【正文】 體現(xiàn)在整機匹配、微操作性能、維修性、可靠性及外觀質(zhì)量上。國內(nèi)挖掘機市場比裝載機等工程機械起步晚，小挖則更晚。受施工場地限制較少，在建筑物間、城市道路、園林綠化、挖掘溝槽等小型土方施工中比大中型挖掘機更有優(yōu)勢，即使在僅靠墻根時也能方便的進行回轉(zhuǎn)和挖掘，與大型挖掘機相比，小型挖掘機設(shè)備的購買投入較少，使用成本相對較低。小挖機動能力強、體積小，適合于各種土方量分散、作業(yè)范圍狹窄的工況。其主要適用場合為公路養(yǎng)護、園林綠化、小區(qū)建設(shè)、市政工程及農(nóng)田建設(shè)等。小型無尾液壓挖掘機的尾部長度為零，可以在狹窄地段方便的作業(yè)。此外，為了適應(yīng)挖掘機多功能化的需要，本課題還進行了附屬推土鏟的設(shè)計。，并占有國內(nèi)市場的主要份額，且略有出口。未來的發(fā)展將在很長一段時間內(nèi)受制于兩大主要配件，一是動力，二是液壓件。（1）開發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率的挖掘機。（2）迅速發(fā)展全液壓挖掘機，不斷改進和革新控制方式，使挖掘機由簡單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計算機綜合程序控制。例如，德國阿特拉斯公司生產(chǎn)的挖掘機裝有新型的發(fā)動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，使挖掘機按最適合其作業(yè)要求的速度來工作；美國林肯貝爾特公司新C系列LS5800型液壓挖掘機安裝了全自動控制液壓系統(tǒng)，可自動調(diào)節(jié)流量，避免了驅(qū)動功率的浪費。美國提出了考核動強度的動態(tài)設(shè)計分析方法，并創(chuàng)立了預(yù)測產(chǎn)品失效和更新的的理論。（5）加強對駕駛員的勞動保護，改善駕駛員的勞動條件。因為變量系統(tǒng)在油泵工作過程中，壓力減小時和增大流量來襝，使液壓泵功率保持恒定，亦即裝有變量泵的液壓挖掘機可經(jīng)常性地充分利用油泵的最大功率。將第三泵在其他工作運動上接通，成為開式回路第二個獨立的快速成運動。隨著對挖掘機的工作效率、節(jié)能環(huán)保、操作輕便、安全舒適、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了機電一體化在挖掘機上的應(yīng)用，并使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。本次所設(shè)計的挖掘機為無尾式小型液壓挖掘機。因此，對整體設(shè)計必須從一個更高的層次出發(fā)，對整體設(shè)計必須提出更高的要求。主工作裝置的設(shè)計必須考慮全面，比如外形尺寸、形狀、鉸點布置、工作過程中不能相互干涉、強度、剛度等等。底盤行走系采用履帶式行走底盤，在設(shè)計底盤過程中盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，以便更換方便。對于動臂、斗桿和鏟斗的外形尺寸、形狀、空間結(jié)構(gòu)布局，主要是根據(jù)CASE系列及山河智能無尾式小型液壓挖掘機類比來確定，最后經(jīng)計算證明其設(shè)計也基本上滿足要求，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。全液壓可以使其工作更方便，操作也更方便，還可以快捷順利地實現(xiàn)無級變速。2 總體方案構(gòu)思在設(shè)計之初必須明確設(shè)計的基本工作原理。執(zhí)行系統(tǒng)主要包括各種類型的工作裝置和機構(gòu),其類型多種多樣。在此次設(shè)計當(dāng)中，本人所承擔(dān)的設(shè)計任務(wù)主要是（1）、（3）、（5）這三大塊，其余設(shè)計由本組其他成員負(fù)責(zé)。