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路面銑刨機提升機構(gòu)設(shè)計
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
摘要：隨著公路交通事業(yè)的發(fā)展，以大型銑刨機為主要設(shè)備的機械化養(yǎng)護作業(yè)方式已經(jīng)在我國廣泛采用。目前我國大型銑刨機提升機構(gòu)一般都采用后輪獨立液壓驅(qū)動，而路面的損壞程度、銑削層的深度以及刀具的情況等都會對提升機構(gòu)產(chǎn)生影響。
提升機構(gòu)作為支撐機器的裝置及銑刨深度的直接影響因素已經(jīng)顯得越來越重要，如何進一步提高提升機構(gòu)的優(yōu)越性及可靠性從而優(yōu)化銑刨深度無級調(diào)解，切深精度更精確，提高銑刨質(zhì)量，已經(jīng)成為國內(nèi)外機械公司及專家的研究熱點方向之一。為了提高銑刨機的使用性能及工作可靠性，保證銑刨機具有較高的生產(chǎn)效率和作業(yè)質(zhì)量。本文對2m銑刨機的提升機構(gòu)進行了研究。
在對2m銑刨機國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇符合本設(shè)計要求的液壓齒輪馬達，并根據(jù)該馬達自帶的相關(guān)參數(shù)，計算出輸出功率=9.289kW；根據(jù)我國路面銑刨作業(yè)的具體要求，選擇絲杠絲母，并設(shè)定相關(guān)參數(shù)，選擇具體型號的絲杠絲母并驗算；根據(jù)傳動比60及設(shè)計的具體情況，選擇蝸桿減速器，并進行設(shè)計計算及校核計算，減速器中心距a=200mm,模數(shù)m=5,蝸桿分度圓直徑=90mm；聯(lián)軸器及其他相關(guān)連接以及諸如機械的潤滑等問題也按設(shè)計的順序進行；根據(jù)計算所得的相關(guān)數(shù)據(jù)，進行裝配圖及零件圖的制作
關(guān)鍵詞：銑刨機 提升機構(gòu) 蝸桿減速器 設(shè)計
指導(dǎo)教師簽名：
The design of the road milling machine lifting machanism
Student name :
Abstract：With the development of road transport, the large milling machine equipment mechanical maintenance practices have been widely used in China. Large milling machine lifting mechanism generally rear-wheel independent hydraulic drive, and the degree of damage to the pavement, milling depth of the layer and the tool so will enhance the institutional impact.
??Enhance the institution as a support device of the machine and the milling depth of the direct impact factors have become increasingly important, improve milling planing quality, has become one of the hotspot direction of domestic and foreign machinery companies and experts. In order to improve the use of performance and reliability of the milling machine to ensure that the milling machine with higher production efficiency and quality of operations. 2m milling machine lifting mechanism.
On the basis of research on the 2m milling machine technology status quo at home and abroad, Of the design of hydraulic gear motor, and comes under the motor parameters to calculate the output power is 9.289kW; according to the specific requirements of the pavement milling operations, the lead screw mother, and set the relevant parameters, select the specific model of the lead screw mother and checking; worm reducer transmission ratio is 60 and the design, select, and design calculations and checking calculations, reducer center distance a = 200mm, the modulus m = 5, worm pitch circle diameter is 90mm; couplings and other related connections, such as machinery lubrication; order of the design according to the calculated data, the production of assembly drawings and part drawings
