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1、 精品文檔 你我共享 第一章 緒 論 1.1 液壓挖掘機(jī)在現(xiàn)代化建設(shè)中的作用 挖掘機(jī)，又稱挖掘機(jī)械（ excavating machinery) ，挖掘機(jī)是從事上方開挖的—種施工機(jī)械。單斗挖掘機(jī)工作過程中，以鏟斗的切削刃切削物料，挖掘高于或低于承機(jī)面的物料。鏟斗裝滿后提升，回轉(zhuǎn)至卸載地點(diǎn)并裝入運(yùn)輸車輛或卸至堆料場(chǎng)，卸空后的鏟斗再回轉(zhuǎn)并下降到挖掘位置開始下一次的挖掘。當(dāng)挖掘機(jī)挖完一段土后，機(jī)械移動(dòng)一段距離，以便繼續(xù)作業(yè)。因此，單斗液壓挖掘機(jī)是一種周期循環(huán)自行式作業(yè)的土方機(jī)械。其挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及經(jīng)過預(yù)松后的土壤和巖石。

2、 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 , 是一種廣泛應(yīng)用于建筑、鐵路、公路、等建設(shè)工程的工程機(jī)械，是各種土方石施工中必不可少的重要機(jī)械設(shè)備。 在建筑工程中，可用來挖掘基坑、排水溝，拆建筑，平整場(chǎng)地。還可利用不同的工作裝置進(jìn)行裝卸、吊裝、打樁等；在水利工程中，可用來開挖水庫、運(yùn)河、溝渠，疏浚和挖深河道等；在交通運(yùn)輸工程中，用來挖掘土方、建筑路基、平整地面和挖路旁排水溝；在礦業(yè)工程中，用來采掘礦石或煤，或裝載、鉆孔等。 據(jù)有關(guān)專家估算，全世界各種施工作業(yè)場(chǎng)約有 65%至 70%的土石方工程都是由挖掘機(jī)完成的。挖掘機(jī)是一種萬能型工程機(jī)械，目前已經(jīng)無可爭議地成為工程機(jī)械的第一主

3、力機(jī)種，在世界工程機(jī)械市場(chǎng)上己占據(jù)首位，并且仍在發(fā)展擴(kuò)大。挖掘機(jī)的發(fā)展主要以液壓技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)，其液壓系統(tǒng)已成為工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的主流形式。液壓挖掘機(jī) 對(duì)于減輕工人繁重的體力勞動(dòng)， 提高施工效率等都起著很重要的作用。 據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)， 一臺(tái)斗容量為 1.0 m 3 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 個(gè)工人一天的工作量。因此，大力發(fā)展液壓挖掘機(jī)，對(duì)于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和加快國民經(jīng) 濟(jì)的發(fā)展具有重大意義。 1.2 挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和基本類型 挖掘機(jī)的主要優(yōu)缺點(diǎn) 液壓挖掘機(jī)由于在動(dòng)力裝置和工作裝置之間采用

4、容積式液壓傳動(dòng)， 靠液體的壓力能 進(jìn)行工作，相對(duì)機(jī)械傳動(dòng)具有許多優(yōu)點(diǎn) : (1) 由于液壓傳動(dòng)是油管連接， 所以借助油管的連接可以方便靈活地布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， AAAAAA 精品文檔 你我共享 這是比機(jī)械傳動(dòng)優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)，以克 服長驅(qū)動(dòng)軸效率低的缺點(diǎn)。由于液壓缸的推力很大，又加之極易布置，在挖掘機(jī)等重型 工程機(jī)械上，已基本取代了老式的機(jī)械傳動(dòng)，不僅操作方便，而且外形美觀大方。 (2) 液壓傳動(dòng)裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。例如，相同功率液壓馬達(dá)的體積 為電動(dòng)機(jī)的 12%～13%。

5、液壓泵和液壓馬達(dá)單位功率的重量指標(biāo)， 目前是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī) 的十分之一，液壓泵和液壓馬達(dá)可小至 0.0025N/W( 牛 / 瓦 ), 發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)則約為 0.03N/W。 (3) 可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速， 調(diào)速范圍可達(dá) 1∶2000，并可在液壓裝置運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。 (4) 傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時(shí)速度較穩(wěn)定。正因?yàn)榇颂攸c(diǎn)，金屬切削機(jī)床中的磨床傳動(dòng)現(xiàn)在幾乎都采用液壓傳動(dòng)。 (5) 液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)——借助于設(shè)置溢流閥等， 同時(shí)液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。 (6) 液壓傳動(dòng)容易實(shí)

6、現(xiàn)自動(dòng)化——借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結(jié)合使用時(shí)，能很容易地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。 (7) 液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。 基于液壓傳動(dòng)的上述優(yōu)點(diǎn)， 液壓挖掘機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)相比， 具有下列主要特點(diǎn)： ①能無級(jí)調(diào)速且調(diào)速范圍大（最高與最低速度之比可達(dá) 1000： 1）；能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速（采用柱塞式油馬達(dá)，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可低到 1 轉(zhuǎn) / 分）；快速作用時(shí)，液壓元件產(chǎn) 生的慣性較小，并可作高速反轉(zhuǎn)（電動(dòng)機(jī)回轉(zhuǎn)部分的起動(dòng)力矩比其工作力矩大 50%，而油馬達(dá)則不大于 5%）。加速中等功率電動(dòng)機(jī)需 1

7、 秒鐘到數(shù)秒鐘，而加速油馬達(dá)只需 0.1 秒；傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，可吸收沖擊和振動(dòng)； ②大大改善了挖掘機(jī)的基本性能，挖掘力、牽引力大，機(jī)器重量輕，傳動(dòng)平穩(wěn)，作 業(yè)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓挖掘機(jī)與同級(jí)機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)相比，挖掘力大約 30%，例如 1.0 m 3 的液壓挖掘機(jī)鏟斗挖掘力為 120-150kN，而同級(jí)機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)只有 100kN左右。 挖掘機(jī)工作時(shí)最頻繁的是回轉(zhuǎn)和工作裝置的循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，速率不高，卻需要很大的作 用力，并且要求在短時(shí)間內(nèi)完成各種復(fù)雜的動(dòng)作。機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)完成這些動(dòng)作需要通 過摩擦離合器、減速器、制動(dòng)器、逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、提升和推壓機(jī)

8、構(gòu)等配合來完成。因此，機(jī) 械傳動(dòng)挖掘機(jī)不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且還要產(chǎn)生很大的慣性力和沖擊載荷。而液壓挖掘機(jī)則 AAAAAA 精品文檔 你我共享 不需要如此龐大和復(fù)雜的中間傳動(dòng)，大大簡化了結(jié)構(gòu)，也減少了易損件。因此，液壓挖掘機(jī)的質(zhì)量大約比同斗容量的機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)輕 30%，節(jié)省了鋼材的同時(shí)也降低了接地比壓。 ③安全可靠防過載，操作簡便、靈活、省力，司機(jī)的工作條件得到改善。更換工作裝置容易，不牽連轉(zhuǎn)臺(tái)上部的其他機(jī)構(gòu)，而機(jī)械式挖掘機(jī)則受到提升結(jié)構(gòu)和推壓機(jī)構(gòu)的牽連和限制。 ④易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化。便于組織大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)，進(jìn)一

