畢業(yè)設(shè)計（論文）-單斗液壓挖掘機設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　由于中國國土面積大，各項建設(shè)事業(yè)正處于蓬勃發(fā)展過程中，對挖掘機的需求量大。世界上工業(yè)發(fā)達國家著名的挖掘機制造商幾乎全部進入中國，不少國有和民營企業(yè)也看好中國的挖掘機市場，紛紛進入挖掘機行業(yè)，進行挖掘機產(chǎn)品的生產(chǎn)和開發(fā)，而且產(chǎn)品的產(chǎn)量隨著市場的需求量的提高不斷增長.</p><p>　　本文完成的主要

2、工作有：</p><p>　　建立了液壓挖掘機主工作裝置的數(shù)學(xué)模型；</p><p>　　針對工作裝置的計算工況，建立了相關(guān)的力學(xué)模型；</p><p>　　確定了液壓挖掘機的設(shè)計方案，完成了主要參數(shù)的設(shè)計計算；</p><p>　　對主要工作裝置的鉸點和關(guān)鍵部位進行力學(xué)分析和計算；</p><p>　　建立了底盤行走

3、系的數(shù)學(xué)模型和結(jié)構(gòu)模型；</p><p>　　對底盤行走系的相關(guān)部件進行的校核計算。</p><p>　　關(guān)鍵詞　液壓挖掘機、工作裝置、行走裝置</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Because of the size of China's largest, is in t

4、he construction boom in the process, demand for excavators. Almost all of industrially developed countries of the world famous manufacturer of excavators into China, many State-owned and private companies are optimistic

5、about the Chinese excavator market, entering the excavator, excavator production and development of products, production as market demand increases and product continues to grow. Major work completed in this article:<

6、/p><p>　　1) a mathematical model of hydraulic excavator working device;</p><p>　　2) for calculation of working device of working conditions, the establishment of a mechanical model;</p><

7、p>　　3) determines the design of hydraulic excavator, complete the design and calculation of the main parameters; </p><p>　　4) on the hinge points and key parts of the working device of main mechanical ana

8、lysis and calculation; </p><p>　　5) established a walking model and structure model of chassis;</p><p>　　6) chassis related parts of the Running System of calculation.</p><p>　　Keyw

9、ords　 Hydraulic excavators, attachments, running gear</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1&l

10、t;/b></p><p>　　1.1 本課題的目的和意義1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3 本課題主要研究內(nèi)容4</p><p>　　1.4

11、 本課題主要解決的問題及方法措施4</p><p>　　第2章 工作裝置設(shè)計5</p><p>　　2.1工作裝置形式選擇5</p><p>　　2.2 工作裝置的主要參數(shù)定義及數(shù)值6</p><p>　　2.3工作裝置布置形式7</p><p>　　2.3.1總體布局7</p><p&

12、gt;　　2.3.2動臂機構(gòu)8</p><p>　　2.3.3斗桿機構(gòu)10</p><p>　　2.3.4鏟斗機構(gòu)11</p><p>　　2.4結(jié)構(gòu)設(shè)計11</p><p>　　2.4.1動臂結(jié)構(gòu)設(shè)計11</p><p>　　2.4.2斗桿結(jié)構(gòu)設(shè)計14</p><p>　　2.4.

13、3鏟斗結(jié)構(gòu)設(shè)計15</p><p>　　2.5本章小結(jié)16</p><p>　　第3章 回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計17</p><p>　　3.1 回轉(zhuǎn)支承17</p><p>　　3.1.1 回轉(zhuǎn)支承的主要形式和性能特點17</p><p>　　3.1.2回轉(zhuǎn)支承額定靜容量的計算18</p><p&

14、gt;　　3.2挖掘機的回轉(zhuǎn)支承外載荷計算19</p><p>　　3.2.1最大挖徑處受力分析19</p><p>　　3.2.2最大挖深處受力分析20</p><p>　　3.3液壓挖掘機回轉(zhuǎn)支承選型21</p><p>　　3.3.1回轉(zhuǎn)支承形式、主要參數(shù)的確定及滾道承載能力的驗證21</p><p>

15、　　3.3.2齒輪傳動參數(shù)確定22</p><p>　　3.3.3連接螺栓的驗算22</p><p>　　3.4本章小結(jié)23</p><p>　　第4章 行走裝置設(shè)計24</p><p>　　4.1行走裝置的選型24</p><p>　　4.2行走裝置的設(shè)計25</p><p>　　

16、4.2.1履帶的設(shè)計25</p><p>　　4.2.2驅(qū)動輪的設(shè)計29</p><p>　　5.2.3支重輪的設(shè)計32</p><p>　　5.2.4托輪的設(shè)計35</p><p>　　5.2.5導(dǎo)向輪及張緊裝置的設(shè)計36</p><p>　　5.2.6行走減速機、臺車架、底架的設(shè)計39</p>

17、;<p>　　5.3驅(qū)動功率41</p><p>　　5.4本章小結(jié)42</p><p>　　第5章 液壓系統(tǒng)設(shè)計43</p><p>　　5.1 液壓挖掘機的工況43</p><p>　　5.1.1挖掘工況分析44</p><p>　　5.1.2 滿斗舉升回斗工況分析46</p>

18、<p>　　5.1.3 行走時復(fù)合動作47</p><p>　　5.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算47</p><p>　　5.2.1液壓系統(tǒng)參數(shù)確定47</p><p>　　5.2.2 主要工作裝置的設(shè)計計算48</p><p>　　5.3本章小結(jié)52</p><p><b>　　結(jié)論53&

19、lt;/b></p><p><b>　　參考文獻54</b></p><p><b>　　致謝56</b></p><p>　　附錄1 開題報告57</p><p>　　1）國外研究情況。57</p><p>　　2）國內(nèi)研究情況。57</p>

20、<p>　　附錄2 文獻綜述63</p><p>　　附錄 外文翻譯70</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 本課題的目的和意義</p><p>　　由于中國國土面積大，各項建設(shè)事業(yè)正處于蓬勃發(fā)展過程中，對挖掘機的需求量大[1]。世界上工業(yè)發(fā)達國家著名的挖掘機制造

21、商幾乎全部進入中國，不少國有和民營企業(yè)也看好中國的挖掘機市場，紛紛進入挖掘機行業(yè)，進行挖掘機產(chǎn)品的生產(chǎn)和開發(fā)，而且產(chǎn)品的產(chǎn)量隨著市場的需求量的提高不斷增長[2]。</p><p>　　中國已成為世界上最大的挖掘機市場，正在成為世界挖掘機的制造中心。但是必須注意，中國目前雖然已成為挖掘機需求和生產(chǎn)的大國，但絕不是強國[3]。國際水平的研發(fā)中心不在中國，挖掘機關(guān)鍵配套零部件業(yè)不在中國。在挖掘機關(guān)鍵的核心技術(shù)研究與掌握

22、方面，國內(nèi)企業(yè)與國外企業(yè)差距很大，特別是國內(nèi)企業(yè)在挖掘機的基礎(chǔ)理論研究方面投入的人力、財力嚴(yán)重不足。這些年，我們?nèi)〉昧碎L足的進步，大大縮小了與國外先進技術(shù)的差距，但如果今后在技術(shù)創(chuàng)新（包括設(shè)計技術(shù)和制造技術(shù)等方面）上稍有懈怠，與國外先進技術(shù)的差距仍然會拉大，因此可以說今后的國內(nèi)挖掘機企業(yè)的任務(wù)仍然十分艱巨[4]。</p><p>　　由于歷史的原因，原本的國有挖掘機企業(yè)因為人才流失，資金不足，技術(shù)不高，造成自主研

