公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計[三維UG]【含CAD圖紙】

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編 號 無錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 題目： 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學(xué) 號： 0923159 學(xué)生姓名： 陳雙成 指導(dǎo)教師： 何雪明（職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 公路銑刨機(jī)整 機(jī)的設(shè)計 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果， 其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致 謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人、集體 已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機(jī)械 94 學(xué) 號： 0923159 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 課題來源于工廠。 選題依據(jù)： 瀝青混凝土路面銑刨機(jī)是一種高效的瀝青路面維修 養(yǎng)護(hù)設(shè)備，其原理是利用滾動銑削的方法把瀝青混凝土路面局部或 全部破碎。銑削下來的瀝青碎料經(jīng)再生處理后，可直接用于路面表 層的重新鋪筑。主要用于公路、城市道路、機(jī)場、貨場、停車場等 瀝青混凝土砼面層開挖翻新；瀝青路面擁包、油浪、網(wǎng)紋、車轍等 的清除；水泥路面的拉毛及面層錯臺銑平等。隨著市政道路和高等 級公路建設(shè)突飛猛進(jìn)，大規(guī)模的機(jī)械化養(yǎng)護(hù)時代已經(jīng)到來。 三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 實(shí)現(xiàn)銑刨機(jī)的行走，駐停，銑刨和廢料收集傳送； 能夠?qū)崿F(xiàn)銑刨深度為 0-300mm； 銑刨寬度為 4000mm ； 銑刨速度為 0-5m/min，行走速度為 0-84m/min; II 熟練地掌握 UG 仿真。 四接受學(xué)生： 機(jī)械 94 班 姓名 陳雙成 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長研究所 所長簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 隨著市政道路和高等級公路建設(shè)突飛猛進(jìn)，大規(guī)模的機(jī)械化養(yǎng)護(hù)時代已經(jīng)到來。作 為路面養(yǎng)護(hù)和再生設(shè)備的主要機(jī)種之一的路面銑刨機(jī)正越來越引起道路養(yǎng)護(hù)專家和施工 單位的關(guān)注。 路面冷銑刨機(jī)是一種高效的路面維修養(yǎng)護(hù)設(shè)備, 具有使用成本低、銑深范圍廣及不 污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。主要用于大面積路面銑刨破碎、常見病害的銑平修整以及路面拉毛作 業(yè)。 路面銑刨機(jī)的主要工作裝置是銑刨轉(zhuǎn)子，銑刨轉(zhuǎn)子上均勻布置著按左右對稱螺旋線 排列的銑刀。銑刨轉(zhuǎn)子是以垂直進(jìn)給和水平進(jìn)給兩種方式進(jìn)行工作。路面銑刨機(jī)以工作 速度向前移動，銑刨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)均勻分布于滾筒上并按螺旋線排列的銑刨刀，銑刨刀順序 接觸路面，路面材料在銑刨轉(zhuǎn)子刀具的沖擊和擠壓下破碎為顆粒狀；同時呈螺旋狀對稱 排列的刀具將銑下的廢料向轉(zhuǎn)子中央聚集，通過拋料板將廢料拋到輸送機(jī)上，并轉(zhuǎn)移到 指定位置和運(yùn)輸車輛上。 本設(shè)計說明書包括了整機(jī)的總體設(shè)計和計算，動力機(jī)構(gòu)及行星減速器的設(shè)計，行走 機(jī)構(gòu)的設(shè)計，銑刨部分的設(shè)計，輸料裝置的設(shè)計，并對路面銑刨機(jī)械的技術(shù)發(fā)展趨勢和 市場前景做了簡單介紹。 本說明書與圖紙配套使用。 關(guān)鍵詞：銑刨機(jī)；行星減速器；履帶；輸料裝置；刀具 IV Abstract With rapid advances in municipal roads and the construction of high-grade highways, mass maintenance time has come. As road maintenance and recycling equipment of main machine kind of pavement milling machine is one of a growing source of concern for experts of road maintenance and construction units. Cold milling machine is a high performance pavement maintenance equipment, with low cost, wide range of milling depth and does not pollute the environment and so on. Mainly used for common disease of large area of broken pavement milling, milling picking jobs in flat trim as well as pavement. Road milling machine milling rotor are the main working device, evenly milled rotor layout arranged in a symmetrical helical milling cutters. Rotor is based on vertical and horizontal milling feed work in two ways. Pavement milling planing machine to work speed forward mobile, milling planing rotor rotating uniform distribution Yu drum Shang and by spiral arranged of milling Shaver, milling Shaver order contact pavement, pavement material in milling planing rotor tool of impact and extrusion Xia broken for particles shaped; while is spiral shaped symmetric arranged of tool will milling Xia of waste to rotor Central gathered, through throwing material Board will waste throwing to conveying machine Shang, and transfer to specified location and transport vehicles Shang. The design specifications, including the the overall programme, power and design of the planetary gear reducer, mechanism design, milling parts design, design of the