【正文】 許坡度35176。39。 （KPa）hPt? 設(shè)輪寬為b=150mm,輪半徑為R=400mm，這時(shí)土壤的變形下陷深為h=10mm， 則輪端部微面積壓力為 p’為深度 h的比壓力sbdp39。最大上下擺角25176。t?t?液壓功率確定后就可確定發(fā)動(dòng)機(jī)功率:= (0. 8 ～ 1. 1) Ny=70Kw發(fā)N對(duì)于功率較小的發(fā)動(dòng)機(jī),功率儲(chǔ)備系數(shù)較小,為防止過載熄火,功率系數(shù)可取大些?！? Q —泵的輸出流量,m3/ s 。maxn畢業(yè)設(shè)計(jì)第 9 頁(yè) 共 58 頁(yè)　 q 馬達(dá)排量,m3/ r 。　 Vmax —工作油缸最大移動(dòng)速度,m/ s 。KLi 、KGi 、KNi —分別是尺寸、質(zhì)量和功率系數(shù)。機(jī)重通常作為主設(shè)計(jì)參數(shù)和系列等級(jí)的分級(jí)標(biāo)志,設(shè)計(jì)時(shí),以機(jī)重為指標(biāo),可 利用經(jīng)驗(yàn)公式確定其它總體參數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)功率則取決于各機(jī)構(gòu)的力、力矩和工作速度。畢業(yè)設(shè)計(jì)第 8 頁(yè) 共 58 頁(yè)第二章 挖掘機(jī)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2. 1 主要參數(shù)的選擇主要參數(shù)的選擇與整機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和工作要求有關(guān),其中最重要的參數(shù)有斗容量、機(jī)重和功率( g 、G、N ) 。作業(yè)時(shí)主要考慮三種情況挖掘作業(yè)時(shí), 計(jì)算挖掘力及機(jī)器重量作用于橋的垂直力當(dāng)垂直力很大時(shí)一般水平力很小可忽略起吊重物時(shí), 按機(jī)器的抗傾翻能力考慮裝滿鏟斗后在任意位置突然啟動(dòng)提升或下降過程中突然制動(dòng), 此時(shí)有巨大的慣性力作用, 正常情況下后者要大一些。此外, 也要考慮支腿失靈的情況。繪制各個(gè)零件圖,擺臂的計(jì)算主要按作業(yè)時(shí)的工況。= ???2)為保證挖掘機(jī)行進(jìn)方便可靠，擺臂應(yīng)具有輪式結(jié)構(gòu)，3)擺臂外形尺寸要小，保證挖掘機(jī)重量較輕。： 擺臂運(yùn)動(dòng)角度分析 ，為滿足擺臂內(nèi)外擺角30176。根據(jù)已知條件，該四桿機(jī)構(gòu)最大的內(nèi)外轉(zhuǎn)動(dòng)角度為30176。組成四邊形對(duì)邊的構(gòu)件長(zhǎng)度分別相等。 擺臂接口簡(jiǎn)圖. 擺臂設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求；該擺臂為可移動(dòng)式擺臂，在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)上，易于加工。以保證挖掘機(jī)操作員在任意工作平面處于水平位置。6) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，拆裝，調(diào)整方便7) 所示。4) 在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率。2) 外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。圖中 。前支腳向下調(diào)節(jié)角度過大,造成支腳油缸力臂太小,油缸受力過大,對(duì)油缸閉鎖不利。支腳上下調(diào)節(jié)尺寸除滿足步挖機(jī)在凹凸不平和斜坡上作業(yè)時(shí)能調(diào)平上車外,還要滿足上、下運(yùn)輸車輛的高度要求。?l?后支腳長(zhǎng)度約為前支腳回縮狀態(tài)下的長(zhǎng)度,每個(gè)支腳座上有2～4 個(gè)定位銷孔,這樣前、后支腳在水平面內(nèi)從最小到最大位置可進(jìn)行2～3 檔的有級(jí)調(diào)節(jié),以適應(yīng)各作業(yè)條件要求的整機(jī)穩(wěn)定性。??a。??a。(6) 能在靠近建筑物的邊角和狹小場(chǎng)地上挖掘作業(yè)。(4) 小型步挖機(jī)長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)場(chǎng)移動(dòng)時(shí),能自行上、下運(yùn)輸車輛。(2) 步履行走性好,即步挖機(jī)能開進(jìn)沒有道路的施工現(xiàn)場(chǎng)。(1) 整機(jī)具有較高的穩(wěn)定性, 在全域內(nèi)(360176。其主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,質(zhì)量輕,故障少,性能良好,成本只有同等級(jí)履帶式挖掘機(jī)的50 %～60 % ,便于制造和維護(hù)。全回轉(zhuǎn)步履式液壓挖掘機(jī)(以下簡(jiǎn)稱步挖機(jī)) 為斗容量小于0. 