23、發(fā)能力不高，設(shè)計方法落后，改革開放后的合資企業(yè)與外資企業(yè)，只是根據(jù)國外的設(shè)計圖紙進行批量生產(chǎn)，基本進行設(shè)計，所以中國的挖掘機設(shè)計手段比較落后，常常憑借經(jīng)驗進行設(shè)計制造，造成生產(chǎn)的挖掘機存在一些缺陷，在三包期間常出現(xiàn)故障，做不到等壽命設(shè)計，對廠商和買家造成不小的經(jīng)濟損失[5]。</p><p>　　以往液壓挖掘機的新產(chǎn)品開發(fā)過程是前期設(shè)計完成后，進行樣機試制，然后經(jīng)過現(xiàn)場挖掘機試驗或強度測試，若出現(xiàn)問題再改進，再試

24、驗，再修改，反復(fù)修改直到滿足設(shè)計要求后，再批量生產(chǎn)[6]。目前國內(nèi)企業(yè)在設(shè)計挖掘機是仍以測繪類比為主，強度計算仍采用材料力學(xué)方法，對挖掘機結(jié)構(gòu)件應(yīng)力分布情況缺乏定量的了解。并且，挖掘機作業(yè)外載荷又復(fù)雜多變，所以非常有必要將現(xiàn)帶虛擬樣機設(shè)計方法應(yīng)用于挖掘機工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能分析，所以提高挖掘機工作裝置的可靠性，對機構(gòu)進行優(yōu)化、減輕工作裝置重量、提高工作效率、減少能耗，從而提高挖掘機生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)計水平和自主發(fā)放能力[7]。</p

25、><p>　　1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀 </p><p>　　第一臺手動挖掘機問世至今已有130多年的歷史，期間經(jīng)歷了由蒸汽驅(qū)動半回轉(zhuǎn)挖掘機到電力驅(qū)動和內(nèi)燃機驅(qū)動全回轉(zhuǎn)挖掘機，應(yīng)用機電液一體化技術(shù)的全自動液壓挖掘機的逐步發(fā)展過程[8]。</p><p>　　工業(yè)發(fā)達國家的挖掘機生產(chǎn)較早，法國、德國、美國

26、、俄羅斯、日本等是斗容量3.5-40m3單斗液壓挖掘機的主要生產(chǎn)國，從20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機。例如，美國馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量50-150m3的剝離用挖掘機，斗容量132m3的步行式拉鏟挖掘機；B-E(布比賽路斯一伊利)公司生產(chǎn)的斗容量168.2m3的步行式拉鏟挖掘機，斗容量107m3的剝離用挖掘機等，是世界上目前最大的挖掘機[9]。</p><p>　　由于液壓技術(shù)的應(yīng)用，20世紀(jì)40年代有了在拖

27、拉機上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機，20世紀(jì)50年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機和履帶式全液壓挖掘機，初期試制的液壓挖掘機是采用飛機和機床的液壓技術(shù)，缺少適用于挖掘機各種工況的液壓元件，制造質(zhì)量不夠穩(wěn)定，配套件也不齊全。從20世紀(jì)60年代起，液壓挖掘機進入推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國挖掘機制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。1968～1970年間，液壓挖掘機產(chǎn)量已占挖掘機總產(chǎn)量的83%，目前已接近100%[13~16]。</p&

28、gt;<p>　　從20世紀(jì)后期開始，國際上挖掘機的生產(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。[11]</p><p>　　1.2.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　中國的挖掘機生產(chǎn)起步較晚，從1954年撫順挖掘機廠生產(chǎn)第一臺斗容量為1m3;的機械式單斗挖掘機至今，大體上經(jīng)歷了測繪仿制、自主研制開發(fā)和發(fā)展提高等三個階段[6]。</p><

29、;p>　　新中國成立初期，以測繪仿制前蘇聯(lián)20世紀(jì)30～40年代的W501、W502、W1001、W1002等型機械式單斗挖掘機為主，開始了中國的挖掘機生產(chǎn)歷史。由于當(dāng)時國家經(jīng)濟建設(shè)的需要，先后建立起十多家挖掘機生產(chǎn)廠。1967年開始，中國自主研制液壓挖掘機。早期開發(fā)成功的產(chǎn)品主要有上海建筑機械廠的WYl00型、貴陽礦山機器廠的W4-60型、合肥礦山機器廠的WY60型挖掘機等。隨后又出現(xiàn)了長江挖掘機廠的WYl60型和杭州重型機械廠

30、的WY250型挖掘機等。它們?yōu)橹袊簤和诰驒C行業(yè)的形成和發(fā)展邁出了極其重要的一步[7]。</p><p>　　到20世紀(jì)80年代末，中國挖掘機生產(chǎn)廠已有30多家，生產(chǎn)機型達40余種。中、小型液壓挖掘機已形成系列，斗容有0.1～2.5 m3；等12個等級、20多種型號，還生產(chǎn)0.5-4.0m3以及大型礦用10m3、12m3機械傳動單斗挖掘機，1m3隧道挖掘機，4m3長臂挖掘機，1000m3/h的排土機等，還開發(fā)了斗

31、容量0.25m3的船用液壓挖掘機，斗容量0.4m3、0.6m3、0.8m3；的水陸兩用挖掘機等。但總的來說，中國挖掘機生產(chǎn)的批量小、分散，生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量等與國際先進水平相比，有很大的差距[9~12]。</p><p>　　改革開放以來，積極引進、消化、吸收國外先進技術(shù)，以促進中國挖掘機行業(yè)的發(fā)展。其中貴陽礦山機器廠、上海建筑機械廠、合肥礦山機器廠、長江挖掘機廠等分別引進德國利勃海爾(Liebherr)公司的A

32、912、R912、R942、A922、R922、R962、R972、R982型液壓挖掘機制造技術(shù)[7，9]。稍后幾年，杭州重型機械廠引進德國德瑪克(Demag)公司的H55和H85型液壓挖掘機生產(chǎn)技術(shù)，北京建筑機械廠引進德國奧加凱(O&K)公司的RH6和MH6型液壓挖掘機制造技術(shù)。與此同時，還有山東推土機總廠(其挖掘機生產(chǎn)基地改名為山重建機有限公司，包括STRONG和JCM兩個品牌)、黃河工程機械廠、江西長林機械廠、山東臨沂工程

33、機械廠等聯(lián)合引進了日本小松制作所的PC100、PC120、PC200、PC220、PC300、PC400型液壓挖掘機(除發(fā)動機外)的全套制造技術(shù)。這些廠通過數(shù)年引進技術(shù)的消化、吸收、移植，使國產(chǎn)液壓挖掘機產(chǎn)品性能指標(biāo)全面提高到20世紀(jì)80年代的國際水平，產(chǎn)量也逐年提高。由于國內(nèi)對液壓挖掘機需求量的不斷增加且多樣化，在國有大、中型企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，牽動了一些其他機械行業(yè)的制造</p><p>　　中國單斗液壓挖掘

