【正文】 機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，完成這些動(dòng)作要產(chǎn)生很大的慣性力和沖擊載荷。而液壓挖掘機(jī)則具有下列主要特點(diǎn)：1　 大大改善了挖掘機(jī)的技術(shù)性能，挖掘力大、牽引力大，傳動(dòng)平穩(wěn)，作用效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。按照動(dòng)力裝置，挖掘機(jī)有電驅(qū)動(dòng)、內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)和復(fù)合驅(qū)動(dòng)等。 按工作過程可分為周期作業(yè)和連續(xù)作業(yè)兩類，即通常簡稱為單斗挖掘機(jī)和多斗挖掘機(jī)。因此，現(xiàn)在我剛好借這個(gè)課題，去深刻的學(xué)習(xí)這些知識(shí)并加以綜合運(yùn)用，為工作打好基礎(chǔ)，做好準(zhǔn)備。之前，對(duì)于這些知識(shí)的學(xué)習(xí)好像只是為了應(yīng)付考試，根本就沒有真正掌握這些知識(shí)。 隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的深入和在建設(shè)中挖掘機(jī)的廣泛應(yīng)用，挖掘機(jī)市場有著廣闊的發(fā)展空間，因此發(fā)展?jié)M足我國國情所需要的挖掘機(jī)是十分必要的，即此次對(duì)液壓挖掘機(jī)的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。 為節(jié)省勞動(dòng)力、減輕繁重體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、加快建設(shè)速度，保證工程質(zhì)量和降低成本，采用機(jī)械化施工是根本的措施。它不僅體積小，機(jī)動(dòng)靈活，且可附裝各種工作裝置，屬多功能建設(shè)機(jī)械。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般工程施工中約有60%的土石方量、露天礦山中80%的剝離量和采掘量是用挖掘機(jī)完成的。因此液壓挖掘機(jī)是一種周期作業(yè)的土方機(jī)械。南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1 緒 論 本課題背景意義及目的 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。它的工作過程是以鏟斗的切削土壤，鏟斗裝滿后提升、回轉(zhuǎn)至卸土位置，卸空后的鏟斗再回到挖掘位置開始下一次的作業(yè)。 各類挖掘機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的許多行業(yè)被廣泛地采用，如工業(yè)與民用建筑、交通運(yùn)輸、水利電氣工程、農(nóng)田改造、礦山采掘以及現(xiàn)代化軍事工程等等行業(yè)的機(jī)械化施工中。 小型液壓挖掘機(jī)是指一般總重量在6t以下的挖掘機(jī)，因其體積小，主要應(yīng)用于城市、相對(duì)狹窄的地區(qū)，替人力勞動(dòng)，其用途廣泛，主要作業(yè)是挖掘、裝載、整地，用于城市管道、道路、住宅建設(shè)、基礎(chǔ)工程和園林作業(yè)等。采用小挖掘機(jī)可以大大減輕人力的勞動(dòng)，縮短施工周期。它對(duì)盡早發(fā)揮建設(shè)投資效果，促進(jìn)國名經(jīng)濟(jì)的高速度發(fā)展有很大的作用。而對(duì)于還在學(xué)習(xí)當(dāng)中的我來說，這個(gè)課題能讓我更深入地鞏固和學(xué)習(xí)液壓、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械繪圖等方面的知識(shí)。但作為一個(gè)機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，掌握好液壓、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械繪圖都是很有必要的。 挖掘機(jī)的基本類型和液壓挖掘機(jī)的主要特點(diǎn) 挖掘機(jī)的類型與構(gòu)造形式繁多，可按挖掘工作原理與過程、用途、構(gòu)造特性等進(jìn)行劃分。 按照用途，單斗挖掘機(jī)分為：建筑型、采礦型、和剝離型。按照傳動(dòng)方式，挖掘機(jī)分為機(jī)械傳動(dòng)式、液壓傳動(dòng)式和混合傳動(dòng)式。 挖掘機(jī)在工作是主要?jiǎng)幼靼ㄐ凶?、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)和工作裝置的作業(yè)動(dòng)作，其中最頻繁的是回轉(zhuǎn)和工作裝置的循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。而液壓挖掘機(jī)則不需要復(fù)雜的中間傳動(dòng)，大大的簡化了結(jié)構(gòu)。