6m3 的小型挖掘機(jī),與一般挖掘機(jī)的區(qū)別在于下畢業(yè)設(shè)計(jì)第 2 頁(yè) 共 58 頁(yè)車沒有行走和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),采用4 個(gè)支腳支承整機(jī),依靠工作裝置和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向。機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)已有一百多年歷史，近一、二十年來，隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)在工程機(jī)械上的廣泛應(yīng)用，單斗液壓挖掘機(jī)有了通速發(fā)展，在中小型單斗挖掘機(jī)中，液壓挖掘機(jī)幾乎取代了機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)，大型單斗液壓挖掘機(jī)也應(yīng)用日廣，這是由于液壓挖掘機(jī)具有重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、挖掘力大、傳動(dòng)平穩(wěn)、操縱簡(jiǎn)便，以及容易實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速和自動(dòng)控制等一系列優(yōu)點(diǎn)。 單斗挖掘機(jī)是一種重要的工程機(jī)械，廣泛應(yīng)用在房屋建筑、道路工程、水利建設(shè)、農(nóng)田開發(fā)、港口建設(shè)、國(guó)防工事等的土石方施工和礦山采掘工業(yè)中，對(duì) 減輕繁重的體力勞動(dòng)、保證工程質(zhì)量、加快建設(shè)速度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率起巨大作用。它需要不斷地總結(jié)和完善。在設(shè)計(jì)中要求對(duì)機(jī)器的工作原理、功能、結(jié)構(gòu)、零部件設(shè)計(jì)、甚至加工制造和裝配都要確定下來。畢業(yè)設(shè)計(jì)第 1 頁(yè) 共 58 頁(yè)第一章 緒 論 概述產(chǎn)品設(shè)計(jì)是產(chǎn)品生產(chǎn)的第一道工序。傳統(tǒng)的產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是：首先由設(shè)計(jì)者根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)初步設(shè)計(jì)出產(chǎn)品、或者在已有的產(chǎn)品基礎(chǔ)上進(jìn)行模仿、或者改進(jìn)已有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)出新產(chǎn)品，然后做出模型或樣品，再進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)上的問題進(jìn)行改進(jìn)，重新設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和分析，不但要耗費(fèi)大量的時(shí)間，也要耗費(fèi)大量的人力和物力。雖然不同的設(shè)計(jì)者可能有不同的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟，機(jī)械設(shè)計(jì)的共性規(guī)律是客觀存在的，其一般步驟是：目標(biāo)預(yù)測(cè)、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、加工設(shè)計(jì)、試生產(chǎn)。用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量和風(fēng)格在很大程度上受設(shè)計(jì)人員水平的局限，有時(shí)嚴(yán)重限制設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高。單斗挖掘機(jī)分機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種。 挖掘機(jī)設(shè)計(jì)思路概述挖掘機(jī)要完成其獨(dú)特的功能，大部分零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作條件惡劣，這些零件的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)是一件比較困難的工作。它主要由工作裝置、平臺(tái)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、下車、動(dòng)力裝置和液壓系統(tǒng)等組成。缺點(diǎn)是行走和轉(zhuǎn)向速度慢。) 挖掘性能良好。(3) 支腳調(diào)整簡(jiǎn)便、迅速、適應(yīng)性強(qiáng),安全可靠。(5) 為了防止支腳沉陷和挖掘時(shí)的水平移動(dòng),支承爪上部為水平板,下部為放射狀的爪。 