613型履帶式挖掘機(jī)底盤(pán)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、word 本科畢業(yè)論文〔設(shè)計(jì)〕 論文〔設(shè)計(jì)〕題目： 613型履帶式挖掘機(jī)底盤(pán)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 院：機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)化 班 級(jí)：機(jī) 自 105 學(xué) 號(hào)： xxxxxxx 學(xué)生：xxxxxxx 指導(dǎo)教師： xxxxx 2014年 5 月 23 xx大學(xué)本科畢業(yè)論文〔設(shè)計(jì)〕 誠(chéng)信責(zé)任書(shū) 本人重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文〔設(shè)計(jì)〕，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)展研究所完成。畢業(yè)論

2、文〔設(shè)計(jì)〕中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。 特此聲明。 論文〔設(shè)計(jì)〕作者簽名： xxx 日期：xxx 全套十二圖紙本人都有，如假如需要請(qǐng)加QQ734558496，價(jià)錢(qián)好商量，支付寶交易。 57 / 59 摘 要3 Abstract4 第一章 緒論5 1.1 液壓挖掘機(jī)在現(xiàn)代化建設(shè)中的作用5 1.2 液壓挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和根本類(lèi)型5 1.2.1 底盤(pán)的分類(lèi)與主要優(yōu)缺點(diǎn)5 1

3、.2.2 液壓挖掘機(jī)的根本類(lèi)型與主要特點(diǎn)7 1.3 國(guó)外液壓挖掘機(jī)研究現(xiàn)狀與開(kāi)展趨勢(shì)9 1.3.1 研究現(xiàn)狀9 1.3.2 開(kāi)展趨勢(shì)9 1.4 課題設(shè)計(jì)的目的和意義9 1.5 本設(shè)計(jì)所要完成的主要任務(wù)10 第二章 總體方案設(shè)計(jì)10 2.1 履帶式液壓挖掘機(jī)的組成11 2.2 設(shè)計(jì)依據(jù)11 2.2.1 履帶式行走裝置的主要特點(diǎn)11 2.3 總體設(shè)計(jì)原如此11 2.4 動(dòng)力裝置的比擬與選型12 2.5 行走方式的比擬與選擇13 第三章 主要參數(shù)確實(shí)定14 3.1 總體幾何尺寸的設(shè)計(jì)15 3.2 驅(qū)動(dòng)輪主要參數(shù)確實(shí)定與強(qiáng)度校核18 3.3

4、 行走裝置的牽引力計(jì)算20 3.4 液壓馬達(dá)的選取和傳動(dòng)比的計(jì)算23 第四章 緊裝置的設(shè)計(jì)25 4.1 緊裝置需要滿足的條件25 4.2 液壓挖掘機(jī)緊裝置的結(jié)構(gòu)與工作原理25 25 第五章 減速器的方案設(shè)計(jì)28 5.1 減速器的功用與分類(lèi)29 29 5.1.2 減速器的分類(lèi)29 5.2 減速器方案的選擇與傳動(dòng)方案確實(shí)定31 5.2.1 減速器方案的選擇31 5.2.2 行星減速器傳動(dòng)方案的選定31 5.2.3 減速器傳動(dòng)比的分配???32 5.3 行星減速器齒輪配齒與計(jì)算33 5.3.1 行星排齒輪的配齒33 35 35 36 37 5

5、.7 各行星齒輪幾何尺寸計(jì)算38 5.7.1 第Ⅰ排行星齒輪的幾何尺寸38 5.7.2 第Ⅱ排行星輪的幾何尺寸42 5.8 各行星齒輪強(qiáng)度校核44 44 5.8.2 太陽(yáng)輪和行星輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核46 5.8.3 齒輪材料選擇47 第六章 減速器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)49 6.1 齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算49 6.2 傳遞連接49 6.3 軸承選用與校核與其他附件說(shuō)明50 6.3.1 軸承選用與校核50 6.3.2 其他附件說(shuō)明51 第七章 四輪一帶選型52 7.1 履帶的選取52 7.2 驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)53 7.3 導(dǎo)向輪的選型53 7.4 支重

6、輪選型54 55 第八章 設(shè)計(jì)工作總結(jié)56 參考文獻(xiàn)56 致 謝58 附 錄59 摘 要 隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)持續(xù)迅猛開(kāi)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，我國(guó)正迎來(lái)新的一次根底工程建設(shè)的高潮。這些根底工程的建設(shè)，勢(shì)必大量用到工程機(jī)械，而挖掘機(jī)在工程機(jī)械中又占有重要地位。所以，挖掘機(jī)在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)開(kāi)展中占有重要地位，可以預(yù)見(jiàn)到，挖掘機(jī)的制造和改良研發(fā)將引來(lái)新的機(jī)遇，三一重工今年來(lái)優(yōu)秀的業(yè)績(jī)也從側(cè)面證明了。 本次設(shè)計(jì)的主要容為：613型履帶式挖掘機(jī)底盤(pán)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；繪制裝配草圖和總裝配圖；動(dòng)力源選擇與有關(guān)參數(shù)確實(shí)定；行走裝置牽引力的計(jì)算；傳動(dòng)方式比擬與選擇、傳動(dòng)方案確實(shí)定與傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)

7、計(jì)；行星減速器與零、部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要零件強(qiáng)度校核；緊裝置、行走架和四輪一帶的選型設(shè)計(jì)；繪制零、部件圖和總裝配圖，編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 本設(shè)計(jì)是先提出設(shè)計(jì)方案，再根據(jù)設(shè)計(jì)要求、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、實(shí)際生產(chǎn)情況從中找出最適宜的方案。還需考慮每個(gè)零部件與整體部件的配合，從外觀到部全面考慮，以期設(shè)計(jì)出最適宜實(shí)際生產(chǎn)的挖掘機(jī)。 關(guān)鍵詞：工程機(jī)械 挖掘機(jī) 行走機(jī)構(gòu) 減速器 Abstract With the continued rapid development of China's economy, accelerate the proces

8、s of urbanization, China is ushering in a new basis for the construction of a climax. The construction of these infrastructure projects, is bound to a large number of used construction machinery, engineering machinery and excavators and occupies an important position. So, excavators in China's econo

9、mic development occupies an important position, it is foreseeable that the excavator manufacturing and improvements will lead to new opportunities for research and development, Sany outstanding performance this year also proved from the side. The design for the main elements: 613 hydraulic excavato

10、r chassis overall programme design; drawing assembly and the assembly the draft map; power source selection and the determination of the relevant parameters; traction devices running the calculation; transmission pared with the choice of transmission programme Transmission System and the determinati

11、on of the technical design; planet reducer and zero, the design of ponents, the main strength checking parts; tensioning device, and four walk-around type design; drawing zero, ponents and the assembly plans Map, prepared by the Design of brochures. The design is first proposed design, according to

12、 the design requirements, economy, practicality, find out the actual production of the most appropriate solution. Need to consider with each ponent and integral part of the full consideration from the exterior to the interior, in order to design the most suitable for the actual production of excavat

13、ors. Keywords: Construction Machinery Excavator Travel agency Reducer 第一章 緒論 1.1 液壓挖掘機(jī)在現(xiàn)代化建設(shè)中的作用 液壓挖掘機(jī)是在機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)的根底上開(kāi)展起來(lái)的。它的工作過(guò)程是以鏟斗的切割刃切削土壤，鏟斗裝滿后提升、回轉(zhuǎn)至卸土位置，卸空后的鏟斗再回到挖掘位置并開(kāi)始下一次的作業(yè)。因此，液壓挖掘機(jī)是一種周期作業(yè)的土方機(jī)械。 液壓挖掘機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)一樣，在工業(yè)與民用建筑、交通運(yùn)輸、水利施工、露天采礦與現(xiàn)代化軍事工程中都有著廣泛的應(yīng)用，是各種土石方施工中不可缺少的一種重要