另外，采用履帶式底盤結(jié)構(gòu)，機械的整機穩(wěn)定性好，使用全液壓驅(qū)動，可以很輕松的實現(xiàn)無級變速和自動剎車，且能夠?qū)崿F(xiàn)較大范圍的調(diào)速。3 動力系統(tǒng)的設(shè)計動力系統(tǒng)的設(shè)計需要計算整機的牽引力平衡和牽引功率平衡，選擇合適的柴油機，滿足功率和扭矩要求，且發(fā)動機的外形尺寸不和其它部件發(fā)生干涉。；所以： (KN)cos30176。由于挖掘機的行走速度較慢，因此其風(fēng)阻力和挖掘阻力均可忽略不計。主工作裝置工作時，而底盤行走架是不工作的，即機械是停在原地不動的。挖掘機在運輸工況下沒有工作阻力，而行使速度較高，故此時風(fēng)的阻力不能忽略不計。表示機械迎風(fēng)面積，為履帶軌距，為機械高度。極少采用其它原動機。故柴油機的工作負(fù)荷一般應(yīng)低于額定負(fù)荷。C，有時最熱達60 186。機油消耗量不應(yīng)大于3～4克/馬力?小時。（5）要有效能高、清洗方便、進氣阻力小的空氣濾清器及柴油、機油濾清器。（7）.在額定功率下，至少能連續(xù)工作一小時功率不下降。（8）柴油機出廠應(yīng)備有空氣濾清器、水或油冷卻裝置、電氣儀表、操縱機構(gòu)及機罩等。計算時取：輪胎式=～；履帶式=～；——液力變矩器效率，計算時取，采用機械傳動時； ——液壓泵的流量,； ——液壓泵進出口壓力差,； ——液力壓泵及液壓泵驅(qū)動機構(gòu)的效率，可取～。 工作裝置總體方案的選擇 總體方案的選擇主要包括工作裝置總體結(jié)構(gòu)的選擇、動臂和斗桿結(jié)構(gòu)形式的選擇以及各個鉸點的布置形式的選擇。動臂2根部用用一根銷軸交接在平臺前端中部，由一只鉸接再轉(zhuǎn)臺前部的動臂液壓缸3來支撐有剛做伸縮運動，動臂則作升降運動。為了增大鏟斗的轉(zhuǎn)角,鏟斗液壓缸通過連桿機構(gòu)(如連桿7和搖桿8等)與鏟斗連接。工作裝置的各個銷軸采用合金鋼制造，經(jīng)滲碳淬火處理，強度較高。斗齒套在赤座上用彈性銷固定，斗齒磨損后可以更換。整體式彎動臂有利于得到較大的挖掘深度，它是專用反鏟裝置的常見形式，在現(xiàn)在常用的中小型反鏟液壓挖掘機中主要采用這種結(jié)構(gòu)形式。通過對兩種方案的比較，結(jié)合任務(wù)書對挖掘深度和卸料高度的要求，可以看出，直動臂明顯不適用，所以采用整體式彎動臂結(jié)構(gòu)。大多數(shù)挖掘機都采用整體式斗桿。通過以上分析可知，這里采用整體式斗桿較為適宜，其結(jié)構(gòu)采用有鋼板焊接而成的變截面箱形結(jié)構(gòu)。但是當(dāng)動臂油缸作用力相同時，后傾方案能得到較大的動臂作用力矩。于是斗容量按下式計算： (41)——取自《液壓挖掘機》P28式中:——鏟斗充滿系數(shù)； ——土壤輸送系數(shù)。在確定鏟斗寬度和轉(zhuǎn)斗角度以后，根據(jù)式(41)即可得到鏟斗轉(zhuǎn)斗切削半徑 （m） (43)——取自《液壓挖掘機》P28式中 式中: ——鏟斗寬度， m；——鏟斗轉(zhuǎn)斗角度的一半，（176。 ，這里取。動臂的彎角一般可取，彎角大可增加挖掘深度，但降低了卸載高度，太小則對強度不利，針對任務(wù)書要求的最大挖掘深度較大，可初步確定。根據(jù)《液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計手冊》 表95 (P372)主機類型工作壓力機床精加工機床～2半精加工機床3～5龍門刨床2～8拉床8～10農(nóng)業(yè)機械、小型工程機械、工程機械輔助機構(gòu)10～16液壓機、中大型挖掘機、重型機械、起重機運輸機械20～32結(jié)合凱斯CX35和山河智能SWE50H小型挖掘機，初選系統(tǒng)工作壓力為16。斗桿液壓缸應(yīng)使斗桿有一定的擺角范圍，一般取100186。鏟斗油缸全伸、鏟斗滿載回鉆時，應(yīng)使得土壤不會從斗中撒落，在鏟斗整個轉(zhuǎn)動過程中，鏟斗缸與連桿之間避免發(fā)生死點，通過建模分析，得到鏟斗缸的長度范圍約為800～1300mm,因此初步選定的液壓缸。