feeding device, and pavement milling machine technology trends and market prospects of doing a simple introduction. Supporting the use of these instructions with drawings. Keywords: milling planer ;planetary reducer ;track ;transporting machine ;tool V 目 錄 摘 要 .III ABSTRACT .IV 1 緒論 .1 1.1 路面銑刨機(jī)及其發(fā)展概況 .1 1.1.1 路面銑刨機(jī)的分類 .1 1.1.2 路面銑刨機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn) .2 1.1.3 路面銑刨機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及工作原理 .2 1.1.4 國內(nèi)外路面銑刨機(jī)發(fā)展概況 .3 1.2 路面銑刨機(jī)設(shè)計的指導(dǎo)思想.5 1.3 路面銑刨機(jī)設(shè)計的設(shè)計原則 .5 1.4 本文設(shè)計的主要內(nèi)容 .5 2 路面銑刨機(jī)的總體設(shè)計 .6 2.1 路面銑刨機(jī)的選型 .6 2.2 路面銑刨機(jī)的總體參數(shù)的選型 .6 2.3 路面銑刨機(jī)的總體布置 .8 2.4 銑刨機(jī)總體方案的設(shè)計 .8 3 銑刨機(jī)動力機(jī)構(gòu)及行星減速器的設(shè)計 .10 3.1 發(fā)動機(jī)的選擇 .10 3.2 傳動形式的選擇 .11 3.3 行星減速器的設(shè)計 .13 3.3.1 型行星減速器的運(yùn)動設(shè)計 .13 3.3.2 減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .17 4 銑刨機(jī)行走系統(tǒng)的設(shè)計 .20 4.1 銑刨機(jī)行走系統(tǒng)的基本要求 .20 4.2 銑刨機(jī)行走驅(qū)動形式 .20 4.3 導(dǎo)向與張緊緩沖裝置的設(shè)計參數(shù)分析 .21 4.4 履帶式銑刨機(jī)的運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)分析 .25 4.4.1 銑刨機(jī)行駛系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)分析 .25 4.4.2 履帶式銑刨機(jī)動力學(xué)分析 .26 4.5 附著條件決定的最大切線牽引力 .27 4.6 行走系統(tǒng)功率分析 .27 5 銑刨機(jī)銑刨系統(tǒng)的設(shè)計 .29 5.1 路面銑刨機(jī)銑刨轉(zhuǎn)子排列方式分析 .29 5.2 路面銑刨機(jī)銑刨輪刀具排列參數(shù)分析 .30 5.3 路面銑刨機(jī)銑刨輪主要參數(shù)的研究 .34 5.3.1 銑刨輪的切削量 .34 5.3.2 銑刨輪直徑 .35 VI 5.3.3 銑刨輪最佳螺旋升角的選取 .36 6 輸料系統(tǒng)的設(shè)計 .38 6.1 輸料系統(tǒng)的主要功能部件 .38 6.2 輸送帶的跑偏及防偏措施 .40 6.2.1 跑偏的危害及原因 .40 6.2.2 輸送帶跑偏的常見處理方式 .40 7 總結(jié)與展望 .43 7.1 總結(jié) .43 7.2 不足之處及未來展望 .43 致謝 .45 參考文獻(xiàn) .46 附錄 .48 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計 1 1 緒論 1.1 路面銑刨機(jī)及其發(fā)展概況 路面銑刨機(jī)是一種高效的瀝青路面維修養(yǎng)護(hù)設(shè)備，其原理是利用滾動銑削方式把瀝 青路面局部或全部破碎。銑削下來的瀝青碎料經(jīng)處理后，可直接用于路面表層的重新鋪 筑。主要用于公路、城市道路、機(jī)場、貨場、停車場等瀝青砼面層開挖翻新；瀝青路面 擁包、油浪、網(wǎng)紋、車轍等的清除；水泥路面的拉毛及面層錯臺銑平等。隨著市政道路 和高等級公路建設(shè)突飛猛進(jìn)，大規(guī)模的機(jī)械化養(yǎng)護(hù)時代已經(jīng)到來。作為路面養(yǎng)護(hù)和再生 設(shè)備的主要機(jī)種之一的路面銑刨機(jī)正越來越引起道路養(yǎng)護(hù)專家和施工單位的關(guān)注。公路 建設(shè)部門對路面銑刨機(jī)等成套設(shè)備的需求會越來越迫切，需求量也會越來越多 。1 1.1.1 路面銑刨機(jī)的分類 按照銑刨寬度，路面銑刨機(jī)可分為大中小三種，0.31.0 米為小型；1.22.0 米為中型， 2.0 米以上為大型。對于銑刨寬度小于或等于 1.0 米的小型銑刨機(jī)主要是機(jī)械傳動，機(jī)械 式傳動工作可靠、維修方便、傳動效率高、制造成本低，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不輕便、 作業(yè)效率較低、牽引力較小，一般適用于小面積的路面維修、刮除噴涂標(biāo)線、銑刨小型 溝槽等，一般不帶廢料回收裝置。銑刨寬度在 1.2 米以上的中型銑刨機(jī)主要是液壓傳動， 液壓式結(jié)構(gòu)緊湊、操作輕便、牽引力較大，但制造成本高、維修較難，適用于切削較深 的中、大規(guī)模路面養(yǎng)護(hù)作業(yè)。我國目前以生產(chǎn)小型路面銑刨機(jī)為主，且以 0.5 米和 1.0 米 兩種規(guī)格居多，大中型產(chǎn)品基本上還是空白。 另外，按銑刨型式不同，可分為熱銑和冷銑。熱銑式因?yàn)樵黾恿思訜嵫b置而使結(jié)構(gòu) 比較復(fù)雜，一般用于路面再生作業(yè)。冷銑由于適用范圍廣，目前占據(jù)主導(dǎo)地位。冷銑式 配置功率比較大，刀具磨損比較快，切削料粒度較為均勻，可設(shè)置灑水裝置噴水，使用 廣泛，且產(chǎn)品成系列；按銑刨機(jī)按行走方式不同，可分為輪式和履帶式。輪式的機(jī)動性 好、換場方便，特別適合于中小型的路面作業(yè)。履帶式多為銑削寬度 2000mm 以上的大 型銑刨機(jī)，有舊材料回收裝置，適用于大面積路面再生工程；按銑刨鼓旋轉(zhuǎn)方向與行走 方向不同，可分為逆銑和順銑；按有無廢料回收輸送機(jī)，可分為輸送式和無輸送式；按 銑刨鼓安裝方式不同，可分為固定式和移動式。 圖 1.1 輪式銑刨機(jī) 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 圖 1.2 2m 履帶式銑刨機(jī) 1.1.2 路面銑刨機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn) 1. 使用銑刨機(jī)銑削路面，可以快速有效地處理路面病害，使路面保持平整； 2. 道路的翻修工程采用銑削工藝可保持原路面的水平高程。銑削工藝可將損壞路面 切除掉，由新材料填補(bǔ)原有空間，經(jīng)壓實(shí)后與原路面等高，保持路面的原有水平高程， 這使穿行于高架橋或立交橋涵的路面載荷對橋體不致產(chǎn)生沖擊載荷，并且橋涵通過高程 不變； 3. 保證新舊路面材料的良好結(jié)合，提高其使用壽命。采用銑削工藝可使填料坑邊側(cè) 及底部整齊、深度均勻，形成新舊料易于結(jié)合的齒狀幾何表面，從而使翻修后新路面的 使用壽命大大提高； 4. 有利于舊路面材料的再生利用。由于可以掌握切削深度，銑削下來的材料不僅干 凈且呈規(guī)則的小顆粒，可以不用再破碎加工即可遮現(xiàn)場或固定料場再生利用，大大降低 了施工成本，同時也是一種環(huán)境保護(hù)措施。 1.1.3 路面銑刨機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及工作原理 一般銑刨機(jī)由發(fā)動機(jī)及行星減速器、行走機(jī)構(gòu)、銑刨部分、輸料裝置等組成。 