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1、1 全日制普通本科生畢業(yè)論文全日制普通本科生畢業(yè)論文 180180 型液壓挖掘機行走機構減速器設計型液壓挖掘機行走機構減速器設計 The Design on the Overall Walking Device and Reducer of the 180 Hydraulic Excavator 由于部分原因，說明書已刪除部分，完整版說明書，由于部分原因，說明書已刪除部分，完整版說明書， CAD 圖紙，聯(lián)系圖紙，聯(lián)系 153893706 學生姓名學生姓名： 學學 號：號： 年級專業(yè)及班級：年級專業(yè)及班級：2008 級級機械制造及其自機械制造及其自動動化（化（5） ） 指導老師及職稱：指導老師及
2、職稱： 提交日期：2012 年 5 月 2 目 錄 摘要 1 關鍵詞 1 1 前言 2 第一章 緒論 .2 1.1 液壓挖掘機在現(xiàn)代化建設中的作用2 1.2 液壓挖掘機的工作特點和基本類型3 1.2.1 液壓挖掘機的主要優(yōu)缺點 3 1.4 課題設計的目的和意義4 1.5 本設計所要完成的主要任務4 第二章 減速器的方案設計 5 2.1 減速器的功用及分類5 2.2 減速器方案的選擇及傳動方案的確定 .6 2.2.1 減速器方案的選擇 7 2.2.2 行星減速器傳動方案的選定 8 2.2.3 減速器傳動比的分配 8 2.2.4 傳動比公式推導 8 2.3 行星減速器齒輪配齒與計算9 2.3.1
3、行星排齒輪的配齒 9 2.3.2 行星齒輪模數(shù)計算與確定 .10 2.4 嚙合參數(shù)計算.11 2.5 變位系數(shù)選取.12 2.6 各行星齒輪幾何尺寸計算.13 2.6.1 第排行星齒輪的幾何尺寸 .13 3 2.6.2 第排行星輪的幾何尺寸 .16 2.7 各行星齒輪強度校核19 2.7.1 太陽輪和行星輪接觸疲勞強度校核 .19 2.7.2 太陽輪和行星輪彎曲疲勞強度校核 .21 2.7.3 內(nèi)齒輪材料選擇 .22 第三章 減速器結構的設計 .23 3.1 齒輪軸的設計計算.23 3.2 傳遞連接.24 3.3 軸承選用與校核與其他附件說明.24 3.3.1 軸承選用與校核 .24 3.3.
4、2 其他附件說明 .26 第四章 設計工作總結 .26 參考文獻 .27 致 謝 27 附 錄 28 4 180180 型液壓挖掘機行走機構減速器設計型液壓挖掘機行走機構減速器設計 摘 要：本次設計的主要內(nèi)容為：行星減速器及零部件的設計計算，主要零件強度 校核；繪制零、部件圖和總裝配圖，編寫設計計算說明書。 本設計的主要特點是：方案設計中提出多種方案，從可靠性、可實現(xiàn)性、綜合性 能等進行方案比較，選擇方案。技術設計中應考慮總體配置合理、安全；選材、加工 方法和技術條件可行；制圖正確、標注齊全符合國家標準。充分注意整機各子系統(tǒng)之 間的相關性，力求整機性能的一致性和最優(yōu)化性。 關鍵詞：液壓挖掘機；
5、行星減速器；強度校核 Abstract Abstract:The design of the main features are: design in a variety of programmes, from the reliability, can be realized, such as comprehensive performance programme, the options. Technical design should be considered in the overall allocation of reasonable safety; selection, proce