9、步提高質(zhì)量、生產(chǎn)率和降低成本。 單斗液壓挖掘機(jī)大大改善了單斗挖掘機(jī)的技術(shù)性能，它挖掘力大、牽引力大、機(jī)器重量輕、傳動(dòng)平穩(wěn)、作業(yè)率高、結(jié)構(gòu)緊湊。綜上，液壓挖掘機(jī)逐步取代機(jī)械式挖掘機(jī)是必然的趨勢(shì)。 液壓挖掘機(jī)的基本類型及主要特點(diǎn) 液壓挖掘機(jī)有很多種類，下面從不同的角度對(duì)其進(jìn)行劃分。 （1）根據(jù)斗桿和動(dòng)臂剛性連接的方式來劃分 根據(jù)斗桿和動(dòng)臂剛性連接的方式的不同將液壓挖掘機(jī)分為正鏟、 反鏟、刨鏟、拉鏟、抓鏟（也稱抓斗）等形式。 正鏟挖掘機(jī)的鏟斗鉸裝于斗桿端部，由動(dòng)臂支持，其挖掘動(dòng)作由下向上，斗齒尖軌跡常呈弧線，適于開挖停機(jī)面以上的土壤。 反鏟挖掘機(jī)的鏟斗也與

10、斗桿鉸接，其挖掘動(dòng)作通常由上向下，斗齒軌跡呈圓弧線，適于開挖停機(jī)面以下的土壤。 刨鏟挖掘機(jī)的鏟斗沿動(dòng)臂下緣移動(dòng)，動(dòng)臂置于固定位置時(shí)，斗齒尖軌跡呈直線 , 因而可獲得平直的挖掘表面 , 適于開挖斜坡、邊溝或平整場(chǎng)地。 拉鏟挖掘機(jī)的鏟斗呈畚箕形，斗底前緣裝斗齒。工作時(shí) , 將鏟斗向外拋擲于挖掘面 上 , 鏟斗齒借斗重切入土中，然后由牽引索拉曳鏟斗挖土，挖滿后由提升索將斗提起，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn) 向卸土點(diǎn)，鏟斗翻轉(zhuǎn)卸土。可挖停機(jī)面以下的土壤，還可進(jìn)行水下挖掘，挖掘范圍大，但挖掘精確度差。 抓鏟挖掘機(jī)的鏟斗由兩個(gè)或多個(gè)顎瓣鉸接而成 , 顎瓣張開 , 擲于挖掘面時(shí)，瓣的刃口切入土中 , 利用

11、鋼索或液壓缸收攏顎瓣 , 挖抓土壤，松開顎瓣即可卸土，用于基坑或水下挖掘，挖掘深度大，也可用于裝載顆粒物料，它是土方工程中常用的中小型挖掘機(jī)，其 AAAAAA 精品文檔 你我共享 工作裝置可以拆換，換裝上不同鏟斗，可進(jìn)行不同作業(yè)，還可改裝成起重機(jī)、打樁機(jī)、夯土機(jī)等，故稱通用（多能）挖掘機(jī)。 （2）根據(jù)液壓挖掘機(jī)主要機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式來劃分 根據(jù)液壓挖掘機(jī)主要機(jī)構(gòu)是否全部采用液壓傳動(dòng)的方式， 將其分為全液壓傳動(dòng)和非全液壓（或稱半液壓）傳動(dòng)兩種。若挖掘、回轉(zhuǎn)、行走等幾個(gè)主要機(jī)構(gòu)的動(dòng)作均為液壓傳動(dòng)，則稱為全液壓挖掘機(jī)。若液壓挖掘機(jī)中的某一個(gè)機(jī)構(gòu)采用機(jī)械

12、傳動(dòng)則稱其為非全液壓挖掘機(jī)。一般來說，這種區(qū)別主要表現(xiàn)在行走機(jī)構(gòu)上，因?yàn)楣ぷ餮b置和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)必須是液壓傳動(dòng)，只有行走機(jī)構(gòu)可為機(jī)械傳動(dòng)。 （3）根據(jù)液壓挖掘機(jī)行走機(jī)構(gòu)類型來劃分 根據(jù)液壓挖掘機(jī)行走機(jī)構(gòu)的不同，液壓挖掘機(jī)可分為履帶式、輪胎式、汽車式、懸掛式和拖式。 履帶式液壓挖掘機(jī)應(yīng)用最廣，它支撐面積大，接地比壓小適合在松軟或泥濘場(chǎng)地進(jìn)行作業(yè)，下陷度笑，滾動(dòng)阻力也小，通過性能較好。履帶上有履齒，不易打滑，牽引附著性能好，，有利于發(fā)揮出較大的牽引力。履帶不怕扎、割等機(jī)械損傷。履帶銷子、銷套等運(yùn)動(dòng)副在使用中要磨損，要有張緊裝置調(diào)節(jié)履帶松緊度，兼起一定的緩沖作用。但履帶式行走裝置制造成本

13、高，運(yùn)行速度低，運(yùn)行和轉(zhuǎn)向時(shí)功率消耗大，零件磨損快，因此，挖掘機(jī)長距離運(yùn)行時(shí)需借助于其他運(yùn)輸車輛。 輪胎式液壓挖掘機(jī)具有行走速度快，機(jī)動(dòng)性能好，可在多種路面上行走且不損傷路面的特點(diǎn)。因而在城市建設(shè)中很受歡迎，缺點(diǎn)是接地比壓大，爬坡能力小，挖掘作業(yè)時(shí)需要用專門支腿支撐，以確保挖掘機(jī)的穩(wěn)定性和安全性。這種挖掘機(jī)一般都是四支點(diǎn)，但也有三支點(diǎn)的，與后輪形成三點(diǎn)支承，這種形式不需要再前軸上采用平衡懸掛，簡化了前橋結(jié)構(gòu)，減小了機(jī)械的轉(zhuǎn)彎半徑，提高了機(jī)動(dòng)性。 懸掛式液壓挖掘機(jī)是將工作裝置安裝在輪胎式或履帶式拖拉機(jī)上， 可以達(dá)到一機(jī)多用的目的，這種挖掘機(jī)拆裝方便，成本低廉。 汽車式液壓挖掘機(jī)

14、一般采用標(biāo)準(zhǔn)式的汽車底盤，速度快，機(jī)動(dòng)性好。 拖式液壓挖掘機(jī)沒有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，行走時(shí)由拖拉機(jī)牽引。 （4）根據(jù)工作裝置的結(jié)構(gòu)劃分 根據(jù)工作裝置結(jié)構(gòu)的不同， 可將其分為鉸鏈?zhǔn)胶蜕炜s臂式， 鉸鏈?zhǔn)焦ぷ餮b置應(yīng)用較為普遍。這種挖掘機(jī)的工作裝置靠各構(gòu)件繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)來完成作業(yè)。伸縮臂是挖掘機(jī)的動(dòng) AAAAAA 精品文檔 你我共享 臂由主臂及伸縮臂組成，伸縮臂可在主臂內(nèi)伸縮，還可以變幅。伸縮臂前端裝有鏟斗， 適于進(jìn)行平整和清理作業(yè)，尤其是休整溝坡。 1.3 國內(nèi)外液壓挖掘機(jī)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 研究現(xiàn)狀 到 20 世紀(jì) 80 年代

