履带四轮一带行走装置

精品文档你我共享第一章绪 论1.1液压挖掘机在现代化建设中的作用挖掘机，又称挖掘机械（ excavating machinery) ，挖掘机是从事上方开挖的种施工机械。单斗挖掘机工作过程中，以铲斗的切削刃切削物料，挖掘高于或低于承机面的物料。铲斗装满后提升，回转至卸载地点并装入运输车辆或卸至堆料场，卸空后的铲斗再回转并下降到挖掘位置开始下一次的挖掘。当挖掘机挖完一段土后，机械移动一段距离，以便继续作业。因此，单斗液压挖掘机是一种周期循环自行式作业的土方机械。其挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。液压挖掘机是在机械传动挖掘机的基础上发展起来的 , 是一种广泛应用于建筑、铁路、公路、等建设工程的工程机械，是各种土方石施工中必不可少的重要机械设备。在建筑工程中，可用来挖掘基坑、排水沟，拆建筑，平整场地。还可利用不同的工作装置进行装卸、吊装、打桩等；在水利工程中，可用来开挖水库、运河、沟渠，疏浚和挖深河道等；在交通运输工程中，用来挖掘土方、建筑路基、平整地面和挖路旁排水沟；在矿业工程中，用来采掘矿石或煤，或装载、钻孔等。据有关专家估算，全世界各种施工作业场约有 65%至 70%的土石方工程都是由挖掘机完成的。挖掘机是一种万能型工程机械，目前已经无可争议地成为工程机械的第一主力机种，在世界工程机械市场上己占据首位，并且仍在发展扩大。挖掘机的发展主要以液压技术的应用为基础，其液压系统已成为工程机械液压系统的主流形式。液压挖掘机对于减轻工人繁重的体力劳动， 提高施工效率等都起着很重要的作用。据有关部门统计，一台斗容量为 1.0 m 3 的液压挖掘机挖掘 - 级土壤时，每班生产率大约相当于300-400个工人一天的工作量。因此，大力发展液压挖掘机，对于提高劳动生产率和加快国民经济的发展具有重大意义。1.2挖掘机的工作特点和基本类型挖掘机的主要优缺点液压挖掘机由于在动力装置和工作装置之间采用容积式液压传动，靠液体的压力能进行工作，相对机械传动具有许多优点:(1) 由于液压传动是油管连接， 所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，AAAAAA精品文档你我共享这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。(2) 液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的 12%13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标， 目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至0.0025N/W( 牛 / 瓦 ), 发电机和电动机则约为0.03N/W。(3) 可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达 12000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。(4) 传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。(5) 液压装置易于实现过载保护借助于设置溢流阀等， 同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。(6) 液压传动容易实现自动化借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。(7) 液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。基于液压传动的上述优点， 液压挖掘机和机械传动挖掘机相比， 具有下列主要特点：能无级调速且调速范围大（最高与最低速度之比可达 1000： 1）；能得到较低的稳定转速（采用柱塞式油马达，稳定转速可低到 1 转 / 分）；快速作用时，液压元件产生的惯性较小，并可作高速反转（电动机回转部分的起动力矩比其工作力矩大 50%，而油马达则不大于 5%）。加速中等功率电动机需 1 秒钟到数秒钟，而加速油马达只需 0.1 秒；传动平稳，结构简单，可吸收冲击和振动；大大改善了挖掘机的基本性能，挖掘力、牵引力大，机器重量轻，传动平稳，作业效率高，结构紧凑。