履带底盘的组成介绍及各参数的计算课件
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第八章 履带式工程机械行走系
履带式行走系是在工程机械中仅次于轮胎式广泛采用 的行走系。 常见的履带式工程机械有：拖拉机、推土机、装载机、铺 管机、单斗多斗挖掘机、钻孔机、凿岩台车等。
中南大学 杨忠炯
第一节 铲土运输机械的履带式行走系
一、组成与特点 如右图8-1所示，
履带式拖拉机的行走 系由驱动轮1、履带2、 支重轮3、履带张紧装 置和导向轮5、托链轮 7以及连接支重轮和机 体的悬架等组成。
与履带架有关的元件受力情况复杂，如半刚性悬架的履带架受以下力和力 矩作用：
1、机架经弹性元件作用到履带架上的重量G1，每一侧为0.5G1； 中南大学 杨忠炯
2、机架经铰接轴刚性作用到悬架上的重力G2，每一侧为 0.5G2，显然机架以上的重量为G=G1+G2；
3、地面的重力反力，它在各轮上的分配，随地面情况而 变；
中南大学 杨忠炯
半刚性悬架中的弹性元件能部分地缓和行驶时的冲击， 但其非弹性支承部分重量很大，高速行驶时冲击大，故其 行驶速度一般不超过15km/h。
设计履带架时，要妥善确定履带架摆动轴线、驱动轮 轴线、导向轮轴线间的距离。
图8-3为TY150推土机行走系布置图。其履带架铰接中 心线与驱动轮轴线重合。
4、履带作用于引导轮的拉力，如设P为每边履带的张力， 引导轮受力可视为2P，则
P ql3 8f
式中 q – 履带单位长度的重力； l – 引导轮和第一个托链轮间的履带长度； f – 引导轮和第一个托轮间履带的垂度。
在倒档行驶时，履带作用于引导轮的拉力最大，这
时，一侧履带引导轮上作用的P力为倒档时最大牵引力的
中南大学 杨忠炯
刚度不足，作业时容易变形，引 起四轮（驱动轮、支重轮、导向轮、 托链轮）中心点不在同一垂直面内或 各轴线不能保证平行度和垂直度的要 求等，最终导致跑偏、啃轨或脱轨等 多种使用故障。
国外的履带式推土机很重视加强履带架的结构，使之坚固耐用，尤其注意 加强后托架（一般称作八字架的斜撑），增加其尺寸与壁厚并加以热处理，以承 受不良作业面引起的扭矩和振动。 （一）、悬架受力分析
2、履带式机械倒档越过沟渠，其全部重量支承在引导轮 和驱动轮上；
中南大学 杨忠炯
3、履带式机械倒档越过一突起的障碍物，其全部重量支承 在两边各一个支重轮上，此支重轮是重心附近的支重轮。
计算步骤：由这三种工况计算出各危险断面垂直面内的弯 矩，再考虑在这些位置上同时又在转弯，从而将水平面内 的弯矩叠加进来。在分别计算应力值后，再计算其应力之 和。
另外由于履带式工程机械速度不高，计算考虑的是其 最不利的情况，同时又忽略了斜撑的加强作用，故强度计 算只考虑了静载就可以了，但最好再校核其刚度。 （三）、平衡梁的计算
将平衡梁视为简支梁作强度计算。
平衡梁到驱动轮轴的纵向水平距离，一般为（0.65～ 0.72)L，L为引导轮轴到驱动轴的水平距离。
刚性悬架：机架上的重量全部不经弹性元件传递到履带的 悬架。如单斗挖掘机其底架与履带架之间的悬架。
刚性悬架结构简单、适合于行走速度低，不经常行
走的工程机械。
中南大学 杨忠炯
履带架的传统形式：八字架式，如下图8-2所示。
半刚性悬架较刚性悬架能更好地适应地面的高低不平， 在松软不平地面接地压力较均匀，附着性能好。
度，断面高度也适当增加。
中南大学 杨忠炯
三、悬架 悬架或悬挂：在工程机械中，机架（车架）与行走系之间 的连接装置。 三种悬挂：刚性悬架、半刚性悬架和弹性悬架。
弹性悬架：机架的全部重量经过弹性元件传递给履带架的 悬架。
中南大学 杨忠炯
弹性元件可以是弹性橡胶块、弹簧装置或油气悬架。
半刚性悬架：机架的重量一部分经过弹性元件、另一部分 经过刚性元件传递给履带架的悬架。如工业用履带拖拉机 之悬架。
2、与同马力的轮式机器相比，由于履带支承面大，接地 压力小（一般小于0.1MPa)，所以在松软土壤上的下陷深 度小，因而滚动阻力小，有利于发挥较大的牵引力；
中南大学 杨忠炯
特点：
3、履带销子、销套等运动副使用 中要磨损，要有张紧装置调节履带 张紧度，它兼起一定的缓冲作用。
4、履带式行走系重量大，运动惯性大，缓冲减振作用小， 结构中最好有某些弹性元件；
一半。
中南大学 杨忠炯
