壓縮包已打包上傳。下載文件后為完整一套設(shè)計(jì)?！厩逦瑹o水印，可編輯】dwg后綴為cad圖紙，doc后綴為word格式，所見即所得。有疑問可以咨詢QQ 197216396 或 11970985
學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明
本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。
作者簽名： 日期：
學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書
本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。
作者簽名： 日期：
導(dǎo)師簽名： 日期：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯
題目 精選的脫皮豆類混合大米壓縮物
的液流學(xué)與營養(yǎng)學(xué)的質(zhì)量
專 業(yè) 名 稱
班 級(jí) 學(xué) 號(hào)
學(xué) 生 姓 名
指 導(dǎo) 教 師
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目： 液壓挖掘機(jī)行走裝置
系 別
專業(yè)名稱
班級(jí)學(xué)號(hào)
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
年 六 月
液壓挖掘機(jī)行走裝置設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
摘要：。在本次設(shè)計(jì)中，由于輪式行走機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊且工作效率高，通過比較采用了輪胎式行走裝置來滿足設(shè)計(jì)要求。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，機(jī)重為11噸；輪胎規(guī)格為9.00-20；輪胎動(dòng)力半徑r=0.491米。挖掘機(jī)最大牽引力P=0.6機(jī)重；發(fā)動(dòng)機(jī)功率N=58.8KW，轉(zhuǎn)速2000r/min；油泵最大流量2×100l/min；最大工作壓力21MPa。最高行駛速度31Km/h，設(shè)計(jì)取全橋驅(qū)動(dòng)。上部轉(zhuǎn)臺(tái)是全回轉(zhuǎn)式，因此它可在一個(gè)更大的范圍內(nèi)工作。又因采用液壓機(jī)械傳動(dòng)控制而使整機(jī)性能得以改善。與傳統(tǒng)機(jī)械式挖掘機(jī)相比，其行走能力提高到了很多。本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為：液壓挖掘機(jī)行走裝置方案設(shè)計(jì)；繪制裝配草圖和總裝配圖；動(dòng)力源選擇及有關(guān)參數(shù)的確定；行走裝置牽引力的計(jì)算；傳動(dòng)方式比較與選擇、傳動(dòng)方案的確定及傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)；行星減速器及零、部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要零件強(qiáng)度校核；繪制零、部件圖和總裝配圖，進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。
本設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是：方案設(shè)計(jì)中提出多種方案，從可靠性、可實(shí)現(xiàn)性、綜合性能等進(jìn)行方案比較，選擇方案。其構(gòu)造特點(diǎn)是行走部件之間的傳動(dòng)采用齒輪傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)，通過油缸的伸縮來實(shí)現(xiàn)挖掘行走過程中的動(dòng)力傳遞。差速器與回轉(zhuǎn)平臺(tái)鉸接技術(shù)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮總體配置合理、安全；選材、加工方法和技術(shù)條件參閱相關(guān)技術(shù)資料；圖紙按照所設(shè)計(jì)的參數(shù)進(jìn)行繪制。充分注意整機(jī)各子系統(tǒng)之間的相關(guān)性，力求整機(jī)性能的一致性和最優(yōu)化性。從中可以看出整機(jī)作業(yè)能力有了很大的改進(jìn)，不僅行走速度快，且整體挖掘機(jī)器重量輕，傳動(dòng)平穩(wěn)，作業(yè)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。
關(guān)鍵詞：液壓挖掘機(jī) 行走裝置 減速器
指導(dǎo)教師簽名：
Hydraulic excavator equipment design
Student name
Abstract：In this design, because the compact wheel running gear is high efficiency, by comparing the use of a tire to meet the design requirements of walking devices.According to design requirements, machine weight 11 tons; tire sizes 9.00-20; tire dynamic radius r = 0.491 meters. Excavator maximum traction P = 0.6 Weight; engine power N = 58.8KW, speed 2000r/min; pump maximum flow rate 2 × 100l/min; maximum working pressure of 21MPa. Maximum speed 31Km / h, designed to take full bridge driver.Upper turntable is the entire rotation, so it can be in a larger range.Because of the use of hydraulic mechanical transmission the entire machine performance can be improved.Compared with the traditional mechanical excavators, and its capacity to a lot of walking.The design of the main contents are: hydraulic excavator equipment design; assembly drawing general assembly drawings and sketches; power source selection and the determination of the parameters; running gear traction calculation; Transmission comparison and selection, determination and drive schemeTransmission of the technical design; planetary gear and parts and components of the design calculations, the main part strength check; drawn components and parts drawings, and assembly drawings, design calculations prepared statement.
The design of the main features are: program design presented in a variety of programs, from the reliability, can be realized, for programs such as comprehensive performance comparison options.Its structure is characterized by walking between the drive components and hydraulic transmission with gear drive, stretching through the cylinder to achieve the excavation of the power during walking.Differential with the rotary platform articulated the overall technical design should be considered a reasonable allocation, security; selection, processing methods and criteria refer to the relevant technical information; drawings in accordance with the design parameters to draw.Full attention to machine the correlation between the various subsystems, and strive to overall performance of the consistency and optimization.Machine operation capability can be seen from a considerable improvement, not only walking speed, and overall mining machinery, light weight, smooth drive, high efficiency, compact structure.
