【終稿全套】多功能挖掘機回轉(zhuǎn)裝置設計【17張CAD圖紙】

喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的全都有，下載后全都有,請放心下載，原稿可自行編輯修改=喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的全都有，下載后全都有,請放心下載，原稿可自行編輯修改=喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的全都有，下載后全都有,請放心下載，原稿可自行編輯修改= 畢業(yè)設計(論文)中期報告題目：多功能挖掘機回轉(zhuǎn)裝置設計1、畢業(yè)設計（論文）內(nèi)容簡介本課題主要內(nèi)容為多功能挖掘機回轉(zhuǎn)裝置的設計，包括括回轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構設計、驅(qū)動系統(tǒng)設計及平衡性分析等相關問題，隨著挖掘機生產(chǎn)能力的提高，原來那個開放式的滾輪夾套式支承結(jié)構顯現(xiàn)出很多弊端，而軸承式回轉(zhuǎn)支承運轉(zhuǎn)靈活，回轉(zhuǎn)阻力小，結(jié)構緊湊，外形尺寸小，維修方便，全封閉式防塵，是用壽命長，這些特點是軸承式回轉(zhuǎn)支承更好的適應現(xiàn)在生產(chǎn)和作業(yè)。2、設計（論文）進展狀況2.1 回轉(zhuǎn)支承類型選擇回轉(zhuǎn)裝置主要由起支承作用的回轉(zhuǎn)支承裝置和驅(qū)動轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置組成。回轉(zhuǎn)支承裝置是一切兩部分之間需作相對回轉(zhuǎn)運動，又需同時承受軸向力、徑向力、傾覆力矩的機械所必需的重要傳力元件。最典型、使用最普遍的回轉(zhuǎn)支承的結(jié)構型式有四種：單排球式回轉(zhuǎn)支承(01系列)、雙排球式回轉(zhuǎn)支承（02 系列）、單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承（11系列）、三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承（13 系列）。 三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承具有三個座圈，上下及徑向滾道各自分開，使得每一排滾柱的負載都能確切地加以確定，能夠同時承受各種載荷，是四種產(chǎn)品中承載能力最大的一種，軸、徑向尺寸都較大結(jié)構牢固，特別適用于要求較大直徑的重型機械，如斗輪式挖掘機、輪式起重機、船用起重機、鋼包回轉(zhuǎn)及大噸位汽車起重機等機械上。 回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置由斜軸式高速液壓馬達經(jīng)齒輪減速箱帶動小齒輪回轉(zhuǎn)，小齒輪帶動轉(zhuǎn)臺相對大齒圈轉(zhuǎn)動。這種方案結(jié)構緊湊，容易得到較大的傳動比，且齒輪的受力情況也比較好。2.2 回轉(zhuǎn)支承的型號選擇 三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承選型時，僅對軸向滾道負荷和傾覆力矩的作用進行計算。 Fa=Fa*fsM=M*fs(Fa靜態(tài)參照垂直載荷，N；Fa主機回轉(zhuǎn)支承收的的最大垂直載荷，N；M靜態(tài)參照傾覆力矩，Nm；T主機回轉(zhuǎn)支承受到的最大傾覆力矩，Nm。)2.3回轉(zhuǎn)支承 HOU30/1000 的額定靜容量 Co 和當量軸向載荷的計算由式Co = f DLdo計算回轉(zhuǎn)支承 HOU30/1000 的額定靜容量 Co：Co = f DLdo 0.1721008325548032 N由式計算回轉(zhuǎn)支承 HOU30/1000 的當量軸向載荷 ：取fs1.45 fs =1.452.3 減速器輸出小齒輪主要尺寸的計算 2.3.1根據(jù)挖掘機回轉(zhuǎn)機構的傳動比 i，選擇小齒輪齒數(shù) z1由式其中回轉(zhuǎn)支承外齒齒數(shù) z2100， n電 1150r/min， i減33.55 ，回轉(zhuǎn)支承的轉(zhuǎn)速。n回 =46r/min27初步選擇小齒輪齒數(shù) z1182.3.2計算齒輪傳動的嚙合角(1)小齒輪的參數(shù)為 回轉(zhuǎn)齒圈的外齒參數(shù)為 計算原來齒輪傳動的嚙合角計算得 計算齒輪傳動的中心距 a(2)計算回轉(zhuǎn)支承外齒與小齒輪傳動的嚙合角 小齒輪的參數(shù)回轉(zhuǎn)支承的外齒參數(shù)：齒輪傳動的中心距 a=1820 mm由式得所以3、存在問題及解決措施3.1存在問題（1）回轉(zhuǎn)支承連接體的還沒具體設計和計算，還沒對電機選型；（2）部分零件的尺寸還沒進行系統(tǒng)的設計驗算和強度校核；（3）挖掘機的平衡性進行分析沒有得到解決；（4）還沒有完整的動畫表達該裝置的工作情況。3.2解決措施（1）多看看書，查找相關資料，和老師同學交流，盡快確定電機型號；（2）運用SolidWorks軟件對一些重要受力零件進行系統(tǒng)的設計并驗算合格；（3）查找相關資料，對挖掘機的平衡性進行分析；（4）通過整體分析對挖掘機提出更好的改造設計。4、后期工作安排 第09周：回轉(zhuǎn)支承連接體的設計和計算，對電機進行選擇；（2014年03月19日-2014年03月23日） 第10周：完善回轉(zhuǎn)裝置的設計及計算，修改裝配圖；（2014年03月24日-2014年03月30日） 第11周：對回轉(zhuǎn)裝置的各構件的合理性的驗證；（2014年03月31日-2014年04月06日） 第12周：對回轉(zhuǎn)裝置零件及整體進行校核計算； （2014年04月07日-2014年04月13日） 第13周：挖掘機的平衡性分析； （2014年04月14日-2014年04月23日） 第13-15周：撰寫畢業(yè)設計說明書，完成論文，準備最后答辯； （2014年04月23日-2014年04月04日） 第16-18周：修改完善論文和圖紙。（2014年05月05日-2014年05月26日） 指導教師簽字： 年 月 日畢業(yè)設計(論文)開題報告題目：多功能挖掘機回轉(zhuǎn)裝置設計1畢業(yè)設計（論文）題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關研究情況。1.1題目背景與研究意義 液壓挖掘機是一種集土方挖掘、裝載、平整、拆除、搶險等作業(yè)的多功能工程機械，廣泛應用于各類土方工程施工、民用建筑、道路建設、水利工程、電力工程和礦山采掘等施工中，它在減輕繁重的體力勞動，保證工程質(zhì)量，加快建設速度以及提高勞動生產(chǎn)率方面起著十分重要的作用12。據(jù)有關資料報道，世界上各種土方工程約有65%70%的土方量由液壓挖掘機來完成3。由于液壓挖掘機具有多品種，多功能，高質(zhì)量和高效率等特點，因此受到廣大施工作業(yè)單位的青睞。液壓挖掘機的開發(fā)和制造設計機械、液壓傳動、冶金、石油化工、電氣等眾多行業(yè)，已經(jīng)形成了一個龐大的產(chǎn)業(yè)集群。