畢業(yè)設(shè)計(jì)----wy6液壓挖掘機(jī)的整機(jī)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　挖掘機(jī)是重要的工程機(jī)械，它廣泛應(yīng)用于礦山開采、道路工程、國(guó)防施工、農(nóng)田水利等基本建設(shè)之中。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，特別是國(guó)家加大公路、鐵路、住宅和水利設(shè)施的投資，挖掘機(jī)越來越顯示出在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的巨大作用。</p><p>　　自20世紀(jì)90年代以來，據(jù)有關(guān)專家估算，全世界各種施工作業(yè)場(chǎng)所約有65%

2、-70%的土石方工作量是由挖掘機(jī)來完成的，因此，液壓挖掘機(jī)在各種工程建設(shè)領(lǐng)域，特別是在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。從20世紀(jì)后期開始，國(guó)際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動(dòng)化的方向發(fā)展，重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)，加快標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展速度，小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的明顯趨勢(shì)，本文設(shè)計(jì)的液壓挖掘機(jī)正是基于以上目的，設(shè)計(jì)出符合生產(chǎn)需求的小型液壓挖掘機(jī)。</p><p&g

3、t;<b>　　緒論</b></p><p>　　§1.1 挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理</p><p>　　§1.1.1 液壓挖掘機(jī)的基本組成</p><p>　　液壓挖掘機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成。液壓系統(tǒng)由液壓泵、控制閥、液壓缸、液壓馬達(dá)、管路、油箱等組成。電氣控制系統(tǒng)包括監(jiān)控盤、發(fā)動(dòng)機(jī)

4、控制系統(tǒng)、泵控制系統(tǒng)、各類傳感器、電磁閥等。</p><p>　　液壓挖掘機(jī)一般由工作裝置、回轉(zhuǎn)裝置和行走裝置三大部分組成。根據(jù)其構(gòu)造和用途可以區(qū)分為：履帶式、輪胎式、步履式、全液壓、半液壓、全回轉(zhuǎn)、非全回轉(zhuǎn)、通用型、專用型、鉸接式、伸縮臂式等多種類型。</p><p>　　§1.1.2 液壓挖掘機(jī)的工作原理</p><p>　　液壓傳動(dòng)系統(tǒng)通過液壓泵將發(fā)

5、動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給液壓馬達(dá)、液壓缸等執(zhí)行元件，推動(dòng)工作裝置動(dòng)作，從而完成各種作業(yè)。</p><p>　　§1.2 國(guó)內(nèi)外液壓挖掘機(jī)的發(fā)展概況</p><p>　　§1.2.1 國(guó)外液壓挖掘機(jī)發(fā)展概況和趨勢(shì)</p><p>　　挖掘機(jī)在國(guó)外起步較早，法國(guó)、德國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家是斗容量3.5-4.0m³單斗液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國(guó)

6、，從20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機(jī)[1]。例如，美國(guó)馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量50-150m³剝離用挖掘機(jī)，斗容量132m³的步行式拉鏟挖掘機(jī)；B-E（布比賽路斯-伊利）公司生產(chǎn)的斗容量168.2m³的步行式拉鏟挖掘機(jī)，斗容量107m³的剝離用挖掘機(jī)等，是世界上目前最大的挖掘機(jī)。從20世紀(jì)后期開始，國(guó)際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動(dòng)化的方向發(fā)展。  

7、  一、開發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率的挖掘機(jī)。為滿足市政建設(shè)和農(nóng)田建設(shè)的需要，國(guó)外發(fā)展了斗容量在0.25m³以下的微型挖掘機(jī)，最小的斗容量?jī)H在</p><p>　　0.01m³。另外，數(shù)量最的的中、小型挖掘機(jī)趨向于一機(jī)多能，配備了多種工作裝置——除正鏟、反鏟外，還配備了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤、振搗器、推土板、沖擊鏟、集裝叉、高空作業(yè)架、鉸盤

8、及拉鏟等，以滿足各種施工的需要。與此同時(shí)，發(fā)展專門用途的特種挖掘機(jī)，如低比壓、低嗓聲、水下專用和水陸兩用挖掘機(jī)等。    二、迅速發(fā)展全液壓挖掘機(jī)，不斷改進(jìn)和革新控制方式，使挖掘機(jī)由簡(jiǎn)單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計(jì)算機(jī)綜合程序控制[2]。在危險(xiǎn)地區(qū)或水下作業(yè)采用無線電操縱，利用電子計(jì)算機(jī)控制接收器和激光導(dǎo)向相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了挖掘機(jī)作業(yè)操縱的完全自動(dòng)化。所有這

9、一切，挖掘機(jī)的全液壓化為其奠定了基礎(chǔ)和創(chuàng)造了良好的前提。    三、重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)，加快標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展速度。例如，德國(guó)阿特拉斯公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)裝有新型的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，使挖掘機(jī)按最適合其作業(yè)要求的速度來工作；美國(guó)林肯貝爾特公司新C系列LS-5800型液壓挖掘機(jī)安裝了全自動(dòng)控制液壓系統(tǒng)，可自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，避免了驅(qū)動(dòng)功率的浪費(fèi)。還安裝了CAPS</p><p