Keywords: Hydraulic walking device reducer
Signature of Supervisor:
壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,Q 197216396 或 11970985
目 錄
1 緒 論 1
1.1 選題意義 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.3 研究內(nèi)容及方法 3
2 行走裝置設(shè)計(jì)總體基本方案 4
2.1行走裝置設(shè)計(jì)原則 4
2.2輪式液壓挖掘機(jī)行走裝置的結(jié)構(gòu)形式 4
2.3液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6
2.4輪式行走裝置的傳動(dòng)設(shè)計(jì)（液壓機(jī)械傳動(dòng)） 10
2.5輪式行走裝置的構(gòu)造 11
2.5.1懸掛裝置選擇 11
2.5.2 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 12
2.5.3 轉(zhuǎn)向方式 13
3 整機(jī)傳動(dòng)系的設(shè)計(jì) 15
3.1選擇液壓馬達(dá)類型、行走速度及傳動(dòng)比 15
3.2實(shí)際速度及牽引力 17
3.3挖掘機(jī)行走裝置參數(shù) 17
3.4 變速箱設(shè)計(jì) 18
3.4.1低速檔齒輪設(shè)計(jì) 18
1 材料選擇 18
2 齒數(shù)確定 18
3 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 18
4 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 21
5 齒輪幾何尺寸計(jì)算 23
3.4.2高速檔齒輪設(shè)計(jì) 23
3.4.3齒輪變位 24
3.5 輪邊減速器 26
3.5.1傳動(dòng)方案的選擇 26
3.5.2配齒選擇 26
3.5.3行星傳動(dòng)系設(shè)計(jì) 27
主要參數(shù)確定. 27
4 其他部件設(shè)計(jì) 28
4.1軸和軸承設(shè)計(jì) 28
4.2軸承、鍵和連軸器的選擇 28
4.2.1輸入軸 28
4.2.2 輸出軸 29
5液壓挖掘機(jī)行走裝置運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì) 31
5.1模型的建立 31
5.2構(gòu)件運(yùn)動(dòng)配裝 31
5.2.1相似點(diǎn) 31
5.2.2 不同點(diǎn) 31
結(jié) 論 35
參考文獻(xiàn) 36
致 謝 37
1 緒 論
改革開放以來，我國的科學(xué)技術(shù)、信息技術(shù)迅猛發(fā)展，各行各業(yè)都發(fā)生了翻天覆地的變化，工程機(jī)械行業(yè)同樣得到了相應(yīng)的快速發(fā)展。各行各業(yè)都在奮力拼搏、大膽創(chuàng)新，使得工程機(jī)械品種不斷增加、產(chǎn)量不斷提高、性能不斷完善，發(fā)展勢頭強(qiáng)勁。液壓挖掘機(jī)是工程機(jī)械的一個(gè)重要品種，是一種廣泛用于建筑、鐵路、公路、水利、采礦等建設(shè)工程的土方機(jī)械。它的發(fā)展與應(yīng)用反映了一個(gè)國家施工機(jī)械化的水平。液壓挖掘機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、工作裝置、底盤五部分組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的作用是提供動(dòng)力；液壓系統(tǒng)功能是把發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械能以油液為介質(zhì)，利用油泵轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗軅魉徒o油缸、馬達(dá)等，再傳動(dòng)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)；工作裝置的作用是進(jìn)行作業(yè)；底盤的作用是承重、傳力并保證滿足對車速、牽引力和行駛方向的要求。底盤是組成整體的主要部分，行走機(jī)構(gòu)的性能優(yōu)劣直接影響整機(jī)的使用性能、經(jīng)濟(jì)性能，因此著力研究液壓挖掘機(jī)的行走裝置具有十分重要的意義。根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)及要求，完成挖掘機(jī)行走機(jī)構(gòu)總體及減速器設(shè)計(jì)，進(jìn)一步掌握挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)方法和步驟；鞏固、加深對所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)的掌握；了解國內(nèi)外液壓挖掘機(jī)發(fā)展?fàn)顩r。
液壓挖掘機(jī)是在機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它的工作過程是以鏟斗的切割刃切削土壤，鏟斗裝滿后提升、回轉(zhuǎn)至卸土位置，卸空后的鏟斗再回到挖掘位置并開始下一次的作業(yè)。因此，液壓挖掘機(jī)是一種周期作業(yè)的土方機(jī)械。液壓挖掘機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)一樣，在工業(yè)與民用建筑、交通運(yùn)輸、水利施工、露天采礦及現(xiàn)代化軍事工程中都有著廣泛的應(yīng)用，是各種土石方施工中不可缺少的一種重要機(jī)械設(shè)備。所以，液壓挖掘機(jī)作為工程機(jī)械的一個(gè)重要品種，對于減輕工人繁重的體力勞動(dòng)，提高施工機(jī)械化水平，加快施工進(jìn)度，促進(jìn)各項(xiàng)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，都起著很大的作用。據(jù)建筑施工部門統(tǒng)計(jì)，一臺(tái)容量為1.0 m3的液壓挖掘機(jī)挖掘Ⅰ~Ⅳ級(jí)土壤時(shí)。每班生產(chǎn)率大約相當(dāng)于300~400 和工人一天的工作量。因此，大力發(fā)展液壓挖掘機(jī)，對于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和加速國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。
1.1 選題意義
液壓挖掘機(jī)是在機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它的工作過程是以鏟斗的切削刃切削土壤，鏟斗裝滿后提升、回轉(zhuǎn)至卸土位置，卸空后的鏟斗再回到挖掘位置并開始下一次的作業(yè)。因此，液壓挖掘機(jī)是一種周期作業(yè)的土方機(jī)械。
液壓挖掘機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)一樣，在工業(yè)與民用建筑、交通運(yùn)輸、水利施工、露天采礦及現(xiàn)代化軍事工程中都有著廣泛的應(yīng)用，是各種土石方施工中不可缺少的一種重要機(jī)械設(shè)備。
在建筑工程中，可用來挖掘苦坑、排水溝，拆除舊有建筑物，平整場地等。更換工作裝置后，可進(jìn)行裝卸、安裝、打樁和拔除樹根等作業(yè)。
在水利施工中，可用來開挖水庫、運(yùn)河、水電站堤壩的基坑、排水或灌溉的溝渠，疏浚和挖深原有河道等。
在鐵路、公路建設(shè)中，用來挖掘土方、建筑路基、平整地面和開挖路旁排水溝等。
在石油、電力、通信業(yè)的基礎(chǔ)建設(shè)及市政建設(shè)中，用來挖掘電纜溝和管道等。
在露天采礦場上，可用來剝離礦石或煤，也可用來進(jìn)行堆棄、裝載和鉆孔等作業(yè)。
在軍事工程中，或用來筑路、挖壕溝和掩體、建造各種軍事建筑物。
所以，液壓挖掘機(jī)作為工程機(jī)械的一個(gè)重要品種，對于減輕工人繁重的體力勞動(dòng)，提高施工機(jī)械化水平，加快施工進(jìn)度，促進(jìn)各項(xiàng)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，都 起著很大的作用。因此，大力發(fā)展液壓挖掘機(jī)，對于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和加速國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
國外研究現(xiàn)狀：