15、末，我國挖掘機(jī)生產(chǎn)廠已有 30 多家，生產(chǎn)機(jī)型達(dá) 40 余種。中、小型液壓挖掘機(jī)已形成系列，斗容有 0.1 ～ 2.5 m³等 12 個(gè)等級(jí)、 20 多種型號(hào)。但總的來說，我國挖掘機(jī)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(jìn)水平相 比，有很大的差距。改革開放以來，積極引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)，以促進(jìn)我國挖掘機(jī)行業(yè)的發(fā)展。通過數(shù)年引進(jìn)技術(shù)的消化、吸收、移植，使國產(chǎn)液壓挖掘機(jī)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(duì)液壓挖掘機(jī)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(dòng)了一些其他機(jī)械行業(yè)的制造廠加入液壓挖掘機(jī)

16、行業(yè)。幾年以柳工、玉柴、山河智能、三一重工和徐 挖機(jī)械等為代表的自主品牌挖掘機(jī)在短短兩三年的時(shí)間里占據(jù)了 20％的市場(chǎng)份額，進(jìn)展顯著。 國外挖掘機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀：從 20 世紀(jì)后期開始，國際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動(dòng)化的方向發(fā)展。開發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率 的挖掘機(jī)， 重視采用新技術(shù)、新工藝、 新結(jié)構(gòu)，加快標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展速度，更新設(shè)計(jì)理論，提高可靠性，延長使用壽命，加強(qiáng)對(duì)駕駛員的勞動(dòng)保護(hù)，改善駕駛員的 勞動(dòng)條件，迅速拓展電子化、自動(dòng)化技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用。我國的挖掘機(jī)市場(chǎng) 90%被外國獨(dú)資或合資企業(yè)壟斷，在我國一直處于薄弱

17、地位大型挖掘機(jī)甚至全部要依賴進(jìn)口。 發(fā)展趨勢(shì) 西方發(fā)達(dá)國家的液壓挖掘機(jī)產(chǎn)業(yè)起步早，發(fā)展好，技術(shù)成熟，產(chǎn)品齊全。其中以德 國、美國和日本為典型代表，這幾個(gè)國家的液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品具有較高的市場(chǎng)占有率。液 壓挖掘機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)為：從現(xiàn)在國際上液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)和產(chǎn)品規(guī)格上來看，在穩(wěn)定和 完善主力機(jī)型的基礎(chǔ)上向大型化、微型化方向發(fā)展；從功能上看，在滿足基本功能的基 礎(chǔ)上，向多功能化、專用化方向發(fā)展；從產(chǎn)品性能上看，向高效節(jié)能環(huán)?；?、自動(dòng)化、 信息化、智能化并能夠完成一些半自動(dòng)操作的方向發(fā)展。 1.4 課題設(shè)計(jì)的目的和意義 AAAAAA

18、 精品文檔 你我共享 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)強(qiáng)化對(duì)基本知識(shí)和基本技能的理解和掌握 , 培養(yǎng)學(xué)生收集資料和調(diào)查 研究的能力 , 一定的方案比較、 論證的能力和一定的理論分析與設(shè)計(jì)運(yùn)算能力 , 進(jìn)一步提 高應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪圖的能力以及編寫編制能力，還可鞏固、加深對(duì)我們所學(xué)的基礎(chǔ)理論、 基本技能和專業(yè)知識(shí)的掌握，使之系統(tǒng)化、綜合化。此外還可使我們掌握資料的收集和 分析、相關(guān)規(guī)范的選擇和運(yùn)用。另外還可培養(yǎng)我們獨(dú)立思考問題和解決問題的能力和對(duì) 各個(gè)部件進(jìn)行合理布置 , 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核 , 綜合思考、嘗試用不同的方法去解決設(shè)計(jì)中出 現(xiàn)的各種問題和協(xié)調(diào)各種矛盾的

19、能力。 1.5 設(shè)計(jì)任務(wù) 1. 行走系的總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，繪制總裝配圖； 2. 行走裝置的選型及設(shè)計(jì)； 3. 張緊裝置的選型及設(shè)計(jì)； 4. 履帶的選型及設(shè)計(jì)； 5. 零部件設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制零、部件圖。 AAAAAA 精品文檔 你我共享 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1

20、履帶式液壓挖掘機(jī)的組成 液壓挖掘機(jī)的組成與機(jī)械式挖掘機(jī)一樣的部分是發(fā)動(dòng)機(jī)、工作裝置、回轉(zhuǎn)裝置和行 走裝置幾大部分組成，它所特有的部分為液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的主要組 成部分有液壓泵、控制閥、液壓缸、液壓馬達(dá)、郵箱等。電氣控制系統(tǒng)的組成主要有發(fā) 動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、泵控制系統(tǒng)、傳感器等。如圖 2.1 所示。 圖 2.1 液壓挖掘機(jī) 1- 鏟斗油缸； 2- 斗桿油缸； 3- 動(dòng)臂油缸

21、； 4- 回轉(zhuǎn)油馬達(dá)； 5- 冷卻器； 6- 濾油器； 7- 磁性濾油器； 8-液壓油箱； 9- 油泵； 10- 背壓閥； 11- 后四路組合閥； 12- 前四路組合閥； 13- 中央回轉(zhuǎn)接頭； 14- 回轉(zhuǎn)制動(dòng)閥； 15- 限速閥； 16 行走油馬達(dá) 2.2 設(shè)計(jì)依據(jù) 履帶式行走裝置的主要特點(diǎn) ①支撐面積大， 接地比壓?。ㄒ话銥?4-8N/ cm 2 ）適合在松軟或泥濘場(chǎng)地進(jìn)行作業(yè)， 下陷度小，滾動(dòng)阻力也小，通過性能較好，轉(zhuǎn)彎半徑小，機(jī)動(dòng)靈活。 ②履帶上有履齒，不易打滑，牽引附著性能好，有利于發(fā)揮出較大的牽引力 ( 通常 每條

22、履帶的牽引力可達(dá)機(jī)重的 35-40%)。液壓挖掘機(jī)的行走牽引力與機(jī)重之比大大高于 AAAAAA 精品文檔 你我共享 機(jī)械挖掘機(jī)，這使得行速和爬坡能力都大為提高。并且液壓挖掘機(jī)的 2 條履帶分別由各自的液壓馬達(dá)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)， 可逾越溝渠等障礙物或是實(shí)現(xiàn)就地轉(zhuǎn)向， 使通過能力大為提高。 ③履帶不怕扎、割等機(jī)械損傷。履帶銷子、銷套等運(yùn)動(dòng)副在使用中要磨損，要有張緊裝置調(diào)節(jié)履帶松緊度，兼起一定的緩沖作用。 ④傳動(dòng)性能改善，工作平穩(wěn)、安全可靠。采用液壓傳動(dòng)后，可以實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速且調(diào)速范圍大（最高和最低速度之比可達(dá) 1000:1 ）；能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速（

23、采用柱塞式液壓馬達(dá)，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可低到 1 轉(zhuǎn) / 分）；液壓元件的運(yùn)動(dòng)慣性較小并可做高速反轉(zhuǎn)，因此在挖掘機(jī)工作中換向頻繁的情況下動(dòng)作平穩(wěn)、沖擊很小。 ⑤結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，重量大，運(yùn)動(dòng)慣性大，而且沒有像輪胎那樣的緩沖和減震的作用，因此影響它的行走速度的提高。同時(shí)使用過程中磨損嚴(yán)重，維修量較大。 2.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù) ① 機(jī)重 20T ② 斗容量 0.8 m3 ③ 最大行走速度 3-5Km/h ④ 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 110Kw ⑤ 最低爬坡能力 35 ° 2.3 總體設(shè)計(jì)原則 因?yàn)樾凶哐b置兼有液壓挖掘機(jī)的支撐和運(yùn)行兩大功能， 因此液壓挖

