613型履带式挖掘机底盘行走机构设计

word本科毕业论文设计论文设计题目：613型履带式挖掘机底盘行走机构设计学 院：机 械 工 程 学 院 专 业：机械设计制造与其自动化班 级：机 自 105 学 号： xxxxxxx 学生：xxxxxxx 指导教师： xxxxx 2014年 5 月 23xx大学本科毕业论文设计诚信责任书本人重声明：本人所呈交的毕业论文设计，是在导师的指导下独立进展研究所完成。毕业论文设计中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文设计作者签名： xxx 日期：xxx全套十二图纸本人都有，如假如需要请加QQ734558496，价钱好商量，支付宝交易。57 / 59摘 要3Abstract4第一章 绪论51.1 液压挖掘机在现代化建设中的作用51.2 液压挖掘机的工作特点和根本类型51.2.1 底盘的分类与主要优缺点51.2.2 液压挖掘机的根本类型与主要特点71.3 国外液压挖掘机研究现状与开展趋势91.3.1 研究现状91.3.2 开展趋势91.4 课题设计的目的和意义91.5 本设计所要完成的主要任务10第二章 总体方案设计102.1 履带式液压挖掘机的组成112.2 设计依据112.2.1 履带式行走装置的主要特点112.3 总体设计原如此112.4 动力装置的比拟与选型122.5 行走方式的比拟与选择13第三章 主要参数确实定143.1 总体几何尺寸的设计153.2 驱动轮主要参数确实定与强度校核183.3 行走装置的牵引力计算203.4 液压马达的选取和传动比的计算23第四章 紧装置的设计254.1 紧装置需要满足的条件254.2 液压挖掘机紧装置的结构与工作原理2525第五章 减速器的方案设计285.1 减速器的功用与分类29295.1.2 减速器的分类295.2 减速器方案的选择与传动方案确实定315.2.1 减速器方案的选择315.2.2 行星减速器传动方案的选定315.2.3 减速器传动比的分配325.3 行星减速器齿轮配齿与计算335.3.1 行星排齿轮的配齿33353536375.7 各行星齿轮几何尺寸计算385.7.1 第排行星齿轮的几何尺寸385.7.2 第排行星轮的几何尺寸425.8 各行星齿轮强度校核44445.8.2 太阳轮和行星轮弯曲疲劳强度校核465.8.3 齿轮材料选择47第六章 减速器结构的设计496.1 齿轮轴的设计计算496.2 传递连接496.3 轴承选用与校核与其他附件说明506.3.1 轴承选用与校核506.3.2 其他附件说明51第七章 四轮一带选型527.1 履带的选取527.2 驱动轮设计537.3 导向轮的选型537.4 支重轮选型5455第八章 设计工作总结56参考文献56致 谢58附 录59摘 要 随着我国的经济持续迅猛开展，城镇化进程的加快，我国正迎来新的一次根底工程建设的高潮。这些根底工程的建设，势必大量用到工程机械，而挖掘机在工程机械中又占有重要地位。所以，挖掘机在我国的经济开展中占有重要地位，可以预见到，挖掘机的制造和改良研发将引来新的机遇，三一重工今年来优秀的业绩也从侧面证明了。本次设计的主要容为：613型履带式挖掘机底盘行走机构设计；绘制装配草图和总装配图；动力源选择与有关参数确实定；行走装置牵引力的计算；传动方式比拟与选择、传动方案确实定与传动系统的技术设计；行星减速器与零、部件的设计计算，主要零件强度校核；紧装置、行走架和四轮一带的选型设计；绘制零、部件图和总装配图，编写设计计算说明书。本设计是先提出设计方案，再根据设计要求、经济性、实用性、实际生产情况从中找出最适宜的方案。还需考虑每个零部件与整体部件的配合，从外观到部全面考虑，以期设计出最适宜实际生产的挖掘机。关键词：工程机械 挖掘机 行走机构 减速器AbstractWith the continued rapid development of Chinas economy, accelerate the process of urbanization, China is ushering in a new basis for the construction of a climax. The construction of these infrastructure projects, is bound to a large number of used construction machinery, engineering machinery and excavators and occupies an important position. So, excavators in Chinas economic development occupies an important position, it is foreseeable that the excavator manufacturing and improvements will lead to new