【正文】 載荷與傾覆力矩的疊加內(nèi)力進(jìn)行計算，經(jīng)過分析后得出挖掘機(jī)在直立狀態(tài)下受到的載荷為最大 。設(shè)內(nèi)座圈與底架固定，外座圈與轉(zhuǎn)臺固定，轉(zhuǎn)臺經(jīng)外座圈，滾動體，內(nèi)座圈到底架是力的傳遞路線，如下圖 所示。 為了研究滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承的受力狀態(tài)，求出滾動體受的最大作用力，以便與驗算滾道與滾動體間的接觸強(qiáng)度。 整機(jī)使用質(zhì)量（含配重） 30000 ㎏ 其中預(yù)估： 上車 19900 ㎏ 下車 9100 ㎏ 柴油機(jī) 型號 SAA6D102E2 額定功率 125/2100 行駛速度范圍 : 低速范圍 VI=0～ km/h 高速范圍 VⅡ =0～ km/h 最大爬坡角 35186。 例如 HJN2820表示滾道中心直徑 0 2820D mm? ，具有內(nèi)齒機(jī)構(gòu)形式的交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承。 每一類按座圈不帶齒（代號“ B”），帶外齒（代號“ W” ） 和帶內(nèi)齒（代號“ N”）的不同分為三種結(jié)構(gòu)形式。 第一類或稱第一系列為接觸角 45 ，滾柱按 1： 1排列的交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承，以代號“ HJ” 表示。 綜合以上結(jié)論，此次的液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)軸承的選型選用單排四點接觸球式滾動軸承式， 滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承的系列標(biāo)準(zhǔn)及其具體選型 滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承，不少國家已有系列標(biāo)準(zhǔn)，由專門的軸承廠制造，主機(jī)成更具用途選用即可。 縱觀液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)支承發(fā)展歷程，開始采用的雙排異徑球式，后來發(fā)展成用單排交叉滾柱式，近來單排四點接觸球式得到 了迅速的發(fā)展。主要用在直徑與受到的載荷都比較大的大型的液壓挖掘機(jī)上。相鄰滾珠軸線交叉排列，滾道做成平面的，可以傳遞各種方向的載荷與力矩。所以能承受很大的軸向載荷與傾覆力矩。 （ 2）雙排滾球式 它的滾珠分了 2 排，下排比上排收到的載荷小，所以下排滾珠比較小。 回轉(zhuǎn)軸承選型 （ 1）單排滾球式 滾道端面中心 d 偏滾珠中心而且滾道是圓弧形曲面的，滾道半徑 R=，滾珠與滾道接觸角α (水平線與作用力的夾角 )一般 45176。而外齒式齒輪嚙合傳動受外部環(huán)境影響比較大，比較浪費橫向尺寸。 為了經(jīng)濟(jì)性、可靠性和效率 ，選用了方案 2。不用經(jīng)過減速器驅(qū)動的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)多是內(nèi)曲線式的，而且這種馬達(dá)轉(zhuǎn)速低，扭矩大。 2）低速方案：這種馬達(dá)轉(zhuǎn)速比較低，但扭矩比較大，帶動小齒輪并讓轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)的時候，中間不用加減速器。 方案優(yōu)點：馬達(dá)采用了高速馬達(dá)，又加了齒輪減速機(jī)構(gòu) ，可靠性效率都比較高，同時又能降低成本縮小體積。 生成二維設(shè)計圖，按標(biāo)準(zhǔn)要求完成標(biāo)注、打印出二維設(shè)計圖； 第二章 方案設(shè)計 回轉(zhuǎn)方案選擇 1）高速方案：采用高速液壓馬達(dá)，經(jīng)過齒輪減速箱來帶動小齒輪繞齒圈滾動，從而使平臺回轉(zhuǎn)。 研究的基本思路與采用的方法 通過查閱相關(guān)資料進(jìn)行回轉(zhuǎn)馬達(dá)與回轉(zhuǎn)支承的選型，計算嚙合齒輪參數(shù)，計算液壓系統(tǒng)參數(shù)。