液压挖掘机与同级机械传动挖掘机相比，挖掘力大约30%，例如1.0 m 3 的液压挖掘机铲斗挖掘力为120-150kN，而同级机械传动挖掘机只有100kN左右。挖掘机工作时最频繁的是回转和工作装置的循环往复运动，速率不高，却需要很大的作用力，并且要求在短时间内完成各种复杂的动作。机械传动挖掘机完成这些动作需要通过摩擦离合器、减速器、制动器、逆转机构、提升和推压机构等配合来完成。因此，机械传动挖掘机不仅结构复杂，而且还要产生很大的惯性力和冲击载荷。而液压挖掘机则AAAAAA精品文档你我共享不需要如此庞大和复杂的中间传动，大大简化了结构，也减少了易损件。因此，液压挖掘机的质量大约比同斗容量的机械传动挖掘机轻 30%，节省了钢材的同时也降低了接地比压。安全可靠防过载，操作简便、灵活、省力，司机的工作条件得到改善。更换工作装置容易，不牵连转台上部的其他机构，而机械式挖掘机则受到提升结构和推压机构的牵连和限制。易实现自动化控制；易实现标准化、通用化、系列化。便于组织大规模专业化生产，进一步提高质量、生产率和降低成本。单斗液压挖掘机大大改善了单斗挖掘机的技术性能，它挖掘力大、牵引力大、机器重量轻、传动平稳、作业率高、结构紧凑。综上，液压挖掘机逐步取代机械式挖掘机是必然的趋势。液压挖掘机的基本类型及主要特点液压挖掘机有很多种类，下面从不同的角度对其进行划分。（1）根据斗杆和动臂刚性连接的方式来划分根据斗杆和动臂刚性连接的方式的不同将液压挖掘机分为正铲、 反铲、刨铲、拉铲、抓铲（也称抓斗）等形式。正铲挖掘机的铲斗铰装于斗杆端部，由动臂支持，其挖掘动作由下向上，斗齿尖轨迹常呈弧线，适于开挖停机面以上的土壤。反铲挖掘机的铲斗也与斗杆铰接，其挖掘动作通常由上向下，斗齿轨迹呈圆弧线，适于开挖停机面以下的土壤。刨铲挖掘机的铲斗沿动臂下缘移动，动臂置于固定位置时，斗齿尖轨迹呈直线 , 因而可获得平直的挖掘表面 , 适于开挖斜坡、边沟或平整场地。拉铲挖掘机的铲斗呈畚箕形，斗底前缘装斗齿。工作时, 将铲斗向外抛掷于挖掘面上 , 铲斗齿借斗重切入土中，然后由牵引索拉曳铲斗挖土，挖满后由提升索将斗提起，转台转 向卸土点，铲斗翻转卸土。可挖停机面以下的土壤，还可进行水下挖掘，挖掘范围大，但挖掘精确度差。抓铲挖掘机的铲斗由两个或多个颚瓣铰接而成 , 颚瓣张开 , 掷于挖掘面时，瓣的刃口切入土中 , 利用钢索或液压缸收拢颚瓣 , 挖抓土壤，松开颚瓣即可卸土，用于基坑或水下挖掘，挖掘深度大，也可用于装载颗粒物料，它是土方工程中常用的中小型挖掘机，其AAAAAA精品文档你我共享工作装置可以拆换，换装上不同铲斗，可进行不同作业，还可改装成起重机、打桩机、夯土机等，故称通用（多能）挖掘机。（2）根据液压挖掘机主要机构传动方式来划分根据液压挖掘机主要机构是否全部采用液压传动的方式， 将其分为全液压传动和非全液压（或称半液压）传动两种。若挖掘、回转、行走等几个主要机构的动作均为液压传动，则称为全液压挖掘机。若液压挖掘机中的某一个机构采用机械传动则称其为非全液压挖掘机。一般来说，这种区别主要表现在行走机构上，因为工作装置和回转机构必须是液压传动，只有行走机构可为机械传动。（3）根据液压挖掘机行走机构类型来划分根据液压挖掘机行走机构的不同，液压挖掘机可分为履带式、轮胎式、汽车式、悬挂式和拖式。履带式液压挖掘机应用最广，它支撑面积大，接地比压小适合在松软或泥泞场地进行作业，下陷度笑，滚动阻力也小，通过性能较好。履带上有履齿，不易打滑，牵引附着性能好，有利于发挥出较大的牵引力。履带不怕扎、割等机械损伤。履带销子、销套等运动副在使用中要磨损，要有张紧装置调节履带松紧度，兼起一定的缓冲作用。但履带式行走装置制造成本高，运行速度低，运行和转向时功率消耗大，零件磨损快，因此，挖掘机长距离运行时需借助于其他运输车辆。轮胎式液压挖掘机具有行走速度快，机动性能好，可在多种路面上行走且不损伤路面的特点。因而在城市建设中很受欢迎，缺点是接地比压大，爬坡能力小，挖掘作业时需要用专门支腿支撑，以确保挖掘机的稳定性和安全性。这种挖掘机一般都是四支点，但也有三支点的，与后轮形成三点支承，这种形式不需要再前轴上采用平衡悬挂，简化了前桥结构，减小了机械的转弯半径，提高了机动性。悬挂式液压挖掘机是将工作装置安装在轮胎式或履带式拖拉机上， 可以达到一机多用的目的，这种挖掘机拆装方便，成本低廉。汽车式液压挖掘机一般采用标准式的汽车底盘，速度快，机动性好。拖式液压挖掘机没有传动机构，行走时由拖拉机牵引。（4）根据工作装置的结构划分根据工作装置结构的不同， 可将其分为铰链式和伸缩臂式， 铰链式工作装置应用较为普遍。这种挖掘机的工作装置靠各构件绕铰点转动来完成作业。