近些年來，隨著微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制技術(shù)通信技術(shù)等新技術(shù)的日益滲透液壓挖掘機(jī)技術(shù)中，智能化的進(jìn)一步應(yīng)用，使得動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)部一些控制元件能夠隨著挖掘機(jī)具體工作狀況而改變，從而提高工作效率，使操縱變得更容易。世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家的液壓挖掘機(jī)技術(shù)得以迅速提高，像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(jī)，技術(shù)都已經(jīng)很先進(jìn)了。而今，挖掘機(jī)技術(shù)更是朝著智能、環(huán)保的方向發(fā)展，像Carnegie Mellon 大學(xué)的自主裝載系統(tǒng)、澳大利亞機(jī)器人中心、英國蘭卡斯特大學(xué)的智能挖掘機(jī)等都在開始新興技術(shù)的融合發(fā)展，上世紀(jì)80 年代初, 美國Kraft TeleRobtics 公司和John Deere 公司等都相繼成功開發(fā)出遙控挖掘機(jī)，日本小松制作所以PC200- 2 型液壓挖掘機(jī)為基本機(jī)型進(jìn)行遙控挖掘機(jī)研制。
國內(nèi)研究現(xiàn)狀：
國產(chǎn)挖掘機(jī)的功能比較單一，其衍生產(chǎn)品較少，而且國產(chǎn)挖掘機(jī)規(guī)格主要集中在30t以下，6t以下的規(guī)格比較齊全，從1.5t-30t基本形成系列，200t以上基本空白，因此我國挖掘機(jī)還處于“發(fā)展期”。我國挖掘機(jī)企業(yè)在研發(fā)體系和試驗(yàn)體系建設(shè)方面雛形難見，產(chǎn)品的開發(fā)基本上處于仿造階段，電控技術(shù)只有山東眾友等少數(shù)公司自己開發(fā)，大多數(shù)企業(yè)都在選購。節(jié)能減排，降噪安全部件精細(xì)作業(yè)的工作裝置、不同功能的附屬裝置等方面的研發(fā)個(gè)別企業(yè)才剛剛起步，大多數(shù)企業(yè)沒有能力涉及。目前我國挖掘機(jī)的質(zhì)量問題主要表現(xiàn)在：結(jié)構(gòu)件、電控、發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓件等核心部件，以及諸如軸銷、司機(jī)室、四輪一帶等其他部件。國內(nèi)挖掘機(jī)廠家諸如廣西玉柴、柳工股份、三一重工、河北宣工、徐工、山河智能、龍工集團(tuán)等，正在崛起的江西南特、桂林華力、湖南九五重工、南昌華工、大連黑貓、合肥振宇等。
1.3 研究內(nèi)容及方法
研究內(nèi)容：
1；根據(jù)要求，初步確定行走裝置總體方案的設(shè)計(jì)。
2；行走裝置等有關(guān)參數(shù)和行走裝置結(jié)構(gòu)布置。
3；行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，確定行走液壓馬達(dá)主參數(shù)和傳動(dòng)比等。
4；進(jìn)行變速箱設(shè)計(jì)、軸及其他相關(guān)部件選擇，并對相關(guān)行走裝置強(qiáng)度的計(jì)算。
5；驗(yàn)算行走速度、爬坡能力。對行走穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。
研究方法：
主要是根據(jù)公式計(jì)算法（查表法）以挖掘機(jī)的機(jī)重為指標(biāo)，對現(xiàn)代挖掘機(jī)總體參數(shù)用概率的方法得出各主要參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，以公式來確定挖掘機(jī)的各種參數(shù)，然后根據(jù)所得出的參數(shù)與給出的參數(shù)對比，求得最接近的設(shè)計(jì)參數(shù)。根據(jù)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行CAD圖紙的繪制，利用Pro/e軟件將行走裝置的零件進(jìn)行三維裝配，并進(jìn)行仿真行走運(yùn)動(dòng)的模擬，通過三維仿真模擬檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性。
2 行走裝置設(shè)計(jì)總體基本方案
2.1行走裝置設(shè)計(jì)原則
單斗液壓挖掘機(jī)的行走裝置是整機(jī)的支撐部分，其作用是用來承受機(jī)械的自重及工作裝置挖掘時(shí)的反力，使挖掘機(jī)穩(wěn)定的支撐在地面上工作。同時(shí)又使挖掘機(jī)能在工作時(shí)作場內(nèi)運(yùn)動(dòng)及轉(zhuǎn)移工地時(shí)作運(yùn)輸性（輪式行走裝置）運(yùn)行。
因而，設(shè)計(jì)單斗液壓挖掘機(jī)的行走裝置時(shí)應(yīng)盡量滿足以下要求：
1、單斗液壓挖掘機(jī)應(yīng)有較大的牽引力，使挖掘機(jī)在濕軟的地面或高低不平的地面上行走時(shí)具有良好的越野性能，并有較強(qiáng)的爬坡能力和轉(zhuǎn)彎能。
2、在不增高行走裝置的總高度的前提下應(yīng)使行走裝置具有較大的離地間隙，使挖掘機(jī)在不平地面上行走具有良好的通過性能。
3、要降低挖掘機(jī)的接地比壓或使其具有較大的支撐面積，以提高挖掘機(jī)的穩(wěn)定性。
4、挖掘機(jī)在斜坡下行時(shí)不發(fā)生超速溜坡現(xiàn)象，挖掘時(shí)不發(fā)生下滑，提高工作時(shí)的安全可靠性。
5、挖掘機(jī)的行走裝置外形尺寸應(yīng)符合道路運(yùn)輸?shù)囊蟆?
輪胎式行走裝置與履帶式相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)動(dòng)性好，運(yùn)行速度快（通常達(dá)到20KM/h）。如將傳動(dòng)箱脫檔后由牽引車拖運(yùn)作長距離運(yùn)輸時(shí)，速度可達(dá)60KM/h。輪胎式行走裝置的缺點(diǎn)是接地比壓較大（150～500KPa）爬坡能力較?。ㄍǔ２怀^65％）。挖掘時(shí)需用專門的支腿支撐使機(jī)身穩(wěn)定。目前輪胎式行走裝置基本上只用在斗容量1m以下的挖掘機(jī)中。單斗液壓挖掘機(jī)的行走裝置按照傳動(dòng)方式可分為液壓式和機(jī)械式兩類。
選擇行走裝置的形式時(shí)，應(yīng)根據(jù)工作地點(diǎn)的土壤條件、工作量、運(yùn)輸距離及使用條件等決定。
2.2輪式液壓挖掘機(jī)行走裝置的結(jié)構(gòu)形式
輪胎式液壓挖掘機(jī)形式很多，有裝在標(biāo)準(zhǔn)汽車地盤上的液壓挖掘機(jī)，也有裝在輪胎式拖拉機(jī)地盤上的懸掛式液壓挖掘機(jī)。這些挖掘機(jī)的斗容量斗較小，工作裝置回轉(zhuǎn)角度受一定的限制。若斗容量稍大、工作性能要求較高的輪胎式挖掘機(jī)斗具有專業(yè)的輪胎地盤行走裝置。
專用輪胎地盤的行走裝置式根據(jù)挖掘機(jī)的工況、行駛要求等因素合理設(shè)計(jì)的行走裝置，挖掘機(jī)的作業(yè)及行駛操作均在駕駛室內(nèi)進(jìn)行，因此，操作方便，靈活可靠。
圖2.1 輪式挖掘機(jī)行走裝置
1-車架；2-回轉(zhuǎn)支承；3-中央回轉(zhuǎn)接頭；4-支腿；5-后橋；6-傳動(dòng)軸；
7-液壓馬達(dá)及變速箱：8-前橋
輪胎式行走裝置的主要特點(diǎn):
a 用于承載能力較強(qiáng)的越野路面:
b 輪式挖掘機(jī)的行駛速度通常不超過20KM/h。對地面最大比壓為150~500KPa。爬坡能力為40~60%。標(biāo)準(zhǔn)斗容小于0.6立方米的挖掘機(jī)可采用與履帶行走裝置完全相同的回轉(zhuǎn)平臺(tái)及上部機(jī)構(gòu)。
c 為了改善越野性能。輪胎式行走裝置多采用全輪驅(qū)動(dòng)。液壓懸掛平衡擺動(dòng)軸.作業(yè)時(shí)有液壓支腿支撐。使驅(qū)動(dòng)橋卸荷，工作穩(wěn)定。
d 長距離運(yùn)輸時(shí)為了提高效率。傳動(dòng)分配箱應(yīng)脫擋。有牽引車牽引。并應(yīng)與拖掛牽引車達(dá)到同步行車。而挖掘機(jī)可以無司機(jī)照管。
輪式液壓行走裝置如圖2.1所示。行走液壓馬達(dá)直接與變速箱相連接（變速箱安裝在底盤上），動(dòng)力通過變速箱由傳動(dòng)軸輸出給前后驅(qū)動(dòng)橋，或再經(jīng)輪邊減速傳驅(qū)動(dòng)車輪。
輪式單斗液壓挖掘機(jī)的行走速度不高，其后橋常采用剛性連接，結(jié)構(gòu)簡單。前橋軸可以懸掛擺動(dòng)，如圖2.2所示。
圖2.2 擺動(dòng)前橋機(jī)構(gòu)示意圖
1-車架；2-回轉(zhuǎn)支承；3-中央回轉(zhuǎn)接頭；4-支腿；5-后橋；
6-傳動(dòng)軸；7-液壓馬達(dá)及變速箱：8-前橋
車橋與前橋4通過中間的擺動(dòng)鉸銷鉸接。鉸的兩側(cè)設(shè)有兩個(gè)懸掛液壓油缸2，它的一端與車架5連接，活塞桿端與前橋4連接。挖掘機(jī)工作時(shí)，控制閥1把兩個(gè)液壓缸的工作腔與油箱的通路切斷，此時(shí)液壓油缸將前橋的平衡懸掛鎖住，減少了擺動(dòng)，提高了作業(yè)穩(wěn)定性：行走時(shí)控制閥1左移，使兩個(gè)懸掛液壓缸的工作腔相通，并與油箱接通。前橋便能適應(yīng)路面的高低坡度，上下擺動(dòng)使輪胎與地面保持足夠的附著力。
2.3液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
一、根據(jù)挖掘機(jī)的工作環(huán)境和條件。液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足下列要求:
充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率。提高傳動(dòng)效率;
系統(tǒng)和元件應(yīng)保證在外負(fù)荷變化大和急劇的振動(dòng)沖擊作用下。具有足夠的可靠性;
力求減少系統(tǒng)總發(fā)熱量。設(shè)置輕便耐振的冷卻裝置。使主機(jī)持續(xù)工作時(shí)。油溫不超過85度，或溫升不大于45度;
系統(tǒng)的密封性能要好.由于工作場地塵土多。油液容易污染。要求所用元件對油液污染的敏感性低。整個(gè)系統(tǒng)要設(shè)置濾油器和防塵裝置;
