【正文】 徑，根據(jù)值估取彈簧絲直徑，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三卷查得彈簧的許用切應(yīng)力為。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》P386 (317)——取自《機(jī)械設(shè)計(jì)》P386式中：——緩沖彈簧工作行程終了時(shí)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(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》P383表165，彈簧的實(shí)際工作條件和類比同類產(chǎn)品的相關(guān)參數(shù)可取彈簧圈數(shù)。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》普通圓柱螺旋彈簧尺寸系列表165及普通圓柱螺旋壓縮彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算公式表164得彈簧系數(shù)： 彈簧工作圈數(shù)：彈簧中徑： 彈簧內(nèi)徑： 彈簧外徑： 彈簧節(jié)距： 彈簧自由度：，取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格自由度。——以上公式均來自《機(jī)械設(shè)計(jì)》P382由于緩沖彈簧是兩端固定，故彈簧的許用長(zhǎng)細(xì)比為彈簧實(shí)際長(zhǎng)細(xì)比b=顯然彈簧的穩(wěn)定性滿足要求。、臺(tái)車架、底架的設(shè)計(jì)a) 行走減速機(jī)的設(shè)計(jì)液壓挖掘機(jī)一般都由液壓馬達(dá)經(jīng)減速器再將轉(zhuǎn)速和扭矩傳到驅(qū)動(dòng)輪上。用螺栓將減速機(jī)固定部分的法蘭安裝到車架上而其輸出法蘭用螺栓與驅(qū)動(dòng)輪固定，扭矩通過摩擦結(jié)合傳遞。液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)即可直接安裝在減速機(jī)上。本設(shè)計(jì)采用低速大扭矩馬達(dá)和一級(jí)齒輪內(nèi)藏式減速器，這樣可節(jié)省空間，適合小型挖掘機(jī)。通過挖掘機(jī)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(jìn)減速器廠的RXF127一級(jí)齒輪減速器。它可滿足挖掘機(jī)的行走及工作要求，即運(yùn)輸工況時(shí)小扭矩大轉(zhuǎn)速，牽引工況時(shí)大扭矩小轉(zhuǎn)速的要求。該減速機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小更換油比較容易。b) 臺(tái)車架、底架的設(shè)計(jì)行走架是履帶行走裝置的承重機(jī)構(gòu)，一般由底價(jià)和臺(tái)車架組成，通常用高強(qiáng)度的鋼板焊接而成。底價(jià)通過回轉(zhuǎn)支承裝置承受上部載荷，并將載荷傳給臺(tái)車架。行走架按結(jié)構(gòu)的不同分為箱式、組合式和整體式三種。本設(shè)計(jì)采用整體式行走架。整體式行走架是在組合式基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，適用于組織大批量生產(chǎn)以降低成本。目前在中小型挖掘機(jī)上應(yīng)用極為廣泛。它是將底架、橫梁和臺(tái)車架焊為一體，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、剛性好等一系列有點(diǎn)。其中底架采用X型結(jié)構(gòu)，用鋼板焊接為箱式結(jié)構(gòu)，這樣可大大增加行走架的剛度。臺(tái)車架也采用鋼板焊接式箱體結(jié)構(gòu)。底架和臺(tái)車架之間也采用焊接方式連接。6 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)是液壓挖掘機(jī)重要機(jī)構(gòu)之一，用于支撐回轉(zhuǎn)平臺(tái)以上機(jī)體的質(zhì)量并實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)時(shí)間約占整個(gè)工作循環(huán)時(shí)間的50%~70%，能量消耗約占25~40%，回轉(zhuǎn)液壓油路的發(fā)熱量約占液壓系統(tǒng)總發(fā)熱量的30%~40%。