伸缩臂是挖掘机的动AAAAAA精品文档你我共享臂由主臂及伸缩臂组成，伸缩臂可在主臂内伸缩，还可以变幅。伸缩臂前端装有铲斗，适于进行平整和清理作业，尤其是休整沟坡。1.3国内外液压挖掘机研究现状及发展趋势研究现状到 20 世纪 80 年代末，我国挖掘机生产厂已有 30 多家，生产机型达 40 余种。中、小型液压挖掘机已形成系列，斗容有 0.1 2.5 m³等 12 个等级、 20 多种型号。但总的来说，我国挖掘机生产的批量小、分散，生产工艺及产品质量等与国际先进水平相比，有很大的差距。改革开放以来，积极引进、消化、吸收国外先进技术，以促进我国挖掘机行业的发展。通过数年引进技术的消化、吸收、移植，使国产液压挖掘机产品性能指标全面提高到 20 世纪 80 年代的国际水平，产量也逐年提高。由于国内对液压挖掘机需求量的不断增加且多样化，在国有大、中型企业产品结构的调整，牵动了一些其他机械行业的制造厂加入液压挖掘机行业。几年以柳工、玉柴、山河智能、三一重工和徐挖机械等为代表的自主品牌挖掘机在短短两三年的时间里占据了 20的市场份额，进展显著。国外挖掘机的发展现状：从 20 世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机， 重视采用新技术、新工艺、 新结构，加快标准化、系列化、通用化发展速度，更新设计理论，提高可靠性，延长使用寿命，加强对驾驶员的劳动保护，改善驾驶员的劳动条件，迅速拓展电子化、自动化技术在挖掘机上的应用。我国的挖掘机市场 90%被外国独资或合资企业垄断，在我国一直处于薄弱地位大型挖掘机甚至全部要依赖进口。发展趋势西方发达国家的液压挖掘机产业起步早，发展好，技术成熟，产品齐全。其中以德国、美国和日本为典型代表，这几个国家的液压挖掘机产品具有较高的市场占有率。液压挖掘机的发展趋势为：从现在国际上液压挖掘机的生产和产品规格上来看，在稳定和完善主力机型的基础上向大型化、微型化方向发展；从功能上看，在满足基本功能的基础上，向多功能化、专用化方向发展；从产品性能上看，向高效节能环保化、自动化、信息化、智能化并能够完成一些半自动操作的方向发展。1.4课题设计的目的和意义AAAAAA精品文档你我共享通过毕业设计强化对基本知识和基本技能的理解和掌握, 培养学生收集资料和调查研究的能力 , 一定的方案比较、 论证的能力和一定的理论分析与设计运算能力, 进一步提高应用计算机绘图的能力以及编写编制能力，还可巩固、加深对我们所学的基础理论、基本技能和专业知识的掌握，使之系统化、综合化。此外还可使我们掌握资料的收集和分析、相关规范的选择和运用。另外还可培养我们独立思考问题和解决问题的能力和对各个部件进行合理布置, 进行运动校核 ,综合思考、尝试用不同的方法去解决设计中出现的各种问题和协调各种矛盾的能力。1.5设计任务1. 行走系的总体结构方案设计，绘制总装配图；2. 行走装置的选型及设计；3. 张紧装置的选型及设计；4. 履带的选型及设计；5. 零部件设计计算，绘制零、部件图。AAAAAA精品文档你我共享第二章总体方案设计2.1履带式液压挖掘机的组成液压挖掘机的组成与机械式挖掘机一样的部分是发动机、工作装置、回转装置和行走装置几大部分组成，它所特有的部分为液压系统和电气控制系统，液压系统的主要组成部分有液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、邮箱等。电气控制系统的组成主要有发动机控制系统、泵控制系统、传感器等。如图2.1 所示。图 2.1液压挖掘机1- 铲斗油缸； 2- 斗杆油缸； 3- 动臂油缸； 4- 回转油马达； 5- 冷却器； 6- 滤油器； 7- 磁性滤油器； 8-液压油箱； 9- 油泵； 10- 背压阀； 11- 后四路组合阀； 12- 前四路组合阀； 13- 中央回转接头； 14- 回转制动阀； 15- 限速阀； 16 行走油马达2.2设计依据履带式行走装置的主要特点支撑面积大， 接地比压小（一般为 4-8N/ cm 2 ）适合在松软或泥泞场地进行作业，下陷度小，滚动阻力也小，通过性能较好，转弯半径小，机动灵活。履带上有履齿，不易打滑，牵引附着性能好，有利于发挥出较大的牵引力( 通常每条履带的牵引力可达机重的35-40%)。液压挖掘机的行走牵引力与机重之比大大高于AAAAAA精品文档你我共享机械挖掘机，这使得行速和爬坡能力都大为提高。并且液压挖掘机的 2 条履带分别由各自的液压马达独立驱动， 可逾越沟渠等障碍物或是实现就地转向， 使通过能力大为提高。