大力開展對液壓挖掘機的研究和探索，對于提高國家整體工業(yè)水平和加速國家經(jīng)濟的發(fā)展具有重大的促進意義。通過本次畢業(yè)設計，我能將所學的基礎理論應用于實踐，從而使知識系統(tǒng)化、綜合化。并結(jié)合本次畢業(yè)設計培養(yǎng)獨立獲取新知識的能力，提高對cad、proe、solidworks等相關軟件的應用能力，學會一些機械繪圖的基本要求。同時使自己樹立起具有符合國情和生產(chǎn)實際的正確的設計思想和觀點，樹立起嚴謹、負責、實事求是、刻苦鉆研、勇于探索的態(tài)度和精神。 1.2 國內(nèi)外研究情況 從20世紀后期開始，國際上的挖掘機的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動化的方向發(fā)展。近些年來，隨著微電子技術，計算機技術，控制技術通信技術等新技術的日益滲透液壓挖掘機技術中，智能化進一步應用，使得動力系統(tǒng)內(nèi)部一些控制元件能夠隨著挖掘機具體工作狀況而改變，從而提高工作效率，是操縱變得更容易。世界各工業(yè)發(fā)達國家的液壓挖掘機技術得以迅速提高，國外的這些廠家如日本的小松、日立、神鋼、住友等，美國的卡特，韓國的大宇、現(xiàn)代，尤其是德國的挖掘機，技術都已經(jīng)很先進了。而今，挖掘機技術更是朝著智能化的方向發(fā)展，例如Carnegie Mellon 大學的自主裝載系統(tǒng)、澳大利亞機器人中心、英國蘭卡斯特大學的智能挖掘機等都在開始新興技術的融合發(fā)展。 與國外相比，國產(chǎn)的挖掘機功能比較單一，其衍生產(chǎn)品較少，其規(guī)格主要集中在30t以下，6t以下的規(guī)格比較齊全，從1.530t基本形成系列，200t以上基本空白，因此我國挖掘機還處于“發(fā)展期”4。我國挖掘機企業(yè)在研發(fā)體系和實驗體系建設方面雛形難見，產(chǎn)品的開發(fā)基本處于仿造階段，電控技術只有少數(shù)公司自己開發(fā)，大多數(shù)企業(yè)都在選購。不同工作裝置、不同功能的附屬裝置等方面的研發(fā)個別企業(yè)才剛剛起步，大多數(shù)企業(yè)沒有能力設計。目前我國挖掘機的質(zhì)量問題主要表現(xiàn)在：結(jié)構件、電控、發(fā)動機、液壓件等核心部件。國內(nèi)的挖掘機廠家又廣西玉柴、柳工股份、三一重工、河北宣化、徐公、山河智能、龍工集團等，正在崛起的有江西南特、桂林華麗、湖南九五重工、南昌華工、大連黑貓、合肥振宇等58?？偟膩碚f，國產(chǎn)的挖掘機比較缺乏市場競爭力，一些重要的技術仍依靠進口，因此開發(fā)新品種、多功能、高品質(zhì)及高效率的挖掘機具有重要的現(xiàn)實意義。2本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施。2.1主要內(nèi)容 本次設計研究的主要內(nèi)容包括多功能挖掘機的回轉(zhuǎn)裝置設計的整體方案擬定、對比、確定，包括回轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構設計、驅(qū)動系統(tǒng)設計等。根據(jù)提技術要求設計回轉(zhuǎn)裝置總圖，根據(jù)總圖繪出裝置的零件圖，能用三維圖表達出回轉(zhuǎn)裝置的動態(tài)動作。及其驅(qū)動系統(tǒng)選型設計，編寫畢業(yè)設計說明書。2.2研究方法及路線 （1）查閱相關文獻、搜集有關的資料。初步了解液壓挖掘機的相關知識。 （2）通過對實物的觀察及查閱相關書籍，對液壓挖掘機的結(jié)構、工作原理、特點有進一步的了解。 （3）對工況進行分析，根據(jù)有關書籍上提供的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和有關公式，計算出主要的件的結(jié)構參數(shù)。 （4）根據(jù)計算結(jié)果和有關圖冊，進行工作回轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構設計。 （5）對其進行三維建模、利用相關軟件進行強度應力分析，根據(jù)分析結(jié)構提出結(jié)構完善意見。2.3擬采用的研究方案 液壓挖掘機循環(huán)作業(yè)包括挖掘、動臂上升兼回轉(zhuǎn)、卸載、回轉(zhuǎn)兼動臂下降等一系列動作9。其中回轉(zhuǎn)裝置由起支承作用回轉(zhuǎn)支承裝置（如圖1）和驅(qū)動轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置（如圖2）組成。液壓挖掘機按照轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)角度分為完全回轉(zhuǎn)（360）和不完全回轉(zhuǎn)(90270)。除了懸掛式在和伸縮臂式液壓挖掘機的上游采用半回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機構外，現(xiàn)代的液壓挖掘機的回轉(zhuǎn)機構普遍采用完全回轉(zhuǎn)的液壓傳動方式。挖掘機回轉(zhuǎn)系統(tǒng)工作頻繁，13 s左右就有兩次回轉(zhuǎn)動作11。據(jù)統(tǒng)計, 回轉(zhuǎn)機構的回轉(zhuǎn)時間約占整個工作循環(huán)時間的50%70%, 能量消耗約占25%40%,回轉(zhuǎn)液壓油路的發(fā)熱量約占液壓系統(tǒng)總發(fā)熱量30%40%14。因此, 合理地設計回轉(zhuǎn)機構的結(jié)構特征、液壓油路方案，正確地選擇回轉(zhuǎn)機構諸參數(shù), 對提高生產(chǎn)率和功能利用率, 改善司機勞動條件, 減少工作裝置的沖擊等具有十分重要的意義。據(jù)此本設計采用完全回轉(zhuǎn)機構。 圖1 回轉(zhuǎn)支承 圖2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置3完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）。 畢業(yè)設計的主要內(nèi)容和進度安排：（1）調(diào)研、收集資料、開題報告、文獻綜述 第1-2周 （2）回轉(zhuǎn)裝置的整體方案擬定、對比、確定 第3周 （3）工況分析、各主要零部件的主要結(jié)構參數(shù)計算 第4-5周（4）各主要零部件的結(jié)構分析和二維設計圖 第6-7周（5）繪制回轉(zhuǎn)裝置工作總二維裝配圖和三維模型圖 第8-9周（6）對主要零部件進行強度分析、提出完善意見 第10-11周（7）準備中期答辯,聽取老師意見,彌補不足,修稿定稿 第12-13周 (8）論文初稿,外文翻譯 第14周（9) 準便畢業(yè)答辯 第15周4指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導教師： 年 月 日 5所在系審查意見： 系主管領導： 年 月 日參考文獻1 吳辰,李嵐,李林升.挖掘機回轉(zhuǎn)裝置能量回收系統(tǒng)中蓄能器的設計計算J.機械工程與自動化,2012.2 楊敏,權龍,等.小型液壓挖掘機回轉(zhuǎn)過程能量消耗與節(jié)能研究J.中國公路學報,2011. 3 劉崇.觀拉斯韋加斯展會談液壓挖掘機發(fā)展J.建筑機械,2002.4 王松峰,趙虎,等.