了解SolidWorks的命令，掌握在SolidWorks工作環(huán)境中文件的打開、保存、導入等基本操作，掌握三維建模流程。 1.4.2 草圖繪制 掌握點、直線、矩形、弧度圓等基本圖形的繪制方法；掌握樣條、文字等高級幾何圖形的繪制方法；理解集合約束的概念并在草圖繪制中熟練應用幾何約束；熟練應用陣列、實體轉換等草圖繪制工具；能綜合應用各種草圖繪制實體和利用草圖繪制工具完成草圖繪。 1.4.3 基準特征-參考幾何體的創(chuàng)建 清楚明白基于特征的建模方式、參數(shù)化思想等概念；靈活運用各種建立基準點的方法；靈活運用各種建立基準軸方法；靈活運用各種建立基準面的方法；靈活運用坐標系的建立方法；能根據建模需要綜合應用各種參考幾何體。 1.4.4拉伸、旋轉、掃描和放樣特征建模 靈活運用拉伸特征的概念與建立方法；靈活運用旋轉特征的概念與建立方法；掌握掃描特征的概念與建立方法；靈活運用放樣特征的概念與建立方法；通過實踐能夠準確分析零件的特征，靈活運用拉伸和旋轉也正建立三維模型。綜合應用掃描、放樣、彎曲、鏡向、陣列等特征建立各種實體。 1.4.5工程圖設計 靈活運用用戶自定義工程圖格式文件的方法；靈活運用建立標準三視圖，剖視圖，斷面圖，局部圖，輔助視圖等方法；靈活運用各種注釋的方法。 1.4.6 裝配設計 靈活運用自底向上的裝配方法；靈活運用生成裝配體爆炸圖的方法；靈活運用SolidWorks智能裝配技術；靈活運用裝配體零部件的狀態(tài)和屬性控制，并能夠在裝配體中設計子裝配體；靈活運用干涉檢查；靈活運用自上向下的裝配方法；靈活運用在裝配模型工程圖中添加零件序號；靈活運用生成裝配體材料明細表的方法。 第二章 機械結構的設計 2.1 軸承的設計計算 軸承的選擇并不是只考慮軸徑一個因素，還要考慮到軸承的性能，一般要考慮到其壽命、可靠度（指該軸承達到或超過規(guī)定壽命的概率）、靜載荷、動載荷、額定壽命、基本額定壽命、基本額定載荷等等很多因素。最主要的是允許空間、載荷的大小和方向、軸承工作轉速、旋轉精度、軸承的剛性（一般磙子軸承的剛性大于球軸承）、軸向游動、安裝和拆卸。因為在本設計的軸上徑向載荷大，軸向載荷小，而且存在軸或殼體變形大以及安裝對中性差的問題，所以選用調心滾子軸承，因為調心磙子軸承主要承受徑向載荷，也可同時承受少量的雙軸向載荷，而圓錐磙子軸承有打的錐角可承受大的徑、軸向聯(lián)合載荷。所以選用（雙列向心）圓錐磙子軸承，有雙內圈，并是可分離的軸承，根據d=80mm,由參考資料2P7－356 表7－2－78 我們選擇帶緊定套的調心滾子軸承（GB/T288-1994），根據軸承選用配套的軸承座，參考資料2P7-43表7-2-105 適用圓錐孔的異徑孔滾動軸承座(GB/T7813-1998) SNK型軸承座，可選用SNK316型的軸承。 2.2液壓缸的選型計算 液壓缸運行長度設計為=118mm,氣缸內徑為=40mm,R=20mm,液壓缸運行速度，加速度時間=0.1s,壓強p=0.4MPa,則驅動力 ; 2、尺寸校核 （1）測定質量為100kg,則重力 （2） 設計加速度，則慣性力 （3）考慮活塞等的摩擦力，設定一摩擦系數(shù)， 總受力 所以設計尺寸符合實際使用要求。 由于實際設計中用到的齒輪誤差測量扎的總重為5KG，我們根據杠桿原理可知：F1XL1=F2XL2，已知兩個力臂之間的長度的比值為1:5，即根據杠桿原理可得實際氣缸的出力為5X15=75N，然后根據F=PXS(這里假定大氣壓力為：0.6MPA)，那么就有F=1400N,查表可得，我們可以選擇缸徑150，行程400的無桿行標準液壓缸，液壓缸牌子我們選擇SMC. 