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計 3 圖 1.3 銑刨機(jī)的總體結(jié)構(gòu) 1.動力系統(tǒng) 2.升降系統(tǒng) 3.傳動系統(tǒng) 4.灑水系統(tǒng) 5.行走系統(tǒng) 6.液壓系統(tǒng) 7.銑刨系統(tǒng) 8.轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 9.集料系統(tǒng) 10.車架系統(tǒng) 11.覆蓋件系統(tǒng) 12.電氣系統(tǒng) 1.1.4 國內(nèi)外路面銑刨機(jī)發(fā)展概況 國外路面銑刨機(jī)起源于 20 世界 50 年代，經(jīng)過 60 年的發(fā)展，其產(chǎn)品已成系列化，生 產(chǎn)效率一般為 1502000 ，銑刨寬度 0.34.2m，最大銑刨深度可達(dá) 350mm，其機(jī)電液hm/2 一體化技術(shù)已趨成熟，銑削深度可通過自動找平系統(tǒng)自動控制，同時為改善作業(yè)環(huán)境， 延長銑削刀具的使用壽命，設(shè)計有噴灑水裝置和密閉轉(zhuǎn)子罩殼。為了減輕勞動強(qiáng)度，近 年來開發(fā)的產(chǎn)品都帶有回收裝置，使銑削物從銑削轉(zhuǎn)子直接輸送到運(yùn)載卡車上。國外制 造廠商眾多，主要有維特根、英格索蘭、比泰利、卡特彼勒、戴納派克等。 維特根在國際上處于主導(dǎo)地位 ，尤其是小型銑刨機(jī)更是無人能及。主要生產(chǎn) SF 和2 DC 系列銑刨機(jī)，已形成了銑刨寬度從 0.34.2 米的近 20 種規(guī)格的產(chǎn)品系列，最大銑削深 度為 350mm，我國主要以進(jìn)口該公司產(chǎn)品為主。比泰利已具有 50 年多制造銑刨機(jī)的歷史， 其 SF 系列冷銑刨機(jī)有 11 種型號，銑刨寬度為 0.62.1 密，銑刨深度 340mm?？ㄌ乇死罩?要生產(chǎn) PR 和 PM 兩大系列，銑刨寬度為 1.93.18，銑刨深度 305mm 其銑刨機(jī)具有銑刨深度 和銑刨表面自動調(diào)平自動控制功能，銑刨深度誤差為3mm。戴納派克主要生產(chǎn) PL 系列 銑刨機(jī)，銑刨寬度為 0.352.1 米，銑刨深度 0300mm。 國外的路面銑刨機(jī)技術(shù)已達(dá)到較高的技術(shù)水平，歸納起來有以下幾個特點(diǎn)： 1. 先進(jìn)合理底盤結(jié)構(gòu)，銑刨機(jī)底盤主要由全剛性車架及四輪行走結(jié)構(gòu)組成，驅(qū)動及 轉(zhuǎn)向方式均以液壓傳動為主； 2. 為充分發(fā)揮最佳銑削功率，銑刨機(jī)上自動液壓功率調(diào)節(jié)裝置可根據(jù)路面材料的硬 度及銑削深度來控制銑刨轉(zhuǎn)子進(jìn)刀速度，即可自動調(diào)節(jié)銑刨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和銑刨機(jī)行走速度， 使銑刨機(jī)始終處于最大的功率利用狀態(tài)，并且不會發(fā)生超負(fù)荷工作的情況； 3. 增大發(fā)動機(jī)功率，同樣銑削寬度新型銑刨機(jī)的功率越來越大，生產(chǎn)效率越來越高； 4. 較大的銑削深度，新型銑刨機(jī)一次銑削深度超過 300mm，使得對整個行車道全厚 度鋪層進(jìn)行銑刨成為可能； 5. 性能良好的銑削轉(zhuǎn)子，大多數(shù)冷銑刨機(jī)將銑刀固定在多塊半圓形瓦片上，通過調(diào) 整瓦片在轉(zhuǎn)子上安裝的多少來調(diào)整銑刨機(jī)的銑刨寬度； 6. 簡便的銑削物裝載，銑刨機(jī)前部掛裝輸送裝置即可完成快速收料，并將銑削物裝 在運(yùn)載汽車上。通過液壓缸調(diào)整卸料高度，并可使傳送帶可左右擺動 4050，從而 實(shí)現(xiàn)路側(cè)裝料； 7. 采用先進(jìn)技術(shù)，如全輪驅(qū)動和機(jī)電液一體化控制技術(shù)、智能化故障診斷和維護(hù)系 統(tǒng)、精確的自動找平系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)及功率自動分配系統(tǒng)； 8. 大容量水箱、柴油箱容積更大，機(jī)器工作時燃油、冷卻水加注間隔延長，待機(jī)時 間索短； 9. 模塊化設(shè)計的發(fā)動機(jī)以及其外圍部件，如液壓泵、液壓閥和冷卻系統(tǒng)均裝置在同 一底架上，所有電磁閥都安裝在同一個分配閥上，易于調(diào)整、檢測和維修； 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 國內(nèi)路面銑刨機(jī)的發(fā)展起始于 20 世紀(jì) 80 年代，開始是以拖拉機(jī)為底盤通過安裝銑 刨裝置改裝而成的，直到進(jìn)入 90 年代才開始進(jìn)行自行式銑刨機(jī)的研制。近兩年有了一定 的發(fā)展，主要機(jī)型的使用性能已完全能滿足國內(nèi)高等級公路及市政道路的養(yǎng)護(hù)要求，良 好的性能價格比與國外進(jìn)口產(chǎn)品相比也有較大的競爭優(yōu)勢，但在品種規(guī)格、技術(shù)水平及 配套件等方面仍存在較大的差距。總體來看，國產(chǎn)銑刨機(jī)產(chǎn)品缺乏系列化，功能欠完善， 技術(shù)含量低，工作可靠性差。目前僅以生產(chǎn)銑刨寬度 0.5 米和 1 米的兩種輪式銑刨機(jī)為 主，生產(chǎn)銑刨寬度 2 米銑刨機(jī)的只有徐州工程機(jī)械制造廠等幾個少數(shù)廠家。國家經(jīng)貿(mào)委 已經(jīng)明確指出將重點(diǎn)發(fā)展銑刨寬度 1.4-4.0 米，銑刨速度 0-3m/min，銑刨深度 0-300mm 的 銑刨機(jī)，從而快速提高我國路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械的國際競爭力。 表 1-1：國內(nèi)銑刨機(jī)主要生產(chǎn)廠商及主要機(jī)型情況表 生產(chǎn)廠 型號 銑刨寬度（米） 行走方式 控制方式 山西建筑機(jī)械股份 有限公司 CM2000 2.0m 履帶式 數(shù)字電子 CM1900 1.9m 履帶式 數(shù)字電子西安宏大交通科技 有限公司 CM1200 1.2m 輪式 數(shù)字電子 西安筑路機(jī)械公司 LX200 2.0m 履帶式 數(shù)字電子 XM200 2.0m 履帶式 數(shù)字電子 XM101 1.0m 輪式 徐州徐工筑路機(jī)械 有限公司 XM100 1.0m 輪式 LXZYH2000 2.0m 輪式 數(shù)字電子鎮(zhèn)江華晨華通路面 機(jī)械有限公司 LX1000 1.0m 輪式 KFX2200 2.2m 履帶式 數(shù)字電子 KFX2000 2.0m 履帶式 數(shù)字電子 沈陽北方交通工程司 KFX1000 1.0m 輪式 天津鼎盛工程機(jī)械有 限公司 LX1000 1.0m 輪式 德國 Wirtgen 公司 W2000 2.0m 履帶式 數(shù)字電子 瑞典 Dynapac 公司 PL2000S 2.0m 履帶式 數(shù)字電子 意大利 Bitelli 公司 SF200L 2.0m 履帶式 數(shù)字電子 就目前產(chǎn)品的技術(shù)水平而言，國產(chǎn)機(jī)型更多地借鑒了歐洲銑刨機(jī)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，在 動力、液壓和控制系統(tǒng)上均采用了國際化的配套，可以說在系統(tǒng)配置上達(dá)到了國際先進(jìn) 水平。國內(nèi)生產(chǎn)廠家以徐州工程機(jī)械制造廠、鎮(zhèn)江華通機(jī)械集團(tuán)公司、山東德州工程機(jī) 械公司 3 家為主。徐州工程機(jī)械制造廠于 1999 年引進(jìn)德國維特根 2000DC 銑刨機(jī)技術(shù)， 通過消化吸收已形成了銑削寬度分別為 1 米和 2 米的系列化產(chǎn)品。