因此，合理地確定回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓油路和結(jié)構(gòu)方案，正確地選擇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)諸參數(shù)，對(duì)提高生產(chǎn)率和功能利用率，改善司機(jī)勞動(dòng)條件，減少工作裝置的沖擊等具有十分重要的意義?；剞D(zhuǎn)支撐裝置的設(shè)計(jì)需要根據(jù)要求確定回轉(zhuǎn)滾盤的類型，選擇恰當(dāng)型號(hào)的回轉(zhuǎn)滾盤，并計(jì)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(jìn)行校核。回轉(zhuǎn)支撐主要分為轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支撐和滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐。轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支撐常用于懸掛式液壓挖掘機(jī)上，回轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)角一般等于或小于180176。，一般由焊在回轉(zhuǎn)體上下支撐軸和上下支撐座組成。軸承座應(yīng)用螺栓固定在機(jī)架上。通過插裝在支撐軸上的液壓馬達(dá)使回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)。滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐廣泛應(yīng)用于全回轉(zhuǎn)的挖掘機(jī)、起重機(jī)和其他機(jī)械上。它是在普通滾動(dòng)軸承基礎(chǔ)上發(fā)展起來的結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于放大了的滾動(dòng)軸承。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(dòng)體與滾道之間間隙小，維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)，易于實(shí)現(xiàn)“三化”等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛的使用。它靠支撐它的轉(zhuǎn)臺(tái)和底架來保證其剛度。通過以上分析可知，本設(shè)計(jì)中采用滾動(dòng)軸承式的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)較合適。其中滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)又可分為單排滾球式、雙排滾球式、交叉滾柱式和組合棍子式等。在這些類型中，使用最廣泛的是單排滾球式，又稱單排四點(diǎn)接觸式。單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承由兩個(gè)座圈組成，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，鋼球與圓弧滾道四點(diǎn)接觸，能同時(shí)承受軸向力、徑向力和傾翻力矩?；剞D(zhuǎn)式輸送機(jī)焊接操作機(jī)中小型起重機(jī)和挖掘機(jī)等工程機(jī)械均可選用，且成本較低、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。本設(shè)計(jì)中采用接觸角為45186。的單排滾球式。，本設(shè)計(jì)采用內(nèi)齒式。工作時(shí)，外座圈用螺栓與轉(zhuǎn)臺(tái)連接，帶齒的內(nèi)座與底架用螺栓連接。挖掘機(jī)工作裝置作用在轉(zhuǎn)臺(tái)上的垂直載荷、水平載荷和傾覆力矩通過回轉(zhuǎn)支撐的外座圈、滾動(dòng)體和內(nèi)座轉(zhuǎn)傳給底架?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的殼體固定在轉(zhuǎn)臺(tái)上，用小齒輪與回轉(zhuǎn)支撐內(nèi)座圈上的齒圈相嚙合。