10、>　　§1.2.2 國(guó)內(nèi)液壓挖掘機(jī)的發(fā)展概況</p><p>　　我國(guó)挖掘機(jī)生產(chǎn)起步于60年代，第一代產(chǎn)品為機(jī)械式挖掘機(jī)。進(jìn)入70年代，開始研制液壓挖掘機(jī)，并形成了系列產(chǎn)品，標(biāo)志著我國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)已經(jīng)形成。80年代中期，隨著我國(guó)改革開放的深入和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)一些大型挖掘機(jī)企業(yè)分別引進(jìn)了德國(guó)利渤海爾、0&K、德馬克等公司的先進(jìn)制造技術(shù)，使我國(guó)的挖掘機(jī)在技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)管理上都有了

11、很大的提高。涌現(xiàn)出諸如長(zhǎng)江挖掘機(jī)廠、撫順挖掘機(jī)廠、上海建筑機(jī)械制造廠、合肥礦山機(jī)器廠、北京建筑機(jī)械廠和貴陽(yáng)礦山機(jī)器廠等一批實(shí)力較強(qiáng)的骨干企業(yè)，為我國(guó)挖掘機(jī)產(chǎn)品的生產(chǎn)和發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。</p><p>　　進(jìn)入90年代，挖掘機(jī)市場(chǎng)需求迅速擴(kuò)大，一些企業(yè)紛紛看好這一市場(chǎng)，挖掘機(jī)行業(yè)如雨后春筍，新企業(yè)不斷涌現(xiàn)，一些原本生產(chǎn)其它工程機(jī)械的企業(yè)，也紛紛加入到挖掘機(jī)行業(yè)。國(guó)外一些

12、大公司也把目光瞄準(zhǔn)了中國(guó)市場(chǎng)，短短的幾年內(nèi)，先后有日本、韓國(guó)、德國(guó)等十余家公司與中國(guó)企業(yè)進(jìn)行了合資，還有的在中國(guó)獨(dú)資辦企業(yè)生產(chǎn)挖掘機(jī)，使得我國(guó)從原有的六大骨干廠，一下猛增到44家。企業(yè)性質(zhì)由原來的單一國(guó)有企業(yè)，變成了國(guó)有、合資、獨(dú)資、股份制、鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體等多種形式。</p><p><b>　　§1.3 小結(jié)</b></p><p>　　自2000年以來,中國(guó)挖

13、掘機(jī)市場(chǎng)的銷量以超常規(guī)的速度增長(zhǎng)著。2000年中國(guó)國(guó)內(nèi)所有挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)銷售量之和為7926臺(tái)，2003年則達(dá)到34800臺(tái)，三年時(shí)間增長(zhǎng)了四倍。2001年比2000年增長(zhǎng)56.4%，2002年比2001年增長(zhǎng)59%，2003年與2002年比較，增長(zhǎng)率竟然達(dá)到76%，2004年第一季度與2003年第一季度相比較全國(guó)挖掘機(jī)銷售量的增長(zhǎng)率又創(chuàng)新高，達(dá)到78%。 　　近年，中國(guó)挖掘機(jī)的實(shí)際銷售量屢屢打破人們事先對(duì)市場(chǎng)的預(yù)計(jì),顯然這種過高的增

14、長(zhǎng)率對(duì)中國(guó)挖掘機(jī)市場(chǎng)的穩(wěn)定、健康發(fā)展是不利的。我們知道,中國(guó)國(guó)土遼闊,經(jīng)濟(jì)建設(shè)的任務(wù)很重,挖掘機(jī)市場(chǎng)需求空間很大,將來挖掘機(jī)產(chǎn)量發(fā)展到八萬臺(tái)、十萬臺(tái)恐怕是不夠的。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,按照我們國(guó)家的土地、人口、經(jīng)濟(jì)、挖掘機(jī)的年均增長(zhǎng)率在20%是一種比較正常的發(fā)展速度。</p><p>　　第二章 液壓挖掘機(jī)的整機(jī)設(shè)計(jì)</p><p>　　§2.1 液壓挖掘機(jī)主要參數(shù)的確定</p&g

15、t;<p>　　§2.1.1 整機(jī)主要參數(shù)[9]</p><p>　　整機(jī)使用質(zhì)量　　　　　　　　　　 </p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率 </p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 </p><p>　　斗容　

16、 </p><p>　　§2.1.2 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)</p><p>　　系統(tǒng)壓力 </p><p>　　系統(tǒng)流量 </p><p>　　工作裝置系統(tǒng)壓力 </p>

17、<p>　　工作裝置系統(tǒng)流量 </p><p>　　回轉(zhuǎn)系統(tǒng)壓力　 </p><p>　　回轉(zhuǎn)系統(tǒng)流量　　 </p><p>　　伺服系統(tǒng)壓力　　　　　　　　　　　</p><p>　　伺服系統(tǒng)流量　　　　　　　　　　　<

18、;/p><p>　　§2.1.3 功率計(jì)算</p><p>　　選用康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)（日本產(chǎn)）</p><p><b>　　功率為</b></p><p>　　工作裝置油泵排量 </p><p>　　回轉(zhuǎn)裝置油泵排量 </p><p>　　先導(dǎo)操縱油泵排量 （起

19、調(diào)壓力 額定壓力） </p><p>　　泵所需功率　　　　　　 －機(jī)械效率</p><p><b>　　工作裝置功率: </b></p><p><b>　　回轉(zhuǎn)裝置功率：</b></p><p><b>　　伺服裝置功率：</b></p><p>

20、;　　風(fēng)扇直徑,消耗功率，發(fā)電機(jī)消耗功率，飛輪輸出功率為</p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)功率儲(chǔ)備系數(shù)為：</p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)功率儲(chǔ)備系數(shù)合適</p><p>　　§2.1.4 轉(zhuǎn)速度及回轉(zhuǎn)力矩計(jì)算</p><p>　　回轉(zhuǎn)裝置A、B口的流量為 </p>