2.3傳動軸的設計計算 （1）初步確定軸的直徑 mm （3.32） 根據工作條件，取mm （2）傳動軸受力分析 N （3.33） N （3.34） N （3.35） 圖4.1 傳動軸的受力簡圖 （3）繪制傳動軸的受力簡圖，如圖所示，求支座反力 ①垂直面支反力： 由，得： （3.36） 由，得： N （3.37） ②水平面支反力： 由，得： （3.38） N 由，得： N （3.39） （4）作彎矩圖： ①垂直面彎矩圖： C點 Nmm （3.40） ②水平面彎矩圖： C點 Nmm （3.41） ③合成彎矩圖： C點 Nmm （3.42） （5）作轉矩T圖： Nmm （6）校核軸的強度： 按彎扭合成應力校核軸的強度 校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。由文獻[1，15-5]可知，取，軸的計算應力 MPa （3.43） 選定軸的材料為45鋼，調質處理，由文獻[1]表可知，MPa。因此，，故安全。 第三章液壓系統(tǒng)設計 3.1 執(zhí)行元件分析 3.1.1執(zhí)行元件的類型與選擇 表3.1 執(zhí)行元件類型的選擇 運動形式 往復直線運動 回轉運動 往復擺動 短行程 長行程 高速 低速 擺動液壓馬達 執(zhí)行元件的類型 活塞缸 柱塞缸 液壓馬達和絲杠螺母機構 高速液壓馬達 低速液壓馬達 據上表選擇執(zhí)行元件類型為活塞缸，再根據其運動要求進一步選擇液壓缸類型為雙作用單活塞桿無緩沖式液壓缸，其符號為： 圖4.1 該履帶式推土機送煤機構為雙液壓缸驅動推板結構，故其采用的液壓缸數(shù)量為2個完全相同的液壓缸，其運動完全是同步的，但其精度要求不是很高。 安裝位置：液壓缸的安裝方式為耳環(huán)型，尾部單耳環(huán)，氣缸體可以在垂直面內擺動，安裝的位置為圖3.6 所示的前后兩固定支架之間的橫梁之上，橫梁和支架組成為一體，通過橫梁活塞的推力逐次向外傳遞，使升降機升降。 3.1.2速度和載荷計算 參考國內升降臺類產品的技術參數(shù)可知。當篦板的最大擺動角度為15度時，其平均起升時間為15s，就是從液壓缸活塞開始運動到活塞行程末端所用時間大約為15s，設本升降臺的最小氣升降時間為10s,最大起升時間為20s，由此便可以計算執(zhí)行元件的速度v: 式中： v 為執(zhí)行元件的速度（單位m/s ） L 為液壓缸的行程 （單位m） t 表示時間 （單位s ） 當 t=10s時： 當 t=20s時： 液壓缸的速度在整個行程過程中都比較平穩(wěn)，無明顯變化，在起升的初始階段到運行穩(wěn)定階段，其間有一段加速階段，該加速階段加速度比較小，因此速度變化不明顯，形成終了時，有一個減速階段，減速階段加速度亦比較小，因此可以說升降機在整個工作過程中無明顯的加減速階段，其運動速度比較平穩(wěn)。 3.1.3執(zhí)行元件的載荷計算及變化規(guī)律 執(zhí)行元件的載荷即為液壓缸的總阻力，油缸要運動必須克服其阻力才能運行，因此在次計算油缸的總阻力即可，油缸的總阻力包括：阻礙工作運動的切削力，運動部件之間的摩擦阻力，密封裝置的摩擦阻力，起動制動或換向過程中的慣性力，回油腔因被壓作用而產生的阻力，即液壓缸的總阻力也就是它的最大牽引力： （1）切削力。根據其概念：阻礙工作運動的力，在本設計中即為額定負載的重力和支架以及上頂板的重力： 其計算式為： （2）摩擦力。各運動部件之間的相互摩擦力由于運動部件之間為無潤滑的鋼-鋼之間的接觸摩擦，取， 其具體計算式為： （3）密封裝置的密封阻力。