24、掘機(jī)行走裝置應(yīng) 盡量滿足以下要求： 1）應(yīng)有較大的驅(qū)動(dòng)力，使挖掘機(jī)在濕軟或高低不平等不良地面上行走時(shí)具有良好 的通過性能、爬坡性能和轉(zhuǎn)向性能。 2）在不增大行走裝置高度的前提下使挖掘機(jī)具有較大的離地間隙，以提高其不平 地面上的越野性能。 3）行走裝置具有較大的支撐面積或較小的接地比壓，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)生下滑和超速溜坡現(xiàn)象，以提高挖掘機(jī)的安全性。 5）行走裝置的外形尺寸應(yīng)符合道路運(yùn)輸?shù)囊蟆? 2.4 動(dòng)力裝置的比較與選型 常用在履帶式液壓挖掘機(jī)的動(dòng)力源形式主要有以下三種： 電動(dòng)機(jī)，柴油機(jī)，蒸汽機(jī)。

25、 AAAAAA 精品文檔 你我共享 它們分別有各自不同的特點(diǎn)： （1） 電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是調(diào)速、啟動(dòng)、制動(dòng)性能好，控制器簡單，短時(shí)過載能力強(qiáng)。還可以在重負(fù)載條件下，實(shí)現(xiàn)均勻、平滑的無級(jí)調(diào)速，而且調(diào)速范圍較寬。但是其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較高，換向器與電刷處有火花放電，需定期維護(hù)，且需要使用直流電源。 而交流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是使用方便，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，結(jié)構(gòu)牢固不需維護(hù)。但是功率因數(shù)較低，調(diào)速、啟動(dòng)、制動(dòng)性能差，若要性能好，則控制器復(fù)雜。其中的三相異步電動(dòng)機(jī)如圖 2.2 所示。

26、 圖 2.2 三相異步電動(dòng)機(jī) （2）柴油機(jī) 柴油機(jī)是一種動(dòng)力機(jī)械， 它以柴油為燃料，將柴油燃燒而產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 柴油機(jī)廣泛應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國防及人民日常生活中。 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率高、燃油經(jīng)濟(jì)性較好，它壓縮比大，采用壓縮空氣的辦法提高空 氣溫度，使空氣溫度超過柴油的自燃燃點(diǎn)， 因此，無需點(diǎn)火系。 并且扭矩大， 工作可靠，壽命長，比汽油機(jī)更節(jié)能、環(huán)保和低 CO2排放。 柴油機(jī)的冒黑煙、噪聲大、冬天冷啟動(dòng)困難的傳統(tǒng)形象已經(jīng)借助于高壓直

27、噴、可變幾何增壓、可變渦流比進(jìn)氣系統(tǒng)、廢氣中冷再循環(huán)、廢氣后處理裝置的應(yīng)用而成為了歷史。其發(fā)展方向是研究使用輕質(zhì)燃油和降低摩擦損失、進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的輕量化、高速化、低油耗、低噪聲和低污染。 AAAAAA 精品文檔 你我共享 圖 2.3 柴油機(jī)縱剖視圖 （3）蒸汽機(jī) 蒸

28、汽機(jī)是一個(gè)能夠?qū)⒄羝械膭?dòng)能轉(zhuǎn)換為功的熱機(jī)。 火車頭和輪船等都曾使用蒸汽 機(jī)來驅(qū)動(dòng)。蒸汽機(jī)徹底改變?nèi)祟惿a(chǎn)和生活面貌 . 從此人類進(jìn)入了 " 蒸汽時(shí)代 " 。蒸汽機(jī) 的缺點(diǎn)是：離不開既笨重又龐大的鍋爐；蒸汽的壓力和溫度不能過高，排氣壓力不能過 低，熱效率很低（僅為 23%左右）；它是一種往復(fù)式機(jī)器，工作過程是不連續(xù)的，慣性 力限制了轉(zhuǎn)速的提高；功率也比較低 。后來，內(nèi)燃機(jī)最終以其重量輕，體積小、熱效 率高和操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，在船舶和機(jī)車上逐漸取代了蒸汽機(jī)。汽輪機(jī)則以其熱效率高、 單機(jī)功率大、 轉(zhuǎn)速高、單位功率重量輕和運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)， 將蒸汽機(jī)排擠出了電站。 蒸

29、 汽機(jī)慢慢退出了它曾經(jīng)輝煌一時(shí)的歷史舞臺(tái)，成為了人類工業(yè)發(fā)展歷史的見證和紀(jì)念。 由于液壓挖掘機(jī)屬于移動(dòng)式工程機(jī)械，經(jīng)常在野外作業(yè)，環(huán)境惡劣，需要挖掘機(jī)輕 AAAAAA 精品文檔 你我共享 便靈活，應(yīng)具有良好的機(jī)動(dòng)性以適應(yīng)環(huán)境及作業(yè)的需要，因此將既笨重又龐大的蒸汽機(jī) 不予考慮，而電動(dòng)機(jī)由于受到電源、電纜的限制，也不適用于液壓挖掘機(jī)。綜上所述， 熱效率高、扭矩大、工作可靠的柴油機(jī)成為液壓挖掘機(jī)動(dòng)力源的最佳選擇。 2.5 工作裝置的比較與選擇 工作裝置是直接完成挖掘任務(wù)作業(yè)的裝置。它由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗等三部分鉸接而

30、 成。液壓挖掘機(jī)工作裝置的主要運(yùn)動(dòng)有動(dòng)臂升降、斗桿伸縮和鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)（如圖 2.4 ）， 都用往復(fù)式雙作用液壓缸控制。 圖 2.4 液壓挖掘機(jī)的主要運(yùn)動(dòng) 1- 動(dòng)臂升降； 2- 斗桿伸縮； 3- 鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)（挖、卸）； 4- 整機(jī)回轉(zhuǎn)； 5- 行走與轉(zhuǎn)彎 為了適應(yīng)和滿足各種不同施工作業(yè)的工況和需要，液壓挖掘機(jī)可以更換、配裝多種 工作裝置，如挖掘、起重、裝載、平整、夾鉗、推土、沖擊錘等多種作業(yè)工作裝置（如 圖 2.5 ）。

31、 AAAAAA 精品文檔 你我共享 圖 2.5 液壓挖掘機(jī)的多種作業(yè)工作裝置 液壓挖掘機(jī)的作業(yè)工作裝置的功用是進(jìn)行挖掘作業(yè)， 根據(jù)斗桿和動(dòng)臂剛性連接的方 式可將其分為正鏟和反鏟兩種。 反鏟工作裝置 反鏟工作的特點(diǎn)是先將鏟斗向前伸出，讓動(dòng)臂帶著鏟斗落在