21、;<p>　　轉(zhuǎn)支承傳動(dòng)比 </p><p>　　回轉(zhuǎn)馬達(dá)排量 </p><p>　　回轉(zhuǎn)裝置減速比 </p>

22、<p>　　回轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/分 回轉(zhuǎn)裝置在壓力下，輸出扭矩為：</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p><b>　　－壓力差</b></p><p>　　回轉(zhuǎn)起動(dòng)力矩： </p><p><b>　　M平臺(tái)

23、 </b></p><p>　　地面附著力矩： </p><p>　　—地面附著系數(shù) 取</p><p>　　—整機(jī)質(zhì)量 取噸</p><p>　　根據(jù)計(jì)算回轉(zhuǎn)時(shí)地面附著力矩滿足要求。</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算平臺(tái)回轉(zhuǎn)起動(dòng)力矩</p><p>　　(2

24、-2) </p><p>　　G-整機(jī)質(zhì)量 取噸</p><p>　　§2.1.5 牽引力計(jì)算</p><p><b>　　一擋工況：</b&g

25、t;</p><p>　　馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩： </p><p><b>　　(2-3)</b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)裝置的輸出轉(zhuǎn)矩： </p><p><b>　　(2-4)</b></p><p><b>　　單邊牽引力：</b></p

26、><p><b>　　(2-5)</b></p><p><b>　　式中：R驅(qū)動(dòng)輪半徑</b></p><p><b>　　一擋牽引力：</b></p><p><b>　　取地面附著力： </b></p><p><b>

27、　　二擋工況：</b></p><p>　　馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩： </p><p><b>　　(2-6)</b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)裝置的輸出轉(zhuǎn)矩：</p><p><b>　　(2-7)</b></p><p>　　單邊牽引力： <

28、/p><p>　　二擋牽引力： </p><p>　　附著力發(fā)揮為　F總/ F附： </p><p><b>　　行走速度計(jì)算</b></p><p>　　行走裝置（馬達(dá)、減速機(jī)）馬達(dá)排量?jī)蓳?</p><p><b>　　減速機(jī)傳動(dòng)比</b></p

29、><p><b>　　驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速： </b></p><p><b>　　(2-8)</b></p><p>　　(2-9)§2.1.6 行走速度計(jì)算 行走速度：</p><p><b>　　(2-10)</b></p><p>　　式中

30、 —驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速</p><p>　　t —鏈軌節(jié)距 </p><p>　　z —驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù) </p><p><b>　　(2-11)</b></p><p><b>　　(2-12)</b></p><p>　　§2.1.7 接地比壓計(jì)

31、算</p><p>　　接地面積：　　　 </p><p>　　平均接地比壓：　 </p><p><b>　　(2-13)</b></p><p>　　§2.1.8 轉(zhuǎn)向時(shí)阻力計(jì)算</p><p>　　a－履帶動(dòng)力阻力系數(shù)　取0.12　u履帶與地面的摩擦系數(shù)　取0.7<

32、;/p><p>　　L—輪距 1990mm </p><p>　　S—軌距 1520mm </p><p>　　G—整機(jī)質(zhì)量5600kg</p><p><b>　　二擋牽引力</b></p><p><b>　　可以轉(zhuǎn)向</b></p><p>

33、　　§2.1.9 回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)齒輪圓周力計(jì)算</p><p>　　1、首選驗(yàn)算回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)地面附著力矩是否夠履帶式挖掘機(jī)對(duì)地面的附著力矩</p><p><b>　　(2-14)</b></p><p>　?。膸?duì)地面的附著系數(shù)＝0.5</p><p><b>　?。瓩C(jī)重</b></p

34、><p><b>　　2、轉(zhuǎn)臺(tái)的制動(dòng)力矩</b></p><p>　　回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)附著力滿足要求。</p><p>　　3、制動(dòng)時(shí)回轉(zhuǎn)減速機(jī)輸出齒輪轉(zhuǎn)矩　</p><p><b>　　(2-15)</b></p><p><b>　　制動(dòng)時(shí)圓周力P</b>&l

35、t;/p><p><b>　　(2-16)</b></p><p>　　選用Is-616回轉(zhuǎn)支承 內(nèi)齒模數(shù)，，</p><p>　　其額定圓周力 故齒輪強(qiáng)度安全。</p><p>　　§2.2整機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算</p><p>　　挖掘機(jī)的穩(wěn)定性包括作業(yè)穩(wěn)定性和自身穩(wěn)定性。為使機(jī)器外形尺

36、寸較小，充分發(fā)揮挖掘力，為此在挖掘機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)后部設(shè)有平衡重[10]（俗稱配重）。</p><p>　　§2.2.1 初定配重（表2-1）</p><p>　　挖掘機(jī)停在水平地面上，斗桿和鏟斗液壓缸全伸出，空斗，斗底離地高約1m，轉(zhuǎn)臺(tái)上部各部件和工作裝置的重心應(yīng)當(dāng)平衡，即各部件對(duì)回轉(zhuǎn)中心力矩之和為零。（上部重心通過回轉(zhuǎn)中心）</p><p>　　表2-1各部件重

