【終稿全套】液壓挖掘機(jī)設(shè)計(jì)[含回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置]【8張CAD圖紙+文檔】

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The main parameter of this time design is to give bucket capacity:1m3 .This the main design scoop out machine of work device, the turn-over drives device, the liquid presses to spread to move principle. In the design, I adopted car dish and take in to change a work inside the larger scope, because of build to satisfy a request, upper parts turning set is a whole turn-over type, so it can Be adopting a liquid to press to spread to move control but canning make the whole machine function improve.Scoop out machine with machine type mutually through, the its excavation machine dint raised a lot of, the whole machine quality is about 26 ton, the excavation dint 140 KN, unload height about 4.59 m, the excavation depth 5.089 m, scoop out a radius 9.075 m.Keyword: the liquid press to scoop out machine; the liquid presses a control; the liquid presses system; whole turn-overs; unload; bucket.目 錄1 概述11.1 機(jī)械發(fā)展的特點(diǎn) 11.2 挖掘機(jī)械的類型 21.3 單斗液壓挖掘機(jī)的基本組成和工作原理 21.4 本次設(shè)計(jì)任務(wù) 22 設(shè)計(jì)方案32.1 工作裝置方案設(shè)計(jì) 32.1.1 工作裝置設(shè)計(jì)原則 32.1.2 反鏟裝置的組成及構(gòu)造特點(diǎn) 3 2.1.3 具體結(jié)構(gòu)方案 42.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 52.2.1 對回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的基本要求 52.2.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的選擇 52.2.3 制動(dòng)器的選擇 62.3 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 62.3.1 單斗液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過程包括下列幾個(gè)間歇?jiǎng)幼?62.3.2 對液壓系統(tǒng)的要求 63 工作裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 73.1 尺寸估計(jì) 73.2 運(yùn)動(dòng)分析 83.2.1機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù) 83.2.2 動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng) 83.2.3 斗桿的運(yùn)動(dòng)12 3.2.4 鏟斗的運(yùn)動(dòng)133.3 工作裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算143.3.1 斗形參數(shù)選擇143.3.2 轉(zhuǎn)斗挖掘阻力計(jì)算143.3.3 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇153.3.4 鏟斗機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇203.3.5 鏟斗機(jī)構(gòu)載荷分析213.3.6 斗桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇223.3.7 動(dòng)臂液壓缸，斗桿液壓缸，鏟斗液壓缸初步設(shè)計(jì)估算244 回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 254.1 滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承的選型計(jì)算254.2 回轉(zhuǎn)起動(dòng)力矩和制動(dòng)力矩計(jì)算314.3 行星減速器設(shè)計(jì)324.3.1 齒形及精度334.3.2 齒輪材料及其性能334.3.3 計(jì)算傳動(dòng)比334.3.4 分配傳動(dòng)比334.3.5 高速級設(shè)計(jì)計(jì)算344.3.6 低速級的計(jì)算454.3.7 軸的設(shè)計(jì)475 轉(zhuǎn)臺布置和整機(jī)穩(wěn)定性 475.1 轉(zhuǎn)臺布置475.2 整機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算486 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 506.1 液壓系統(tǒng)基本回路506.2系統(tǒng)初步計(jì)算和液壓元件的選用54結(jié)論56參考文獻(xiàn)57致謝58中國礦業(yè)大學(xué)2007屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第61頁1 概述1.1 機(jī)械發(fā)展的特點(diǎn)1)挖掘機(jī)品種和產(chǎn)量劇增并向多功能,高效發(fā)展為適應(yīng)各種工程對象的要求以及國際市場的競爭,七年內(nèi)品種增加1015倍,達(dá)600多種以上.為擴(kuò)大機(jī)械的使用性能,中小型單斗挖掘機(jī)還附有多達(dá)數(shù)十種可換工作裝置.大型挖掘機(jī)和斗輪挖掘機(jī)由于生產(chǎn)率高,經(jīng)濟(jì)效果顯著也發(fā)展很快.2)液壓挖掘機(jī)迅速發(fā)展液壓挖掘機(jī)由于使用性能,技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上的優(yōu)越,六十年代即開始蓬勃發(fā)展,六十年代末世界各國液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量與挖掘機(jī)總產(chǎn)量之比平均值已達(dá)到時(shí)80%以上.3)普遍重視產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化以及新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)和新材料的采用產(chǎn)品的“三化”不僅可大大縮短新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研制周期和老產(chǎn)品改進(jìn)更新?lián)Q代周期,有利發(fā)展品種,并且便于大批量生產(chǎn)、提高產(chǎn)量和質(zhì)量、降低成本、有利用用戶的使用修理以及配件的生產(chǎn)和供應(yīng).它已是組織與管理現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要手段.挖掘機(jī)主要生產(chǎn)國美、日、法、西德和蘇聯(lián)等除有國家標(biāo)準(zhǔn)外各大公司還有自己的系列標(biāo)準(zhǔn).4)生產(chǎn)專業(yè)化程度不斷提高,并重視質(zhì)量管理加強(qiáng)挖掘機(jī)及其零部件生產(chǎn)的專業(yè)化,使工廠集中精力于承擔(dān)有限部分的加工工藝,為大批量生產(chǎn)保證產(chǎn)品的質(zhì)量、降低成本增加利潤并便于產(chǎn)品的變型發(fā)展.