34、機應(yīng)向全液壓方向發(fā)展。斗容量宜控制在0.1-15 m3；而對于大型及多斗挖掘機，由于液壓元件的制造、裝配精度要求高，施工現(xiàn)場維修條件差等，則仍以機械式為主。應(yīng)著手研究、運用電液控制技術(shù)，以實現(xiàn)液壓挖掘機操縱的自動化[4~6，8]。</p><p>　　1.3 本課題主要研究內(nèi)容</p><p>　　研究的主要內(nèi)容對單斗反鏟液壓挖掘機進行整機設(shè)計，包括工作裝置，動臂、斗桿、挖斗等，行走裝置，

35、底盤架、履帶、支持輪等，液壓裝置，包括液壓缸、液壓泵、控制閥等。關(guān)鍵部件或機構(gòu)使用有限元進行應(yīng)力分析，優(yōu)化設(shè)計。</p><p>　　1.4 本課題主要解決的問題及方法措施</p><p>　　現(xiàn)在對液壓系統(tǒng)不是很熟悉，首先要弄懂工程機械的液壓系統(tǒng)特點，多了解這方面先進技術(shù)，并運用于設(shè)計之中。對有限元軟件只是有一般的了解，還需要再學(xué)習(xí)。</p><p><b&

36、gt;　　措施：</b></p><p>　　1.查找文獻，了解國內(nèi)外單斗液壓挖掘機的研究狀況和發(fā)展趨勢；</p><p>　　2.參考相關(guān)22t挖掘機的設(shè)計計算方法，進行設(shè)計計算，并使用有限元軟件進行有限元應(yīng)力分析；</p><p>　　3.查看相關(guān)圖紙，完成圖紙設(shè)計；</p><p>　　4.運用SOLIDWORKS軟件進行三

37、維設(shè)計。</p><p>　　第2章 工作裝置設(shè)計</p><p>　　2.1工作裝置形式選擇</p><p>　　工作裝置是液壓挖掘機的施工作業(yè)機具，因而也是整機液壓傳動的執(zhí)行機構(gòu)。為適應(yīng)不同的作業(yè)對象，液壓挖掘機可換裝形式多樣的的工作裝置，其結(jié)構(gòu)也不斷發(fā)展，演變?yōu)榍ё內(nèi)f化、各具特色的形式，其中反鏟工作裝置是液壓挖掘機最常用也是最重要的工作裝置。</p>

38、;<p>　　反鏟工作裝置采用鉸接式多連桿機構(gòu)，一般由動臂、斗桿、反鏟斗、搖臂、連桿機構(gòu)、液壓缸、銷軸和連接管路組成。中型挖掘機普遍采用整體式動臂，如圖2-1（b），圖2-1（a）為組合式。</p><p>　　這兩種結(jié)構(gòu)形式各具特點，比較如下：</p><p>　?。?）整體動臂的強度、剛度較好，同時結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟實用，對于專業(yè)設(shè)備配套較完善的工程，綜合經(jīng)濟效益較好。組合臂

39、可調(diào)，較適用于不同作用工況和作業(yè)范圍，且極具缺乏的工地，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自重較大，強度、剛度相對較差。</p><p>　?。?）組合臂的上動臂可改裝不同的替換裝置；整體式臂前部的彎曲，滿足換裝的工作裝置較少。</p><p>　?。?）輪式挖掘機行駛速度較高，組合臂收縮后可減少振動和轉(zhuǎn)彎半徑，或拆去上臂可減小運輸長度。</p><p>　　綜合考慮整體式和組合式的特點

40、及設(shè)計要求，選用整體式作為本次設(shè)計的形式。</p><p>　　2.2 工作裝置的主要參數(shù)定義及數(shù)值 </p><p>　　也有挖掘機基本參數(shù)是標(biāo)示和衡量挖掘機性能的重要指標(biāo)。反鏟裝置中參數(shù)主要包括：</p><p>　　最大挖掘機半徑：在停機面上，指從縱向中心平面鏟斗齒尖至機器回轉(zhuǎn)中心最大距離。</p><p>　　最大挖掘機高度：當(dāng)工作裝

41、置處于最大舉升高度式，從停機地面到鏟斗齒尖的垂直距離。</p><p>　　最大挖掘高度半徑：指當(dāng)斗桿郵箱全收縮時，機械臂處于最大挖掘半徑，從停機面到鏟斗齒尖的距離。</p><p>　　最大挖掘深度半徑：指當(dāng)鏟斗處于最大挖掘深度時，從回轉(zhuǎn)中心軸到鏟斗齒尖的水平距離。</p><p>　　最大卸載高度半徑：當(dāng)斗桿油缸收縮使動臂處于最高位置時，從鏟斗齒尖所通過的軌跡最

42、低點到回轉(zhuǎn)中心軸的水平距離。</p><p>　　最大挖掘深度：機械臂姿態(tài)在最低，鏟斗、斗齒齒尖與斗桿鉸點，斗桿與動臂鉸點這三點在同一垂直停機面的直線上，從停機面距斗齒齒尖的最大距離。</p><p>　　最大卸載高度：指當(dāng)斗桿與動臂位于極限高度時，轉(zhuǎn)斗反轉(zhuǎn)斗齒尖處于最低位從停機水平面到斗齒齒尖的距離。</p><p>　　最大挖掘機力：挖掘機在標(biāo)準(zhǔn)工作壓力作業(yè)時，

43、斗桿油缸或者鏟斗油缸能發(fā)揮的最大切向挖掘力，有斗桿和鏟斗最大挖掘力之分。</p><p>　　現(xiàn)在80%以上挖掘機的工作裝置是反鏟機構(gòu)，組成部分為：斗桿、動臂、工作液壓缸、鏟斗及連桿機構(gòu)等，具有結(jié)構(gòu)簡單實用范圍廣的特點，能夠通過三組油缸的伸縮實現(xiàn)響應(yīng)的裝載、挖掘、卸載等工作。更換不同斗容的鏟斗能提高效率。</p><p>　　2.3工作裝置布置形式</p><p>

44、<b>　　2.3.1總體布局</b></p><p>　　1）作基本地平面GRP。</p><p>　　2）作俯視圖。履帶式挖掘機軌距</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：G——機重（t）。</p><p><b>　　取B值

45、為2.4。</b></p><p>　　3）在主視圖GRP上確定。</p><p>　　履帶驅(qū)動輪與張緊輪軸距</p><p><b>　　（2-2）</b></p><p><b>　　取L值為3.4。</b></p><p>　　4）履帶驅(qū)動輪直徑。</

46、p><p><b>　　（2-3）</b></p><p>　　式中：t——軌鏈節(jié)距（mm），</p><p><b>　　z——驅(qū)動輪齒數(shù)。</b></p><p>　　取履帶節(jié)距為202.8mm，齒數(shù)為21，</p><p><b>　　（2-4）</b>

47、;</p><p>　　5）履帶式挖掘機工作平臺離地間隙。</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　6）初選回轉(zhuǎn)支承。</b></p><p><b>　　外徑：</b></p><p><b>　?。?-6

48、）</b></p><p>　　7）確定平臺側(cè)梁高度。</p><p><b>　　（2-7）</b></p><p><b>　　2.3.2動臂機構(gòu)</b></p><p>　　1）動臂缸根鉸點至平臺地面高度。</p><p><b>　?。?-8）&