鎮(zhèn)江華通機(jī)械集團(tuán)公 司生產(chǎn)銑刨寬度 0.5 和 1 米兩種型號的銑刨機(jī)，最近研制成功銑刨寬度 1.0 米的帶回收 裝置的 LXZYH1000 型銑刨機(jī)。山東德州工程機(jī)械公司主要生產(chǎn)銑刨寬度 1 米的銑刨機(jī)， 最近正在試制銑刨寬度 2 米的 LX2000 型銑刨機(jī)。 在今后的市場競爭中，我國的銑刨機(jī)生產(chǎn)廠商應(yīng)該發(fā)揮如下優(yōu)勢：利用我國已經(jīng) 加入 WTO 有利條件，樹立國際化設(shè)計思想，加強(qiáng)國際間技術(shù)合作，技術(shù)上保持與國際發(fā) 展水平同步，爭取更大的高端產(chǎn)品市場；發(fā)揮本地化的優(yōu)勢，為用戶提供及時的從整 機(jī)技術(shù)到配件供給等全方位的服務(wù)；利用我國勞動力價格低廉的優(yōu)勢，降低整機(jī)成本， 發(fā)揮價格優(yōu)勢，爭取更多的中低端用戶，擴(kuò)大市場；注意研發(fā)符合我國道路特點(diǎn)的專 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計 5 有技術(shù)及產(chǎn)品系列，為公路養(yǎng)護(hù)工程服務(wù)，促進(jìn)我國公路交通事業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。 隨著公路交通事業(yè)突飛猛進(jìn)發(fā)展，特別是經(jīng)過“八五”和“九五”期間的快速健康 發(fā)展，我國公路基礎(chǔ)設(shè)施的總量取得了巨大的突破，到 2002 年底，公路總里程已達(dá) 176 萬 km，其中高速公路為 2.52 萬 km、二級以上高等級公路 24 萬 km。為保持道路通行的安 全、舒適、快速，對它們進(jìn)行及時、有效、高質(zhì)量的養(yǎng)護(hù)將是今后日常工作的重點(diǎn)。 根據(jù)我國公路發(fā)展的統(tǒng)計，未來公路養(yǎng)護(hù)對各類現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備的需求將會越來越 大。隨著高速公路大修期的到來和公路交通行業(yè)以及城市管理部門對現(xiàn)代化養(yǎng)護(hù)方式的 認(rèn)識，對路面銑刨機(jī)的需求將會逐年增加，并且會以很快的速度增加。國外進(jìn)口產(chǎn)品盡 管性能先進(jìn)，但價格昂貴、維修服務(wù)不便，因此可以預(yù)計國產(chǎn)瀝青路面銑刨機(jī)將具有較 廣闊的市場前景。 國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)抓住機(jī)遇，使國產(chǎn)瀝青路面銑刨機(jī)盡快形成完整的系列，并不斷提 高產(chǎn)品的使用性能和可靠性，為用戶提供經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、高質(zhì)量的銑刨機(jī)。 1.2 路面銑刨機(jī)設(shè)計的指導(dǎo)思想 高速公路隨著路面齡期的增加，由于行車載荷與自然環(huán)境因素，路面會陸續(xù)出現(xiàn)一 些病害，嚴(yán)重影響行車速度與安全。由于路面銑刨機(jī)工作效率高、施工工藝簡單、銑削 深度易于控制、操作方便靈活、機(jī)動性能好、銑削的舊料能直接回收利用等。顯然，處 理病害快速有效的方法是使用路面銑刨機(jī)銑刨路面，使路面保持平整。用銑刨機(jī)械銑刨 損壞的舊鋪層，再鋪設(shè)新面層是一種最經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化養(yǎng)護(hù)方法。 結(jié)合國內(nèi)外路面銑刨機(jī)的發(fā)展概況，設(shè)計思想有以下幾點(diǎn)： 1. 向大型化方向發(fā)展； 2. 實(shí)用性與先進(jìn)性兼顧； 3. 充分利用發(fā)動機(jī)的功率； 4. 簡化操作，實(shí)現(xiàn)自動化控制，設(shè)備可靠； 5. 簡化設(shè)備保養(yǎng)，合理潤滑，充分防腐； 1.3 路面銑刨機(jī)設(shè)計的設(shè)計原則 根據(jù)以上的設(shè)計指導(dǎo)思想，可以確定以下的設(shè)計原則 1.簡化設(shè)計結(jié)構(gòu)，選用標(biāo)準(zhǔn)件和成熟機(jī)構(gòu)，盡可能結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備，降低制造成本， 并保證性能和質(zhì)量； 2.配套件必須可靠，確保作業(yè)要求； 3.操作簡單，維修方便； 1.4 本文設(shè)計的主要內(nèi)容 本文主要負(fù)責(zé)公路銑刨機(jī)整體的設(shè)計，包括銑刨機(jī)總體的布置，總體參數(shù)的選型， 功率的計算及發(fā)動機(jī)的選型，傳動方案的選擇，行星減速器的計算與選型，行走系統(tǒng)的 設(shè)計，銑刨系統(tǒng)的設(shè)計以及輸料裝置的設(shè)計。通過比較不同廠家的現(xiàn)有的銑刨機(jī)，進(jìn)而 選出最優(yōu)的設(shè)計方案。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 2 路面銑刨機(jī)的總體設(shè)計 路面銑刨機(jī)的總體設(shè)計，就是根據(jù)其主要用途、作業(yè)條件、使用場合及生產(chǎn)情況 等，合理的選擇和確定機(jī)型、各總成的結(jié)構(gòu)型式、性能參數(shù)及整機(jī)尺寸等，并進(jìn)行合 理的布置。這些組成和部件相互依賴又相互制約，因此，路面銑刨機(jī)的性能不僅取決 與每個部件的好壞，而更重要的是取決于各總成性能的相互協(xié)調(diào)。各總成性能的相互 協(xié)調(diào)如何，又取決于各總體參數(shù)及各總成部件的匹配情況及其布局的合理性。如果整 體設(shè)計過程中缺乏全局觀念，而對總體參數(shù)及各總成部件性能的協(xié)調(diào)匹配考慮不周， 或注意不夠，即便設(shè)計的各單個總成部件結(jié)構(gòu)是先進(jìn)的，性能是良好的，但組合裝配 在一起不一定就能獲得整機(jī)的良好性能。這是因?yàn)槟承┛偝刹考膬?yōu)點(diǎn)可被另一些總 成部件所抵消或限制，使其得不到充分發(fā)揮。所以，路面銑刨機(jī)的總體設(shè)計對整機(jī)的 性能起著決定性的影響。因此，總體設(shè)計必須從保證路面銑刨機(jī)的整體性能出發(fā)，正 確的選擇和確定各總成的結(jié)構(gòu)型式、總體參數(shù)，使其獲得良好的匹配關(guān)系，并進(jìn)行合 理的布置，以達(dá)到設(shè)計的完美性。 以下各節(jié)分別就路面銑刨機(jī)的選型、總成部件結(jié)構(gòu)型式的選擇及比較等作以具體 的闡述。 2.1 路面銑刨機(jī)的選型 路面銑刨機(jī)結(jié)構(gòu)型式的選擇，主要是根據(jù)其用途和作業(yè)場合，前已述及。路面銑 刨機(jī)的結(jié)構(gòu)型式按銑刨機(jī)行走方式不同，可分為輪式和履帶式。 輪胎式的優(yōu)點(diǎn)：重量輕、速度快、機(jī)動靈活、效率高、行走時不破壞路面及維修 方便等。由于以上特點(diǎn)，輪胎式路面銑刨機(jī)一般以中小型居多，運(yùn)行方便、快捷靈活。 適 用于小面積的路面維修、刮除噴涂標(biāo)線、銑刨小型溝槽等，一般不帶廢料回收裝 置。在工作量不大、作業(yè)地點(diǎn)不太集中、轉(zhuǎn)移性頻繁的情況下，生產(chǎn)率大大超過了履 帶式。 輪胎式的缺點(diǎn)：輪胎接地比壓較大、通過性能差、重心較高，穩(wěn)定性較差。 履帶式的優(yōu)點(diǎn)：履帶接地面積大，使得接地比壓小，通過性能好、重心低、穩(wěn)定 性好、重量大、附差性好、牽引力大、比切入力大。因此，大中型路面銑刨機(jī)一般為 履帶全液壓式，主要用于大規(guī)模路面養(yǎng)護(hù)作業(yè)。 履帶式的缺點(diǎn)：速度低、不夠靈活機(jī)動、制造成本高、維修較難、行走時易破壞 路面，轉(zhuǎn)移工作場地時需用拖車托運(yùn)。 