所示 輪擺式挖掘機(jī)工作簡(jiǎn)圖畢業(yè)設(shè)計(jì)第 3 頁(yè) 共 58 頁(yè)4 個(gè)支腳的長(zhǎng)度和在水平面內(nèi)的調(diào)節(jié)尺寸主要影響步挖機(jī)在橫向和縱向的穩(wěn)定性以及行走時(shí)的通過性(通過某一最窄的路段) ,同時(shí)考慮步挖機(jī)對(duì)橫向與縱向穩(wěn)定性要求接近, 因此,a1 、a2 、b1 和b2 之間的比值一般取: 。.12b 。.2b為適應(yīng)作業(yè)場(chǎng)地大小和作業(yè)條件多變,前支腳由可伸縮的兩節(jié)組成,其長(zhǎng)度可進(jìn)行3～4 級(jí)的調(diào)節(jié),伸縮比～ 1. 9。4 個(gè)支腳在垂直方向的運(yùn)動(dòng)由4 個(gè)油缸控制,可無級(jí)調(diào)節(jié)。前支腳向下調(diào)節(jié)角度應(yīng)與最大長(zhǎng)度相互協(xié)調(diào)。后支腳向上調(diào)節(jié)尺寸使行走輪下邊緣高于底座下部10～25cm , 。 3142hn???畢業(yè)設(shè)計(jì)第 4 頁(yè) 共 58 頁(yè) 挖掘機(jī)擺臂運(yùn)動(dòng)圖 挖掘機(jī)驅(qū)動(dòng)橋機(jī)構(gòu)件設(shè)計(jì)思路分析步驟輪擺式挖掘機(jī)以液壓驅(qū)動(dòng)作為動(dòng)力，其設(shè)計(jì)的主要步驟是：挖掘機(jī)驅(qū)動(dòng)橋處于動(dòng)力傳動(dòng)端，其基本功能是增大由傳動(dòng)軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩,并將動(dòng)力合理地分配四個(gè)擺臂驅(qū)動(dòng)輪，另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力和橫向力驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求：1) 所選擇的主減速比應(yīng)能保證挖掘機(jī)具有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 3) 齒輪及其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。5) 在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，尤其是簧下質(zhì)量應(yīng)盡量小，以改善挖掘機(jī)平順性。畢業(yè)設(shè)計(jì)第 5 頁(yè) 共 58 頁(yè) 擺臂整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖由于輪擺式挖掘機(jī)設(shè)計(jì)用于斜坡，山體等復(fù)雜環(huán)境下工作，為保證挖掘機(jī)的工作平穩(wěn)和可靠性，故需從其擺臂方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，即其擺臂各角度需要三維立體擺動(dòng)。 當(dāng)車輪采用擺臂獨(dú)立懸架時(shí)，擺臂應(yīng)為一根連接左右驅(qū)動(dòng)車輪的剛性空心梁()，而主減速器、差速器及車輪傳動(dòng)裝置都裝在它里面。為了使擺臂的左右運(yùn)動(dòng)可靠，滿足剛度要求，故設(shè)計(jì)成平行四邊形四桿鉸鏈機(jī)構(gòu)，：畢業(yè)設(shè)計(jì)第 6 頁(yè) 共 58 頁(yè) 擺臂鉸鏈機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 該平行四邊形鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)自由度為1，故該結(jié)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)， 1)3425(36)45(63 ?????????PnF 平行四邊形機(jī)構(gòu)是雙曲柄機(jī)構(gòu)的一個(gè)特例。從動(dòng)曲柄和主動(dòng)曲柄的回轉(zhuǎn)方向相同，角速度時(shí)時(shí)相等。： 則：A點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為30176。故鉸鏈的端桿長(zhǎng)度應(yīng)滿足： L1=L*sin15176。畢業(yè)設(shè)計(jì)第 7 頁(yè) 共 58 頁(yè). 設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋及擺臂外形，結(jié)構(gòu)大小，幷進(jìn)行臨界受力分析對(duì)關(guān)鍵部位及零件進(jìn)行強(qiáng)度及抗疲勞強(qiáng)度校核。作業(yè)時(shí)有支腿支承, 輪胎離地, 但作業(yè)過程中機(jī)器的晃動(dòng)較大, 長(zhǎng)期作業(yè)后, 在松軟地面上支腿容易陷人地面而出現(xiàn)輪胎支地情況,司機(jī)也不易察覺。因此, 實(shí)際的最大橋荷應(yīng)考慮輪胎支地工況。 小結(jié) 本章節(jié)主要介紹了挖掘機(jī)驅(qū)動(dòng)橋的總體結(jié)構(gòu)，并且確定了驅(qū)動(dòng)橋擺臂、接口端等結(jié)構(gòu)尺寸。斗容量主要依據(jù)工作條件和適用范圍選擇。