32、工作面上，然后使斗桿 油缸或鏟斗油缸繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，完成挖掘過程；在動(dòng)臂油缸大腔通入壓力油后，使動(dòng)臂提 升并回轉(zhuǎn)到卸料地點(diǎn)，翻轉(zhuǎn)鏟斗使斗口朝下卸料?？斩贩祷貢r(shí)，應(yīng)加快行程，以提高效 率。反鏟最適宜挖掘停機(jī)面以下的工作面，如基坑、溝槽等。是建筑工程中最常用的一 種工作裝置。 鉸接式反鏟反鏟最常用的結(jié)構(gòu)形式， 動(dòng)臂、斗桿和鏟斗等部件彼此鉸接 （如圖 2.6 ）， 由液壓缸的帶動(dòng)各部件繞鉸接點(diǎn)擺動(dòng)，完成作業(yè)的全套動(dòng)作。 AAAAAA 精品

33、文檔 你我共享 圖 2.6 反鏟 1—斗桿油缸； 2—?jiǎng)颖郏?3—油管； 4—?jiǎng)颖塾透祝? 5—鏟斗； 6—斗齒； 7—側(cè)齒； 8—連桿； 9—搖桿； 10—鏟斗油缸； 11—斗桿 動(dòng)臂 動(dòng)臂是反鏟的主要部件，其結(jié)構(gòu)有整體式和組合式兩種。 1）整體式動(dòng)臂。 優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕、剛度大。缺點(diǎn)是可更換的工作裝置少，通用性差。多用 于長期作業(yè)條件相似的挖掘機(jī)上。整體式動(dòng)臂又可分為直動(dòng)臂和變動(dòng)臂兩種。

34、其中的直 動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、制造方便，主要用于懸掛式液壓挖掘機(jī)，但它不適用于通用挖 掘機(jī)；彎動(dòng)臂是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)型式，可以使挖掘機(jī)有較大的挖掘深度，正符合 挖掘機(jī)反鏟作業(yè)的要求。 2）組合式動(dòng)臂。 如圖 2.7 所示，組合式動(dòng)臂用輔助連桿或液壓缸 3 或螺栓連接而成。 上、下動(dòng)臂之 間的夾角可用輔助連桿或液壓缸來調(diào)節(jié)，雖然使結(jié)構(gòu)和操作復(fù)雜化，但在挖掘機(jī)作業(yè)中 可隨時(shí)大幅度調(diào)整上、下動(dòng)臂之間的夾角，從而提高挖掘機(jī)的作業(yè)性能，尤其在用反鏟 或抓斗挖掘窄而深的基坑時(shí)，容易得到較大距離的垂直挖掘軌跡，提高挖掘質(zhì)量和生產(chǎn) 率。組合式動(dòng)臂的優(yōu)

35、點(diǎn)是，可以根據(jù)作業(yè)條件隨意調(diào)整挖掘機(jī)的作業(yè)尺寸和挖掘力，且 調(diào)整時(shí)間短。此外，它的互換工作裝置多，可滿足各種作業(yè)的需要，裝車運(yùn)輸方便。其 缺點(diǎn)是質(zhì)量大，制造成本高，一般用于中、小型挖掘機(jī)上。 AAAAAA 精品文檔 你我共享 圖 2.7 組合式動(dòng)臂 1—下動(dòng)臂； 2—上動(dòng)臂； 3—連桿或液壓缸 反鏟斗 反鏟的鏟斗形式， 尺寸與其作業(yè)對(duì)象有關(guān)。 為滿足

36、各種挖掘作業(yè)的需求， 在同一臺(tái) 挖掘機(jī)上可配裝以多種結(jié)構(gòu)形式的鏟斗，如圖 2.8 為反鏟常用鏟斗形式。鏟斗的斗齒采 用裝配式，其形式有橡膠卡銷式和螺栓連接式，如圖 2.9 所示。 圖 2.8 反鏟常用鏟斗結(jié)構(gòu) 1—齒座； 2—斗齒； 3—橡膠卡銷； 4—卡銷； 5、 6、 7—斗齒板 AAAAAA 精品文檔 你我共享

37、 圖 2.9 斗齒安裝形式 （ a） 螺栓連接； （ b）橡膠卡銷連接 1—卡銷； 2—橡膠卡銷； 3—齒座； 4—斗齒 正鏟工作裝置 用正鏟工作時(shí)，先將鏟斗下放到工作底部， 然后在鏟斗自下而上作提升運(yùn)動(dòng)的同時(shí)， 使斗桿向外推出（或降落動(dòng)臂使斗桿壓出），在工作面上挖出一個(gè)弧形地帶后，斗內(nèi)裝 滿土，完成一次挖掘作業(yè)，然后再回轉(zhuǎn)，目的在于準(zhǔn)確卸料。液壓挖掘機(jī)正鏟斗的卸料 方式有翻轉(zhuǎn)式與底卸式兩種。前者通過鏟斗油缸轉(zhuǎn)動(dòng)鏟斗卸料，后者則通過開斗油缸， 打開顎形斗底卸料。轉(zhuǎn)臺(tái)反向回轉(zhuǎn)時(shí)，使動(dòng)臂帶著空斗返回原工作面，反轉(zhuǎn)過程中同時(shí) 放下鏟

38、斗，準(zhǔn)備下一次挖掘。 單斗液壓挖掘機(jī)的正鏟結(jié)構(gòu)如圖 2.10 所示，主要由動(dòng)臂 2、動(dòng)臂油缸 1、鏟斗 5、 斗底油缸 4 等組成。 圖 2.10 正鏟 1- 動(dòng)臂油缸； 2- 動(dòng)臂； 3- 加長臂； 4- 斗底油缸； 5- 鏟斗； 6- 斗桿； 7- 斗桿油缸； 8- 液壓軟管 鏟斗的斗底利用液壓缸來開啟， 斗桿 6 是鉸接在動(dòng)臂的頂端， 由雙作用的斗桿油缸 7 使其轉(zhuǎn)動(dòng)。 斗桿油缸的一端鉸接在動(dòng)臂上， 另一端鉸接在斗桿上。 其

39、鉸接形式有兩種： 一種是鉸接在斗桿的前端；另一種是鉸接在斗桿的尾端。 AAAAAA 精品文檔 你我共享 動(dòng)臂均為單桿式，頂端呈叉形，以便與斗桿鉸接。動(dòng)臂有單節(jié)的和雙節(jié)的兩種。單節(jié) 的動(dòng)臂有長短兩種備品，可根據(jù)需要更換。雙節(jié)的動(dòng)臂則由上、下兩節(jié)拼裝而成，根據(jù)拼 裝點(diǎn)的不同，動(dòng)臂的工作長度也不同。 總體看來，正鏟挖掘機(jī)主要適用于挖掘停機(jī)地面以上的土石方，也可以挖掘停機(jī)地面以下不深的地方。而反鏟挖掘機(jī)最適用于開挖停機(jī)面以下的土方，如基坑、渠道、管溝的土方，但也可開挖停機(jī)面以上的土方。反鏟挖掘機(jī)的作業(yè)方式可用于路塹挖掘、填筑路堤、平面挖掘、建筑物基礎(chǔ)的

40、挖掘和溝槽挖掘等工程施工。反鏟功能更強(qiáng)，更普遍和常用，此次設(shè)計(jì)中選擇反鏟。又根據(jù)上文中兩種動(dòng)臂結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，根據(jù)組合式 動(dòng)臂的優(yōu)點(diǎn)：可隨意調(diào)節(jié) 挖掘機(jī)的作業(yè)尺寸和挖掘力， 調(diào)整方便且快， 互換工作裝置多，通用性好，更加符合本次設(shè)計(jì)通用挖掘機(jī)的要求，因此最終選擇組合式動(dòng)臂反鏟裝置作為此次設(shè)計(jì)的工作裝置。