14、機(jī)械設(shè)備。 在建筑工程中，可用來(lái)挖掘基坑、排水溝，拆除舊有建筑物，平整場(chǎng)地等。更換工作裝置后，可進(jìn)展裝卸、安裝、打樁和拔除樹(shù)根等作業(yè)。 在水利中，可用來(lái)開(kāi)挖水庫(kù)、運(yùn)河、水電站堤壩的基坑、排水或灌溉的溝渠，疏浚和挖深原有河道等。 在鐵路、公路建設(shè)中，用來(lái)挖掘土方、建筑路基、平整地面和開(kāi)挖路旁排水溝。 在石油、電力、通信業(yè)的根底建設(shè)與市政建設(shè)中，用來(lái)挖掘電纜溝和管道溝等。 在露天采礦場(chǎng)上，可用來(lái)剝離表土、采掘礦石或煤，也可用來(lái)進(jìn)展堆棄、裝載和鉆孔等作業(yè)。 在軍事工程中，可用來(lái)筑路、挖壕溝和掩體、建造各種軍事建筑物。 所以，液壓挖掘機(jī)作為工程機(jī)械的一個(gè)重要品種，對(duì)于減輕工人繁重的體力勞

15、動(dòng)，提高施工機(jī)械化水平，加快施工進(jìn)度，促進(jìn)各項(xiàng)建設(shè)事業(yè)的開(kāi)展，都起著很大的作用。據(jù)建筑施工部門(mén)統(tǒng)計(jì)，一臺(tái)容量為1.0 的液壓挖掘機(jī)挖掘Ⅰ~Ⅳ級(jí)土壤時(shí)。每班生產(chǎn)率大約相當(dāng)于300~400和工人一天的工作量。因此，大力開(kāi)展液壓挖掘機(jī)，對(duì)于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和加速國(guó)民經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展具有重要意義。 1.2 液壓挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和根本類(lèi)型 1.2.1 底盤(pán)的分類(lèi)與主要優(yōu)缺點(diǎn) 履帶底盤(pán)有著橡膠和鋼類(lèi)之分，當(dāng)然在作業(yè)中的原理都是一樣的。設(shè)備在工作中動(dòng)臂頂端加裝副臂，副臂與動(dòng)臂成一定夾角。起升機(jī)構(gòu)有主、副兩卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)，主卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)用于動(dòng)臂吊重，副卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)用于副臂吊重。 然后通過(guò)部配有低速大扭矩液壓馬達(dá)行走減速

16、機(jī)，具有高通過(guò)性能。根本機(jī)構(gòu)是通過(guò)“凸〞字形行走架，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、剛性強(qiáng)，然后再采用折彎加工。使得支重輪、導(dǎo)向輪等關(guān)鍵配件采用深溝球軸承，一次性加黃油潤(rùn)滑，從而可以免除使用中的維護(hù)和保養(yǎng)，加油軸端雙密封結(jié)構(gòu)，還能夠防止泥水進(jìn)入輪腔。 下面就讓我們來(lái)介紹下履帶底盤(pán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)吧。 一、橡膠履帶底盤(pán)的結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)： 1、能夠支承主機(jī)重量，能夠?qū)崿F(xiàn)前進(jìn)、后退轉(zhuǎn)彎行走等功能。 2、橡膠履帶大都采用日本技術(shù)生產(chǎn)的建筑機(jī)械型，所能承載能力、牽引力大大大增強(qiáng)，具有噪音低，而且不傷與柏油路面，具有良好的行駛性能。 3、配有藏式低速大扭矩馬達(dá)行走減速機(jī)，具有高通過(guò)性能。 4、采用支重輪、導(dǎo)向輪采用深溝球

17、軸承，可以通過(guò)一次性加黃油潤(rùn)滑，免去使用中還需要中途維護(hù)和保養(yǎng)加油的煩惱。 5、軸端雙密封結(jié)構(gòu)，保證潤(rùn)滑油密封不外漏，并能有效的防止泥水進(jìn)入輪腔。 6、選材合理且通過(guò)合金鋼并經(jīng)淬火處理后使得導(dǎo)向輪、驅(qū)動(dòng)輪齒，耐磨性好，進(jìn)而使得使用壽命變長(zhǎng)。彈簧漲緊機(jī)構(gòu)彩螺桿調(diào)節(jié)，可靠性高為多節(jié)組裝桁架結(jié)構(gòu)，調(diào)整節(jié)數(shù)后可改變長(zhǎng)度，其下端鉸裝于轉(zhuǎn)臺(tái)前部，頂端用變幅鋼絲繩滑輪組懸掛支承，可改變其傾角。 而對(duì)于回轉(zhuǎn)支承裝在底盤(pán)上，可將轉(zhuǎn)臺(tái)上的全部重量傳遞給底盤(pán)，其上裝有動(dòng)力裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、操縱機(jī)構(gòu)、平衡重和機(jī)棚等。動(dòng)力裝置通過(guò)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可使轉(zhuǎn)臺(tái)作360°回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)支承由上、下滾盤(pán)和其間的滾動(dòng)件組成，可將轉(zhuǎn)

18、臺(tái)上的全部重量傳遞給底盤(pán)，并保證轉(zhuǎn)臺(tái)的自由轉(zhuǎn)動(dòng)。從而確保設(shè)備的正常運(yùn)行和作業(yè)。 二、鋼制履帶底盤(pán)結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)： 1. 支承主機(jī)重量，具有前進(jìn)、后退轉(zhuǎn)彎行走之功能。 2.鋼制履帶采用日本技術(shù)生產(chǎn)的建筑機(jī)械型，承載能力、牽引力大，噪音低，不傷與柏油路面，具有良好的行駛性能。 3. 配有藏式低速大扭矩馬達(dá)行走減速機(jī)，具有高通過(guò)性能。 4. 形行走架，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度大，利用折彎加工。 5. 支重輪、導(dǎo)向輪采用深溝球軸承，一次性加黃油潤(rùn)滑，免使用中維護(hù)和保養(yǎng)加油。 6. 軸端雙密封結(jié)構(gòu)，保證潤(rùn)滑油密封不外漏，并能防止泥水進(jìn)入輪腔。 7. 支重輪，導(dǎo)向輪、驅(qū)動(dòng)輪齒采用合金鋼并經(jīng)淬火處理，耐

19、磨性好，使用壽命長(zhǎng)。 1.2.2 液壓挖掘機(jī)的根本類(lèi)型與主要特點(diǎn) 液壓挖掘機(jī)的種類(lèi)繁多，可以從不同角度對(duì)其來(lái)寫(xiě)進(jìn)展劃分。 （1） 根據(jù)液壓挖掘機(jī)主要機(jī)構(gòu)傳動(dòng)來(lái)寫(xiě)劃分 根據(jù)液壓挖掘機(jī)主要機(jī)構(gòu)是否全部采用液壓傳動(dòng)，分為全液壓傳動(dòng)和非全液壓〔或稱半液壓〕傳動(dòng)兩種。如圖1.1和圖1.2所示為某小型和中型液壓挖掘機(jī)。假如挖掘、回轉(zhuǎn)、行走等幾個(gè)主要機(jī)構(gòu)的動(dòng)作均為液壓傳動(dòng)，如此稱為全液壓挖掘機(jī)。假如液壓挖掘機(jī)中的某一個(gè)機(jī)構(gòu)采用機(jī)械傳動(dòng)如此稱其為非液壓挖掘機(jī)。一般來(lái)說(shuō)，這種區(qū)別主要表現(xiàn)在行走機(jī)構(gòu)上，對(duì)液壓挖掘機(jī)來(lái)說(shuō)，工作裝置與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)必須是液壓傳動(dòng)，只有行走機(jī)構(gòu)有的為液壓傳動(dòng)，有的為機(jī)械傳動(dòng)。