采用主機(jī)零件廠分工協(xié)作,由幾個(gè)專業(yè)廠專門為主機(jī)廠配套.國外制造挖掘機(jī)各公司對質(zhì)量的管理都非常重視,認(rèn)為是影響企業(yè)生存和發(fā)展的重要環(huán)節(jié).各企業(yè)都沒設(shè)有質(zhì)量管理部并自成管理體系.5)重視試驗(yàn)與研究工作、提高科技人員的比例為了不斷提高挖掘機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量,改進(jìn)產(chǎn)品性能和發(fā)展新產(chǎn)品,各國普遍重視試驗(yàn)研究工作.各國大的公司企業(yè)或由國家投資建立工程機(jī)械、挖掘機(jī)的試驗(yàn)中心、試驗(yàn)研究所或室等.1.2 挖掘機(jī)械的類型挖掘機(jī)械的類型與構(gòu)造型式繁多，可按照挖掘工作原理與過程、用途、構(gòu)造特征等進(jìn)行劃分。按照用途，單斗挖掘機(jī)分為：建筑型、采礦型和剝離型等。建筑型挖掘機(jī)一般可裝置各種不同的工作裝置，進(jìn)行多種作業(yè)，故又稱通用式。按照動(dòng)力裝置，挖掘機(jī)有電驅(qū)動(dòng)、內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)和復(fù)合驅(qū)動(dòng)等，以一臺發(fā)動(dòng)機(jī)帶支挖掘機(jī)全部機(jī)構(gòu)者為單機(jī)驅(qū)動(dòng)式，以若干發(fā)動(dòng)機(jī)分別帶動(dòng)各個(gè)主要機(jī)構(gòu)者為多機(jī)驅(qū)動(dòng)式。按照傳動(dòng)方式，挖掘機(jī)分為機(jī)械傳動(dòng)式、液壓傳動(dòng)式和混合傳動(dòng)式。挖掘機(jī)的行走裝置型式有：履帶式、輪胎式、汽車式、步行式、軌道式、拖式等。單斗挖掘機(jī)工作裝置的型式很多，常用的基本型式，對于機(jī)械傳動(dòng)的挖掘機(jī)有：正鏟、反鏟、拉鏟和起重吊鉤等。本次設(shè)計(jì)斗容量為1m3,由于輪胎式液壓挖掘機(jī)的諸多優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛,輪胎式液壓挖掘機(jī)傳動(dòng)性能好,工作平穩(wěn),行走速度快,對路面沒有破壞,機(jī)構(gòu)布置合理緊湊,操作簡便靈活易實(shí)現(xiàn)“三化”.1.3 單斗液壓挖掘機(jī)的基本組成和工作原理單斗液壓挖掘機(jī)為了實(shí)現(xiàn)周期性作業(yè)要求,設(shè)有下列基本組成部分:工作裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置、傳動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)、行走裝置和輔助設(shè)備等.常用是全回轉(zhuǎn)式挖掘機(jī),其動(dòng)力裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要部分、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、輔助設(shè)備和駕駛室等都裝在可回轉(zhuǎn)的平臺上,簡稱為上部轉(zhuǎn)臺.因而常又常把這類機(jī)械概括成由工作裝置,上部轉(zhuǎn)臺和行走裝置三大部分組成.挖掘機(jī)的基本性能也就決定各組成部分的構(gòu)造和性能.液壓挖掘機(jī)由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵,把高壓油輸送到各閥,再到有關(guān)液壓執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作.1.4 本次設(shè)計(jì)任務(wù)本次設(shè)計(jì)斗容量1m3的液壓挖掘機(jī),挖掘級及以下土壤.設(shè)計(jì)任務(wù):工作裝置的運(yùn)動(dòng)分析,整體設(shè)計(jì),回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì),零件圖設(shè)計(jì),液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì).2 設(shè)計(jì)方案2.1 工作裝置方案設(shè)計(jì)2.1.1 工作裝置設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)合理的工作裝置應(yīng)滿足下列要求：1)主要工作尺寸及作業(yè)范圍能滿足要求。在設(shè)計(jì)通用反鏟裝置時(shí)要考慮與同類型，同等級機(jī)器相比的先進(jìn)性?？紤]國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并注意到參數(shù)受結(jié)構(gòu)碰撞限制等的可能性。2)整機(jī)挖掘力的大小及其分布情況應(yīng)用滿足使用要求并具有一定的先進(jìn)性。3)功率利用情況盡可能好，理論工作時(shí)間盡可能短。4)確定鉸點(diǎn)布置，結(jié)構(gòu)形式和截面尺寸形狀時(shí)盡可能使受力狀態(tài)有利。在保證強(qiáng)度、剛度和連剛性的條件下盡量減輕結(jié)構(gòu)自重。5)作業(yè)條件復(fù)雜使用情況多變時(shí)應(yīng)考慮工作裝置的通用性。采用變鉸點(diǎn)構(gòu)件或配套構(gòu)件時(shí)要注意分清主次，在滿足使用要求的前提下力求替換構(gòu)件各類少，結(jié)構(gòu)簡單，換裝方便。6)運(yùn)輸或停放時(shí)工作裝置應(yīng)有合理的姿態(tài)，使運(yùn)輸尺寸小，行駛穩(wěn)定性好，保證安全可靠并盡可能性使液壓缸載呀減載。7)工作裝置液壓缸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮三化，采用系列參數(shù)，盡可能減少液壓缸零件種類，尤其是易損件的種類。8)工作裝置的結(jié)構(gòu)形式和布置要使于裝拆和維修，尤其是易損件的更換。9)要采取合理措施來滿足特殊使用要求。2.1.2 反鏟裝置的組成及構(gòu)造特點(diǎn)反鏟裝置是中小型液壓挖掘機(jī)的主要工作裝置，目前廣泛應(yīng)用的斗容在1.6m3 以下。液壓挖掘機(jī)反鏟裝置由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗以及動(dòng)臂液壓缸、斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸和連桿機(jī)構(gòu)等組成，其構(gòu)造特點(diǎn)是各構(gòu)件之間的聯(lián)系全部采用鉸接通過液壓缸的伸縮來實(shí)現(xiàn)挖掘過程的各個(gè)動(dòng)作。動(dòng)臂的下鉸點(diǎn)與回轉(zhuǎn)平臺鉸接并以動(dòng)臂液壓缸來支承和改變動(dòng)臂的傾角通過動(dòng)臂液壓缸的伸縮可使動(dòng)臂繞下鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)而升降斗桿鉸接于動(dòng)臂的上端，斗桿與動(dòng)臂的相對位置由斗桿液壓缸控制。當(dāng)斗桿液壓缸伸縮時(shí)，斗桿便可繞動(dòng)臂上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗與斗桿前端鉸接并通過鏟斗液壓缸伸縮使鏟斗繞該點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。為增大鏟斗的轉(zhuǎn)角通常以連桿機(jī)構(gòu)與鏟斗連接。反鏟主要用于挖掘停機(jī)面以下地壤，其挖掘軌跡決定于各液壓缸的運(yùn)動(dòng)及其相互配合的情況，當(dāng)采用動(dòng)臂液壓缸工作來進(jìn)行挖掘時(shí)，可以得到最大的挖掘半徑和最長的挖掘行程。當(dāng)動(dòng)臂位于最大下傾角并以斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘工作時(shí)可以得到最大的挖掘深度尺寸，并且也有較大工業(yè)挖掘行程。在輕堅(jiān)硬的士質(zhì)條件下工作時(shí)能夠證裝滿鏟斗幫中小型挖掘機(jī)在實(shí)際工作中常以斗桿液壓缸工作進(jìn)行挖掘，以鏟斗液壓缸工作進(jìn)行挖掘時(shí)挖掘行程較短，如使用權(quán)鏟斗在挖掘行程結(jié)束時(shí)能裝滿土壤需要有較大的挖掘力以保證能挖掘較大厚度的土壤。