根據密封裝置的不同，分別采用下式計算： O形密封圈： 其中F為液壓缸的推力 Y形密封圈： f 表示摩擦系數(shù)，取 p 表示密封處的工作壓力 單位Pa d 表示密封處的直徑 單位m 表示密封圈有效高度 單位m 密封摩擦力也可以采用經驗公式計算，一般取 （4） 運動部件的慣性力。 其計算式為： 式中： G 表示運動部件的總重力 單位N g 表示重力加速度 單位 表示啟動或制動時的速度變量 單位m/s 表示起動制動所需要的時間 單位s 對于行走機械，本設計中取值為。 （5）背壓力。背壓力在此次計算中忽略，而將其計入液壓系統(tǒng)的效率之中。 由上述說明可以計算出液壓缸的總阻力為： =(204.8+316+120+188+2500)x9.8+0.15(204.8+316+120)x9.8+(204.8+316+120+188+2500)x0.4+(204.8+316+120+188+2500)9.80.05=40KN;液壓缸的總負載為40KN，該系統(tǒng)中共有2個液壓缸個液壓缸，故每個液壓缸需要克服的阻力為20KN。 該履帶式推土機升降時的額定載荷為20Kg ，其負載變化范圍為0—20Kg，在工作過程中無沖擊負載的作用，負載在工作過程中無變化，也就是該履帶式推土機受恒定負載的作用。 3.2 調速方案的選擇 調速方案對主機的性能起決定作用，選擇調速方案時，應根據液壓執(zhí)行元件的負載特性和調速范圍及經濟性等因素選擇。 常用的調速方案有三種：節(jié)流調速回路，容積調速回路，容積節(jié)流調速回路。本升降機采用節(jié)流調速回路，原因是該調速回路有以下特點：承載能力好，成本低，調速范圍大，適用于小功率，輕載或中低壓系統(tǒng) ，但其速度剛度差，效率低，發(fā)熱大。 第四章履帶式推土機各部分強度的校核 4.1軸承強度的校核 根據根據條件，軸承預計壽命163658=48720小時； 1、 計算輸入軸承 （1）已知nⅡ=458.2r/min兩軸承徑向反力：FR1=FR2=500.2N； 初先兩軸承為角接觸球軸承7206AC型。 根據課本P265（11-12）得軸承內部軸向力FS=0.63FR則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N； (2)∵FS1+Fa=FS2Fa=0 故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端 FA1=FS1=315.1NFA2=FS2=315.1N； (3)計算當量載荷 P1、P2根據課本P263表（11-9）取fP=1.5;根據課本P262（11-6）式得: P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5(1500.2+0)=750.3N; P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5(1500.2+0)=750.3N (4)軸承壽命計算 ∵P1=P2故取P=750.3N ∵角接觸球軸承 ε=3 4.2傳動軸強度的校核 1、軸的特點: 軸是組成機械的主要零件之二。一切作回轉運動的傳動零件，都必須裝在軸上刁‘能進行運動及.力的傳遞，同時它又通過軸承和機架 聯(lián)接，由此形成個以軸為基準的組合體一軸系部件。 2、軸的種類 1、根據承受載荷的不同分為: 1)轉軸:定義既能承受彎矩又承受扭矩的軸 2)心軸:定義:只承受彎矩而不承受扭矩的軸 3)傳送軸:定義:只承受扭矩而不承受彎矩的軸z、根據軸的外形，可以將直軸分為光軸和階梯軸。 