履带底盘的组成介绍及各参数的计算讲解学习
履带底盘的组成介绍及各参数的计算
式中 B – 轨链节高度； D – 销子套外径； - 轨链节最小厚度。
轨链节的主要破坏形式仍为踏面磨损。
履带板宽度b由设计规定的机械平均单位接地压力Pp确定
b Gt 2 LP p
应处理好参数b和履带接地长度L的关系。窄而长的履带， 滚动阻力小（因土壤变形阻力较小），牵引附着性能较好， 但转向阻力较大。b/L之值一般为：
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。
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。
图8-6之结构对履带防尘未考虑，这是其不足之处。在 D80A推土机轨链节的凹槽中各放置了一个防尘圈，这样 以来对于防止灰尘砂砾的进入很有效，使履带销和销子 套间的磨损大为减小，如下图8-7所示。
另一种密封式履带其结 构见右图8-8所示。
由于履带密封技术在实 践中卓有成效，国内外又研 制成功另一种密封润滑履带， 其结构见右图8-9所示。
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， Caterpillar后置发动机式装载机等采用这种全梁式车架。
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。
1、节销式啮合：驱动轮轮齿与履带板的节销进行啮合。
这种啮合方式履带销所在的圆周近似地等于驱动轮 的节圆，驱动轮轮齿作用在节销上的压力通过履带销的 中心，如图8-6和8-7所示。
《履带式底盘设计》课件
支撑轮用于支撑履带，减少行走过程中的 振动和冲击。支撑轮的位置和数量根据底 盘结构和行走需求而定。
履带式底盘的设计原则
稳定性
底盘设计应确保在各种 地形和工况下的稳定性
，防止倾翻和滑移。
效率与可靠性
设计应注重提高行走效 率和可靠性，降低故障 率，确保长期稳定运行
。
机动性
底盘应具备良好的机动 性，能够快速响应操作 指令，适应不同地形和
详细描述：优化履带式底盘设计，降低其能耗，例如优化 传动系统和动力系统，提高能量利用效率，减少燃油消耗 和排放。
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总结词：减少排放
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总结词：循环利用
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详细描述：优化履带式底盘设计，使其易于拆卸和回收利 用，提高资源的循环利用率，降低对环境的负担。
基于成本优化的履带式底盘设计
总结词
降低制造成本
01
02
详细描述
通过优化设计，降低履带式底盘的制造成本 ，例如采用低成本材料、简化制造工艺、优 化零部件结构等。
总结词
提高生产效率
03
总结词
降低维护成本
05
06
04
详细描述
优化履带式底盘设计，提高生产效率 ，例如采用标准化的零部件和模块化 的结构，简化生产流程，降低生产成 本。
性能。
履带结构优化
根据底盘结构和行走需求，对履带 结构进行优化设计，如履带宽度、 节距、履带块数目等，以提高履带 适应性和行走稳定性。
履带连接方式
选择合适的履带连接方式，如螺栓 连接、卡扣连接等，以确保履带的 可靠性和装配方便性。
驱动轮设计
驱动轮材料
01
选择具有高强度、耐磨和耐冲击性能的驱动轮材料，如铸钢、
第二章履带式底盘行驶理论
土壤种类
沼泽
P0 kpa/m
490.33~980.67
pmax kpa
29.23~56.84
沼泽土
湿粘土、松砂、耕过的土地 大粒砂、湿的中等粘土 中等粘土和湿实粘土
1 176.80~1 471.00
1 961.33~2 942.00 2 942.00~4 412.99 4 903.33~5 883.99
车辆的内部滚动阻力
• 组成：
– 驱动轮、引导轮、支重轮和托链轮转动时轴承内部产生的摩擦 力； – 上述各轮与履带轨链接触和卷绕时所产生的摩擦力； – 卷绕履带时轨链销轴和销套之间所产生的摩擦力等。
• 上述各摩擦力换算成行走机构摩擦力矩Mr又可分为两组：