所以一般土方工程挖掘中轉(zhuǎn)斗挖掘最常采用。實(shí)際挖掘工作中往往需要采用各種液壓缸的聯(lián)合工作。2.1.3 具體結(jié)構(gòu)方案1)動(dòng)臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式動(dòng)臂是工作裝置的主要構(gòu)件，斗桿的結(jié)構(gòu)型式往往取決于動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)形式反鏟動(dòng)臂分為整體式和組合式兩類。整體式動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡單。價(jià)廉，剛度相同時(shí)結(jié)構(gòu)重量較組合式動(dòng)臂輕。它的缺點(diǎn)是替換工作裝置較少，通用性較差為了擴(kuò)大機(jī)械通用性，提高其利用率，往往需要配備幾套不通用的工作裝置。一般說長期用于作業(yè)條件相似的反鏟采用整體動(dòng)臂結(jié)構(gòu)比較合適。因此，考慮到國內(nèi)的現(xiàn)代化建設(shè)中的西部大開發(fā)及南水北調(diào)工程。本設(shè)計(jì)采用整體式動(dòng)臂。2)動(dòng)臂液壓缸和斗桿液壓缸的布置動(dòng)臂液壓缸的連接，一般有兩種布置方案：一種是動(dòng)臂液壓缸裝于動(dòng)臂的前下方動(dòng)臂下支承點(diǎn)，可以調(diào)在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)達(dá)中心之前，并稍高于轉(zhuǎn)臺平面，它也可以設(shè)在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心之后，以改善轉(zhuǎn)達(dá)臺的受力情況，但使用反鏟作業(yè)裝置時(shí)動(dòng)臂支點(diǎn)靠后布置會(huì)影響挖掘深度。大部分中小型液壓挖掘機(jī)以反鏟作業(yè)為主，因此采用動(dòng)臂支點(diǎn)靠前布置的方案，動(dòng)臂液壓缸支于轉(zhuǎn)臺中點(diǎn)靠前處，以增加作業(yè)上方和后主，有的稱之謂是掛式液壓缸，這種方案的特點(diǎn)是動(dòng)臂下降幅度較大，在挖掘時(shí)，尤其在挖深較大壓缸往往處于受壓狀態(tài)，閉鎖能力較強(qiáng)，盡管在動(dòng)臂提升時(shí)液壓缸小腔進(jìn)油提升力矩一般尚夠用，提升速度也較快幫作為專用的反鏟裝置這種方案仍然可取。3)鏟斗的聯(lián)接鏟斗與鏟斗液壓缸的連接有三各形式，其區(qū)別主要在于液壓缸活塞端部與鏟頭號、斗桿與鏟斗的連接方式不同。4)鏟斗的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對各種鏟斗結(jié)構(gòu)形狀的共同要求是：有利二物料的自由流動(dòng)，因此鏟斗內(nèi)壁不宜設(shè)置橫向緣，棱角等斗底的縱向剖面形狀要適合各種物料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。要使物料易于卸凈，用于粘于的鏟斗裝卸時(shí)不易卸凈，因此延長了作業(yè)循環(huán)時(shí)間，降低了有效斗容量，因此可采用強(qiáng)制卸土板的粘土鏟斗。為了便于物料的鏟裝，裝入物料不易掉出，鏟斗寬度與物料顆料直徑之比應(yīng)大于4：1，當(dāng)此比值大于50：1時(shí)顆粒尺寸的影響可不考慮，視物料為均質(zhì)。裝設(shè)計(jì)齒有利于增大鏟斗與物料剛接觸時(shí)的挖掘線比壓，以便函切入或破碎陰力較的物料。2.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)單斗液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)時(shí)間約占整個(gè)工作循環(huán)時(shí)間的5040%?；剞D(zhuǎn)液壓油路的發(fā)熱量約占液壓系統(tǒng)總發(fā)熱量的3040%。因此合理地確定回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓油路和結(jié)構(gòu)方案，正確選擇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)諸參數(shù)，對提高生產(chǎn)率，改善司機(jī)的勞動(dòng)條件，減少工作裝置的沖擊等具有十分重要的意義2.2.1 對回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的基本要求1)在加速度和回轉(zhuǎn)力矩不超過允許值的前提下，應(yīng)盡可能縮短回時(shí)間。在回轉(zhuǎn)部分慣性已知的情況下，角加速度的大小變最大的回轉(zhuǎn)扭掩蔽的限制該扭矩不應(yīng)超過行走部分與地面的附著力矩。2)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷系數(shù)不應(yīng)超過允許值，非全回轉(zhuǎn)的挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)，工作裝置不應(yīng)碰撞定位器。3)回轉(zhuǎn)能量損失最小2.2.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的選擇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)分為全回轉(zhuǎn)式和半回轉(zhuǎn)式，懸掛式液壓挖掘機(jī)通常采用半回轉(zhuǎn)的的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)角度一般等于或小于180o本次設(shè)計(jì)為履帶式液壓挖掘機(jī)，因此采用全回轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。全回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，按液動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式可分為高速方案和低速方案兩類。由高速液壓馬達(dá)經(jīng)齒輪減速成器帶動(dòng)回轉(zhuǎn)小支承上的回定齒圈動(dòng)，促使轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)的稱為高速方案。其低速大扭矩液壓馬達(dá)直接帶支回轉(zhuǎn)小齒輪促使轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)的稱為低速方案。在高速方案中，通常采用行星齒輪減速成箱減速。行星齒輪減速成箱，雖然加工要求較高，但可用一般漸開線齒廓的模數(shù)銑刀進(jìn)行加工，結(jié)構(gòu)也比較緊湊，速成比大，受力好。因此獲得廣泛的應(yīng)用，高速方案一般采用斜軸式液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。此方案結(jié)構(gòu)比較緊湊，速比大，受力好，回此在液壓挖掘機(jī)中獲得廣泛的應(yīng)用，本次設(shè)計(jì)將采用斜軸式液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。高速方案還有以上優(yōu)點(diǎn)：高速成液壓馬達(dá)體積小，效率高，不需要背壓補(bǔ)油，便函于設(shè)置小制支器發(fā)熱和功率損失小，工作可靠。2.2.3 制動(dòng)器的選擇制動(dòng)器應(yīng)滿足工作安全可靠，制動(dòng)平穩(wěn)，操縱輕便靈敏等要求，在對回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用了鉗盤式制動(dòng)器。因?yàn)橥ㄟ^試驗(yàn)與蹄式制動(dòng)器相比，它具有下優(yōu)點(diǎn)：1)鉗盤式制支器所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩比較半穩(wěn)由于它無增力作用其效率系數(shù)K與磨擦系數(shù)u為直線關(guān)系。2)由于制動(dòng)盤都暴露在外，因此通風(fēng)良好，旋轉(zhuǎn)時(shí)還有自潔作用，熱穩(wěn)定性好，基本上無熱衰退現(xiàn)象，在連續(xù)多次使用情況下制動(dòng)力矩變化很小，甚至在惡劣工況下仍能正常使用。