小齒輪既可繞自身的軸線自轉(zhuǎn)，又可繞轉(zhuǎn)臺(tái)中心線公轉(zhuǎn)，當(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)就相對(duì)底架進(jìn)行回轉(zhuǎn)。 目前，液壓挖掘機(jī)所用的回轉(zhuǎn)支撐滾盤大多由軸承公司進(jìn)行專業(yè)化生產(chǎn)，國內(nèi)主要有洛陽軸承廠，徐州回轉(zhuǎn)支撐廠和馬鞍山回轉(zhuǎn)支撐廠等。各生產(chǎn)廠商除了提供滾盤的規(guī)格和參數(shù)外，對(duì)不同型號(hào)的滾盤還提供各自的靜態(tài)承載能力曲線，以供選型。本設(shè)計(jì)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。 回轉(zhuǎn)支撐裝置受載圖挖掘機(jī)的作業(yè)工況不同，其受載情況也不同。因此，這里的最大靜態(tài)載荷采用近似計(jì)算的方式。有前面主工作裝置的設(shè)計(jì)可知，最大挖掘力，可假設(shè)最大挖掘力方向分別為水平方向、豎直方向，來計(jì)算其徑向載荷和軸向載荷；采用校核主工作裝置時(shí)用的工況計(jì)算其最大傾覆載荷。當(dāng)最大挖掘力為豎直方向時(shí)，軸向力；當(dāng)最大挖掘力為水平方向時(shí)，徑向力；當(dāng)位于前述工況時(shí)，傾覆力矩。由于考慮到一定的附加載荷，這里選軸向力、徑向力和傾覆力矩分別為75KN、55KN和50，并將以上三個(gè)載荷作為靜態(tài)額定載荷。由《液壓挖掘機(jī)》P41可知，統(tǒng)一取。計(jì)算靜態(tài)參照載荷 （61） （62）——取自《液壓挖掘機(jī)》P43根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，初步選取徐州豐禾回轉(zhuǎn)支撐制造有限公司生產(chǎn)的單排四點(diǎn)接觸式01系列滾盤，型號(hào)為： ，含義為球類支撐，單排四點(diǎn)接觸式，漸開線圓柱齒輪內(nèi)嚙合小模數(shù)，滾動(dòng)體直徑為30mm，滾道圓中心直徑為500mm。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(shí)所能承受的最大負(fù)載。把點(diǎn)放在圖64中，表明符合靜態(tài)承載能力，且螺栓也符合極限應(yīng)力要求，因此所選的回轉(zhuǎn)滾盤合適。 滾盤結(jié)構(gòu)圖外型尺寸安裝尺寸結(jié)構(gòu)尺寸齒輪參數(shù)外齒參數(shù)外齒參數(shù)DdHD1D2nΦn1D3d1H1hbxmDeZDeZ6023988056643420184501498701060562912336774液壓挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)一般有兩種選擇方案：低速大扭矩馬達(dá)方案和高度小扭矩馬達(dá)方案。本設(shè)計(jì)采用低速大扭矩馬達(dá)方案，直接將馬達(dá)作為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置，中間不需要減速器，這樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于拆裝，且本設(shè)計(jì)為小型挖掘機(jī)，選用的回轉(zhuǎn)滾盤尺寸較小，不用減速器可節(jié)省空間，方便布置。7推土鏟的設(shè)計(jì)推土鏟是液壓挖掘機(jī)的附屬工作裝置，使得挖掘機(jī)除了進(jìn)行挖掘作業(yè)外，還可進(jìn)行土的填推，實(shí)現(xiàn)多功能。本設(shè)計(jì)的推土鏟主要參照推土機(jī)的推土鏟進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)相對(duì)于推土機(jī)推土鏟又做了很多改進(jìn)。按推土板的外形可將推土鏟分為直線形、U形和半U(xiǎn)形。直線形主要可用在回轉(zhuǎn)式鏟刀和固定式鏟刀，其兩側(cè)土有溢漏現(xiàn)象，推土板前土堆的行程時(shí)間較長(zhǎng)，因此主要用于短距離土的剝離和運(yùn)輸； U形推土板主要用在回轉(zhuǎn)式鏟刀中，其比推力相對(duì)較小，但其集土運(yùn)土能力較大，因此主要用于運(yùn)土距離較遠(yuǎn)松散物料的堆積場(chǎng)地； 半U(xiǎn)形形推土板主要用于固定式鏟刀，其比推力大，集土運(yùn)土能力不如U形推土板，但強(qiáng)于直線形推土板，主要特點(diǎn)是比推力大。