作為工程 機(jī)械應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生，通過此設(shè)計，可以很全面地掌握挖掘機(jī)的構(gòu)造和作業(yè)環(huán)境及要求；掌握產(chǎn)品設(shè)計思路與方法；鍛煉其綜合運用機(jī)械類基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力和提高對計算機(jī)軟件的應(yīng)用水平；本設(shè)計要求完成上臺車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計及結(jié)構(gòu)設(shè)計。只有這樣，國內(nèi)廠商才可能慢慢把失去的市場份額奪過來。 國內(nèi)的挖掘機(jī)生產(chǎn)商雖然要有很強(qiáng)的創(chuàng)新意識，并且要針對市場與用戶的各種要求來開發(fā)出新一代挖掘機(jī)的變型產(chǎn)品（如高原型車、焊接車等），爭取步入大型挖掘機(jī)市場，不能只依靠國外進(jìn)口，把握市場方向。的步行式拉鏟挖掘機(jī)等。剝離用挖掘機(jī)； BE（布比賽路斯 伊利）公司生產(chǎn)的斗容量 107m179。 國內(nèi)外發(fā)展概況 工國外發(fā)達(dá)國家在挖掘機(jī)技術(shù)上一直處于領(lǐng)先優(yōu)勢，他們從 20 世紀(jì) 80 年代就開始生產(chǎn)特大型挖掘機(jī)，例如，美國生產(chǎn)的斗容 132m179。挖掘機(jī)工作裝置上的各種載荷與力矩經(jīng)過回轉(zhuǎn)支承傳給底架。 挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)支承、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)臺和液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)等組成。一臺斗容 1m3 挖掘機(jī)每班的生產(chǎn)率基本上等于 300400 個工人一天的工作量。它的工作過程先是以鏟斗的切割刃切削土壤， 裝滿后再提升、回轉(zhuǎn)至卸土位置，把土卸空后鏟斗再回原來位置開始下一次作業(yè)，如此循環(huán)。 國內(nèi)的挖掘機(jī)廠商對國內(nèi)市場的把握還不夠大，對挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的不斷優(yōu)化對國內(nèi)廠商制造更大更多類型的挖掘機(jī)有重要的意義。所以，挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)對保持挖掘機(jī)整體的穩(wěn)定性方面有重要作用，對挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的研究有助于國家發(fā)展各種不同類型的挖掘機(jī)。斗容 1m3 挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計 摘 要 近年來，我國的基建工程有日益增多的趨勢，國家也要大力發(fā)展基建工程來拉動經(jīng)濟(jì)增長，而挖掘機(jī)作為土方施工必不可少的機(jī)械設(shè)備，將在我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面發(fā)揮舉足輕重的作用。 挖掘機(jī)在進(jìn)行作業(yè)時，其回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)要承受軸向載荷，徑向載荷，和傾覆力矩，對其剛度，強(qiáng)度與穩(wěn)定性就有一定的要求。 針對斗容 1m3 挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，我進(jìn)行了驅(qū)動方案分析， 回轉(zhuǎn)支承選型設(shè)計，回轉(zhuǎn)速度控制及制動方案與制動器設(shè)計，回轉(zhuǎn)系統(tǒng)各部件的受力校核及選型，還采用了有限元方法來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。 關(guān)鍵詞 ：機(jī)械設(shè)備；挖掘機(jī)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計；有限元 第一章 緒 論 液壓挖掘機(jī)及其回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)介紹 液壓挖掘機(jī)是一種多功能周期作業(yè)的土方機(jī)械 ,廣泛應(yīng)用于交通運輸，水利工程，礦山采掘和電力工程等機(jī)械施工中。 