opportunities for research and development, Sany outstanding performance this year also proved from the side.The design for the main elements: 613 hydraulic excavator chassis overall programme design; drawing assembly and the assembly the draft map; power source selection and the determination of the relevant parameters; traction devices running the calculation; transmission pared with the choice of transmission programme Transmission System and the determination of the technical design; planet reducer and zero, the design of ponents, the main strength checking parts; tensioning device, and four walk-around type design; drawing zero, ponents and the assembly plans Map, prepared by the Design of brochures.The design is first proposed design, according to the design requirements, economy, practicality, find out the actual production of the most appropriate solution. Need to consider with each ponent and integral part of the full consideration from the exterior to the interior, in order to design the most suitable for the actual production of excavators. Keywords: Construction Machinery Excavator Travel agency Reducer第一章 绪论1.1 液压挖掘机在现代化建设中的作用液压挖掘机是在机械传动挖掘机的根底上开展起来的。它的工作过程是以铲斗的切割刃切削土壤，铲斗装满后提升、回转至卸土位置，卸空后的铲斗再回到挖掘位置并开始下一次的作业。因此，液压挖掘机是一种周期作业的土方机械。液压挖掘机与机械传动挖掘机一样，在工业与民用建筑、交通运输、水利施工、露天采矿与现代化军事工程中都有着广泛的应用，是各种土石方施工中不可缺少的一种重要机械设备。在建筑工程中，可用来挖掘基坑、排水沟，拆除旧有建筑物，平整场地等。更换工作装置后，可进展装卸、安装、打桩和拔除树根等作业。在水利中，可用来开挖水库、运河、水电站堤坝的基坑、排水或灌溉的沟渠，疏浚和挖深原有河道等。在铁路、公路建设中，用来挖掘土方、建筑路基、平整地面和开挖路旁排水沟。在石油、电力、通信业的根底建设与市政建设中，用来挖掘电缆沟和管道沟等。在露天采矿场上，可用来剥离表土、采掘矿石或煤，也可用来进展堆弃、装载和钻孔等作业。在军事工程中，可用来筑路、挖壕沟和掩体、建造各种军事建筑物。所以，液压挖掘机作为工程机械的一个重要品种，对于减轻工人繁重的体力劳动，提高施工机械化水平，加快施工进度，促进各项建设事业的开展，都起着很大的作用。据建筑施工部门统计，一台容量为1.0 的液压挖掘机挖掘级土壤时。每班生产率大约相当于300400和工人一天的工作量。因此，大力开展液压挖掘机，对于提高劳动生产率和加速国民经济的开展具有重要意义。1.2 液压挖掘机的工作特点和根本类型1.2.1 底盘的分类与主要优缺点履带底盘有着橡胶和钢类之分，当然在作业中的原理都是一样的。设备在工作中动臂顶端加装副臂，副臂与动臂成一定夹角。起升机构有主、副两卷扬系统，主卷扬系统用于动臂吊重，副卷扬系统用于副臂吊重。然后通过部配有低速大扭矩液压马达行走减速机，具有高通过性能。根本机构是通过“凸字形行走架，结构强度高、刚性强，然后再采用折弯加工。使得支重轮、导向轮等关键配件采用深沟球轴承，一次性加黄油润滑，从而可以免除使用中的维护和保养，加油轴端双密封结构，还能够防止泥水进入轮腔。下面就让我们来介绍下履带底盘的结构特点吧。一、橡胶履带底盘的结构性能特点：1、能够支承主机重量，能够实现前进、后退转弯行走等功能。2、橡胶履带大都采用日本技术生产的建筑机械型，所能承载能力、牵引力大大大增强，具有噪音低，而且不伤与柏油路面，具有良好的行驶性能。