– 由不变的法向压（如履带预张紧力、车辆使用重量）力产生的 摩擦力矩Mr2 ，这部分阻力矩与驱动力大小无关，相当于拖动行 驶时行走机构内部摩擦阻力矩； – 由履带的附加张紧力Ft产生的摩擦力矩Mr1 ，该摩擦阻力矩近似 与驱动力矩成正比，可以方便地用一个效率系数表示。 – Mr = Mr1 + Mr2
外部阻力为：
n 1 Kc z0 K 将压力p计算公式代人并积分得： Ff 1 2b b n 1
z0 2W Ff 1 2b pdz 0 L
内摩擦模量
假设车辆垂直载荷在两条履带上均匀分布，则土壤单位面积 上承受压力为： 车辆使用重量 Gs Kc n p p K z 2bL0 b 履带接地长度
0.8~0.9
0.6~0.7 0.5~0.6
细砂土地
开垦的田地 冻结的道路
0.10
0.10~0.12 0.03~0.04
履带底盘的分类和特点
履带底盘的分类和特点履带底盘分为橡胶和钢类，但是它们在作业中的原理都是相同的。
设备在工作中动臂顶端加装副臂，副臂与动臂成一定夹角。
起升机构有主、副两卷扬系统，主卷扬系统用于动臂吊重，副卷扬系统用于副臂吊重。
然后通过内部配有低速大扭矩液压马达行走减速机，具有高通过性能。
基本机构是通过“凸”字形行走架，结构强度高、刚性强，然后再采用折弯加工。
使得支重轮、导向轮等关键配件采用深沟球轴承，一次性加黄油润滑，从而可以免除使用中的维护和保养，加油轴端双密封结构，还能够防止泥水进入轮腔。
下面就让我们来介绍下履带底盘的结构特点吧。
一、橡胶履带底盘的结构性能特点：1、能够支承主机重量，能够实现前进、后退转弯行走等功能。
2、橡胶履带大都采用日本技术生产的建筑机械型，所能承载能力、牵引力大大大增强，具有噪音低，而且不伤及柏油路面，具有良好的行驶性能。
3、配有内藏式低速大扭矩马达行走减速机，具有高通过性能。
4、采用支重轮、导向轮采用深沟球轴承，可以通过一次性加黄油润滑，免去使用中还需要中途维护和保养加油的烦恼。
5、轴端双密封结构，保证润滑油密封不外漏，并能有效的防止泥水进入轮腔。
6、选材合理且通过合金钢并经淬火处理后使得导向轮、驱动轮齿，耐磨性好，进而使得使用寿命变长。
弹簧涨紧机构彩螺杆调节，可靠性高为多节组装桁架结构，调整节数后可改变长度，其下端铰装于转台前部，顶端用变幅钢丝绳滑轮组悬挂支承，可改变其倾角。
而对于回转支承装在底盘上，可将转台上的全部重量传递给底盘，其上装有动力装置、传动系统、卷扬机、操纵机构、平衡重和机棚等。
动力装置通过回转机构可使转台作360°回转。
回转支承由上、下滚盘和其间的滚动件组成，可将转台上的全部重量传递给底盘，并保证转台的自由转动。
从而确保设备的正常运行和作业。
二、钢制履带底盘结构性能特点：1. 支承主机重量，具有前进、后退转弯行走之功能。
2.钢制履带采用日本技术生产的建筑机械型，承载能力、牵引力大，噪音低，不伤及柏油路面，具有良好的行驶性能。
履带式机器人讲解
自动化工程学院 School of Mechanical Engineering
履带式机器人车体特性
• 轮式机器人： 优点：速度快、效率高、运动噪声低、 缺点：越障能力、地形适应能力差、转弯效率低，或转外 半径大。 适合：野外、城市环境都可以，但是地形不能太复杂，如 上楼梯难以实现 履带式机器人： 优点：越障能力、地形适应、抓地能力强，可原地转弯 缺点：速度相对较低、效率低、运动噪声较大 适合：野外、城市环境都可以，尤其在爬楼梯、越障等方 面优于轮式机器人
管道清理机器人
管道勘察机器人
履带式防爆机器人
搜救机器人
侦查型
侦查型机器人
履带式机器人的机构特点
• 形状可变履带机器人 • 所谓形状可变履带机器人，是指该机器人所用履 带的构形可以根据地形条件和作业要求进行适当 变化。该机器人的主体部分是两条形状可变的履 带，分别由两个主电动机驱动。当两条履带的速 度相同时，机器人实现前进或后退移动；当两条 履带的速度不同时，机器人实现转向运动。当主 臂杆绕履带架上的轴旋转时，带动行星轮转动， 从而实现履带的不同构形，以适应不同的运动和 作业环境
形状可变履带机器人外形结构示 意图
博学笃行 盛德日新
履带式机器人
自动化工程学院
1916年9月，英法联军与德 军在法国索姆河畔展开激战。 英军突然出动了49辆黑黝黝的 钢铁怪物，以每小时6千米的速 度在松软的土地上隆隆地冲向 德军阵地。打得德军人仰马翻。 这就是最早的实战坦克。坦克 为什么能在松软和泥泞的土地 上快速行驶呢？这与它那双 “铁脚板”----履带是不开的。
履带底盘原理