5、转向时，地面对于履带机械作用有转向阻力矩Mz，一 侧履带的转向阻力矩M为
M 1 GL
2 4
式中L – 履带接地长度。 （二）、履带架的计算
要求：履带架应有足够的强度和刚度，使不易损坏或因变 形发生啃轨和脱轨。
履带架的纵梁在以下三种工况时受力最严重：
1、履带式机械倒档越过沟渠，其全部重量支承在最前或 最后的一对支重轮上；
中南大学 杨忠炯
右图8-4为D10推土 机行走系布置图，其履 带架铰接中心线与驱动 轮轴线不重合。
现代结 构的半刚性 悬架履带拖 拉机中，广 泛采用平衡 梁，如右图 8-5所示。
中南大学 杨忠炯
半刚性悬架中的履带架（图8-2）是行走系中一个很重要 的骨架，支重轮、张紧装置等都要安装在这个骨架上，它 本身的刚度对履带行走系的使用可靠性和寿命有很大影响。
中南大学 杨忠炯
主要功能：
1、将由发动机传到驱动轮上的驱 动扭矩变为拖拉机在地面上的行走 移动(扭矩变成驱动力,转速变成车 辆移动速度.)。
2、支承拖拉机的全部重量。 特点：
1、履带拖拉机的驱动轮只卷绕履带而不在地面上滚动， 机器全部重量经支重轮压在多片履带板上，履带式机器 的牵引附着性能要好得多；
半梁架式车架一部分是梁架，而另一部分则利用传动 系的壳体。这种车架广泛用于工程机械履带拖拉机中。
如图7-1为两根箱形纵梁和后桥桥体焊成一体，其前 部用横梁相连。
由于铲土运输机械特别是履
带式推土机的作业环境恶劣，上
述结构车架的纵梁容易变形，因
此国内外很重视加强此类机械车
架的强度与刚度，故多采用箱形 断面的纵梁以增强其抗弯抗扭强
导向轮既是张紧装置的一部分，也引导履带正确卷绕， 但不能引导机器转向； 5、履带式行走系结构复杂，金属消耗多，磨损严重，维 修量大，运动速度受到限制。
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二、车架 型式：全梁式、半梁式两种。
全梁架式车架是一完整的框架，如东方红75拖拉机， Ca来自百度文库erpillar后置发动机式装载机等采用这种全梁式车架。
履带式行走系是在工程机械中仅次于轮胎式广泛采用 的行走系。 常见的履带式工程机械有：拖拉机、推土机、装载机、铺 管机、单斗多斗挖掘机、钻孔机、凿岩台车等。
中南大学 杨忠炯
第一节 铲土运输机械的履带式行走系
一、组成与特点 如右图8-1所示，
履带式拖拉机的行走 系由驱动轮1、履带2、 支重轮3、履带张紧装 置和导向轮5、托链轮 7以及连接支重轮和机 体的悬架等组成。
与履带架有关的元件受力情况复杂，如半刚性悬架的履带架受以下力和力 矩作用：
1、机架经弹性元件作用到履带架上的重量G1，每一侧为0.5G1； 中南大学 杨忠炯
2、机架经铰接轴刚性作用到悬架上的重力G2，每一侧为 0.5G2，显然机架以上的重量为G=G1+G2；
3、地面的重力反力，它在各轮上的分配，随地面情况而 变；
中南大学 杨忠炯
半刚性悬架中的弹性元件能部分地缓和行驶时的冲击， 但其非弹性支承部分重量很大，高速行驶时冲击大，故其 行驶速度一般不超过15km/h。
设计履带架时，要妥善确定履带架摆动轴线、驱动轮 轴线、导向轮轴线间的距离。
图8-3为TY150推土机行走系布置图。其履带架铰接中 心线与驱动轮轴线重合。
4、履带作用于引导轮的拉力，如设P为每边履带的张力， 引导轮受力可视为2P，则
P ql3 8f
式中 q – 履带单位长度的重力； l – 引导轮和第一个托链轮间的履带长度； f – 引导轮和第一个托轮间履带的垂度。
在倒档行驶时，履带作用于引导轮的拉力最大，这
时，一侧履带引导轮上作用的P力为倒档时最大牵引力的
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刚度不足，作业时容易变形，引 起四轮（驱动轮、支重轮、导向轮、 托链轮）中心点不在同一垂直面内或 各轴线不能保证平行度和垂直度的要 求等，最终导致跑偏、啃轨或脱轨等 多种使用故障。
国外的履带式推土机很重视加强履带架的结构，使之坚固耐用，尤其注意 加强后托架（一般称作八字架的斜撑），增加其尺寸与壁厚并加以热处理，以承 受不良作业面引起的扭矩和振动。 （一）、悬架受力分析
2、履带式机械倒档越过沟渠，其全部重量支承在引导轮 和驱动轮上；