???? Keywords: milling machine lifting mechanism worm reducer design
Signature of Supervisor:
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
I、畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：
路面銑刨機提升機構(gòu)設(shè)計
II、畢 業(yè)設(shè)計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計技術(shù)要求：
銑刨機是一種輕/中型地面全液壓銑刨機械，主要用于小或中等范圍地面的銑刨
處理，用于清除地面舊的環(huán)氧涂層和附著物。提升裝置是銑刨機的一重要裝置。已知:
提升裝置承載質(zhì)量2000kg ，系統(tǒng)提供壓力160kg/cm2。銑刨深度：200mm，可在升
程內(nèi)任意位置停止升降，并要求自鎖。
要求：
1、總裝圖紙及零件圖。
2、總體強度受力分析計算。
3、編制說明書。
III、畢 業(yè)設(shè)計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：
1、開題報告 2.20-2.27 1周
2. 相關(guān)外文文獻資料的閱讀與翻譯 2.27-3.12 2周
3、提升機構(gòu)總體計算與選材 3.12-4.2 3周
4、繪制電機的裝配圖及其各零件工作圖 4.2-6.4 9周
5、編寫畢業(yè)設(shè)計說明書 6.4-6.15 2周
Ⅳ 、主 要參考資料：
1、沈紉秋主編《工程材料與制造工藝教程》北京：航空工業(yè)出版社 1991.5
2、機械設(shè)計手冊 新版 第4卷《液壓、氣動與液力傳動與控制》 北京：機械工業(yè)出
版社
3、徐灝主編《機械設(shè)計手冊》，北京：機械工業(yè)出版社1995。12
4、章宏甲主編《液壓傳動》，章宏甲主編。北京：機械工業(yè)出版社2002
5、T. Morita, Y. Sakawa, Modeling and control of power shovel, Transactions of SICE 22
1 1986 69–75
班
學(xué)生（簽名）：
日期： 自 日
指導(dǎo)教師（簽名）：
助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)：
機械設(shè)計制造及其自動化系（室）主任（簽名）：
附注:任務(wù)書應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計說明書首頁。
學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明
本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。
作者簽名： 日期：
學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書
本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。
作者簽名： 日期：
導(dǎo)師簽名： 日期：
畢業(yè)設(shè)計（論文）
題 目： 路面銑刨機提升機構(gòu)設(shè)計
學(xué) 院：
專業(yè)名稱：
班級學(xué)號：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
目 錄
1 前言………………………………………………………………… (1)
2 提升機構(gòu)的設(shè)計及校核……………………………………………（5）
2.1 總體傳動方案的設(shè)計…………………………………………………………（5）
2.1.1 傳動方案簡圖介紹…………………………………………………………（5）
2.1.2 傳動方案介紹………………………………………………………………（6）
2.2 液壓馬達的選擇及輸出功率的計算………………………………………… （6）
2.2.1 液壓馬達的選擇……………………………………………………………（6）
2.2.2 CMZ2032型馬達相關(guān)性能參數(shù)………………………………………………（6）
2.2.3 CMZ2032型齒輪馬達相關(guān)計算……………………………………………（7）
2.3、液壓齒輪馬達輸出軸的設(shè)計…………………………………………………（7）
2.3.1、材料類型選擇：…………………………………………………………（7）
2.3.2、強度計算…………………………………………………………………（7）
2.3.3、軸扭轉(zhuǎn)強度校核…………………………………………………………（8）
2.3.4 軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計算………………………………………………… （8）
2.3.5 連接問題說明：……………………………………………………………（9）
2.4 絲杠絲母的設(shè)計………………………………………………………………（9）