37、量和與回轉(zhuǎn)中心的距離</p><p>　　(2-17)不計(jì)下車重量</p><p>　　(2-18§2.2.2 挖掘機(jī)采用單排球四點(diǎn)接觸式回轉(zhuǎn)支承，通過回轉(zhuǎn)支承將上下車連成一體，下車的重量也參與平衡[11]。工作裝置和履帶垂直，傾翻點(diǎn)為支重輪中心A點(diǎn)（圖2-1）。挖掘機(jī)各構(gòu)件（包括下車及工作裝置）重心至A點(diǎn)的距離為r（圖2-1未表示出，計(jì)算時(shí)，在A的左側(cè)加760，右側(cè)減760）&

38、lt;/p><p>　　選取配重為G配=240kg</p><p>　　表2-2 各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距離</p><p><b>　　圖2-1作業(yè)穩(wěn)定性</b></p><p>　　1.挖掘狀態(tài)—工況（1）（圖2-2）</p><p>　　挖掘機(jī)停在水平地面上，工作裝置與履帶平行，斗桿與地面垂直

39、，斗齒尖在停機(jī)面以下500mm處；用鏟斗缸挖掘，風(fēng)從后面來，傾翻點(diǎn)為履帶前方引導(dǎo)輪中心[12]。</p><p>　?。?）求挖掘力（圖2-3）</p><p><b>　　圖2-2 挖掘狀態(tài)</b></p><p>　　鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)至斗齒尖距離 R=952mm</p><p>　　鏟斗缸直徑85mm,油壓力

40、 </p><p>　　Pmax=210bar </p><p>　　（扣除壓力損失） </p><p>　　取液壓缸效率η=0.98 </p><p><b>　　鏟斗缸最大推力</b></p><p><b>　

41、　圖2-3 鏟斗</b></p><p><b>　　(2-19) </b></p><p><b>　?。?）鏟斗</b></p><p>　?、蠹?jí)松土重324kg </p><p><b>　　（3）系統(tǒng)壓力</b></p><p>　

42、　Pmax=210bar </p><p>　　表2-3 各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距離</p><p><b>　　圖2-4 挖掘狀態(tài)</b></p><p>　　2.挖掘狀態(tài)—工況（2）（圖2-4）</p><p>　　挖掘機(jī)停在水平地面上，工作裝置與履帶平行，斗桿與地面垂直，挖掘至最大深度（3890），風(fēng)從前面來，傾

43、翻點(diǎn)在履帶前方推土鏟B點(diǎn)；這時(shí)配重成為穩(wěn)定載荷。 </p><p>　　求挖掘力----鏟斗缸挖掘（圖2-5） </p><p><b>　　圖2-5 鏟斗缸</b></p><p><b>　　(2-20)</b><

44、;/p><p><b>　　(2-21)</b></p><p>　　表2-4 各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距離</p><p><b>　　穩(wěn)定系數(shù)： </b></p><p><b>　　滿足穩(wěn)定要求。</b></p><p>　　3.卸載狀態(tài)—工況（3）

45、（圖2-6）（圖2-7）</p><p>　　挖掘機(jī)橫向停在12º斜坡上，工作裝置位于下坡方向（與履帶垂直），伸出最大幅度，滿斗，鏟斗剛離開地面，風(fēng)從后面來，傾翻點(diǎn)為下坡方向履帶邊緣A點(diǎn)；挖掘機(jī)向下坡方向回轉(zhuǎn)制動(dòng)，傾翻力矩除A點(diǎn)右側(cè)的重力矩外，還有慣性力矩、穩(wěn)定力矩為A點(diǎn)左側(cè)的重力矩和回轉(zhuǎn)中心左側(cè)的慣性力矩。</p><p><b>　　圖2-6 卸載狀態(tài)</b&

46、gt;</p><p>　　表2-5 各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距離</p><p><b>　　圖2-7 穩(wěn)定性</b></p><p>　　§2.2.3 自身穩(wěn)定性（圖2-8）</p><p>　　挖掘機(jī)停在12º斜坡上，履帶與坡度方向垂直，工作裝置與履帶垂直，鏟斗舉至最高，空斗，幅度最小，鏟斗處于

47、上坡方向，風(fēng)從上坡方向來，挖掘機(jī)有向下坡方向傾翻的可能，傾翻點(diǎn)為下方履帶支重輪中心A點(diǎn)。</p><p>　　表2-6 各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距</p><p>　　圖2-8 自身穩(wěn)定性</p><p>　　§2.2.4 行駛穩(wěn)定性</p><p>　　1.上坡行駛穩(wěn)定性（圖2-9）</p><p>　　挖

48、掘機(jī)沿25º斜坡上坡行駛，斗桿全收回，斗底離地約0.5m位于上坡方向，風(fēng)從前方來，挖掘機(jī)由靜止到啟動(dòng)狀態(tài)[13]。這時(shí)配重、風(fēng)力和啟動(dòng)慣性力使挖掘機(jī)繞位于斜坡下方驅(qū)動(dòng)輪中心A點(diǎn)朝后傾翻。</p><p>　　表2-7 各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距離</p><p>　　圖2-9 上坡行駛穩(wěn)定性</p><p>　　圖2-10下坡行駛穩(wěn)定性</p>

49、<p>　　2.下坡行駛穩(wěn)定性（圖2-10）</p><p>　　挖掘機(jī)沿25º斜坡上下坡制動(dòng)，斗桿及鏟斗垂直于地面，斗齒尖離地約0.5m，急剎車（制動(dòng)）慣性力（P）使挖掘機(jī)朝前傾翻，傾翻點(diǎn)在履帶前方推土鏟A點(diǎn)，風(fēng)從后方來。</p><p>　　表2-8 各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距離</p><p>　　§2.2.5 誤操作時(shí)的穩(wěn)定