6、ssing methods and technical conditions feasible; correct mapping, tagging complete with national standards.full attention to the relationship between the various subsystems, to the consistency and performance optimization of. KeyWords: Planetary reducer,Tensioning device. 前言 液壓挖掘機是工程機械的一個重要品種，是一種廣泛用
7、于建筑、鐵路、公路、水 利、采礦等建設工程的土方機械。它的發(fā)展與應用反映了一個國家施工機械化的水平。 液壓挖掘機由發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、回轉機構、工作裝置、底盤五部分組成。發(fā)動 機的作用是提供動力；液壓系統(tǒng)功能是把發(fā)動機機械能以油液為介質，利用油泵轉變 為液壓能傳送給油缸、馬達等，再傳動各個執(zhí)行機構，實現(xiàn)各種運動；回轉機構是實 5 現(xiàn)轉臺的回轉；工作裝置的作用是進行作業(yè)；底盤的作用是承重、傳力并保證滿足對 車速、牽引力和行駛方向的要求。底盤是組成整體的主要部分，行走機構的性能優(yōu)劣 直接影響整機的使用性能、經(jīng)濟性能，因此著力研究液壓挖掘機的底盤具有十分重要 的意義。 第一章 緒論 1.1 液壓挖掘機
8、在現(xiàn)代化建設中的作用 液壓挖掘機是在機械傳動挖掘機的基礎上發(fā)展起來的。它的工作過程是以鏟斗的 切割刃切削土壤，鏟斗裝滿后提升、回轉至卸土位置，卸空后的鏟斗再回到挖掘位置 并開始下一次的作業(yè)。因此，液壓挖掘機是一種周期作業(yè)的土方機械。 液壓挖掘機與機械傳動挖掘機一樣，在工業(yè)與民用建筑、交通運輸、水利施工、 露天采礦及現(xiàn)代化軍事工程中都有著廣泛的應用，是各種土石方施工中不可缺少的一 種重要機械設備。 在建筑工程中，可用來挖掘基坑、排水溝，拆除舊有建筑物，平整場地等。更換 工作裝置后，可進行裝卸、安裝、打樁和拔除樹根等作業(yè)。 在水利中，可用來開挖水庫、運河、水電站堤壩的基坑、排水或灌溉的溝渠，疏 浚
9、和挖深原有河道等。 在鐵路、公路建設中，用來挖掘土方、建筑路基、平整地面和開挖路旁排水溝。 在石油、電力、通信業(yè)的基礎建設及市政建設中，用來挖掘電纜溝和管道溝等。 在露天采礦場上，可用來剝離表土、采掘礦石或煤，也可用來進行堆棄、裝載和 鉆孔等作業(yè)。 在軍事工程中，可用來筑路、挖壕溝和掩體、建造各種軍事建筑物。 所以，液壓挖掘機作為工程機械的一個重要品種，對于減輕工人繁重的體力勞動， 提高施工機械化水平，加快施工進度，促進各項建設事業(yè)的發(fā)展，都起著很大的作用。 據(jù)建筑施工部門統(tǒng)計，一臺容量為 1.0 的液壓挖掘機挖掘級土壤時。每班生 3 m 產(chǎn)率大約相當于 300400 和工人一天的工作量。因此
10、，大力發(fā)展液壓挖掘機，對于提 高勞動生產(chǎn)率和加速國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要意義。 1.2 液壓挖掘機的工作特點和基本類型 6 1.2.1 液壓挖掘機的基本類型及主要特點 液壓挖掘機的種類繁多，可以從不同角度對其來寫進行劃分。 （1）根據(jù)液壓挖掘機主要機構傳動來寫劃分 根據(jù)液壓挖掘機主要機構是否全部采用液壓傳動，分為全液壓傳動和非全液壓 （或稱半液壓）傳動兩種。如圖 1.1 和圖 1.2 所示為某小型和中型液壓挖掘機。 圖 1.1 小型全液壓挖掘機 圖 1.2 中型全液壓挖掘機 Figure 1.1 small hydraulic excavator Figure 1.2 medium full h
