畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）題 目 液壓挖掘機(jī)底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 職 稱 年I摘 要液壓挖掘機(jī)底盤裝置是完成液壓挖掘機(jī)各項(xiàng)功能的主要構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)的合理性直接影響到液壓挖掘機(jī)的工作性能和可靠性。本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際中遇到的技術(shù)問題，對(duì)液壓挖掘機(jī)底盤裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析。本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為：液壓挖掘機(jī)底盤總體方案設(shè)計(jì)；繪制裝配草圖和總裝配圖；動(dòng)力源選擇及有關(guān)參數(shù)的確定；行走裝置牽引力的計(jì)算；傳動(dòng)方式比較與選擇、傳動(dòng)方案的確定及傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)；行星減速器及零、部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要零件強(qiáng)度校核；張緊裝置、行走架和四輪一帶的選型設(shè)計(jì)；繪制零、部件圖和總裝配圖，編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。 本設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是：方案設(shè)計(jì)中提出多種方案，從可靠性、可實(shí)現(xiàn)性、綜合性能等進(jìn)行方案比較，選擇方案。技術(shù)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮總體配置合理、安全；選材、加工方法和技術(shù)條件可行；制圖正確、標(biāo)注齊全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。充分注意整機(jī)各子系統(tǒng)之間的相關(guān)性，力求整機(jī)性能的一致性和最優(yōu)化性。關(guān)鍵詞：履帶式，液壓挖掘機(jī)，行星減速器，張緊裝置。液壓挖掘機(jī)底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)IIABSTRACTHydraulic excavator chassis device is the main component of hydraulic excavator, the rationality of its structure directly affects the performance and reliability of hydraulic excavator. In this paper, combined with the technical problems encountered in the production, the hydraulic excavator chassis device was designed and analyzed.The main content of the design for hydraulic excavator chassis overall programme design; drawing assembly drawing and assembly drawing; power source choice and the related parameter determination; walking device of traction calculation; transmission mode compared with the choice of transmission scheme transmission system and the determination of design; planetary gear reducer and zero, parts of the design and calculation, main strength checking parts; tensioning device, walking frame and four-wheel area selection and design; drawing zero, parts drawing and assembly drawing, the preparation of the design calculation sheet. The main features of this design are: proposed a variety of programs, from the reliability, can be realized, comprehensive performance and other programs to compare, select the program. Technical design should consider the overall configuration is reasonable, safe; material selection, processing methods and technical conditions are feasible; drawing correct, marked in line with national standards. Fully pay attention to the correlation between the subsystems of the whole machine, and strive to the consistency and optimization of the performance of the whole system.KEY WORDS: crawler type, hydraulic excavator, planetary reducer, tensioning device. III目 錄第一章 緒論 .11.1 液壓挖掘機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 .11.1.1 液壓挖掘機(jī)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 11.1.2 液壓挖掘機(jī)國(guó)內(nèi)發(fā)展概況 .11.2 液壓挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和基本類型 .31.2.1 液壓挖掘機(jī)的主要優(yōu)缺點(diǎn) .31.2.2 液壓挖掘機(jī)的基本類型及主要特點(diǎn) .51.3 國(guó)內(nèi)外液壓挖掘機(jī)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) .71.3.1 研究現(xiàn)狀 .71.3.2 發(fā)展趨勢(shì) .71.4 課題設(shè)計(jì)的目的和意義 .8第二章 總體方案設(shè)計(jì) .92.1 履帶式液壓挖掘機(jī)的組成 .92.2 設(shè)計(jì)依據(jù) .92.2.1 履帶式行走裝置的主要特點(diǎn) .92.