50、性（圖2-11）</p><p>　　圖2-11誤操作時(shí)的穩(wěn)定性</p><p>　　挖掘機(jī)在25º斜坡上下坡，工作裝置全伸出在下坡方向，空斗，斗齒尖離地約1m，以最高速度下坡，急剎車，風(fēng)從后方來，慣性力使挖掘機(jī)繞履帶引導(dǎo)輪中心下方A點(diǎn)向前傾翻。</p><p>　　表2-9 各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距離</p><p>　　穩(wěn)定系

51、數(shù)： </p><p><b>　　可以</b></p><p>　　圖2-12 拆除工作裝置時(shí)的穩(wěn)定性</p><p>　　§2.2.6 拆除工作裝置時(shí)的穩(wěn)定性（圖2-12）</p><p>　　挖掘機(jī)修理時(shí)，停在水平場(chǎng)地上，上車縱軸線和履帶垂直，

52、拆除工作裝置，此時(shí)配重變成傾翻因素。場(chǎng)地?zé)o風(fēng)，挖掘機(jī)繞后方履帶支重輪中心A點(diǎn)傾翻。</p><p>　　表2-10 各部件重量和與回轉(zhuǎn)中心的距離</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　§2.3 整機(jī)的重心計(jì)算</p><p>　　圖2-13 挖掘機(jī)運(yùn)輸狀態(tài)</p>&

53、lt;p>　　一、挖掘機(jī)運(yùn)輸狀態(tài)縱向重心位置</p><p><b>　　圖示符號(hào)的含義：</b></p><p>　　GB=240kg 平衡重重量， 重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離YB為1484mm；</p><p>　　Gp=2300kg 平臺(tái)上部重量，重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Yp為750mm；</p>&

54、lt;p>　　Gu=2400kg 平臺(tái)下部重量, 重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的離Yu為0mm；</p><p>　　G斗=120kg 斗桿重量， 重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y1為3450mm；</p><p>　　G鏟=120kg 鏟斗重量， 重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y2為2550mm；</p><p>　　G臂=300kg 動(dòng)臂重量

55、， 重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y3為2129mm；</p><p>　　G1=120kg 動(dòng)臂油缸重量， 重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y4為1520mm；</p><p>　　G2=120kg 斗桿油缸重量， 重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y5為3150mm；</p><p>　　G3=98kg 鏟斗油缸重量， 重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離

56、Y6為3630mm；</p><p>　　G=5600kg 整機(jī)重量。整機(jī)重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離</p><p>　　Y=∑GiYi/G (2-22)</p><p>　　=(1203450+1202550+3002129+1261520+120315

57、0+983630-2401484-2300890)/5600</p><p><b>　　=-21.28mm</b></p><p>　　運(yùn)輸狀態(tài)整機(jī)縱向重心距回轉(zhuǎn)中心向后21.28mm</p><p><b>　　§2.4 小結(jié)</b></p><p>　　本章通過確定液壓挖掘機(jī)的整機(jī)參

58、數(shù)，經(jīng)過一系列的計(jì)算，確定了液壓挖掘機(jī)的整機(jī)穩(wěn)定性，為下文進(jìn)一步的設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)，有利于實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。</p><p><b>　　第三章 底盤的計(jì)算</b></p><p>　　§3.1 底盤數(shù)據(jù)概述</p><p>　　根據(jù)《單斗挖掘機(jī)》的底座計(jì)算方法[17]，液壓挖掘機(jī)橫向挖掘，選擇動(dòng)臂上、下鉸點(diǎn)連線水平，斗桿垂直以鏟斗挖掘

59、而挖掘力W1為垂直方向時(shí)來作為計(jì)算工況（如圖3-1所示）</p><p>　　已知數(shù)據(jù)（機(jī)器各部分位置如圖3-1）：</p><p>　　圖 3-1 挖掘機(jī)整機(jī)</p><p><b>　　圖示符號(hào)的含義：</b></p><p>　　平衡重重量，其重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y1為1484mm；</p>

60、<p>　　不包括平衡重及工作裝置的平臺(tái)上部的重量， 其重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y2為890mm；</p><p>　　行走裝置總重量， 其重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y3為0mm；</p><p>　　動(dòng)臂重量， 其重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y4為2064mm；</p><p>　　動(dòng)臂油缸重量， 其重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離

61、Y5為1404mm；</p><p>　　斗桿及連桿、搖桿重量， 其重心距回轉(zhuǎn)中心線（Z坐標(biāo)）的距離Y6為3913mm；</p><p>　　斗桿油缸重量, 其重心距回轉(zhuǎn)中心線(Z坐標(biāo))的 距離Y7為3188mm;</p><p>　　鏟斗及土重總和, 其重心距回轉(zhuǎn)中心線(Z坐標(biāo))的距離Y8為3508mm;</p><p>　　鏟斗油缸重

62、量, 其重心距回轉(zhuǎn)中心線(Z坐標(biāo))的距離Y9為4169mm;</p><p>　　圖示位置挖掘力, 其距回轉(zhuǎn)中心線(Z坐標(biāo))的距離Yw為2960mm.</p><p>　　平臺(tái)及平臺(tái)上部各部分的重量總和：</p><p>　　=2352+22540+2940+1234.8+1724.8+1176+4351.2+960.4</p><p>&

63、lt;b>　　=37279.2N</b></p><p>　　平臺(tái)及平臺(tái)上部各力對(duì)回轉(zhuǎn)中心水平軸的力矩(包括挖掘力)： </p><p>　　設(shè)平臺(tái)及平臺(tái)上部合力作用點(diǎn)的位置為M點(diǎn)（包括挖掘力），則： (3-1)</p><p>　　r－平臺(tái)及平