履带不怕扎、割等机械损伤。履带销子、销套等运动副在使用中要磨损，要有张紧装置调节履带松紧度，兼起一定的缓冲作用。传动性能改善，工作平稳、安全可靠。采用液压传动后，可以实现无极调速且调速范围大（最高和最低速度之比可达 1000:1 ）；能得到较低的稳定转速（采用柱塞式液压马达，稳定转速可低到 1 转 / 分）；液压元件的运动惯性较小并可做高速反转，因此在挖掘机工作中换向频繁的情况下动作平稳、冲击很小。结构较复杂，重量大，运动惯性大，而且没有像轮胎那样的缓冲和减震的作用，因此影响它的行走速度的提高。同时使用过程中磨损严重，维修量较大。2.2.2 设计参数 机重20T 斗容量0.8m3 最大行走速度3-5Km/h 发动机功率110Kw 最低爬坡能力352.3总体设计原则因为行走装置兼有液压挖掘机的支撑和运行两大功能，因此液压挖掘机行走装置应尽量满足以下要求：1）应有较大的驱动力，使挖掘机在湿软或高低不平等不良地面上行走时具有良好的通过性能、爬坡性能和转向性能。2）在不增大行走装置高度的前提下使挖掘机具有较大的离地间隙，以提高其不平地面上的越野性能。3）行走装置具有较大的支撑面积或较小的接地比压，以提高挖掘机的稳定性。4）挖掘机在斜坡下行时不发生下滑和超速溜坡现象，以提高挖掘机的安全性。5）行走装置的外形尺寸应符合道路运输的要求。2.4动力装置的比较与选型常用在履带式液压挖掘机的动力源形式主要有以下三种：电动机，柴油机，蒸汽机。AAAAAA精品文档你我共享它们分别有各自不同的特点：（1） 电动机电动机有直流电动机和交流电动机两大类。直流电动机的特点是调速、启动、制动性能好，控制器简单，短时过载能力强。还可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。但是其结构较复杂，价格较高，换向器与电刷处有火花放电，需定期维护，且需要使用直流电源。而交流电动机的特点是使用方便，结构简单，价格便宜，结构牢固不需维护。但是功率因数较低，调速、启动、制动性能差，若要性能好，则控制器复杂。其中的三相异步电动机如图 2.2 所示。图 2.2三相异步电动机（2）柴油机柴油机是一种动力机械， 它以柴油为燃料，将柴油燃烧而产生的热能转化为机械能。柴油机广泛应用在工农业、交通运输、国防及人民日常生活中。柴油发动机热效率高、燃油经济性较好，它压缩比大，采用压缩空气的办法提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃燃点， 因此，无需点火系。 并且扭矩大， 工作可靠，寿命长，比汽油机更节能、环保和低 CO2排放。柴油机的冒黑烟、噪声大、冬天冷启动困难的传统形象已经借助于高压直喷、可变几何增压、可变涡流比进气系统、废气中冷再循环、废气后处理装置的应用而成为了历史。其发展方向是研究使用轻质燃油和降低摩擦损失、进一步实现柴油机的轻量化、高速化、低油耗、低噪声和低污染。AAAAAA精品文档你我共享图 2.3柴油机纵剖视图（3）蒸汽机蒸汽机是一个能够将蒸汽中的动能转换为功的热机。火车头和轮船等都曾使用蒸汽机来驱动。蒸汽机彻底改变人类生产和生活面貌. 从此人类进入了 蒸汽时代 。蒸汽机的缺点是：离不开既笨重又庞大的锅炉；蒸汽的压力和温度不能过高，排气压力不能过低，热效率很低（仅为23%左右）；它是一种往复式机器，工作过程是不连续的，惯性力限制了转速的提高；功率也比较低。后来，内燃机最终以其重量轻，体积小、热效率高和操作灵活等优点，在船舶和机车上逐渐取代了蒸汽机。汽轮机则以其热效率高、单机功率大、 转速高、单位功率重量轻和运行平稳等优点，将蒸汽机排挤出了电站。蒸汽机慢慢退出了它曾经辉煌一时的历史舞台，成为了人类工业发展历史的见证和纪念。由于液压挖掘机属于移动式工程机械，经常在野外作业，环境恶劣，需要挖掘机轻AAAAAA精品文档你我共享便灵活，应具有良好的机动性以适应环境及作业的需要，因此将既笨重又庞大的蒸汽机不予考虑，而电动机由于受到电源、电缆的限制，也不适用于液压挖掘机。综上所述，热效率高、扭矩大、工作可靠的柴油机成为液压挖掘机动力源的最佳选择。2.5工作装置的比较与选择工作装置是直接完成挖掘任务作业的装置。它由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰接而成。液压挖掘机工作装置的主要运动有动臂升降、斗杆伸缩和铲斗转动（如图2.4 ），都用往复式双作用液压缸控制。