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù) .102.3 總體設(shè)計(jì)原則 .102.4 動(dòng)力裝置的比較與選型 .102.5 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的選擇 .122.6 傳動(dòng)方式的比較與選擇 .122.7 行走方式的比較與選擇 .12第三章 主要參數(shù)的確定 .153.1 總體幾何尺寸的設(shè)計(jì) .153.2 驅(qū)動(dòng)輪主要參數(shù)的確定及強(qiáng)度校核 .183.3 功率計(jì)及挖掘力參數(shù)計(jì)算與確定 .19液壓挖掘機(jī)底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)IV3.4 行走裝置的牽引力計(jì)算 .203.5 液壓馬達(dá)主要參數(shù)計(jì)算確定 .24第四章 減速器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .274.1 齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .274.2 傳遞連接 .274.3 軸承選用與校核與其他附件說(shuō)明 .28第五章 液壓挖掘機(jī)的張緊裝置設(shè)計(jì) .305.1 張緊裝置設(shè)計(jì)要求與計(jì)算 .305.1.1 張緊彈簧的設(shè)計(jì) .306.1.2 張緊彈簧的校核 .345.2 油缸主尺寸選取 .36第六章 四輪一帶及其他部件選型 .386.1 四輪一帶選型 .386.1.1 履帶的選取 .386.1.2 驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì) .396.1.3 導(dǎo)向輪的選型 .396.1.4 支重輪選型 .406.1.5 拖鏈輪選型 .416.2 懸架選型與制動(dòng)器選型 .426.2.1 懸架選型 .426.2.2 制動(dòng)器選型 .43總結(jié) .44參考文獻(xiàn) .46致 謝 .481第一章 緒論1.1 液壓挖掘機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.1.1 液壓挖掘機(jī)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)水平反映機(jī)械化施工的水平和能力。國(guó)外，特別是西歐幾個(gè)國(guó)家從 50 年代開始研制液壓挖掘機(jī)，到 60 年代中小型液壓挖掘機(jī)已成批生產(chǎn);70 年代初液壓挖掘機(jī)斗容己發(fā)展到 8，開始進(jìn)入礦山開采;80 年代大型液壓挖掘機(jī)技術(shù)已成熟，生產(chǎn)斗容 16-35，機(jī)重達(dá) 650t。目前國(guó)外已停止斗容在 8 以下機(jī)械挖掘機(jī)的生產(chǎn)，斗容大于 16 的液壓挖掘機(jī)是機(jī)械挖掘機(jī)的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。國(guó)外各制造公司正在研制微機(jī)控制的智能化液壓挖掘機(jī)，并有所突破。建筑和礦用液壓挖掘機(jī)的銷售量在機(jī)械設(shè)備市場(chǎng)上占有顯著的地位。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1990 年建筑和礦用設(shè)備在全球銷售額約為 450 億美元，而液壓挖掘機(jī)的銷售額以 100 億美元高居榜首。據(jù)推測(cè)，大型和微型液壓挖掘機(jī)年增長(zhǎng)率分別為 24%和 35%。1990 年全世界建筑和礦用液壓挖掘機(jī)(履帶式)的產(chǎn)量已達(dá) 9.23 萬(wàn)臺(tái)，其中 76%是日本生產(chǎn)的，歐洲產(chǎn)量占有 17%。近年來(lái)，大型液壓挖掘機(jī)越來(lái)越多地占領(lǐng)了機(jī)械挖掘機(jī)的市場(chǎng)。液壓挖掘機(jī)逐步取代機(jī)械式挖掘機(jī)是必然的趨勢(shì)。1.1.2 液壓挖掘機(jī)國(guó)內(nèi)發(fā)展概況我國(guó)從 1958 年開始研制液壓挖掘機(jī)，逐步形成了 1-2.5 小型液壓挖掘機(jī)系列，具有一定生產(chǎn)規(guī)模，斗容 1-7.5，的液壓挖掘機(jī)年產(chǎn)量超過1000 臺(tái)。1983 年以后采用引進(jìn)技術(shù)方式進(jìn)行生產(chǎn)，加快了液壓挖掘機(jī)的發(fā)展，上海建筑機(jī)械廠按德國(guó)利伯赫爾公司許可證生產(chǎn)了 R942，相繼又生產(chǎn)了 R962、R972、R982 等液壓挖掘機(jī)。杭州重機(jī)廠與德國(guó)德馬克公司合作生產(chǎn) H55 和 H85 等液壓挖掘機(jī)。太原重型機(jī)器廠與德馬克公司合作生產(chǎn)H121 型液壓挖掘機(jī)。北京建筑機(jī)械廠引進(jìn)德國(guó) 0支重輪、托輪均采用浮動(dòng)密封，其制造技術(shù)、耐磨技術(shù)和密封技術(shù);鏟斗設(shè)計(jì)合理性、耐磨性以及高強(qiáng)度鋼板焊接技術(shù);液壓系統(tǒng)和元件的設(shè)計(jì)技術(shù)、大尺寸高壓油缸的制造技術(shù);電子監(jiān)控與檢測(cè)技術(shù);整機(jī)性能參數(shù)的測(cè)試技術(shù)，大型結(jié)構(gòu)件加工質(zhì)量控制與制造技術(shù)等基礎(chǔ)技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)靠自行研制和測(cè)繪仿制勢(shì)必曠日持久，滿足不了國(guó)民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)工程發(fā)展的需要?？v觀我國(guó)液壓挖掘機(jī) 30 余年的發(fā)展歷史，大致可以分成以下幾個(gè)階段:1．開發(fā)階段(1967 年 1977 年)。以測(cè)繪仿制為主的開發(fā)，通過多年堅(jiān)持不懈的努力，克服一個(gè)一個(gè)的困難，有少量幾種規(guī)格的液壓挖掘機(jī)終于獲得初步成功，為我國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)的形成和發(fā)展邁出了重要的一步。2.液壓挖掘機(jī)發(fā)展、提高并全面替代機(jī)械挖掘機(jī)階段(19781986 年)。這個(gè)階段通過各主機(jī)生產(chǎn)廠引進(jìn)技術(shù)(主要是德國(guó)挖掘機(jī)制造技術(shù))的消化、吸收和移植，使我國(guó)液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品的性能指標(biāo)全面提高到國(guó)際 703年代末 80 年代初期的水平。全國(guó)液壓挖掘機(jī)平均年產(chǎn)量達(dá)到 1230 臺(tái)。3.液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量增加，新加入挖掘機(jī)行業(yè)的國(guó)有大、中型企業(yè)以技貿(mào)結(jié)合，合作生產(chǎn)方式聯(lián)合引進(jìn)日本挖掘機(jī)制造技術(shù)(1987 年1993 年)。由于國(guó)內(nèi)對(duì)挖掘機(jī)需求量的不斷提高，新加入挖掘機(jī)行業(yè)的企業(yè)通過開發(fā)和引進(jìn)挖掘機(jī)制造技術(shù)，其產(chǎn)品批量或小批量的投放國(guó)內(nèi)市場(chǎng)或出口，打破了多年來(lái)主要由六大家挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)壟斷國(guó)內(nèi)挖掘機(jī)市場(chǎng)的局面，引進(jìn)了有益于提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能和產(chǎn)量的良性競(jìng)爭(zhēng)。