11、ydraulic excavator （2）根據(jù)行走機構的類型劃分 根據(jù)行走機構的不同，液壓挖掘機可分為履帶式、輪胎式、汽車式、懸掛式和拖 式。 （3）根據(jù)工作裝置劃分 根據(jù)工作裝置結構不同，可分為鉸鏈式和伸縮臂式挖掘機，鉸鏈式工作裝置應用 較為普遍。 這種挖掘機的工作裝置靠各構件繞鉸點轉動來完成作業(yè)。伸縮臂式挖掘 機的動臂由主臂及伸縮臂組成，伸縮臂可在主臂內(nèi)伸縮，還可以變幅。伸縮臂前端裝 有鏟斗，適于進行平整和清理作業(yè)，尤其是休整溝坡。 1.3 課題設計的目的和意義 液壓挖掘機在工業(yè)與民用建筑、道路建設、農(nóng)田水力、油田礦山、市政工程、機 場港口等部門土石方施工中，占有重要位置。并反映了這些部
12、門施工機械化水平。該 7 課題結合機械設計專業(yè)的教學內(nèi)容和國內(nèi)外液壓挖掘機的應用與發(fā)展。對履帶式液壓 挖掘機底盤作較深入的分析研究。根據(jù)設計依據(jù)及要求，完成挖掘機行走機構總體及 減速器設計，進一步掌握挖掘機的設計方法和步驟。通過畢業(yè)設計，使我們進一步鞏 固、加深對所學的基礎理論、基本技能和專業(yè)知識的掌握，使之系統(tǒng)化、綜合化；培 養(yǎng)我們獨立思考、獨立工作和綜合運用已學知識分析與解決實際問題的能力，尤其注 重培養(yǎng)我們獨立獲取新知識的能力；培養(yǎng)我們在方案設計、設計計算、工程繪圖、文 字表達、文獻查閱、計算機應用及工具書使用等方面的基本工作實踐能力；使我們樹 立具有符合國情和生產(chǎn)實際的正確設計思想和觀
13、點，樹立嚴謹、負責、實事求是、刻 苦鉆研、勇于探索、勇于創(chuàng)新、善于與他人合作的工作作風。 1.4 本設計所要完成的主要任務 1.減速器的功用及分類； 2.減速器方案的選擇及傳動方案的確定； 3.行星減速器齒輪配齒與計算； 4.減速器結構的設計； 5.軸承選用與校核與其他附件說明； 6.所有零、部件設計計算、繪制零、部件圖。 第二章 減速器的方案設計 180 型液壓挖掘機減速機構的設計是本次設計的一個重要環(huán)節(jié)。減速器是應用于 原動機和工作機之間的獨立傳動裝置。減速器的主要功能是降低轉速，增大扭矩，以 便帶動大扭矩的機械。由于其結構緊湊、效率較高、傳遞運動準確可靠、使用維護簡 單，并可成批生產(chǎn)，故
14、在現(xiàn)代工程機器中應用很廣。 2.1 減速器的功用及分類 減速器的作用有以下幾點： 增扭減速，降低發(fā)動機轉速，增大扭矩； 變扭變速，工程機械作業(yè)時，牽引阻力變化范圍大，而內(nèi)燃機轉速和扭矩的 變化范圍不大，即使用液力機械式傳動，采用了液力變矩器也不能滿足要求，因此必 須通過變換變速箱排檔以改變傳動系的傳動比，改變工程機械的牽引力和運行速度， 8 以適應阻力的變化； 實現(xiàn)空檔，以利于發(fā)動機啟動和發(fā)動機在不熄火的情況下停車。 減速器的分類按其傳動結構特點可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、蝸桿 減速器、行星齒輪減速器四大類。下面對以上四種減速器的特點及用途作簡要說明： 圓柱齒輪減速器：當傳動比在 8
15、 以下時，可采用單級圓柱齒輪減速器，大于 8 時，最好選用兩級（i=840）和兩級以上（i40）的減速器。兩級和兩級以上的圓 柱齒輪減速器的傳動布置型式有展開式、分流式和同軸式等到數(shù)種。它是 圖 2.1 圓柱齒輪減速器 Figure 2.1 cylindrical gear reducer 所有減速器中應用最廣的，它傳遞功率的范圍可從很小至 40000KW，圓周速度也可以 從很低至 6070m/s，有的甚至于高達 140m/s。其結構如圖 2.1 示。 圓錐齒輪減速器：它用于輸入軸和輸出軸位置布置成相交的場合。因為圓錐 齒輪常常是懸臂裝在軸端的，且由于圓錐齒輪的精加工比較困難，允許的圓周速度又