隨著市政道路和高等級公路建設(shè)突飛猛進(jìn)，大規(guī)模的機(jī)械化養(yǎng)護(hù)時代已經(jīng)到來。 國家經(jīng)貿(mào)委已經(jīng)明確指出將重點(diǎn)發(fā)展銑刨寬度 1.4-4.0 米，銑刨速度 0-3m/min，銑刨 深度 0-300mm 的銑刨機(jī)，從而快速提高我國路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械的國際競爭力。因而，根據(jù) 現(xiàn)有路面銑刨機(jī)總體性能的優(yōu)缺點(diǎn)，以及國內(nèi)路面銑刨機(jī)的發(fā)展趨勢，我們選用履帶 式行走系統(tǒng)大型路面銑刨機(jī)進(jìn)行設(shè)計。 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計 7 2.2 路面銑刨機(jī)的總體參數(shù)的選型 路面銑刨機(jī)的總體設(shè)計，就是根據(jù)其主要用途、作業(yè)條件、使用場合及生產(chǎn)情況等， 對其性能提出具體的要求，以作為整機(jī)和總體部件設(shè)計的依據(jù)。 路面銑刨機(jī)的總體參數(shù)的選擇與確定，是設(shè)計過程中一項十分重要的工作?？傮w參 數(shù)選擇的合理，不僅給以后的技術(shù)要求設(shè)計帶來方便，而且更重要的是使路面銑刨機(jī)獲 得良好的使用性能，較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，從而提高生產(chǎn)率，降低作業(yè)成本。 路面銑刨機(jī)的總體參數(shù)包括：路面銑刨機(jī)的質(zhì)量；發(fā)送機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速；最大銑刨 寬度、深度；載荷的分配；行走速度和爬坡能力；履帶結(jié)構(gòu)尺寸；箱體容積；料輸送系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸及質(zhì)量等。 以上參數(shù)不是孤立的，它們之間存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系。要合理的選擇它們，就必 須做大量的調(diào)查研究工作，了解與之所設(shè)計的多種同類型銑刨機(jī)的結(jié)構(gòu)，性能和重要參 數(shù)，與所設(shè)計的銑刨機(jī)進(jìn)行分析比較，從整機(jī)性能出發(fā)，考慮“三化”的要求，合理選 擇和正確確定以上各參數(shù)。 （1）發(fā)動機(jī)參數(shù) 銑刨機(jī)作業(yè)時發(fā)動機(jī)的功率組合為 :3 最高可能的切削速度下進(jìn)行最大切深的銑刨作業(yè)，所需功率為 ；max2P 集料系統(tǒng)最大能力回收廢料，所需功率為 P ； H 散熱系統(tǒng)最大能力散熱，所需功率為 P ； S 控制系統(tǒng)進(jìn)行正確的控制，所需功率為 P ； K 輔助系統(tǒng)進(jìn)行必要的輔助動作，所需功率為 P 。 F （2）最大銑刨寬度、深度 根據(jù)本次設(shè)計的要求及路面銑刨機(jī)的發(fā)展趨勢，參考同類型的大型路面銑刨機(jī)的 具體參數(shù)，在這里確定： 最大銑刨寬度：4000mm 銑刨深度： 0300mm 轉(zhuǎn)子直徑： 2000mm 轉(zhuǎn)子最大傾斜角度： 5 （3）行走速度和爬坡能力 根據(jù)路面銑刨機(jī)的工作環(huán)境及要求，確定 行走速度： 084m/min 理論爬坡能力： 100 離地間隙： 310 mm （4）履帶結(jié)構(gòu)尺寸 履帶（長寬高）： 3300520550mm （5）箱體容積 燃油箱： 2310 L 液壓油箱：1200 L 水箱： 3000 L （6）料輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸及質(zhì)量等 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 根據(jù)所設(shè)計的路面銑刨機(jī)的整機(jī)大小及工作能力，參考現(xiàn)有機(jī)型選用 收料皮帶： 2000 mm 卸料皮帶：2000 mm 理論運(yùn)輸能力： 630 /h3m 機(jī)架尺寸（長寬高）： 100002500550 mm 皮帶質(zhì)量： 2.5 T （7）路面銑刨機(jī)的質(zhì)量 根據(jù)所設(shè)計個零部件，路面銑刨機(jī)的質(zhì)量重約為 45 噸。 2.3 路面銑刨機(jī)的總體布置 路面銑刨機(jī)的總體布置就是在參考同類型銑刨機(jī)的基礎(chǔ)上，以保證路面銑刨機(jī)的主 要性能為出發(fā)點(diǎn)，在總體設(shè)計和總體部件設(shè)計密切配合下，通過繪制布局草圖，根據(jù)使 用要求及載荷分配來協(xié)調(diào)各個總成部件的性能，來確定它們的位置、尺寸和重量。總體 布置不緊要使路面銑刨機(jī)有良好的使用性能，而且必須保證操作輕快、拆裝容易和維修 方便。 （1）總體布置草圖基準(zhǔn)面的選擇 為了確定各總成部件在整機(jī)上的位置和尺寸，首先初步確定支撐間距，輪距和履帶 尺寸并畫在草圖上。參考同類型的機(jī)架的高度，確定機(jī)架上緣的位置，然后選擇三個基 準(zhǔn)面，通?；鶞?zhǔn)面的選擇如下： 以通過后橋中心線的水平面為上下位置的基準(zhǔn)面； 以通過后橋中心線的垂直平面為左右位置的基準(zhǔn)面； 以通過路面銑刨機(jī)的縱向?qū)ΨQ軸為左右位置的基準(zhǔn)面； （2）發(fā)動機(jī)、水箱、燃油箱、液壓油箱和傳動系統(tǒng)的布置 3 動力機(jī)通常布置在路面銑刨機(jī)的中后部，這樣不僅可以改善駕駛員的前后視野，而 且還可以增加路面銑刨機(jī)的穩(wěn)定性。根據(jù)載荷分配確定其曲軸中心線的上下位置，在不 影響整機(jī)的使用要求和傳動系統(tǒng)的布置的情況下，希望盡可能的低一些，以降低整機(jī)的 重心高度。動力機(jī)的位置確定后，即可裝載機(jī)械傳動裝置，確定轉(zhuǎn)軸。參考同類型路面 銑刨機(jī)，水箱則可緊靠在發(fā)動機(jī)后面，以便對發(fā)動機(jī)進(jìn)行冷卻。燃油箱水箱一側(cè)布置在 水箱側(cè)面即可。液壓油一般布置在機(jī)身尾部，其后配備風(fēng)扇對其進(jìn)行降溫。 （3）工作裝置的布置 路面銑刨機(jī)的工作裝置為銑刨裝置，并通過料傳遞裝置來運(yùn)輸物料。大型路面銑刨 機(jī)的銑刨裝置一般布置在機(jī)身的中間位置下部，料傳送裝置在機(jī)身的前端。在布置時， 結(jié)合工作裝置的設(shè)計和工作情況，參考同類型的路面銑刨機(jī)的布局，合理的分配空間， 以使銑刨機(jī)的工作狀態(tài)穩(wěn)定可靠。 （4）駕駛室的布置 駕駛室的位置在整機(jī)的中上部，操縱平臺位于駕駛室的前側(cè)，并安裝減震設(shè)備，來 減少工作時由于機(jī)器的震動而引起的儀表顯示不準(zhǔn)確和防止誤操作。 路面銑刨機(jī)的履帶行走機(jī)構(gòu)采用四輪液壓驅(qū)動，前后輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向。為增加整機(jī)的穩(wěn) 定性，可使履帶的接地面積適當(dāng)增加。 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計 9 2.4 銑刨機(jī)總體方案的設(shè)計 總體方案如圖所示： 1發(fā)動機(jī)，為整臺機(jī)器提供動力，由傳動系統(tǒng)傳遞到各個部分； 2銑刨機(jī)的機(jī)架，主要用來支撐各個部分，為各部分的裝配提供載體； 3支撐架，用來將輸送裝置裝配到機(jī)架上； 4輸送裝置，用來將銑下的肥料收集，運(yùn)送到運(yùn)輸車上； 5行走機(jī)構(gòu)，主要實(shí)現(xiàn)行走，支撐，轉(zhuǎn)向等功能； 6.