3、根據軸內部狀況，又可以將直軸分為實心軸和空。 4、軸的設計重點 1、軸的設計 W軸的工作能力設計。 主要進行軸的強度設計、剛度設計，對于轉速較高的軸還要進行振動穩(wěn)定性的計算。 軸的結構設計。 根據軸的功能，軸必須保證軸上零件的安裝固定和保證軸系在機 器中的支撐要求，同時應具有良好的工藝性。 一般的設計步驟為: 選擇材料，初估軸徑，結構設計，強度校核，必要時要進行剛度校核和穩(wěn)定性計算。 2、軸的材料 軸是主要的支承件，常采用機械性能較好的材料。常用材料包括:碳素鋼:該類材料對應力集中的敏感性較小，價格較低，是軸類零件最常用的材料常用牌號有:30、35、40、45、50。采用優(yōu)質碳鋼時，一般應進行熱處理以改善其性能。.力較小或不重要的軸，也可以選用X235,Q255等普通碳鋼。合金鋼:對于要求重載、高溫、結構尺寸小、重量輕等使用場合的軸，可以選用合金綱合金鋼具有史好的機械性能和熱處理性能，但對應力集中較敏感，價格也較高。設計中尤其要汁意從結構上減小應力集中，并提高其表面質量。 鑄鐵:對于形狀比較復雜的軸，可以選用球鑄鐵和高強度。 鑄鐵。它們具有較好的加工性和吸振性，經濟性好且.力集中不敏感，但鑄造質量不易保證。 3、軸的結構設計 根據軸在工作中的作用，軸的結構取決于:軸在機器中的安裝位置和形式，軸上零件的類型和尺寸，載荷的性質、大小、方向和分布狀況，軸的加工工藝等多個因素。合理的結構設計應滿足:軸上零件布置合理，從而軸受力合理有利于提高強度和剛度;軸和軸上零件必須有準確的工作位置;軸上零件裝拆調整方便;軸具有良好的加工工 藝性;節(jié)省材料等。 1).軸的組成 軸的毛坯一般采用圓鋼、鍛造或焊接獲得，由于鑄造品質不易保證，較少選用鑄造毛坯。軸主要由三部分組成。軸上被支承，安裝軸承的部分稱為軸頸; 支承軸上零件，安裝輪毅的部分稱為軸頭;聯(lián)結軸頭和軸頸的部分稱為軸身。軸頸上安裝滾動軸承時，直徑尺寸必須按滾動軸承的國標尺寸選擇，尺寸公差和表面粗糙度須按規(guī)定選擇;軸頭的尺寸要參考輪毅的尺寸進行選擇，軸身尺寸確定時應盡量使軸頸與軸頭的過渡合理，避免截面尺寸變化過大，同時具有較好的工藝性。 2) .結構一設計步驟設計中常采用以下的設計步驟: 1、分析所設計軸的工作狀況，擬定軸上零件的裝配方案和軸在機 器中的安裝情況。 2、根據已知的軸上近似載荷，初估軸的直徑或根據經驗確定軸的某徑向尺寸。 3、根據軸上零件受力情況、安裝、固定及裝配時對軸的表面要求等確定軸的徑向(直徑)尺寸。 4、根據軸上零件的位置、配合長度、支承結構和形式確定軸的軸向尺寸。 5、考慮加工和裝配的工藝性，使軸的結構更合理。 3)零件在軸上的安保證軸上零件可靠工作，需要在工作過程中有準確的位置，即零件在軸上必須有準確的定位和固定。零件在軸上的準確位置包括軸向和周向兩個方面W零件在軸上的軸向定位和固定常見的軸向定位和固定的方法采用軸肩、各種擋圈、套筒、圓螺母、錐端軸頭等的多種組合結構。 軸肩分為定位軸肩和非定位軸肩兩種。利用軸肩定位結構簡單、可靠，但軸的直徑加大，軸肩處出現(xiàn)應力集中;軸肩過多也不利于加工。因此，定位軸肩多在不致過多地增加軸的階梯數(shù)和軸向力較大的清況下使用，定位軸肩的高度一般取3-6mm,滾動軸承定位軸肩的高度需按照滾動軸承的安裝尺寸確定。非定位軸肩多是為了裝配合理方便和徑向尺寸過度時采用，軸肩高度無嚴格限制，一般取為1-2r}}套筒定位可以避免軸肩定位引起的軸徑增大和應力集中，但受到套筒長度和與軸的配合因素的影響，不宜用在使套筒過長和高速旋轉的場合。 