20、 圖1.1 小型全液壓挖掘機(jī)圖1.2 中型全液壓挖掘機(jī) 〔2〕根據(jù)工作裝置劃分 根據(jù)工作裝置結(jié)構(gòu)不同，可分為鉸鏈?zhǔn)胶蜕炜s臂式挖掘機(jī)，鉸鏈?zhǔn)焦ぷ餮b置應(yīng)用較為普遍。 這種挖掘機(jī)的工作裝置靠各構(gòu)件繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)完成作業(yè)。伸縮臂式挖掘機(jī)的動(dòng)臂由主臂與伸縮臂組成，伸縮臂可在主臂伸縮，還可以變幅。伸縮臂前端裝有鏟斗，適于進(jìn)展平整和清理作業(yè)，尤其是休整溝坡。 〔3〕根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的類(lèi)型劃分 根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的不同，液壓挖掘機(jī)可分為履帶式、輪胎式、汽車(chē)式、懸掛式和拖式。 履帶式液壓挖掘機(jī)應(yīng)用最廣，在任何路面行走均有良好的通過(guò)性，對(duì)土壤有足夠的附著力，接地比壓小，作業(yè)時(shí)不需設(shè)支腿，適用圍較大。在土質(zhì)松軟或沼澤

21、地帶作業(yè)的液壓挖掘機(jī)，還可以通過(guò)加寬和履帶來(lái)降低接地比壓。為防止對(duì)路面的碾壓破壞。有些液壓挖掘機(jī)還采用了橡膠履帶。通常，履帶行走的液壓挖掘機(jī)多為全液壓傳動(dòng)。 輪胎式液壓挖掘機(jī)具有行走速度快，機(jī)動(dòng)性好，可在多種路面上行走的特點(diǎn)。近年來(lái)，輪胎式挖掘機(jī)的生產(chǎn)量日益增長(zhǎng)。。 圖1.3 輪胎式液壓挖掘機(jī) 這種挖掘機(jī)一般都是四支點(diǎn)，但也有三支點(diǎn)的，與后輪形成三點(diǎn)支承，這種形式不需要在前軸上采用平衡懸掛，簡(jiǎn)化了前橋結(jié)構(gòu)，減小了機(jī)械的轉(zhuǎn)彎半徑，提高了機(jī)動(dòng)性。目前，輪胎式液壓挖掘機(jī)的行走局部多數(shù)采用機(jī)械傳動(dòng)和單獨(dú)液壓馬達(dá)的集中傳動(dòng)。 懸掛式液壓挖掘機(jī)是將工作裝置安裝在輪胎式或履帶式拖拉機(jī)上，可以達(dá)到

22、一機(jī)多用的目的，這種挖掘機(jī)拆裝方便，本錢(qián)低廉。 汽車(chē)式液壓挖掘機(jī)一般采用標(biāo)準(zhǔn)式的汽車(chē)底盤(pán)，速度快，機(jī)動(dòng)性好。 拖式液壓挖掘機(jī)沒(méi)有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，行走時(shí)由拖拉機(jī)牽引。 1.3 國(guó)外液壓挖掘機(jī)研究現(xiàn)狀與開(kāi)展趨勢(shì) 1.3.1 研究現(xiàn)狀 近些年來(lái)，隨著微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制技術(shù)通信技術(shù)等新技術(shù)的日益滲透液壓挖掘機(jī)技術(shù)中，智能化的進(jìn)一步應(yīng)用，使得動(dòng)力系統(tǒng)部一些控制元件能夠隨著挖掘機(jī)具體工作狀況而改變，從而提高工作效率，使操縱變得更容易。世界各工業(yè)興旺國(guó)家的液壓挖掘機(jī)技術(shù)得以迅速提高，像國(guó)外的這些廠家如日本的小松、日立、神鋼、住友等，美國(guó)的卡特，韓國(guó)的大宇、現(xiàn)代，尤其是德國(guó)的挖掘機(jī)，技術(shù)都已

23、經(jīng)很先進(jìn)了。而今，挖掘機(jī)技術(shù)更是朝著智能、環(huán)保的方向開(kāi)展，像Carnegie Mellon 大學(xué)的自主裝載系統(tǒng)、澳大利亞機(jī)器人中心、英國(guó)蘭卡斯特大學(xué)的智能挖掘機(jī)等都在開(kāi)始新興技術(shù)的融合開(kāi)展，上世紀(jì)80 年代初, 美國(guó)Kraft TeleRobtics 公司和John Deere 公司等都相繼成功開(kāi)發(fā)出遙控挖掘機(jī)，日本小松制作所以PC200- 2 型液壓挖掘機(jī)為根本機(jī)型進(jìn)展遙控挖掘機(jī)研制。 國(guó)研究現(xiàn)狀： 國(guó)產(chǎn)挖掘機(jī)的功能比擬單一，其衍生產(chǎn)品較少，而且國(guó)產(chǎn)挖掘機(jī)規(guī)格主要集中在30t以下，6t以下的規(guī)格比擬齊全，從1.5t-30t根本形成系列，200t以上 根本空白，因此我國(guó)挖掘機(jī)還處于“

24、開(kāi)展期〞。我國(guó)挖掘機(jī)企業(yè)在研發(fā)體系和試驗(yàn)體系建設(shè)方面雛形難見(jiàn)，產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)根本上處于仿造階段，電控技術(shù)只有眾友等少數(shù)公司自己開(kāi)發(fā)，大多數(shù)企業(yè)都在選購(gòu)。節(jié)能減排，降噪安全部件精細(xì)作業(yè)的工作裝置、不同功能的附屬裝置等方面的研發(fā)個(gè)別企業(yè)才剛剛起步，大多數(shù)企業(yè)沒(méi)有能力涉與。目前我國(guó)挖掘機(jī)的質(zhì)量問(wèn)題主要表現(xiàn)在：結(jié)構(gòu)件、電控、發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓件等核心部件，以與諸如軸銷(xiāo)、司機(jī)室、四輪一帶等其他部件。國(guó)挖掘機(jī)廠家諸如某某玉柴、柳工股份、三一重工、宣工、徐工、山河智能、龍工集團(tuán)等，正在崛起的南特、華力、九五重工、華工、黑貓、振宇等。大學(xué)在1996 年初研制成了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的液壓挖掘機(jī)近距離無(wú)線遙控系統(tǒng), 中

25、南大學(xué)與山河智能合作也在無(wú)線遙控、GPS/GPRS、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控等方面進(jìn)展了研究, 市場(chǎng)需求： 目前來(lái)說(shuō)，挖掘機(jī)需求主要來(lái)自于大型礦山、根底設(shè)施、房地產(chǎn)和市政施工等下游行業(yè)。隨著我國(guó)城市化率的提高，以與農(nóng)業(yè)、交通、能源等都對(duì)挖掘機(jī)需求起到積極的拉動(dòng)作用。尤其是這幾年，金融危機(jī)的爆發(fā)，使得各國(guó)的經(jīng)濟(jì)都是以拉動(dòng)需主體，大搞根底建設(shè)，我國(guó)中西部地區(qū)和東北地區(qū)隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的加快和施工項(xiàng)目的增多，挖掘機(jī)市場(chǎng)需求空間很大； 1.3.2 開(kāi)展趨勢(shì) 工業(yè)興旺國(guó)家的液壓挖掘機(jī)生成較早，產(chǎn)品線齊全，技術(shù)成熟。美國(guó)德國(guó)和日本是液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國(guó)，具有較高的市場(chǎng)占有率。從20世紀(jì)后期開(kāi)始，國(guó)際上液壓