選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的功率時(shí),既要滿足步挖機(jī)作業(yè)過程中的動(dòng)力要求,還要使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率得到充分利用。常用的經(jīng)驗(yàn)公式為:尺寸參數(shù)： βLiiGK?質(zhì)量參數(shù)： i功率參數(shù)： Nii 式中: G —整機(jī)質(zhì)量,單位t 。根據(jù)步挖機(jī)的作業(yè)性能、速度和生產(chǎn)率的要求,可初步確定液壓系統(tǒng)的流量Q : /smq2π,Vd4max3axax???????式中: d —油缸直徑,m 。　 —回轉(zhuǎn)馬達(dá)最大轉(zhuǎn)速,r/ s 。 步挖機(jī)的行走機(jī)構(gòu),鏟斗挖掘時(shí)所克服的最大阻力計(jì)算(考慮復(fù)合動(dòng)作) 和動(dòng)臂油缸提升、步挖機(jī)自行上下運(yùn)輸車輛時(shí)所需功率為整機(jī)所需最大功率,由此可初步確定液壓系統(tǒng)所需功率為:　　 tPQNy??式中: P —工作油缸克服最大阻力所需的壓力,Pa ?！? —泵的總效率,一般取 = 0. 87 ～ 0. 9 。 挖掘機(jī)驅(qū)動(dòng)橋擺臂整體設(shè)計(jì)．挖掘機(jī)擺臂受力分析 挖掘機(jī)擺臂受力臨界條件，當(dāng)斗容量滿載時(shí)，最大內(nèi)外擺角30176。挖掘機(jī)及其單擺臂受力處于極端受力，： 畢業(yè)設(shè)計(jì)第 10 頁(yè) 共 58 頁(yè) 挖掘機(jī)底盤受力圖 O點(diǎn)為挖掘機(jī)的幾何理論重心，A點(diǎn)為挖掘機(jī)工作時(shí)的的偏移重心行走裝置擺臂總受力 驅(qū) 阻坡 阻轉(zhuǎn) 彎牽 挖重 力牽總 FF?? 則靠近輪胎A點(diǎn)的反作用力， ??????? ??由于挖掘機(jī)工作環(huán)境較差，其驅(qū)動(dòng)阻力包括土壤行駛阻力及克服挖機(jī)的靜摩擦阻力。? 此處的水平阻力為 inaswi? ??000 cos39。 rRphp??das將上面三式聯(lián)立積分得： ??Rhaabp dFai ?????0 02020coscoss5.. ininco?畢業(yè)設(shè)計(jì)第 11 頁(yè) 共 58 頁(yè)代入得 201bhPFi? 雙輪行進(jìn)阻力為： 021pi? 機(jī)重 G=2blp, 由于該挖機(jī)為雙輪驅(qū)動(dòng)，則單個(gè)輪胎行進(jìn)阻力為： ???????? 3021 1/ 4GplbGFi ? ?????.， 輪胎行進(jìn)受力分析 坡度阻力是由于機(jī)器在斜坡上因自重的分力所引起的。則一個(gè)輪胎的各受力大小為： ?????44105..056sin2GaF總坡 阻 ??? 阻坡 阻畢業(yè)設(shè)計(jì)第 12 頁(yè) 共 58 頁(yè) 輪式運(yùn)行裝置轉(zhuǎn)彎時(shí)所受到的阻力較為復(fù)雜，輪胎表面與地面的摩插阻力是所受到的阻力中最為主要的，所以重點(diǎn)研究輪胎在轉(zhuǎn)彎時(shí)與地面的摩擦阻力矩。列：對(duì)于挖掘機(jī)來說，由于轉(zhuǎn)彎時(shí)機(jī)器空載，而且工作裝置是懸起的。因此，輪胎的轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)可看作如圖所示運(yùn)動(dòng)，設(shè)輪胎寬B為150mm，著地面積長(zhǎng)度L為40mm，則輪胎的微面積bdx繞輪胎中心點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的力矩可表示為： bxdpdM?? 式中 p——比壓（kPa） μ——輪胎與地面的摩擦系數(shù)，通常取μ=，這里取則一個(gè)輪胎的轉(zhuǎn)彎阻力矩為 ???? ?????90 ? 式中 G——挖掘機(jī)自重； L——輪胎接地長(zhǎng)度。坡角的瞬間，F(xiàn)g最大,Ft為工作時(shí)滿載的斗容量，： 3176。主要考慮受彎時(shí)的正應(yīng)力，該梁可看成單向受彎，畢業(yè)設(shè)計(jì)第 15 頁(yè) 共 58 頁(yè)MpaPaMy176][ 334????? ?????? M——所計(jì)算截面的彎矩，M=FL 查表的μ=，L為擺臂的有效作系 數(shù)?用長(zhǎng)度， ——橫截面上的最大拉伸或壓縮正應(yīng)力，? Y——橫截面上距中性軸最遠(yuǎn)的點(diǎn)，y表示與x垂直方向，——許用應(yīng)力，p F——為挖掘機(jī)擺臂端所的最大力該梁的強(qiáng)度完全符合要求?該型鋼截面，A=BHbh，Ix 5?????bhBH 擺臂是一長(zhǎng)臂梁，承受整個(gè)挖掘機(jī)的重量，以及工作時(shí)的各種阻力，受力狀態(tài)比較復(fù)雜，但挖機(jī)本身重力是最主要的，為了控制其變形量的范圍，使挖機(jī)在極端條件下也能正常工作，需對(duì)挖機(jī)進(jìn)行剛度校核，在挖機(jī)的本身重力和滿載的情況下，擺臂的受力可看成單端固定梁受集中載荷作用。 挖掘機(jī)整體受力 ???????? 442max 由于h/b=300/120=，,258.??? 則該擺臂的最大切應(yīng)力為：畢業(yè)設(shè)計(jì)第 17 頁(yè) 共