3、配有藏式低速大扭矩马达行走减速机，具有高通过性能。4、采用支重轮、导向轮采用深沟球轴承，可以通过一次性加黄油润滑，免去使用中还需要中途维护和保养加油的烦恼。5、轴端双密封结构，保证润滑油密封不外漏，并能有效的防止泥水进入轮腔。6、选材合理且通过合金钢并经淬火处理后使得导向轮、驱动轮齿，耐磨性好，进而使得使用寿命变长。弹簧涨紧机构彩螺杆调节，可靠性高为多节组装桁架结构，调整节数后可改变长度，其下端铰装于转台前部，顶端用变幅钢丝绳滑轮组悬挂支承，可改变其倾角。而对于回转支承装在底盘上，可将转台上的全部重量传递给底盘，其上装有动力装置、传动系统、卷扬机、操纵机构、平衡重和机棚等。动力装置通过回转机构可使转台作360回转。回转支承由上、下滚盘和其间的滚动件组成，可将转台上的全部重量传递给底盘，并保证转台的自由转动。从而确保设备的正常运行和作业。二、钢制履带底盘结构性能特点：1. 支承主机重量，具有前进、后退转弯行走之功能。2.钢制履带采用日本技术生产的建筑机械型，承载能力、牵引力大，噪音低，不伤与柏油路面，具有良好的行驶性能。3. 配有藏式低速大扭矩马达行走减速机，具有高通过性能。4. 形行走架，结构强度、刚度大，利用折弯加工。5. 支重轮、导向轮采用深沟球轴承，一次性加黄油润滑，免使用中维护和保养加油。6. 轴端双密封结构，保证润滑油密封不外漏，并能防止泥水进入轮腔。7. 支重轮，导向轮、驱动轮齿采用合金钢并经淬火处理，耐磨性好，使用寿命长。1.2.2 液压挖掘机的根本类型与主要特点液压挖掘机的种类繁多，可以从不同角度对其来写进展划分。（1） 根据液压挖掘机主要机构传动来写划分根据液压挖掘机主要机构是否全部采用液压传动，分为全液压传动和非全液压或称半液压传动两种。如图1.1和图1.2所示为某小型和中型液压挖掘机。假如挖掘、回转、行走等几个主要机构的动作均为液压传动，如此称为全液压挖掘机。假如液压挖掘机中的某一个机构采用机械传动如此称其为非液压挖掘机。一般来说，这种区别主要表现在行走机构上，对液压挖掘机来说，工作装置与回转机构必须是液压传动，只有行走机构有的为液压传动，有的为机械传动。图1.1 小型全液压挖掘机图1.2 中型全液压挖掘机2根据工作装置划分根据工作装置结构不同，可分为铰链式和伸缩臂式挖掘机，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。伸缩臂式挖掘机的动臂由主臂与伸缩臂组成，伸缩臂可在主臂伸缩，还可以变幅。伸缩臂前端装有铲斗，适于进展平整和清理作业，尤其是休整沟坡。3根据行走机构的类型划分根据行走机构的不同，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，在任何路面行走均有良好的通过性，对土壤有足够的附着力，接地比压小，作业时不需设支腿，适用围较大。在土质松软或沼泽地带作业的液压挖掘机，还可以通过加宽和履带来降低接地比压。为防止对路面的碾压破坏。有些液压挖掘机还采用了橡胶履带。通常，履带行走的液压挖掘机多为全液压传动。轮胎式液压挖掘机具有行走速度快，机动性好，可在多种路面上行走的特点。近年来，轮胎式挖掘机的生产量日益增长。图1.3 轮胎式液压挖掘机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，这种形式不需要在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。目前，轮胎式液压挖掘机的行走局部多数采用机械传动和单独液压马达的集中传动。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，本钱低廉。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。1.3 国外液压挖掘机研究现状与开展趋势1.3.1 研究现状近些年来，随着微电子技术，计算机技术，控制技术通信技术等新技术的日益渗透液压挖掘机技术中，智能化的进一步应用，使得动力系统部一些控制元件能够随着挖掘机具体工作状况而改变，从而提高工作效率，使操纵变得更容易。世界各工业兴旺国家的液压挖掘机技术得以迅速提高，像国外的这些厂家如日本的小松、日立、神钢、住友等，美国的卡特，韩国的大宇、现代，尤其是德国的挖掘机，技术都已经很先进了。而今，挖掘机技术更是朝着智能、环保的方向开展，像Carnegie Mellon 大学的自主装载系统、澳大利亚机器人中心、英国兰卡斯特大学的智能挖掘机等都在开始新兴技术的融合开展，上世纪80 年代初, 美国Kraft TeleRobtics 公司和John Deere 公司等都相继成功开发出遥控挖掘机，日本小松制作所以PC200- 2 型液压挖掘机为根本机型进展遥控挖掘机研制。 国研究现状： 国产挖掘机的功能比拟单一，其衍生产品较少，而且国产挖掘机规格主要集中在30t以下，6t以下的规格比拟齐全，从1.5t-30t根本形成系列，200t以上 根本空白，因此我国挖掘机还处于“开展期。