16、 較低，因此圓錐齒輪減速器的應用不如圓柱齒輪減速器那么廣。其結構如圖 2.2 示。 蝸桿減速器：主要用于傳動比較大（i10）的場合。當傳動比較大時，其傳 動結 圖 2.2 圓錐齒輪減速器 圖 2.3 蝸桿減速器 Figure 2.2 tapered gear reducer Figure 2.3 worm reducer 9 此處已刪除此處已刪除 由于是直齒圓齒輪嚙合傳動，軸承裝在銷套上面。故其受的軸向載荷較小，忽 略計算，根據(jù)表 13-查取載荷系數(shù)=1.5，則當量動載荷為： 8 6 p fP )( urp YFXFfP （3.4） 式中根據(jù)齒輪嚙合傳動時徑向力進行計算： r F tan tr
17、 FF （3.5） 式中：為嚙合角，經(jīng)第四章計算知=。 0 20 由前章（3.16）式知圓周力=7156.32，所以=2604.69，軸向力 t FN r FN =0。X、Y 分別為徑向和軸向動載荷系數(shù)，由表 13-查取 X =1,Y =0。從而 u F 5 5 =1.5 2604.69=3907.035。PN 軸承的轉速近似取行星輪的轉速n 1 n = n 1 n m C t n Z Z 1 1 （3.6） =43.1563 33 12 =568.52r/min 按照前章 4.7.1，=10 365 8=29200,將得到的已知參數(shù)帶入（3.3）式： h Lh 3 10 6 10 29200
18、52.56860 1 035.3907 C 31.00KN 10 ，故滿足設計要求。按照相同的方法，第二排行星輪處的軸承選用圓錐滾子軸 r CC 承 30206，經(jīng)檢驗滿足要求。 3.3.2 其他附件說明 減速器的潤滑采用飛濺潤滑，為防止漏油，在所需處設置的密封圈或者擋油環(huán)。 在裝配所需要防止零部件穿動處設置套筒或者墊板。減速器具體結構見附錄其裝配圖 和各零件圖. 第四章 設計工作總結 本設計是基于市場產(chǎn)品 180 型液壓挖掘機的主要部件的研發(fā)、設計過程。通過參 觀實習了解產(chǎn)品特性，對液壓挖掘機的減速器的計、研究，是一次理論與實踐相結合 的有益探索、學習。對設計全文總結如下： （1）以液壓挖掘
19、機的工作特點為例分析了其在工程機械中的地位和其在國家現(xiàn)代 化建設中的作用。并闡述了國外同行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和液壓挖掘機的發(fā)展趨勢以及在我 國高校開展本科課題研究的重要意義。 （2）從總體方案設計入手，系統(tǒng)分析比較了幾種工作裝置、傳動方式的優(yōu)缺點， 并對回轉機構、行走方式及動力裝置進行了初步闡述和選擇。 （3）通過主要參數(shù)計算，確定了液壓挖掘機在作業(yè)過程中所需的動力，得出了與 工況相適應的主要設計參數(shù)。 （4）本設計主要闡述了行走減速器的設計計算，從減速器型式的選擇到各零部件 的設計校核。有效地解決了行星齒輪的配齒問題，另外在齒輪設計過程中采用了高度 變位設計，使得齒輪的齒數(shù)大大減少并避免了加工過程