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3、履带式机械倒档越过一突起的障碍物，其全部重量支承 在两边各一个支重轮上，此支重轮是重心附近的支重轮。
计算步骤：由这三种工况计算出各危险断面垂直面内的弯 矩，再考虑在这些位置上同时又在转弯，从而将水平面内 的弯矩叠加进来。在分别计算应力值后，再计算其应力之 和。
另外由于履带式工程机械速度不高，计算考虑的是其 最不利的情况，同时又忽略了斜撑的加强作用，故强度计 算只考虑了静载就可以了，但最好再校核其刚度。 （三）、平衡梁的计算
将平衡梁视为简支梁作强度计算。
平衡梁到驱动轮轴的纵向水平距离，一般为（0.65～ 0.72)L，L为引导轮轴到驱动轴的水平距离。
刚性悬架：机架上的重量全部不经弹性元件传递到履带的 悬架。如单斗挖掘机其底架与履带架之间的悬架。
刚性悬架结构简单、适合于行走速度低，不经常行
走的工程机械。
中南大学 杨忠炯
履带架的传统形式：八字架式，如下图8-2所示。
半刚性悬架较刚性悬架能更好地适应地面的高低不平， 在松软不平地面接地压力较均匀，附着性能好。
度，断面高度也适当增加。
中南大学 杨忠炯
三、悬架 悬架或悬挂：在工程机械中，机架（车架）与行走系之间 的连接装置。 三种悬挂：刚性悬架、半刚性悬架和弹性悬架。
弹性悬架：机架的全部重量经过弹性元件传递给履带架的 悬架。
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弹性元件可以是弹性橡胶块、弹簧装置或油气悬架。
半刚性悬架：机架的重量一部分经过弹性元件、另一部分 经过刚性元件传递给履带架的悬架。如工业用履带拖拉机 之悬架。
2、与同马力的轮式机器相比，由于履带支承面大，接地 压力小（一般小于0.1MPa)，所以在松软土壤上的下陷深 度小，因而滚动阻力小，有利于发挥较大的牵引力；
中南大学 杨忠炯
特点：
3、履带销子、销套等运动副使用 中要磨损，要有张紧装置调节履带 张紧度，它兼起一定的缓冲作用。
4、履带式行走系重量大，运动惯性大，缓冲减振作用小， 结构中最好有某些弹性元件；
一半。
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5、转向时，地面对于履带机械作用有转向阻力矩Mz，一 侧履带的转向阻力矩M为
M 1 GL
2 4
式中L – 履带接地长度。 （二）、履带架的计算
要求：履带架应有足够的强度和刚度，使不易损坏或因变 形发生啃轨和脱轨。
履带架的纵梁在以下三种工况时受力最严重：
1、履带式机械倒档越过沟渠，其全部重量支承在最前或 最后的一对支重轮上；
中南大学 杨忠炯
右图8-4为D10推土 机行走系布置图，其履 带架铰接中心线与驱动 轮轴线不重合。
现代结 构的半刚性 悬架履带拖 拉机中，广 泛采用平衡 梁，如右图 8-5所示。
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半刚性悬架中的履带架（图8-2）是行走系中一个很重要 的骨架，支重轮、张紧装置等都要安装在这个骨架上，它 本身的刚度对履带行走系的使用可靠性和寿命有很大影响。
中南大学 杨忠炯
主要功能：
1、将由发动机传到驱动轮上的驱 动扭矩变为拖拉机在地面上的行走 移动(扭矩变成驱动力,转速变成车 辆移动速度.)。
2、支承拖拉机的全部重量。 特点：
1、履带拖拉机的驱动轮只卷绕履带而不在地面上滚动， 机器全部重量经支重轮压在多片履带板上，履带式机器 的牵引附着性能要好得多；
半梁架式车架一部分是梁架，而另一部分则利用传动 系的壳体。这种车架广泛用于工程机械履带拖拉机中。
如图7-1为两根箱形纵梁和后桥桥体焊成一体，其前 部用横梁相连。
由于铲土运输机械特别是履
带式推土机的作业环境恶劣，上
述结构车架的纵梁容易变形，因
此国内外很重视加强此类机械车
架的强度与刚度，故多采用箱形 断面的纵梁以增强其抗弯抗扭强
导向轮既是张紧装置的一部分，也引导履带正确卷绕， 但不能引导机器转向； 5、履带式行走系结构复杂，金属消耗多，磨损严重，维 修量大，运动速度受到限制。
中南大学 杨忠炯
二、车架 型式：全梁式、半梁式两种。
全梁架式车架是一完整的框架，如东方红75拖拉机， Ca来自百度文库erpillar后置发动机式装载机等采用这种全梁式车架。