銑刨部分，銑刨機(jī)的主要結(jié)構(gòu)，直接用來銑削路面的的裝置，由銑刨鼓，刀具， 固定擋板，浮動擋板，后刮板等組成。 圖 2.1 銑刨機(jī)總體設(shè)計方案 （1）行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計 輪式機(jī)動性好、轉(zhuǎn)場方便，特別適合于中小型路面作業(yè)。履帶式多為銑削寬度 2000mm 以上的大型銑刨機(jī)，有舊材料回收裝置，適用于大面積路面再生工程。由于本文 設(shè)計的銑刨機(jī)銑刨寬度為 4m，故選用履帶式的行走機(jī)構(gòu)。 （2）減速器的選擇 一般發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速在 2000r/min 左右，而銑刨鼓的轉(zhuǎn)速在 3050r/min，應(yīng)有較大的傳 動比，而行星減速器可以實(shí)現(xiàn)很大的傳動比，故選擇行星減速器作為減速機(jī)構(gòu)。 （3）機(jī)架的總體尺寸的設(shè)計 1）高度的確定 高度的確定根據(jù)總布置，同時要滿足總成的安裝要求，確定車架的截面高度為 2563mm。 2）寬度的確定 設(shè)計車架時，一般必須根據(jù)整車總布置的要求(總寬、前后輪距、前輪轉(zhuǎn)向角、發(fā) 動機(jī)的外形尺寸等)來確定車架的寬度。車架的寬度受履帶軸距及最大轉(zhuǎn)向角的限制，最 小值取決于發(fā)動機(jī)的外廓寬度，安裝方式的影響。 因此，根據(jù)整車身提出的寬度要求，車架的寬度為 4300mm。 3）長度的確定 車架的長度主要取決于整車車身的設(shè)計要求及底盤各總成的布置情況，確定車架的 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 總長為 10000mm，其中車架前段的長度為(5575+425)mm，車架后段的長度為 40000mm，其 中 425mm 為車身與運(yùn)輸機(jī)架的接頭部分。 剛度不足承載式車身的一大缺陷，目前主要采取的辦法是優(yōu)化車架的幾何形狀和采 用局部增粗或補(bǔ)焊以加強(qiáng)抗扭能力。合理的補(bǔ)焊鋼框架是保證車架具有足夠扭轉(zhuǎn)剛度的 必要條件，同時，補(bǔ)焊的鋼框架往往又是底盤一些總成的安裝基體，因此，在確定各補(bǔ) 焊鋼框架的位置前必須充分考慮到整車各總成的布置情況。合理布局，在確保車架具有 足夠的強(qiáng)度和剛度的同時，保證其他總成的安裝方便性。 由于發(fā)動機(jī)中置，為保證發(fā)動機(jī)、變速器及傳動系的安裝要求，因此在車架的中間 位置設(shè)置補(bǔ)焊鋼框架。 前、后軸間段的補(bǔ)焊鋼框架的設(shè)置，除考慮總成的安裝要求外，主要還要考慮行走 系統(tǒng)的安裝要求，并避免與支座的安裝發(fā)生干涉。 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計 11 3 銑刨機(jī)動力機(jī)構(gòu)及行星減速器的設(shè)計 3.1 發(fā)動機(jī)的選擇 由上一章知銑刨機(jī)作業(yè)時發(fā)動機(jī)的功率應(yīng)有如下的分配: 1) 機(jī)器行走系統(tǒng)消耗功率； 2) 機(jī)器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)消耗功率； 3) 其它系統(tǒng)消耗的功率； 其中： （1）消耗于傳動系統(tǒng)與輔助裝置的功率： （3.1)meMP 式中： 發(fā)動機(jī)的有效功率；e 傳動系統(tǒng)的效率(對液壓傳動為 0. 6-0. 7 )；m （2）用于銑刨作業(yè)的功率： (3.2)iPMe 式中： 銑刨功率占總功率的比例(一般為 0. 75-0. 8 )；i 消耗于傳動系統(tǒng)與輔助裝置的功率； （3）消耗于克服滾動阻力的功率： (3.3)vGfvFPff cos 式中： 銑刨機(jī)的滾動阻力；f 銑刨機(jī)的作業(yè)速度； v 銑刨機(jī)的使用質(zhì)量；G 滾動阻力系數(shù)，對于輪式銑刨機(jī)在瀝青路面行駛，一般取 0. 02-0. 03；f 坡度角 ; 由銑刨機(jī)轉(zhuǎn)子作業(yè)時產(chǎn)生的垂直于路面的當(dāng)量質(zhì)量； 考慮到銑刨機(jī)的不同工作環(huán)境，參考同類型路面銑刨機(jī)的具體參數(shù)，同時根據(jù)國 內(nèi)發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)水平與國外技術(shù)的差距，為保證機(jī)器的工作可靠，在這里我們采用 “卡特皮勒 CAT C18 ATAAC”大功率柴油機(jī)。 功率： 522KW 轉(zhuǎn)速： 2000r/min 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 排量: 14.6L 表 3-1 銑刨機(jī)主要發(fā)動機(jī)一覽表 序號 廠家 發(fā)動機(jī)型號 額定功率/轉(zhuǎn)速 （KW/rpm） 使用機(jī)型 徐工 BG210 MARINI MP200BF8M1015CP 400/2100 鎮(zhèn)江華晨 HM21001 道依茨 BF8M1015CP-EMR 440/2100 MARINI MP2100 320/2000 中聯(lián) BG20002 奔馳 DAIMLERCHRYSLE R OM502LA 340/2000 WIRTGEN W1900 CAT 3408E TA 445/2000 CATERPILLAR PM- 565B CAT C18 ATAAC 522/2000 ROADTEC RX-700 3 卡特 CAT C12 ATAAC 421/2100 WIRTGEN W2000 KTAI9-C600 448/2100 陜建 CM2000 NTA855-C400 297/2100 宏大 HD20004 康明斯 QSX15 447/2100 CYNAPAC PL2000 3.2 傳動形式的選擇 3 功能:將發(fā)動機(jī)的動力分配傳遞的各執(zhí)行元件 組成：離合器，分動箱，傳動皮帶等。 銑刨機(jī)的主要動作分解如下： 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計 13 圖 3.1 銑刨機(jī)的主要動作分解圖 目前，銑刨機(jī)的傳動系統(tǒng)有兩種結(jié)構(gòu)，一種動力是由發(fā)動機(jī)兩端輸出，一種是動力 由發(fā)動機(jī)一端輸出。 兩端輸出結(jié)構(gòu)的動力傳遞方式為： 銑刨轉(zhuǎn)子 減速器 傳動 V 帶 離合器 發(fā)動機(jī) 聯(lián)軸器 分動箱 各液壓泵 一端輸出結(jié)構(gòu)的動力傳遞方式為： 圖 3.2 一端輸出結(jié)構(gòu)的動力傳遞方式 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 圖 3.3 銑刨機(jī)的兩種傳動系統(tǒng) 1.分動箱支架 2.分動箱(4inl) 3.聯(lián)軸器 4.發(fā)動機(jī) 5.液壓離合器 6.帶輪支架 7.傳動 V 帶 8.主動帶輪 9.張緊帶輪 10.從動帶輪 11.發(fā)動機(jī) 12.分動箱（5inl） 兩端輸出結(jié)構(gòu)需要較大的布置空間，只能選用 V 列發(fā)動機(jī)，以便節(jié)省空間。分動箱 選擇 4in1，即一端動力輸入，另一端提供四個動力輸出口，分別連接行走泵、集料泵、 冷卻泵、輔助泵。一端輸出結(jié)構(gòu)緊湊，發(fā)動機(jī)的選型更靈活，可選 V 列或直列。分動箱 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計 15 選擇 5in1，即一端動力輸入，另一端提供五個動力輸出口，分別連接液壓離合器、行走 泵、集料泵、冷卻泵、輔助泵。 傳動系統(tǒng)設(shè)計時，需要與發(fā)動機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)整機(jī)的合理布置。 