各種形式的推土鏟如圖 所示。通過以上比較，結(jié)合本設(shè)計(jì)推土鏟的用途可知，選直線形推土鏟較合適。推土鏟的主要工作部分是切削刃和與其聯(lián)接在一起的曲面板。其中切削刃是直接切土的部件，應(yīng)有足夠的耐磨性、強(qiáng)度和剛度。在本設(shè)計(jì)中，由于推土鏟并非主工作裝置，工作的強(qiáng)度遠(yuǎn)小于推土機(jī)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(jī)，將切削刃和曲面板焊接成一體。本設(shè)計(jì)中的推土鏟安裝在底盤的前部，用于對(duì)挖掘過的土礫進(jìn)行填推。由于其不需要進(jìn)行左右回轉(zhuǎn)，因此不同與傳統(tǒng)的推土鏟，在鏟的中間鉸接一個(gè)液壓缸即可，向前推填的同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)升降。頂推架鉸接于履帶式地盤架上。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(jī)開辟前進(jìn)的道路，從而保證其作業(yè)質(zhì)量?？筛鶕?jù)整機(jī)的總體結(jié)構(gòu)布置，初步確定推土鏟的寬度，再按比切力加以檢驗(yàn)。本設(shè)計(jì)為三級(jí)土壤，根據(jù)《履帶推土機(jī)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》P126可知，水平比切力，根據(jù)行走裝置設(shè)計(jì)可初步選取推土鏟寬度，此時(shí)水平比切力為： （71）——取自《履帶推土機(jī)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》P126式中：——水平比切力，N/cm； ——推土鏟的寬度， cm； ——整機(jī)牽引力，N。根據(jù)已選發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，并初步估計(jì)進(jìn)行推填時(shí)的速度，可根據(jù)公式以下公式（其中P為發(fā)動(dòng)機(jī)功率，為驅(qū)動(dòng)輪的效率，v為推填時(shí)的速度）初步估計(jì)整機(jī)推填時(shí)的牽引力，所以水平比切力，符合要求。通過參考同類型的挖掘機(jī)的推土鏟可知，推土鏟的高度一般小于驅(qū)動(dòng)輪的直徑，因此可取推土鏟高度。曲面板的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)土屑運(yùn)動(dòng)規(guī)律、積土容量、漏損、推土阻力都有影響，拋物線形的曲面板是比較理想的，然而，拋物線與圓弧的形狀很近似，考慮到兩者性能上也很相似，切圓弧的制造工藝性比拋物線好，所以現(xiàn)代推土機(jī)均采用圓弧曲面板。根據(jù)《履帶推土機(jī)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》P127，可確定曲面板的基本參數(shù)。 曲面板的形狀 推土鏟的結(jié)構(gòu)參數(shù)值參數(shù)名稱數(shù)值參數(shù)名稱數(shù)值切削角δ55186。切削刃后角α35 186。向前翻土角βK75186。曲率半徑Rg（~）Hg推土鏟斜裝角ε73 186。鏟的下部直線長(zhǎng)a根據(jù)刀片厚度定曲率半徑Rg是推土鏟的重要參數(shù)之一，它直接影響到推土?xí)r的作業(yè)性能。當(dāng)推土鏟高度Hg一定時(shí)，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。在推土鏟的其它結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，Rg值可以按下式確定： （72）——取自《履帶推土機(jī)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》P128代入數(shù)據(jù)得 切削刃的結(jié)構(gòu)和參數(shù)切削刃對(duì)材料的耐磨性、強(qiáng)度和剛度要求都很高，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一卷P3_27,選用50Cr。