图 2.4 液压挖掘机的主要运动1- 动臂升降； 2- 斗杆伸缩； 3- 铲斗转动（挖、卸）；4- 整机回转； 5- 行走与转弯为了适应和满足各种不同施工作业的工况和需要，液压挖掘机可以更换、配装多种工作装置，如挖掘、起重、装载、平整、夹钳、推土、冲击锤等多种作业工作装置（如图 2.5 ）。AAAAAA精品文档你我共享图 2.5液压挖掘机的多种作业工作装置液压挖掘机的作业工作装置的功用是进行挖掘作业，根据斗杆和动臂刚性连接的方式可将其分为正铲和反铲两种。反铲工作装置反铲工作的特点是先将铲斗向前伸出，让动臂带着铲斗落在工作面上，然后使斗杆油缸或铲斗油缸绕铰点转动，完成挖掘过程；在动臂油缸大腔通入压力油后，使动臂提升并回转到卸料地点，翻转铲斗使斗口朝下卸料。空斗返回时，应加快行程，以提高效率。反铲最适宜挖掘停机面以下的工作面，如基坑、沟槽等。是建筑工程中最常用的一种工作装置。铰接式反铲反铲最常用的结构形式， 动臂、斗杆和铲斗等部件彼此铰接 （如图 2.6 ），由液压缸的带动各部件绕铰接点摆动，完成作业的全套动作。AAAAAA精品文档你我共享图 2.6 反铲1斗杆油缸； 2动臂； 3油管； 4动臂油缸； 5铲斗； 6斗齿； 7侧齿； 8连杆； 9摇杆；10铲斗油缸；11斗杆动臂动臂是反铲的主要部件，其结构有整体式和组合式两种。1）整体式动臂。优点是结构简单，质量轻、刚度大。缺点是可更换的工作装置少，通用性差。多用于长期作业条件相似的挖掘机上。整体式动臂又可分为直动臂和变动臂两种。其中的直动臂结构简单、质量轻、制造方便，主要用于悬挂式液压挖掘机，但它不适用于通用挖掘机；弯动臂是目前应用最广泛的结构型式，可以使挖掘机有较大的挖掘深度，正符合挖掘机反铲作业的要求。2）组合式动臂。如图 2.7 所示，组合式动臂用辅助连杆或液压缸3 或螺栓连接而成。 上、下动臂之间的夹角可用辅助连杆或液压缸来调节，虽然使结构和操作复杂化，但在挖掘机作业中可随时大幅度调整上、下动臂之间的夹角，从而提高挖掘机的作业性能，尤其在用反铲或抓斗挖掘窄而深的基坑时，容易得到较大距离的垂直挖掘轨迹，提高挖掘质量和生产率。组合式动臂的优点是，可以根据作业条件随意调整挖掘机的作业尺寸和挖掘力，且调整时间短。此外，它的互换工作装置多，可满足各种作业的需要，装车运输方便。其缺点是质量大，制造成本高，一般用于中、小型挖掘机上。AAAAAA精品文档你我共享图 2.7组合式动臂1下动臂； 2上动臂； 3连杆或液压缸反铲斗反铲的铲斗形式， 尺寸与其作业对象有关。 为满足各种挖掘作业的需求， 在同一台挖掘机上可配装以多种结构形式的铲斗，如图2.8 为反铲常用铲斗形式。铲斗的斗齿采用装配式，其形式有橡胶卡销式和螺栓连接式，如图2.9 所示。图 2.8反铲常用铲斗结构1齿座； 2斗齿； 3橡胶卡销；4卡销； 5、 6、 7斗齿板AAAAAA精品文档你我共享图 2.9斗齿安装形式（ a） 螺栓连接；（ b）橡胶卡销连接1卡销； 2橡胶卡销；3齿座； 4斗齿正铲工作装置用正铲工作时，先将铲斗下放到工作底部， 然后在铲斗自下而上作提升运动的同时，使斗杆向外推出（或降落动臂使斗杆压出），在工作面上挖出一个弧形地带后，斗内装满土，完成一次挖掘作业，然后再回转，目的在于准确卸料。液压挖掘机正铲斗的卸料方式有翻转式与底卸式两种。前者通过铲斗油缸转动铲斗卸料，后者则通过开斗油缸，打开颚形斗底卸料。转台反向回转时，使动臂带着空斗返回原工作面，反转过程中同时放下铲斗，准备下一次挖掘。单斗液压挖掘机的正铲结构如图2.10 所示，主要由动臂2、动臂油缸 1、铲斗 5、斗底油缸 4 等组成。图 2.10 正铲1- 动臂油缸； 2- 动臂； 3- 加长臂； 4- 斗底油缸； 5- 铲斗；6- 斗杆； 7- 斗杆油缸； 8- 液压软管铲斗的斗底利用液压缸来开启，斗杆 6 是铰接在动臂的顶端， 由双作用的斗杆油缸7 使其转动。 斗杆油缸的一端铰接在动臂上，另一端铰接在斗杆上。 其铰接形式有两种：一种是铰接在斗杆的前端；另一种是铰接在斗杆的尾端。AAAAAA精品文档你我共享动臂均为单杆式，顶端呈叉形，以便与斗杆铰接。动臂有单节的和双节的两种。单节 的动臂有长短两种备品，可根据需要更换。双节的动臂则由上、下两节拼装而成，根据拼 装点的不同，动臂的工作长度也不同。总体看来，正铲挖掘机主要适用于挖掘停机地面以上的土石方，也可以挖掘停机地面以下不深的地方。而反铲挖掘机最适用于开挖停机面以下的土方，如基坑、渠道、管沟的土方，但也可开挖停机面以上的土方。反铲挖掘机的作业方式可用于路堑挖掘、填筑路堤、平面挖掘、建筑物基础的挖掘和沟槽挖掘等工程施工。反铲功能更强，更普遍和常用，此次设计中选择反铲。