3.3 行星減速器的設(shè)計 4 圖 3.4 行星減速器 內(nèi)齒行星齒輪傳動是一種相對較為獨(dú)特的齒輪傳動方式，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、承載能 力大、傳動比大、傳動效率高、體積小和運(yùn)動平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。在這些優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，內(nèi)齒 行星齒輪減速器漸漸地被廣泛應(yīng)用到了國防、冶金、礦山、紡織、起重運(yùn)輸、輕工、化 工、食品工業(yè)、儀表制造和建筑工程等各種領(lǐng)域當(dāng)中，逐步地替代了現(xiàn)有的多級圓柱齒 輪減速器，蝸桿蝸輪減速器等類型的減速器，同時它也受到了廣大學(xué)者們的日益關(guān)注和 深入的研究。此處我們選用對稱式三環(huán)型行星減速器 。4 對于內(nèi)齒行星齒輪傳動來說，其結(jié)構(gòu)大致可以分為三種形式，一種被稱為對稱式三 環(huán)減速器，即輸入軸和支撐軸分別在輸出軸的兩側(cè)并且相對于輸出軸相互對稱；另一種 被稱為偏置式三環(huán)減速器，即輸入軸和支撐軸分別在輸出軸的同側(cè)；還有另外一種被稱 為三軸式減速器，即有三根支撐軸所組成，并且其中的任意一根支撐軸都可以作為輸入 軸來使用。 3.3.1 型行星減速器的運(yùn)動設(shè)計 （1）傳動比的計算 在內(nèi)齒行星齒輪傳動中，輸入軸的轉(zhuǎn)速用 表示；輸出軸的轉(zhuǎn)速用 表示。我們Hn1n 假設(shè)外齒輪的齒數(shù)用 表示，傳動內(nèi)齒板的齒數(shù)用 表示，模數(shù)用 m 表示，變位后齒1z 2z 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 輪的嚙合角用 表示。 內(nèi)外齒輪的中心距 a 可表示為： (3.4)1212 coscoszmzma 外齒輪的節(jié)圓半徑表示為： 11cos2mzr （3.5） 對于平動的傳動內(nèi)齒板來說，其每一點(diǎn)的運(yùn)動軌跡都可以看做是以偏心距 為半徑a 的圓，則可以求出其上面每一點(diǎn)的速度可表示為： 602cos211 HHp nzav （3.6） 在與傳動內(nèi)齒板的嚙合點(diǎn)上，外齒輪在這一點(diǎn)上的速度大小相等，但方向相反，它 可表達(dá)為： 602cos111nmzwrvp （3.7） 所以 602cos1602cos2 11 nmznzmH （3.8） 即 112zH （3.9） 最終，內(nèi)齒行星齒輪傳動的傳動比可表示為： 121zniH （3.10） (3.10)式中的負(fù)號顯然是表示輸入軸和輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向是完全相反的。 由于所選發(fā)動機(jī)的型號為“卡特皮勒 CAT C18 ATAAC”，其轉(zhuǎn)速為 2000r/min， 所選 V 帶的傳動比為 1:1，銑刨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為 40r/min，故行星減速器的總傳動比應(yīng)為 50。 （2）齒輪副參數(shù)及計算公式 5 內(nèi)齒行星齒輪減速器設(shè)計中所要用到的與齒輪副有關(guān)的參數(shù)，具體可參考下表 3-2： 表 3-2 齒輪副有關(guān)參數(shù)的介紹 符號 名稱 符號 名稱 m 模數(shù) 嚙合角 分度園壓力角 a嚙合中心距 y 中心距變動系數(shù) *c標(biāo)準(zhǔn)頂隙*ah 齒頂高系數(shù) 0z插齒刀齒數(shù) 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計 17 12,z內(nèi)外齒輪齒數(shù) 12,x內(nèi)外齒輪變位系數(shù) 續(xù)表 3-212,br 內(nèi)外齒輪基圓半徑 12,r內(nèi)外齒輪分度園半徑f 內(nèi)外齒輪齒根圓半徑 a內(nèi)外齒輪齒頂圓半徑12,a 內(nèi)外齒輪齒頂圓壓力角 0 x插齒刀變位系數(shù)0 內(nèi)齒輪切削中心距 2內(nèi)齒輪切削嚙合角2y 切削中心距變動系數(shù) *0ah插齒刀齒頂高系數(shù) 內(nèi)齒行星齒輪減速器設(shè)計中用到的相關(guān)計算公式見表 3-3： 表 3-3 嚙合副相關(guān)計算公式 說明 計算公式 嚙合角 嚙合中心距 中心距變動系數(shù) 切削嚙合角 切削中心距 切削中心距變動 系數(shù) 外齒輪齒根圓半 徑 內(nèi)齒輪齒根圓半 徑 外齒輪齒頂圓半 徑 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 內(nèi)齒輪齒頂圓半 徑 （3）減速器基本參數(shù)的選取 6 對內(nèi)齒行星齒輪減速器中輸入軸和輸出軸之間的中心距 A、傳動比 i、模數(shù) m 以及 內(nèi)、外齒輪的齒數(shù) 等基本參數(shù)的選取下面加以詳細(xì)的介紹。12,z 1) 中心距 A 和傳動比 i 的選取 中心距 A 決定著內(nèi)齒行星齒輪減速器的整體尺寸，在設(shè)計的過程中，為了計算和應(yīng) 用方便，往往都取其整數(shù)。傳動比 i 的選取也是尤其的重要。對中心距 A 和傳動比 i 的 選取應(yīng)參照國家標(biāo)準(zhǔn)(GB321 80)，取公比 1.12，可按照下表 3-4 所示選取201q 中心距 A 和傳動比 i 的系列 表 34 中心距和傳動比系列(GB32180) 中心距 A 系列 （mm） 125 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 500 560 630 710 800 900 1000 1120 傳動比 i 系列 12.5 14 16 18 20 22.5 25 28 31.5 35 40 45 50 56 63 71 80 90 100 對于單級的三環(huán)減速器，一般選取傳動比 i = 11 99，兩級的三環(huán)減速器，選 =9801maxi 2) 內(nèi)、外齒輪齒數(shù)的選取 由于內(nèi)齒行星齒輪減速器受裝配條件的限制，其外齒輪齒數(shù) 應(yīng)該滿足下列表達(dá)式。1z 即： （n=1,2,3） (3.11)n3z1 我們又知道(3.10)式，顯然內(nèi)齒行星齒輪減速器的傳動比 i 和齒數(shù)差 z 的關(guān)系可 表示為： (3.12)zi1 由(3.12)式可知，齒數(shù)差 z 對減速器的傳動比 i 也有一定的影響關(guān)系，因此應(yīng)該 考慮一下齒數(shù)差 z 的選取情況，以便對減速器的設(shè)計有更好的效果。所以在內(nèi)齒行星 齒輪減速器產(chǎn)品的設(shè)計過程當(dāng)中，傳動比和齒數(shù)差的選取可參考表 3-5 適當(dāng)?shù)倪x取: 表 35 傳動比和齒數(shù)差的選擇 傳動比 i i=12.5 12.5i20 20 i50 50i100 齒數(shù)差 z 4 3 2 1 根據(jù)傳動比 i 和齒數(shù)差 z ，由(3.12)式計算得到外齒輪的理論齒數(shù)，再利用(3.11) 式，兩者對比一下，在特定的范圍之內(nèi)就可計算得到外齒輪的實(shí)際齒數(shù) 。