根據(jù)《履帶推土機(jī)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》P124，如圖73所示，切削角δ選55186。，后角α選33 186。，尖角β選20 186。，切削刃的接地寬度為10mm。 切削刃的結(jié)構(gòu) 頂推架的結(jié)構(gòu)頂推架有兩種：一種是推臂式，一種是頂推門架式。其中頂推門架式主要用于回轉(zhuǎn)式推土鏟，因此這里采用推臂式，左右兩側(cè)各有一根推臂，推臂一端與推土鏟焊接為一體，另一端則鉸接于車架上，中間有一根水平支桿與推臂焊接為一體。這樣，就形成了“H”形頂推架，可以增加其剛度。油缸一端鉸接于車架，另一端則鉸接于推土鏟的后部，整個(gè)頂推架的架構(gòu)如圖74所示。 推土鏟液壓缸的選取與鉸點(diǎn)位置的確定通過對(duì)整個(gè)推土鏟工作裝置進(jìn)行Solideworks建模，確保當(dāng)液壓缸全縮時(shí)推土鏟有一定的提升高度，在全伸時(shí)有一定的入土深度。而液壓缸直徑的確定則需根據(jù)初步確定的鉸點(diǎn)位置計(jì)算最大的推壓力，即當(dāng)整機(jī)發(fā)生縱向傾翻時(shí)液壓缸活塞桿的推壓力，進(jìn)而確定缸徑。一般，鉸點(diǎn)位置很難一次確定，要反復(fù)進(jìn)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。 推土鏟的總體尺寸液壓缸前鉸點(diǎn)距推土鏟前端距離，推土鏟與機(jī)架鉸點(diǎn)，推臂鉸點(diǎn)，三個(gè)鉸點(diǎn)的豎直高度，，推土鏟的高度，其中推土鏟最前端距地盤車架中心的距離為1400mm。推土鏟應(yīng)有一定的提升高度和切土深度，且不能和其它部分發(fā)生干涉，通過Solideworks建模分析，初步確定液壓缸的工作行程S=125mm。缸徑可根據(jù)活塞桿的推壓力Sp確定，而Sp的最大值可安整機(jī)的縱向穩(wěn)定性條件確定。如圖 所示，當(dāng)推土刀背活塞桿強(qiáng)制壓入土?xí)r，若遇到不可克服的障礙物，整機(jī)則繞履帶后端A點(diǎn)發(fā)生傾翻。假設(shè)此時(shí)切削深度為零。以去除推土裝置后的剩余部分為脫離體，此時(shí)Sp方向向上。對(duì)點(diǎn)A取矩 所以 ： （73） ——取自《鏟土運(yùn)輸機(jī)械》P211式中：——頂推架在車架上的垂直作用力；——頂推架在車架上的水平作用力；——整機(jī)重。要想求出，必須先求出和。先以工作裝置為脫離體，列方程如下： （74） （75）——取自《鏟土運(yùn)輸機(jī)械》P212根據(jù)以上三式可求，由于在計(jì)算過程中整機(jī)重心的位置以及牽引力均為初步估計(jì)值，所以求得的活塞桿的推壓力也為近似值，求得，已選定系統(tǒng)壓力，由，解得，考慮到壓力損失以及傳動(dòng)效率等，初步選定缸徑，行程已選S=125mm。8整機(jī)穩(wěn)定性單斗液壓挖掘機(jī)由于它的工作裝置成懸臂的特點(diǎn)，因此工作時(shí)在其自重和外載荷的作用下對(duì)底部履帶邊緣產(chǎn)生很大的傾覆力矩。這個(gè)力矩完全靠機(jī)身自重和轉(zhuǎn)臺(tái)后部另加的配重所產(chǎn)生的力矩來平衡，使挖掘性能在各種工況下穩(wěn)定的工作。挖掘機(jī)穩(wěn)定性能的優(yōu)劣對(duì)整機(jī)工作影響很大。穩(wěn)定性能好不但能夠保證挖掘機(jī)安全工作，而且能使其在作業(yè)范圍內(nèi)充分發(fā)揮挖掘能力，同時(shí)回轉(zhuǎn)支撐裝置磨損也比較均勻、使用壽命也較長(zhǎng)。從挖掘機(jī)的整體穩(wěn)定性分析：挖掘機(jī)的行走底盤部分的重量是固定的，重心位置也比較低，是使機(jī)械穩(wěn)定的因素。而挖掘機(jī)上部的重心位置變化較大，因?yàn)橥诰驒C(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中工作裝置的位置經(jīng)常變化，鏟斗也因滿斗或空斗的原因重量不等。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(gè)回轉(zhuǎn)平臺(tái)上部的重心位置經(jīng)常變化，有時(shí)