根據(jù)所計算的挖掘阻力，初步選取三個液壓缸的缸徑均為100mm。挖掘阻力分為鏟斗挖掘阻力和斗桿挖掘阻力，本設(shè)計中以鏟斗挖掘為主。因為前半過程的切削角不力，產(chǎn)生了較大的切削阻力。當(dāng)，時出現(xiàn)轉(zhuǎn)斗挖掘最大切向分力，其值為 (313)實驗表明法向挖掘阻力的指向是可變，數(shù)值也較小，一般=。本次設(shè)計中挖掘機在III級土壤上工作，故取。反鏟裝置的斗桿和動臂強度主要為彎矩所控制，故其計算位置可根據(jù)反鏟工作中挖掘阻力對斗桿或動臂產(chǎn)生最大彎矩來確定。 最不利工況尺寸圖b) 力的計算這時，工作臂上的作用力有：工作臂各部分的重量(動臂重G斗桿重G鏟斗重G3)和作用于鏟斗齒上的挖掘阻力。 取工作裝置為脫離體，按對動臂底部鉸點C的力矩平衡方程求得另一個鏟斗挖掘力。由鏟斗在水平和豎直方向上的合力分別平衡可求得鏟斗在鉸點Q處受到的水平力。到此，各鉸點的力均已求出。將斗桿在各點的受力分解到沿斗桿軸線方向和垂直斗桿軸線方向后。5 行走裝置的設(shè)計行走裝置的設(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。履帶式行走裝置在液壓挖掘上使用較為普遍?？紤]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。故本機采用履帶式行走裝置。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。整體式每一節(jié)履帶鑄造成整體，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。鎖緊履帶銷與鏈軌節(jié)孔配合較松，便于整個履帶的安裝和拆卸。所以： 為了取標(biāo)準(zhǔn)節(jié)距的履帶，這里取b=350mm。所以，履帶的寬度、支撐面的長度選擇合適，即=350 mm =1800 mmb) 履帶板結(jié)構(gòu)的選擇履帶板的型式很多，標(biāo)準(zhǔn)化后規(guī)定采用重量輕、強度高、結(jié)構(gòu)簡單和價格較低的軋制履帶板。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。所以：（2）強度驗算 履帶總成聯(lián)系尺寸如下表安裝尺寸外形尺寸配合尺寸FGEXABChd1d1d3d4140120826046921262036263655根據(jù)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。 ——需用拉伸應(yīng)力，所以所以，履帶的抗拉強度滿足要求。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。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。繞在驅(qū)動輪上的履帶板數(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。所以名義齒數(shù)Z=。所以： 所以，驅(qū)動輪的彎曲強度滿足要求。a) 支重輪外形尺寸的選擇挖掘機重量通過支重輪傳給地面，工作時如地面不平它將經(jīng)常受到?jīng)_擊，所以支重輪所受載荷較大。采用滑動軸承較多，并用浮動油封防塵。支重輪輪內(nèi)壓裝有軸套，其軸套是雙金屬式的，即耐磨、強度又高。因為履帶的支撐面寬度，綜合考慮以上因素，取支重輪的數(shù)量為4個。；；需用彎曲強度，支重輪軸采用40Cr鋼。托輪軸固定在履帶架上，論體內(nèi)壓裝有耐磨軸套，并耐磨軸套套裝在軸上，可自由轉(zhuǎn)動。導(dǎo)向輪的中間擋肩環(huán)應(yīng)有足夠的高度，兩側(cè)邊的斜度要小。導(dǎo)向輪的材料軸按整機倒檔行使條件計算彎曲應(yīng)力。b) 張緊裝置的設(shè)計張緊裝置的功用主要是保證適當(dāng)?shù)穆膸埦o力，當(dāng)導(dǎo)向輪受到前方的沖擊載荷時，緩沖彈簧回縮以吸收振動，防止履帶和驅(qū)動輪損壞。