這個(gè)期間國(guó)內(nèi)液壓挖掘機(jī)的年均產(chǎn)量提高到 2000 余臺(tái)。4.國(guó)內(nèi)液壓挖掘機(jī)供需矛盾日益擴(kuò)大，廣大用戶為了提高施工質(zhì)量和按期完成施工任務(wù)，對(duì)使用高質(zhì)量、高水平、高效率挖掘機(jī)的興趣日趨濃厚。國(guó)外各著名挖掘機(jī)制造廠商紛紛前來(lái)中國(guó)創(chuàng)辦合資、獨(dú)資挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)(1994 至今)。從 1994 年開始，特別到 1995 年在我國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)掀起了一股不小的合資浪潮。其中美國(guó)卡特彼勒公司率先在徐州金山橋開發(fā)區(qū)建立了生產(chǎn)液壓挖掘機(jī)的合資企業(yè)，隨后日本小松制作所、日立建機(jī)株式會(huì)社、神戶制鋼所、韓國(guó)大宇重工業(yè)、現(xiàn)代重工業(yè)以及德國(guó)利勃海爾公司等都相繼在中國(guó)建立了合資、獨(dú)資挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)具有世界先進(jìn)水平的多種型號(hào)和規(guī)格的液壓挖掘機(jī)。1.2 液壓挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和基本類型1.2.1 液壓挖掘機(jī)的主要優(yōu)缺點(diǎn)液壓挖掘機(jī)在動(dòng)力裝置和工作裝置之間采用容積式液壓靜壓傳動(dòng)，即靠液體的壓力能進(jìn)行工作。液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)相比有許多優(yōu)點(diǎn)：① 能無(wú)極調(diào)速且調(diào)速范圍大，例如液壓馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比可達(dá)到 1000:1。② 能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，例如柱塞式液壓馬達(dá)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可低達(dá)1r/min。液壓挖掘機(jī)底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4③ 快速作用時(shí)，液壓元件產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)慣性小，加速性能好，并可作高速反轉(zhuǎn)。例如電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)的慣性力矩比其平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩大50%，而液壓馬達(dá)則不大于 5%，加速中等功率電動(dòng)機(jī)需 1s 到數(shù)秒，而加速液壓馬達(dá)只需 0.1s。④ 傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可吸收沖擊和振動(dòng)，操作省力，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。⑤ 易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。基于液壓傳動(dòng)的上述優(yōu)點(diǎn)，液壓挖掘機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)相比，具有下列主要特點(diǎn)：① 大大改善了挖掘機(jī)的基本性能，挖掘力大、牽引力大、機(jī)器重量輕，傳動(dòng)平穩(wěn)，作業(yè)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓挖掘機(jī)與同級(jí)機(jī)械傳動(dòng)相比，挖掘力約高 30%，例如 1.0 液壓挖掘機(jī)鏟斗挖掘力為 120~150kN，而同3m級(jí)機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)只有 100kN 左右。挖掘機(jī)在工作時(shí)的主要?jiǎng)幼靼ㄐ凶?、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)和工作裝置的作業(yè)動(dòng)作，其中動(dòng)作最頻繁的是回轉(zhuǎn)和工作裝置的循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速率一般不高，而所需的作用力卻很大，要求在短時(shí)間內(nèi)通過變速或變向來(lái)完成各種復(fù)雜的動(dòng)作。機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)完成上述動(dòng)作，需通過摩擦離合器、減速器、制動(dòng)器、逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、提升和推壓機(jī)構(gòu)等配合來(lái)完成。因此，機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且還要產(chǎn)生很大的慣性力和沖擊載荷。而液壓挖掘機(jī)則不需要龐大和復(fù)雜的中間傳動(dòng)，大大簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，也減少了易損件。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，液壓挖掘機(jī)的質(zhì)量大約比相同斗容量的機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)輕 30%，不僅節(jié)省了鋼材，而且降低了接地比壓。液壓挖掘機(jī)上的各種液壓元件可以相對(duì)獨(dú)立分布，使整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀，同時(shí)，也易于改進(jìn)和變形。②液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)有防止過載的能力。所以使用安全可靠，操縱簡(jiǎn)便。由于可采用液壓先導(dǎo)控制。無(wú)論驅(qū)動(dòng)功率多大，操縱均很靈活、省力，司機(jī)的工作條件得到改善。更換工作裝置時(shí)，由于不牽連連轉(zhuǎn)臺(tái)上5部的其他機(jī)構(gòu)，一次更換工作裝置容易，而機(jī)械式挖掘機(jī)則受到提升機(jī)構(gòu)和推壓機(jī)構(gòu)的牽連和限制。③由于液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，因此現(xiàn)代液壓挖掘機(jī)普遍采用了以微處理器為核心的電子控制單元（ECU） ，使發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、控制閥和執(zhí)行元件在最佳匹配狀態(tài)下工作，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和提高作業(yè)效率，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)整機(jī)狀態(tài)參數(shù)的電子監(jiān)控和故障診斷。④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)化生產(chǎn)，進(jìn)一步提高自來(lái)能夠和降低成本。