大型挖掘機閉式回轉(zhuǎn)系統(tǒng)聯(lián)合仿真研究J.液壓與氣動,2013.5 潘玉平國內(nèi)挖掘機行業(yè)的概況及其發(fā)展趨勢J.鑿巖機械氣動工具.2007.6 王冉冉,吳金鋒,宗波.挖掘機回轉(zhuǎn)支承安裝座有限元分析J.工程機械,2012.7 張磊,馮坤鵬,等.基于VB的反鏟液壓挖掘機回轉(zhuǎn)系統(tǒng)研究J.工程機械,2013.8 朱建新,鄒湘伏,等.談國產(chǎn)液壓挖掘機未來的發(fā)展趨勢J.鑿巖機械氣動工具.2003.9 程昭榮,姜旭東,林明智.挖掘機回轉(zhuǎn)裝置定位結(jié)構及分析J.建筑機械,2012.10 周宏兵,劉鋒,等.液壓挖掘機回轉(zhuǎn)系統(tǒng)制動平穩(wěn)性研究J.計算機仿真,2011.11 邢樹鑫,林明智,戴群亮.混合動力挖掘機回轉(zhuǎn)系統(tǒng)設計J.工程機械,2010. 12 謝毅娜,劉洪波,李勇.35m挖掘機回轉(zhuǎn)機構設計計算J.中國新技術新產(chǎn)品,2013.13 姜繼海,于斌,等.基于能量回收再利用的液壓挖掘機回轉(zhuǎn)系統(tǒng)節(jié)能研究J.流體傳動 與控制,2011.14 付永領,祁曉野.AMESim系統(tǒng)建模和仿真:從入門到精通M.北京:北京航空航天大學 出版社,2006.15 濮良貴.紀名剛.機械設計M.高等教育出版社,2006.16 T.E.Schellin,C.Schiff,C.Osterqaard.An Aid to 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Cooper school of Electrical Engineering Purdue University Holt, 2002.18 Bemold, Leonhard E. Principles of control for robotic excavation. Proceedings of the 3rd International Conference on Engineering, Construction, and Operations in Space III, Proc 3 Int Conf Eng Constr Oper Space III. Pohl by ASCE, New York, NY, USA .本科畢業(yè)設計(論文)題目：挖掘機回轉(zhuǎn)裝置設計1多功能挖掘機回轉(zhuǎn)裝置設計摘要目前機械式挖掘機普遍采用滾輪夾套式支承回轉(zhuǎn)裝置，這種支承裝置，只能傳遞垂直作用的載荷，傳遞水平力必須依靠樞軸或反傾覆滾子，并要借助于中央樞軸對準中心。由于滾輪為圓柱形，所以內(nèi)外端回轉(zhuǎn)半徑不同，滾動起來有速度差，使?jié)L輪與滾道間發(fā)生滑動，增大了運行阻力，加快了滾輪的磨損；并且維修復雜。為了使挖掘機的結(jié)構變得更加緊湊、旋轉(zhuǎn)更快、裝配維護更加方便，同時能承受更大的載荷，本文采用了軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置。這種支承是一種能夠承受綜合載荷的大型軸承，可以同時承受較大的軸向負荷、徑向負荷和傾覆力矩，并使回轉(zhuǎn)機構省去了中央樞軸的新型支承回轉(zhuǎn)裝 置。本文對機械式挖掘機的回轉(zhuǎn)支承結(jié)構進行了改造，選擇了用軸承式的回轉(zhuǎn)支承來代替滾輪夾套式支承。本論文做了如下工作：(1) 按照回轉(zhuǎn)支承的承載能力和選型原則，提出機械式挖掘機回轉(zhuǎn)支承類型和型號的選擇原則。(2) 提出與回轉(zhuǎn)支承外齒嚙合的小齒輪參數(shù)的設計原則。(3) 提出回轉(zhuǎn)支承聯(lián)接體結(jié)構設計和強度分析的方法。(4) 為了使回轉(zhuǎn)支承滾動體受力均勻，提出挖掘機合理平衡重的確定方法。關鍵詞：回轉(zhuǎn)支承；載荷分析；齒輪傳動；平衡分析；有限元法Structure Design and Analysis ofSlewing Ring of Mechanical ExcavatorAbstract The slewing rings of roller clampped are adopted by the mechanical excavators.However,this structure can only transfer the vertical load and it need the central pivot or the rollers that avoid to overturn to transfer level load.The excavator aims at the centre by the aid of central pivot. The shape of the rollers is columned, so their slewing radius are different. The glide happens between the roller and the orbit. The glide accelerates the rollers abrasion and increases the running resistance. Along with the development of excavators productivity, the slewing ring bearing come into being. Thisstructure can support the excavators to work without the central pivot. This supporting is one kind of large-scale bearing being able to bear synthetical load .At the same time, it can bear bigger axial load , radial direction load and overturn force moment. It is like a special big roller bearing. Its structure becomes more compact and the assemblage and maintenance become easier. It runs smooth and slews fast. The slewing ring can improve the efficiency of excavator . The purpose of research is to choose an appropriate slewing bearing to replace the roller supporting structure. The main contents inthis paper are described as follows: First, the selection principle of the type and model of the slewing bearing applied to mechanical excavator has been put forward according to the load capability and the selection principle of