3)維修方便，不需要經(jīng)常調(diào)整間隙。4)制動(dòng)磨擦襯片磨擦均勻，使用壽命也比較長。但其也存在一些缺點(diǎn)，需采取措施減小及至消除。2.3 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)按照挖掘機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)和裝置的傳動(dòng)要求，把各種液壓元件用管路有機(jī)地連接想來的組合體叫做挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的功能是把發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能以油液為介質(zhì)，利用液壓泵轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗苓M(jìn)行傳送，然后通過液壓缸和液壓馬達(dá)等執(zhí)行元件轉(zhuǎn)返為機(jī)械能實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作。2.3.1 單斗液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過程包括下列幾個(gè)間歇?jiǎng)幼鲃?dòng)臂升降，斗桿收放，鏟斗裝卸轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)，整機(jī)行走，以及其它輔助動(dòng)作，除輔助動(dòng)作不需全功率驅(qū)動(dòng)外，其它都是挖掘機(jī)的主要?jiǎng)幼鳎紤]全功率驅(qū)動(dòng)。由于挖掘機(jī)的作出對象和工作條件變化較大，主機(jī)的工作有兩項(xiàng)特殊要求：第一，實(shí)現(xiàn)各種主要?jiǎng)幼鲿r(shí)，陰力與作業(yè)速度隨時(shí)變化，因此，要求液壓缸和液壓 馬達(dá)的壓力和流量也能相應(yīng)變化。第二，為了充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，工作過程中往往要求有兩個(gè)主要?jiǎng)幼魍瑫r(shí)進(jìn)行叫做復(fù)合動(dòng)作，這兩項(xiàng)要求需要?jiǎng)幼魍瑫r(shí)進(jìn)行叫做復(fù)合動(dòng)作，這兩項(xiàng)要求需要由液壓系統(tǒng)來保證。2.3.2 對液壓系統(tǒng)的要求單斗液壓挖掘機(jī)動(dòng)作繁雜，主要機(jī)構(gòu)經(jīng)常超支、制動(dòng)、換向、外負(fù)荷變化很大，沖擊和振動(dòng)多，而且野外我作，溫度和環(huán)境變化大，所以對液壓系統(tǒng)的要喜慶是多方面的。1)動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的傳動(dòng)要保證工作裝置的各部分可單獨(dú)動(dòng)作，也可以互相配合實(shí)現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作。2)主機(jī)工作過程中，要求工作裝置的動(dòng)作和轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)既能單獨(dú)進(jìn)行，又能作復(fù)合動(dòng)作，以提高機(jī)械生產(chǎn)率。3)挖掘機(jī)的一切動(dòng)作都是可逆的，而且要求無級變速。4)要求機(jī)械工作安全可靠，各種作業(yè)油缸要有良好的過載保護(hù)，回轉(zhuǎn)機(jī)械和行走裝置要有可靠的制動(dòng)和限速成，要防止動(dòng)臂因自重而快速成下降和整機(jī)超速溜坡。5)充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，提高傳動(dòng)效率。6)系統(tǒng)和元件應(yīng)保證在外負(fù)荷變化大和急劇振動(dòng)沖擊作用下具有足夠的可靠性。7)系統(tǒng)密封性好。8)為了減輕司機(jī)操作強(qiáng)度，要考慮采用液壓或電液伺服操裝置。本次設(shè)計(jì)將考慮選用高壓變量系統(tǒng)，雙泵雙回路，全功率變量系統(tǒng)，后續(xù)部分將對其詳細(xì)說明。3 工作裝置設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 尺寸估計(jì)參照單斗液壓挖掘估算整機(jī)各部分尺寸和工作裝置尺寸。根椐經(jīng)驗(yàn)公式求尺寸參數(shù)。線尺寸參數(shù)： (m)Kli為線向尺寸經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，G為整機(jī)質(zhì)量。1)轉(zhuǎn)臺離地高：2)底架離地高：3)臂鉸離地高：3)臂鉸離回轉(zhuǎn)中心:4)臂鉸與液壓缸鉸距:5)臂鉸與液壓缸傾角：6)缸鉸離地高度：7)臂長：標(biāo)準(zhǔn)臂尺寸系數(shù)推薦值,范圍1.71.9標(biāo)準(zhǔn)臂8)斗桿：推薦系數(shù)推薦：9)鏟斗：推薦系數(shù), 10)動(dòng)臂轉(zhuǎn)角： 11)斗桿轉(zhuǎn)角：12)鏟斗轉(zhuǎn)角：13)最大挖掘半經(jīng)：系數(shù),14)最大挖掘深度：系數(shù)，15)最大挖掘高度：系數(shù), 16)最大卸載高度：系數(shù), 3.2 運(yùn)動(dòng)分析反鏟裝置的幾何位置取決于動(dòng)臂液壓缸的長度L1斗桿液壓缸的長度L2和鏟斗液壓缸的長度L3 ，顯然，當(dāng)L1 、L2 、L3 為某一組確定值時(shí)，反鏟裝置就相應(yīng)處于一個(gè)確定的幾何位置。建立坐標(biāo)系：X軸與地面重合，Y軸與挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)中心線重合，則斗齒尖V所在的X 坐標(biāo)值就表示挖掘半經(jīng)Y坐標(biāo)，YV為正值表示挖掘高度，為負(fù)值表示挖掘深度。3.2.1 機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)分三類：原始參數(shù)，推導(dǎo)參數(shù)，特征參數(shù)，各參數(shù)見圖3-13.2.2 動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)圖 3-1 反鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)的計(jì)算簡圖1)動(dòng)臂的擺角范圍1max和各點(diǎn)瞬時(shí)坐標(biāo)（圖3-2），1max是L1的函數(shù)，動(dòng)臂上任意一點(diǎn)在任一時(shí)刻的坐標(biāo)值也是L1的函數(shù)，根據(jù)全余弦定理，當(dāng)L1=L1min和L1= L1msc時(shí)得1min=ACB0=arccos() (3-1)1max=ACB0=arccos( )(3-2)動(dòng)臂的擺角范圍：1max=1max-1min 圖3-2 動(dòng)臂擺角范圍計(jì)算簡圖圖3-3 F點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算簡圖動(dòng)臂的瞬時(shí)擺角：= arccos()-1min 列動(dòng)臂F點(diǎn)坐標(biāo)方程。 圖3-3中=BCU=1 -= arccos()- (3-3)F點(diǎn)在水平線CU之下時(shí)為負(fù),否則為正。F點(diǎn)坐標(biāo)方程： (3-4) (3-5)C點(diǎn)坐標(biāo)可由圖示2-22求得 (3-6)2)動(dòng)臂液壓缸作用力臂當(dāng)動(dòng)臂液壓缸長度為L1時(shí),動(dòng)臂液壓缸作用力臂1= (3-7)當(dāng)分別取和時(shí),可得動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的起始和終了力臂10和1z。