1.2.2 液壓挖掘機(jī)的基本類型及主要特點(diǎn)液壓挖掘機(jī)的種類繁多，可以從不同角度對(duì)其來(lái)寫進(jìn)行劃分。（1）根據(jù)液壓挖掘機(jī)主要機(jī)構(gòu)傳動(dòng)來(lái)寫劃分根據(jù)液壓挖掘機(jī)主要機(jī)構(gòu)是否全部采用液壓傳動(dòng)，分為全液壓傳動(dòng)和非全液壓（或稱半液壓）傳動(dòng)兩種。如圖 1.1 和圖 1.2 所示為某小型和中型液壓挖掘機(jī)。若挖掘、回轉(zhuǎn)、行走等幾個(gè)主要機(jī)構(gòu)的動(dòng)作均為液壓傳動(dòng)，則稱為全液壓挖掘機(jī)。若液壓挖掘機(jī)中的某一個(gè)機(jī)構(gòu)采用機(jī)械傳動(dòng)則稱其為非液壓挖掘機(jī)。一般來(lái)說(shuō)，這種區(qū)別主要表現(xiàn)在行走機(jī)構(gòu)上，對(duì)液壓挖掘機(jī)來(lái)說(shuō)，工作裝置及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)必須是液壓傳動(dòng)，只有行走機(jī)構(gòu)有的為液壓傳動(dòng)，有的為機(jī)械傳動(dòng)。圖 1.1 小型全液壓挖掘機(jī) 圖 1.2 中型全液壓挖掘機(jī)（2）根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的類型劃分液壓挖掘機(jī)底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的不同，液壓挖掘機(jī)可分為履帶式、輪胎式、汽車式、懸掛式和拖式。履帶式液壓挖掘機(jī)應(yīng)用最廣，在任何路面行走均有良好的通過性，對(duì)土壤有足夠的附著力，接地比壓小，作業(yè)時(shí)不需設(shè)支腿，適用范圍較大。在土質(zhì)松軟或沼澤地帶作業(yè)的液壓挖掘機(jī)，還可以通過加寬和履帶來(lái)降低接地比壓。為防止對(duì)路面的碾壓破壞。有些液壓挖掘機(jī)還采用了橡膠履帶。通常，履帶行走的液壓挖掘機(jī)多為全液壓傳動(dòng)。輪胎式液壓挖掘機(jī)具有行走速度快，機(jī)動(dòng)性好，可在多種路面上行走的特點(diǎn)。近年來(lái)，輪胎式挖掘機(jī)的生產(chǎn)量日益增長(zhǎng)。如圖 1.3 所示為國(guó)產(chǎn)某型號(hào)輪胎式液壓挖掘機(jī)。圖 1.3 輪胎式液壓挖掘機(jī)這種挖掘機(jī)一般都是四支點(diǎn)，但也有三支點(diǎn)的，與后輪形成三點(diǎn)支承，這種形式不需要在前軸上采用平衡懸掛，簡(jiǎn)化了前橋結(jié)構(gòu)，減小了機(jī)械的轉(zhuǎn)彎半徑，提高了機(jī)動(dòng)性。目前，輪胎式液壓挖掘機(jī)的行走部分多數(shù)采用機(jī)械傳動(dòng)和單獨(dú)液壓馬達(dá)的集中傳動(dòng)。懸掛式液壓挖掘機(jī)是將工作裝置安裝在輪胎式或履帶式拖拉機(jī)上，可以達(dá)到一機(jī)多用的目的，這種挖掘機(jī)拆裝方便，成本低廉。汽車式液壓挖掘機(jī)一般采用標(biāo)準(zhǔn)式的汽車底盤，速度快，機(jī)動(dòng)性好。7拖式液壓挖掘機(jī)沒有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，行走時(shí)由拖拉機(jī)牽引。（3）根據(jù)工作裝置劃分根據(jù)工作裝置結(jié)構(gòu)不同，可分為鉸鏈?zhǔn)胶蜕炜s臂式挖掘機(jī)，鉸鏈?zhǔn)焦ぷ餮b置應(yīng)用較為普遍。 這種挖掘機(jī)的工作裝置靠各構(gòu)件繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)完成作業(yè)。伸縮臂式挖掘機(jī)的動(dòng)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(jìn)行平整和清理作業(yè)，尤其是休整溝坡。1.3 國(guó)內(nèi)外液壓挖掘機(jī)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.3.1 研究現(xiàn)狀國(guó)外的最早雛形，于 16 世紀(jì)在意大利威尼斯用于運(yùn)河的疏浚工作，模擬人的掘土動(dòng)作；以蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的“動(dòng)力鏟”則誕生于 19 世紀(jì)(1836 年)。國(guó)外大型液壓挖掘機(jī)的開發(fā)大約從上世紀(jì) 70 年代開始。如日本日立建機(jī)公司在 1972 1976 年間開發(fā)的 UH12 型正鏟大型液壓挖掘機(jī)，其斗容量為~2.2 ,工作重量 36t；UH20 型斗容量 3.2 ，工作重量 50t；UH30 型斗3m3m容量 4.4 ，工作重量 75t。1979 年，日立建機(jī)成功開發(fā)了 UH50 型正鏟超大型液壓挖掘機(jī)，斗容量達(dá) 8.2 ，工作重量 175t。經(jīng)過 30 多年的發(fā)3展，目前超大型液壓挖掘機(jī)的最大工作重量已突破 900t 級(jí)，鏟斗斗容達(dá)50 。由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、運(yùn)動(dòng)靈活及易于維護(hù)保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，3超大型液壓挖掘機(jī)已形成逐步代替鋼索機(jī)械式或電動(dòng)式挖掘機(jī)(俗稱電鏟)的趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)挖掘機(jī)研發(fā)起步比國(guó)外晚，技術(shù)相對(duì)不夠完善。目前，國(guó)內(nèi)挖掘機(jī)主要停留在中小型的開發(fā)上，大型及超大型液壓挖掘機(jī)超過 60t 級(jí)的極少。四川邦立重機(jī)有限責(zé)任公司是我國(guó)較早開發(fā)大型和超大型液壓挖掘機(jī)的企業(yè)，近幾年，該公司相繼成功開發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 65t 級(jí)、75t級(jí)、100t 級(jí)、125t 級(jí)和 185t 級(jí)礦用型和土方型大型和超大型液壓挖掘機(jī)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。液壓挖掘機(jī)底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)81.3.2 發(fā)展趨勢(shì)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的液壓挖掘機(jī)生成較早，產(chǎn)品線齊全，技術(shù)成熟。美國(guó)德國(guó)和日本是液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國(guó)，具有較高的市場(chǎng)占有率。從 20世紀(jì)后期開始，國(guó)際上液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)從產(chǎn)品規(guī)格上看，在穩(wěn)定和完善主力機(jī)型的基礎(chǔ)上向大型化、微型化方向發(fā)展；從功能上看，在滿足基本功能的基礎(chǔ)上，向多功能化、專用化方向發(fā)展；從產(chǎn)品性能上看，向高效節(jié)能化、自動(dòng)化、信息化、智能化的方向發(fā)展。1.4 課題設(shè)計(jì)的目的和意義液壓挖掘機(jī)在工業(yè)與民用建筑、道路建設(shè)、農(nóng)田水力、油田礦山、市政工程、機(jī)場(chǎng)港口等部門土石方施工中，占有重要位置。并反映了這些部門施工機(jī)械化水平。