slewing bearing . Second, the small gear design principle has beenput forward in order to engage with the slewing bearing. Third, the means of the structure design and strength analysis of the stay bearing has been put forward. Fourth, the process of the excavator optimal balance weight is proposed to ensure the slewing bearing to accept a load homogeneously. Keywords： Slewing bearing; Load analysis; Gear drive; Balance analysis; Fem主要符號表Co 支承的額定靜容量Ca 額定動容量Fa 主機回轉(zhuǎn)支承裝置受到的最大軸向載荷、M 主機回轉(zhuǎn)支承裝置受到的最大傾覆力矩 水平載荷 垂直載荷Q 螺栓受到的最大拉力，Nd1 螺栓小徑，mm 螺栓的許用拉應力，MPaM 傾覆力矩W 抗彎截面模量 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩p1 小齒輪的功率da1 齒頂圓直徑 齒頂厚 彎曲應力目 錄1 緒論11.1 機械式挖掘機的研究背景11.2 回轉(zhuǎn)支承的國內(nèi)外研究狀況11.3 回轉(zhuǎn)支承簡介11.4 本文的工作與意義32 回轉(zhuǎn)支承的選擇及聯(lián)接52.1 回轉(zhuǎn)支承的類型52.2 回轉(zhuǎn)支承性能比較82.2.1 單排球式回轉(zhuǎn)支承和交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承性能比較82.2.2 單排球式回轉(zhuǎn)支承和雙排球式回轉(zhuǎn)支承性能比較92.3 挖掘機回轉(zhuǎn)支承載荷分析102.4 回轉(zhuǎn)支承的類型選擇102.5 回轉(zhuǎn)支承型號的選擇112.5.1 回轉(zhuǎn)支承HOU30/1000的靜態(tài)參照載荷和的計算112.5.2 回轉(zhuǎn)支承HOU30/1000的額定靜容量和當量軸向載荷的計算122.5.3 回轉(zhuǎn)支承的選型流程142.6 回轉(zhuǎn)支承聯(lián)接體的設計與計算152.6.1 回轉(zhuǎn)支承聯(lián)接體的設計162.6.2 聯(lián)接體的設計172.6.3 螺栓聯(lián)接載荷的計算172.6.4 螺栓聯(lián)接承載力的驗算182.6.5 螺栓聯(lián)接的強度校核193 與回轉(zhuǎn)支承HOU30/1000外齒嚙合的小齒輪的設計223.1 小齒輪的材料和精度選擇223.2 小齒輪齒數(shù)和變位系數(shù)的選擇223.2.1 根據(jù)挖掘機回轉(zhuǎn)機構的傳動比，選擇小齒輪齒數(shù)233.2.2 計算小齒輪變位系數(shù)233.2.3 計算齒輪傳動的嚙合角243.2.4 小齒輪參數(shù)的校核243.2.5 齒輪傳動受力分析263.2.6 齒面接觸疲勞強度校核26III3.2.7 齒根彎曲疲勞強度校核284 機械式挖掘機的平衡性分析304.1 確定允許的最大平衡重304.2 確定允許的最小平衡重314.3 確定合理的平衡重325 結(jié)論37參考文獻38致謝39IV1 緒論1.1機械式挖掘機的研究背景液壓挖掘機是一種集土方挖掘、裝載、平整、拆除、搶險等作業(yè)的多功能工程機械，廣泛應用于各類土方工程施工、民用建筑、道路建設、水利工程、電力工程和礦山采掘等施工中，它在減輕繁重的體力勞動，保證工程質(zhì)量，加快建設速度以及提高勞動生產(chǎn)率方面起著十分重要的作用12。據(jù)有關資料報道，世界上各種土方工程約有65%70%的土方量由液壓挖掘機來完成3。由于液壓挖掘機具有多品種，多功能，高質(zhì)量和高效率等特點，因此受到廣大施工作業(yè)單位的青睞。液壓挖掘機的開發(fā)和制造設計機械、液壓傳動、冶金、石油化工、電氣等眾多行業(yè)，已經(jīng)形成了一個龐大的產(chǎn)業(yè)集群。大力開展對液壓挖掘機的研究和探索，對于提高國家整體工業(yè)水平和加速國家經(jīng)濟的發(fā)展具有重大的促進意義。1.2回轉(zhuǎn)支承的國內(nèi)外研究狀況我國回轉(zhuǎn)支承行業(yè)已有30年的歷史，它從無到有，從小到大，逐步走向成熟。目前已具備了滿足各類主機需要的回轉(zhuǎn)支承的設計、制造、測試的綜合開發(fā)能力，為主機行業(yè)的發(fā)展做出了一定的貢獻。特別是馬鞍山回轉(zhuǎn)支承廠，自1984年與建設部北京建筑機械綜合研究所合作，成功地開發(fā)出具有80年代國際先進水平的單排球式回轉(zhuǎn)支承后，打破了我國回轉(zhuǎn)支承行業(yè)以3片式交叉滾柱和雙排球式為主的落后局面，大大縮小了與發(fā)達國家之間的差距，帶動了我國回轉(zhuǎn)支承行業(yè)的迅速發(fā)展。近年來，國內(nèi)已開始設計和制造三排滾珠式、三排滾錐式回轉(zhuǎn)支承。洛陽軸承廠、徐州軸承廠和馬鞍山回轉(zhuǎn)支承廠現(xiàn)在都進行回轉(zhuǎn)支承專業(yè)化生產(chǎn)。國外，回轉(zhuǎn)支承由軸承公司進行專業(yè)化生產(chǎn)，各公司都有自己的型式、尺寸系列。主要生產(chǎn)公司有：聯(lián)邦德國的羅特愛德公司和FAG公司；法國的RKS公司；英國的泰泊雷克斯（TAPEREX）公司；日本的NSK、KOYO公司以及美國、蘇聯(lián)、民主德國的一些公司和工廠。SKF公司是歐洲較大的工業(yè)集團，也是世界上最早成立的技術最先進的軸承制造公司，在英國、法國、聯(lián)邦德國、意大利都有分公司，在荷蘭設有現(xiàn)代化綜合實驗中心，其總公司設在瑞典18。1.3回轉(zhuǎn)支承簡回轉(zhuǎn)支承作為機械的重要基礎元件，近幾十年來，隨著主機行業(yè)的迅速發(fā)展，得到了廣泛的應用，除為挖掘機、塔吊、汽車吊及各類起重機配套外，還廣泛應40用于輕工機械、冶金機械、醫(yī)療機械、工業(yè)機器人、隧道掘進機、堆取料機、旋轉(zhuǎn)舞臺等?？傊?，它是一切兩部分之間需作相對回轉(zhuǎn)運動，又需同時承受軸向力、徑向力、傾覆力矩的機械所必需的重要傳力元件10。如圖1.1所示的內(nèi)齒式回轉(zhuǎn)支承，這種形式的回轉(zhuǎn)支承由內(nèi)、外座圈、滾動體、隔離體、密封裝置、調(diào)整墊片、潤滑裝置和連接螺栓等組成。內(nèi)座圈或外座圈可加工成帶內(nèi)齒或外齒。軸承式支承回轉(zhuǎn)裝置是一種結(jié)構緊湊，裝配維護簡單，工作平穩(wěn)，回轉(zhuǎn)輕快，效率高，并使回轉(zhuǎn)機構省去了中央樞軸的新型支承回轉(zhuǎn)裝置。這種支承回轉(zhuǎn)裝置是全封閉防塵式，能延長其壽命，減小動力消耗。1-上外座圈；2轉(zhuǎn)臺；3調(diào)整墊片；4下外座圈；5、12密封裝置；6連接螺栓；7螺母；8墊圈；9底架；10帶齒內(nèi)座圈；11滾柱；13螺釘圖1.1 回轉(zhuǎn)支承結(jié)構回轉(zhuǎn)支承近乎特大型的滾動軸承。