所以挖掘機(jī)對于對于減輕工人繁重的體力勞動，加快施工進(jìn)度，提高施工機(jī)械化水平，促進(jìn)各項建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，都起著很大的作用。所以很有必要大力發(fā)展液壓挖掘機(jī)，提高其工作性能，讓其更好地提高生產(chǎn)率，為國民建設(shè)與國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)外座圈間設(shè)有滾動體，其底座跟帶齒的內(nèi)座之間用螺栓 連接，外座圈跟轉(zhuǎn)臺用螺栓連接。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的小齒輪既能繞自身自轉(zhuǎn)又能繞轉(zhuǎn)臺中心公轉(zhuǎn)，帶動轉(zhuǎn)臺繞底架回轉(zhuǎn)，相當(dāng)于行星機(jī)構(gòu)。的步行式拉鏟挖掘機(jī)，斗容 50150m179。的剝離用挖掘機(jī)，斗容量 179。從 20 世紀(jì)后期開始， 國際上挖 掘機(jī)的生產(chǎn)向微型化、多功能化、大型化、專用化和自動化的方向發(fā)展。同時，國內(nèi)的廠商要提高用戶服務(wù)，樹立良好的品牌形象，力求企業(yè)與用戶實現(xiàn)雙贏局面。 本設(shè)計的目的和意義 目前我國及發(fā)展中國家的基礎(chǔ)工程建設(shè)相當(dāng)多，挖掘機(jī)的產(chǎn)銷量很大。 研究內(nèi)容包括，驅(qū)動方案分析確定，傳動設(shè)計，回轉(zhuǎn)支承選型設(shè)計，回轉(zhuǎn)速度控制及制動方案與制動器設(shè)計。 結(jié)合三維建模及分析修改設(shè)計方案及結(jié)構(gòu)參數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)件或選用總成要完成選 型匹配計算，寫出具體的型號?？梢允褂?4 種回轉(zhuǎn)方案： 1 一級正齒輪和一級行星齒輪傳動 2 兩級行星齒輪傳動 3 兩級正齒輪傳動 4 一級正齒輪和兩級行星齒輪傳動 在高速軸上裝了機(jī)械制動器，我國目前對一級行星齒輪傳動和一級正齒輪和兩級行星齒輪傳動進(jìn)行了系列化和專業(yè)化生產(chǎn)。設(shè)置了機(jī)械制動器，不需要背壓補(bǔ)油，降低了油液發(fā)熱與功率損失，可與軸向柱塞泵零件通用。這種方案采用的液壓馬達(dá)通常為靜力平衡式，內(nèi)曲線式和星型柱塞式等。 方案優(yōu)點：這種馬達(dá)傳動比較簡單，起動的時候制動性能也比較好，零件比較少，可靠性比較好，對油污的敏感性也比較小。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)齒輪嚙合方案的確定 內(nèi)齒式齒輪嚙合結(jié)構(gòu)緊湊能節(jié)省尺寸，受外部環(huán)境影響小。所以選用內(nèi)齒式齒輪嚙合傳動。所以可以傳各種方向的軸向、徑向載荷與傾覆力矩。接觸角α (水平線與作用力的夾角 )=90176。 （ 3）交叉滾柱式 滾動體做成了圓錐或圓柱形，接觸角常為 45176。 （ 4）組合滾子式 跟雙排滾珠式類似，帶第三排滾珠直于上、下兩排滾柱，能傳遞徑向載荷。 現(xiàn)實應(yīng)用最廣泛的是上述（ 1）（ 2）（ 3） 3 種。對比這三種回轉(zhuǎn)支承，單排四點接觸球式的全部滾動體都能同時分擔(dān)載荷，而另外兩種只有一般滾動體可以承受載荷，所以其靜容量遠(yuǎn)超另外兩種。 我國制定的滾動支撐系列標(biāo)準(zhǔn)分兩大類，六種結(jié)構(gòu)形式，四十種規(guī)格。 第二類或稱為第二系列為接觸角 45 的四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承，以代號“ HS” 表示。 每一類按滾道中心直徑的大小分為二十種規(guī)格。 我國指定的滾動軸承職稱系列標(biāo)準(zhǔn)有一下特點： 較齊全（滾道中心直徑范圍是 625 4540mm? ） ，符合主機(jī)系列，可滿足發(fā)展需要； ，毛胚尺寸完全相同，可以互換： ，內(nèi)外齒的原始齒形均為標(biāo)準(zhǔn)型（即壓力角0 20?? ，齒頂高系數(shù) 0 1f ? ，齒頂間隙系數(shù) 0 ? ） .