【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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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(duì)象的要求以及國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng),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(kāi)始蓬勃發(fā)展,六十年代末世界各國(guó)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(guó)美、日、法、西德和蘇聯(lián)等除有國(guó)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(rùn)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(guó)外制造挖掘機(jī)各公司對(duì)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(méi)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(guó)普遍重視試驗(yàn)研究工作.各國(guó)大的公司企業(yè)或由國(guó)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(guò)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(tái)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(duì)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(duì)路面沒(méi)有破壞,機(jī)構(gòu)布置合理緊湊,操作簡(jiǎn)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(tái)上,簡(jiǎn)稱為上部轉(zhuǎn)臺(tái).因而常又常把這類機(jī)械概括成由工作裝置,上部轉(zhuǎn)臺(tái)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(jí)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(jí)機(jī)器相比的先進(jìn)性?？紤]國(guó)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(jiǎn)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(lái)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(guò)液壓缸的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)挖掘過(guò)程的各個(gè)動(dòng)作。動(dòng)臂的下鉸點(diǎn)與回轉(zhuǎn)平臺(tái)鉸接并以動(dòng)臂液壓缸來(lái)支承和改變動(dòng)臂的傾角通過(guò)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(duì)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(guò)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(lái)進(jìn)行挖掘時(shí)，可以得到最大的挖掘半徑和最長(zhǎng)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(jiǎn)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(shuō)長(zhǎng)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(guó)內(nèi)的現(xiàn)代化建設(shè)中的西部大開(kāi)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(tái)回轉(zhuǎn)達(dá)中心之前，并稍高于轉(zhuǎn)臺(tái)平面，它也可以設(shè)在轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心之后，以改善轉(zhuǎn)達(dá)臺(tái)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(tái)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(hào)、斗桿與鏟斗的連接方式不同。4)鏟斗的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)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(zhǎng)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(duì)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(duì)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(guò)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(guò)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(guò)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(tái)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(tái)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(kāi)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(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用了鉗盤式制動(dòng)器。因?yàn)橥ㄟ^(guò)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(wú)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(wú)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(zhǎng)。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(lái)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(guò)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(guò)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(tái)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?，要考慮全功率驅(qū)動(dòng)。由于挖掘機(jī)的作出對(duì)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(guò)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(lái)保證。2.3.2 對(duì)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(duì)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(guò)程中，要求工作裝置的動(dòng)作和轉(zhuǎn)臺(tái)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(wú)級(jí)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(guò)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(duì)其詳細(xì)說(shuō)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(tái)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(zhǎng)：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(zhǎng)度L1斗桿液壓缸的長(zhǎng)度L2和鏟斗液壓缸的長(zhǎng)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(jiàn)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(jiǎn)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(jiǎn)圖圖3-3 F點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算簡(jiǎn)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(zhǎng)度為L(zhǎng)1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(duì)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(duì)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(jiǎn)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(duì)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(duì)于斗桿的運(yùn)動(dòng)。（圖3-5）鏟斗液壓缸對(duì)N點(diǎn)的作用力臂為 (3-9)連桿HK對(duì)N點(diǎn)作用力臂為 (3-10)連桿HK對(duì)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(duì)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(jí)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(guò)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)選取；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(duì)挖掘機(jī)性能和生產(chǎn)率帶來(lái)很大影響，以下對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(jiǎn)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(jiǎn)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(duì)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(kāi)足開(kāi)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(zhǎng)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(guò)程為大曲率切削，挖掘過(guò)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(guò)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(guò)程中，切削行程較長(zhǎng)，切土壤厚度在挖掘過(guò)程中為常數(shù)，一般取斗桿在挖掘過(guò)程中總轉(zhuǎn)角，在這轉(zhuǎn)角過(guò)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(jiǎn)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(duì)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(shuō)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(tái)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(duì)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(duì)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(guò)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(tái)上的最大制動(dòng)力矩。