26、挖掘機(jī)的生產(chǎn)從產(chǎn)品規(guī)格上看，在穩(wěn)定和完善主力機(jī)型的根底上向大型化、微型化方向開(kāi)展；從功能上看，在滿足根本功能的根底上，向多功能化、專(zhuān)用化方向開(kāi)展；從產(chǎn)品性能上看，向高效節(jié)能化、自動(dòng)化、信息化、智能化的方向開(kāi)展。 1.4 課題設(shè)計(jì)的目的和意義 挖掘機(jī)歷來(lái)為世界各國(guó)工程機(jī)械行業(yè)永恒不變的焦點(diǎn)，但由于其復(fù)雜的制造技術(shù)、部結(jié)構(gòu)以與投入產(chǎn)出比高的特點(diǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)挖掘機(jī)所配套的關(guān)鍵液壓零 部件技術(shù)被歐美日韓所掌控，我國(guó)在挖掘機(jī)產(chǎn)品上的技術(shù)與世界先進(jìn)水平存在較 大差距。然而，近年來(lái)國(guó)產(chǎn)挖掘機(jī)品牌的市場(chǎng)占有率正在逐步攀升，一批具有較 強(qiáng)自主創(chuàng)新能力的挖掘機(jī)生產(chǎn)商在不斷壯大。從國(guó)際市場(chǎng)看，我國(guó)已經(jīng)成

27、為世界 最大的挖掘機(jī)生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)之一。但是國(guó)將近80%的市場(chǎng)份額被國(guó)外品牌占 領(lǐng)。 而今，我國(guó)的挖掘機(jī)市場(chǎng)正在蓬勃開(kāi)展，但是我們不具備核心技術(shù)和自主知 識(shí)產(chǎn)權(quán)，在發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓件、控制元件上等關(guān)鍵配套方面還完全受制于人， 因此，提高核心部件的國(guó)產(chǎn)化率、健全的配套體系就不可或缺了。 1.5 本設(shè)計(jì)所要完成的主要任務(wù) 1．613型履帶式挖掘機(jī)行走機(jī)構(gòu)總體機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，繪制裝配草圖和總裝配圖； 2．動(dòng)力源選擇與有關(guān)參數(shù)確實(shí)定； 3．牽引力的計(jì)算； 4．傳動(dòng)方式選擇、傳動(dòng)方案確實(shí)定與傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)； 5．行星式減速器、行走架與四輪一帶的選型設(shè)計(jì)； 6

28、．零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要零件強(qiáng)度、剛度校核； 7.繪制零部件圖和總裝配圖，編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 履帶式液壓挖掘機(jī)的組成 液壓挖掘機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣控制等局部組成。液壓系統(tǒng)由液壓泵、控制閥、液壓缸、液壓馬達(dá)、管路、油箱等組成。電氣控制系統(tǒng)包括監(jiān)控盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、泵控制系統(tǒng)、各類(lèi)傳感器、電磁閥等。 2.2 設(shè)計(jì)依據(jù) 2.2.1 履帶式行走裝置的主要特點(diǎn) ① 牽引力大〔通常每條履帶的牽引力達(dá)

29、機(jī)重的3540%〕，接地比小(一般為4-15),轉(zhuǎn)彎半徑小，機(jī)動(dòng)靈活； ② 采用液壓傳動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速； ③ 每條履帶各自有驅(qū)動(dòng)的液壓馬達(dá)與減速裝置 2.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù) ①T ② ③-5.3KM/h ④ 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 86KW ⑤ 爬坡能力不低于 65% 2.3 總體設(shè)計(jì)原如此 進(jìn)展液壓挖掘機(jī)的底盤(pán)總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵循以下原如此： ① 滿足使用要求、滿足經(jīng)濟(jì)性的要求、滿足勞動(dòng)保護(hù)的要求、滿足工藝性要求、滿足機(jī)器的結(jié)構(gòu)性能要求、

30、某些零件、部件滿足耐磨性要求; ② 在不增高行走裝置總高度的前提下應(yīng)使行走裝置具有較大的離地間隙，使挖掘機(jī)在不平地面上行走具有良好的通過(guò)性能，力求增強(qiáng)機(jī)器對(duì)各種運(yùn)行條件和作業(yè)要求的適應(yīng)性； ③ 要降低挖掘機(jī)的接地比壓或具有較大的支承面積，以提高挖掘機(jī)的穩(wěn)定性。挖掘機(jī)在斜坡下行時(shí)不發(fā)生超速溜坡現(xiàn)象，挖掘時(shí)不發(fā)生下滑，提高工作時(shí)的安全可靠性； ④ 挖掘機(jī)的行走裝置外型尺寸應(yīng)符合道路運(yùn)輸要求，外形美觀； ⑤ 各個(gè)部件或總成的性能應(yīng)相互協(xié)調(diào)、匹配，力求整體性能的一致和最優(yōu)化，不可盲目追求某個(gè)局部的最優(yōu)性能，否如此，可能造成整體性能惡化，或產(chǎn)生薄弱壞節(jié)； ⑥ 正確地處理繼承與創(chuàng)新的辯證關(guān)系，采

31、用成熟技術(shù)，通過(guò)深入的理論分析，進(jìn)展必要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，勇于創(chuàng)新。 2.4 動(dòng)力裝置的比擬與選型 履帶式挖掘機(jī)常用的動(dòng)力源主要有三種：電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)以與蒸汽機(jī)。每種動(dòng)力源都具有其特點(diǎn)； 〔1〕 交流與直流電機(jī) 電動(dòng)機(jī)〔Motors〕是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備，按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。他們也有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，各種電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最廣的是交流異步電動(dòng)機(jī)〔又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)〕。它使用方便、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)，但功率因數(shù)較低，調(diào)速也較困難。大容量低轉(zhuǎn)速的動(dòng)力機(jī)常用同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)不但功率因數(shù)高，而且轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無(wú)關(guān)，只決定于電網(wǎng)頻率，工作較穩(wěn)定。但它有換向器，結(jié)

32、構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，維護(hù)困難，不適于惡劣環(huán)境。 和交流電動(dòng)機(jī)相比，直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速性能好，調(diào)速圍廣，易于平滑調(diào)節(jié)，起動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；易于快速起動(dòng)、停車(chē)；易于控制。其缺點(diǎn)是：與異步電動(dòng)機(jī)比擬，直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用維護(hù)部方便，而且要用直流電源。 〔2〕 柴油機(jī) 柴油機(jī)是用柴油作燃料的燃機(jī)，屬于壓縮點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)。柴油機(jī)具有熱效率高的顯著優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于汽油機(jī)，功率大，符合工程機(jī)械向大型化開(kāi)展的趨勢(shì)。其應(yīng)用圍越來(lái)越廣。柴油機(jī)具有較好的燃油經(jīng)濟(jì)性，使用本錢(qián)低，在一樣的續(xù)駛里程，可以設(shè)置容積小些的油箱。柴油機(jī)壓縮比可以達(dá)到1 5～23，而汽油機(jī)一般控制在8～10；柴油機(jī)熱效率高達(dá)38％，而汽油

33、機(jī)為30％；柴油機(jī)工作可靠，壽命長(zhǎng)，排污量少。 隨著強(qiáng)化程度的提高，柴油機(jī)單位功率的重量也顯著降低。為了節(jié)能，各國(guó)都在注重改善燃燒過(guò)程，研究燃用低質(zhì)燃油和非石油制品燃料。此外，降低摩擦損失、廣泛采用廢氣渦輪增壓并提高增壓度、進(jìn)一步輕量化、高速化、低油耗、低噪聲和低污染，都是柴油機(jī)的重要開(kāi)展方向。 〔3〕蒸汽機(jī) 蒸汽機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械。蒸汽機(jī)有很大的歷史作用，它曾推動(dòng)了機(jī)械工業(yè)甚至社會(huì)的開(kāi)展。隨著它的開(kāi)展而建立的熱力學(xué)和機(jī)構(gòu)學(xué)為汽輪機(jī)和燃機(jī)的開(kāi)展奠定了根底。但是蒸汽機(jī)離不開(kāi)鍋爐，整個(gè)裝置既笨重又龐大；新蒸汽的壓力和溫度不能過(guò)高，排氣壓力不能過(guò)低，熱效率難以提高；它