緩沖彈簧工作行程終了時的壓縮力：緩沖彈簧工作行程需考慮履帶和驅(qū)動輪卡入石塊時能脫離嚙合，即工作行程為： （515）——取自《工程機械底盤構(gòu)造與設(shè)計》P320式中：驅(qū)動輪齒頂圓直徑，； 驅(qū)動輪齒根圓直徑。根據(jù)《機械設(shè)計》P386 (317)——取自《機械設(shè)計》P386式中：——緩沖彈簧工作行程終了時的最大壓縮力； ——曲度系數(shù)； ——旋繞比； ——許用切應(yīng)力；根據(jù)上值可取彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)直徑，此時，為標(biāo)準(zhǔn)值。、臺車架、底架的設(shè)計a) 行走減速機的設(shè)計液壓挖掘機一般都由液壓馬達經(jīng)減速器再將轉(zhuǎn)速和扭矩傳到驅(qū)動輪上。通過挖掘機的轉(zhuǎn)速以及之前的牽引力和牽引功率平衡，選定上海銳進減速器廠的RXF127一級齒輪減速器。底價通過回轉(zhuǎn)支承裝置承受上部載荷，并將載荷傳給臺車架。目前在中小型挖掘機上應(yīng)用極為廣泛。底架和臺車架之間也采用焊接方式連接?；剞D(zhuǎn)支撐裝置的設(shè)計需要根據(jù)要求確定回轉(zhuǎn)滾盤的類型，選擇恰當(dāng)型號的回轉(zhuǎn)滾盤，并計算其最大靜態(tài)載荷和螺栓的應(yīng)力，結(jié)合產(chǎn)品的應(yīng)力曲線進行校核。軸承座應(yīng)用螺栓固定在機架上。它與舊式的回轉(zhuǎn)支撐相比，具有尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大、回轉(zhuǎn)摩擦力小，滾動體與滾道之間間隙小，維護方便，使用壽命長，易于實現(xiàn)“三化”等一系列優(yōu)點，因而得到廣泛的使用。在這些類型中，使用最廣泛的是單排滾球式，又稱單排四點接觸式。的單排滾球式?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)的殼體固定在轉(zhuǎn)臺上，用小齒輪與回轉(zhuǎn)支撐內(nèi)座圈上的齒圈相嚙合。本設(shè)計中的回轉(zhuǎn)支撐裝置采用座式安裝，在使用過程中一般承受軸向力、徑向力和傾覆力矩。當(dāng)最大挖掘力為豎直方向時，軸向力；當(dāng)最大挖掘力為水平方向時，徑向力；當(dāng)位于前述工況時，傾覆力矩。其靜態(tài)承載力曲線如圖64所示，1線為靜態(tài)承載曲線，表示回轉(zhuǎn)滾盤保持靜態(tài)時所能承受的最大負(fù)載。7推土鏟的設(shè)計推土鏟是液壓挖掘機的附屬工作裝置，使得挖掘機除了進行挖掘作業(yè)外，還可進行土的填推，實現(xiàn)多功能。各種形式的推土鏟如圖 所示。在本設(shè)計中，由于推土鏟并非主工作裝置，工作的強度遠(yuǎn)小于推土機的推土鏟，因此其切削刃并不易損壞，可參照山河智能50H小型挖掘機，將切削刃和曲面板焊接成一體。推土鏟的寬度一般比左右履帶最外側(cè)各寬出100cm左右，這種寬出量是為了保證在作業(yè)過程中能給整機開辟前進的道路，從而保證其作業(yè)質(zhì)量。通過參考同類型的挖掘機的推土鏟可知，推土鏟的高度一般小于驅(qū)動輪的直徑，因此可取推土鏟高度。切削刃后角α35 186。當(dāng)推土鏟高度Hg一定時，Rg越小則鏟刀前面的集土量越大，且土屑不容易向后翻落；Rg越大則土屑上升阻力越小，且卸土干凈。尖角β選20 186。這樣，就形成了“H”形頂推架，可以增加其剛度。一般，鉸點位置很難一次確定，要反復(fù)進行優(yōu)化，使之在與液壓缸行程相匹配的前提下，滿足作業(yè)要求。如圖 所示，當(dāng)推土刀背活塞桿強制壓入土?xí)r，若遇到不可克服的障礙物，整機則繞履帶后端A點發(fā)生傾翻。要想求出，必須先求出和。挖掘機穩(wěn)定性能的優(yōu)劣對整機工作影響很大。在挖掘工作過程中還有土壤的反力作用在工作裝置上等，這些都使整個回轉(zhuǎn)平臺上部的重心位置經(jīng)常變化