3　 液壓元件易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化和通用化，便于組織大規(guī)模專業(yè)生產(chǎn)，進(jìn)一步提高質(zhì)量和降低成本。第一臺(tái)有確切記載的挖掘機(jī)械是1796年英國人發(fā)明的蒸汽“挖泥鏟”。1950年，德國研制出世界上第一臺(tái)全液壓挖掘機(jī)。使得液壓挖掘機(jī)在作業(yè)效率、可靠性、完全性和操作舒適性以及節(jié)能、環(huán)保等方面有了長足的進(jìn)步。美國、德國和日本是液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國，具有較高的市場占有率。國外挖掘機(jī)行業(yè)重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)和新材料，加快了向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展的步伐。 由于使用性能、技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上的優(yōu)越，世界上許多國家，特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國家，都在大力發(fā)展單斗液壓挖掘機(jī)。應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，成本不斷降低，向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化發(fā)展，以提高零部件、配件的可靠性，從而保證整機(jī)的可靠性。提高機(jī)械作業(yè)性能，降低噪音，減少停機(jī)維修時(shí)間，提高適應(yīng)能力，消除公害，縱觀未來，液壓挖掘機(jī)有以下的趨勢(shì):（1）向大型化發(fā)展的同時(shí)向微型化發(fā)展。（3）不斷提高可靠性和使用壽命。（5）由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)向電力驅(qū)動(dòng)發(fā)展。（7）應(yīng)用微電子、氣、液等機(jī)電一體化綜合技術(shù)。（9）人機(jī)工程學(xué)在設(shè)計(jì)中的充分利用。具體設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì)液壓挖掘機(jī)的行走裝置的設(shè)計(jì)和行走能力的校核，包括(1) 挖機(jī)行走裝置的總體設(shè)計(jì)。(3) 挖掘機(jī)各部分的基本結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和設(shè)計(jì)。(5) 馬達(dá)的驗(yàn)算和選取及馬達(dá)原理的認(rèn)識(shí)和研究。同時(shí)又使挖掘機(jī)能在工作時(shí)作場內(nèi)運(yùn)行及轉(zhuǎn)移工地時(shí)作運(yùn)輸性(輪式行走裝置)運(yùn)行。 2．在不增高行走裝置總高度的前提下應(yīng)使行走裝置具有較大的離地間隙，使挖掘機(jī)在不平地面上行走具有良好的通過性能。單斗液壓挖掘機(jī)的行走裝置按照結(jié)構(gòu)的不同可分履帶式和輪胎式兩大類。液壓傳動(dòng)的履帶行走裝置，挖掘機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)由安裝在兩條履帶上、分別由兩臺(tái)液壓泵供油的行走馬達(dá)（用一臺(tái)油泵供油時(shí)需采用專用的控制閥來操縱）通過對(duì)油路的控制，很方便地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向或就地轉(zhuǎn)彎，以適應(yīng)挖掘機(jī)在各種地面、場地上運(yùn)動(dòng)。履帶式行走裝置在液壓挖掘上使用較為普遍。 輪胎式液壓挖掘機(jī)行走裝置的結(jié)構(gòu)型式很多，有采用標(biāo)準(zhǔn)汽車底盤的可輪式拖拉機(jī)底盤的，但斗容量稍大、工作性能要求較高的輪胎式液壓挖掘則采用專用的輪胎式底盤行走裝置?？紤]到工作環(huán)境和實(shí)際條件等因素本機(jī)采用橡膠履帶，由于橡膠履帶具有對(duì)路面破壞小、噪音低、速度快、振動(dòng)小、接地比壓小、牽引力大，可以減少地面對(duì)機(jī)械的沖擊等優(yōu)點(diǎn)，所以本機(jī)主要使用橡膠履帶。而輪式行走裝置雖有運(yùn)行速度快、機(jī)動(dòng)性好，運(yùn)行時(shí)輪胎不損壞路面，因而在城市建設(shè)中很受歡迎，但是其接地比壓大，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。故本機(jī)采用履帶式行走裝置。履帶呈抱死循環(huán)繞過驅(qū)動(dòng)輪5和導(dǎo)向輪1，為了減少上分支撓度，履帶由l一2個(gè)托鏈輪4支持。當(dāng)履帶由于磨損而伸長時(shí)可由張緊裝置3調(diào)整其松緊度。