34、是一種往復(fù)式機(jī)器，慣性力限制了轉(zhuǎn)速的提高；工作過(guò)程是不連續(xù)的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。逐漸為其他動(dòng)力裝置所代替。 綜上所述，液壓挖掘機(jī)常作業(yè)于野外，需要經(jīng)常行走移動(dòng)。由于柴油機(jī)作為動(dòng)力裝置不受電源、電纜的限制，使得液壓挖掘機(jī)移動(dòng)、行駛方便，故本設(shè)計(jì)采用了柴油機(jī)作為動(dòng)力源。 2.5 行走方式的比擬與選擇 挖掘機(jī)根據(jù)不同的行走系可分為輪胎式、履帶式等。相對(duì)履帶式而言，輪胎式行走裝置在挖掘機(jī)中用得不多，但已成為工程機(jī)械的開(kāi)展趨勢(shì)之一。主要優(yōu)點(diǎn)是：具有運(yùn)行速度高，運(yùn)行性能好，機(jī)動(dòng)性能好，利于減輕機(jī)器重量，工作點(diǎn)轉(zhuǎn)移方便、迅速、作業(yè)輔助工作時(shí)間段、生產(chǎn)效率高與本身效率高等優(yōu)點(diǎn)。但

35、輪胎式挖掘機(jī)對(duì)路面要求高，由于履帶式挖掘機(jī)的附著力大，能達(dá)到輪胎式的1.5倍，通過(guò)性好，接地比壓小，適宜在松軟地段和濕地作業(yè)，抗磨損性能好，可在碎石地段、地形起伏較大的惡劣條件下作業(yè)，爬地能力強(qiáng)，宜在山區(qū)作業(yè)。履帶式行走系比之輪胎式有以下特點(diǎn)： 〔1〕履帶式挖掘機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪只卷繞履帶而不在地面滾動(dòng)，機(jī)器全重經(jīng)支重輪壓在多片履帶板上，全部重量都是附著重量〔這相當(dāng)于全輪驅(qū)動(dòng)的輪式機(jī)器〕，加上履帶支承面上同時(shí)抓地的履齒較輪式機(jī)器同時(shí)抓地的胎面花紋多得多，所以履帶式機(jī)器的牽引附著性能要好得多。 MPa〕，所以在松軟土壤上的下陷深度小，因而滾動(dòng)阻力小，有利于發(fā)揮較大的牽引力。 〔3〕履帶銷(xiāo)子，銷(xiāo)套等

36、運(yùn)動(dòng)副使用中要磨損，要有緊裝置調(diào)節(jié)履帶緊度，它兼起一定的緩沖作用。導(dǎo)向輪既是緊裝置的一個(gè)組成局部，也是引導(dǎo)履帶正確卷繞。但不能偏轉(zhuǎn)，不能引導(dǎo)機(jī)器轉(zhuǎn)向。 〔4〕履帶式行走系重量大，運(yùn)動(dòng)慣性大，緩沖減振作用小。結(jié)構(gòu)中最好有某些彈性元件。 〔5〕履帶式行走系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬消耗多，磨損嚴(yán)重，維修量大，運(yùn)行速度受限制。 履帶式行走裝置是液壓挖掘機(jī)用得最多的一種裝置。履帶行走裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是：具有較大的牽引力和較低的接地比壓〔40150KPa〕；穩(wěn)定性好；具有良好的越野性和爬坡能力〔坡度達(dá)50%6km/h的圍?，F(xiàn)代中小型液壓挖掘機(jī)多采用雙速行走馬達(dá)，行走速度可在0km/h和0km/h之間切換。目前，

37、液壓挖掘機(jī)的履帶行走裝置，除特殊用途外，均由專(zhuān)用底盤(pán)向通用底盤(pán)開(kāi)展，不同廠家的底盤(pán)結(jié)構(gòu)形式有趨同化的趨勢(shì)。 綜上比擬，考慮到挖掘機(jī)一般在野外作業(yè)，工作載荷變化大，作業(yè)環(huán)境惡劣，技術(shù)保養(yǎng)條件差；而履帶式行走裝置又是液壓挖掘機(jī)用得最多的一種裝置。因此本設(shè)計(jì)采用了履帶式行走裝置。 經(jīng)過(guò)上述總體方案的選型設(shè)計(jì)，最終確定行走裝置的動(dòng)力路線為： 柴油機(jī)—液壓泵—控制閥—液壓馬達(dá)—制動(dòng)器—減速器—驅(qū)動(dòng)輪—履帶 第三章 主要參數(shù)確實(shí)定 3.1 總體幾何尺寸的設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)中按照標(biāo)注選定法、理論分析計(jì)算法等方法得出的參數(shù)值不可能都是完

38、全切合的。通常在設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)一些參數(shù)還不能利用以上方法完全確定，因此在本設(shè)計(jì)中有的參數(shù)采用了經(jīng)驗(yàn)公式法進(jìn)展計(jì)算。 〔1〕履帶帶長(zhǎng) ： = (13.2) 〔3.1〕 3261mm 式中： 1.5〕，本設(shè)計(jì)取=1.38； G為整機(jī)重量，本設(shè)計(jì)G =13.2噸〔本設(shè)計(jì)除特殊說(shuō)明外，G含義一樣〕。 考慮到整體布局，類(lèi)比同型產(chǎn)品可在此根底上增大10%；故可取為3587mm。 〔2〕驅(qū)動(dòng)輪與導(dǎo)向輪軸向中心距： = 〔3.2〕 (13.2) 2600mm 式中：1.2)。 考慮到整體布局，類(lèi)比同型

39、產(chǎn)品可在此根底上增大10%；故可取為2860mm。 〔3〕軌距B B=(13.2) 1890mm 式中：0.85)。 考慮到整體布局，類(lèi)比同型產(chǎn)品可在此根底上增大10%；故B 可取為2080mm。 〔4〕履帶高度H H= 〔3.4〕 (13.2) 757mm 式中:0.35)。 為了整體的整體布局，考慮將其擴(kuò)大17%左右，計(jì)算得H=890mm。 〔5〕履帶板寬b 由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得：b的值可在600800mm間取值,根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—液壓挖掘機(jī)履帶GB10677—89》規(guī)格系列查取b=600m

40、m。 〔6〕底盤(pán)總寬C C=B+b 〔3.5〕 =2080+600 =2680mm 〔7〕履帶接地長(zhǎng)度 = D 〔3.6〕 = + 0.35(- ) 〔3261-2600〕 2831mm 式中： D為驅(qū)動(dòng)輪直徑，約為-。 〔8〕后端支重輪到驅(qū)動(dòng)輪間距 =〕171 428mm 式中：2

41、.6)； =〔1517.5〕 為履帶節(jié)距，根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—液壓挖掘機(jī)履帶GB10677—89》規(guī)格系列查取=171mm。 〔9〕前端支重輪到導(dǎo)向輪間距 = 〔3.8〕 171 410mm 式中：3)。 (10) 兩端支重輪間距 = -- 〔3.9〕 =2860-410-428 =2022mm 〔11〕轉(zhuǎn)臺(tái)離地高 =

42、 (3.10) (13.2) mm 式中：0.42)。 為了整體的整體布局，考慮將其擴(kuò)大3%左右，計(jì)算得=974mm。 (12) 相鄰兩支重輪間距 =(12) (3.11) 325mm 現(xiàn)將挖掘機(jī)機(jī)體主要尺寸列于表3-1。 表3-1挖掘機(jī)機(jī)體主要尺寸 項(xiàng)目 履帶長(zhǎng)度 軌距B 輪距 履帶總高H 轉(zhuǎn)臺(tái)底部離地高 懸架底離地高 履帶板寬b 參數(shù)〔mm〕 3587 2080 2600 890 974 495 600 3.2 驅(qū)動(dòng)輪主要參數(shù)確實(shí)