2.4.1 確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程………………………………………………… （9）
2.4.2 滾珠絲杠負(fù)的載荷及轉(zhuǎn)速計算……………………………………………（9）
2.4.3 確定預(yù)期額定動載荷…………………………………………………… （9）
2.4.4、按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑d2m…………………（10）
2.4.5、確定預(yù)緊力FP……………………………………………………………（11）
2.4.6、Dn值校驗…………………………………………………………………（11）
2.4.7、基本軸向額定靜載荷Cca驗算……………………………………………（11）
2.4.8、滾珠絲杠副臨界壓縮載荷的效檢（驗算壓桿穩(wěn)定性）………………（12）
2.4.9絲杠上鍵的選擇及校核………………………………………………… （12）
2.4.10、滾珠絲杠的潤滑…………………………………………………………（13）
2.5 減速器的應(yīng)用………………………………………………………………（13）
2.5.1、減速器類型的選擇………………………………………………………（13）
2.5.2、蝸桿減速器傳動比的確定………………………………………………（13）
2.5.3按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計………………………………………… （13）
2.5.4蝸桿與渦輪的主要參數(shù)與幾何尺寸計算…………………………………（15）
2.5.5校核齒根彎曲強度…………………………………………………………（17）
2.5.6、驗算效率…………………………………………………………………（18）
2.5.7、蝸桿傳動的輪滑………………………………………………………… （18）
2.5.8、蝸桿傳動的熱平衡計算…………………………………………………（18）
2.5.9蝸桿上鍵的選擇及校核………………………………………………… （19）
2.5.10渦輪的結(jié)構(gòu)形式………………………………………………………… （20）
2.6 蝸桿與齒輪馬達聯(lián)軸器的選用…………………………………………… （20）
2.6.1、類型選擇…………………………………………………………………（20）
2.6.2、材料選擇…………………………………………………………………（20）
2.6.3、載荷計算…………………………………………………………………（20）
2.6.4、類型選擇…………………………………………………………………（20）
2.6.5、基本參數(shù)和主要尺寸……………………………………………………（21）
2.7蝸桿軸承的選用………………………………………………………………（21）
2.7.1軸承類型選擇…………………………………………………………… （21）
2.7.2、材料選擇…………………………………………………………………（22）
2.7.3、滾動軸承壽命的計算……………………………………………………（22）
2.7.4、軸承裝置的一些說明……………………………………………………（23）
2.7.5、軸承的潤滑………………………………………………………………（23）
2.8 絲杠軸承的選用…………………………………………………………… （24）
2.8.1、類型選擇…………………………………………………………………（24）
2.8.2、確定滾動軸承的當(dāng)量載荷P………………………………………………（24）
2.8.3、滾動軸承壽命的計算……………………………………………………（24）
2.8.4、軸承裝置的一些說明……………………………………………………（25）
2.8.5、軸承的潤滑………………………………………………………………（25）
2.9 蝸桿減速器箱體的設(shè)計………………………………………………………（25）
2.9.1相關(guān)尺寸………………………………………………………………… （25）
2.9.2附件……………………………………………………………………… （26）
2.10 提升機構(gòu)的螺紋連接介紹………………………………………………… （26）
2.10.1螺栓連接…………………………………………………………………（26）
2.10.2 螺釘連接……………………………………………………………… （27）
2.10.3 螺紋連接的防松…………………………………………………………（28）
3、 結(jié)論…………………………………………………………… （28）
4、 主要參考文獻…………………………………………………（30）
5、 致謝……………………………………………………………（31）
6
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題目 路面銑刨機提升機構(gòu)設(shè)計
專 業(yè) 名 稱
班 級 學(xué) 號
學(xué) 生 姓 名
指 導(dǎo) 教 師
填 表 日
說 明
開題報告應(yīng)結(jié)合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）、研究內(nèi)容及實驗方案、目標(biāo)、主要特色及工作進度、參考文獻等內(nèi)容。以下填寫內(nèi)容各專業(yè)可根據(jù)具體情況適當(dāng)修改。但每個專業(yè)填寫內(nèi)容應(yīng)保持一致。
一、選題的依據(jù)及意義：