又根据上文中两种动臂结构的优缺点对比，根据组合式动臂的优点：可随意调节 挖掘机的作业尺寸和挖掘力， 调整方便且快， 互换工作装置多，通用性好，更加符合本次设计通用挖掘机的要求，因此最终选择组合式动臂反铲装置作为此次设计的工作装置。AAAAAA精品文档你我共享第三章主要参数的确定3.1总体几何尺寸的确定在此次设计中，按照标注选定法、理论分析法得出的参数值不可能是完全精确的、切合实际情况的。通常在设计开始时的一些参数还不能利用以上方法完全确定，因此，有的参数采用了经验公式法进行估算和确定。（1）驱动轮与导向轮轴向中心距l1 ：1l1K i G 3=10 911.02032715mm上式中， Ki 为尺寸系数（ 1.0 1.2 ）。(2) 轨距 B:1BKBG310.6620109 31800mm上式中， K B 为尺寸系数（ 0.65 0.85 ）。(3) 履带接地长度 L 0因为液压挖掘机的接近角1和离去角2 较小，可近似认为轴距 l 1 等于履带支撑面长度 L 0 ，即 L 0 =l 1 =2715 mm（4）履带板宽度 b：根据经验公式：L0G2b q得： bG2L0 q代入数据：b201040.614m 614 mm27150.06210 6AAAAAA精品文档你我共享根据 JG/T 57-1999液压挖掘机履带标准选取b=600 mm（5）底盘总宽 CC=B+b=1800+600=2400mm第四章四轮一带及其他部件的选型设计AAAAAA精品文档你我共享4.1履带的选型设计履带是用来将履带式机械的重量传给地面，并保证履带式机械能发出足够的驱动力。履带承受很大拉力，且在泥砂中工作，主要损坏形式是磨损，其中主要是履带销和销套之间铰链处的磨损，它使履带节距变长，销套和驱动链轮齿面间的啮合点逐渐向齿顶方向外移，最终引起跳齿和掉轨。另外，与驱动链轮啮合的销套表面磨损也很严重。履刺也易磨损。因此，对履带的设计要求是：附着力大、滚动阻力和转向阻力小、耐磨性好、重量小。履带板结构履带结构有整体式和组成式两种。整体式履带是在履带板上带啮合齿，直接与驱动轮啮合，履带板本身成为支重轮等轮子的滚动轨道。整体式履带每一节履带铸造成整体，结构简单、重量轻、易拆装，但销孔间隙大、易进泥沙、易磨损，适于高速车辆。如东方红-60 推土机和机械式挖掘机W1001系用整体式。组成式履带装置 ( 如图 4.1) 由履带板 1, 链轨结 2、3, 履带销 4 和销套 5 组成，履带销子和衬套的配合为 0.15 一 0.45mm的过盈紧配合，装配时要在 40L 以上的压床上进行。这种结构密封性能好，泥砂不易进人相对的转动面，因此使用寿命长。组成式履带零部件通用化程度高，易损件容易购置，所以维修、更换方便，制选成本低。其缺点是零件多，制造复杂，拆装困难。( 图 4.1) ，液压挖掘机属于低速车辆，且目前，履带式液压挖掘机普遍采用组合式履带，因此，在此次设计中选择组合式履带。AAAAAA精品文档你我共享图 4.1组合式履带1- 履带板； 2、 3- 左右链轨结之；4- 履带销； 5- 履带销套； 6- 螺检； 7- 锁紧螺母履带板的结构形式根据用途不同，通常分为普通用、湿地用、沼泽地用和岩石地用等履带板。(1) 普通履带板如图 4.2 中 a、b、c 所示。其中单筋式履带板，牵引力大，用子推土机，双筋式履带板，刚度大，兼有牵引性能和转向性能，用于装载机。三筋式履带板用于挖掘机。(2) 湿地、招泽地履带板一般有三角形和四边形 ( 从履带纵向剖面看 ) 如图 4.2 中 d所示。前者为履带推土机用，后者多为履带式挖掘起重机用。(3) 岩石地履带板为加强履带板，同时为防止侧滑，在两侧有加强筋。如图4.2 中 e所示。AAAAAA精品文档你我共享图 4.2履带板结构根据此次设计的内容为工程机械中的中型液压挖掘机的底盘，作业地面为普通土壤，因此根据用途选用普通履带板中的三筋式履带板。三筋式履带板由于筋多是履带板强度和刚度提高，称重能力大，适用于挖掘机。履带板采用轧制， 因为可以节省材料， 提高质量。选取 40Mn2Si 钢材作为履带板的材料，调质处理后中频淬火，板体硬度为HRC38-45.履带板节距履带节距通常随机重G 的增加而线型增大，通常用以下经验公式计算：tr(10 13)4 G（mm）代入数据，得 tr =211mm。根据 JG/T 57-1999 液压挖掘机履带标准选取规格系列为 LD216 的履带，其名义节即为216mm，履带板宽 600mm。经计算选取履带板节数为 40节。