49、lt;/b></p><p><b>　　距回轉(zhuǎn)中心</b></p><p><b>　　取0.8m。</b></p><p><b>　　2）作動臂根鉸點。</b></p><p><b>　　使的傾角。</b></p><p&

50、gt;<b>　　計標(biāo)點坐標(biāo)，有</b></p><p>　　3）作動臂下段的中心線，使下板外形與履帶最遠(yuǎn)輪廓，即左前斜向輪廓相切。</p><p>　　4）作最大挖深線（最大挖深按類比法或者技術(shù)任務(wù)書初選）和鏟斗鉸點最深線（）。</p><p>　　5）在線與回轉(zhuǎn)中心線交點處作輔助線，由作輔助線垂直于點。</p><p&g

51、t;　　6）作最大挖徑斗齒夾圓弧和斗桿端鉸圓?。ǎㄗ畲笸趶桨搭惐确ɑ蛘呒夹g(shù)任務(wù)書初選）。</p><p>　　7）作輔助圓與相切。</p><p>　　8）以鈍角（斗桿最伸與上動臂夾角）的一邊保持與相切，角頂在點附近，另一邊與弧相交于點，將頂角點在點附近浮動尋找，當(dāng)與垂線（）相等時，該位置點即為動臂上鉸點在最大挖深處的位置。</p><p><b>　　

52、9）校核。</b></p><p>　　式中：——動臂長（m）;</p><p><b>　　——都桿長（m）。</b></p><p>　　10）作最大卸載高線，最大卸高按技術(shù)任務(wù)書或者類比法初選。</p><p>　　11）作斗桿端鉸最高位置線，與弧交于點，作出工裝最高位置，并作及最大挖高（）。</

53、p><p><b>　　12）測量。</b></p><p>　　13）作動臂液壓缸最下位置，使盡量水平，使動臂缸不與履帶干涉，且點在動臂上下板適中位置，法蘭盤焊縫余上下板焊縫的距離不小于3倍焊縫寬。</p><p>　　14）作動臂液壓缸最上位置。</p><p><b>　　15）校核。</b>&l

54、t;/p><p>　　動臂液壓缸最小位置長度為</p><p><b>　　取1.9m。</b></p><p><b>　　（2-9）</b></p><p><b>　　缸最大允許長度</b></p><p><b>　?。?-10）</

55、b></p><p><b>　　2.3.3斗桿機構(gòu)</b></p><p>　　1）作斗桿最短位置（），以為半徑作斗齒尖弧線，校核與動臂下板及動臂液壓缸不干涉。</p><p><b>　　2）計算斗桿力臂</b></p><p><b>　　（2-11）</b><

56、;/p><p>　　式中：——斗桿最大挖掘力（按類比法或者技術(shù)任務(wù)書初選）（N）；</p><p>　　——斗桿缸直徑（m）。</p><p>　　3）作斗桿力臂扇形（扇形半徑，扇形角=），作，點最下位置為，與動臂上板大體平行，點至動臂上板高度。校核點在要在上方。</p><p><b>　　2.3.4鏟斗機構(gòu)</b><

57、;/p><p>　　1）作，使點與斗桿上板之間的間隙鏟斗缸徑。</p><p>　　2）將逆時針轉(zhuǎn)至（斗桿下板側(cè)），使。</p><p>　　3）過作連桿中心線，要求連桿外寬與斗桿端外形不干涉。</p><p>　　4）在斗桿上端作鏟斗缸根鉸點（），與斗桿上板間隙鏟斗缸徑。</p><p><b>　　5）在上作

58、點，使。</b></p><p>　　6）在的垂直平分線上選一點，點盡量取在線左邊，如搖臂仍與鏟斗耳板干涉，搖臂可設(shè)計成彎形。</p><p>　　7）過作鏟斗最大仰角（）位置和斗桿最短位置的角度（）。</p><p><b>　　2.4結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　2.4.1動臂結(jié)構(gòu)設(shè)計</p

59、><p>　　反鏟工作裝置動臂的機構(gòu)形式主要分為整體式和組合式兩種。整體式動臂結(jié)構(gòu)簡單、強勁，自重輕，廣泛應(yīng)用于挖掘地面以下的土石方作業(yè)。圖2-3所以為一種典型的中型液壓挖掘機動臂焊接件總圖，由鋼板和鍛件組焊而成。</p><p>　　動臂是整機受力最大的結(jié)構(gòu)件之一，在挖掘、提升和回轉(zhuǎn)啟制動過程中，臂體承受、平面內(nèi)的彎矩和平面內(nèi)的扭矩軸向力、剪力反復(fù)作業(yè)，在板件和焊縫各處產(chǎn)生復(fù)合應(yīng)力。動臂結(jié)構(gòu)

60、設(shè)計應(yīng)保證在危險截面處的最大應(yīng)力值控制在許用值之下。</p><p>　　整體臂采用工字形變截面彎形梁結(jié)構(gòu)。上下比交點處的高寬比約為1.5，然后沿上下臂方向分別向兩端減低高度，寬度保持不變。但從下臂的中部開始至臂根部，高度減低而寬度加寬，以承受側(cè)向彎矩。但寬度過寬會影響司機室，一般根部寬度控制在不超過上臂寬與里昂液壓缸外徑之和，從臂根寬度緩緩過渡到前部寬度，在下臂得兩側(cè)成斜坡狀，斜坡的長度應(yīng)保證底板邊緣與動臂缸蓋

61、外徑不干涉（在最大挖高位置用三維作圖校核）。工字形截面上下板厚為側(cè)板1.2~1.5倍，中段高應(yīng)力區(qū)的上下板可適當(dāng)加厚。上下板的外寬要伸出側(cè)板外表面至少1.5~2倍角焊趾高，以防咬肉。</p><p>　　動臂根鉸點受力較大，支承做與上下板及側(cè)板的焊縫容易開裂，故上下焊縫和側(cè)面焊縫應(yīng)相互錯開。左右支承座鍛件分別鍛出飛邊，飛邊厚度與側(cè)板基本一致。左右鍛件用鋼管焊成一體后，再用對接焊縫與側(cè)板焊接，最后于上下板用不等邊角

62、焊縫相連。</p><p>　　動臂液壓缸活塞桿端處支承做是動臂又一重載點，也是動臂的危險截面。采用加大法蘭邊的盤形左右鍛件，先用鋼管焊成一體粗加工后套入側(cè)板的孔內(nèi)，在法蘭周邊用加強對接焊縫焊成（采用環(huán)形墊板防漏焊），考慮到焊縫承載和焊接應(yīng)力分布，法蘭的直徑不小于軸徑的4倍為宜。</p><p>　　下臂和上臂的彎角是為了在最大挖深時動臂不與履帶相碰，但彎曲改變了危險截面處的正應(yīng)力分布。計

63、算表明，當(dāng)平均曲率半徑是截面高度的4倍時，下板拉應(yīng)力為上板壓應(yīng)力的1.18倍，同時，下板拉應(yīng)力迅速增大為上板的2.1倍。動臂前端叉形開口處是與斗桿連接的部位，也是動臂又一受力最大處、最易開裂的部位。此處臂體的高度比一般保持1:1，叉形開口的左右側(cè)板為厚鋼板削坡與側(cè)板對焊，外貼補強鋼板。</p><p>　　斗桿液壓缸根部鉸接在動臂上板的兩耳板上，耳板采用圓弧緩緩過渡的形式與上板焊接，在兩端用不等邊角焊縫緩緩降低并