我国挖掘机企业在研发体系和试验体系建设方面雏形难见，产品的开发根本上处于仿造阶段，电控技术只有众友等少数公司自己开发，大多数企业都在选购。节能减排，降噪安全部件精细作业的工作装置、不同功能的附属装置等方面的研发个别企业才刚刚起步，大多数企业没有能力涉与。目前我国挖掘机的质量问题主要表现在：结构件、电控、发动机、液压件等核心部件，以与诸如轴销、司机室、四轮一带等其他部件。国挖掘机厂家诸如某某玉柴、柳工股份、三一重工、宣工、徐工、山河智能、龙工集团等，正在崛起的南特、华力、九五重工、华工、黑猫、振宇等。大学在1996 年初研制成了一种结构简单、价格低廉的液压挖掘机近距离无线遥控系统, 中南大学与山河智能合作也在无线遥控、GPS/GPRS、无线网络远程监控等方面进展了研究, 市场需求： 目前来说，挖掘机需求主要来自于大型矿山、根底设施、房地产和市政施工等下游行业。随着我国城市化率的提高，以与农业、交通、能源等都对挖掘机需求起到积极的拉动作用。尤其是这几年，金融危机的爆发，使得各国的经济都是以拉动需主体，大搞根底建设，我国中西部地区和东北地区随着经济建设的加快和施工项目的增多，挖掘机市场需求空间很大；1.3.2 开展趋势工业兴旺国家的液压挖掘机生成较早，产品线齐全，技术成熟。美国德国和日本是液压挖掘机的主要生产国，具有较高的市场占有率。从20世纪后期开始，国际上液压挖掘机的生产从产品规格上看，在稳定和完善主力机型的根底上向大型化、微型化方向开展；从功能上看，在满足根本功能的根底上，向多功能化、专用化方向开展；从产品性能上看，向高效节能化、自动化、信息化、智能化的方向开展。1.4 课题设计的目的和意义 挖掘机历来为世界各国工程机械行业永恒不变的焦点，但由于其复杂的制造技术、部结构以与投入产出比高的特点，长期以来挖掘机所配套的关键液压零部件技术被欧美日韩所掌控，我国在挖掘机产品上的技术与世界先进水平存在较大差距。然而，近年来国产挖掘机品牌的市场占有率正在逐步攀升，一批具有较强自主创新能力的挖掘机生产商在不断壮大。从国际市场看，我国已经成为世界最大的挖掘机生产国和消费国之一。但是国将近80%的市场份额被国外品牌占领。 而今，我国的挖掘机市场正在蓬勃开展，但是我们不具备核心技术和自主知识产权，在发动机、液压件、控制元件上等关键配套方面还完全受制于人，因此，提高核心部件的国产化率、健全的配套体系就不可或缺了。1.5 本设计所要完成的主要任务1613型履带式挖掘机行走机构总体机构方案设计，绘制装配草图和总装配图；2动力源选择与有关参数确实定； 3牵引力的计算； 4传动方式选择、传动方案确实定与传动系统的技术设计； 5行星式减速器、行走架与四轮一带的选型设计； 6零部件的设计计算，主要零件强度、刚度校核； 7.绘制零部件图和总装配图，编写设计计算说明书。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主要由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等局部组成。液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀等。2.2 设计依据2.2.1 履带式行走装置的主要特点 牵引力大通常每条履带的牵引力达机重的3540%，接地比小(一般为4-15),转弯半径小，机动灵活； 采用液压传动，能实现无极调速； 每条履带各自有驱动的液压马达与减速装置2.2.2 设计参数T-5.3KM/h 发动机功率 86KW 爬坡能力不低于 65%2.3 总体设计原如此 进展液压挖掘机的底盘总体设计时应该遵循以下原如此： 满足使用要求、满足经济性的要求、满足劳动保护的要求、满足工艺性要求、满足机器的结构性能要求、某些零件、部件满足耐磨性要求; 在不增高行走装置总高度的前提下应使行走装置具有较大的离地间隙，使挖掘机在不平地面上行走具有良好的通过性能，力求增强机器对各种运行条件和作业要求的适应性； 要降低挖掘机的接地比压或具有较大的支承面积，以提高挖掘机的稳定性。挖掘机在斜坡下行时不发生超速溜坡现象，挖掘时不发生下滑，提高工作时的安全可靠性； 挖掘机的行走装置外型尺寸应符合道路运输要求，外形美观； 各个部件或总成的性能应相互协调、匹配，力求整体性能的一致和最优化，不可盲目追求某个局部的最优性能，否如此，可能造成整体性能恶化，或产生薄弱坏节； 正确地处理继承与创新的辩证关系，采用成熟技术，通过深入的理论分析，进展必要的科学实验，勇于创新。2.4 动力装置的比拟与选型 履带式挖掘机常用的动力源主要有三种：电动机、柴油机以与蒸汽机。每种动力源都具有其特点；1 交流与直流电机电动机Motors是把电能转换成机械能的设备，按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机。他们也有各自的优缺点，各种电动机中应用最广的是交流异步电动机又称感应电动机。它使用方便、运行可靠、价格低廉、结构结实，但功率因数较低，调速也较困难。