該課題結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和國(guó)內(nèi)外液壓挖掘機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展。對(duì)履帶式液壓挖掘機(jī)底盤作較深入的分析研究。根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)及要求，完成挖掘機(jī)行走機(jī)構(gòu)總體及減速器設(shè)計(jì)，進(jìn)一步掌握挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)方法和步驟。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們進(jìn)一步鞏固、加深對(duì)所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)的掌握，使之系統(tǒng)化、綜合化；培養(yǎng)我們獨(dú)立思考、獨(dú)立工作和綜合運(yùn)用已學(xué)知識(shí)分析與解決實(shí)際問題的能力，尤其注重培養(yǎng)我們獨(dú)立獲取新知識(shí)的能力；培養(yǎng)我們?cè)诜桨冈O(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)計(jì)算、工程繪圖、文字表達(dá)、文獻(xiàn)查閱、計(jì)算機(jī)應(yīng)用及工具書使用等方面的基本工作實(shí)踐能力；使我們樹立具有符合國(guó)情和生產(chǎn)實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想和觀點(diǎn)，樹立嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)、實(shí)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(fēng)。9第二章 總體方案設(shè)計(jì)2.1 履帶式液壓挖掘機(jī)的組成液壓挖掘機(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)控制系統(tǒng)、泵控制系統(tǒng)、各類傳感器、電磁閥等，如圖 2.1。圖 2.1 單斗反鏟液壓挖掘機(jī)1-柴油機(jī)；2-機(jī)罩；3-油泵；4-多路閥；5-郵箱；6-回轉(zhuǎn)減速器；7-回轉(zhuǎn)馬達(dá)；8-回轉(zhuǎn)接頭； 9-駕駛室；10-動(dòng)臂；11-動(dòng)臂油缸；12-操縱臺(tái)；13-邊齒；14-斗齒；15-鏟斗；16- 斗桿油缸；17-斗桿；18-鏟斗油缸；19-平衡重；20-轉(zhuǎn)臺(tái)；21-行走減速器； 22-行走馬達(dá)；23-拖鏈輪；24-履帶；Ⅰ-工作室； Ⅱ-上部轉(zhuǎn)臺(tái)；Ⅲ-行走機(jī)構(gòu)液壓挖掘機(jī)底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)102.2 設(shè)計(jì)依據(jù)2.2.1 履帶式行走裝置的主要特點(diǎn)① 牽引力大（通常每條履帶的牽引力達(dá)機(jī)重的 35 40%） ，接地比小~(一般為 4-15 ),轉(zhuǎn)彎半徑小，機(jī)動(dòng)靈活；2/CMN② 采用液壓傳動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速；③ 每條履帶各自有驅(qū)動(dòng)的液壓馬達(dá)及減速裝置。 2.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù) 整機(jī)重量：10t， 發(fā)動(dòng)機(jī)功率：50kw/2200rpm 斗容量：0.34m3 回轉(zhuǎn)速度：11r/min 接地比壓：39KPa 行走牽引力：75.8KN 2.3 總體設(shè)計(jì)原則進(jìn)行液壓挖掘機(jī)的底盤總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵循以下原則：① 滿足使用要求、滿足經(jīng)濟(jì)性的要求、滿足勞動(dòng)保護(hù)的要求、滿足工藝性要求、滿足機(jī)器的結(jié)構(gòu)性能要求、某些零件、部件滿足耐磨性要求;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，力求增強(qiáng)機(jī)器對(duì)各種運(yùn)行條件和作業(yè)要求的適應(yīng)性；③ 要降低挖掘機(jī)的接地比壓或具有較大的支承面積，以提高挖掘機(jī)的穩(wěn)定性。挖掘機(jī)在斜坡下行時(shí)不發(fā)生超速溜坡現(xiàn)象，挖掘時(shí)不發(fā)生下滑，提高工作時(shí)的安全可靠性；④ 挖掘機(jī)的行走裝置外型尺寸應(yīng)符合道路運(yùn)輸要求，外形美觀；⑤ 各個(gè)部件或總成的性能應(yīng)相互協(xié)調(diào)、匹配，力求整體性能的一致和最優(yōu)化，不可盲目追求某個(gè)局部的最佳性能，否則，可能造成整體性能惡化，或產(chǎn)生薄弱壞節(jié)；⑥ 正確地處理繼承與創(chuàng)新的辯證關(guān)系，采用成熟技術(shù)，通過深入的理論分析，進(jìn)行必要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，勇于創(chuàng)新。112.4 動(dòng)力裝置的比較與選型履帶式挖掘機(jī)常用的動(dòng)力源主要有三種：電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)以及蒸汽機(jī)。每種動(dòng)力源都具有其特點(diǎn)；（1） 交流與直流電機(jī)電動(dòng)機(jī)（Motors）是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備，按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。他們也有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，各種電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最廣的是交流異步電動(dòng)機(jī)（又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)） 。它使用方便、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)牢固，但功率因數(shù)較低，調(diào)速也較困難。大容量低轉(zhuǎn)速的動(dòng)力機(jī)常用同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)不但功率因數(shù)高，而且轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無(wú)關(guān)，只決定于電網(wǎng)頻率，工作較穩(wěn)定。但它有換向器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，維護(hù)困難，不適于惡劣環(huán)境。和交流電動(dòng)機(jī)相比，直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速性能好，調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)節(jié)，起動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；易于快速起動(dòng)、停車；易于控制。