圖1.2反映了回轉(zhuǎn)支承在履帶式液壓挖掘機上的應用情況，它將機器的上部和下部連接起來，用以支承上部的重量和工作負荷，并使上部能相對于下部旋轉(zhuǎn)。如圖1.3所示的內(nèi)齒式的回轉(zhuǎn)支承，回轉(zhuǎn)支承的外座圈用螺栓與轉(zhuǎn)臺連接，帶齒的內(nèi)座圈與底架用螺栓連接，內(nèi)外座圈之間設有滾動體。挖掘機工作裝置作用在轉(zhuǎn)臺上的垂直載荷、水平載荷和傾覆力矩通過回轉(zhuǎn)支承的外座圈、滾動體和內(nèi)座轉(zhuǎn)傳給底架?；剞D(zhuǎn)機構的殼體固定在轉(zhuǎn)臺上，用小齒輪與回轉(zhuǎn)支承內(nèi)座圈上的齒圈相嚙合。小齒輪既可以繞自身的軸線自轉(zhuǎn)，又可繞轉(zhuǎn)臺中心線公轉(zhuǎn)。當回轉(zhuǎn)機構工作時轉(zhuǎn)臺就相對底架進行回轉(zhuǎn)。圖1.2 裝在挖掘機上的回轉(zhuǎn)支承圖1.3 回轉(zhuǎn)裝置回轉(zhuǎn)支承和普通軸承一樣，都有滾動體和帶滾道的滾圈。但是，它與普通滾動軸承相比，又有很多差異，主要的有以下幾點：回轉(zhuǎn)支承的尺寸都很大，其直徑De通常在0.410米，有的竟達40米。回轉(zhuǎn)支承一般都要承受幾個方面的負荷，不僅要承受軸向力、徑向力，還要承受較大的傾翻力矩。因此，一套回轉(zhuǎn)支承往往起幾套普通滾動軸承的作用。在制造工藝、材料及熱處理等方面，回轉(zhuǎn)支承與滾動軸承有很大差別。通常，回轉(zhuǎn)支承上帶有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動用的齒圈以及防塵用的密封裝置。在安裝方面，回轉(zhuǎn)支承的尺寸很大，不像普通軸承那樣套在心軸上并裝在軸承座孔內(nèi)，而是采用螺釘將其緊固在上、下支座上。1.4本文的工作與意義挖掘機目前在露天挖掘作業(yè)中被廣泛使用，使用單位根據(jù)現(xiàn)場需要對挖掘機的很大部分已經(jīng)做了技術改造，使得挖掘機變得更加完善。但是支承回轉(zhuǎn)部分，一直以來都是使用滾輪夾套式的支承結(jié)構。隨著挖掘機生產(chǎn)能力的提高，原來的支承結(jié)構顯現(xiàn)出了很多的弊端。因為這種結(jié)構是開放式的，使得滾輪易于磨損，并且摩擦阻力也大，大大影響了回轉(zhuǎn)速度，降低了生產(chǎn)效率。結(jié)構復雜，維護起來麻煩。增大了維修成本。每年每臺挖掘機回轉(zhuǎn)機構的維修費用高達10多萬元。圖1.1所示的軸承式回轉(zhuǎn)支承恰恰避免了上述問題，它運轉(zhuǎn)輕便靈活，回轉(zhuǎn)阻力?。唤Y(jié)構緊湊，外形尺寸?。ㄖ饕歉叨龋?；維護方便；全封閉防塵，使用壽命長，這些特點使它能夠更好的適應現(xiàn)在生產(chǎn)的要。為了使機械式挖掘機更好的發(fā)揮作用，提高生產(chǎn)率。本文提出了機械式挖掘機回轉(zhuǎn)支承的改造方案，選用軸承式的回轉(zhuǎn)支承代替現(xiàn)在的滾輪夾套式支承。為完成這項改進，主要工作包括：(1) 根據(jù)回轉(zhuǎn)支承的承載能力及選型規(guī)則，提出適合現(xiàn)場要求的回轉(zhuǎn)支承的選擇方法。(2) 根據(jù)回轉(zhuǎn)支承外齒圈的參數(shù)和轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速要求，提出與回轉(zhuǎn)支承外齒圈嚙合的小齒輪的設計原則。(3) 根據(jù)回轉(zhuǎn)支承的安裝尺寸，進行回轉(zhuǎn)支承聯(lián)接件的結(jié)構設計和強度分析。(4) 為了保證回轉(zhuǎn)支承滾動體的受力均勻，對挖掘機進行平衡性分析，提出合理平衡重的確定方法。2 回轉(zhuǎn)支承的選擇及聯(lián)接2.1回轉(zhuǎn)支承的類型回轉(zhuǎn)支承是近40年來發(fā)展起來的新型機器部件，分轉(zhuǎn)柱式和轉(zhuǎn)盤式兩類。目前，回轉(zhuǎn)支承除為門機、塔吊、汽車吊等回轉(zhuǎn)式臂架起重機配套外，還廣泛應用于輕工機械、冶金機械、醫(yī)療機械等。隨著機械行業(yè)的迅速發(fā)展，回轉(zhuǎn)支承己經(jīng)成為一切兩部分之間需要作相對回轉(zhuǎn)運動、又需同時承受軸向力、徑向力、傾翻力矩的機械所必需的重要傳力元件。圖2.1就是外座圈帶齒的軸承式回轉(zhuǎn)支承。其結(jié)構如圖2.5所示。按軸承結(jié)構，滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承可作如下分類：按滾動體型式有滾珠式和滾柱式(包括錐形和鼓形滾動體)；按滾動體排數(shù)有單排式、雙排式和多排式；按滾道型式有曲面(圓弧)式、平面式和鋼絲滾道式等。1231螺栓聯(lián)接孔； 2回轉(zhuǎn)支承內(nèi)座圈；3回轉(zhuǎn)支承外座圈圖2.1 回轉(zhuǎn)支承最典型、使用最普遍的回轉(zhuǎn)支承的結(jié)構型式有四種：單排球式、雙排球式、交叉滾柱式和三排滾柱式。(1) 單排球式回轉(zhuǎn)支承單排球式回轉(zhuǎn)支承中，最為常見的是圖2.2所示的四點接觸單排球式回轉(zhuǎn)支承。如圖示，在內(nèi)外滾圈各有兩條滾道(共四條)，每個滾圈上的兩條滾道由兩段中心并不重合的圓弧構成，從而構成接觸點和接觸角。這種型式的回轉(zhuǎn)支承結(jié)構緊湊、重量輕，能同時承受軸向力和傾翻力矩。而且，這種回轉(zhuǎn)支承在承3與回轉(zhuǎn)支承HOU30/1000外齒嚙合的小齒輪的設計受負荷時，能自動調(diào)整接觸角，以適應負荷情況，降低最大接觸應力。因此，當滾球分布直徑DLCo，大28%；CaCa，大35。同理，對于其它規(guī)格的雙排球式回轉(zhuǎn)支承得到的結(jié)論與此是類似的。因雙排球為三片式、雙滾道、材料費用、加工制造、運輸費用都較單排球式回轉(zhuǎn)支承高，一般同一DL的差價達60100%，而且，雙排球式的滾道的形狀精度和表面粗糙度因不易磨削加工而很差。2.3挖掘機回轉(zhuǎn)支承載荷分析如圖2.6所示，當提升力為值，斗柄處于水平狀態(tài)，斗柄上作用著最大挖掘阻力時，挖掘機支承滾子將受到最大載荷6。 (1) 垂直載荷作用在回轉(zhuǎn)支承裝置上的垂直載荷為Fa = Gb + Gd + Gbi + W1 + G2 + G1 = 1403010N (2.9)見圖2.6，F(xiàn)a對回轉(zhuǎn)中心線的偏心位置距為em (2.10)(2) 水平載荷 作用在滾盤上的水平載荷為：Fr=W2=95500 N 如圖2.6所示到滾輪平面的距離為， (3) 傾覆力矩M由，的偏心造成的傾覆力矩為MNmm (2.11)2.4回轉(zhuǎn)支承的類型選三排柱式回轉(zhuǎn)支承比其它三種型式的回轉(zhuǎn)支承承載能力大，但是它的單位成本額定靜容量r是最高的，因此成本也最高(圖2.5所示,對于相同的滾道中心直徑DL)。通過對JJ36-1991和JB2300-1984標準中各種回轉(zhuǎn)型式、所有規(guī)格的r值的詳細計算10，有下面的結(jié)論：(1) 隨著DL的增加，四種型式的r值都在增加；(2) 在DL1800時，單排球式回轉(zhuǎn)支承的r最高。當DL1800時，三排柱式回轉(zhuǎn)支承的r最高。