43、定與強(qiáng)度校核 驅(qū)動(dòng)輪是將傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳至履帶，以產(chǎn)生使車(chē)輛運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。因此，要求驅(qū)動(dòng)輪與履帶的嚙合性能要良好，即在各種不同行駛條件和履帶不同磨損程度下嚙合應(yīng)平穩(wěn)，進(jìn)入和退出嚙合要順利，不發(fā)生沖擊、干預(yù)和脫落履帶的現(xiàn)象，其次要耐磨且便于更換磨損元件。 〔1〕主要參數(shù)確實(shí)定 1． 節(jié)距，驅(qū)動(dòng)輪節(jié)距應(yīng)與履帶節(jié)距相等，mm。 2、齒數(shù)，增加驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)，能使履帶速度均勻性改善，摩擦損失減少，但會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)輪直徑增大，引起機(jī)重和整機(jī)高度的增加。驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)一般為奇數(shù)，使得嚙合過(guò)程中每個(gè)齒都能和節(jié)銷(xiāo)嚙合。其齒數(shù)通常取，本設(shè)計(jì)中取。 3、驅(qū)動(dòng)輪直徑確實(shí)定 驅(qū)動(dòng)輪的節(jié)圓半徑按下式計(jì)算

44、： (3.12) = 31mm 驅(qū)動(dòng)輪的齒頂圓半徑按下式計(jì)算： 〔3.13〕 式中：為驅(qū)動(dòng)鏈輪的名義齒數(shù)，為實(shí)際齒數(shù)的半，如此=。 2． 齒根圓半徑的計(jì)算公式如下： 〔3.14〕 式中：為履帶節(jié)銷(xiāo)半徑，根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—液壓挖掘機(jī)履帶GB10677—89》規(guī)格系列查取mm。 3、 齒根圓弧偏心距： =0.07〔2〕 (3.15) 〔171226

45、.9〕 mm 關(guān)于驅(qū)動(dòng)輪的細(xì)部結(jié)構(gòu)件詳見(jiàn)零件圖。 〔2〕強(qiáng)度的校核 按機(jī)械零部件的計(jì)算方法驗(yàn)算輪齒的齒面接觸強(qiáng)度。驅(qū)動(dòng)輪輪齒齒面擠壓應(yīng)力應(yīng)滿足： (3.16) 式中：—驅(qū)動(dòng)輪齒寬度，； —履帶銷(xiāo)套外徑，查對(duì)應(yīng)履帶型號(hào)得； —許用用擠壓應(yīng)力；。 條件滿足，符合強(qiáng)度要求。 3.3 行走裝置的牽引力計(jì)算 牽引力計(jì)算是液壓挖掘機(jī)行走裝置設(shè)計(jì)計(jì)算的主要容之一。由于液壓挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)和油泵的主要參數(shù)與其它一些總體參數(shù)主要根據(jù)挖掘工況確定，因此，對(duì)行走裝置來(lái)說(shuō)實(shí)際上是在已定的功率條件下驗(yàn)算挖掘機(jī)的行走速度、爬坡能力和轉(zhuǎn)彎

46、能力。 牽引力計(jì)算原如此是行走裝置的牽引力應(yīng)該大于總阻力，而牽引力又不應(yīng)超過(guò)機(jī)械與地面的附著力。 履帶式挖掘機(jī)的行走裝置運(yùn)行時(shí)所發(fā)出的牽引力必需能克制如下阻力： 履帶的阻力；土壤變形等的運(yùn)行阻力；坡度阻力和轉(zhuǎn)彎阻力等。 牽引平衡方程為： = 〔3.17〕 式中：為驅(qū)動(dòng)輪的扭矩； 為驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓半徑； 為履帶牽引力： 為運(yùn)行時(shí)各阻力之和。 本設(shè)計(jì)采用在目前大多數(shù)履帶式液壓挖掘機(jī)的行走牽引力的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 〔3.18〕 下面分別對(duì)各阻力作計(jì)算。 〔1〕土壤的變形阻力 土壤對(duì)履帶行走裝置在運(yùn)行時(shí)的阻力是由

47、于履帶使土壤擠壓變形而引起的。土壤形阻力計(jì)算如下： = 〔3.19〕 =1.320 噸 式中：為土壤的變形阻力； 為運(yùn)行比阻力，考慮到挖掘機(jī)工作環(huán)境較為惡劣，所以取地面種類(lèi)為深砂類(lèi)。0.15。 〔2〕坡度阻力 坡度阻力是由于機(jī)器在斜坡上因自重的分力所引起的。設(shè)坡角度為，如此坡度阻力為： 〔3.20〕 sin34° 噸 式中：為坡度阻力； 為坡度角度，取為34°。 〔3〕轉(zhuǎn)彎阻力 履帶式運(yùn)行裝置在轉(zhuǎn)彎

48、時(shí)所受到的阻力較為復(fù)雜，其中包括履帶與地面的摩擦阻力，履帶板側(cè)面剪切土壤的阻力以與履帶板突肋擠壓土壤的阻力等等。這些阻力要全部進(jìn)展詳細(xì)計(jì)算是比擬困難的，但因第一項(xiàng)阻力最大，也是最主要的，所以重點(diǎn)研究履帶板在轉(zhuǎn)彎時(shí)與地面的摩擦力矩。 對(duì)于挖掘機(jī)來(lái)說(shuō)，由于轉(zhuǎn)彎時(shí)機(jī)器空載，而且工作裝置是懸起的。因此履帶上的比壓根本上可以看作是均勻分布的。計(jì)算如下： 〔3.21〕 =2.376 噸 式中：為轉(zhuǎn)彎阻力； 為履帶與地面摩擦系數(shù)，取值為。 〔4〕履帶運(yùn)行的阻力 履帶運(yùn)行時(shí)由于履帶銷(xiāo)軸間的摩擦以與支重輪、導(dǎo)向

49、輪和驅(qū)動(dòng)輪等滾動(dòng)阻力和軸頸摩擦阻力形成履帶運(yùn)行的阻力。粗算如下： 〔3.22〕 =0.792 噸 式中：為履帶運(yùn)行的阻力。 〔5〕不穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的慣性阻力 〔3.23〕 =0.132噸 忽略風(fēng)載阻力，如此轉(zhuǎn)彎行走阻力為： 〔3.24〕 +++0.132 噸 坡道運(yùn)行阻力為： 〔3.25〕 因?yàn)?，如此取總阻力為9.636噸。 〔6〕牽

50、引力的校核 牽引力噸，因?yàn)椋誀恳M足要求，如此牽引力為：11.220噸。每條履帶的牽引力：噸。 附著力： 〔3.26〕 COS20° 式中：為履帶和地面間的附著系數(shù)，取為0.95； 為坡度角。 所以，由此得，，滿足牽引力計(jì)算原如此，符合設(shè)計(jì)要求。 液壓馬達(dá)的選取和傳動(dòng)比的計(jì)算 綜合考慮液壓系統(tǒng)的壓強(qiáng)為30MPa，參考各廠家生產(chǎn)的液壓馬達(dá)的型號(hào)。選取神鋼LM8V170型液壓馬達(dá)，現(xiàn)將各參數(shù)列于表3-2。 表3-2液壓馬達(dá) 參數(shù) 數(shù)值〔單位〕 排量 工作壓力 32MPa 轉(zhuǎn)速 最大流量 250 由公