选取结果：履带LD216600-40 JG/T 574.2驱动轮设计驱动轮用以将动力传给履带。 驱动轮和履带的啮合质量影响动力的传递和行驶的均匀性。驱动轮和履带啮合中的摩擦损失超过齿轮啮合传动时的几倍，这是由干啮合表面粗糙，工作条件恶劣和啮合过程中产生冲击而造成的。驱动轮主要参数的确定（ 1）驱动轮轮齿的节距r驱动轮轮齿的节距r 与前述相应的履带板节距一致。（ 2）驱动轮齿数 ZAAAAAA精品文档你我共享卷绕在驱动轮上的履带板数目Z增加，使履带运动速度均匀性好，铰链摩擦损失减少，但使驱动轮直径增大， 引起底盘高度及重量增加。 一般 Z在 12-15 之间，可为整数，也可为 0.5 的倍数。为增加驱动轮使用寿命，一般Zd=2Z，当驱动轮齿数为偶数时，驱动轮上有一半齿不参加啮合，待齿面磨损严重后，拆下重装时，使未参加啮合的齿开始工作，以增加使用寿命。当驱动轮齿数为奇数时，则驱动轮上各齿轮流与节销啮合同样增加使用寿命。其齿数通常取23-27，本设计中取 Z d =25。（ 3）驱动轮节圆半径 rk 的确定：驱动轮的节圆半径按下式计算 :t rrkmm2sin 360 Z d代入数据，计算得rk =434mm（ 4）驱动轮齿形设计驱动链轮的齿形应根据啮合的需要来确定。每一个履带销进入啮合时都是将前一个。已经啮合的履带销作为转动中心，相对转动了360，在这瞬间，销套和驱动链轮齿面Zd间有突然的冲击。从理论上讲，各履带销中心应分布在驱动链轮的同一圆周上，但实际上由于履带节距公差较大以及由于磨损而节距变长，分布在驱动链轮各齿间的各履带销中心就不一定在同一圆周上，刚进入啮合的履带销离轮心最远，在转动过程中，才逐渐往轮心方向移动，在这过程中销套和齿面之间产生滑磨。因此，对驱动轮齿形的设计要求为:(1) 使履带节销顺利地进入和退出啮合，减少接触面的冲击力。(2) 齿面接触应力应小，以减少磨损。(3) 当履带节距因磨相而增大时，履带节销与驱动轮齿仍能保持工作，不致脱链。此次设计选择单圆弧直线的齿形，这种齿形中，齿谷圆弧和工作面圆弧由同一圆弧组成，如图 4.3 所示。单圆弧直线的齿形确定法如下:齿谷半径 rr =0.585d式中 d - 节销 ( 销套 ) 直径。根据 JG/T 57-1999 液压挖掘机履带查取d=72mm，AAAAAA精品文档你我共享代入数据得： r=41.78mm根圆直径DgDk - d代入数据得： Dg =796mm顶圆直径De = Dk （0.3 - 0.4）d代入数据得： De =896mm齿谷距离S=2.5r代入数据得： S=104mm图 4.3单圆弧直线齿形关于驱动轮的细部结构件及详细尺寸见附录零件图。( 三) 驱动轮强度计算按机械零部件的计算方法验算轮齿的齿而接触强度。驱动轮轮齿齿面挤压应力应满足：Gj184bdj（MPa）2010318426.572595.66MPaAAAAAA精品文档你我共享式中 :b 一驱动轮节圆上的轮齿宽度，b=26.5mm，d节销 ( 销套 ) 直径。许用挤压压力j =500-1000MPa，jj，驱动轮强度符合要求。为提高耐磨性，选择较高淬透性和较低热敏感性材料制造，以提高其使用寿命，选择 50Mn，铸造，淬火后硬度为 HRC50-57.4.3导向轮选型设计导向轮也称张紧轮，其功用是支撑履带和引导履带正确卷绕。同时导向轮与张紧装置一起使履带保持一定的张紧度，并缓和从地面传来的冲击力，从而减轻履带在运动中的振跳现象，以免引起剧烈的冲击和额外功率消耗，减缓履带销和销套之间的磨损。履带张紧后，还可防止它在运动过程中脱落。导向轮的轮面是中间凸起的，凸起的宽度便于卡入两条履带轨之间。导向轮采用油塞灌油润滑，材料选择 45 号钢铸造，表面淬火，淬硬层为 46mm，硬度达 HRC55 以上。轮缘通常不加工。张紧轮轴选用 40Cr 制造，调质处理，硬度达 HB285321，轴通常不转动，采用滑动轴承。图 4.4 导向轮导向轮的主要尺寸如图4.4 所示，将其设计如下：AAAAAA精品文档你我共享最大外圆直径 D=810mm， D1 =760mm，导向轮的中问挡肩环宽度为F.=105，导向轮厚度 E=240，安装尺寸 A=400mm，B=455,mm， d1 =85mm,d2 =100mm.4.4支重轮选型设计支重轮用来将整机重量传到履带上，使整机沿履带轨道滚动，并夹持履带，不使其横向滑脱，在转向时，迫使履带在地面上滑移。支重轮在泥水中工作，且承受强烈冲击，工作条作恶劣，因此要求其轮缘耐磨，密封可靠，通常采用双金属滑移轴套和浮动油封进行密封。