64、仔細(xì)打磨，以減少應(yīng)力集中，防止撕裂。</p><p>　　由于鋼板坯材長度有限，或出于套材下料或滾彎方便，也由于在不同應(yīng)力區(qū)采用不同鋼板厚度等原因，上下板和側(cè)板一般分割成幾段再拼接，成整塊，在對接焊縫的背面預(yù)焊墊板，以防熔池穿漏。側(cè)板與上下板的角焊縫處于受拉的高應(yīng)力區(qū)，特別在側(cè)板接頭處一般要打坡口，以增加焊縫斷面積，且在動臂中間段彎曲。</p><p>　　2.4.2斗桿結(jié)構(gòu)設(shè)計</

65、p><p>　　斗桿在液壓挖掘作業(yè)中是運動較頻繁、運動幅度較大的構(gòu)件。因此要求質(zhì)量較小且又有足夠的強度。斗桿主要受挖掘力形成的平面彎矩、回轉(zhuǎn)啟動制動或者側(cè)向挖掘力形成的平面內(nèi)的彎矩和橫截面上的軸向力，和</p><p>　　剪切力，故斗桿一般采用箱型斷面的變高直梁結(jié)構(gòu)。按截面截形，斗桿分為工字箱型和H箱形兩類。如圖2-4所示為最常用的工字箱型結(jié)構(gòu)斷面斗桿。這種斷面結(jié)構(gòu)能較好適應(yīng)在平面彎矩較大的

66、受力工況，故已成為當(dāng)今應(yīng)用最廣的一種主要結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　在圖2-4所示的工字箱型斷面斗桿結(jié)構(gòu)圖中，根部鉸點插入動臂叉形開口的斷面受力最大，因此為箱型斷面的最高處，根鉸結(jié)構(gòu)也采用帶扇形法蘭盤的鍛件與鋼管組焊而成較厚實的封閉管形體，并加焊輻射狀肋板與上板鏟斗缸根鉸處相連。法蘭保證與側(cè)板的焊縫有足夠的周長，這些狗屎使根部有較高的結(jié)構(gòu)強度，以傳遞上下兩端的力矩。斗桿缸鏟斗缸鉸耳都采用和緩的曲線與后板、上板

67、焊接。在后板、下板與根鉸鍛件焊接處采用不等高加強角焊縫。在其他各處的焊接細(xì)節(jié)與動臂結(jié)構(gòu)類同。</p><p>　　在作業(yè)時，斗桿下板前端常受物料的沖擊磨損，故加焊條形加強肋。</p><p>　　2.4.3鏟斗結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　鏟斗是液壓挖掘機對物料進行挖掘、卸載的機具。根據(jù)物料和作業(yè)工況的不同，鏟斗有多種形式和規(guī)格。對于挖、裝Ⅲ~Ⅳ級土壤的常用工況，主

68、機常配的鏟斗通常稱為標(biāo)準(zhǔn)鏟斗。</p><p>　　鏟斗結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)包括斗容、斗寬、斗長、斗深、切削角、斗唇板厚和后角、斗齒類型、齒寬、齒距等。</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)鏟斗一般都裝設(shè)斗齒，以降低挖掘的線比壓。易于切入物料或耙出石塊。在修挖溝渠時還要求裝側(cè)齒。便于導(dǎo)向，但也增大了阻力。側(cè)齒左右成對用螺栓與側(cè)刃固定，裝側(cè)齒時，正齒要超前于側(cè)齒。</p><p>&l

69、t;b>　　鏟斗設(shè)計要求：</b></p><p>　?。?）鏟斗縱向剖面形狀應(yīng)使挖掘機和裝土的阻力最小，有利于物料的流動和充滿，在卸載時物料容易卸盡，無卡阻，少粘附。</p><p>　?。?）斗寬與都長的選擇，為了減小偏載，斗寬一般不大于斗長。</p><p>　?。?）鏟斗唇寬要不大于根部，口寬要大于底寬，以減少摩擦阻力，有利于裝卸料。<

70、;/p><p><b>　　鏟斗設(shè)計步驟：</b></p><p>　?。?）確定鏟斗結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p>　　（2）確定斗形參數(shù)。</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p><b>　　取1.45。</b></p>

71、<p>　?。?）選擇斗齒。根據(jù)整機類型、作業(yè)工況和設(shè)計任務(wù)書的要求選擇齒座和齒尖形式、規(guī)格尺寸。由作業(yè)物料的堅硬程度、耐磨要求和沖擊負(fù)荷條件選取種類和型號。齒座焊在斗唇前沿，齒尖的后面與斗唇后面平行。</p><p>　　選用80號通用斗齒。</p><p>　?。?）作鏟斗縱向剖面圖。斗唇板厚度按所選齒的開口尺寸確定，唇口按齒座槽底角割成坡口，斗唇板截面寬度h要大于齒座開口

72、的1.1倍，作斗齒和斗唇截形部分及斗前壁直線段，使。</p><p>　?。?）側(cè)刃板。側(cè)刃板厚=（0.6~0.8）斗唇板厚。為制作方便，一般側(cè)刃梁取直形，梁上的上緣不超過唇口邊，保證側(cè)齒不超過前齒齒尖。側(cè)刃梁下緣可縮進唇板下緣之內(nèi)，由唇口沿豎直方向作側(cè)刃梁板寬線。側(cè)刃梁中部上緣也可割坡口或割成凹弧形。</p><p><b>　　2.5本章小結(jié)</b></p&

73、gt;<p>　　本章應(yīng)用作圖法對挖掘機工作裝置進行了設(shè)計，包括機構(gòu)的設(shè)計和結(jié)構(gòu)的設(shè)計。</p><p>　　第3章 回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計</p><p><b>　　3.1 回轉(zhuǎn)支承</b></p><p>　　回轉(zhuǎn)支承又稱轉(zhuǎn)盤軸承，是機械的兩個部分之間需要相對回轉(zhuǎn)又同時承受軸向力、徑向力和傾覆力矩的的傳力基礎(chǔ)元件，其基本功能是進行傳力

74、和傳動，實現(xiàn)機械設(shè)備兩個部分之間的相對回轉(zhuǎn)。一般情況下，回轉(zhuǎn)支承自身帶有安裝孔、潤滑孔和密封裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝與維護容易等特點，可以滿足各種機械回轉(zhuǎn)機構(gòu)不同回轉(zhuǎn)工況的要求，被廣泛運用于起重運輸機、建筑工程機械、風(fēng)力發(fā)電機、雷達和導(dǎo)彈發(fā)射車等大型回轉(zhuǎn)裝置上。</p><p>　　液壓挖掘機通常為工作裝置和底盤可想對回轉(zhuǎn)的上下結(jié)構(gòu)，其連接機構(gòu)自然離不開回轉(zhuǎn)支承。由于挖掘時工作載荷大且變化劇烈，因此對回轉(zhuǎn)支承有著