大容量低转速的动力机常用同步电动机。同步电动机不但功率因数高，而且转速与负载大小无关，只决定于电网频率，工作较稳定。但它有换向器，结构复杂，价格昂贵，维护困难，不适于恶劣环境。和交流电动机相比，直流电机的优点是调速性能好，调速围广，易于平滑调节，起动自动转矩大；易于快速起动、停车；易于控制。其缺点是：与异步电动机比拟，直流电动机结构复杂，使用维护部方便，而且要用直流电源。2 柴油机 柴油机是用柴油作燃料的燃机，属于压缩点火式发动机。柴油机具有热效率高的显著优点，经济性优于汽油机，功率大，符合工程机械向大型化开展的趋势。其应用围越来越广。柴油机具有较好的燃油经济性，使用本钱低，在一样的续驶里程，可以设置容积小些的油箱。柴油机压缩比可以达到1 523，而汽油机一般控制在810；柴油机热效率高达38，而汽油机为30；柴油机工作可靠，寿命长，排污量少。随着强化程度的提高，柴油机单位功率的重量也显著降低。为了节能，各国都在注重改善燃烧过程，研究燃用低质燃油和非石油制品燃料。此外，降低摩擦损失、广泛采用废气涡轮增压并提高增压度、进一步轻量化、高速化、低油耗、低噪声和低污染，都是柴油机的重要开展方向。3蒸汽机蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。蒸汽机有很大的历史作用，它曾推动了机械工业甚至社会的开展。随着它的开展而建立的热力学和机构学为汽轮机和燃机的开展奠定了根底。但是蒸汽机离不开锅炉，整个装置既笨重又庞大；新蒸汽的压力和温度不能过高，排气压力不能过低，热效率难以提高；它是一种往复式机器，惯性力限制了转速的提高；工作过程是不连续的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。逐渐为其他动力装置所代替。综上所述，液压挖掘机常作业于野外，需要经常行走移动。由于柴油机作为动力装置不受电源、电缆的限制，使得液压挖掘机移动、行驶方便，故本设计采用了柴油机作为动力源。2.5 行走方式的比拟与选择挖掘机根据不同的行走系可分为轮胎式、履带式等。相对履带式而言，轮胎式行走装置在挖掘机中用得不多，但已成为工程机械的开展趋势之一。主要优点是：具有运行速度高，运行性能好，机动性能好，利于减轻机器重量，工作点转移方便、迅速、作业辅助工作时间段、生产效率高与本身效率高等优点。但轮胎式挖掘机对路面要求高，由于履带式挖掘机的附着力大，能达到轮胎式的1.5倍，通过性好，接地比压小，适宜在松软地段和湿地作业，抗磨损性能好，可在碎石地段、地形起伏较大的恶劣条件下作业，爬地能力强，宜在山区作业。履带式行走系比之轮胎式有以下特点：1履带式挖掘机的驱动轮只卷绕履带而不在地面滚动，机器全重经支重轮压在多片履带板上，全部重量都是附着重量这相当于全轮驱动的轮式机器，加上履带支承面上同时抓地的履齿较轮式机器同时抓地的胎面花纹多得多，所以履带式机器的牵引附着性能要好得多。MPa，所以在松软土壤上的下陷深度小，因而滚动阻力小，有利于发挥较大的牵引力。3履带销子，销套等运动副使用中要磨损，要有紧装置调节履带紧度，它兼起一定的缓冲作用。导向轮既是紧装置的一个组成局部，也是引导履带正确卷绕。但不能偏转，不能引导机器转向。4履带式行走系重量大，运动惯性大，缓冲减振作用小。结构中最好有某些弹性元件。5履带式行走系结构复杂，金属消耗多，磨损严重，维修量大，运行速度受限制。履带式行走装置是液压挖掘机用得最多的一种装置。履带行走装置的主要优点是：具有较大的牵引力和较低的接地比压40150KPa；稳定性好；具有良好的越野性和爬坡能力坡度达50%6km/h的围。现代中小型液压挖掘机多采用双速行走马达，行走速度可在0km/h和0km/h之间切换。目前，液压挖掘机的履带行走装置，除特殊用途外，均由专用底盘向通用底盘开展，不同厂家的底盘结构形式有趋同化的趋势。综上比拟，考虑到挖掘机一般在野外作业，工作载荷变化大，作业环境恶劣，技术保养条件差；而履带式行走装置又是液压挖掘机用得最多的一种装置。因此本设计采用了履带式行走装置。经过上述总体方案的选型设计，最终确定行走装置的动力路线为： 柴油机液压泵控制阀液压马达制动器减速器驱动轮履带第三章 主要参数确实定3.1 总体几何尺寸的设计在本次设计中按照标注选定法、理论分析计算法等方法得出的参数值不可能都是完全切合的。通常在设计开始时一些参数还不能利用以上方法完全确定，因此在本设计中有的参数采用了经验公式法进展计算。1履带带长 ： = (13.2) 3.13261mm式中： 1.5，本设计取=1.38；G为整机重量，本设计G =13.2吨本设计除特殊说明外，G含义一样。考虑到整体布局，类比同型产品可在此根底上增大10%；故可取为3587mm。2驱动轮与导向轮轴向中心距：= 3.2(13.2)2600mm式中：1.2)。考虑到整体布局，类比同型产品可在此根底上增大10%；故可取为2860mm。 3轨距B B=(13.2)1890mm式中：0.85)。考虑到整体布局，类比同型产品可在此根底上增大10%；故B 可取为2080mm。 