1z 當(dāng)然傳動內(nèi)齒板的實(shí)際齒數(shù) 也就可以計算出來了，它可表示為：2z 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計 19 z12 （3.13） 3）模數(shù)的選取 齒輪副的模數(shù)選擇可依據(jù)表 3-6 所示進(jìn)行選取： 表 3-6 圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 第二系列 1.75 2.25 2.75 （3.25） 3.5 （3.75） 4.5 5.5 （6.5） 7 9 （11） 14 18 22 23 （30） 36 45 注：優(yōu)先選用第一系列，括號內(nèi)的模數(shù)盡可能不用 齒輪副的模數(shù)用下述的方法確定： 當(dāng)減速器的中心距 A 確定之后，傳動內(nèi)齒板分度圓的直徑可以由下式確定： (3.14) d2 對于內(nèi)齒行星齒輪減速器來說， 可以把它當(dāng)成一個固定的常數(shù)來看待，我選定 = 0.55，則由(3-5)式可以得到內(nèi)齒輪環(huán)板分度圓直徑 表示為：2d A1.2 （3.15） 這樣在傳動比選定的情況之下，可以利用上述(3.11)式(3.13 )式求得傳動內(nèi)齒輪板 齒數(shù) ，則可得到齒輪副的理論模數(shù) m 為：2z 21.zAdm （3.16） 顯然從(3.16) 式可以計算得到該減速器齒輪副的理論模數(shù) m ，最后再按就近原則通過 表 3-6 選取齒輪副的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值 m ，又把它定為齒輪副設(shè)計時的實(shí)際模數(shù)值。 3.3.2 減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 內(nèi)齒行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計是相當(dāng)重要的一個環(huán)節(jié) ，因?yàn)樗粌H關(guān)系到該減7 速器的整體布局，也關(guān)系到一些強(qiáng)度和尺寸等參數(shù)的限制。本文在行星軸承的選擇，輸 入軸和輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計、確定傳動內(nèi)齒板的幾何尺寸等幾方面作了以下分析。 (1) 行星軸承的選取 一般說來，行星軸承的選擇是減速器的一個重要的環(huán)節(jié)，其原因如下： 1）在輸入軸的高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，行星軸承的選擇就變得至關(guān)重要了，它不僅要滿 足一定的承載能力，還要起到很好的鏈接作用。所以選擇使用時還要計算它的使用壽命， 看能否滿足在某種特定的工作環(huán)境下，一定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的要求。 2）由于內(nèi)齒行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)比較緊湊，對于行星軸承的尺寸和受載能力都有一 定的限制。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 在內(nèi)齒行星齒輪減速器的設(shè)計中，由于這兩個選擇的原因，要想使減速器達(dá)到很高 的承載能力，一般情況下我們都會選取輕系列的短圓柱滾子軸承。當(dāng)然，在不同的設(shè)計 情況下，我們具體可以分下面兩類： 當(dāng)中心距 A 160mm 時，可以選取特輕系列的短圓柱滾子軸承； 當(dāng)中心距 A 160mm 時，可以選取輕系列短圓柱滾子軸承。 (2) 輸入軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 取確定了用哪種類型的行星軸承以后，我們就可以根據(jù)行星軸承的內(nèi)徑 d 來選定偏 心套壁厚和輸入軸直徑 d 的取值。 根據(jù)輸入軸、偏心套和行星軸承三者之間的裝配關(guān)系，要求偏心套應(yīng)該擁有一定的 的壁厚 s，結(jié)構(gòu)示意圖見 3.5 所示，壁厚 s 滿足表達(dá)式： s1.5e (3.17) 式中：e 偏心套的偏心距 對傳動比 i 22.5 的三環(huán)減速器，可以選取偏心套的壁厚 s = d/ 4，輸入軸的直 徑 d，即滿足： d=d/2 (3.18) 對傳動比 i 22.5 的三環(huán)減速器，可以選取偏心套的厚度 s = d/6，輸入軸的直徑 d，即滿足： d=2d/3 (3.19) 圖 3.5 偏心套結(jié)構(gòu)簡圖 其輸入軸的結(jié)構(gòu)簡圖如 3.4 所示： 由上述(3.18) 或(3.19) 式計算得到的輸入軸直徑 d應(yīng)該和標(biāo)準(zhǔn)系列的進(jìn)行相比較，經(jīng)過 進(jìn)一步的圓整計算，才最終求得輸入軸的設(shè)計直徑。 當(dāng)我們計算出了輸入軸的設(shè)計直徑之后，軸伸直徑的選取也就有了參考值了，不過 輸入軸軸伸直徑還應(yīng)該符合國家標(biāo)準(zhǔn)軸伸直徑系列數(shù)(GB1569 90)，具體情況可以參照 表 3-7 所示。 公路銑刨機(jī)整機(jī)的設(shè)計 21 圖 3.6 輸入軸結(jié)構(gòu)簡圖 1傳動內(nèi)齒板；2，3隔環(huán)；4行星軸承；5平鍵；6定距環(huán)； 7輸入軸；8支承軸承；9外齒輪；10偏心套；11擋圈 表 3-7 標(biāo)準(zhǔn)軸伸直徑系列(GB1569 90) 10 11 12 14 16 18 19 20 22 24 25 28 30 32 35 38 40 42 45 48 50 55 56 60 63 65 70 71 75 80 85 90 95 100 110 120 125 130 140 150 160 170 180 190 200 220 240 250 260 280 300 320 340 360 380 400 (3) 輸出軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 在正常的情況下，對于中小型系列的內(nèi)齒行星齒輪減速器，其輸出軸和外齒輪可以 制作成一體的形式，即齒輪軸的樣式；而對于大型系列的內(nèi)齒行星齒輪減速器，其輸出 軸可以制作成輪轂的形式。 在設(shè)計計算時，可以按下式預(yù)估輸出軸的直徑 do ： 3 62.01*59nPdTo （3.20） 式中：P 輸出軸輸出功率 n 輸出軸的轉(zhuǎn)速 許用扭應(yīng)力T (4) 傳動內(nèi)齒板的幾何尺寸 由于傳動內(nèi)齒板的形狀和受力狀況都比較復(fù)雜，為了保證在減速器運(yùn)行的過程中不 至于發(fā)生斷裂的情況，所以在設(shè)計時應(yīng)充分考慮一下傳動內(nèi)齒板上內(nèi)齒圈和軸承座圈之 間擁有足夠的寬度 、傳動內(nèi)齒板外廓和軸承座圈之間有足夠的寬度 b 、傳動內(nèi)齒板外 廓和內(nèi)齒圈 之間有足夠的距離 a，詳見下圖 3.7 所示。9 選取的具體尺寸大小可以表示為： a=b=0.11A (3.21) 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 (3.22)ADdAf1.02 式中：D行星軸承外徑 圖 3.7 內(nèi)齒板結(jié)構(gòu)簡圖 4 銑刨機(jī)行走系統(tǒng)的設(shè)計 4.1 銑刨機(jī)行走系統(tǒng)的基本要求 為了保證路面銑削的質(zhì)量，生產(chǎn)效率及充分利用發(fā)動機(jī)的功率，對銑刨機(jī)的行走系 統(tǒng)提出了很多的要求 ，比如行走速度無級調(diào)節(jié)、根據(jù)負(fù)載的變化控制行走速度自動調(diào)10 即功率自動分配、高低速等。行走控制系統(tǒng)應(yīng)能滿足如下的基本要求 :1 1.無論前進(jìn)還是后退，都可以實(shí)現(xiàn)整個速度范圍內(nèi)的無級變速; 2.在銑刨機(jī)工作時，銑刨機(jī)加速和減速過程均勻平穩(wěn)，起步、轉(zhuǎn)向和停車過程均勻 平穩(wěn); 3.行走分高、低 2 檔，適合轉(zhuǎn)場和作業(yè)兩種工況; 4.轉(zhuǎn)彎半徑小，轉(zhuǎn)向機(jī)動靈活，以適應(yīng)高速公路施工場地要求; 5.應(yīng)能走直線; 6.有手動和自動控制; 7.了 JO 爬坡能力，便于轉(zhuǎn)場。 8.銑刨機(jī)在自動工作模式下作業(yè)時，根據(jù)負(fù)載的變化情況，能自動調(diào)節(jié)行走速度即 功率自動分配;乳一銑刨機(jī)工作時襯確保在惡劣的路況下也能均勻行走 (即讓分流閥