目前国内、外履带工程机械支重轮主要有两种结构形式，直轴式和凸肩轴式两种，直轴式结构简单，零件少，工艺性好，但承受轴向力稍差，适用于挖掘机类。凸肩轴式能承受较大的轴向力和冲击载荷，但结构较前者复杂，适用于推土机类。因此，选择直轴式。根据 JG/T 59-1999 液压挖掘机支重轮标准选取支重轮 WZ216 400155，如图 4.5 支重轮轴向安装距离为 400mm，横向安装距离为 155mm。图 4.5支重轮各尺寸分别如下：L1 =210 mm ，L2 =270 mm,15, D1 190mm,D2228mm，H 1 50 mm,H 2145 mm, d=85 mm,A=400 mm,B=155 mm,W1310AAAAAA精品文档你我共享mm,W2318 mm支重轮材料选择 50Mn 钢，热处理为表面淬火， 硬度为 HRC4857；支重轮轴材料选择 40Cr 钢，热处理为表面淬火， 硬度为 HRC55 以上，心部调质，硬度为 HB255285.支重轮的布置原则 : 支重轮在导向轮和驱动轮之间的布置应有利于增大履带接地长度，因此最前一个支重轮应尽量靠近导向轮，最后一个支重轮应尽量靠近驱动轮。为了不和它们的运动发生干涉， 支重轮的位置应保证当导向轮在缓冲弹簧到达最大变形时相互不发生干涉，后支重轮外轮缘与驱动轮齿顶圆之间应该保留一定的间隙，以保证不发生干涉，各支重轮等间距分布。从以上这些条件出发，本设计每条履带布置了6 个支重轮。支重轮间距 l K 和履带节距 tr 一般应满足 :t r lZ 2tr , 选取其为 320mm；最后端支重轮与驱动轮之间的距离Sr =（2.3-2.6） t r =2.5 216=540mm；最前端支重轮应保证张紧轮调整到最后极限位置时互相不干涉，取为575mm。4.5托链轮选型设计托轮用来承托履带上部的重量，不让它下垂过多，以减少运动时的振跳现象，同时引导履带上部运动方向，防止它侧向滑落。托轮的形式与支重轮相似，但承受的力量较小，工作中受污物的侵蚀少，工作条件较好，所以它的结构比较简单，尺寸较小，托链轮的位置应有利于履带脱离驱动链轮的啮合，并平稳而顺利地滑过托链轮和保持履带的张紧状态。托链轮选用灰铸铁铸造，轮缘表面不经机械加工，悬臂安装。根据 JG/T 58-1999液压挖掘机托链轮标准选取型号为WT203的托链轮。如图4.6 所示，具体尺寸如下 ( 单位均为 mm)：AAAAAA精品文档你我共享图 4.6 托链轮A98，B190，C332，E95，G48，d1 58，d2170，d3200，d 48托轮的零件选用如下材料：零件名称托轮轴浮油座托轮体托轮盖标准号GB 69965GB 69965GB 307782GB 5675 85材料50Mn2040MnZHT200托链轮零件热处理淬硬层调质硬度 HB表面硬度托轮轴248293托轮体C、E 面 4C、E 面53此次设计中，每侧履带选取2 个托轮，为了利于履带脱离驱动轮的啮合，平衡而顺利地滑过上方区段，并保持履带的正常张紧状态，设计右边托轮上轮缘比驱动轮上轮缘高 30mm，则计算得右边托轮轴比驱动轮轴的高 378mm。左托轮、导向轮上轮缘相对于驱动轮上轮缘的距离分别为 0mm，60mm，它们的轴与驱动轮轴的相对高度分别为AAAAAA精品文档你我共享348mm， 17mm。4.6悬架选型设计悬架是指工程机械机体与行走机构相连结的一些元件，即用来连接机体和支重轮。它把机休的重量传给行走机构，并缓和地面传给机体的冲击，保证工程机械的行驶平顺性。作为工程机械的悬架，除应保证行驶平顺性外，还得考虑作业的稳定性，而这两者是有矛盾的。因此设计悬架时，要从机种的具体作业情况出发，采用不同的结构。悬架有刚性、半刚性、弹性三类结构。(1) 刚性悬架悬架与机体、支重轮均为刚性连接。其结构简单，便于总体布置，但地面的冲击直接传到机体上，因此这种悬架大多用于低速行驶的工程机械，如挖掘机、起重机、履带装载机等。履带装载机如通过弹性元件传递力，则在铲掘过程中，弹性元件受力过大，因此一般采用刚性悬架，如宣化Z2-120 履带装载机。(2) 半刚性悬架 台车架后部通过铰链与机体刚性连接，前部用弹性元件与机体相连。左右台车架可相对摆动，使行走部分较能适应地面不平情况，履带能紧贴地面，接地压力均匀，具有良好的附着性能。由于悬架中采用了弹性元件，故能部分缓冲履带与支重轮在行驶时所受的冲击。半刚性悬架中的台车架是行驶系中一个很重要的骨架，支重轮、张紧装置等都要安装在这个骨架上，它本身的刚度以及它与机体间的连接刚度，对履带行驶系的可靠性和寿命有很大影响。若刚度不足，往往会使台车架外撇，引起支重轮在履带上走偏和支重轮轮缘