51、式〔3.27〕計(jì)算總傳動(dòng)比i。 〔3.27〕 式中：為驅(qū)動(dòng)輪輸出扭矩； P為液壓系統(tǒng)壓強(qiáng)； 為液壓馬達(dá)排量； 為傳動(dòng)效率分別取0.9、0.95。 第四章 緊裝置的設(shè)計(jì) 緊裝置需要滿足的條件 履帶式液壓挖掘機(jī)經(jīng)常在環(huán)境條件惡劣的場(chǎng)地工作 ,因此要求履帶緊裝置具有如下性能 :履帶受外力或牽引力作用時(shí)預(yù)緊力能實(shí)現(xiàn)平衡調(diào)節(jié) ,使前進(jìn)時(shí)不因稍受外力即松弛 ;使倒退時(shí)能產(chǎn)生足夠的牽引力 ,從而保持履帶銷(xiāo)和驅(qū)動(dòng)輪齒的正常嚙合。履帶裝置使用一段時(shí)間后 ,由于軌鏈銷(xiāo)軸套的磨損 ,造成節(jié)距增大 ,使整

52、個(gè)履帶下重 ,導(dǎo)致磨損履帶架、脫軌和掉鏈等 ,嚴(yán)重影響行走性能和使用壽命 ,因此應(yīng)能進(jìn)展調(diào)整 ,使履帶保持一定的緊度。 液壓挖掘機(jī)緊裝置的結(jié)構(gòu)與工作原理 　如圖 4-1 所示 ,為 WY20 液壓挖掘機(jī)的緊裝置結(jié)構(gòu)圖。它由導(dǎo)向輪通過(guò)緩沖彈簧和緊黃油缸固定在履帶架上。其工作原理為 :用黃油槍將黃油經(jīng)黃油嘴注入黃油缸 3 ,活塞外伸推動(dòng)緊彈簧 2 ,使導(dǎo)向輪 1 左移來(lái)緊履帶。預(yù)緊彈簧 2 具有適當(dāng)?shù)男谐?,在緊力過(guò)大時(shí)彈簧被壓縮起緩沖作用 ;過(guò)大的緊力消失后 ,被壓縮的彈簧將導(dǎo)向輪推回原位。這樣可以保證沿履帶架滑動(dòng)以改變輪距 ,保證履帶的拆裝 ,減小行走過(guò)程的沖擊 ,防止軌鏈脫軌。

53、 圖4-1 履帶緊裝置的設(shè)計(jì)最主要的是針對(duì)緩沖彈簧的設(shè)計(jì) ,在滑塊式緊結(jié)構(gòu)中 ,導(dǎo)向輪上的力直接傳給緩沖彈簧。因此 ,緩沖彈簧在設(shè)計(jì)中需考慮預(yù)緊力 ,該預(yù)緊力能保證緩沖彈簧不會(huì)在受到外來(lái)微小沖擊時(shí)就產(chǎn)生附加變形而引起履帶經(jīng)常振跳。同時(shí) ,又保證引導(dǎo)輪在各種正常工作情況下 (如倒退、轉(zhuǎn)向、下坡停車(chē)等) 不會(huì)向后移動(dòng) ,以防止脫軌 ,但預(yù)緊力過(guò)大時(shí) ,行走裝置局部零件受力大 ,增大磨損 ,降低行走效率 ,一般設(shè)計(jì)時(shí)初定預(yù)緊力 P1 =1.2F ,最大緊力為 P2 = 2P1。根據(jù) WY20 整機(jī)與行走機(jī)構(gòu)的要求 ,設(shè)計(jì)時(shí)給定的初始條件如表 1 ,緩沖彈

54、簧的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算見(jiàn)表 4-1。 表4-1緩沖彈簧結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 根據(jù)圖4-2所計(jì)算的結(jié)果 ,可以繪出緩沖彈簧如圖 4-2的工作圖。 圖4-2緩沖彈簧的工作圖 第五章 減速器的方案設(shè)計(jì) 613型液壓挖掘機(jī)減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。減速器在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，減速器是一種相對(duì)精細(xì)的機(jī)械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速。 5.1 減速器的功用與分類(lèi) 減速器的作用有以下幾點(diǎn)： ① 增扭減速，降

55、低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，增大扭矩； ② 變扭變速，工程機(jī)械作業(yè)時(shí)，牽引阻力變化圍大，而燃機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩的變化圍不大，即使用液力機(jī)械式傳動(dòng)，采用了液力變矩器也不能滿足要求，因此必須通過(guò)變換變速箱排檔以改變傳動(dòng)系的傳動(dòng)比，改變工程機(jī)械的牽引力和運(yùn)行速度，以適應(yīng)阻力的變化； ③ 實(shí)現(xiàn)空檔，以利于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)在不熄火的情況下停車(chē)。 5.1.2 減速器的分類(lèi) 減速器的分類(lèi)按其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、蝸桿減速器、行星齒輪減速器四大類(lèi)。下面對(duì)以上四種減速器的特點(diǎn)與用途作簡(jiǎn)要說(shuō)明： ① 圓柱齒輪減速器：當(dāng)傳動(dòng)比在8以下時(shí)，可采用單級(jí)圓柱齒輪減速器，大于8時(shí)，最好選用兩級(jí)〔i=8~

56、40〕和兩級(jí)以上〔i>40〕的減速器。兩級(jí)和兩級(jí)以上的圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)布置型式有展開(kāi)式、分流式和同軸式等到數(shù)種。它是 所有減速器中應(yīng)用最廣的，它傳遞功率的圍可從很小至40000KW，圓周速度也可以從很低至60~70m/s，有的甚至于高達(dá)140m/s。其結(jié)構(gòu)。 ② 圓錐齒輪減速器：它用于輸入軸和輸出軸位置布置成相交的場(chǎng)合。因?yàn)閳A錐齒輪常常是懸臂裝在軸端的，且由于圓錐齒輪的精加工比擬困難，允許的圓周速度又較低，因此圓錐齒輪減速器的應(yīng)用不如圓柱齒輪減速器那么廣。其實(shí)物如圖5.2示。 ③ 蝸桿減速器：主要用于傳動(dòng)比擬大〔i>10〕的場(chǎng)合。當(dāng)傳動(dòng)比擬大時(shí)，其傳動(dòng)結(jié) 構(gòu)緊湊，輪廓尺

57、寸小。由于蝸桿傳動(dòng)效率較低，所以蝸桿減速器不宜在長(zhǎng)期連續(xù)使用的動(dòng)力傳遞中應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)主要有蝸桿在上和蝸桿在下兩種不同的形式。蝸桿圓周速度小于4m/s時(shí)最好采用蝸桿在下式，在嚙合處能得到良好的潤(rùn)滑和冷卻。但蝸桿圓周速度大于4m/s時(shí)，為防止攪油太甚， 發(fā)熱過(guò)多，最好采用蝸桿在上式。其實(shí)物如圖5.3示。 ④ 行星減速器：行星減速器的最大特點(diǎn)是傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比圍廣，其 傳動(dòng)效率可從10w到50000kw，體積和重量比普通齒輪減速器、蝸桿減速器小得多其結(jié)構(gòu)如圖5.4示。

58、 圖5.4 行星減速器 5.2 減速器方案的選擇與傳動(dòng)方案確實(shí)定 5.2.1 減速器方案的選擇 行星齒輪減速器與普通齒輪減速器相比，前者具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，已成為世界各國(guó)機(jī)械傳動(dòng)開(kāi)展的重點(diǎn)。行星齒輪減速器的主要特點(diǎn)如下： ① 體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳遞功率大、承載能力高； ② 傳動(dòng)效率高，工作可靠。行星齒輪傳動(dòng)由于采用了對(duì)稱的分流傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，使作用中心輪和行星架等主要軸承上的作用力互相平衡，有利于提高傳動(dòng)效率； ③傳動(dòng)比大。適當(dāng)選擇傳動(dòng)類(lèi)型和齒輪數(shù)，便可利用少數(shù)幾個(gè)齒輪而獲得很大的傳動(dòng)比； ④運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)能力強(qiáng)。由于采用了數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)一樣的行星齒輪，均勻