擋圈的種類較多，且多為標準件，設計中需按照各種擋圈的用途和l國標來選用。 4.軸的結構工藝性 (1)從裝配來考慮:應合理的設計非定位軸肩，使軸上不同零件在安裝過程中盡量減少不必要的配合;為了裝配方便，軸端應設計45。的倒角;在裝鍵的軸段，應使鍵槽靠近軸與輪毅先接觸的直徑變化處，便于在安裝時零件上的鍵槽與軸上的鍵容易對準采用過盈配合時，為了便于裝配，直徑變化可用錐面過渡等。 (2)從加工來考慮:當軸的某段須磨削加工或有螺紋時，須設計砂輪越 程槽或退刀槽根據表面安裝零件的配合需要，合理確定表面粗糙度和加工方法 為改善軸的抗疲勞強度，減小軸徑變化處的應力集中，應適當增大其過渡圓角徑，但同時要保證零件的可靠定位，過渡圓角半徑又必須小于與之相配的零件的圓角半徑或倒角尺寸。 軸的設計時應考慮多方面因素和要求，其中主要問題是軸的選材、結構、強度和剛度。其中對于軸的強度校核尤為重要，通過校核來確定軸的設計是否能達到使用要求，最終實現(xiàn)產品的完整設計。由此看來合理的進行軸的強度校核成為軸設計的主要內容，同時也是評定軸的設計成敗得先決條件。校核結果如不滿足承載要求時，強度校核是對材料或設備的力學性能進行檢測并調節(jié)的一種方式，并且這種方式以不破壞材料或設備性能為一前提。 2.2軸的強度校核: 進行軸的強度校核計算時，應根據軸的具體受載及應力情況，采取相應的計算方法，并恰當?shù)剡x取其許用應力。對于傳動軸應按扭轉強度條件計算。 結 論 本文所設計的履帶式推土機結構主要是通過液壓系統(tǒng)驅動鏟斗的升降，其設計主要考慮以下幾個方面： （1） 履帶式推土機液壓驅動液壓缸及大臂、小臂的設計 選用合適的液壓元件，通過控制和調節(jié)各個液壓缸壓縮空氣的壓力、流量和方向來使液壓執(zhí)行機構獲得必要的力、動作速度和改變運動方向，并按規(guī)定的程序工作。 由于個人知識及能力水平有限，論文中難免會有一些紕漏或錯誤之處，懇請各位老師批評指正，不勝感謝！ 致 謝 在論文完成之際，我首先向我的導師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導師在學業(yè)上嚴格要求，精心指導，在生活上給了我無微不至的關懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學業(yè)階段的學業(yè)的同時，也學到了很多做人的道理，明確了人生目標。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，淵博的學識，實事求是的作風，平易近人、寬以待人和豁達的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。 經過近半年努力的設計與計算，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學四年來對所學知識的應用和體現(xiàn)。 四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周圍的老師和同學們身上潛移默化的學到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。 參考文獻 [1]張福學編著.履帶式推土機技術及其應用.北京：電子工業(yè)出版社，2000。 [2]何發(fā)昌著，邵遠編著.履帶式推土機的原理及應用.北京：高等教育出版社，1996。 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