4履带高度HH= 3.4(13.2)757mm式中:0.35)。为了整体的整体布局，考虑将其扩大17%左右，计算得H=890mm。5履带板宽b 由经验数据得：b的值可在600800mm间取值,根据中华人民共和国国家标准液压挖掘机履带GB1067789规格系列查取b=600mm。 6底盘总宽CC=B+b 3.5 =2080+600 =2680mm 7履带接地长度= D 3.6 = + 0.35(- )3261-26002831mm式中： D为驱动轮直径，约为-。 8后端支重轮到驱动轮间距=171428mm式中：2.6)；=1517.5为履带节距，根据中华人民共和国国家标准液压挖掘机履带GB1067789规格系列查取=171mm。9前端支重轮到导向轮间距= 3.8171410mm式中：3)。(10) 两端支重轮间距= - 3.9 =2860-410-428 =2022mm11转台离地高= (3.10) (13.2)mm式中：0.42)。为了整体的整体布局，考虑将其扩大3%左右，计算得=974mm。 (12) 相邻两支重轮间距=(12) (3.11)325mm现将挖掘机机体主要尺寸列于表3-1。表3-1挖掘机机体主要尺寸项目履带长度轨距B轮距履带总高H转台底部离地高悬架底离地高履带板宽b参数mm3587208026008909744956003.2 驱动轮主要参数确实定与强度校核驱动轮是将传动系统的动力传至履带，以产生使车辆运动的驱动力。因此，要求驱动轮与履带的啮合性能要良好，即在各种不同行驶条件和履带不同磨损程度下啮合应平稳，进入和退出啮合要顺利，不发生冲击、干预和脱落履带的现象，其次要耐磨且便于更换磨损元件。1主要参数确实定1 节距，驱动轮节距应与履带节距相等，mm。 2、齿数，增加驱动轮齿数，能使履带速度均匀性改善，摩擦损失减少，但会导致驱动轮直径增大，引起机重和整机高度的增加。驱动轮齿数一般为奇数，使得啮合过程中每个齿都能和节销啮合。其齿数通常取，本设计中取。 3、驱动轮直径确实定驱动轮的节圆半径按下式计算： (3.12) = 31mm 驱动轮的齿顶圆半径按下式计算： 3.13式中：为驱动链轮的名义齿数，为实际齿数的半，如此=。 2 齿根圆半径的计算公式如下： 3.14式中：为履带节销半径，根据中华人民共和国国家标准液压挖掘机履带GB1067789规格系列查取mm。3、 齿根圆弧偏心距：=0.072 (3.15)171226.9mm关于驱动轮的细部结构件详见零件图。 2强度的校核 按机械零部件的计算方法验算轮齿的齿面接触强度。驱动轮轮齿齿面挤压应力应满足： (3.16)式中：驱动轮齿宽度，；履带销套外径，查对应履带型号得；许用用挤压应力；。条件满足，符合强度要求。3.3 行走装置的牵引力计算 牵引力计算是液压挖掘机行走装置设计计算的主要容之一。由于液压挖掘机的发动机和油泵的主要参数与其它一些总体参数主要根据挖掘工况确定，因此，对行走装置来说实际上是在已定的功率条件下验算挖掘机的行走速度、爬坡能力和转弯能力。牵引力计算原如此是行走装置的牵引力应该大于总阻力，而牵引力又不应超过机械与地面的附着力。履带式挖掘机的行走装置运行时所发出的牵引力必需能克制如下阻力：履带的阻力；土壤变形等的运行阻力；坡度阻力和转弯阻力等。 牵引平衡方程为：= 3.17式中：为驱动轮的扭矩；为驱动轮节圆半径；为履带牵引力：为运行时各阻力之和。 本设计采用在目前大多数履带式液压挖掘机的行走牵引力的经验公式计算：3.18 下面分别对各阻力作计算。1土壤的变形阻力土壤对履带行走装置在运行时的阻力是由于履带使土壤挤压变形而引起的。土壤形阻力计算如下： = 3.19 =1.320 吨式中：为土壤的变形阻力；为运行比阻力，考虑到挖掘机工作环境较为恶劣，所以取地面种类为深砂类。0.15。2坡度阻力 坡度阻力是由于机器在斜坡上因自重的分力所引起的。设坡角度为，如此坡度阻力为： 3.20sin34吨式中：为坡度阻力； 为坡度角度，取为34。 3转弯阻力 履带式运行装置在转弯时所受到的阻力较为复杂，其中包括履带与地面的摩擦阻力，履带板侧面剪切土壤的阻力以与履带板突肋挤压土壤的阻力等等。这些阻力要全部进展详细计算是比拟困难的，但因第一项阻力最大，也是最主要的，所以重点研究履带板在转弯时与地面的摩擦力矩。对于挖掘机来说，由于转弯时机器空载，而且工作装置是悬起的。因此履带上的比压根本上可以看作是均匀分布的。计算如下： 3.21 =2.376 吨式中：为转弯阻力；为履带与地面摩擦系数，取值为。4履带运行的阻力履带运行时由于履带销轴间的摩擦以与支重轮、导向轮和驱动轮等滚动阻力和轴颈摩擦阻力形成履带运行的阻力。粗算如下： 3.22 =0.792 吨式中：为履带运行的阻力。5不稳定运行时的惯性阻力 3.23 =0.132吨忽略风载阻力，如此转弯行走阻力为： 3.24+0.132吨坡道运行阻力为：3.25因为，如此取总阻力为9.636吨。6牵引力的校核牵引力吨，因为，所以牵引力满足要求，如此牵引力为：11.220吨。每条履带的牵引力：吨。