顯然動(dòng)臂液壓缸的最大作用力臂，此時(shí) 3.2.3 斗桿的運(yùn)動(dòng)斗桿的位置參數(shù)是L1 和L2的函數(shù)，此外討論斗桿相對于動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)，也即只考慮L2的影響，斗桿機(jī)構(gòu)與動(dòng)臂機(jī)構(gòu)性質(zhì)類似，它們是四連桿機(jī)構(gòu)，但連桿比不同，在動(dòng)臂機(jī)構(gòu)中，一般L1L5,斗桿機(jī)構(gòu)中一般L9L8.1)斗桿相對于動(dòng)臂的擺角范圍由圖3-4得=- 圖3-4 斗桿機(jī)構(gòu)擺角計(jì)算簡圖2)斗桿液壓缸的作用力臂2= （3-8）當(dāng)以L2min 和L2max代入得20和2z斗桿液壓缸的最大作用力臂,此時(shí)3.2.4 鏟斗的運(yùn)動(dòng)鏟斗相對于X-Y坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)是L1 L2 和L3的函數(shù)，情況較復(fù)雜，現(xiàn)先討論鏟斗相對于斗桿的運(yùn)動(dòng)。（圖3-5）鏟斗液壓缸對N點(diǎn)的作用力臂為 (3-9)連桿HK對N點(diǎn)作用力臂為 (3-10)連桿HK對Q點(diǎn)作用力臂為圖3-5 鏟斗機(jī)構(gòu)參數(shù)示意圖鏟斗連桿機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比(3-11)i=(3-12)鏟斗相對于斗桿的擺角范圍鏟斗瞬時(shí)位置轉(zhuǎn)角為（3-13）當(dāng)取時(shí)可分求得，于是得=3.3 工作裝置設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.1 斗形參數(shù)選擇斗容量q，平均寬度B，轉(zhuǎn)斗挖掘半經(jīng)R和轉(zhuǎn)斗挖掘滿轉(zhuǎn)角是鏟斗的四個(gè)主參數(shù)，R，B，三者之間有下幾何關(guān)系：(3-14)式中土壤松散系數(shù)KS近似值1.25，q=0.4，確定，根據(jù)上式可由R，B，中作任兩值求相應(yīng)第三值。3.3.2 轉(zhuǎn)斗挖掘阻力計(jì)算轉(zhuǎn)斗挖掘時(shí)，土壤切削阻力隨挖掘深度改變而有明顯的變化 （3-15）C表示土壤硬度的系數(shù)，TV級土取C=160320；R鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)至斗齒尖距離，即轉(zhuǎn)斗切削半經(jīng)，R3=L3=1480mm；轉(zhuǎn)斗在挖掘過程中總轉(zhuǎn)角的一半；鏟斗瞬時(shí)轉(zhuǎn)角；B切削刃寬度影響系數(shù)，B=1+2.6b,其中b為鏟斗平均寬度，單位為厘米；A切削角變化影響系數(shù)，A=1.3; Z帶有斗齒的系數(shù)Z=0.75;X斗側(cè)壁厚度影響系數(shù)初步設(shè)計(jì)時(shí)，X=1.15;D切削刃擠壓土壤分力，據(jù)斗容量大小在D=1000020000N范圍內(nèi)選??；3.3.3 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇反鏟工作裝置是由幾組連桿機(jī)構(gòu)組合而成，在發(fā)動(dòng)機(jī)功率，機(jī)重等主參數(shù)以及工作裝置結(jié)構(gòu)形式即寶的條件下連桿機(jī)構(gòu)鉸點(diǎn)，位置和油缸參數(shù)選擇是否得當(dāng)，會(huì)對挖掘機(jī)性能和生產(chǎn)率帶來很大影響，以下對動(dòng)臂，斗桿，鏟斗三個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行討論。動(dòng)臂和動(dòng)臂液壓缸的布置方案很多，本設(shè)計(jì)中動(dòng)臂液壓缸置于下前方。采用彎臂能增加挖掘深度但降低了卸載高度，動(dòng)臂彎角一般可取12001400，彎角大小會(huì)對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不利本設(shè)計(jì)中1350增大液壓缸全伸時(shí)的長度比可以增大動(dòng)臂的轉(zhuǎn)角，但由于受油缸穩(wěn)定條件的限制一般取在1.61.7的范圍內(nèi)通用挖掘機(jī)中，L5取值通常駐為0.50.6L1main據(jù)統(tǒng)計(jì)最大挖掘半徑R1值一般與的值很接近，因此，由要求的R1，已定的和，在三角形CZF(圖3-6)中，已知可求得：圖3-6 最大挖掘半徑時(shí)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)計(jì)算簡圖動(dòng)臂液壓缸全伸與全縮時(shí)的力臂比按不同情況選取，以反鏟為主的通用機(jī)=0.81.1，本設(shè)計(jì)取=1，取。斗桿液壓缸全縮時(shí)，最大，常選，本設(shè)計(jì)取，取決于液壓缸布置形式，動(dòng)臂雙液壓缸結(jié)構(gòu)中這一夾角較小，為0,本設(shè)計(jì)中?。▓D3-6）。由圖3-7得最大卸載高度的表達(dá)式為：圖3-7 最大卸載高度時(shí)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)計(jì)算簡圖圖3-8 最大挖掘挖掘深度時(shí)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)計(jì)算圖（3-16）由圖3-8得最大挖掘深度絕對值的表達(dá)式為：（3-17）將兩式相加，消去并令，得： （3-18）又特征參數(shù)（3-19）因此，(3-20)將上式代入（3-18）剛得到一元函數(shù)整理得：（3-21）式中可求得，解下列方程可求， （3-22）所以，滿足由式，又因所以，3.3.4 鏟斗機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇預(yù)先設(shè)定：轉(zhuǎn)斗的轉(zhuǎn)角范圍，為了滿開足開挖和最后卸載及運(yùn)輸狀態(tài)的要求，鏟斗的總轉(zhuǎn)角往往要達(dá)到本設(shè)計(jì)中取，在時(shí)，斗齒尖為在FQ延長線上側(cè)處，由CAD作圖（圖3-9）得圖3-9圖3-103.3.5 鏟斗機(jī)構(gòu)載荷分析轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)挖掘過程為大曲率切削，挖掘過程中，因土壤厚度的變化較大，所以阻力的變化也很大，然而在挖掘機(jī)實(shí)際作業(yè)過程中轉(zhuǎn)斗挖掘土壤的縱斷面形式是多種多樣的其阻力變化情況也各不相同。轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)最大理論挖掘力應(yīng)與轉(zhuǎn)斗最大挖掘阻力相適應(yīng)，常在處，由式3-24求得由CAD作圖（3-10）得，鏟斗液壓缸的作用力：取系統(tǒng)實(shí)際工作壓力為P=24.5Mpa,液壓缸大腔工作，油缸機(jī)械效率，大腔面積為：3.3.6 斗桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇考慮因素：a.保證斗桿液壓缸產(chǎn)生足夠的斗齒挖掘力b.保證斗桿液壓缸有必要的閉鎖能力c.保證半桿的擺角范圍首先計(jì)算斗桿挖掘阻力：斗桿挖掘過程中，切削行程較長，切土壤厚度在挖掘過程中為常數(shù)，一般取斗桿在挖掘過程中總轉(zhuǎn)角，在這轉(zhuǎn)角過程中，鏟斗被裝滿，這時(shí)斗齒的實(shí)際行程為：（3-23）式中-半桿挖掘時(shí)的切削半徑，取斗桿挖掘時(shí)的切土厚度可按下式計(jì)算：斗桿挖掘阻力：（3-24）-挖掘比阻力，查得斗桿與鏟斗垂直時(shí)最小參考鏟斗液壓缸作用力代入（3-25）由圖3-11得：圖3-11斗桿機(jī)構(gòu)參數(shù)計(jì)算簡圖3.3.7 動(dòng)臂液壓缸，斗桿液壓缸，鏟斗液壓缸初步設(shè)計(jì)估算由以上計(jì)算得：初取液壓缸D=160mm4 回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承的選型計(jì)算1)當(dāng)量負(fù)荷的計(jì)算方法交叉滾柱式-作用在回轉(zhuǎn)支承上的總軸向力-作用在回轉(zhuǎn)支承上的總傾負(fù)力矩-在力矩M作用平面內(nèi)的總徑向力對于單斗液壓挖掘機(jī)，作用在回轉(zhuǎn)支承上的外負(fù)荷應(yīng)根據(jù)挖掘工況算出，根據(jù)不同的挖掘工況算出若干組值，選擇其中最大作為當(dāng)量負(fù)荷。