履带底盘原理履带底盘是一种用于履带式车辆的底盘结构，它是由履带、履带轮、支撑轮、导向轮、传动装置等部件组成的。
履带底盘的原理是利用履带在地面上的摩擦力来驱动车辆前进，同时通过履带轮、支撑轮和导向轮来保持履带的稳定性和方向性。
下面将详细介绍履带底盘的原理及其工作过程。
首先，履带是履带底盘的核心部件，它由许多金属链节或橡胶链节相互连接而成。
当履带底盘行驶时，履带与地面产生摩擦力，通过这种摩擦力来推动车辆前进。
同时，履带的柔韧性可以适应不同地形的变化，使车辆能够在复杂的路况下行驶。
其次，履带轮是用来传递动力给履带的重要部件。
履带轮通常由驱动轮和托辊组成，驱动轮通过传动装置与发动机相连，当发动机工作时，驱动轮会带动履带旋转，从而推动车辆前进。
托辊则起到支撑履带的作用，使履带能够紧密贴合地面，减少能量损耗。
再次，支撑轮和导向轮也是履带底盘不可或缺的部件。
支撑轮位于履带底盘的底部，用来支撑车辆的重量，并通过悬挂系统减少震动，提高行驶的稳定性和舒适性。
导向轮则位于履带底盘的前部或后部，用来控制履带的走向，保持车辆的方向稳定。
最后，传动装置是履带底盘的动力来源，它通常由发动机、变速箱和传动轴组成。
发动机产生动力，经过变速箱调节后传递给传动轴，再通过传动轴传递给履带轮，从而驱动履带底盘行驶。
综上所述，履带底盘的原理是利用履带在地面上的摩擦力来推动车辆前进，同时通过履带轮、支撑轮和导向轮来保持履带的稳定性和方向性。
履带底盘的工作过程是由发动机产生动力，经过传动装置传递给履带轮，再通过履带的摩擦力推动车辆前进。
履带底盘因其稳定性和通过性好，被广泛应用于各种履带式车辆中，如坦克、工程机械等。
挖掘机履带行走机构参数分析及选型应用
挖掘机履带行走机构参数分析及选型应用摘要：分析了挖掘机履带行走机构参数和工作原理，并对底盘件进行了介绍，为设计选型提供了依据。
关键词：挖掘机；履带行走机构；四轮一带；张紧装置履带行走机构是液压挖掘机用得最多的一种行走机构，其主要优点是：具有较大的牵引力和较低的接地比压，具有良好的越野性能和爬坡能力，在任何路面行走均有良好的通过性，转弯半径小、机动灵活。
挖掘机履带行走机构运行速度较低，通常在两种速度0-3.5km/h和0-5.5km/h之间切换。
1.结构示意履带行走机构是履带式挖掘机的支承底座，用来支承挖掘机的所有机构、承受工作装置在工作过程中所产生的力，并使挖掘机能做工作性和短距离转场性移动。
履带行走机构主要包括引导轮、张紧装置、组合式行走架、托链轮、支重轮、驱动装置、履带总成组成。
当驱动装置运转时，迫使驱动轮卷动履带，导向轮再把履带铺设到地面上，从而使挖掘机借支重轮沿着履带轨道向前运行。
2.履带行走机构主要参数分析2.1平均接地比压当机器重心在水平面上的投影与履带接地区段的几何中心相重合，且履带接地区段面积都很光滑并近似于水平状态时，按上述公式计算的结果与实际情况非常接近。
平均接地比压是履带机器的一个重要指标，在挖掘机的使用说明书中一般都注明。
为了降低平均接地比压，通常采用加长或加宽带履带。
2.2牵引力由液压马达发出的转矩经传动系统和驱动轮把履带的工作区段张紧，引起支承面和地面间的相互作用而产生牵引力。
同时，地面给履带支承面一个切向反作用力，此力的方向与履带行走方向一致，推动挖掘机前进。
挖掘机行走时，需要不断克服行走中所遇到的各种运动阻力，牵引力也就是用于克服这些阻力的。
牵引力计算原则是行走装置的牵引力应该大于总阻力，而牵引力又不应该超过机器与地面的附着力，其计算公式为：2.3运行总阻力挖掘机行走时需要克服的阻力很多，主要有：履带运行的内阻力、土壤变形的阻力、坡度阻力、转弯阻力、风载阻力、惯性阻力等，总称为运行总阻力。
1-2履带式底盘行驶理论
2011-4-9
µTr0 ( β + 2α ) Z k 2π µTr0 ( β + 2α ) η µk = 1 − ⋅ = 1− 2π TZ k t0 t0
如果机械反向行驶时 驱动轮在前， 如果机械反向行驶时，驱动轮在前，此时履带驱动区效率 反向行驶 为
ZFS
η µk = 1 −
'
µr0 ( β + 2α1 + 2 β1 )
16
相同的履带支承面积， ② 相同的履带支承面积 ， 采用狭窄而长的履带比宽而短的 的结论一致。 履带附着性能要好， 履带附着性能要好，这与影响 Pf2 的结论一致。
2011-4-9
ZFS
17
2011-4-9