也就是說在DL1800范圍內(nèi)承受同樣的載荷，用單排球式回轉(zhuǎn)支承成本最低；DL1800時，承受同樣的載荷，用三排柱式回轉(zhuǎn)支承成本最低。所以在初步進行回轉(zhuǎn)支承的類型選擇時,當主機的回轉(zhuǎn)滾道中心直徑DL1800時,回轉(zhuǎn)支承應以單排球式回轉(zhuǎn)支承為首選型式;當DL1800時,以三排柱式回轉(zhuǎn)支承為首選。2.5回轉(zhuǎn)支承型號的選擇當確定了回轉(zhuǎn)支承的類型以后，需要選擇合適的回轉(zhuǎn)支承型號。回轉(zhuǎn)支承型號選擇的主要依據(jù)是回轉(zhuǎn)支承承受載荷的能力。Fa為主機回轉(zhuǎn)支承裝置受到的最大軸向載荷、M為主機回轉(zhuǎn)支承裝置受到的最大傾覆力矩。回轉(zhuǎn)支承的承載力的大小是由它的靜態(tài)參照載荷Fa和M、額定靜容量Co及回轉(zhuǎn)支承螺栓聯(lián)接的承載力決定的。每一型號的回轉(zhuǎn)支承都對應一個承載能力曲線圖(見圖2.7)，在圖2.7上確定點(Fa，M)和(Fa，M)。若使回轉(zhuǎn)支承滿足承載要求，必須同時滿足下面的條件：(1) 點(Fa，M)位于承載能力曲線圖中承載曲線1的下方；(2) 點(Fa，M)在回轉(zhuǎn)支承承載能力曲線圖中位于相應性能等級的螺栓負荷曲線2的下方；(3) 回轉(zhuǎn)支承的額定靜容量Co與回轉(zhuǎn)支承的當量軸向載荷Cp要滿足，為許用的靜態(tài)安全系數(shù)(表2.1)。根據(jù)回轉(zhuǎn)支承類型的選型原則，挖掘機的回轉(zhuǎn)軌道中心直徑DL=2900mm，DL1800mm，因此，我們將選擇三排柱式回轉(zhuǎn)支承。其結(jié)構如圖2.5所示。按照回轉(zhuǎn)支承的選型流程，初步選擇的回轉(zhuǎn)支承型號為HOU30/1000。其中DL=1008mm，do=32mm。圖2.6 挖掘機載荷分析2.5.1回轉(zhuǎn)支承HOU30/1000的靜態(tài)參照載荷和的計算根據(jù)主機回轉(zhuǎn)裝置的回轉(zhuǎn)軌道中心直徑DL初步選擇回轉(zhuǎn)支承型號。然后根據(jù)主機回轉(zhuǎn)支承裝置受到的最大載荷(包括軸向載荷Fa、徑向載荷Fr及傾覆力矩M)來計算靜態(tài)參照載荷Fa和M。(1) 單排球式回轉(zhuǎn)支承的靜態(tài)參照載荷計算。單排球式回轉(zhuǎn)支承的靜態(tài)參照載荷Fa和M的計算按承載角45和60兩種情況進行。當時 (2.12) (2.13)當時 (2.14) (2.15)式中 Fa靜態(tài)參照垂直載荷，NM靜態(tài)參照傾覆力矩，NmFa主機回轉(zhuǎn)支承受到的最大垂直載荷，NFr主機回轉(zhuǎn)支承受到的最大徑向載荷，NM主機回轉(zhuǎn)支承受到的最大傾覆力矩，Nmfs靜態(tài)安全系數(shù)，從表2.1選取。(2) 三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承的靜態(tài)參照載荷的計算三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承的靜態(tài)參照載荷Fa和M的計算式： (2.16) (2.17)式(2.16)(2.17)中的參數(shù)與式(2.12)(2.113)中的參數(shù)意義相同。計算回轉(zhuǎn)支承HOU30/1000的靜態(tài)參照載荷和：由表2.1挖掘機的許用靜態(tài)安全系數(shù)：=1.45由式(2.16)計算靜態(tài)參照垂直載荷FaFa =Fafs14030101.452034365 N由式(2.17)計算靜態(tài)參照傾覆力矩 M =Mfs22463881.455108539 Nm在回轉(zhuǎn)支承HOU30/1000的承載能力曲線圖(圖2.13)中確定點，點位于其靜態(tài)承載曲線1的下方。2.5.2回轉(zhuǎn)支承HOU30/1000的額定靜容量和當量軸向載荷的計算 (1) 單排球式回轉(zhuǎn)支承的額定靜容量Co和當量軸向載荷CP額定靜容量Co:Co=fDLdo (2.18)式中：f靜容量系數(shù)，0.108kN/mm210DL滾道中心直徑，mmdo鋼球公稱直徑，mm當量軸向載荷Cp (2.19)式中：M傾覆力矩，kNmFa軸向力，kNFr徑向力，kN(2) 三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承的額定靜容量Co和當量軸向載荷CP額定靜容量 (2.20)式中：f靜容量系數(shù)，0.172kN/mm210DL滾道中心直徑，mmdo上排滾柱直徑，mm當量軸向載荷CP (2.21)1靜態(tài)承載曲線;2螺栓負荷曲線(8.8、10.9、12.9為螺栓的性能等級)圖2.7 回轉(zhuǎn)支承承載能力曲線圖表2.1 許用靜態(tài)安全系數(shù)工作類型工作性質(zhì)機械舉例 許用靜態(tài)安全系數(shù) 輕型不經(jīng)常滿負荷，回轉(zhuǎn)平穩(wěn)沖擊小堆取料機，汽車起重機，非港口用輪式起重機1.001.15中型不經(jīng)常滿負荷，回轉(zhuǎn)較快，有沖擊塔式起重機，船用起重機，履帶起重機1.151.30重型經(jīng)常滿負荷，回轉(zhuǎn)快，沖擊大抓斗起重機，港口起重機，單斗挖掘機，集裝箱起重機1.301.45特重型滿負荷，沖擊大或工作場所條件惡劣冶金起重機，海上作業(yè)平臺起重機1.45注：此表取自參考文獻9。由式(2.20)計算回轉(zhuǎn)支承HOU30/1000的額定靜容量 N由式(2.21)計算回轉(zhuǎn)支承HOU30/1000的當量軸向載荷N取，。2.5.3回轉(zhuǎn)支承的選型流程回轉(zhuǎn)支承的選型過程見圖2.8。根據(jù)主機回轉(zhuǎn)軌道中心直徑 DL 初步/重新選擇回轉(zhuǎn)支承型號根據(jù)回轉(zhuǎn)支承承受的最大載荷(包括軸向載荷 Fa 、徑向載荷Fr 及傾覆力矩 M)，計算靜態(tài)參照載荷 Fa和 M。根據(jù)回轉(zhuǎn)支承的尺寸 DL 和d o 及承受的最大載荷( 包括 Fa 、Fr 、M)計算回轉(zhuǎn)支承的額定靜容量 Co 和當量軸向載荷 CP把回轉(zhuǎn)支承承受的最大載荷 Fa 和 M 作為螺栓聯(lián)接承受的載荷在回轉(zhuǎn)支承型號對應的靜態(tài)承載曲線圖(圖 2.7)上確定點 (Fa，M)和(Fa，M)否點(Fa， M )在靜態(tài)承 載曲線的下方是否Co f (f 見 表ssCp2.1)是否點(Fa， M)在選定的螺 栓負荷曲線下方逐步提高螺栓性能等級，直至達到最大 12.9 級否點(Fa，M)在選定的螺栓負荷曲線下方是是結(jié) 束圖2.8 回轉(zhuǎn)支承選型計算流程圖 2.6回轉(zhuǎn)支承聯(lián)接體的設計與計算回轉(zhuǎn)支承通過上聯(lián)接體與回轉(zhuǎn)平臺連接；通過下聯(lián)接體與底架進行連接?；剞D(zhuǎn)支承的內(nèi)外圈剛度是靠聯(lián)接件的結(jié)構來保證。安裝這種支承回轉(zhuǎn)裝置時，要注意其聯(lián)接結(jié)構件的強度和剛度。圖2.9為回轉(zhuǎn)支承的聯(lián)接結(jié)構圖。