為了減少小齒輪齒數(shù)，提高其承載能力，改善傳動性能，內(nèi)齒式采用高度變位（變位系數(shù) +），外齒式采用角度變位（當(dāng)大齒圈齒數(shù)為 95— 116時變位系數(shù)取 +；當(dāng)齒數(shù)為 117— 136 時取 +；當(dāng)齒數(shù)等于和大于 137時取 +） GCr15 及 GCr15SiMn,表面硬度為 HRC61— 50Mn,50SiMn， 5CrMnMo 等，滾道表面硬度為 HRC55— 65，硬化層深度為 35mm. 參考《單斗液壓挖掘機(jī)》表 32滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承參數(shù)系列，初步選取四點接觸球式滾動回轉(zhuǎn)支承 880HSN? 系列，其基本技術(shù)參數(shù)如下 : 滾道中心直徑： 0 880D mm? 外形尺寸： 1000D mm? 760d mm? 95H mm? mm? 安裝尺寸： 956uD mm? 800nD mm? 24n? 20mm?? 內(nèi)齒參數(shù)： mm? 728fd mm? mmm 10? 182?Z ??x mmL 70? 四點接觸球式滾動回轉(zhuǎn)支承滾球尺寸： 0 40d mm? kNC a 21600 ? 接觸角 ?45?? 圖 回轉(zhuǎn)支承 主要性能參數(shù) 斗容量 1M179。 軌距 2380 mm 每側(cè)履帶接地尺寸 (長寬 ) 6470 2980 mm 運輸工況外形尺寸 (長寬高 ) 9865 2980 3015 液壓系統(tǒng)參數(shù) : 鏟斗油缸 個數(shù)缸徑行程 (mm) 130 1020 90 回 轉(zhuǎn)液壓回路 (Mpa) 控制液壓回路 (Mpa) 先導(dǎo)油路 斗桿油缸 個數(shù)缸徑行程 (mm) 140 1635 100 動臂油缸 個數(shù)缸徑行程 (mm) 130 1335 90 行走液壓回路 (Mpa) 主泵最大流量 (L/min) 439 第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 回轉(zhuǎn)支承的受力分析 決定回轉(zhuǎn)支承壽命的主要是靜容量，因為其常在低速大負(fù)荷下運轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)支撐的座圈是一個多支點彈性體 ,主 要以滾動體為支點，承受著傾覆力矩 M 徑向載荷 Fr 以及軸向載荷 Fa 的共同作用。 圖 回轉(zhuǎn)支承受力簡圖 內(nèi)外座圈間的內(nèi)力分布跟制造方法有關(guān)，為了計算的簡化，假設(shè)： 受力變形只發(fā)生在滾動體與滾道接觸處，內(nèi)外座圈為絕對剛體；滾道與滾動體接觸良好，無加工誤差，無徑向間隙和軸向間隙。 總軸向力 V=23KN 徑向力的分析包括了小齒輪與齒圈間嚙合力 嚙P 和風(fēng)力 風(fēng)P 和慣性作用下產(chǎn)生的離心力 離P KN43c osD 1iM3P ??????? ??額嚙 5 .2 K N5 2 0FqKhCP ??????? 公斤風(fēng) 其中 C—— 風(fēng)載體型系數(shù)取 Kh—— 高度休整系數(shù)取 1 q—— 風(fēng)壓值取 25 公斤 /m2 F—— 迎風(fēng)面 離P 按照外傾 5176。 挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)速度比較低，所以只需要計算其回轉(zhuǎn)支承的靜容量。=（ Fa +2 Fr） Fs ≈ 258t 其中 Fa—— 軸向力 Fr—— 徑向力 Fs—— 靜載系數(shù)取 M180。 m M—— 傾斜力矩 傾覆力矩M.m軸向力計算安全系數(shù) : 軸向 E 額定靜負(fù)荷容量為 :Coa=3000KN 當(dāng)量軸向載荷 :Cp= r rHpGpDM c os s ?? ≈ 2296KN 所以 CpCoafs ?≈ 查挖掘機(jī)設(shè)計手冊知 ,安全系數(shù)在 ~ 之間符合設(shè)計要求 回轉(zhuǎn)支承的選型 經(jīng) 過 計 算 初 步 選 擇 支 承 ： QNA160040 內(nèi)嚙合式的 , 模數(shù) m=12, 齒數(shù)z=116, 內(nèi)圈D =1600, 外圈D