轮式和履带式行走机构滑转曲线的比较： 的增大而增升较快， ①轮式较履带式 δ 随 PK 的增大而增升较快， 较大。 即在同一 PK下，δ 较大。 最大值大。 ②履带式的 Pk Gϕ 最大值大。
12
考虑支重轮在履带支重区段上的摩擦滚动及支重轮轴 承中的摩擦， 因此， 在履带支承长度一定时， 承中的摩擦 ， 因此 ， 在履带支承长度一定时 ， 增大支重 轮半径， 轮半径 ， 而减少其数目会减小 Pfa ， 但数目太少又会造 成接地比压不均匀，一般为5 成接地比压不均匀，一般为5~7个。
2011-4-9
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Pf = Pf 1 + Pf 2
Pf = Gf
G —整机使用重量 整机使用重量
2011-4-9
滚动阻力系数， f —滚动阻力系数，查表可得
四、履带行走机构的附着性能
c) 履带支承段下土壤的剪切变形
ZFS
a) 土壤的抗剪曲线
b) 履带行走机构的滑转曲线
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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；
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；
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。
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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。
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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。
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。
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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
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， Caterpillar后置发动机式装载机等采用这种全梁式车架。
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
ql 3 P
8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
第二篇 工程机械行走系
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。
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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。
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
度，断面高度也适当增加。
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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。
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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。
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 1GL
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；
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。
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；