1回轉(zhuǎn)平臺；2回轉(zhuǎn)支承上聯(lián)接體；3回轉(zhuǎn)支承外座圈；4、9連接螺栓；圖2.9 回轉(zhuǎn)支承聯(lián)接結(jié)構圖2.10 螺栓聯(lián)接受力分析2.6.1回轉(zhuǎn)支承聯(lián)接體的設計在設計回轉(zhuǎn)支承的聯(lián)接體(圖2.9中的2和5)時，要按照回轉(zhuǎn)支承的螺栓孔中心尺寸D1和D2(圖2.5)來定位聯(lián)接體的聯(lián)接孔中心圓直徑；按照回轉(zhuǎn)支承的尺寸d(D)和DL(圖2.5)設計聯(lián)接體的內(nèi)外圓直徑。根據(jù)小齒輪的位置設計回轉(zhuǎn)支承聯(lián)接體的高度。2.6.2聯(lián)接體的設計機械式挖掘機選用的回轉(zhuǎn)支承型號為SWA2800.32。其結(jié)構如圖2.5所示。根據(jù)回轉(zhuǎn)支承外形尺寸D，d，DL設計回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒和回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈如圖2.11，圖2.12所示。圖2.11 回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圖2.12 回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈2.6.3螺栓聯(lián)接載荷的計算（1）在傾翻力矩M的作用下，計算受力最大的螺栓的工作載荷Fmax由靜力平衡得 (2.22)由變形協(xié)調(diào)條件得 (2.23)由式(2.31)和式(2.32)聯(lián)立求得 (2.24)式中各螺栓軸線到傾翻對稱線OO的距離(圖2.10)，mm（2）螺栓受到的最大拉力如圖2.9所示，在位置時螺栓受到的拉 (2.25)在位置II時螺栓受到的拉力為 (2.26)式中 螺栓受到的預緊力，N螺栓的相對剛度(3) 螺栓受到的預緊力 (2.27)對于有緊密性要求的聯(lián)接(如汽缸、壓力容器)，；一般聯(lián)接，工作載荷有變化時，；工作載荷無變化時，。因為螺栓聯(lián)接除承受傾翻力矩，還承受水平力和垂直載荷的作用，為了對聯(lián)接體作較精確的強度分析，還可以用有限元法。2.6.4螺栓聯(lián)接承載力的驗算把主機回轉(zhuǎn)支承裝置受到的最大載荷(軸向載荷Fa、傾覆力矩M)作為回轉(zhuǎn)支承螺栓聯(lián)接承受的載荷。在回轉(zhuǎn)支承承載能力曲線圖(圖2.7)上標出點(Fa，M)，檢查點(Fa，M)是否在相應性能等級的螺栓負荷曲線以下，若在下方，證明回轉(zhuǎn)支承的螺栓滿足強度要求；否則可提高螺栓的性能等級，當螺栓的性能等級選擇了最大，點(Fa，M)仍然位于螺栓負荷曲線以上時，我們就要重新選擇回轉(zhuǎn)支承型號。在回轉(zhuǎn)支承HOU30/1000的承載能力曲線圖(圖2.13)中確定點(Fa，M)。螺栓的性能等級為8.8級。如圖點(Fa，M)位于其性能曲線2的下方。1靜態(tài)承載曲線;2螺栓負荷曲線(8.8、10.9、12.9為螺栓的性能等級)圖2.13 HOU30/1000承載能力曲線圖根據(jù)回轉(zhuǎn)支承的選型原則，型號為HOU30/1000的回轉(zhuǎn)支承滿足承載要求。2.6.5螺栓聯(lián)接的強度校核對螺栓(圖2.9中的4和9)強度的校核除了可借助于回轉(zhuǎn)支承承載能力曲線進行螺栓承載力的驗算外，還可以直接對螺栓聯(lián)接進行強度的校核。如圖2.9所示，回轉(zhuǎn)支承的螺栓聯(lián)接主要承受的是傾翻力矩M的作用，螺栓聯(lián)接的失效形式主要有：螺栓被拉斷、回轉(zhuǎn)支承與聯(lián)接體的結(jié)合面被壓潰或出縫隙。設計準則為：(1) 為了保證螺栓不被拉斷，應該滿足： (2.28)式中 Q螺栓受到的最大拉力，Nd1螺栓小徑，mm螺栓的許用拉應力，MPa(2) 受拉面不出縫隙，應滿足下式 (2.29) (2.30)(3) 受壓面不被壓潰，應滿足下式 (2.31) (2.32)式中 螺栓受到的預緊力，Nz螺栓的數(shù)目A接觸面面積，mm2M傾覆力矩，NmmW抗彎截面模量，mm3(4) 計算螺栓聯(lián)接中受力最大的螺栓的工作載荷Fmax計算上聯(lián)接體(圖2.9中的2)中受力最大的螺栓的工作載荷Fmax。聯(lián)接體受到的傾翻力矩M=2246388Nmm由圖2.11得rmax=1330mm,螺栓的數(shù)目z=48計算得mm2由式(2.24)得N(5) 計算螺栓受到的預緊力Qp由式(2.27)得N(6) 受力最大的螺栓的強度的校核由式(2.25)計算螺栓受到的最大拉力QN由式(2.28)得N/mm2取螺栓的許用拉應力所以，即螺栓在最大工作載荷Fmax =70372 N；預緊力 Qp=126670 N作用下，不會被拉斷。(7) 螺栓聯(lián)接的受拉面校核根據(jù)螺栓聯(lián)接的設計準則，由式(2.32)計算在圖2.5中，；計算接觸面積Amm2 (2.33)計算圖2.11的抗彎截面模量Wmm3 (2.34)所以MPa滿足式(2.29)，。即螺栓聯(lián)接的受拉面不會出現(xiàn)縫隙。（8）螺栓聯(lián)接的受壓面進行校核由式(2.32)計算pmaxMPa取聯(lián)接體的材料為Q215A，由參考文獻42中的表24和表26得許用擠壓應力=176N/mm2。所以滿足式(2.31) ，即螺栓聯(lián)接的受壓面不會被壓潰。3 與回轉(zhuǎn)支承HOU30/1000外齒嚙合的小齒輪的設計圖3.1 回轉(zhuǎn)傳動示意圖如圖3.1所示，由于用回轉(zhuǎn)支承代替了以前的支承，與小齒輪嚙合的齒輪的參數(shù)發(fā)生了改變，所以要重新設計一個小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的外齒進行嚙合。挖掘機的使用工況使得齒輪傳動承受的是重載、且有沖擊?；剞D(zhuǎn)支承外齒采用的是調(diào)質(zhì)齒輪，材質(zhì)40Cr，表面進行了淬火處理。所以選擇的小齒輪材料也應是齒面硬度較高的淬火齒輪，常用的齒輪材料為20Cr、20CrMnTi、20Cr2Ni4等。小齒輪的齒輪參數(shù)應該滿足下面的要求：(1) 小齒輪要與回轉(zhuǎn)支承的外齒具有相同的模數(shù)m和壓力角。(2) 安裝條件使得齒輪傳動的中心距a要與原中心距保持一致。(3) 小齒輪齒數(shù)z1要滿足回轉(zhuǎn)機構的傳動比的要求范圍。(4) 回轉(zhuǎn)支承的外齒采用了正變位，為了保證小齒輪的齒根強度，要求小齒輪也采用正變位。對于正變位齒輪，過大的變位可能引起齒頂變尖或齒頂厚過小的現(xiàn)象。為了保證齒輪的齒頂強度，齒頂厚不能太小。(5) 為了保持齒輪傳動的連續(xù)性，重合度要大于或等于許用的重合度。(6) 小齒輪要滿足齒輪齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度的計算。3.1小齒輪的材料和精度選擇齒輪材料為，滲碳淬火，齒面硬度5863HRC,精度7級的漸開線直齒圓柱齒輪。3.2小齒輪齒數(shù)和變位系數(shù)的選擇(1) 選擇小齒輪齒數(shù)z14機械式挖掘機的平衡性分析如圖2.8，設回轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)速為n電，回轉(zhuǎn)支承的轉(zhuǎn)速為n回，回轉(zhuǎn)減速箱的傳動比i減，回轉(zhuǎn)支承的外齒齒數(shù)為z2。