其缺點(diǎn)是：與異步電動(dòng)機(jī)比較，直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用維護(hù)部方便，而且要用直流電源。（2） 柴油機(jī)柴油機(jī)是用柴油作燃料的內(nèi)燃機(jī)，屬于壓縮點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)。柴油機(jī)具有熱效率高的顯著優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于汽油機(jī)，功率大，符合工程機(jī)械向大型化發(fā)展的趨勢(shì)。其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。柴油機(jī)具有較好的燃油經(jīng)濟(jì)性，使用成本低，在相同的續(xù)駛里程內(nèi)，可以設(shè)置容積小些的油箱。柴油機(jī)壓縮比可以達(dá)到 1 5～23，而汽油機(jī)一般控制在 8～10；柴油機(jī)熱效率高達(dá)38％，而汽油機(jī)為 30％；柴油機(jī)工作可靠，壽命長(zhǎng)，排污量少。隨著強(qiáng)化程度的提高，柴油機(jī)單位功率的重量也顯著降低。為了節(jié)能，各國(guó)都在注重改善燃燒過程，研究燃用低質(zhì)燃油和非石油制品燃料。此外，降低摩擦損失、廣泛采用廢氣渦輪增壓并提高增壓度、進(jìn)一步輕量化、高速化、低油耗、低噪聲和低污染，都是柴油機(jī)的重要發(fā)展方向。（3）蒸汽機(jī)液壓挖掘機(jī)底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12蒸汽機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械。蒸汽機(jī)有很大的歷史作用，它曾推動(dòng)了機(jī)械工業(yè)甚至社會(huì)的發(fā)展。隨著它的發(fā)展而建立的熱力學(xué)和機(jī)構(gòu)學(xué)為汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。但是蒸汽機(jī)離不開鍋爐，整個(gè)裝置既笨重又龐大；新蒸汽的壓力和溫度不能過高，排氣壓力不能過低，熱效率難以提高；它是一種往復(fù)式機(jī)器，慣性力限制了轉(zhuǎn)速的提高；工作過程是不連續(xù)的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。逐漸為其他動(dòng)力裝置所代替。綜上所述，液壓挖掘機(jī)常作業(yè)于野外，需要經(jīng)常行走移動(dòng)。由于柴油機(jī)作為動(dòng)力裝置不受電源、電纜的限制，使得液壓挖掘機(jī)移動(dòng)、行駛方便，故本設(shè)計(jì)采用了柴油機(jī)作為動(dòng)力源。2.5 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的選擇按照轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)角度分為：完全回轉(zhuǎn)（360°）和不完全回轉(zhuǎn)（90°270°） 。液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)支承裝置用于承載回轉(zhuǎn)平臺(tái)以上機(jī)體的重量并~實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。除了在懸掛式和伸縮臂式液壓挖掘機(jī)的上游采用半回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)外，現(xiàn)代液壓挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)普遍采用了完全回轉(zhuǎn)的液壓傳動(dòng)方式。合理的設(shè)計(jì)選擇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，對(duì)于提高生產(chǎn)率和能量利用率具有十分重要的意義。據(jù)此本設(shè)計(jì)采用完全回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。2.6 傳動(dòng)方式的比較與選擇動(dòng)力裝置至驅(qū)動(dòng)輪之間所有傳動(dòng)部件的總稱為傳動(dòng)系統(tǒng)。傳動(dòng)系統(tǒng)的功用是把動(dòng)力裝置輸出的功率傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，并改變動(dòng)力裝置的輸出特性，以滿足對(duì)自行式工程機(jī)械車速和牽引力的要求。目前，工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)有以下四種類型：機(jī)械傳動(dòng)、液力機(jī)械傳動(dòng)、電力傳動(dòng)以及液壓傳動(dòng)。每種傳動(dòng)方式各有其特點(diǎn)、用途和適用的范圍。132.7 行走方式的比較與選擇挖掘機(jī)根據(jù)不同的行走系可分為輪胎式、履帶式等。相對(duì)履帶式而言，輪胎式行走裝置在挖掘機(jī)中用得不多，但已成為工程機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)之一。主要優(yōu)點(diǎn)是：具有運(yùn)行速度高，運(yùn)行性能好，機(jī)動(dòng)性能好，利于減輕機(jī)器重量，工作點(diǎn)轉(zhuǎn)移方便、迅速、作業(yè)輔助工作時(shí)間段、生產(chǎn)效率高及本身效率高等優(yōu)點(diǎn)。但輪胎式挖掘機(jī)對(duì)路面要求高，由于履帶式挖掘機(jī)的附著力大，能達(dá)到輪胎式的 1.5 倍，通過性好，接地比壓小，適宜在松軟地段和濕地作業(yè)，抗磨損性能好，可在碎石地段、地形起伏較大的惡劣條件下作業(yè)，爬地能力強(qiáng)，宜在山區(qū)作業(yè)。履帶式行走系比之輪胎式有以下特點(diǎn)：（1）履帶式挖掘機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪只卷繞履帶而不在地面滾動(dòng)，機(jī)器全重經(jīng)支重輪壓在多片履帶板上，全部重量都是附著重量（這相當(dāng)于全輪驅(qū)動(dòng)的輪式機(jī)器） ，加上履帶支承面上同時(shí)抓地的履齒較輪式機(jī)器同時(shí)抓地的胎面花紋多得多，所以履帶式機(jī)器的牽引附著性能要好得多。（2）與同馬力的輪胎式機(jī)器相比，由于履帶支承面大，接地比壓小（一般小于 0.1MPa） ，所以在松軟土壤上的下陷深度小，因而滾動(dòng)阻力小，有利于發(fā)揮較大的牽引力。（3）履帶銷子，銷套等運(yùn)動(dòng)副使用中要磨損，要有張緊裝置調(diào)節(jié)履帶張緊度，它兼起一定的緩沖作用。導(dǎo)向輪既是張緊裝置的一個(gè)組成部分，也是引導(dǎo)履帶正確卷繞。但不能偏轉(zhuǎn)，不能引導(dǎo)機(jī)器轉(zhuǎn)向。（4）履帶式行走系重量大，運(yùn)動(dòng)慣性大，緩沖減振作用小。結(jié)構(gòu)中最好有某些彈性元件。（5）履帶式行走系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬消耗多，磨損嚴(yán)重，維修量大，運(yùn)行速度受限制。履帶式行走裝置是液壓挖掘機(jī)用得最多的一種裝置。履帶行走裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是：具有較大的牽引力和較低的接地比壓（40 150KPa） ；穩(wěn)定~性好；具有良好的越野性和爬坡能力（坡度達(dá) 50% 100%） ；轉(zhuǎn)彎半徑小、液壓挖掘機(jī)底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)14機(jī)動(dòng)靈活。