附着力：3.26COS20式中：为履带和地面间的附着系数，取为0.95；为坡度角。所以，由此得，满足牵引力计算原如此，符合设计要求。液压马达的选取和传动比的计算综合考虑液压系统的压强为30MPa，参考各厂家生产的液压马达的型号。选取神钢LM8V170型液压马达，现将各参数列于表3-2。 表3-2液压马达参数数值单位排量工作压力32MPa转速最大流量250由公式3.27计算总传动比i。 3.27 式中：为驱动轮输出扭矩； P为液压系统压强；为液压马达排量；为传动效率分别取0.9、0.95。第四章 紧装置的设计紧装置需要满足的条件 履带式液压挖掘机经常在环境条件恶劣的场地工作 ,因此要求履带紧装置具有如下性能 :履带受外力或牵引力作用时预紧力能实现平衡调节 ,使前进时不因稍受外力即松弛 ;使倒退时能产生足够的牵引力 ,从而保持履带销和驱动轮齿的正常啮合。履带装置使用一段时间后 ,由于轨链销轴套的磨损 ,造成节距增大 ,使整个履带下重 ,导致磨损履带架、脱轨和掉链等 ,严重影响行走性能和使用寿命 ,因此应能进展调整 ,使履带保持一定的紧度。 液压挖掘机紧装置的结构与工作原理如图 4-1 所示 ,为 WY20 液压挖掘机的紧装置结构图。它由导向轮通过缓冲弹簧和紧黄油缸固定在履带架上。其工作原理为 :用黄油枪将黄油经黄油嘴注入黄油缸 3 ,活塞外伸推动紧弹簧 2 ,使导向轮 1 左移来紧履带。预紧弹簧 2 具有适当的行程 ,在紧力过大时弹簧被压缩起缓冲作用 ;过大的紧力消失后 ,被压缩的弹簧将导向轮推回原位。这样可以保证沿履带架滑动以改变轮距 ,保证履带的拆装 ,减小行走过程的冲击 ,防止轨链脱轨。 图4-1履带紧装置的设计最主要的是针对缓冲弹簧的设计 ,在滑块式紧结构中 ,导向轮上的力直接传给缓冲弹簧。因此 ,缓冲弹簧在设计中需考虑预紧力 ,该预紧力能保证缓冲弹簧不会在受到外来微小冲击时就产生附加变形而引起履带经常振跳。同时 ,又保证引导轮在各种正常工作情况下 (如倒退、转向、下坡停车等) 不会向后移动 ,以防止脱轨 ,但预紧力过大时 ,行走装置局部零件受力大 ,增大磨损 ,降低行走效率 ,一般设计时初定预紧力 P1 =1.2F ,最大紧力为 P2 = 2P1。根据 WY20 整机与行走机构的要求 ,设计时给定的初始条件如表 1 ,缓冲弹簧的结构尺寸计算见表 4-1。 表4-1缓冲弹簧结构尺寸计算根据图4-2所计算的结果 ,可以绘出缓冲弹簧如图 4-2的工作图。 图4-2缓冲弹簧的工作图第五章 减速器的方案设计613型液压挖掘机减速机构的设计是本次设计的一个重要环节。减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，减速器是一种相对精细的机械，使用它的目的是降低转速。5.1 减速器的功用与分类减速器的作用有以下几点： 增扭减速，降低发动机转速，增大扭矩； 变扭变速，工程机械作业时，牵引阻力变化围大，而燃机转速和扭矩的变化围不大，即使用液力机械式传动，采用了液力变矩器也不能满足要求，因此必须通过变换变速箱排档以改变传动系的传动比，改变工程机械的牵引力和运行速度，以适应阻力的变化； 实现空档，以利于发动机启动和发动机在不熄火的情况下停车。5.1.2 减速器的分类减速器的分类按其传动结构特点可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、蜗杆减速器、行星齿轮减速器四大类。下面对以上四种减速器的特点与用途作简要说明： 圆柱齿轮减速器：当传动比在8以下时，可采用单级圆柱齿轮减速器，大于8时，最好选用两级i=840和两级以上i40的减速器。两级和两级以上的圆柱齿轮减速器的传动布置型式有展开式、分流式和同轴式等到数种。它是所有减速器中应用最广的，它传递功率的围可从很小至40000KW，圆周速度也可以从很低至6070m/s，有的甚至于高达140m/s。其结构。 圆锥齿轮减速器：它用于输入轴和输出轴位置布置成相交的场合。因为圆锥齿轮常常是悬臂装在轴端的，且由于圆锥齿轮的精加工比拟困难，允许的圆周速度又较低，因此圆锥齿轮减速器的应用不如圆柱齿轮减速器那么广。其实物如图5.2示。 蜗杆减速器：主要用于传动比拟大i10的场合。当传动比拟大时，其传动结构紧凑，轮廓尺寸小。由于蜗杆传动效率较低，所以蜗杆减速器不宜在长期连续使用的动力传递中应用，其结构主要有蜗杆在上和蜗杆在下两种不同的形式。蜗杆圆周速度小于4m/s时最好采用蜗杆在下式，在啮合处能得到良好的润滑和冷却。但蜗杆圆周速度大于4m/s时，为防止搅油太甚， 发热过多，最好采用蜗杆在上式。其实物如图5.3示。 行星减速器：行星减速器的最大特点是传动效率高，传动比围广，其 传动效率可从10w到50000kw，体积和重量比普通齿轮减速器、蜗杆减速器小得多其结构如图5.4示。 图5.4 行星减速器5.2 减速器方案的选择与传动方案确实定5.2.1 减速器方案的选择行星齿轮减速器与普通齿轮减速器相比，前者具有许多突出的优点，已成为世界各国机械传动开展的重点。