由回轉(zhuǎn)結(jié)構的傳動比公式得到： (3.1)然后根據(jù)n回的許用范圍，確定小齒輪的齒數(shù)z1。(2) 計算齒輪傳動的嚙合角小齒輪的模數(shù)m和壓力角與回轉(zhuǎn)支承外齒的模數(shù)和壓力角相同。根據(jù)變位齒輪中心距a的計算公式得到： (3.2)(3) 計算小齒輪變位系數(shù)x1根據(jù)公式計算小齒輪的變位系數(shù)x1： (3.3)3.2.1根據(jù)挖掘機回轉(zhuǎn)機構的傳動比，選擇小齒輪齒數(shù)由式(3.1)得其中回轉(zhuǎn)支承外齒齒數(shù)，回轉(zhuǎn)支承的轉(zhuǎn)速所以初步選擇小齒輪齒數(shù)3.2.2計算小齒輪變位系數(shù)由式(3.3)計算小齒輪的變位系數(shù)3.2.3計算齒輪傳動的嚙合角(1) 根據(jù)更新支承前的齒輪參數(shù)，計算齒輪傳動的中心距a小齒輪的參數(shù)為m=26，=20，z1=18，x1=0.5回轉(zhuǎn)齒圈的外齒參數(shù)為m=26，=20，z2=128計算原來齒輪傳動的嚙合角 (3.4)計算得計算齒輪傳動的中心距amm (3.5)(2) 計算回轉(zhuǎn)支承外齒與小齒輪傳動的嚙合角小齒輪的參數(shù)：m20，=20，z118；回轉(zhuǎn)支承的外齒參數(shù)：m20，=20，z2128，x2=0.5齒輪傳動的中心距a=1820mm由式(3.2)得所以3.2.4小齒輪參數(shù)的校核(1) 變位系數(shù)的校核小齒輪的變位系數(shù)x10.5，滿足x10。小齒輪要采用正變位，因此要使得0。若0.4m。小齒輪的參數(shù)：；計算小齒輪的齒頂圓直徑da1mm (3.7)齒頂圓壓力角 (3.8)由式(2.22)計算小齒輪的齒頂厚mm滿足 (2) 重合度的計算在變位小齒輪具有標準頂隙的情況下，計算齒輪傳動的重合度。重合度要滿足，挖掘機的26。重合度計算公式為： (3.9)若重合度不滿足要求，則在小齒輪的齒數(shù)選擇范圍之內(nèi)，增大小齒輪的齒數(shù)z1。(3) 小齒輪強度的校核若小齒輪的齒數(shù)和變位系數(shù)滿足了齒頂厚和重合度的要求，需要對小齒輪進行齒面接觸疲勞強度校核、齒根彎曲疲勞強度的校核。校核公式為：齒面接觸疲勞強度的校核公式 (3.10)齒根彎曲疲勞強度的校核公式 (3.11)若校核結(jié)果為，則應該提高齒輪材料的表面硬度，選擇齒面硬度大的齒輪材料；若齒輪的齒根彎曲疲勞強度不滿足，應該增大齒輪的變位系數(shù)，即在小齒輪的齒數(shù)選擇范圍之內(nèi)，減小小齒輪的齒數(shù)；若在小齒輪的齒數(shù)選擇范圍之內(nèi)，所有的都不能滿足計算要求，就要重新選定回轉(zhuǎn)支承型號。3.2.5齒輪傳動受力分析機械式挖掘機回轉(zhuǎn)機構的機械特性：回轉(zhuǎn)電機額定功率P=54KW；額定轉(zhuǎn)數(shù)n=1150r/min；回轉(zhuǎn)減速箱的傳動比i減=33.55；回轉(zhuǎn)減速箱的齒輪傳動效率減=0.8142小齒輪的功率p1kW (3.12)回轉(zhuǎn)小齒輪的轉(zhuǎn)速 (3.13)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩Nmm (3.14)小齒輪的節(jié)圓直徑mm (3.15)所以小齒輪收到的圓周力為N (3.16)3.2.6齒面接觸疲勞強度校核齒面接觸疲勞強度的校核公式26為 (3.17)其中 重合度系數(shù)節(jié)點區(qū)域系數(shù)材料彈性系數(shù)，齒數(shù)比u (3.18)載荷系數(shù)按表9.1126=1.85小齒輪的圓周速度為v=0.9m/s，由圖9.4426取動載荷系數(shù)=1.1由表9.12得齒間載荷分配系數(shù)小齒輪的齒寬b=160；齒寬系數(shù) (3.19)由表9.1326得齒向載荷分布系數(shù) 計算載荷系數(shù)K： (3.20)按表9.1426取材料彈性系數(shù)，=189.8由圖9.4826查得節(jié)點區(qū)域系數(shù)，=2.4根據(jù)重合度=1.611，由圖9.4926取重合度系數(shù)，=0.9計算齒面接觸疲勞強度： (3.21)計算齒輪的許用接觸應力： (3.22)由圖9.5526查得實驗齒輪的齒面接觸疲勞極限，=800MPa計算小齒輪的應力循環(huán)次數(shù)NN (3.23)由圖9.5626得齒輪接觸疲勞強度的壽命系數(shù)，=1.08工作硬化系數(shù)，=1由圖9.5726查得齒輪接觸疲勞強度的尺寸系數(shù)，=1由表9.1526得接觸疲勞強度的最小安全系數(shù)，=1.0所以，由齒輪的許用接觸應力公式(4.18)得MPa滿足校核公式(3.17),所以齒輪的齒面強度滿足要求。3.2.7齒根彎曲疲勞強度校核齒根彎曲疲勞強度的校核公式26 (3.24)根據(jù)圖9.5326取齒形系數(shù)，=2.15由圖9.5426查得應力修正系數(shù)，=1.825由重合度得重合度系數(shù) (3.25)載荷系數(shù)K， (3.26)按表9.1126取=1.85；由圖9.4426得動載荷系數(shù)，=1.1由表9.1226得齒間載荷分配系數(shù)，=1.1小齒輪的齒寬與齒高比，取=1.193由圖9.4626得齒向載荷分布系數(shù)，=1.14所以由式(4.26)得載荷系數(shù)K，計算齒根彎曲疲勞強度：MPa (3.27)由圖9.5826得試驗齒輪的彎曲疲勞極限，=350MPa 由圖9.5926取齒輪彎曲疲勞強度計算的壽命系數(shù),齒輪的應力修正系數(shù)，由圖9.6026得齒輪的彎曲疲勞強度的尺寸系數(shù),由表9.1526得齒輪彎曲疲勞強度的安全系數(shù)，計算小齒輪的許用彎曲應力MPa (3.28)，滿足齒根彎曲疲勞強度的校核公式(4.20)按照回轉(zhuǎn)支承小齒輪參數(shù)的設計原則，選擇小齒輪的參數(shù)為m=20，=20，z1=18，x1=0.5滿足傳動要求。4 機械式挖掘機的平衡性分析機械式挖掘機的平衡是指轉(zhuǎn)臺與工作裝置在各種工作位置時，其作用力的合力都不超出回轉(zhuǎn)支承回轉(zhuǎn)軌道的直徑范圍，并盡量使回轉(zhuǎn)支承滾球受力均勻。為此必須在轉(zhuǎn)臺上置以適當?shù)钠胶庵亍Ｋ酝诰驒C平衡問題，也就是確定平衡重的問題6。當平衡重小時，挖掘機工作時靠近工作裝置側(cè)的轉(zhuǎn)臺前部的滾子，要承受大部分載荷，因而受到較大的磨損；而當平衡重過重時，轉(zhuǎn)臺尾部的支承滾子將受到更為強烈的磨損。挖掘機的平衡，是要達到在挖掘機工作循環(huán)內(nèi)作用到支承滾子上的負荷均勻分布，因此若使挖掘機得到很好的平衡，應當滿足下列條件：轉(zhuǎn)臺上的機構和工作裝置的重量的合力，不管空斗或滿斗的工作裝置處于任何位置時，都不得超過支承軌道的最大直徑。4.1確定允許的最大平衡重滿足轉(zhuǎn)臺平衡條件，確定允許的最大平衡重的位置如圖4.1：1. 動臂與機器所在水平位置成最大傾角。2. 鏟斗位于挖掘開始位置，提升鋼繩處于放松狀態(tài)。假定轉(zhuǎn)臺上的部件、平衡重以及工作裝置的重量的合力通過x點，則此時轉(zhuǎn)臺尾部支承上的反作用力為 (4.1)式中 轉(zhuǎn)臺