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縱裝置。
全液壓推土機(jī)行駛系統(tǒng)的傳動(dòng)方案圖2.3和控制原理圖2.4。
發(fā)動(dòng)機(jī)
分動(dòng)箱
左變量泵
左變量泵
左變量馬達(dá)
左變量馬達(dá)
左變速裝置
右變速裝置
左驅(qū)動(dòng)輪
右驅(qū)動(dòng)輪
圖2.3 液壓挖掘機(jī)行駛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)方案
全液壓推土機(jī)的行駛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由變量泵、變量馬達(dá)、補(bǔ)油泵、溢流閥等組成，確定電液比例控制全液壓推土機(jī)行駛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單邊回路和控制原理如圖2、3所示：
圖2.4液壓挖掘機(jī)機(jī)行駛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單邊回路
1變量泵2變量馬達(dá)3、4單向閥5過濾器6補(bǔ)油泵7、9溢流閥8電磁閥
確定整個(gè)系統(tǒng)的控制原理如圖2.5
發(fā)動(dòng)機(jī)
變量泵
變量馬達(dá)
行走機(jī)構(gòu)
控
制
器
電液比例變量機(jī)構(gòu)
速度傳感器
速度傳感器
電液比例變量機(jī)構(gòu)
油門控制機(jī)構(gòu)
壓力傳感器
圖2.5 控制原理框圖
二、液壓系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵，液壓馬達(dá)的控制策略。
推土機(jī)靜壓傳動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)的控制原理為極限負(fù)載控制。即根據(jù)負(fù)載的大小變化，發(fā)動(dòng)機(jī)提供相應(yīng)的功率和扭矩。
2.1控制策略部分
表1 挖掘機(jī)行走系統(tǒng)控制策略
工作狀態(tài)
發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)
泵狀態(tài)
馬達(dá)狀態(tài)
系統(tǒng)壓力
車速
起步
由怠速起動(dòng)，轉(zhuǎn)速上升功率增大
檢測泵排量，減少或增大泵排量到額定值區(qū)間
接受信號(hào)則調(diào)至最大效率排量
逐漸增大至馬達(dá)扭矩需要壓力
逐漸增大
800-2200
28ml/r
90ml/r
0-15mpa-21mpa
0-2km/h
行走
發(fā)動(dòng)機(jī)處于低功率低油耗區(qū)
起步排量
定量
起步排量
定量
漸回落
3.7mpa
16.8ml/r
40ml/r
55ml/r
3.7
4mpa
0
4.3km/h
40ml/r
56ml/r
55ml/r
4mpa
4mpa
4.3
6.5km/h
56ml/r
55ml/r
38ml/r
4mpa
4mpa
6.5
8.5km/h
工作
最大深度
下鏟
40ml/r
56ml/r
107ml/r
16.8mpa
21mpa
3.3km/h
平均鏟運(yùn)深度
鏟運(yùn)
50ml/r
56ml/r
90ml/r
107ml/r
18mpa
21mpa
制動(dòng)
低功率
0
0
0
2.2控制實(shí)現(xiàn)
控制系統(tǒng)需要通過多個(gè)控制系統(tǒng)共同作用，以PLC作為主控制器的控制系統(tǒng)簡圖2.6和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)原理如圖2.7及挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)圖2.8。
微
電
子
系
控
制
器
（PLC）
顯示器
電位計(jì)輸入信號(hào)
開關(guān)控制信號(hào)
傳感器信號(hào)
電液比例電磁閥
電液開關(guān)閥
報(bào)警信號(hào)燈等
發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)
GPS&GSM
J1939
CAN總線
輸入控制信號(hào)
輸出控制信號(hào)
圖2.6 PLC控制系統(tǒng)簡圖
圖2.7 液壓挖掘機(jī)行駛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制原理圖
圖2.8 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)圖
1－補(bǔ)油閥；2－中央回轉(zhuǎn)接頭；3－馬達(dá)支腿分配閥；4－行走馬達(dá)制動(dòng)閥；5－行走馬達(dá)；6－支腿油缸；7－支腿鎖閥；8－回轉(zhuǎn)馬達(dá)；9－回轉(zhuǎn)制動(dòng)閥；10－斗桿油缸；11－懸掛分配閥；12－懸掛油缸；13－閥組II；14－閥組I；15－鏟斗油缸；16－動(dòng)臂油缸；17-單向節(jié)流閥；18-柴油機(jī); 19－雙聯(lián)齒輪泵;201－油箱;21－冷卻器;22－濾油器
2.4輪式行走裝置的傳動(dòng)設(shè)計(jì)（液壓機(jī)械傳動(dòng)）
單斗液壓挖掘機(jī)輪胎地盤較為普遍的傳動(dòng)方式是行走液壓馬達(dá)直接裝在變速箱上。變速箱引出前后傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)前后橋，或者再經(jīng)過輪邊減速裝置驅(qū)動(dòng)輪胎。變速箱有專門的氣壓或液壓操縱，有越野檔、公路檔。
液壓機(jī)械傳動(dòng)采用高速液壓馬達(dá)，使用可靠。這鐘傳動(dòng)系統(tǒng)比機(jī)械傳動(dòng)簡單。省掉了上下傳動(dòng)箱及垂直軸。機(jī)構(gòu)布置較為方便，在轉(zhuǎn)向性能方面經(jīng)過適當(dāng)選擇液壓組件和變速箱檔位可以減少各檔間的牽引力突變。液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)原理如圖2.9
圖2.9 輪胎式挖掘機(jī)行走液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖
1-輪胎總成;2-轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋;3-轉(zhuǎn)向油缸;4-轉(zhuǎn)向軸;5-行走馬達(dá);6-變速箱;7-中央制動(dòng)氣缸;8-驅(qū)動(dòng)橋;9-制動(dòng)鼓;
10-輪邊減速器;11-主減速器;12-中央制動(dòng)器;13-換檔氣缸
2.5輪式行走裝置的構(gòu)造
專用輪胎地盤通常由箱形結(jié)構(gòu)的車架、轉(zhuǎn)向前橋、后橋、行走傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及支腿等組成.由于輪胎式挖掘機(jī)的行走速度不高。因此。后橋斗式剛性懸掛的.而前橋則采用中間鉸接液壓懸掛的平衡裝置。
2.5.1懸掛裝置選擇
輪胎式單斗液壓挖掘機(jī)由于行走速度不高。因此，一般采用后橋剛性固接，使結(jié)構(gòu)簡單。但為了改善行走性能，前橋通常制成擺動(dòng)式懸掛平衡裝置如圖2.10。車架與前橋通過中間的擺動(dòng)銷軸鉸接。在鉸的兩側(cè)設(shè)有兩個(gè)懸掛液壓缸，液壓缸的一端與車架連接，活塞桿端與前橋連接。控制閥有兩個(gè)位置。圖示的位置為挖掘機(jī)在工作時(shí)的狀態(tài)?？刂崎y將兩個(gè)液壓缸的工作腔及油箱的聯(lián)系切斷。此時(shí)液壓缸將前橋的平衡懸掛鎖住。有利于穩(wěn)定工作，當(dāng)挖掘機(jī)行走時(shí)控制閥向左移。使兩個(gè)懸掛液壓缸的工作腔連通，并與油箱接通。前橋能適應(yīng)路面的高低坡度。上下擺動(dòng)使輪胎與地面接觸良好，充分發(fā)揮牽引力。
圖2.10 液壓挖掘機(jī)懸掛平衡裝置
1-閥;2-懸掛液壓缸;3-擺動(dòng)鉸;4-前橋
2.5.2 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)
輪胎式挖掘機(jī)的司機(jī)室布置在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上。轉(zhuǎn)臺(tái)可三百六十度回轉(zhuǎn)，因而挖掘機(jī)必須有一套專門的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，方可在司機(jī)室操縱輪胎轉(zhuǎn)向。
轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)應(yīng)該滿足轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的操縱:
(1).轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)不影響轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的操縱;
(2).操縱輪胎轉(zhuǎn)向要有隨動(dòng)特性。輪胎的轉(zhuǎn)交隨方向盤成比例而轉(zhuǎn)動(dòng)。方向盤不動(dòng);輪胎也應(yīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng);
(3).操縱輕便。減輕勞動(dòng)強(qiáng)度;
(4).要減輕轉(zhuǎn)向時(shí)輪子受到?jīng)_擊反應(yīng)到方向盤的力.