2)反鏟工作裝置的計(jì)算位置和計(jì)算方法各參數(shù)說明：-用鏟斗液壓缸挖掘時(shí)，由整機(jī)挖掘力確定的切向挖掘力，本設(shè)計(jì)中-用鏟斗液壓缸挖掘時(shí)，由整機(jī)挖掘力確定的法向挖掘阻力，從可能出現(xiàn)的最不利情況出發(fā)，假設(shè)存在法向，其值取-轉(zhuǎn)臺上部自重,-分別表示動(dòng)臂液壓缸，斗桿液壓缸，鏟斗液壓缸自重，-分別表示動(dòng)臂和斗桿自重-鏟斗自重和斗內(nèi)土重-相應(yīng)的力臂m,對各工作位置用CAD作圖求得k-回轉(zhuǎn)支承工作條件系數(shù)，對挖掘機(jī)取k=1.41.6，本設(shè)計(jì)中取1.5.斗桿垂直于地面，斗齒尖離地面以下H深處，（本設(shè)計(jì)中取H=0.5m）,用鏟斗缸挖掘使切向斗齒力垂直于地面（圖4-1）。由圖（4-1）切向力法向力由圖（4-1）知：當(dāng)量載荷 圖4-1.在挖掘深度H處用鏟斗液壓缸挖掘由圖（4-2），得切向力：法向力：由圖（4-2）得：.在停機(jī)面上最大挖掘半徑處用鏟斗液壓缸挖掘（圖4-3）由圖4-3得，切向力法向力：由圖4-3得圖4-2圖4-3 查表選HJN-1880型滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承4.2 回轉(zhuǎn)起動(dòng)力矩和制動(dòng)力矩計(jì)算整機(jī)附著力矩 （4-1）-整機(jī)質(zhì)量 -附著系數(shù)，輪胎式取0.2回轉(zhuǎn)最大起動(dòng)力矩和最大制動(dòng)力矩不就超過行走部分與地面的附著力矩。機(jī)械制動(dòng)時(shí)，液壓制動(dòng)時(shí)為作用在轉(zhuǎn)臺上的最大制動(dòng)力矩。附著力矩制動(dòng)力矩作用在轉(zhuǎn)臺上的最大起動(dòng)力矩一般小于最大制動(dòng)力矩，其比值隨制動(dòng)方式面異。對于純液壓制動(dòng)：（4-2）采用高速油馬達(dá)時(shí)起動(dòng)力矩：初定液壓馬轉(zhuǎn)達(dá)速據(jù)表查得轉(zhuǎn)臺最佳轉(zhuǎn)速液壓馬達(dá)和轉(zhuǎn)臺間傳動(dòng)比所需液壓馬達(dá)輸出扭矩：4.3 行星減速器設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)簡圖設(shè)計(jì)4.3.1 齒形及精度采用齒形的直齒輪傳動(dòng)。精度定為6級。為提高承載能力，兩級均采用變位齒輪傳動(dòng)，要求外嚙合左右，內(nèi)嚙合左右。4.3.2 齒輪材料及其性能太陽輪和行星輪采用硬齒面，內(nèi)齒輪用軟齒面，以提高承載能力、減小尺寸。兩級都用相同的材料配搭,如下表： 齒輪材料熱處理加工精度太陽輪滲碳淬火HRC586214003506級行星輪245內(nèi)齒輪調(diào)質(zhì)HB2622936502207級4.3.3 計(jì)算傳動(dòng)比HJM-1880型滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒與之嚙合的小齒輪齒數(shù)取則行星減速器傳動(dòng)比：4.3.4 分配傳動(dòng)比按照高速級（）、低速速級（）齒面接觸相等的原則分配傳動(dòng)比。取，其q值為：計(jì)算值：以此值和傳動(dòng)比查圖得，可知4.3.5 高速級設(shè)計(jì)計(jì)算1.配齒數(shù)從彎曲強(qiáng)度的高可靠性出發(fā)，并保證必要的工作平穩(wěn)性，取。按齒面硬度，查圖得故，可用。由傳動(dòng)比條件可知，為滿足裝配條件取計(jì)算內(nèi)齒輪和行星輪齒數(shù)：實(shí)際傳動(dòng)比：配齒數(shù)結(jié)果：2初步計(jì)算齒輪主要參數(shù)1）面接觸強(qiáng)度計(jì)算太陽輪分度圓直徑輸入扭矩，載荷不均勻系數(shù)，太陽輪傳遞的扭矩式中系數(shù)，則太陽輪分度圓直徑2）曲強(qiáng)度初算模數(shù)式中系數(shù)同前，算式系數(shù),行星輪間載荷分配系數(shù)和統(tǒng)合系數(shù)分別為，齒形系數(shù).因?yàn)?所以應(yīng)按行星輪計(jì)算模數(shù) 則太陽輪直徑與接觸強(qiáng)度初算結(jié)果接近，故以這個(gè)結(jié)果進(jìn)行接觸和彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算。3齒輪變位計(jì)算1）星輪齒數(shù)由前面配齒數(shù)結(jié)果可知：初選副的變位系數(shù)和根據(jù)，和左右的限制條件，初選初算副的齒高變動(dòng)系數(shù)由圖按B查D：因，所以則確定 取2）嚙合副的計(jì)算確定叫心距和嚙合的標(biāo)準(zhǔn)中心距：根據(jù)確定的方法一，因?yàn)樾∮谟?jì)算值的圓整值，取中心距分離系數(shù) 齒高變動(dòng)系數(shù)式中查圖得，故變位系數(shù)和嚙合角在推薦值范圍內(nèi)。變位系數(shù)分配根據(jù)齒數(shù)比查圖得，時(shí)故3）嚙合副的計(jì)算中心距分離系數(shù)齒頂高變動(dòng)系數(shù)已知，用簡化公式計(jì)算式中值應(yīng)根據(jù)查圖得，變位系數(shù)所以，嚙合角在推薦值范圍內(nèi)。4.幾何尺寸的計(jì)算公式：分度圓直徑：齒頂圓直徑：齒根圓直徑：基圓直徑：齒頂高系數(shù)：太陽輪、行星輪-內(nèi)齒輪-頂隙系數(shù)：太陽輪、行星輪-內(nèi)齒輪-代入上組公式計(jì)算得：太陽輪：行星輪：內(nèi)齒輪：5.重合度計(jì)算1）傳動(dòng)端面重合度頂圓齒形曲徑太陽輪：行星輪：端面嚙合長度式中正號為外嚙合，負(fù)號為內(nèi)嚙合；-端面節(jié)圓嚙合角直齒輪則端面重合度2）端重合度頂圓齒形曲徑行星輪內(nèi)齒輪端面嚙合長度端面重合度6.齒輪強(qiáng)度檢驗(yàn).驗(yàn)算傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度1）接觸疲勞強(qiáng)度的校核太陽輪上分度圓圓周力使用系數(shù) 取動(dòng)載系數(shù) 查表得齒面載荷分配系數(shù)按7級精度非對稱支承，查表得齒間載荷分配系數(shù)按6級精度，硬齒面，查表節(jié)點(diǎn)曲域系數(shù)，查圖得彈性系數(shù)查表得鋼對鋼的接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)計(jì)算接觸應(yīng)力接觸強(qiáng)度計(jì)算的的壽命系數(shù)按工作10年，每年300天，每天14小時(shí)計(jì)算應(yīng)力力循環(huán)次數(shù)，經(jīng)計(jì)算查表得，。最小安全系數(shù)查表取潤滑劑系數(shù)選用的礦物油潤滑，查圖得速度系數(shù)查圖得粗糙度系數(shù)按，計(jì)算：，查圖得齒面工作硬化系數(shù)尺寸系數(shù)許用接觸應(yīng)力故，接觸強(qiáng)度通過。2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒向載荷分布系數(shù)由，查圖得齒間載荷分配系數(shù)行星輪間載荷分配系數(shù)太陽輪齒形系數(shù)，查圖得行星輪齒形系數(shù)，查圖得太陽輪應(yīng)力修正系數(shù) 查圖得1.82行星輪應(yīng)力修正系數(shù) 查圖得1.86重合度系數(shù)彎曲壽命系數(shù) 取1試驗(yàn)齒輪應(yīng)力修正系數(shù)按所給的太陽輪齒根圓角敏感系數(shù)查圖取0.98行星輪齒根圓角敏感系數(shù)查圖取1.01齒根表面形狀系數(shù)，查圖得最小安全系數(shù)按高可靠度，查表太陽輪彎曲應(yīng)力太陽輪許用彎曲應(yīng)力故彎曲強(qiáng)度通過。行星輪彎曲應(yīng)力行星輪許用彎曲應(yīng)力故彎曲強(qiáng)度通過。.齒的彎曲強(qiáng)度校核1）齒面接觸疲勞強(qiáng)度其中外嚙合取值不同的參數(shù)為。故，接觸強(qiáng)度通過。2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度只需計(jì)算內(nèi)齒輪，其中取值與外嚙合不販系數(shù)為故，彎曲強(qiáng)度通過。4.3.6 低速級的計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算方法和步驟與高速級相同，在此從略，僅將部分計(jì)算結(jié)果給出。1)配齒數(shù) 2)中心距3)變位計(jì)算結(jié)果外嚙合：內(nèi)嚙合：4)嚙合效率 5)幾何尺寸計(jì)算太陽輪分度圓直徑：齒頂圓直徑：齒根圓直徑：基圓直徑：齒寬：行星輪分度圓直徑：齒頂圓直徑：齒根圓直徑：基圓直徑：齒寬：內(nèi)齒輪分度圓直徑：齒頂圓直徑：齒根圓直徑：基圓：4.3.7 軸的設(shè)計(jì)1)輸入軸的設(shè)計(jì)，軸材料為45鋼確定軸的最小直徑取聯(lián)軸器選擇根據(jù)工作需要選用彈性柱銷聯(lián)軸器型號TL6。