75、較高的技術(shù)要求。</p><p>　　3.1.1 回轉(zhuǎn)支承的主要形式和性能特點</p><p>　　根據(jù)回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)的不同，可做如下分類。</p><p>　　按滾動體形式 分為球式回轉(zhuǎn)支承、柱式回轉(zhuǎn)支承和球柱聯(lián)合回轉(zhuǎn)支承。</p><p>　　按滾動體排數(shù) 分為單排回轉(zhuǎn)支承、雙排回轉(zhuǎn)支承和三排回轉(zhuǎn)支承。</p><p

76、>　　按傳動方式 分為外齒回轉(zhuǎn)支承、內(nèi)齒回轉(zhuǎn)支承和無齒回轉(zhuǎn)支承。</p><p>　　20世紀(jì)70年代末，我國的回轉(zhuǎn)支承在引進、小孩國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，開始專業(yè)化生產(chǎn)。80年代初，在結(jié)構(gòu)形式的選擇上，中小規(guī)格的以單排交叉滾柱式為主，部分采用雙排異徑球式。隨著回轉(zhuǎn)支承的廣泛應(yīng)用和理論研究的的深入，這兩種結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)支承的缺陷也被認(rèn)知。任一規(guī)格的單排交叉滾柱式中的滾動體換成倍滾柱直徑的球，其額定靜容量從理論上就會

77、提高15%~35%。然后交叉滾柱的實際承載能力遠(yuǎn)達不到理論值。只要有間隙存在，在傾覆力矩的作用下，內(nèi)、外套圈將發(fā)生相對傾斜，內(nèi)、外圈本應(yīng)平行的對應(yīng)滾道也相對傾斜；由于滾道角度誤差（）的存在，滾柱受載沿長度方向是不均勻的，一端高、一段低，其高端的應(yīng)力高出計算平均應(yīng)力很多；再加上滾柱兩端在回轉(zhuǎn)時存在相對滑動，因此負(fù)載即使尚未達到其額定容量，其高端應(yīng)力已超出許用應(yīng)力，使?jié)L道失效。</p><p>　　雙排異徑球式回轉(zhuǎn)支

78、承在軸向負(fù)荷下只有上排球作用，在傾覆力矩的作用下，上下各半排作用，因此不能起到兩個單排球式的作用。它上排球的接觸角是，單排球的設(shè)計接觸角是，因此當(dāng)上排球的球徑與單排球的球徑相同時，額定靜容量提高30%，但雙排異徑球的截面尺寸較但單排球大得多，完全可以用比上排球徑大的球?qū)⑺臑閱闻徘蚴?，可保持承載能力不變。因?qū)㈦p滾道改為單滾道，內(nèi)外圈由三片式改為二片式，材料費用、加工成本都大大降低。因此單排交叉滾柱和雙排異徑球式的回轉(zhuǎn)支承徹底淘汰，被單排

79、球式和雙排八點接觸球式回轉(zhuǎn)支承所替代。</p><p>　　3.1.2回轉(zhuǎn)支承額定靜容量的計算</p><p>　　額定靜容量是衡量回轉(zhuǎn)支承靜載能力的指標(biāo)，除回轉(zhuǎn)支承的原材料及其熱處理狀態(tài)對其影響外，加工制造過程中的滾道表面淬火硬度和淬硬層深度、球式滾道的接觸角、溝道半徑與鋼球半徑之比也是影響回轉(zhuǎn)支承承載能力的主要參數(shù)。</p><p>　　現(xiàn)行回轉(zhuǎn)支承標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，滾

80、道淬火硬度不小于55，，但對t沒有規(guī)定。一般制造廠在t=1.02~1.10中選取，但t=1.08時的額定靜容量只有t=1.04時的72%。</p><p>　　淬道淬硬層剝落是回轉(zhuǎn)支承的主要失效形式之一。滾道淬硬層的剝落是源于滾道受到切應(yīng)力之故。在外載荷的作用下，滾道和滾動體同時受力，滾道上產(chǎn)生切應(yīng)力，而最大切應(yīng)力發(fā)生在距滾道表面一定深度的地方，如淬硬深度淺于該深度，則極易造成淬硬層剝落，因此，淬硬層深度應(yīng)大于該

81、深度應(yīng)大于該深度。但對于大于直徑滾動體（直徑大于40mm）的溝道一般很難達到與之相匹配的滾道淬硬層深度，雖然現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中滾道淬硬層深度值按滾動體直徑進行分級規(guī)定，但大直徑滾動體對應(yīng)的規(guī)定值也達不到與之匹配的滾道淬硬層深度值，大直徑滾動體的承載能力受到削弱。</p><p>　　單排球式回轉(zhuǎn)支承的額定靜容量：</p><p><b>　　（3-1）</b></p&g

82、t;<p>　　式中：——額定靜容量（kN）;</p><p>　　——滾道中心直徑（mm）；</p><p>　　——鋼球公稱直徑（mm）。</p><p>　　3.2挖掘機的回轉(zhuǎn)支承外載荷計算</p><p>　　挖掘機作用在回轉(zhuǎn)支承上的外載荷、和應(yīng)根據(jù)挖掘機工況和計算位置算出，根據(jù)不同挖掘工況和計算位置算出的若干組當(dāng)量軸向

83、負(fù)荷值，選其中最大者作為計算的當(dāng)量軸向載荷。</p><p><b>　?。?）總傾覆力矩；</b></p><p><b>　?。?）總軸向力；</b></p><p><b>　　（3）總徑向力。</b></p><p>　　3.2.1最大挖徑處受力分析</p>

84、<p>　　如圖3.1，取回轉(zhuǎn)中心為o點，則</p><p><b>　　傾覆力矩為：</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　軸向力為：</b></p><p><b>　　（3-3）</b>&l

85、t;/p><p><b>　　徑向力為：</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　3.2.2最大挖深處受力分析</p><p>　　如圖3.2，取回轉(zhuǎn)中心為o點，則</p><p><b>　　傾覆力矩為：</b><

86、/p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　軸向力為：</b></p><p><b>　　（3-6）</b></p><p><b>　　徑向力為：</b></p><p>　　3.3液壓挖掘機回轉(zhuǎn)支承選

87、型</p><p>　　回轉(zhuǎn)支承的選型主要包括：確定回轉(zhuǎn)支承的形式和主要參數(shù)，驗證滾道、齒輪、螺栓的承載能力。</p><p>　　3.3.1回轉(zhuǎn)支承形式、主要參數(shù)的確定及滾道承載能力的驗證</p><p>　?。?）回轉(zhuǎn)支承的滾道中心直徑和滾動體直徑是構(gòu)成回轉(zhuǎn)支承基本參數(shù)的核心主要參數(shù)，一般來說，單排球式。大于上述值在額定靜容量下使用壽命不足，反之使用壽命過剩，前

88、者造成回轉(zhuǎn)支承的過早失效，后者造成浪費。</p><p><b>　　（3-7）</b></p><p>　　式中：——滾道中心直徑（mm）；</p><p>　　——鋼球直徑（mm）；</p><p>　　——挖掘機噸位（t）；</p><p>　　——取值范圍為1~1.1。</p>

89、<p>　　根據(jù)設(shè)計參數(shù)，初選豐合公司的QU.1250.40A。</p><p>　?。?）計算回轉(zhuǎn)支承的額定靜容量</p><p><b>　　（3-8）</b></p><p>　?。?）計算回轉(zhuǎn)支承的當(dāng)量軸向載荷</p><p><b>　?。?-9）</b></p>