41、AAAAAA 精品文檔 你我共享 第三章 主要參數(shù)的確定 3.1 總體幾何尺寸的確定 在此次設(shè)計(jì)中，按照標(biāo)注選定法、理論分析法得出的參數(shù)值不可能是完全精確的、切合實(shí)際情況的。通常在設(shè)計(jì)開始時(shí)的一些參數(shù)還不能利用以上方法完全確定，因此，有的參數(shù)采用了經(jīng)驗(yàn)公式法進(jìn)行估算和確定。 （1）驅(qū)動(dòng)輪與導(dǎo)向輪軸向中心距 l1 ： 1 l1 K i G 3 = 10 9 1 1.0 20 3 2715 mm 上式中， Ki 為尺寸系數(shù)（ 1.0 ～1.2 ）。

42、(2) 軌距 B: 1 B KBG3 1 0.66 20 109 3 1800 mm 上式中， K B 為尺寸系數(shù)（ 0.65 ～0.85 ）。 (3) 履帶接地長度 L 0 因?yàn)橐簤和诰驒C(jī)的接近角 1和離去角 2 較小，可近似認(rèn)為軸距 l 1 等于履帶支撐面長 度 L 0 ，即 L 0 =l 1 =2715 mm （4）履帶板寬度 b： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式： L0 G 2b q 得： b G 2L0 q 代入數(shù)據(jù)：

43、 b 20 104 0.614m 614 mm 2715 0.06 2 10 6 AAAAAA 精品文檔 你我共享 根據(jù)《 JG/T 57-1999 液壓挖掘機(jī)履帶》標(biāo)準(zhǔn)選取 b=600 mm （5）底盤總寬 C C=B+b =1800+600 =2400 mm

44、 第四章 四輪一帶及其他部件的選型設(shè)計(jì) AAAAAA 精品文檔 你我共享 4.1 履帶的選型設(shè)計(jì) 履帶是用來將履帶式機(jī)械的重量傳給地面，并保證履帶式機(jī)械能發(fā)出足夠的驅(qū)動(dòng) 力。履帶承受很大拉力，且在泥砂中工作，主要損壞形式是磨損，其中主要是履帶銷和 銷套之間鉸鏈處的磨損，它使履帶節(jié)距變長，銷套和驅(qū)動(dòng)鏈輪齒面間的嚙合點(diǎn)逐漸向齒 頂方向外移，最終引起跳齒和掉軌。另外，與驅(qū)動(dòng)鏈輪嚙合的銷套表面磨損也很嚴(yán)重。 履刺也易磨損。因

45、此，對(duì)履帶的設(shè)計(jì)要求是：附著力大、滾動(dòng)阻力和轉(zhuǎn)向阻力小、耐磨 性好、重量小。 履帶板結(jié)構(gòu) 履帶結(jié)構(gòu)有整體式和組成式兩種。 整體式履帶是在履帶板上帶嚙合齒，直接與驅(qū)動(dòng)輪嚙合，履帶板本身成為支重輪等 輪子的滾動(dòng)軌道。整體式履帶每一節(jié)履帶鑄造成整體，結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、易拆裝，但 銷孔間隙大、易進(jìn)泥沙、易磨損，適于高速車輛。如東方紅 -60 推土機(jī)和機(jī)械式挖掘機(jī) W1001系用整體式。 組成式履帶裝置 ( 如圖 4.1) 由履帶板 1, 鏈軌結(jié) 2、3, 履帶銷 4 和銷套 5 組成，履帶銷子和襯套的配合為 0.15 一 0.45mm的過盈緊配合，裝配

46、時(shí)要在 40L 以上的壓床上進(jìn)行。這種結(jié)構(gòu)密封性能好，泥砂不易進(jìn)人相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)面，因此使用壽命長。組成式履帶零部 件通用化程度高，易損件容易購置，所以維修、更換方便，制選成本低。其缺點(diǎn)是零件 多，制造復(fù)雜，拆裝困難。 ( 圖 4.1) ，液壓挖掘機(jī)屬于低速車輛，且目前，履帶式液壓 挖掘機(jī)普遍采用組合式履帶，因此，在此次設(shè)計(jì)中選擇組合式履帶。 AAAAAA 精品文檔 你我共享

47、 圖 4.1 組合式履帶 1- 履帶板； 2、 3- 左右鏈軌結(jié)之； 4- 履帶銷； 5- 履帶銷套； 6- 螺檢； 7- 鎖緊螺母 履帶板的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)用途不同，通常分為普通用、濕地用、沼澤地用和巖石地用 等履帶板。 (1) 普通履帶板如圖 4.2 中 a、b、c 所示。其中單筋式履帶板，牽引力大，用子推土機(jī)，雙筋式履帶板，剛度大，兼有牽引性能和轉(zhuǎn)向性能，用于裝載機(jī)。三筋式履帶板用于挖掘機(jī)

48、。 (2) 濕地、招澤地履帶板一般有三角形和四邊形 ( 從履帶縱向剖面看 ) 如圖 4.2 中 d 所示。前者為履帶推土機(jī)用，后者多為履帶式挖掘起重機(jī)用。 (3) 巖石地履帶板為加強(qiáng)履帶板，同時(shí)為防止側(cè)滑，在兩側(cè)有加強(qiáng)筋。如圖 4.2 中 e 所示。 AAAAAA 精品文檔 你我共享 圖 4.2 履帶板結(jié)構(gòu) 根據(jù)此次設(shè)計(jì)的內(nèi)容為工程機(jī)

49、械中的中型液壓挖掘機(jī)的底盤，作業(yè)地面為普通土 壤，因此根據(jù)用途選用普通履帶板中的三筋式履帶板。三筋式履帶板由于筋多是履帶板 強(qiáng)度和剛度提高，稱重能力大，適用于挖掘機(jī)。 履帶板采用軋制， 因?yàn)榭梢怨?jié)省材料， 提高質(zhì)量。選取 40Mn2Si 鋼材作為履帶板的 材料，調(diào)質(zhì)處理后中頻淬火，板體硬度為 HRC38-45. 履帶板節(jié)距 履帶節(jié)距通常隨機(jī)重 G 的增加而線型增大，通常用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： tr (10 ~ 13)4 G （mm） 代入數(shù)據(jù)，得 tr =211mm。根據(jù)《 JG/T 57-1999 液壓挖掘機(jī)履帶》標(biāo)準(zhǔn)選取規(guī)格系

50、 列為 LD216 的履帶，其名義節(jié)即為 216mm，履帶板寬 600mm。經(jīng)計(jì)算選取履帶板節(jié)數(shù) 為 40節(jié)。 選取結(jié)果：履帶 LD216 600-40 JG/T 57 4.2 驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)輪用以將動(dòng)力傳給履帶。 驅(qū)動(dòng)輪和履帶的嚙合質(zhì)量影響動(dòng)力的傳遞和行駛的均 勻性。驅(qū)動(dòng)輪和履帶嚙合中的摩擦損失超過齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)的幾倍，這是由干嚙合表面 粗糙，工作條件惡劣和嚙合過程中產(chǎn)生沖擊而造成的。 驅(qū)動(dòng)輪主要參數(shù)的確定 （ 1）驅(qū)動(dòng)輪輪齒的節(jié)距 r 驅(qū)動(dòng)輪輪齒的節(jié)距 r 與前述相應(yīng)的履帶板節(jié)距一致。 （ 2）驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù) Z