64、臺(tái)上部合力作用點(diǎn)到機(jī)器回轉(zhuǎn)中心的水平距離. </p><p>　　本底座計(jì)算中的單位規(guī)定如下：</p><p>　　圖形中的長(zhǎng)度單位： mm</p><p>　　力的單位：

65、 N</p><p>　　質(zhì)量的單位： kg</p><p>　　力矩的單位： Nm</p><p>　　§3.2 底

66、盤強(qiáng)度計(jì)算 </p><p>　　§3.2.1 底盤車架的尺寸如圖3-2所示</p><p>　　A、B、C、D為底盤在履帶架上分支承點(diǎn)。即底盤橫梁中心線和履帶架中心線的交點(diǎn)。</p><p>　　A1、B1、C1、D1為驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪在地面的支承點(diǎn)，A1、B1、C1、D1分別在單條履帶的中心線上。</p><p>　　AK和A1K

67、1分別為B C、B1 C1的垂線</p><p>　　AK= A Bsin∠A B C= A Bsin() (3-2)</p><p>　　= 655sin()=601.5mm</p><p>　　A1K1= A1B1sin∠A1B1C1= A1B1sin() (3-3)</

68、p><p>　　=1990sin()</p><p><b>　　=1208 mm</b></p><p>　　圖 3-2 底盤車架 (單位:mm)</p><p>　　圖 3-3 截面 (單位:mm)</p><p>　　§3.2.2 底架強(qiáng)度計(jì)算[20]：</p><

69、;p>　　取M作用于A的一邊270 mm處是最大受力工況。按A、B、C、三點(diǎn)支承受力平面進(jìn)行計(jì)算。</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　=22540/4+111977014.8/601.5</p><p><b>　　=191798N</b></p><p>　

70、　計(jì)算取圖3-3中的截面和截面為危險(xiǎn)截面。</p><p>　　截面的計(jì)算 （尺寸如圖3-3所示）： </p><p><b>　　(3-5)</b></p><p><b>　　(3-6)</b></p><p><b>　　(3-7)</b></p><

71、p>　　(3-8) </p><p>　　=191798×27/327.68</p><p>　　=15803.7N/cm2</p><p>　　截面的計(jì)算（尺寸如圖3-4所示）：</p><p><b>　　(3-9)</b>&

72、lt;/p><p>　　圖3-4截面 (單位:mm)</p><p><b>　　(3-10)</b></p><p><b>　　(3-11)</b></p><p>　　圖3-2中的點(diǎn)為（）合力作用點(diǎn)的位置, 660為滾盤座螺孔中心的分布直徑, 1520為兩條履帶中心線的距離[21]。即底座橫梁

73、按簡(jiǎn)支梁計(jì)算的長(zhǎng)度，則截面螺孔中心所受的力為：</p><p><b>　　(3-12)</b></p><p><b>　　(3-13)</b></p><p>　　=6153995.994N.cm</p><p><b>　　(3-14)</b></p>&l

74、t;p>　　§3.3 許用應(yīng)力的選取</p><p>　　根據(jù)《單斗液壓挖掘機(jī)》底架計(jì)算，其許用應(yīng)力按動(dòng)載荷選用。板厚δ≤16mm時(shí)的容許應(yīng)力為17150N/cm2。很明顯，通過對(duì)挖掘底座的計(jì)算，各部分的應(yīng)力均小于所選取的許用應(yīng)力值，所以機(jī)器各部分16Mn板材所受的力均能滿足強(qiáng)度要求，且有足夠的安全系數(shù)。</p><p><b>　　§3.4 小結(jié)<

75、;/b></p><p>　　本章主要設(shè)計(jì)液壓挖掘機(jī)的底盤，主要計(jì)算了底盤的強(qiáng)度，研究了底盤的支撐力，從而提高機(jī)器的安全系數(shù)，在實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)需要選擇適合的板材，滿足生產(chǎn)需要。</p><p>　　第四章 履帶行走裝置的計(jì)算</p><p>　　§4.1 液壓馬達(dá)的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速 </p><p>　?。R達(dá)扭矩）

76、 (4-1)</p><p>　　（馬達(dá)轉(zhuǎn)速） (4-2)</p><p>　　Q—流量 Q =55L/min</p><p>　　—幾何排量

77、 =</p><p>　　—壓差， 取 </p><p>　　—容積效率， </p><p>　　—機(jī)械效率， </p>

78、;<p>　　i—傳動(dòng)比 i =53.706</p><p><b>　　一檔工況：</b></p><p><b>　　(4-3)</b></p><p><b>　　(4-4)</b></p>

79、;<p><b>　　二檔工況：</b></p><p><b>　　(4-5)</b></p><p><b>　　(4-6)</b></p><p>　　圖4-1 履帶行走裝置</p><p>　　1、導(dǎo)向輪2、組合行走架3、張緊裝置4、中護(hù)軌板</p&

80、gt;<p>　　5、托帶輪6、 履帶 7、支重輪 8、驅(qū)動(dòng)輪</p><p>　　§4.2 挖掘機(jī)的行走速度和牽引力</p><p>　　行走馬達(dá)選用 JA3D3000B型 排量：43.7/22.7ml/r</p><p>　　中央末端傳動(dòng)比 i=53.706/1=53.706</p><p><b