90、<p><b>　　a、最大挖徑處</b></p><p><b>　　b、最大挖深處</b></p><p>　　取較大值3647kN。</p><p><b>　?。?）計算安全系數(shù)</b></p><p><b>　　（3-10）</b>

91、;</p><p><b>　　滿足設(shè)計要求。</b></p><p>　　3.3.2齒輪傳動參數(shù)確定</p><p>　　（1）挖掘機回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的大小齒輪一般采用GB/T 1356規(guī)定的基準(zhǔn)齒形，內(nèi)嚙合傳動，大小齒齒面都要求淬硬，以提高齒輪強度及使用壽命。</p><p>　?。?）為了提高齒輪的彎曲強度，可采用GB

92、/T 1356規(guī)定的短齒齒形，其變位系數(shù)、模數(shù)、齒數(shù)與基準(zhǔn)齒形相同。</p><p>　　3.3.3連接螺栓的驗算</p><p>　?。?）工作載荷計算如下。</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p><b>　　最大挖徑處：</b></p><p>

93、;<b>　　最大挖深處：</b></p><p>　　取較大值9936.5N。</p><p><b>　?。?）預(yù)緊力計算</b></p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　（3）螺栓靜強度校核</p><p><b

94、>　?。?-13）</b></p><p>　　選用12.9級高強度螺栓，直徑22mm。</p><p>　　安全系數(shù)為3.95，滿足設(shè)計要求。</p><p><b>　　3.4本章小結(jié)</b></p><p>　　本章對回轉(zhuǎn)支承作了簡要介紹，根據(jù)設(shè)計要求，選定回轉(zhuǎn)支承，對典型工況進行受力分析，并對主

95、要參數(shù)校核驗算，最終確定回轉(zhuǎn)支承型號，為QU.1250.40A。</p><p>　　第4章 行走裝置設(shè)計</p><p>　　行走裝置的設(shè)計主要包括確定行走裝置的形式，并確定各部分的尺寸型號。</p><p>　　4.1行走裝置的選型</p><p>　　履帶式行走裝置由“四輪一帶”（即驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、支重輪、托輪、以及履帶），張緊裝置和緩

96、沖彈簧，行走機構(gòu)，行走架等組成。液壓傳動的履帶行走裝置，挖掘機轉(zhuǎn)向時由安裝在兩條履帶上、分別由兩臺液壓泵供油的行走馬達（用一臺油泵供油時需采用專用的控制閥來操縱）通過對油路的控制，很方便地實現(xiàn)轉(zhuǎn)向或就地轉(zhuǎn)彎，以適應(yīng)挖掘機在各種地面、場地上運動。履帶式行走裝置驅(qū)動力大（通常每條履帶的驅(qū)動力可達機重的35%-45%），接比壓?。?0-150kPa），因而越野性能及穩(wěn)定性好，爬坡能力大（一般為50%-80%，最大的可達100%），且轉(zhuǎn)彎半徑小

97、，靈活性好。履帶式行走裝置在液壓挖掘上使用較為普遍。但履帶式行走裝置制造成本高，運行速度低，運行和轉(zhuǎn)向時功率消耗大，零件磨損快，因此，挖掘機長距離運行時需借助于其他運輸車輛。</p><p>　　輪胎式液壓挖掘機行走裝置的結(jié)構(gòu)型式很多，有采用標(biāo)準(zhǔn)汽車底盤的可輪式拖拉機底盤的，但斗容量稍大、工作性能要求較高的輪胎式液壓挖掘則采用專用的輪胎式底盤行走裝置。</p><p>　　盡管履帶式行走裝

98、置存在一些，但在單斗液壓挖掘機中使用較為廣泛，而且本機主要用于城市道路建設(shè)或者狹窄空間內(nèi)作業(yè)。考慮到工作環(huán)境和實際條件等因素本機采用橡膠履帶，由于橡膠履帶具有對路面破壞小、噪音低、速度快、振動小、接地比壓小、牽引力大，可以減少地面對機械的沖擊等優(yōu)點，所以本機主要使用橡膠履帶。而在惡劣環(huán)境中或在野外作業(yè)時可以使用鋼制履帶以適應(yīng)惡劣的工況。而輪式行走裝置雖有運行速度快、機動性好，運行時輪胎不損壞路面，因而在城市建設(shè)中很受歡迎，但是其接地比壓

99、大，爬坡能力小，挖掘作業(yè)時需要用專門支腿支撐，以確保挖掘機的穩(wěn)定性和安全性。所以履帶式行走裝置比輪式行走裝置更為適用。故本機采用履帶式行走裝置。履帶式行走裝置的結(jié)構(gòu)圖如圖4.1所示：</p><p>　　4.2行走裝置的設(shè)計</p><p>　　行走裝置的設(shè)計主要包括“四輪一代”即驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、支重輪、托輪的設(shè)計和履帶的設(shè)計。</p><p>　　4.2.1履帶的

100、設(shè)計</p><p>　　履帶工作條件惡劣，要求具有足夠的強度和剛度、耐磨性好、質(zhì)量輕以減少材料的消耗量，并減輕履帶運行時的動載荷，要求履帶能和地面有很好的附著性能，又要考慮減少行駛及轉(zhuǎn)向的阻力。本機主要用于城市道路建設(shè)或者狹窄空間內(nèi)作業(yè)。</p><p>　　挖掘機的履帶有整體式和組合式兩種。整體式是履帶板上帶嚙合齒，直接與驅(qū)動輪嚙合，履帶板本身成為支重輪等輪子的滾動軌道。整體式每一節(jié)履

101、帶鑄造成整體，結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、重量輕、易拆裝，但銷孔間隙大、易進泥沙、易磨損，“三化”性差，在機械式挖掘機中使用較多，適于高速車輛。</p><p>　　目前液壓挖掘機中廣泛采用工業(yè)拖拉機型式的組合式履帶。它由履帶板、鏈軌節(jié)、履帶銷軸和銷套等組成。這種型式的左右鏈軌節(jié)與銷套用緊配合連接，履帶銷軸插入銷套有一定的間隙，以保證轉(zhuǎn)動靈活，其兩端與另兩個鏈軌節(jié)孔緊配合。鎖緊履帶銷與鏈軌節(jié)孔配合較松，便于整個履帶的安裝

102、和拆卸。這種結(jié)構(gòu)節(jié)距小，繞轉(zhuǎn)性好，行走速度較快，銷軸和襯套硬度較高、耐磨、使用壽命長。所以本機履帶采用組合式履帶。</p><p>　?。?）履帶尺寸的計算</p><p>　　履帶寬度b的初步確定：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：裝載機的整機質(zhì)量，由《單斗液壓挖掘機》P42液

103、壓挖掘機基本參數(shù)系列表，這里取。</p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　為了取標(biāo)準(zhǔn)節(jié)距的履帶，這里取b=600mm。</p><p>　　履帶寬度和履帶支撐面長度一般按總體設(shè)計及工作條件的平均接地比壓確定</p>

104、<p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中： ——履帶支撐面的長度，m； </p><p><b>　　——挖掘機總重，；</b></p><p>　　——履帶寬度，mm；</p><p>　　——平均接地比壓，根據(jù)《工程機械底盤構(gòu)造與設(shè)計》 P313選?。?lt