51、 AAAAAA 精品文檔 你我共享 卷繞在驅(qū)動(dòng)輪上的履帶板數(shù)目 Z'增加，使履帶運(yùn)動(dòng)速度均勻性好，鉸鏈摩擦損失減 少，但使驅(qū)動(dòng)輪直徑增大， 引起底盤高度及重量增加。 一般 Z’在 12-15 之間，可為整數(shù)， 也可為 0.5 的倍數(shù)。為增加驅(qū)動(dòng)輪使用壽命，一般 Zd =2Z'，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)為偶數(shù)時(shí)， 驅(qū)動(dòng)輪上有一半齒不參加嚙合，待齒面磨損嚴(yán)重后，拆下重裝時(shí)，使未參加嚙合的齒開始工作，以增加使用壽命。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)為奇數(shù)時(shí)，則驅(qū)動(dòng)輪上各齒輪流與節(jié)銷嚙合同 樣增加使用壽命。其齒數(shù)通常取 23-27，本設(shè)計(jì)中取 Z d =25。

52、 （ 3）驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓半徑 rk 的確定：驅(qū)動(dòng)輪的節(jié)圓半徑按下式計(jì)算 : t r rk mm 2sin 360 Z d 代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得 rk =434mm （ 4）驅(qū)動(dòng)輪齒形設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)鏈輪的齒形應(yīng)根據(jù)嚙合的需要來確定。 每一個(gè)履帶銷進(jìn)入嚙合時(shí)都是將前一個(gè) 。 已經(jīng)嚙合的履帶銷作為轉(zhuǎn)動(dòng)中心，相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)了 360 ，在這瞬間，銷套和驅(qū)動(dòng)鏈輪齒面 Zd 間有突然的沖擊。從理論上講，各履帶銷中心應(yīng)分布在驅(qū)動(dòng)鏈輪的同一圓周上，但實(shí)際 上由于履帶節(jié)距公差較大以及由于磨損而節(jié)距變長， 分布在驅(qū)動(dòng)鏈輪各齒間的各履帶銷 中心就不一定在同一圓周上，

53、剛進(jìn)入嚙合的履帶銷離輪心最遠(yuǎn)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，才逐漸 往輪心方向移動(dòng)，在這過程中銷套和齒面之間產(chǎn)生滑磨。 因此，對(duì)驅(qū)動(dòng)輪齒形的設(shè)計(jì)要求為 : (1) 使履帶節(jié)銷順利地進(jìn)入和退出嚙合，減少接觸面的沖擊力。 (2) 齒面接觸應(yīng)力應(yīng)小，以減少磨損。 (3) 當(dāng)履帶節(jié)距因磨相而增大時(shí)，履帶節(jié)銷與驅(qū)動(dòng)輪齒仍能保持工作，不致脫鏈。此次設(shè)計(jì)選擇單圓弧—直線的齒形，這種齒形中，齒谷圓弧和工作面圓弧由同一圓 弧組成，如圖 4.3 所示。單圓弧—直線的齒形確定法如下 : ①齒谷半徑 r r =0.585d 式中 d - 節(jié)銷 ( 銷套 ) 直徑。根據(jù)《 JG

54、/T 57-1999 液壓挖掘機(jī)履帶》查取 d=72mm， AAAAAA 精品文檔 你我共享 代入數(shù)據(jù)得： r=41.78mm ②根圓直徑 Dg Dk - d 代入數(shù)據(jù)得： Dg =796mm ③頂圓直徑 De = Dk （0.3 - 0.4）d 代入數(shù)據(jù)得： De =896mm ④齒谷距離 S=2.5r 代入數(shù)據(jù)得： S=104mm 圖 4.3 單圓弧—直線

55、齒形 關(guān)于驅(qū)動(dòng)輪的細(xì)部結(jié)構(gòu)件及詳細(xì)尺寸見附錄零件圖。 ( 三) 驅(qū)動(dòng)輪強(qiáng)度計(jì)算 按機(jī)械零部件的計(jì)算方法驗(yàn)算輪齒的齒而接觸強(qiáng)度。 驅(qū)動(dòng)輪輪齒齒面擠壓應(yīng)力應(yīng)滿 足： G j 184 bd  j  （MPa） 20 103 184 26.5 72 595.66 MPa AAAAAA 精品文檔 你我共享 式中 :b 一驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓上的輪齒寬度， b=26.5mm，d—節(jié)銷 ( 銷套 ) 直徑。 許用擠壓壓力 j =500-1000MPa， j j ，驅(qū)動(dòng)輪強(qiáng)

56、度符合要求。 為提高耐磨性，選擇較高淬透性和較低熱敏感性材料制造，以提高其使用壽命，選 擇 50Mn，鑄造，淬火后硬度為 HRC50-57. 4.3 導(dǎo)向輪選型設(shè)計(jì) 導(dǎo)向輪也稱張緊輪，其功用是支撐履帶和引導(dǎo)履帶正確卷繞。同時(shí)導(dǎo)向輪與張緊裝置一起使履帶保持一定的張緊度，并緩和從地面?zhèn)鱽淼臎_擊力，從而減輕履帶在運(yùn)動(dòng)中的振跳現(xiàn)象，以免引起劇烈的沖擊和額外功率消耗，減緩履帶銷和銷套之間的磨損。履帶張緊后，還可防止它在運(yùn)動(dòng)過程中脫落。 導(dǎo)向輪的輪面是中間凸起的，凸起的寬度便于卡入兩條履帶軌之間。導(dǎo)向輪采用油 塞灌油潤滑，材料選擇 45 號(hào)鋼鑄造，表面淬火

57、，淬硬層為 4—6mm，硬度達(dá) HRC55 以上。輪緣通常不加工。張緊輪軸選用 40Cr 制造，調(diào)質(zhì)處理，硬度達(dá) HB285—321，軸通常不轉(zhuǎn)動(dòng)，采用滑動(dòng)軸承。 圖 4.4 導(dǎo)向輪 導(dǎo)向輪的主要尺寸如圖 4.4 所示，將其設(shè)計(jì)如下： AAAAAA 精品文檔 你我共享 最大外圓直徑 D=810mm， D1 =760mm，導(dǎo)向輪的中問擋肩環(huán)

58、寬度為 F.=105，導(dǎo)向 輪厚度 E=240，安裝尺寸 A=400mm，B=455,mm， d1 =85mm,d2 =100mm. 4.4 支重輪選型設(shè)計(jì) 支重輪用來將整機(jī)重量傳到履帶上，使整機(jī)沿履帶軌道滾動(dòng)，并夾持履帶，不使其橫向滑脫，在轉(zhuǎn)向時(shí)，迫使履帶在地面上滑移。 支重輪在泥水中工作，且承受強(qiáng)烈沖擊，工作條作惡劣，因此要求其輪緣耐磨，密封可靠，通常采用雙金屬滑移軸套和浮動(dòng)油封進(jìn)行密封。目前國內(nèi)、外履帶工程機(jī)械支重輪主要有兩種結(jié)構(gòu)形式，直軸式和凸肩軸式兩種，直軸式結(jié)構(gòu)簡單，零件少，工藝性好，但承受軸向力稍差，適用于挖掘機(jī)類。凸肩軸式能承受較大的軸向力和