81、>　　一、行走速度為：</b></p><p><b>　　(4-7)</b></p><p>　　t—鏈軌節(jié)距 t=135mm</p><p>　　z—驅(qū)動(dòng)輪有效節(jié)數(shù) z =12</p><p><b>　　驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速： </b></p><p><

82、;b>　　(4-8)</b></p><p>　　(4-9) 行走速度：</p><p><b>　　(4-10)</b></p><p><b>　　(4-11)</b></p><p><b>　　二、履帶牽引力：</b></p>

83、<p><b>　　驅(qū)動(dòng)輪半徑：</b></p><p><b>　　(4-12)</b></p><p><b>　　一擋工況：</b></p><p><b>　　馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩：</b></p><p><b>　　(4-13

84、)</b></p><p><b>　　驅(qū)動(dòng)裝置輸出轉(zhuǎn)矩：</b></p><p><b>　　(4-14)</b></p><p>　　單邊牽引力： </p><p><b>　　(4-15)</b></p><p><b&

85、gt;　　一擋牽引力： </b></p><p><b>　　(4-16)</b></p><p><b>　　取地面附著力： </b></p><p>　　F附=5600x9.8x0.75=41.16kN</p><p><b>　　二擋工況：</b></

86、p><p>　　馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩： </p><p><b>　　(4-17)</b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)裝置的輸出轉(zhuǎn)矩： </p><p><b>　　(4-18)</b></p><p>　　單邊牽引力： </p><p><

87、b>　　(4-19)</b></p><p>　　二擋牽引力： </p><p><b>　　(4-20)</b></p><p>　　§4.3 挖掘機(jī)爬坡度計(jì)算</p><p>　　一、 挖掘機(jī)在坡度上行走時(shí)(硬路面),其牽引力需要克服:</p><p>　　運(yùn)

88、動(dòng)阻力； 坡度阻力（下滑力）； 內(nèi)部阻力； </p><p>　　根據(jù)牽引力的計(jì)算，我們知道挖掘機(jī)的牽引力大于地面附著力，故計(jì)算時(shí)以地面附著力為準(zhǔn)，另外發(fā)動(dòng)機(jī)有足夠的動(dòng)力克服內(nèi)部阻力，故計(jì)算時(shí)不考慮內(nèi)部阻力的影響。</p><p>　　ψGcos+Gsin=Gcos (4-21)</p><p&

89、gt;　　地面阻力系數(shù)： ψ= 0 </p><p>　　地面附著系數(shù)： = 0.8</p><p>　　代入得：=arctan（0.8-0.1）=35°</p><p>　　二、實(shí)際爬坡能力由發(fā)動(dòng)機(jī)爬坡允許傾角的限制, 按照柴油機(jī)的使用要求, 最大允許傾角為30,

90、所以本機(jī)最大爬坡度為30</p><p>　　§4.4 行走、下坡制動(dòng)力計(jì)算</p><p>　　挖掘機(jī)下α＝30°坡時(shí)全速（二擋）行駛計(jì)算制動(dòng)力，風(fēng)從后面吹來，其驅(qū)動(dòng)輪的主動(dòng)力有下滑力、制動(dòng)慣性力、風(fēng)的合力。</p><p><b>　　下滑力：　 </b></p><p>　　W1＝5600

91、（Sin30°－0.035Cos30°）＝2630.26kgf (4-22)</p><p><b>　　制動(dòng)慣性力： </b></p><p>　　W2＝（5600V2）/t=56004.031000/3600）／3.5 (4-23)</p><p>　　＝1

92、791.1 kgf（制動(dòng)時(shí)間t=3.5秒）</p><p><b>　　風(fēng)力：　 </b></p><p><b>　　W3＝50 kgf</b></p><p>　　W＝W1＋W2＋W3＝4471.2=2×2235.6 kgf　 (4-24)</p>

93、<p>　　每條履帶上主動(dòng)力為2235.6 kgf</p><p>　　履帶效率為0.85　　　</p><p>　　P＝2235.6×0.85＝1900.2 kgf</p><p>　　驅(qū)動(dòng)輪上需制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：　</p><p>　　M＝1900.2×0.26080×0.90／53.706＝8.30

94、kg.m (4-25)</p><p>　　行走裝置的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：　</p><p>　　451/53.706=8.4 kgm　　制動(dòng)力矩夠。</p><p>　　§4.5 彈簧張緊裝置計(jì)算：</p><p>　　一、已知：履帶節(jié)距t=135mm , 單邊履帶牽引力F單=27.264kN &

95、lt;/p><p>　　取： 彈簧直徑D=120mm , 彈簧鋼絲直徑d=30mm</p><p>　　二、彈簧張緊力計(jì)算：</p><p>　　P1=1.5xF單=1.5x25.844=40.897 KN (4-26)</p><p><b>　　壓縮后彈簧力計(jì)算：&l

96、t;/b></p><p>　　P2=3x F單=3x25.844=81.795 KN (4-27)</p><p><b>　　彈簧的工作行程： </b></p><p>　　h>t/4=135/4=33.75mm 取48mmm</p><p

97、><b>　　三、計(jì)算參數(shù)如下</b></p><p>　　P1=40.897kN,P2=81.795kN, (4-28)</p><p>　　h=H1-H2=48mm, D=120mm d=30mm, (4-29)</p&g

98、t;<p>　　彈簧材料60SiCrVA[τ]=950N/mm2,經(jīng)噴丸及熱處理后強(qiáng)度提高取</p><p>　　[τ]Ⅲ=1150N/mm2</p><p><b>　　四、彈簧指數(shù)計(jì)算：</b></p><p>　　C=D/d=120/30=4