這部分的重量相當(dāng)大，約占整機(jī)的1／4，制造成本也高，約占整機(jī)的1／4。我國過去這些零部件規(guī)格品種繁多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，約有34種結(jié)構(gòu)、93種規(guī)格，影響了加工質(zhì)量的提高和備件的供應(yīng)，零件互換性很差致使機(jī)械完好率很低。 履帶式行走裝置的結(jié)構(gòu)圖1 導(dǎo)向輪；2 橡膠履帶； 3 張緊裝置； 4 支重輪；5 驅(qū)動(dòng)輪； 6 減速機(jī)行走架是履帶行走裝置的承重骨架，它由底架、橫梁和履帶架組成，通常用16Mn鋼板焊接。 組合式行走架(—2)的底架為框架結(jié)構(gòu)，橫梁是工字鋼或焊接的箱形梁，活人履帶架孔中。 這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)需要改善挖掘機(jī)的穩(wěn)定性和降低接地比壓時(shí)，不需改變底架結(jié)構(gòu)就能換裝加寬的橫梁和加長的履帶架，從而安裝不同長度和寬度的履帶。 組合式行走架示意圖 為了改進(jìn)上述缺點(diǎn)，近年來在液壓挖掘機(jī)中采用整體式行走架較多，這種行走架結(jié)構(gòu)簡單、自重輕輕而且剛性較好。支重輪直徑較小，在行走裝置的長度內(nèi)，每邊可裝5—9個(gè)支重輪。3履帶各部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與選型履帶工作條件惡劣，要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度、耐磨性好、質(zhì)量輕以減少材料的消耗量，并減輕履帶運(yùn)行時(shí)的動(dòng)載荷，要求履帶能和地面有很好的附著性能，又要考慮減少行駛及轉(zhuǎn)向的阻力。由于橡膠履帶具有對(duì)路面破壞小、噪音低、速度快、振動(dòng)小、接地比壓小、牽引力大，可以減少地面對(duì)機(jī)械的沖擊等優(yōu)點(diǎn)，所以本機(jī)主要使用橡膠履帶。 挖掘機(jī)的履帶有整體式和組合式兩種。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(jìn)泥沙、易磨損，“三化”性差，在機(jī)械式挖掘機(jī)中使用較多，適于高速車輛。如圖（）所示，它由履帶板、鏈動(dòng)節(jié)、履帶銷軸和銷套等組成，左右鏈軌節(jié)l0與銷套5用緊配合連接，履帶銷軸4插入銷套有一定間隙，以保證轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，其兩端與另兩個(gè)鏈軌節(jié)孔緊配合。這種結(jié)構(gòu)節(jié)距小，繞轉(zhuǎn)性好，行走速度較快，銷軸和襯套硬度較高、耐磨、使用壽命長。 組合式履帶1—履帶板；2—履帶螺栓；3—履帶螺母；4—履帶軸銷；5—銷套；6—鎖緊銷墊；7—鎖緊履帶銷；8—右鏈軌節(jié)；9—左鏈軌節(jié)a) 履帶尺寸的計(jì)算履帶寬度b的初步確定： （）——取自《工程機(jī)械底盤設(shè)計(jì)》P306 式中：裝載機(jī)的整機(jī)質(zhì)量，由《單斗液壓挖掘機(jī)》P42液壓挖掘機(jī)基本參數(shù)系列表，這里取M=6t。 式中KL為履帶長度經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。 ——附著系數(shù)，=； ——滾動(dòng)阻力系數(shù)，=； ——根據(jù)《工程機(jī)械底盤構(gòu)造與設(shè)計(jì)》可知=； ==≤= ()所以，履帶的寬度、支撐面的長度選擇合適，即b=400 mm =2500 mm b) 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(qiáng)度高。履帶板有單筋、雙筋和三筋數(shù)種。三筋履帶板上有四個(gè)連接孔，中間有兩個(gè)清泥孔。相鄰兩履帶板制成有搭接部分，防止履帶板之間夾進(jìn)石塊而產(chǎn)生很高的應(yīng)力。 。(2) 履帶總成結(jié)構(gòu)圖其中節(jié)距為173mm的履帶總成聯(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(jī)的工作要求，挖掘機(jī)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。 50Mn的剪切強(qiáng)度：275Mpa所以，履帶銷的強(qiáng)度滿足要求。 ——需用拉伸應(yīng)力，所以σp== ≤所以，履帶的抗拉強(qiáng)度滿足要求。驅(qū)動(dòng)輪的誰主要包括齒形的設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)輪尺寸的確定以及強(qiáng)度校核。按齒面形狀，驅(qū)動(dòng)輪齒形可分為凸形，直線形和凹形齒形三種。驅(qū)動(dòng)輪用來驅(qū)動(dòng)履帶，輪齒工作時(shí)受履帶銷套反作用的彎曲壓應(yīng)力，并且輪齒與銷套之間有磨料磨損。