能實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)向的機(jī)構(gòu)有多種見圖2.11。如機(jī)械式轉(zhuǎn)向、液壓助力轉(zhuǎn)向和氣壓助力轉(zhuǎn)向等，其中以液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向應(yīng)用最為普遍。
圖2.11 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)原理示意
1-轉(zhuǎn)向輪;2-左轉(zhuǎn)向節(jié)臂;3-轉(zhuǎn)向節(jié)主銷;4-轉(zhuǎn)向液壓缸;5-轉(zhuǎn)向橫拉桿;6-前軸;7-右轉(zhuǎn)向節(jié)臂; 8-液壓泵;
9-轉(zhuǎn)向器;10-方向盤;11-中心回轉(zhuǎn)接頭
2.5.3 轉(zhuǎn)向方式
圖2.12 各種轉(zhuǎn)向方式
a) 前輪轉(zhuǎn)向; b) 四輪轉(zhuǎn)向; c) 斜形轉(zhuǎn)向; d) 后輪轉(zhuǎn)向
液壓挖掘機(jī)的轉(zhuǎn)向性能優(yōu)劣也是影響作業(yè)效率的因素之一。為了使輪胎挖掘機(jī)機(jī)動(dòng)靈活，可在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中增加一套四位六通閥?？梢园葱枰蔀樗姆N不同的方式操縱轉(zhuǎn)向輪，如圖2.12
a) 為前輪轉(zhuǎn)向，屬于一般情況;
b) 為前后輪轉(zhuǎn)向，車身較長時(shí)可使轉(zhuǎn)彎半徑較小;
c) 為斜形轉(zhuǎn)向，使整個(gè)車身斜形，便于車子離開或靠近作業(yè)面;
d) 為后輪轉(zhuǎn)向便于倒車行走時(shí)轉(zhuǎn)向。
圖1.7中列出了多種轉(zhuǎn)向方式。
3 整機(jī)傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，機(jī)重為11噸；輪胎規(guī)格為9.00-20；輪胎動(dòng)力半徑r=0.491米。挖掘機(jī)最大牽引力P=0.6機(jī)重；發(fā)動(dòng)機(jī)功率N=58.8KW，轉(zhuǎn)速2000r/min；油泵最大流量2×100l/min；最大工作壓力21MPa。最高行駛速度31Km/h，設(shè)計(jì)取全橋驅(qū)動(dòng)。
根據(jù)已知參數(shù)。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選長江液壓件廠油泵G20＊-＊＊15＊-＊＊系列。額定壓力21MPa采用定量泵系統(tǒng)。
3.1選擇液壓馬達(dá)類型、行走速度及傳動(dòng)比
(1) 確定油馬達(dá)的參數(shù)
此挖掘機(jī)采用定量系統(tǒng)，故液壓馬達(dá)選用雙速定量低速大扭矩（軸向柱塞液壓馬達(dá)），采用雙速的原因是因?yàn)殡p速液壓馬達(dá)有利于調(diào)節(jié)牽引力和行走速度。最高行駛速度由設(shè)計(jì)任務(wù)書所給為Km/h。
根據(jù)樣機(jī)數(shù)據(jù)并參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊。液壓馬達(dá)選取長江液壓件廠的GM—16型液壓馬達(dá)。額定壓力21MPa.
Q=200L/min。 n=1800r/min。
q==0.111L/r (3--1)
==0.115L/min (3--2)
==×0.98=1704r/min (3--3)
=
=0.159×30×0.115×0.9=493.7N.M (3--4)
= ×△p×q×
=0.159×30×0.115×0.8=439N.M (3--5)
式中 ---壓力損失，
---容積效率，0.98
---機(jī)械效率，0.9
---額定扭矩(N.M)
---實(shí)際扭矩 即油馬達(dá)啟動(dòng)扭矩(N.M)
(2) 傳動(dòng)比分配
根據(jù)啟動(dòng)牽引力作為計(jì)算第一檔速度的依據(jù)(越野檔)。則其總傳動(dòng)比為:
(3--6)
式中 ---機(jī)重(T);
---油馬達(dá)啟動(dòng)扭矩(N.M);
---輪胎半徑(m);
---軸與變速箱總效率。0.8.
第二檔速度(公路檔)取決于挖掘機(jī)的最大行駛速度合油馬達(dá)的最大轉(zhuǎn)速。其總傳動(dòng)比為:
(3--7)
式中 ---油馬達(dá)最大轉(zhuǎn)速(r/min);
---輪胎半徑(m);
---挖掘機(jī)最大行駛速度(Km/h).
=
=10.175
根據(jù)上面的總傳動(dòng)比計(jì)算。變速箱合驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)比分配如下:
驅(qū)動(dòng)橋:一般工程車輛中多采用驅(qū)動(dòng)橋合輪邊減速器結(jié)合使用。所以驅(qū)動(dòng)橋總減速比可取
的大一點(diǎn).參考樣機(jī)選取本機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)比為21.
變速箱: 第一檔
第二檔
3.2實(shí)際速度及牽引力
越野檔速度: == 3.4 Km/h
牽引力為: == 66 KN
變速箱輸出軸扭矩:
公路檔速度: == 31 Km/h
牽引力為: == 7.28 KN
3.3挖掘機(jī)行走裝置參數(shù)
行走裝置型式: 輪胎式;
挖掘機(jī)重量: 11噸;
牽引力: 66 KN
輪胎規(guī)格: 9.00---20;
輪胎動(dòng)力半徑: 0.491m;
油馬達(dá)主要參數(shù):
排量: 0.115L/min;
扭矩: 493.7 N.m
轉(zhuǎn)速: 1704 r/min;
流量: 200 L/min.