105、;/p><p><b>　　所以 ：</b></p><p><b>　　這里初取。</b></p><p>　　計算所得的應(yīng)滿足轉(zhuǎn)向要求： </p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中：——支撐面長度，=3.4 m=3400m

106、m；</p><p>　　——履帶軌距，， 初選；</p><p>　　——附著系數(shù)，=1.0；</p><p>　　——滾動阻力系數(shù)，=0.10；</p><p>　　——根據(jù)《工程機械底盤構(gòu)造與設(shè)計》可知=0.5；</p><p><b>　　所以</b></p><p&g

107、t;　　與的合理配合，對提高底盤的牽引附著性能有較大的影響，通用的工程機械為。</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　所以，履帶的寬度、支撐面的長度選擇合適，即=600 mm =3400mm</p><p>　?。?）履帶板結(jié)構(gòu)的選擇</p><p>　　履帶板的型式很多，標(biāo)準(zhǔn)化后規(guī)定采用

108、重量輕、強度高、結(jié)構(gòu)簡單和價格較低的軋制履帶板。履帶板有單筋、雙筋和三筋數(shù)種。本機采用三筋式普通履帶板，這種履帶板筋稍短易于轉(zhuǎn)向，且由于筋多使履帶板的強度和剛度提高，承重能力大,主要用于小型挖掘機械。三筋板上有四個連接孔，中間有兩個清泥孔。當(dāng)鏈軌繞過驅(qū)動輪時可借助輪齒自動清除鏈軌節(jié)上的淤泥。相鄰兩履帶板制成有搭接部分，防止履帶板之間夾進石塊而產(chǎn)生高的應(yīng)力。</p><p><b>　?。?）履帶節(jié)距&l

109、t;/b></p><p>　　履帶節(jié)距，隨自重的增大而線性增大，通常為：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　按我國履帶式工程行走機構(gòu)統(tǒng)圖《四輪一帶》規(guī)定，全部履帶工程機械用四種節(jié)距：203、216、228.5、260，本設(shè)計選取節(jié)距為203。</p><p>　?。?）履帶的強度

110、計算</p><p><b>　　a）履帶的計算工況</b></p><p>　　整機在斜坡上工作時，一側(cè)履帶所能傳遞的最大驅(qū)動力，取決于土壤的附著條件，即：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中：——附著系數(shù)，?。?lt;/p><p>　　—

111、—考慮在斜坡上工作時，整機重量在一側(cè)履帶上分配系數(shù)，取。</p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　　（2）強度驗算 </b></p><p>　　履帶總成聯(lián)系尺寸如下表</p><p>　　表4.1履帶板的總成聯(lián)系尺寸</p><p>　　根據(jù)

112、挖掘機的工作要求，挖掘機采用組合式履帶，組合式履帶式履帶板、軌鏈節(jié)、履帶銷、銷套、螺栓等零件組合而成。由于履帶的主要破壞形式是磨損，因此只需要校核履帶銷的剪切強度： </p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　式中：——履帶銷直徑；</p><p><b>　　所以</b></p>

113、<p>　　履帶銷采用50Mn，履帶銷套采用20 Mn，履帶板的材料采用40Mn2Si。 </p><p>　　50Mn的剪切強度：275Mpa</p><p>　　所以，，履帶銷的強度滿足要求。</p><p>　?。?）校核軌鏈節(jié)的抗拉強度</p><p>　　對于鋼制履帶，履帶板應(yīng)驗算其拉伸應(yīng)力，危險截面是銷孔的最窄處：&l

114、t;/p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中：——履帶銷套半徑，；</p><p><b>　　——履帶銷半徑，；</b></p><p>　　——一塊履帶板一端的各銷孔寬度之和，。</p><p><b>　　——需用拉伸應(yīng)力，</

115、b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　　所以，履帶的抗拉強度滿足要求。</p><p>　　4.2.2驅(qū)動輪的設(shè)計</p><p>　　驅(qū)動輪的誰主要包括齒形的設(shè)計，驅(qū)動輪尺寸的確定以及強度校核。</p><p><b>　　驅(qū)動輪的齒形設(shè)計</b

116、></p><p>　　發(fā)動機的動力通過驅(qū)動輪傳給履帶，因此，對驅(qū)動輪的要求是與履帶嚙合正確，傳動平穩(wěn)，并且當(dāng)履帶因銷套磨損而伸長后仍能很好嚙合。</p><p>　　按齒面形狀，驅(qū)動輪齒形可分為凸形，直線形和凹形齒形三種。目前履帶工程機械多采用后兩種。</p><p>　　履帶的驅(qū)動輪通常置于挖掘機的后部，這樣能使履帶的張緊段較短，減少磨損和功率損失。<

117、;/p><p>　　驅(qū)動輪用來驅(qū)動履帶，輪齒工作時受履帶銷套反作用的彎曲壓應(yīng)力，并且輪齒與銷套之間有磨料磨損。因此驅(qū)動輪應(yīng)選用淬透性好的鋼材，通常用50Mn，45SiMn，中頻淬火、低溫回火，硬度應(yīng)達到HRC55～58。</p><p>　　一般來講，對驅(qū)動輪齒形的要求為：</p><p>　　1）使履帶節(jié)銷順利地進入和退出嚙合，減少接觸面的沖擊應(yīng)力；</p>

118、;<p>　　2）齒面接觸應(yīng)力應(yīng)小，以減少磨損；</p><p>　　3)當(dāng)履帶節(jié)距因磨損而增大時，履帶節(jié)銷與驅(qū)動輪齒仍能保持工作，不至脫鏈。</p><p>　　本設(shè)計采用典型的“三圓弧一直線”型齒形。</p><p>　　驅(qū)動輪主要參數(shù)的確定</p><p>　　驅(qū)動輪輪齒的節(jié)距根據(jù)前述的相應(yīng)的履呆板的節(jié)距確定，。繞在驅(qū)動輪

119、上的履帶板數(shù)目（即當(dāng)量齒數(shù)）增加，使履帶運動速度均勻性較好，鉸鏈摩擦損失減少，但使驅(qū)動輪直徑增大，引起底盤高度及重量增加。根據(jù)四輪一帶統(tǒng)圖，參照《工程機械底盤構(gòu)造與設(shè)計》P316表2-8-5所示，選擇驅(qū)動輪齒數(shù)Z=23。這里驅(qū)動輪的齒數(shù)一般為奇數(shù)，這是因為工程機械上的鏈條在驅(qū)動輪上是隔一個齒嚙合的，這樣自動清除泥土的效果好。這種間齒嚙合的的驅(qū)動輪的Z是實際齒數(shù)的Z的一半；所以這樣實際齒數(shù)Z最好為奇數(shù)，這樣每轉(zhuǎn)動兩圈，驅(qū)動輪的所有齒都嚙合

120、一次，使用壽命長。所以名義齒數(shù)Z=11.5。</p><p><b>　　驅(qū)動輪節(jié)圓半徑</b></p><p><b>　　（4-9）</b></p><p>　　驅(qū)動輪的節(jié)圓半徑為：</p><p><b>　　履帶銷套直徑：</b></p><p>

121、;　　則驅(qū)動輪齒根圓直徑為：</p><p><b>　　（4-10）</b></p><p><b>　　驅(qū)動輪齒頂圓直徑：</b></p><p><b>　　齒谷半徑為：</b></p><p><b>　　谷齒距離為：</b></p>