99、 (4-30)</p><p><b>　　五、彈簧剛度系數(shù)：</b></p><p>　　K=（（4c-1）/（4c-4））+0.615/c=（（4x4-1）/（4x4-4））+0.615/4=1.25+0.154=1.404</p><p>　　六、彈簧鋼絲直徑校核：</p><p><b>　　(

100、4-31) </b></p><p>　　取鋼絲直徑d=30mm</p><p>　　七、彈簧工作極限負(fù)荷計(jì)算</p><p><b>　　(4-32)</b></p><p><b>　　八、單圈彈簧剛度</b></p><p>　　p'd=Gd4/8D

101、3=80000304/81203=4687.5N/mm (4-33)</p><p>　　式中：G—材料剪切彈性模數(shù) G=80kN/mm2</p><p>　　九、最大工作負(fù)荷P1 、P2作用下單圈彈簧的變形</p><p>　　f'1= P1/P'd=38766/4687.5=8.27mm

102、 (4-34)</p><p>　　f2'=P2/P'd=77532/4687.5=16.54mm (4-35)</p><p>　　ΔfW = f2'- f'1=16.54-8.27=8.27mm

103、 (4-36)</p><p>　　十、彈簧有效工作圈數(shù)及總?cè)?shù)</p><p>　　n=h/ΔfW =48/8.27=5.804 取n=6 (4-37)</p><p>　　n0=n+2=6+2=8圈</p><p><b>　　十一、彈簧剛度</b&

104、gt;</p><p>　　Pd= p'd/n=4687.5/6=781.25N/mm (4-38)</p><p>　　十二、在P2和P1作用下的變形f2和f1</p><p>　　f2= f2'n=16.5336=99.198mm

105、 (4-39)</p><p>　　f1= f'1n=8.2566=49.536mm (4-40)</p><p>　　十三、彈簧自由長(zhǎng)度、壓并長(zhǎng)度及節(jié)距長(zhǎng)度</p><p><b>　　取鋼絲間隙：</b></p><p>　　δ

106、=0.05d=1.5mm (4-41)</p><p><b>　　節(jié)距長(zhǎng)度： </b></p><p>　　T=d+f2/n+δ=30+99.198/6+1.5=48.033≈48mm (4-42)</p><

107、p><b>　　自由長(zhǎng)度：</b></p><p>　　H0=nT+1.5d=648+1.530=333mm (4-43)</p><p><b>　　壓并長(zhǎng)度：</b></p><p>　　Hb=（n+1.5）d=（6+1.5）30=225mm

108、 (4-44)</p><p>　　十四、在P2和P1作用下的彈簧長(zhǎng)度H2和H1</p><p>　　H2=H0-P2/Pd=333-77532/781.25=233.76mm (4-45)</p><p>　　H1=H0-P1/Pd=333-38750/781.25=283.4mm

109、 (4-46)</p><p><b>　　§4.6 小結(jié)</b></p><p>　　本章主要設(shè)計(jì)了履帶行走裝置，履帶行走裝置主要由導(dǎo)向輪、組合行走架、張緊裝置等組成，它主要根據(jù)挖掘機(jī)的行走速度和牽引力決定，履帶行走裝置要滿足不同的路的情況，故它的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。</p><p><

110、;b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)主要研究了六噸小型液壓挖掘機(jī)的整機(jī)設(shè)計(jì)。包括整機(jī)參數(shù)的計(jì)算，整機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算，整機(jī)重心計(jì)算，底盤的設(shè)計(jì)以及履帶行走裝置的設(shè)計(jì)等，設(shè)計(jì)的液壓挖掘機(jī)解決了液壓挖掘機(jī)的穩(wěn)定性，主要是上、下坡時(shí)，誤操作時(shí)挖掘機(jī)的穩(wěn)定性等問題，對(duì)實(shí)際使用有著重要的意義，但是與已有結(jié)果相比較也還存在著一些問題。對(duì)工作裝置的自由度計(jì)算及力分析沒有涉及，使得工作裝置在實(shí)際操作中

111、不同的工況下可能會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定性，這些在以后的研究中可做就一步探討。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?］工程機(jī)械研究所.單斗液壓挖掘機(jī).天津：中國(guó)建筑工業(yè)版社，1977：25-28</p><p>　?。?］李洪忠.淺析我國(guó)液壓挖掘機(jī)的發(fā)展.礦山機(jī)械，2005，33（9），36-38</p>&

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114、t;/p><p>　?。?0］上海煤礦機(jī)械研究所.液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè).上海：上海人民出版社，1976：66-67</p><p>　?。?1］張光裕,許純新.工程機(jī)械底盤設(shè)計(jì).北京；機(jī)械工業(yè)出版社，1988：44-47</p><p>　　［12］伏洪興.現(xiàn)代電子技術(shù)在液壓挖掘機(jī)上的應(yīng)用.工程機(jī)械.1996，11，30-34</p><p>　　［

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117、工程機(jī)械底盤理論與性能.北京：人民出版社，1989：61-63</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過程中，我通過圖書館、網(wǎng)上等多種途徑查資料，完成了畢業(yè)論文的撰寫。在此過程中，我得到了***老師的細(xì)心指導(dǎo)及大力支持，對(duì)此我對(duì)老師表示誠(chéng)摯的謝意！通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我學(xué)到了豐富的知識(shí)和寶貴的經(jīng)驗(yàn)，這些將為我以后的工作和學(xué)習(xí)有