公路行駛時(shí)的主要參數(shù):
速度: 31 Km/h;
變速箱傳動(dòng)比: 0.485
變速箱輸出軸扭矩: 212.9 N.m
變速箱及驅(qū)動(dòng)橋效率: 0.85
越野檔行駛時(shí)的主要參數(shù):
速度: 3.4 Km/h;
變速箱傳動(dòng)比: 4.5
變速箱輸出軸扭矩: 1975.5 N.m
變速箱及驅(qū)動(dòng)橋效率: 0.85
3.4 變速箱設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)的變速箱要能保證一下要求:
(1) 改變傳動(dòng)比。擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩合轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件。如起步、加速、上坡等，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利的工況下作業(yè)。
(2) 實(shí)現(xiàn)倒檔。在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使車輛能前進(jìn)和倒退行駛;
(3) 實(shí)現(xiàn)空檔?？汕袛鄠鲃?dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠啟動(dòng)、怠速。并可在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，車輛長時(shí)間停車，便于變速箱換檔和動(dòng)力輸出。
本設(shè)計(jì)采用機(jī)械式換檔，即人力通過操縱機(jī)構(gòu)撥動(dòng)嚙合套進(jìn)行換檔。變速箱有兩對嚙合齒輪，采用齒輪常嚙合，嚙合套換檔。因此兩對齒輪的中心距離要相等。
3.4.1低速檔齒輪設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。因其傳動(dòng)速度不高，故齒面嚙合選用7級(jí)精度（GB10095－88）。
1 材料選擇
由參考文獻(xiàn)[3]第189頁，表10-1，選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)后表面淬火），硬度為50HRC，大齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS。
2 齒數(shù)確定
選小齒輪齒數(shù) =18.大齒輪齒數(shù)＝＝18×4.5＝81，
?。?1。
3 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算，即
(3--8)
式中 ----載荷系數(shù)；
----齒輪分度圓直徑；
----齒寬系數(shù)；
----齒輪傳動(dòng)比；
----彈性影響系數(shù)；
----齒輪所傳遞的扭矩
----材料許用應(yīng)力。
a 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
① 試選載荷系數(shù)=1.3
② 小齒輪所傳遞的扭矩
③ 由參考文獻(xiàn)[3]第201頁，表10－7 兩支撐相對小齒輪作不對稱布置，
故取 ＝1.0
④ 由參考文獻(xiàn)[3]第198頁，表10－6 彈性影響系數(shù)，
取 =189.8 MPa
⑤ 由參考文獻(xiàn)[3]第207頁，表10－21d 調(diào)質(zhì)處理合金鋼的
查得 小齒輪得接觸疲勞強(qiáng)度極限＝1200 MPa；
大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限＝800 MPa
⑥ 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)
=60×1704×8×200×6
＝9.82× h (3--9)
=60××8×200×6
式中 ----轉(zhuǎn)速；
----同側(cè)齒廓嚙合次數(shù)；
----工作小時(shí)數(shù)。
⑦ 由參考文獻(xiàn)[3]第203頁，圖10-19 灰鑄鐵接觸疲勞壽命系數(shù)。
查得 =0.95; =0.97
⑧ 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%。安全系數(shù)為S=1
=
=0.95×1200=1140 MPa (3--10)
=
=0.97×800=776 MPa
b 計(jì)算
① 計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的數(shù)值
=2.32×
=80.469 mm
② 計(jì)算圓周速度
==4.85 m/s (3--11)
③ 計(jì)算齒寬
==80.469 mm
④ 計(jì)算齒寬與齒高之比
模數(shù): =/=4.47 mm
齒高: =2.25=2.25×4.47=10.06 mm
=80.469/10.06=8.0
⑤ 計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)=4.85 m/s。7級(jí)精度.查參考文獻(xiàn)[3]第192頁，圖10-8 動(dòng)載系數(shù)值
得動(dòng)載系數(shù)=1.14。
由參考文獻(xiàn)[3]第190頁，表10-2 取使用系數(shù)=2.0，7級(jí)精度.
由參考文獻(xiàn)[3]第193頁，表10-3
及
(3--12)
=539.2 N.mm > 100 N.mm
查得 ==1.1
小齒輪相對支撐非對稱布置時(shí):
=1.12+0.18(1+0.62)2+0.23×10-3b (3--13)
10-2
=1.593
由=8.0。 =1.593得=1.46。故載荷系數(shù)
(3--14)
=2×1.14×1.1×1.593
=3.995
⑥ 按實(shí)際得載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。有
=.= 80.469×= 112.25 mm (3--15)
⑦ 計(jì)算模數(shù)
M=d/z = = 6.23
(3--16)
4 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為:
m≥ (3--17)
式中 ----載荷系數(shù)
----齒寬系數(shù)；
----齒輪齒數(shù)；
----齒形系數(shù);
----應(yīng)力校正系數(shù);
----齒輪所傳遞的扭矩；
----彎曲疲勞強(qiáng)度極限。
a 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值:
① 由參考文獻(xiàn)[3]第204頁，圖10-20 齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
查得 小齒輪得彎曲疲勞強(qiáng)度極限=650 MPa;
大齒輪得彎曲疲勞強(qiáng)度極限=550 MPa.
② 由參考文獻(xiàn)[3]第202頁，圖10-18 彎曲疲勞壽命系數(shù)
查得 =0.85;=0.88.
③ 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞許用系數(shù) S=1.4
得 == 0.85×650/1.4 = 394.6 Mpa
(3--18)
==0.88×550/1.4 = 345.7 MPa
④ 計(jì)算載荷系數(shù)
= 2×1.14×1.1×1.46 = 3.662 (3--19)
⑤ 由參考文獻(xiàn)[3]第197頁，表10-5齒形系數(shù) 及應(yīng)力校正系數(shù)
查得 =2.91; =2.22
=1.54; =1.775
⑥ 計(jì)算大小齒輪的并加以比較
==0.01136 (3--20)
==0.01141
兩者比較,大齒輪的數(shù)值大.
b 設(shè)計(jì)計(jì)算
=4.81 mm
對比計(jì)算結(jié)果。由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m。由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力。而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力。僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒數(shù)的乘積)有關(guān)。可由彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m=4.81。取m=5。按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的分度圓直徑計(jì)算。.
小齒輪的齒數(shù) =/m
=22.45
圓整取22。
大齒輪齒數(shù) =4.5×22.45=101.025
圓整取102
5 齒輪幾何尺寸計(jì)算
① 分度圓直徑
=×m=110 mm
=×m=510 mm
② 計(jì)算中心距
=(+)/2=310 mm
③ 計(jì)算齒輪寬度
==110 mm
取 =110 mm;=115 mm
3.4.2高速檔齒輪設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)方案,選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。因其傳動(dòng)速度不高,故齒面嚙合選用7級(jí)精度（GB10095－88）。
由于高速擋齒輪設(shè)計(jì)原理和步驟和低速擋齒輪一樣，因此低速擋齒輪設(shè)計(jì)同上步驟，經(jīng)計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的模數(shù)m=2.517。取m=3。
按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的分度圓直徑
計(jì)算小齒輪的齒數(shù) ==50
大齒輪齒數(shù) =0.485×50=24
這樣設(shè)計(jì)出來的齒輪傳動(dòng)即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度。又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。并做到結(jié)構(gòu)緊湊。避免浪費(fèi).
3.4.3齒輪變位
因?yàn)橛?jì)算的上對齒輪已將兩軸的中心距確定。所以現(xiàn)在需要調(diào)整兩對齒輪的分度圓直徑。來滿足兩軸的中心距.