20、中少齒數(shù)所帶來的根切問題。 使減速器在結構上充分利用了內(nèi)嚙合承載能力大和內(nèi)齒圈的可容體積，從而有效縮小 了其外廓尺寸，使其體積小、質量小、結構非常緊湊，且承載能力大。通過此，不僅 在理論上深化了認識，同時也從一定程度上提高了解決問題的能力。 本設計中的行走減速器的傳動系統(tǒng)采用了斜盤式軸向柱塞馬達和三行星輪雙行星 排共齒圈式結構具有一定的新穎性，它的特點是：這種機構液壓系統(tǒng)壓力可高達 以上，馬達轉速一般在 2200r/min 以內(nèi)，雙行星排具有較大的傳動性，省去了MPa30 定軸齒輪的傳動，結構緊湊，適用于專業(yè)化批量生產(chǎn)。有利于更進一步研究高性能的 減速器，提高產(chǎn)品競爭力。朝著現(xiàn)代工程機械的發(fā)展
21、方向大力發(fā)展液壓挖掘機，設計 制造更多高性能的產(chǎn)品才能提高我國該行業(yè)在世界同行的技術水平和競爭力，進而我 11 國現(xiàn)代化建設中發(fā)揮更大的作用，這是我國工程技術人員義不容辭的責任。 參考文獻 1張光裕，等.工程機械底盤設計M.北京：機械工業(yè)出版社，1985 2王建.工程機械構造M.北京：中國鐵道出版社，1996 3唐經(jīng)世.工程機械M.北京：中國鐵道出版社，1996 4饒振綱.行星齒輪傳動設計M.北京：化學工業(yè)出版社，2003 5孔德文，趙克利，徐寧生，等液壓挖掘機M.北京：化學工業(yè)出版社，2007 6諸文農(nóng).履帶推土機結構裕設計M.北京：機械工業(yè)出版社 7成大先主編.機械設計手冊M. 第四版第
22、3 卷,北京：化學工業(yè)出版社，2002.10- 14114-427 8濮良貴，紀明剛.機械設計M.北京：高等教育出版社，2000 9工程機械底盤構造與設計M.鎮(zhèn)江：鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)機械學院出版 10席偉光，楊光，李波.機械設計課程設計M.第一版，北京：高等教育出版社，2002 11楊瑞成，丁旭，等.機械工程材料M.重慶：重慶大學出版社，2004 12吳慶鳴.工程機械設計M.武漢：武漢大學出版社，2006 致 謝 彈指一揮間，大學四年已經(jīng)接近了尾聲。四年的艱苦跋涉，兩個月的精心準備， 畢業(yè)設計終于到了劃句號的時候，心頭照例該如釋重負，但設計過程中常常出現(xiàn)的輾 轉反側和力不從心之感卻揮之不去。畢業(yè)設計的過
23、程并不輕松：各種壓力的時時襲擾， 知識積累的尚欠火候，致使我一次次埋頭于圖書館中，一次次在深夜奮力敲打鍵盤。 第一次花費如此長的時間和如此多的精力，完成一套設計，其中的艱辛與困難難以訴 說，但曲終幕落后留下的滋味，是值得我一生慢慢品嘗的。在這里需要的感謝的人很 多，是他們讓我這大學四年從知識到人格上有了一個全新的改變。 感謝我的指導老師，夠順利完成畢業(yè)設計，離不開他的悉心指導，他對我的設計 從確定題目、修改直到完成，給予了我許多的指點和幫助。感謝他在繁忙的工作之余， 擠出時間對設計提出精辟的修改意見。在此，向老師致以最誠摯的謝意。 我也要感謝大學所有教育過我的老師！你們傳授給我的專業(yè)知識是我不
24、斷成長的 源泉，也是完成本設計的基礎。 12 最后，我明白，正是在大學那溫潤寬厚的胸懷上，我成長起來的，我心我思永系 長大。 再次對所有關心、幫助我的人說一聲“謝謝”。 附 錄 設計圖紙及代號 圖名圖號圖幅 底盤 01-00-00 A0 行星減速器 01-01-00 A1 張緊裝置 01-02-00 A1 驅動輪 01-03-00 A2 太陽輪 1 01-01-01 A3 太陽輪 2 01-01-02 A3 行星架 1 01-01-03 A2 齒圈 01-01-04 A2 行星齒輪 2 01-01-05 A3 行星架 2 01-01-06 A2 齒圈支架 01-01-07 A3 端蓋 01-01-08 A2 殼體 01-01-09 A2 彈簧 01-02-01 A3 導向輪 01-02-02 A2
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