59、沖擊載荷，但結(jié)構(gòu)較前者復(fù)雜，適用于推土機(jī)類。因此，選擇直軸式。 根據(jù)《 JG/T 59-1999 液壓挖掘機(jī)支重輪》標(biāo)準(zhǔn)選取支重輪 WZ216× 400×155，如圖 4.5 支重輪軸向安裝距離為 400mm，橫向安裝距離為 155mm。 圖 4.5 支重輪 各尺寸分別如下： L1 =210 mm ， L2 =270 mm, 15, D1 190 mm,D2 228

60、 mm， H 1 50 mm,H 2 145 mm, d=85 mm, A=400 mm, B=155 mm, W1 310 AAAAAA 精品文檔 你我共享 mm, W2 318 mm 支重輪材料選擇 50Mn 鋼，熱處理為表面淬火， 硬度為 HRC48—57；支重輪軸材料選擇 40Cr 鋼，熱處理為表面淬火， 硬度為 HRC55 以上，心部調(diào)質(zhì)，硬度為 HB255—285. 支重輪的布置原則 : 支重輪在導(dǎo)向輪和驅(qū)動(dòng)輪之間的布置應(yīng)有利于增大履帶接地長 度，因此最前一個(gè)支重輪應(yīng)盡量靠近導(dǎo)向

61、輪，最后一個(gè)支重輪應(yīng)盡量靠近驅(qū)動(dòng)輪。為了 不和它們的運(yùn)動(dòng)發(fā)生干涉， 支重輪的位置應(yīng)保證當(dāng)導(dǎo)向輪在緩沖彈簧到達(dá)最大變形時(shí)相 互不發(fā)生干涉，后支重輪外輪緣與驅(qū)動(dòng)輪齒頂圓之間應(yīng)該保留一定的間隙，以保證不發(fā) 生干涉，各支重輪等間距分布。 從以上這些條件出發(fā)，本設(shè)計(jì)每條履帶布置了 6 個(gè)支重輪。 支重輪間距 l K 和履帶節(jié)距 tr 一般應(yīng)滿足 : t r ≤lZ ≤2tr , 選取其為 320mm； 最后端支重輪與驅(qū)動(dòng)輪之間的距離 Sr =（2.3-2.6） t r =2.5 ×216=540mm； 最前端支重輪應(yīng)保證張緊輪調(diào)整到最后極限位置時(shí)互相

62、不干涉，取為 575mm。 4.5 托鏈輪選型設(shè)計(jì) 托輪用來承托履帶上部的重量，不讓它下垂過多，以減少運(yùn)動(dòng)時(shí)的振跳現(xiàn)象，同時(shí) 引導(dǎo)履帶上部運(yùn)動(dòng)方向，防止它側(cè)向滑落。托輪的形式與支重輪相似，但承受的力量較 小，工作中受污物的侵蝕少，工作條件較好，所以它的結(jié)構(gòu)比較簡單，尺寸較小， 托鏈輪的位置應(yīng)有利于履帶脫離驅(qū)動(dòng)鏈輪的嚙合， 并平穩(wěn)而順利地滑過托鏈輪和保 持履帶的張緊狀態(tài)。 托鏈輪選用灰鑄鐵鑄造，輪緣表面不經(jīng)機(jī)械加工，懸臂安裝。 根據(jù)《 JG/T 58-1999 液壓挖掘機(jī)托鏈輪》標(biāo)準(zhǔn)選取型號(hào)為 WT203的托鏈輪。如圖 4.6 所示，

63、具體尺寸如下 ( 單位均為 mm)： AAAAAA 精品文檔 你我共享 圖 4.6 托鏈輪 A 98， B 190， C 332， E 95， G 48， d 1 58， d2 170， d3 200，

64、 d 4 8 托輪的零件選用如下材料： 零件名稱 托輪軸 浮油座 托輪體 托輪蓋 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) GB 699—65 GB 699—65 GB 3077—82GB 5675— 85 材料 50Mn 20 40MnZ HT200 托鏈輪零件熱處理 淬硬層 調(diào)質(zhì)硬度 HB 表面硬度 托輪軸 — 248—293 — 托輪體 C、E 面≥ 4 — C、E 面≥53 此次設(shè)計(jì)中，每側(cè)履帶選取 2 個(gè)托輪，為了利于履帶脫

65、離驅(qū)動(dòng)輪的嚙合，平衡而順 利地滑過上方區(qū)段，并保持履帶的正常張緊狀態(tài)，設(shè)計(jì)右邊托輪上輪緣比驅(qū)動(dòng)輪上輪緣 高 30mm，則計(jì)算得右邊托輪軸比驅(qū)動(dòng)輪軸的高 378mm。左托輪、導(dǎo)向輪上輪緣相對(duì)于驅(qū)動(dòng)輪上輪緣的距離分別為 0mm，—60mm，它們的軸與驅(qū)動(dòng)輪軸的相對(duì)高度分別為 AAAAAA 精品文檔 你我共享 348mm， —17mm。 4.6 懸架選型設(shè)計(jì) 懸架是指工程機(jī)械機(jī)體與行走機(jī)構(gòu)相連結(jié)的一些元件，即用來連接機(jī)體和支重輪。 它把機(jī)休的重量傳給行走機(jī)構(gòu)，并緩和地面?zhèn)鹘o機(jī)體的沖擊，保證工程機(jī)械的行駛平順 性。

66、 作為工程機(jī)械的懸架，除應(yīng)保證行駛平順性外，還得考慮作業(yè)的穩(wěn)定性，而這兩者 是有矛盾的。因此設(shè)計(jì)懸架時(shí)，要從機(jī)種的具體作業(yè)情況出發(fā)，采用不同的結(jié)構(gòu)。 懸架有剛性、半剛性、彈性三類結(jié)構(gòu)。 (1) 剛性懸架懸架與機(jī)體、支重輪均為剛性連接。其結(jié)構(gòu)簡單，便于總體布置，但地面的沖擊直接傳到機(jī)體上，因此這種懸架大多用于低速行駛的工程機(jī)械，如挖掘機(jī)、起重機(jī)、履帶裝載機(jī)等。履帶裝載機(jī)如通過彈性元件傳遞力，則在鏟掘過程中，彈性元 件受力過大，因此一般采用剛性懸架，如宣化 Z2-120 履帶裝載機(jī)。 (2) 半剛性懸架 臺(tái)車架后部通過鉸鏈與機(jī)體剛性連接，前部用彈性元件與機(jī)體相連。左右臺(tái)車架可相對(duì)擺動(dòng)，使行走部分較能適應(yīng)地面不平情況，履帶能緊貼地面，接地壓力均勻，具有良好的附著性能。由于懸架中采用了彈性元件，故能部分緩沖履帶與支重輪在行駛時(shí)所受的沖擊。半剛性懸架中的臺(tái)車架是行駛系中一個(gè)很重要的骨架，支重輪、張緊裝置等都要安裝在這個(gè)骨架上，它本身的剛度以及它與機(jī)體間的連接剛度，對(duì)履帶行駛系的可靠性和壽命有很大影響。若剛度不足，往往會(huì)使臺(tái)車架外撇，引起支重輪在履帶上走偏和支重輪輪緣