解決方法:先在傳動(dòng)比不變的條件下改變齒數(shù)。使改變后的中心距與實(shí)際要求的相差較小。再通過齒輪的變位來達(dá)到滿足中心距的要求.
重新確定小齒輪齒數(shù)為:
;
此時(shí)的中心距為
==309
采用角度變位齒輪傳動(dòng)中的正傳動(dòng)。其中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距。嚙合角大于分度圓壓力角。兩輪的齒全高比標(biāo)準(zhǔn)齒輪短.
正傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是可以減少齒輪機(jī)構(gòu)的尺寸。并且兩輪均采用正變位。能使齒輪機(jī)構(gòu)的承載能力有較大提高.缺點(diǎn)使。由于嚙合角的增大和實(shí)際嚙合線減短。故使重合度減少較多.
a 變位齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
已知 、、m、、
① 確定嚙合角
=arccos ()
= arccos ()
② 確定變位系數(shù)和
+= (+)(+)/(2)
=0.4217
③ 確定中心距變動(dòng)系數(shù)
===0.33
④ 確定齒頂高降低系數(shù)
=(+)-
=0.4217-0.33=0.0917
⑤ 分配變位系數(shù)(盡量平均分配)
=0.2117; =0.21
⑥ 計(jì)算齒輪的幾何尺寸
齒頂高 =(+-)m
=(1+0.2117-0.0917) ×3
=3.36
(+-)m
=(1+0.21-0.0917) ×3
=3.355
齒根高 =(+-)m
=(1+0.25-0.2117) ×3
=3.115
=(+-)m
=(1+0.25-0.21) ×3
=3.12
節(jié)圓直徑 =
=418.668 mm
=
=201.805 mm
齒頂圓直徑 =+2
=423.72
=+2
=207.71
3.5 輪邊減速器
3.5.1傳動(dòng)方案的選擇
由參考文獻(xiàn)[12]第123頁，初定輪邊減速傳動(dòng)比為。方案采用常見得一級(jí)大減。太陽輪輸入行星架輸出。由此確定行星排參數(shù).等于齒圈齒數(shù)與太陽輪齒數(shù)之比.下圖為其傳動(dòng)簡圖3-1.
圖3-1 輪邊減速器傳動(dòng)簡圖
1-半軸套管;2-半軸;3-太陽輪;4-行星齒輪;5-行星齒輪軸;
6-齒圈;7-行星架.
3.5.2配齒選擇
a 各行星排齒圈齒數(shù)盡量接近，最好是取成相同。
b小齒輪的齒數(shù)不要取得過小，應(yīng)考慮軸和軸承的布置和避免產(chǎn)生根切。
c行星輪最小齒數(shù)不小于14～17，太陽輪的最小齒數(shù)應(yīng)取得更多一些。
本設(shè)計(jì)取的太陽輪18個(gè)齒。行星輪30個(gè)齒。滿足要求.
3.5.3行星傳動(dòng)系設(shè)計(jì)
主要參數(shù)確定.
首先找倒現(xiàn)有的同類機(jī)械。統(tǒng)一等級(jí)和機(jī)構(gòu)類型相似的輪邊減速器作為參考.然后根據(jù)情況的不同。適當(dāng)?shù)倪x擇參數(shù).
a 齒輪模數(shù)
齒輪模數(shù)直接決定齒輪彎曲強(qiáng)度。從增加彎曲強(qiáng)度出發(fā)。應(yīng)選大模數(shù).但在中心距和速比一定的情況下若選用小模數(shù)。則可以增加齒數(shù)。使重疊系數(shù)增大。傳動(dòng)的平穩(wěn)性和齒輪接觸強(qiáng)度有所改善.因此在滿足彎曲強(qiáng)度的前提下。應(yīng)盡量采用小模數(shù)。
一般可按下面的經(jīng)驗(yàn)公式來初選模數(shù):
(3--21)
式中 ---太陽輪扭矩
---模數(shù)系數(shù)。
模數(shù)初取4 mm.
經(jīng)計(jì)算:
=96 mm。
b 齒寬
在一定范圍內(nèi)齒寬大齒的強(qiáng)度就高。但輪邊減速器受徑向尺寸和軸向尺寸的限制。又不能太大。試驗(yàn)證明。齒寬過分增大時(shí)。由于沿齒寬方向負(fù)荷分布不均勻性增大。反而使齒輪承載能力隨之降低.
查參考文獻(xiàn)[3]第201頁，表10-7 圓柱齒輪的齒寬系數(shù)
結(jié)合本機(jī)工作情況。取=0.5.
則: =0.5×18×4=36
4 其他部件設(shè)計(jì)
4.1軸和軸承設(shè)計(jì)
初選軸徑
由參考文獻(xiàn)[3]第362頁，公式(15--2)可初步估算出軸得直徑
即
式中 ---軸所受得扭矩 KW;
---軸的轉(zhuǎn)速 r/min;
=(查參考文獻(xiàn)[3]第362頁，表15—3取126)
代入各數(shù)據(jù)得:
所以輸入軸得最小直徑取40毫米。兩端軸承選內(nèi)徑為40毫米深溝球軸承.載荷大，尺寸受限制時(shí)。往往采用圓錐滾子軸承。其支撐剛度大。但對軸的變形敏感.內(nèi)外圈可分離。裝拆方便.圓錐滾子軸承能承受軸向力。當(dāng)要求承載能力大時(shí)。還可采用雙列球面滾柱軸承。這種軸承耐沖擊能力好。能自動(dòng)調(diào)心。允許內(nèi)外圈軸線有較大的現(xiàn)對偏斜。對軸線偏差能起補(bǔ)償作用.但徑向球軸承價(jià)格便宜、且能承受一定得軸向力、對軸的變形不敏感、點(diǎn)接觸的摩擦小。適宜用于高速。因其額定負(fù)荷小，因而主要用于中、小載荷。
代入輸出軸的扭矩。計(jì)算如下:
所以輸出軸選最小軸徑65毫米。兩端用65毫米的圓錐滾子軸承支撐。中部為花鍵形式。
4.2軸承、鍵和連軸器的選擇
4.2.1輸入軸
根據(jù)輸入軸的軸徑選擇其鍵、軸承和連軸器.
已知輸入軸的軸徑為40 mm。由參考文獻(xiàn)[4]第107頁，表11-28。選擇普通平鍵。公稱直徑=12×8.
由參考文獻(xiàn)[3] 第103頁，公式(6--1)
校核普通平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度.
式中 ---傳遞的轉(zhuǎn)矩，N. m；
---鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。 =0.5h
---鍵的工作長度，單位為mm。平頭平鍵，這里為鍵的公稱長度，單位為mm;b為鍵的寬度，單位為mm
---軸的直徑。單位為mm
---鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力。單位為MP
對于變速箱軸上的鍵。 取為100 MPa.
代入數(shù)值得:
=48.99 MPa
故，此鍵滿足工作要求.
連軸器:
由軸徑和轉(zhuǎn)矩并查參考文獻(xiàn)[4]第125頁，表13-2 選取YL10型.
軸承:
由軸徑和轉(zhuǎn)矩并查參考文獻(xiàn)[4]第119頁，表12-6 選取6209型深溝球軸承.
軸承端蓋:
由軸徑和轉(zhuǎn)矩并查參考文獻(xiàn)[4]第132頁，表14-1 計(jì)算軸承端蓋得各幾何參數(shù).端蓋的連接螺釘直徑為
4.2.2 輸出軸
根據(jù)輸出軸的軸徑選擇其鍵、軸承和連軸器.