軸的各部分長度設(shè)計(jì)（略）軸的強(qiáng)度校核行星減速器受力（徑向力）互相抵消，強(qiáng)度校核時(shí)可不考慮，面軸的最小直徑根據(jù)扭矩計(jì)算得出，故強(qiáng)度肯定滿足要求。2）輸出軸的最小直徑輸出扭矩最小直徑取結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)略，強(qiáng)度符合要求。5 轉(zhuǎn)臺布置和整機(jī)穩(wěn)定性5.1轉(zhuǎn)臺布置從挖掘機(jī)的整機(jī)穩(wěn)定性分析：挖掘機(jī)的行走底盤部分的重量是固定的，重心位置也較低，是使機(jī)械穩(wěn)定的因素，而挖掘機(jī)上部的重心位置變化較大，因?yàn)橥诰驒C(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中工作裝置的位置經(jīng)常變化，鏟斗也因空斗和滿斗的原因重量不等，挖掘過程中還有土壤的反力作用在工作裝置上，這些都使整個(gè)回轉(zhuǎn)平臺上部的重心位置經(jīng)常在變化，有時(shí)重心遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過出支承滾盤外面為了平衡這些載荷力矩，回轉(zhuǎn)平臺上的較重部件通常放在轉(zhuǎn)臺尾部，此外在轉(zhuǎn)臺尾部還另加配重。為了使整機(jī)有較好的穩(wěn)定性，同時(shí)使支承滾盤受力均勻和磨損均勻，應(yīng)使挖掘機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中回轉(zhuǎn)平臺部的合力前后穩(wěn)動(dòng)均勻，所以要重視回轉(zhuǎn)平臺上各種機(jī)構(gòu)的合理布置，同時(shí)也可通過調(diào)整配重的大小來實(shí)現(xiàn)。參考WY160型液壓挖掘機(jī)，設(shè)計(jì)整機(jī)布置平面圖，本設(shè)計(jì)中，發(fā)動(dòng)機(jī)1是橫向布置的，放在回轉(zhuǎn)平臺尾部，能起到較好看平衡作用，轉(zhuǎn)臺的一邊為液壓泵2，油箱3和司機(jī)室9，另一邊為水、油冷卻器6，燃油箱7及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)8，兩側(cè)質(zhì)量基本平衡?；剞D(zhuǎn)平臺尾部還固定有配重11。圖5-1 WLY100轉(zhuǎn)臺布置示意圖1發(fā)動(dòng)機(jī)；2液壓泵；3油箱；4閥塊組件；5回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；6水油冷卻器；7燃油箱；8司機(jī)室；9配重；10回轉(zhuǎn)潤滑裝置5.2 整機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算單斗液壓挖掘機(jī)的整機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算是總體設(shè)計(jì)計(jì)算的一部分，挖掘機(jī)的穩(wěn)定性以穩(wěn)定系數(shù)K表示，它是挖掘機(jī)在工作或非工作狀態(tài)時(shí)對于傾復(fù)邊緣的穩(wěn)定力矩M1與傾復(fù)力矩M2的比值。挖掘機(jī)的穩(wěn)定根據(jù)工況的不同分為作業(yè)穩(wěn)定自身穩(wěn)定和行走穩(wěn)定三類，而作業(yè)時(shí)易出現(xiàn)失穩(wěn)，以下重點(diǎn)驗(yàn)算作業(yè)穩(wěn)定作業(yè)過程中有兩種失穩(wěn)狀態(tài)，即挖掘失穩(wěn)和卸載失穩(wěn)，挖掘過程中又是較易出現(xiàn)失穩(wěn)的作業(yè)狀態(tài)，它有以下三種工況：1）斗桿垂直于地面斗齒尖離地面以下0.5m，用鏟斗挖掘，切向阻力垂直地面法向阻力向機(jī)體，此時(shí)傾復(fù)邊緣在前支腿處（圖4-1）穩(wěn)定力矩： 傾覆力矩：此狀態(tài)下整機(jī)作業(yè)穩(wěn)定。2)最大挖掘深度H時(shí)，斗桿及鏟斗處于垂直位置，用鏟斗液壓缸挖掘，此時(shí)挖掘阻力有使整機(jī)抬起的趨勢，傾復(fù)邊緣在后支腿（圖4-2）。穩(wěn)定力矩：傾復(fù)力矩：此狀態(tài)下整機(jī)作業(yè)穩(wěn)定。3）在停機(jī)面上最大挖掘半徑處用鏟斗液壓缸挖掘，挖掘阻力W1和W2向上有使整機(jī)后傾的趨勢，傾覆邊緣在后支腿處（圖4-3）。穩(wěn)定力矩： 傾覆力矩： 此狀態(tài)下整機(jī)作業(yè)穩(wěn)定。6 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用雙泵雙回路全功率變量系統(tǒng)。雙泵雙回路系統(tǒng)中，一切執(zhí)行元件按照作業(yè)要求，分成兩組，各由一臺液壓泵驅(qū)動(dòng)，分別構(gòu)成獨(dú)立的回路，此類型的回路可以保證至少有兩個(gè)動(dòng)作能夠同時(shí)進(jìn)行，可以保證挖掘機(jī)的作業(yè)要求，較單泵或單回路系統(tǒng)優(yōu)越。分功率變量系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率平均分配給兩臺泵，每一回路擁有發(fā)動(dòng)機(jī)功率的一半，只有當(dāng)兩個(gè)回路的壓力P都處于調(diào)節(jié)范圍以內(nèi)，才能利用全部功率，假使一條回路的壓力都處于很低，超出調(diào)節(jié)范圍以外，則該回路的功率就不能充分利用。而采用全功率系統(tǒng)，只要滿足就能充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，而每臺泵各輸出功率與其工作壓力成正比系統(tǒng)最大工作壓力油泵的始調(diào)壓力合流方式由操縱者根據(jù)作業(yè)情況控制，這樣可以適應(yīng)復(fù)雜的作業(yè)條件，滿足不同的作業(yè)要求。6.1液壓系統(tǒng)基本回路基本回路由一個(gè)或幾個(gè)液壓元件組成，能夠完成特定的單一功能的典型回路，它是液壓系統(tǒng)的組成單元。本設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)采用雙泵雙回路液壓系統(tǒng)，行走、斗桿、回轉(zhuǎn)組成-一個(gè)回路，支腿、鏟斗、動(dòng)臂組成另一回路。這樣可以大限度的滿足工作需要。1)限壓回路限壓回路用來限制壓力，使其不超過某一調(diào)定值。限壓的目的是：制系統(tǒng)的最大壓力，使系統(tǒng)和元件不因過載而損壞。通常用安全閥來實(shí)現(xiàn)安全閥設(shè)置在油泵出油口附近。根據(jù)工作需要通常用溢流閥來實(shí)現(xiàn)，溢流閥可使系統(tǒng)按照調(diào)定壓力工作，多余的流量通過此閥流回油箱，因此，溢流閥是常開的。單斗液壓挖掘機(jī)執(zhí)行元件的進(jìn)油和回油回路上常成對地并聯(lián)有限壓閥限制液壓缸，液壓馬達(dá)在閉鎖狀態(tài)下的最大閉東岸壓力，若超過此壓力限壓閥打開，進(jìn)行卸載，保護(hù)了液壓元件和管道免受損壞。這種限壓閥實(shí)際起了卸荷閥的作用。一般情況下高壓系統(tǒng)限壓閥的調(diào)定壓力不超過系統(tǒng)壓力的25%，中高壓系統(tǒng)的限壓閥的限定壓力可在25%以上，本系統(tǒng)工作壓力25Mpa。最高限壓25X125%=31.25Mpa.圖6-1是其原理圖。圖6-1 工作裝置的限壓卸荷回路1換向閥；2，3限壓閥；4動(dòng)臂油缸2)卸荷回路卸荷回路是挖掘機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)不工作時(shí)，使液壓泵盡可能以最低功率消耗進(jìn)行空轉(zhuǎn)，而不是溢流回油常采用液壓泵以最低壓力進(jìn)行空轉(zhuǎn)的卸荷方式，根據(jù)回路組成形式，有換向閥中位卸荷和穿越換向閥卸荷殘余分子種方式。換向閥中位卸荷常用于挖掘機(jī)的高壓串聯(lián)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，但若流量很大，換向閥受到?jīng)_擊較大，操縱不穩(wěn)，在穿越換向閥卸荷回路中，采用有過油通路的三位六通閥，閥在工作位置時(shí)，過油通路切斷，閥在中位時(shí)，工作油以最低壓力順序通過和換向閥的過油通路而卸荷，常用于中高壓和高壓并聯(lián)系統(tǒng)，工作可靠，操縱平穩(wěn)，可設(shè)計(jì)液壓回路采用穿越換向閥卸荷回路。