59、地分布于中心輪的周?chē)?，從而可以使行星輪與轉(zhuǎn)臂的慣性力相互平衡； 因此，綜合考慮四種減速器的各特點(diǎn)和適用圍，本次設(shè)計(jì)選用減速器為行星齒輪減速器。 5.2.2 行星減速器傳動(dòng)方案的選定 行星減速器的傳動(dòng)形式有很多種，以下對(duì)最為典型的三種傳動(dòng)形式作簡(jiǎn)要說(shuō)明： ① 高速馬達(dá)和定軸行星混合式行走減速機(jī)構(gòu) 此種傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用定量的柱塞式、葉片式或齒輪式高速液壓馬達(dá)，行走液壓系統(tǒng)壓力一般采用中壓，而馬達(dá)的轉(zhuǎn)速較高，最高時(shí)可以達(dá)到3000r/min。所以要求齒輪減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比也比擬大。這種傳動(dòng)方式的部件通用化程度比擬高，便于安裝、使用和維修，但是軸向和徑向尺寸均較大，對(duì)中小型液壓挖掘機(jī)的最小

60、軸距和最小離地間隙都有一定的限制。 ② 低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)和一級(jí)定軸齒輪減速機(jī)構(gòu) 一級(jí)定軸齒輪減速器安裝在履帶架上，大齒輪和驅(qū)動(dòng)輪裝在同一軸上，小齒輪和行走馬達(dá)裝在同一軸上。這種方案的缺點(diǎn)是馬達(dá)的徑向尺寸大，低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)的本錢(qián)較高，使用壽命也低于高速馬達(dá)，在中小型液壓挖掘機(jī)上的使用也愛(ài)到了限制。 ③ 斜盤(pán)式軸向柱塞馬達(dá)和雙行星排減速機(jī)構(gòu) 此機(jī)構(gòu)析液壓系統(tǒng)壓力可以高達(dá)300MPa以上，馬達(dá)轉(zhuǎn)速一般在2200 r/min以，雙行星排具有較大的傳動(dòng)比，省去了定軸齒輪傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，適合于專(zhuān)業(yè)化批量生產(chǎn)。其中共齒圈式雙行星排的結(jié)構(gòu)有以下幾種，如圖5.5。 比擬上述三種典型方案：a圖為齒圈輸出

61、帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，輸出穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)比擬緊湊，布局合理，同時(shí)也能獲得較大的圖為行星架輸出，傳動(dòng)比、效率也較高；b圖齒圈固定，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。因此本設(shè)計(jì)選擇a圖結(jié)構(gòu)為減速器的傳動(dòng)方案。 〔a〕軸固定行星減速器 〔b〕齒圈固定行星減速器 圖5.5 行星減速器 減速器傳動(dòng)比的分配???由于單級(jí)齒輪減速器的傳動(dòng)比最大不超過(guò)10，當(dāng)總傳動(dòng)比要求超過(guò)此值時(shí)，應(yīng)采用二級(jí)或多級(jí)減速器。此時(shí)就應(yīng)考慮各級(jí)傳動(dòng)比的合理分配問(wèn)題，否如此將影響到減速器外形尺寸的大小、承載能力能否充分發(fā)揮等。根據(jù)使用要求的不同，可按如下原如此分配傳動(dòng)比： (1)使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力接近于相等；

62、 (2)使減速器的外廓尺寸和質(zhì)量最小； (3)使傳動(dòng)具有最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； (4)使各級(jí)傳動(dòng)齒輪的浸油深度大致相等。 5.2.4 傳動(dòng)比公式推導(dǎo) 對(duì)于a圖的傳動(dòng)公式推導(dǎo)如下：運(yùn)動(dòng)學(xué)方程為： 〔5.1〕 〔5.2〕 式中：為對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速； 為對(duì)應(yīng)的齒輪圈轉(zhuǎn)速； 為對(duì)應(yīng)的行星架轉(zhuǎn)速。 為特性參數(shù)，為對(duì)應(yīng)的齒圈與太陽(yáng)輪齒數(shù)之比〔下同〕 連接方程為： 0 將連接方程代入運(yùn)動(dòng)方程，解得傳動(dòng)比i為： 〔5.3〕 其中負(fù)號(hào)

63、表示，太陽(yáng)輪輸入與齒圈的輸出轉(zhuǎn)向方向相反。 5.3 行星減速器齒輪配齒與計(jì)算 5.3.1 行星排齒輪的配齒 行星排的正確嚙合和傳動(dòng)，應(yīng)滿足四個(gè)配齒條件，即是傳動(dòng)比條件、同心條件、裝配條件以與相鄰條件。由第四章傳動(dòng)比計(jì)算，已經(jīng)知道總傳動(dòng)比為i=41.19。 傳動(dòng)比分配公式為： 〔5.4〕 計(jì)算得到傳動(dòng)比一二級(jí)分配方案為=6.75， 取第一排太陽(yáng)輪的齒數(shù)=15， 齒圈計(jì)算公式為： (5.5) 式中：為第一排太陽(yáng)輪齒數(shù)， 為第一排齒圈齒數(shù)

64、 計(jì)算得：為86 因?yàn)?為奇數(shù)，所以齒數(shù)修正量=0.5。 所以行星輪的齒數(shù)=+=36 〔5.6〕 因?yàn)榈谝慌藕偷诙诺凝X圈數(shù)目都應(yīng)為一樣，所以第二排齒圈數(shù)目=86，第二排太陽(yáng)輪齒數(shù)由公式： ==16.86 〔5.7〕 17 因?yàn)?69，為奇數(shù)。所以齒數(shù)修正量=0.5。由公式〔5.6〕可以計(jì)算出第二排行星輪的齒數(shù)=34。綜合考慮取行星輪數(shù)目為3。 本設(shè)計(jì)配齒結(jié)果如表5.1所示： 表5.1 雙行星排各齒輪齒數(shù) 排數(shù) 太陽(yáng)輪

65、A齒數(shù) 行星輪C齒數(shù) 齒圈B數(shù)目 行星輪數(shù)目 第一排 15 36 86 3 第二排 17 34 86 3 選取中心輪A和行星輪C均采用20CrMnTi，滲碳淬火處理，齒面硬度為5862HRC，查參考文獻(xiàn)4圖6—12和圖6-27，得=1,400和=340，中心輪A和行星輪C的加工精度為6級(jí)。齒輪采用42CrMo，調(diào)質(zhì)硬度217259HB，查參考文獻(xiàn)4圖6—11和圖6—26得=780和=260，齒圈B的加工精度為7級(jí)。 由公式： m= (5.8) 式中：m為齒輪的模數(shù)；

66、Φd為齒寬系數(shù)，由參考文獻(xiàn)4表6-6查取0.6； 為算式系數(shù)，由于是直齒傳動(dòng)取12.1； 為綜合系數(shù)，由參考文獻(xiàn)4表6-15取值為1.8； 為使用系數(shù)，由參考文獻(xiàn)4表6-7取值為1.5； 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù)，由參考文獻(xiàn)4表7-12取值為1.3； 為小齒輪形變系數(shù)圖6-22取值為2.67； 由公式〔5.8〕計(jì)算得第一排行星齒輪的模數(shù)=5，第二排行星齒輪的模數(shù)=10。 第Ⅰ行星排的中心距。 太陽(yáng)輪和行星輪： = 〔5.9〕 59〔15+36〕 行星輪 和齒輪： = 〔5.10〕 5〔86-36〕 =125mm 因?yàn)椋?，此行星排需要角度變位? 以為標(biāo)準(zhǔn)中心距 中心距變動(dòng)系數(shù)為 y= 〔5.11〕 = 一對(duì)變位齒輪作無(wú)側(cè)隙嚙合時(shí)，其嚙合角為