但履帶式行走裝置的運(yùn)行速度較低，一般在 0.5 6km/h 的范~圍內(nèi)?，F(xiàn)代中小型液壓挖掘機(jī)多采用雙速行走馬達(dá)，行走速度可在0 3.5km/h 和 0 5.5km/h 之間切換。目前，液壓挖掘機(jī)的履帶行走裝置，~~除特殊用途外，均由專用底盤向通用底盤發(fā)展，不同廠家的底盤結(jié)構(gòu)形式有趨同化的趨勢(shì)。綜上比較，考慮到挖掘機(jī)一般在野外作業(yè)，工作載荷變化大，作業(yè)環(huán)境惡劣，技術(shù)保養(yǎng)條件差；而履帶式行走裝置又是液壓挖掘機(jī)用得最多的一種裝置。因此本設(shè)計(jì)采用了履帶式行走裝置。經(jīng)過上述總體方案的選型設(shè)計(jì)，最終確定行走裝置的動(dòng)力路線為： 柴油機(jī)—液壓泵—控制閥—液壓馬達(dá)—制動(dòng)器—減速器—驅(qū)動(dòng)輪—履帶.15第三章 主要參數(shù)的確定3.1 總體幾何尺寸的設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中按照標(biāo)注選定法、理論分析計(jì)算法等方法得出的參數(shù)值不可能都是完全切合的。通常在設(shè)計(jì)開始時(shí)一些參數(shù)還不能利用以上方法完全確定，因此在本設(shè)計(jì)中有的參數(shù)采用了經(jīng)驗(yàn)公式法進(jìn)行計(jì)算。（1）履帶帶長(zhǎng) ： 1L= （3.1）AK3/G=1.38 (10 10 )?93/12973 mm?式中： 為尺寸系數(shù)（1.25 1.5） ，本設(shè)計(jì)取 =1.38；A~AKG 為整機(jī)重量，本設(shè)計(jì) G =10 噸（本設(shè)計(jì)除特殊說(shuō)明外， G 含義相同） ?？紤]到整體布局，類比同型產(chǎn)品可在此基礎(chǔ)上增大 10%；故 可取1L為 3270mm。（2）驅(qū)動(dòng)輪與導(dǎo)向輪軸向中心距 ：1l= （3.2）1liK3/G=1.1 (10 10 )?93/2369mm?式中： 為尺寸系數(shù)(1.0 1.2)。i ~考慮到整體布局，故 可取為 2400mm。1l（3）軌距 B B= （3.3）BK3/1G=0.8 (10 10 )?93/11723mm?液壓挖掘機(jī)底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16式中： 為尺寸系數(shù)(0.75 0.85)。BK~考慮到整體布局，類比同型產(chǎn)品可在此基礎(chǔ)上增大 10%；故 B 可取為1900mm。（4）履帶高度 H H= TK3/1G（3.4）=0.32 (10 10 )?93/1690mm?式中: 為尺寸系數(shù)(0.3 0.35)。TK~為了整體的整體布局，考慮將其擴(kuò)大 17%左右，計(jì)算得 H=810mm。（5）履帶板寬 b 由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得：b 的值可在 600 800mm 間取值,根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—液壓挖掘機(jī)履帶 GB10677—89》規(guī)格系列查取 b =600mm。（6）底盤總寬 C C =B +b （3.5）=1900+600=2500mm（7）履帶接地長(zhǎng)度 接L= + 0.35D （3.6）接 1l= + 0.35( - )1Ll=2700+0.35 （3270-2700）=2899.5mm?2900mm?式中： D 為驅(qū)動(dòng)輪直徑，約為 - 。1Ll（8）后端支重輪到驅(qū)動(dòng)輪間距 3C= （3.7） 1Kl=2.5 171?428mm?17式中： 為尺寸系數(shù)（2.4 2.6)；1CK~為履帶節(jié)距，根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—液壓挖掘機(jī)履帶tlGB10677—89》 規(guī)格系列查取 =171mm。tl（9）前端支重輪到導(dǎo)向輪間距 1C= （3.8）2Ktl=2.4 171?410mm?式中： 為尺寸系數(shù)(2.4 3)。2CK~(10) 兩端支重輪間距 ol= - - （3.9） ol1C3=2700-410-428=1860mm（11）轉(zhuǎn)臺(tái)離地高 1h= (3.10) 10K31G=0.4 (10 10 )?93/1862mm?式中： 為尺寸系數(shù) (0.37 0.42)。0K~為了整體的整體布局，考慮將其擴(kuò)大 3%左右，計(jì)算得 =890mm。1h(12) 相鄰兩支重輪間距 1t=(1 2) (3.11)tl=1.9 t325mm?現(xiàn)將機(jī)體主要線性尺寸列于表 3.1。表 3.1 機(jī)體主要線性尺寸 項(xiàng)目 履帶長(zhǎng)度 1L軌距 B 輪距 1l履帶總高H轉(zhuǎn)臺(tái)底部離地高 1h履帶板寬b結(jié)果/mm 3270 1900 325 810 890 600液壓挖掘機(jī)底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)183.2 驅(qū)動(dòng)輪主要參數(shù)的確定及強(qiáng)度校核驅(qū)動(dòng)輪是將傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳至履帶，以產(chǎn)生使車輛運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。因此，要求驅(qū)動(dòng)輪與履帶的嚙合性能要良好，即在各種不同行駛條件和履帶不同磨損程度下嚙合應(yīng)平穩(wěn)，進(jìn)入和退出嚙合要順利，不發(fā)生沖擊、干涉和脫落履帶的現(xiàn)象，其次要耐磨且便于更換磨損元件。（1）主要參數(shù)的確定1．節(jié)距，驅(qū)動(dòng)輪節(jié)距應(yīng)與履帶節(jié)距相等， mm。17tl?2、齒數(shù)，增加驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù) ，能使履帶速度均勻性改善，摩擦損失Z減少，但會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)輪直徑增大，引起機(jī)重和整機(jī)高度的增加。驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)一般為奇數(shù)，使得嚙合過程中每個(gè)齒都能和節(jié)銷嚙合。其齒數(shù)通常取，本設(shè)計(jì)中取 。23~723?3、驅(qū)動(dòng)輪直徑的確定驅(qū)動(dòng)輪的節(jié)圓半徑 按下式計(jì)算：kr(3.12)0362sintKKlZ?= 120si7331mm?式中： 為驅(qū)動(dòng)鏈輪的名義齒數(shù)，為實(shí)際齒數(shù)的半，則 = 。 kZ KZ123??驅(qū)動(dòng)輪的齒頂圓半徑 按下式計(jì)算：erer??0.165~.70tKlZ?（3.13）.1234m??192．齒根圓半徑 的計(jì)算公式如下：1r（3.14）kir??3126.904m?式中： 為履帶節(jié)銷半徑，根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—液壓挖掘ir機(jī)履帶 GB10677—89》規(guī)格系列查取 =26.9mm。ir3、齒根圓弧偏心距 ：e=0.07（ 2 ） (3.15)etl?1r=0.07 （171 2 26.9）??8.2mm?關(guān)于驅(qū)動(dòng)輪的細(xì)部結(jié)構(gòu)件附錄其零件圖。