已知輸出軸的軸徑為65 mm。由參考文獻(xiàn)[4]第107頁，表11-28。選擇普通平鍵。公稱直徑=22×14.
由參考文獻(xiàn)[3]第103頁，公式(6--1)
校核普通平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度.
式中 ---傳遞的轉(zhuǎn)矩，N. m；
---鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， ；
---鍵的工作長度，單位為mm，平頭平鍵，這里為鍵的公稱長度，單位為mm;b為鍵的寬度，單位為mm。
---軸的直徑，單位為mm；
---鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為MP
對于變速箱軸上的鍵， 取為100 MPa。
代入數(shù)值得:
=13.59 MPa≤
故，此鍵滿足工作要求.
連軸器:
由軸徑和轉(zhuǎn)矩并查參考文獻(xiàn)[4]第123頁，表13-2 選取YLD 10型.
軸承:
由軸徑和轉(zhuǎn)矩并查參考文獻(xiàn)[4]第119頁，表12-6 選取6214型深溝球軸承.
軸承端蓋:
由軸徑和轉(zhuǎn)矩并查參考文獻(xiàn)[4]第132頁，表14-1 計(jì)算軸承端蓋得各幾何參數(shù).端蓋的連接螺釘直徑為
5液壓挖掘機(jī)行走裝置運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)
5.1模型的建立
液壓挖掘機(jī)的行走過程是通過輪胎與地面的摩擦力使得產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的一個(gè)過程。斗裝滿后提升,回轉(zhuǎn)到卸土位置進(jìn)行卸土。液壓挖掘機(jī)行走裝置為了實(shí)現(xiàn)上述周期性作業(yè)動(dòng)作,整機(jī)由下列幾個(gè)基本組成部分:動(dòng)力裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、行走裝置和輔助設(shè)備。對液壓挖掘機(jī)行走裝置的零件進(jìn)行三維實(shí)體造型幾乎要用到Pro/ E 中所有的常用操作方法,如拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒角、以及圓角等常用操作命令。例如傳動(dòng)齒輪先繪制草繪圖,用到[ 直線] 、[圓] 、[修剪]等操作,再拉伸得到齒輪的主體。接下來主要用[拉伸]操作依次繪制傳動(dòng)軸、減速箱,[切除]操作繪制軸孔,最后用相關(guān)其他工具完成整個(gè)行走裝置的繪制。其它主要零部件還包括車架、輪子等。
5.2構(gòu)件運(yùn)動(dòng)配裝
為了使裝配完的挖掘機(jī)能夠進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真,需要將各零件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)裝配。運(yùn)動(dòng)裝配既要使兩個(gè)構(gòu)件直接接觸,又要使兩個(gè)構(gòu)件產(chǎn)生一定運(yùn)動(dòng)。由于運(yùn)動(dòng)裝配與零件裝配都是將單個(gè)零部件裝成一個(gè)完整的機(jī)構(gòu)模型,它們之間有很多相似之處。
5.2.1相似點(diǎn)
①兩者都利用[元件放置]對話框連接或安裝零部件,并根據(jù)同軸、共面等幾何約束關(guān)系將各零件裝配起來：②裝配和子裝配之間的關(guān)系相同, Pro/ E 將連接信息保存在裝配文件中,使父裝配繼承了子裝配中的連接定義。
5.2.2 不同點(diǎn)
①創(chuàng)建機(jī)構(gòu)是應(yīng)用[元件放置]對話框的[連接]功能連接機(jī)構(gòu)中的各個(gè)機(jī)構(gòu),而零件裝配直接在[元件放置]對話框中通過定義裝配約束來安裝各個(gè)零部件;
②由零件裝配得到裝配體,其內(nèi)部的零部件之間沒有相對運(yùn)動(dòng),而由連接得到的機(jī)構(gòu)其內(nèi)部的構(gòu)件之間可以產(chǎn)生一定的相對運(yùn)動(dòng);
③創(chuàng)建機(jī)構(gòu)以后必須添加驅(qū)動(dòng)器才能進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真。運(yùn)動(dòng)裝配首先插入回轉(zhuǎn)支撐,單擊元件放置對話框中的“默認(rèn)位置”,以系統(tǒng)默認(rèn)位置裝入回轉(zhuǎn)支撐零件。接下來插入齒輪軸,設(shè)置放置類型為“約束”,選取齒輪軸和回轉(zhuǎn)支撐之間的基準(zhǔn)軸線,再分別選取齒輪軸和回轉(zhuǎn)支撐的FRON T 基準(zhǔn)面作為配合。同理,按一定的順序,將挖掘機(jī)其它部件裝配到相應(yīng)的固定位置,得到的總裝配如圖和行走裝置機(jī)構(gòu)如下面5-1，5-2，5-3，5-4圖示
圖5-1 輪式挖掘機(jī)行走裝置總裝配圖
圖5-2 減速箱
5-3 車架及行走裝置整體
5-4 挖掘機(jī)傳動(dòng)軸
結(jié) 論
本課題主要進(jìn)行了液壓挖掘機(jī)的行走裝置、動(dòng)力機(jī)構(gòu)、變速箱和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，通過查找相關(guān)的設(shè)計(jì)資料和詳細(xì)的計(jì)算過程，選擇了發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，對行走裝置中的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)選擇，控制系統(tǒng)采用較為普遍的PLC控制系統(tǒng)，確定了行走裝置各部分的結(jié)構(gòu)尺寸并對主要部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核，對減速器的行星傳動(dòng)齒輪進(jìn)行了鉸詳細(xì)的設(shè)計(jì)和校核，盡可能使行走裝置設(shè)計(jì)結(jié)果能滿足作業(yè)要求和理論工作時(shí)間。
通過本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)許多所學(xué)的課程，掌握了一些基本的設(shè)計(jì)思路，為今后從事設(shè)計(jì)方面工作打下了良好的基礎(chǔ)，由于知識(shí)有限，本次設(shè)計(jì)仍然有很多的不足和缺陷，需要以后不斷的學(xué)習(xí)改進(jìn)。
參考文獻(xiàn)
[1]張玉川、蔡禺.進(jìn)口液壓挖掘機(jī)國產(chǎn)化改造[M].西南交通大學(xué)出版社.1998.58~64.
[2]曹善華、余涵等.單斗液壓挖掘機(jī)[M].（內(nèi)部材料）.2007.170～203.
[3]濮良貴、紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第七版.高等教育出版社.2001.292～383.
[4]唐增寶、何永然、劉安俊.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].第二版.華中科技大學(xué)出版社.1999. 65～159.
[5]牛學(xué)仁.理論力學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2000.75～90.
[6]郝興明、王佰華、史保萱.金屬工藝學(xué)[N].海洋出版社.2002.123～137.
[7]李淑娟.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].山西高校聯(lián)合出版社.1996.57～203.
[8]王伯平.互換性與測量計(jì)術(shù)基礎(chǔ)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2000.55～82.
[9]孫恒、陳作模.機(jī)械原理[M].第六版.高等教育出版社.2000.292～373.
[10]吳卓、王孫軍.機(jī)械制圖.北京理工大學(xué)出版社.2005.2～26.
[11]吳永平、姚懷新.工程機(jī)械設(shè)計(jì)[M].人民交通出版社.2005.52～67.
[12]諸文農(nóng).底盤設(shè)計(jì)下冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社..1981.154～180.
[13]馬崇山、姚河