如圖6-2。圖6-2 卸荷回路3)緩沖回路單斗液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)，由于上車轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大在制動(dòng)、起動(dòng)和突然轉(zhuǎn)向，引起很大的液壓沖擊，尤其是回轉(zhuǎn)過程中遇到障礙突然停車，液壓沖擊極大，使整個(gè)系統(tǒng)和元件產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，甚至引起破壞。所以在挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回路上通常設(shè)有緩沖閥，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的緩沖回路就是利用緩沖閥使液壓馬達(dá)高壓腔超過一定壓力時(shí)獲得出路。如圖6-3是本設(shè)計(jì)中采用的一種緩沖回路。圖6-3中回轉(zhuǎn)馬達(dá)兩個(gè)油路1，2之間并聯(lián)有緩沖器，3、4每一緩沖閥的高壓油口與另一緩沖閥的低壓油口相通。當(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)制動(dòng)，停止或反轉(zhuǎn)時(shí)，高壓腔的油徑過緩沖閥直接通入低壓腔，減小了液壓沖擊。這種緩沖回路由于高壓油直接通入低壓腔，所以補(bǔ)油量很少，大致只要補(bǔ)馬達(dá)的外漏油量即可，背壓小，提高了工作效率，低壓小流量的小型挖掘甚至可以不要補(bǔ)油。本設(shè)計(jì)采用此緩沖回路。4)支腿順序和鎖緊和回路輪式單斗液壓挖掘機(jī)中，為了保證機(jī)械的穩(wěn)定性前后順序閥，構(gòu)成順序回路。同時(shí)支腿伸出以后，要求在外負(fù)荷作用下不軟腿，不回縮，不發(fā)生竄動(dòng)，通常由鎖緊回路來保證。圖6-4是輪式挖掘機(jī)支腿的順序和鎖緊回路，根據(jù)工作要求，支腿的順序就是：后支腿油壓缸工作前支腿液壓缸伸前支腿液壓缸縮后支腿液壓缸2縮。這個(gè)動(dòng)作順序由順序閥4和5實(shí)現(xiàn)。換向閥1在（）位時(shí)，壓力油通入液壓缸2的大腔，后支腿伸出，單向閥7，換向閥1返回油箱，支腿伸出以后，用液控單向閥8和9（液奪鎖）鎖緊，這種鎖緊回路結(jié)構(gòu)簡單，性能好。工作安全可靠。換向閥在位置（）時(shí)，壓力油通過液壓缸3的小腔，前支腿縮回。全縮以后，壓力升高，打開順序閥5，壓力油進(jìn)入液壓缸2的小腔，后支腿縮回。圖6-3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的緩沖回路1高壓腔；2-低壓腔；3、4緩沖限壓閥；5、6單向閥；7換向閥圖6-4 順序回路和鎖緊回路1換向閥；2、3油缸；4、5順序閥；6、7單向閥；8、9液壓鎖6.2 系統(tǒng)初步計(jì)算和液壓元件的選用初步計(jì)算的目的在于確定元件參數(shù)，進(jìn)行元件選擇，并對種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析比較。1)液壓缸動(dòng)臂、斗桿液壓缸據(jù)前計(jì)算初步確定缸徑D=160mm，因液壓缸抗壓穩(wěn)定性不中，故加大缸徑D=180mm時(shí)，活塞桿直徑d=120mm，滿足抗壓穩(wěn)定性。經(jīng)計(jì)算缸筒壁厚，取。液壓缸進(jìn)出油口采用螺紋連接據(jù)。初選液壓缸螺紋連接的油口尺寸取。缸底壁厚，取2）液壓泵變量系統(tǒng)具有流量調(diào)節(jié)的特性，允許以低速克服高峰負(fù)荷。假定動(dòng)臂斗桿液壓缸全推力時(shí)，伸出速度降為5cm/s,鏟斗液壓缸全推力時(shí)速度降為8cm/s則液壓缸所需流量為動(dòng)臂液壓缸：斗桿液壓缸：鏟斗液壓缸：初選斜盤式變量柱塞雙泵，排量,轉(zhuǎn)速，額定壓力，流量3）液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)排量液壓馬達(dá)所需流量初選，最大允許流量，最大壓力，最大扭矩，最大排量4）發(fā)動(dòng)機(jī)功率初定為，額定功率，轉(zhuǎn)速可達(dá)，額定轉(zhuǎn)速結(jié) 論單斗挖掘機(jī)分機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種。隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)在工程機(jī)械上的廣泛應(yīng)用，單斗液壓挖掘機(jī)有了迅速發(fā)展，在中小型單斗挖掘機(jī)中，液壓挖掘機(jī)幾乎取代了機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)，大型單斗液壓挖掘機(jī)也應(yīng)用日廣，因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)挖掘機(jī)具有重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、挖掘力大、傳動(dòng)平穩(wěn)、操縱簡便，以及容易實(shí)現(xiàn)無級變速和自動(dòng)控制等一系列優(yōu)點(diǎn)。本次結(jié)業(yè)設(shè)計(jì)的題目是輪胎式液壓挖掘機(jī)與其它類型的挖掘機(jī)相比,這種類型的挖掘機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn),它使用汽車底盤.因此,行駛速度較履帶式更快,此外,它還有很好的適應(yīng)性,可以市區(qū)中行走,其引它采用液壓傳動(dòng),這改善了挖掘機(jī)的整機(jī)性能,使其更可靠,再次可以在多個(gè)方向上工作,并準(zhǔn)確卸載,且可方便卸載.在設(shè)計(jì)中,我采用了汽車盤并加以改一個(gè)更大的范圍內(nèi)工作,因造以滿足要求,上部轉(zhuǎn)臺是全回轉(zhuǎn)式,因此它可在采用了液壓傳動(dòng)控制而使整機(jī)性能得以改善.與機(jī)械式挖掘機(jī)相經(jīng),其挖掘機(jī)力提高了很多。 參考文獻(xiàn)：1 余涵，馮培恩，洪昌銀等。單斗液壓挖掘機(jī)。北京：中國建筑工業(yè)出版社，19802 馬從謙，陳自修，張文照等。漸開線行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19873 甘永立。幾何量公差與檢測。上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，20054 李愛軍，曾維鑫，劉慶云等。畫法幾何及機(jī)械制圖。徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，20025 張紅兵，任文斗，周國慶等。機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，第四卷。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19796 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謝在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我是在指導(dǎo)教師王啟廣悉心的指導(dǎo)和親切的關(guān)懷下完成的。我向他表示衷心的感謝！在這三個(gè)月中，從資料搜集到課題研究，從撰寫、修改論文到最終定稿，無不凝聚著王老師的汗水和心血。每次我提出問題，王老師都不厭其煩地給與解答；對我在設(shè)計(jì)中遇到問題，他總是及時(shí)指出失誤并和我一起尋找解決方法。王老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，孜孜不倦的鉆研和敬業(yè)精神，以及開闊的心胸、平易近人的修養(yǎng)使我終生難忘并將對我今后的工作和人生歷程產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。在王老師不辭辛勞地指導(dǎo)和督促下，我得以能按質(zhì)按量完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，并在此過程中鍛煉了綜合運(yùn)用所學(xué)知識與技能、獨(dú)立分析、處理和解決工程實(shí)際問題的能力。在此，請?jiān)试S我再次向王老師致以誠摯的謝意！感謝在百忙中評閱本文的各位老師。