行星齿轮减速器的主要特点如下： 体积小、重量轻、结构紧凑、传递功率大、承载能力高； 传动效率高，工作可靠。行星齿轮传动由于采用了对称的分流传动结构，使作用中心轮和行星架等主要轴承上的作用力互相平衡，有利于提高传动效率；传动比大。适当选择传动类型和齿轮数，便可利用少数几个齿轮而获得很大的传动比；运动平稳、抗冲击和振动能力强。由于采用了数个结构一样的行星齿轮，均匀地分布于中心轮的周围，从而可以使行星轮与转臂的惯性力相互平衡；因此，综合考虑四种减速器的各特点和适用围，本次设计选用减速器为行星齿轮减速器。5.2.2 行星减速器传动方案的选定行星减速器的传动形式有很多种，以下对最为典型的三种传动形式作简要说明： 高速马达和定轴行星混合式行走减速机构此种传动系统一般采用定量的柱塞式、叶片式或齿轮式高速液压马达，行走液压系统压力一般采用中压，而马达的转速较高，最高时可以达到3000r/min。所以要求齿轮减速机构的传动比也比拟大。这种传动方式的部件通用化程度比拟高，便于安装、使用和维修，但是轴向和径向尺寸均较大，对中小型液压挖掘机的最小轴距和最小离地间隙都有一定的限制。 低速大转矩马达和一级定轴齿轮减速机构一级定轴齿轮减速器安装在履带架上，大齿轮和驱动轮装在同一轴上，小齿轮和行走马达装在同一轴上。这种方案的缺点是马达的径向尺寸大，低速大转矩马达的本钱较高，使用寿命也低于高速马达，在中小型液压挖掘机上的使用也爱到了限制。 斜盘式轴向柱塞马达和双行星排减速机构此机构析液压系统压力可以高达300MPa以上，马达转速一般在2200 r/min以，双行星排具有较大的传动比，省去了定轴齿轮传动，结构紧凑，适合于专业化批量生产。其中共齿圈式双行星排的结构有以下几种，如图5.5。比拟上述三种典型方案：a图为齿圈输出带动驱动轮，输出稳定，结构比拟紧凑，布局合理，同时也能获得较大的图为行星架输出，传动比、效率也较高；b图齿圈固定，这种结构设计较为复杂。因此本设计选择a图结构为减速器的传动方案。 a轴固定行星减速器 b齿圈固定行星减速器图5.5 行星减速器减速器传动比的分配由于单级齿轮减速器的传动比最大不超过10，当总传动比要求超过此值时，应采用二级或多级减速器。此时就应考虑各级传动比的合理分配问题，否如此将影响到减速器外形尺寸的大小、承载能力能否充分发挥等。根据使用要求的不同，可按如下原如此分配传动比： (1)使各级传动的承载能力接近于相等； (2)使减速器的外廓尺寸和质量最小； (3)使传动具有最小的转动惯量； (4)使各级传动齿轮的浸油深度大致相等。5.2.4 传动比公式推导对于a图的传动公式推导如下：运动学方程为： 5.1 5.2式中：为对应的太阳轮转速；为对应的齿轮圈转速；为对应的行星架转速。为特性参数，为对应的齿圈与太阳轮齿数之比下同连接方程为：0将连接方程代入运动方程，解得传动比i为： 5.3其中负号表示，太阳轮输入与齿圈的输出转向方向相反。5.3 行星减速器齿轮配齿与计算5.3.1 行星排齿轮的配齿行星排的正确啮合和传动，应满足四个配齿条件，即是传动比条件、同心条件、装配条件以与相邻条件。由第四章传动比计算，已经知道总传动比为i=41.19。传动比分配公式为： 5.4 计算得到传动比一二级分配方案为=6.75，取第一排太阳轮的齿数=15，齿圈计算公式为： (5.5) 式中：为第一排太阳轮齿数，为第一排齿圈齿数 计算得：为86 因为-为奇数，所以齿数修正量=0.5。 所以行星轮的齿数=+=36 5.6 因为第一排和第二排的齿圈数目都应为一样，所以第二排齿圈数目=86，第二排太阳轮齿数由公式：=16.86 5.717因为=69，为奇数。所以齿数修正量=0.5。由公式5.6可以计算出第二排行星轮的齿数=34。综合考虑取行星轮数目为3。本设计配齿结果如表5.1所示： 表5.1 双行星排各齿轮齿数排数太阳轮A齿数行星轮C齿数齿圈B数目行星轮数目第一排1536863第二排1734863选取中心轮A和行星轮C均采用20CrMnTi，渗碳淬火处理，齿面硬度为5862HRC，查参考文献4图612和图6-27，得=1,400和=340，中心轮A和行星轮C的加工精度为6级。齿轮采用42CrMo，调质硬度217259HB，查参考文献4图611和图626得=780和=260，齿圈B的加工精度为7级。由公式： m= (5.8) 式中：m为齿轮的模数；d为齿宽系数，由参考文献4表6-6查取0.6；为算式系数，由于是直齿传动取12.1；为综合系数，由参考文献4表6-15取值为1.8；为使用系数，由参考文献4表6-7取值为1.5；计算弯曲强度的行星轮间载荷分布不均匀系数，由参考文献4表7-12取值为1.3；为小齿轮形变系数图6-22取值为2.67； 由公式5.8计算得第一排行星齿轮的模数=5，第二排行星齿轮的模数=10。第行星排的中心距。太阳轮和行星轮： = 5.95915+36行星轮 和齿轮： = 5.10586-36 =125mm因为，所以，此行星排需要角度变位。以为标准中心距中心距变动系数为 y= 5.11 =一对变位齿轮作无侧隙啮合时，其啮合角为