附著力矩制動(dòng)力矩作用在轉(zhuǎn)臺(tái)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(duì)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(tái)最佳轉(zhuǎn)速液壓馬達(dá)和轉(zhuǎn)臺(tái)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(jiǎn)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(jí)。為提高承載能力，兩級(jí)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(yáng)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(jí)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(yáng)輪滲碳淬火HRC586214003506級(jí)行星輪245內(nèi)齒輪調(diào)質(zhì)HB2622936502207級(jí)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(jí)（）、低速速級(jí)（）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(jí)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(yáng)輪分度圓直徑輸入扭矩，載荷不均勻系數(shù)，太陽(yáng)輪傳遞的扭矩式中系數(shù)，則太陽(yáng)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(yáng)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(jiǎn)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(yáng)輪、行星輪-內(nèi)齒輪-頂隙系數(shù)：太陽(yáng)輪、行星輪-內(nèi)齒輪-代入上組公式計(jì)算得：太陽(yáng)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(yáng)輪：行星輪：端面嚙合長(zhǎng)度式中正號(hào)為外嚙合，負(fù)號(hào)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(zhǎng)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(yáng)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(jí)精度非對(duì)稱支承，查表得齒間載荷分配系數(shù)按6級(jí)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(duì)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(rùn)滑劑系數(shù)選用的礦物油潤(rùn)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(guò)。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(yáng)輪齒形系數(shù)，查圖得行星輪齒形系數(shù)，查圖得太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)輪彎曲應(yīng)力太陽(yáng)輪許用彎曲應(yīng)力故彎曲強(qiáng)度通過(guò)。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(guò)。.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(guò)。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(guò)。4.3.6 低速級(jí)的計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算方法和步驟與高速級(jí)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(yáng)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(hào)TL6。軸的各部分長(zhǎng)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(tái)布置和整機(jī)穩(wěn)定性5.1轉(zhuǎn)臺(tái)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(guò)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(tái)上部的重心位置經(jīng)常在變化，有時(shí)重心遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)出支承滾盤外面為了平衡這些載荷力矩，回轉(zhuǎn)平臺(tái)上的較重部件通常放在轉(zhuǎn)臺(tái)尾部，此外在轉(zhuǎn)臺(tái)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(tái)部的合力前后穩(wěn)動(dòng)均勻，所以要重視回轉(zhuǎn)平臺(tái)上各種機(jī)構(gòu)的合理布置，同時(shí)也可通過(guò)調(diào)整配重的大小來(lái)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(tái)尾部，能起到較好看平衡作用，轉(zhuǎn)臺(tái)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。回轉(zhuǎn)平臺(tái)尾部還固定有配重11。圖5-1 WLY100轉(zhuǎn)臺(tái)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(rùn)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(duì)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(guò)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(guò)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(shì)，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(shì)，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(tái)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(tái)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(tái)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(lái)限制壓力，使其不超過(guò)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(guò)載而損壞。通常用安全閥來(lái)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(lái)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(guò)此閥流回油箱，因此，溢流閥是常開(kāi)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(duì)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(guò)此壓力限壓閥打開(kāi)，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(guò)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(jiǎn)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(guò)油通路的三位六通閥，閥在工作位置時(shí)，過(guò)油通路切斷，閥在中位時(shí)，工作油以最低壓力順序通過(guò)和換向閥的過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(jiǎn)單，性能好。工作安全可靠。換向閥在位置（）時(shí)，壓力油通過(guò)液壓缸3的小腔，前支腿縮回。全縮以后，壓力升高，打開(kāi)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(duì)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(jiǎn)便，以及容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)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(tái)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(guó)建筑工業(yè)出版社，19802 馬從謙，陳自修，張文照等。漸開(kāi)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(cè)。上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，20054 李愛(ài)軍，曾維鑫，劉慶云等。畫法幾何及機(jī)械制圖。徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，20025 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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(wú)不凝聚著王老師的汗水和心血。每次我提出問(wèn)題，王老師都不厭其煩地給與解答；對(duì)我在設(shè)計(jì)中遇到問(wèn)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(kāi)闊的心胸、平易近人的修養(yǎng)使我終生難忘并將對(duì)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(guò)程中鍛煉了綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與技能、獨(dú)立分析、處理和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。在此，請(qǐng)?jiān)试S我再次向王老師致以誠(chéng)摯的謝意！感謝在百忙中評(píng)閱本文的各位老師。