（2）強(qiáng)度的校核按機(jī)械零部件的計(jì)算方法驗(yàn)算輪齒的齒面接觸強(qiáng)度。驅(qū)動(dòng)輪輪齒齒面擠壓應(yīng)力應(yīng)滿足：(3.16)184j jGbd????????3180475.??02.jMPa???????式中： —驅(qū)動(dòng)輪齒寬度， ；b7bm?—履帶銷套外徑，查對(duì)應(yīng)履帶型號(hào)得 ；d 58.3dm—許用用擠壓應(yīng)力； 。j????? 50~1j a?????條件滿足，符合強(qiáng)度要求。3.3 功率計(jì)及挖掘力參數(shù)計(jì)算與確定（1）發(fā)動(dòng)機(jī)功率 ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算：N（3.17）17.29.Q??液壓挖掘機(jī)底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2017.290.3448KW???式中： 為斗容量（ ） 。Q30.m考慮到柴油機(jī)的功率必須充分滿足主機(jī)工作過程的動(dòng)力要求，取發(fā)動(dòng)機(jī)功率為 50 千瓦，在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。發(fā)動(dòng)機(jī)功率：50kw/2200rpm （2）液壓功率 ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式P(0.75~.8)PN?（3.18）0.753KW??式中：N 為發(fā)動(dòng)機(jī)功率。（3）挖掘力參數(shù) 的計(jì)算fP= （3.19）f23fG=1.650?=7.66 噸式中： 為最大反鏟挖掘力；fP為為挖掘潛力系數(shù)（1.5 1.8） 。fK~（4）最大轉(zhuǎn)彎力矩 wM（3.20）43KG??0.61?噸·米8式中： 為轉(zhuǎn)彎系數(shù)（取為 0.3） ；wK為摩擦系數(shù)(不良路面取 0.6)。?（5）平均接地比壓 cP（3.21）3pKG?320.519/gcm?21式中： 為接地比系數(shù)（取為 0.21 0.28） 。pcK~3.4 行走裝置的牽引力計(jì)算牽引力計(jì)算是液壓挖掘機(jī)行走裝置設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容之一。由于液壓挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)和油泵的主要參數(shù)及其它一些總體參數(shù)主要根據(jù)挖掘工況確定，因此，對(duì)行走裝置來(lái)說(shuō)實(shí)際上是在已定的功率條件下驗(yàn)算挖掘機(jī)的行走速度、爬坡能力和轉(zhuǎn)彎能力。牽引力計(jì)算原則是行走裝置的牽引力應(yīng)該大于總阻力，而牽引力又不應(yīng)超過機(jī)械與地面的附著力。履帶式挖掘機(jī)的行走裝置運(yùn)行時(shí)所發(fā)出的牽引力必需能克服下列阻力：履帶的內(nèi)阻力；土壤變形等的運(yùn)行阻力；坡度阻力和轉(zhuǎn)彎阻力等。牽引平衡方程為：= （3.22）xMTR?W?式中： 為驅(qū)動(dòng)輪的扭矩；x為驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓半徑；R為履帶牽引力：T為運(yùn)行時(shí)各阻力之和。W本設(shè)計(jì)采用在目前大多數(shù)履帶式液壓挖掘機(jī)的行走牽引力 的經(jīng)驗(yàn)公T式計(jì)算：（3.23）(0.7~.85)TG?=01?= 8 噸下面分別對(duì)各阻力作計(jì)算。（1）土壤的變形阻力土壤對(duì)履帶行走裝置在運(yùn)行時(shí)的阻力是由于履帶使土壤擠壓變形而引起的。土壤形阻力計(jì)算如下：液壓挖掘機(jī)底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22= （3.24）1WG??=0.12 10?=1.2 噸式中： 為土壤的變形阻力；1W為運(yùn)行比阻力，考慮到挖掘機(jī)工作環(huán)境較為惡劣，所以取地面?種類為深砂類。 值取為 0.10 0.15。1~（2）坡度阻力坡度阻力是由于機(jī)器在斜坡上因自重的分力所引起的。設(shè)坡角度為，則坡度阻力 為：?2W（3.25）2sinG???= 0136?5.9 噸?式中： 為坡度阻力； 2為坡度角度，取為 。 ?036（3）轉(zhuǎn)彎阻力履帶式運(yùn)行裝置在轉(zhuǎn)彎時(shí)所受到的阻力較為復(fù)雜，其中包括履帶與地面的摩擦阻力，履帶板側(cè)面剪切土壤的阻力以及履帶板突肋擠壓土壤的阻力等等。這些阻力要全部進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算是比較困難的，但因第一項(xiàng)阻力最大，也是最主要的，所以重點(diǎn)研究履帶板在轉(zhuǎn)彎時(shí)與地面的摩擦力矩。對(duì)于挖掘機(jī)來(lái)說(shuō)，由于轉(zhuǎn)彎時(shí)機(jī)器空載，而且工作裝置是懸起的。因此履帶上的比壓基本上可以看作是均勻分布的。計(jì)算如下：（3.26）??30.5~.39WG??= 61?=1.98 噸式中： 為轉(zhuǎn)彎阻力；3為履帶與地面摩擦系數(shù)，取值為 。?(0.5~6)（4）履帶運(yùn)行的內(nèi)阻力23履帶運(yùn)行時(shí)由于履帶銷軸間的摩擦以及支重輪、導(dǎo)向輪和驅(qū)動(dòng)輪等滾動(dòng)阻力和軸頸摩擦阻力形成履帶運(yùn)行的內(nèi)阻力。粗算如下：4(0.5~.7)WG?（3.27）=0.61?=0.6 噸式中： 為履帶運(yùn)行的內(nèi)阻力。4W（5）不穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的慣性阻力 5W（3.28）??50.1~.2G?= ?=0.1 噸忽略風(fēng)載阻力，則轉(zhuǎn)彎行走阻力 為：z（3.29）1345zWW??=1.2+1.98+0.6+0.1= 3.88 噸坡道運(yùn)行阻力 為：p（3.30）1245??=1.2+5.9+0.6+0.1=7.8 噸因?yàn)?，則取總阻力為 7.8 噸。pWz pW??（6）牽引力的校核行走牽引力：75.8kn, 每條履帶的牽引力：噸。17.583.92T?附著力 ：f（3.31）cosfTG???= 00.91cs25?8.2 噸?液壓挖掘機(jī)底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24式中： 為履帶和地面間的附著系數(shù)，取為 0.9；?為坡度角。?所以 ，由此得 ， ，滿足牽引力計(jì)算原則，符合設(shè)fT?fWT??計(jì)要求。3.5 液壓馬達(dá)主要參數(shù)計(jì)算確定（1）液壓馬達(dá)輸出功率 mP（3.32）inTVR??3.79018.KW??式中： 為單條履帶行走牽引力， （噸） ；T為履帶最小行走速度，取 3 ；minV/kmh為行走傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率，取 ；?0.8~.9為驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓半徑。R（2）液壓馬達(dá)最高輸出轉(zhuǎn)速 mn為了計(jì)算液壓馬達(dá)的最高輸出轉(zhuǎn)速，下面先計(jì)算出驅(qū)動(dòng)輪的最高轉(zhuǎn)速：qn（3.33）1062qkVnr???503.1409/minr??式中: 為最大行駛速度,按要求取為 5km/h。V于是液壓馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速為：（3.34）mqni?40.938.156/inr??