一般來講，對(duì)驅(qū)動(dòng)輪齒形的要求為：1）使履帶節(jié)銷順利地進(jìn)入和退出嚙合，減少接觸面的沖擊應(yīng)力；2）齒面接觸應(yīng)力應(yīng)小，以減少磨損；3) 當(dāng)履帶節(jié)距因磨損而增大時(shí)，履帶節(jié)銷與驅(qū)動(dòng)輪齒仍能保持工作，不至脫鏈。其齒形如圖（）所示 單圓弧——直線齒形b) 驅(qū)動(dòng)輪主要參數(shù)的確定 驅(qū)動(dòng)輪輪齒的節(jié)距根據(jù)前述的相應(yīng)的履帶板的節(jié)距確定。根據(jù)四輪一帶統(tǒng)圖，參照《工程機(jī)械底盤構(gòu)造與設(shè)計(jì)》P316表285所示，選擇驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)Z=23。這種間齒嚙合的的驅(qū)動(dòng)輪的Z是實(shí)際齒數(shù)的Z的一半；所以這樣實(shí)際齒數(shù)Z最好為奇數(shù)，這樣每轉(zhuǎn)動(dòng)兩圈，驅(qū)動(dòng)輪的所有齒都嚙合一次，使用壽命長。驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓半徑 （） ——取自《工程機(jī)械底盤構(gòu)造與設(shè)計(jì)》P316驅(qū)動(dòng)輪的節(jié)圓直徑為 履帶銷套直徑：則驅(qū)動(dòng)輪齒根圓直徑為：驅(qū)動(dòng)輪齒頂圓直徑：（～）d 齒谷半徑為： 谷齒距離為： c) 驅(qū)動(dòng)輪的強(qiáng)度計(jì)算驅(qū)動(dòng)輪需要校核其彎曲強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度。驅(qū)動(dòng)輪輪齒抗彎強(qiáng)度為： ()——取自《工程機(jī)械底盤構(gòu)造與設(shè)計(jì)》P317式中：——齒高（假定力完全作用在齒頂）， ——抗彎截面系數(shù)，其中為驅(qū)動(dòng)輪的寬度，?。? ——許用彎曲應(yīng)力。2).擠壓應(yīng)力計(jì)算驅(qū)動(dòng)輪輪齒齒面擠壓強(qiáng)度： () ——取自《工程機(jī)械設(shè)計(jì)》P141式中 ——驅(qū)動(dòng)輪輪齒寬度，； ——履帶銷外套直徑，； 需用擠壓應(yīng)力。 支重輪拖鏈輪的設(shè)計(jì)。支重輪的工作條件也較惡劣，經(jīng)常處于塵土中有時(shí)還浸泡于泥水之中，故要求密封可靠、輪圈耐磨。輪面淬火硬度應(yīng)達(dá)到HRC4857。過去支重輪的結(jié)構(gòu)型式很多，：這是一種直軸式結(jié)構(gòu)，鈾的構(gòu)造簡單，工藝性好，雖然承受軸向力的能力較差，但適合于挖掘機(jī)的工況。支重輪輪體2分兩段焊接而成，輪邊有凸緣，起夾持履帶的作用，使履帶板行走時(shí)不會(huì)橫向脫落。軸兩端裝有浮動(dòng)油封。它由兩個(gè)形狀相同的金原油封環(huán)6和二個(gè)“O”形密封因7組成，每個(gè)油封環(huán)上各套一個(gè)“O”形密封圈。當(dāng)旋轉(zhuǎn)件被壓緊后， “O”形密封圈被壓緊產(chǎn)生彈性變形，使兩油封環(huán)端面始終貼緊，起到密封作用。同時(shí)防止了水灰等污物的侵人。最后端的支重輪與驅(qū)動(dòng)輪輪軸之間的距離 （）——取自《工程機(jī)械底盤設(shè)計(jì)》P263取。b) 支重輪的強(qiáng)度計(jì)算為了減少支重輪的磨損，輪緣對(duì)履帶的接觸應(yīng)力應(yīng)按下式計(jì)算： ()——參看《工程機(jī)械底盤構(gòu)造與設(shè)計(jì)》P318式中 ——支重輪輪緣寬度，； ——支重輪半徑，； ——支重輪個(gè)數(shù)，n=12；==所以，支重輪與鏈軌節(jié)間的接觸應(yīng)力滿足要求。（軸的直徑為）： （）——取自《材料力學(xué)》上冊(cè)P174.式中：——支重輪軸最大彎矩；——抗彎截面系數(shù)。所以： σF=即支重輪軸滿足強(qiáng)度要。拖鏈輪的結(jié)構(gòu)與支重輪類似，但其所受載荷要比支重輪小得多，工作時(shí)少受泥水侵蝕，因此尺寸可較小。托輪軸固定在履帶架上，輪體內(nèi)壓裝有耐磨軸套，并耐磨軸套套裝在軸上，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。： 托輪的結(jié)構(gòu)尺寸/mm安裝尺寸外形尺寸配合尺寸特性尺寸浮封表號(hào)浮封膠圈表號(hào)軸承型號(hào)ABDC7010AC9650290150508082120 導(dǎo)向輪和張緊裝置的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向輪的設(shè)計(jì) a）導(dǎo)向輪的參數(shù)設(shè)定 導(dǎo)向輪用于引導(dǎo)履帶正確繞轉(zhuǎn)，可以防止跑軌和越軌。導(dǎo)向輪的輪面大多制成光面，中間有擋肩環(huán)作為導(dǎo)向用()，兩側(cè)的環(huán)面則能支撐軌鏈起支重輪溝作用。導(dǎo)