隨著公路交通事業(yè)的發(fā)展，中小型銑刨機作為機械化養(yǎng)護作業(yè)方式已經(jīng)在我國廣泛采用。根據(jù)我國公路發(fā)展的統(tǒng)計，未來公路養(yǎng)護對各類現(xiàn)代化機械設(shè)備的需求將會越來越大。隨著高速公路大修期的到來和公路交通行業(yè)以及城市管理部門對現(xiàn)代化養(yǎng)護方式的認(rèn)識，對路面銑刨機的需求及質(zhì)量要求會越來越高。而提升機構(gòu)作為支撐機器的裝置及銑刨深度的直接影響因素已經(jīng)顯得越來越重要，如何進一步提高提升機構(gòu)的優(yōu)越性及可靠性從而優(yōu)化銑刨深度無級調(diào)解，切深精度更精確，提高銑刨質(zhì)量，已經(jīng)成為國內(nèi)外機械公司及專家的研究熱點方向之一。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：
1、國內(nèi)情況：國內(nèi)銑刨機的發(fā)展比較晚，自20世紀(jì)80年中期起步，主要結(jié)構(gòu)形式有兩種一種是在農(nóng)用輪式拖拉機上加裝銑削裝置構(gòu)成簡易型冷銑刨機，其結(jié)構(gòu)簡單，適用于中等強度以下的瀝青路面銑削。如:湖北襄樊公路機械廠以鐵牛55型拖拉機為底盤，研制了一種簡易的1m銑刨機。1987年江蘇鎮(zhèn)江路面機械廠參照國外的銑刨機機型研制出寬為0.5m銑刨機。銑刨深度為60mm，行走為液壓驅(qū)動，工作裝置為機械驅(qū)動，1990年天津道橋處機修廠也研制出了LX-1000銑刨機，寬度為1m，深度80mm，行走和工作均采用機械驅(qū)動。
對于提升機構(gòu)而言，國內(nèi)設(shè)計的立柱大多與實心輪胎相連內(nèi)油缸能自由伸縮，調(diào)整車身和銑刨轉(zhuǎn)子高度實現(xiàn)按設(shè)定的深度銑刨。每個立柱可單獨拆下，便于維護和整修。銑刨過程中右后輪可以旋轉(zhuǎn)到機身內(nèi)部便于貼邊作業(yè)。但大型四立柱設(shè)計仍缺乏經(jīng)驗，結(jié)構(gòu)設(shè)計不是很合理，未能實現(xiàn)四立柱浮動找平技術(shù)。提升機構(gòu)中的液壓元件仍需從國外進口。
由于我國是近十幾年來才開始意識到路面維護的重要性及交通改擴建的需要，因此，銑刨機總體發(fā)展較慢，對于提升機構(gòu)方面，我國機械企業(yè)因努力發(fā)展自動找平技術(shù)，及加強液壓元件的研制力度等。
2、國外情況：20世紀(jì)50年代，日本研制了國產(chǎn)1號電熱式銑刨機，它是在平地機上安裝了一個加熱裝置，后部裝備銑刨器，邊加熱邊銑刨，加熱寬度為2m，銑深只有20mm，工作速度也只有0.12km/h。20世紀(jì)60年代，日本又在平地機上改裝成了世界上第一臺冷式銑刨機，銑刨寬度2m，銑刨深度30-50mm。
20世紀(jì)70年代以來，隨著瀝青路面舊料再生技術(shù)的發(fā)展，德國、美國、瑞典、意大利等國家也相繼開發(fā)了瀝青路面銑刨機。其中德國維特根(Wirtgen)作為以生產(chǎn)瀝青路面銑刨機的專業(yè)公司，1971年該公司開發(fā)的裝有紅外線路面預(yù)加熱系統(tǒng)的小型銑刨機，它的出現(xiàn)開創(chuàng)了道路養(yǎng)護施工新紀(jì)元，并很快為承包商所接受。到1970年代中期全歐洲已有一百多臺這樣的銑刨機在使用。十年后，維特根公司又開發(fā)了帶直接收集舊料裝置的小型冷銑刨機，并迅速推廣。1990年代初，維特根公司的銑刨機的大型化、系列化、液壓及控制技術(shù)得到顯著提高，迄今為止，己發(fā)展成為全球產(chǎn)量最大、品種最齊全、技術(shù)水平最高的銑刨機專業(yè)廠商，并以銑刨機為基礎(chǔ)，開發(fā)了瀝青路面冷、熱再生設(shè)備，其中W2200代表了當(dāng)今冷銑刨機技術(shù)的最高水平。發(fā)動機是卡特彼勒421kW，動力強勁生產(chǎn)率高;四條履帶，驅(qū)動系統(tǒng)可以無級調(diào)速而不必在行走檔和工作檔之間切換，二級輸送帶可液壓折疊，使得整機長度減短，運輸方便;采用快速換刀系統(tǒng)，可減少更換刀具的時間;采用FCS(Flexible CutterSystem)系統(tǒng)，可改變銑刨寬度;轉(zhuǎn)向通過手柄控制，有四種轉(zhuǎn)向模式;控制系統(tǒng)采用CAN-Open總線技術(shù)，可靠性提高;人機界面可以隨時提供發(fā)動機所有運行參數(shù)以及本機運行狀態(tài)的其它主要信息;裝有WIDIS診斷及維護系統(tǒng)，實現(xiàn)故障自動報警。
對于提升機構(gòu)方面，國外已經(jīng)能熟練設(shè)計大型四立柱提升系統(tǒng)，四立柱可加載質(zhì)量高，四立柱多直接與行走系統(tǒng)的覆帶相連，四立柱可單獨或復(fù)合無級調(diào)節(jié)升降，實現(xiàn)銑刨深度的精確控制。維根特公司也已實現(xiàn)蟹行功能，可使及其精確行至工作面，提高銑刨水平。大型四立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，已經(jīng)實現(xiàn)四立柱浮動找平技術(shù)。自動找平系統(tǒng)，維特根的銑刨機除了能夠提供傳統(tǒng)的滑橇式系統(tǒng)外，還可以提供更加精確的超聲波、激光等找平方式。銑刨作業(yè)時，只需設(shè)定銑刨深度，控制系統(tǒng)能夠在銑刨過程中，根據(jù)路面狀況，適時的調(diào)整銑刨深度，保證銑刨深度一致。提升機構(gòu)中的液壓元件設(shè)計、制作水平精湛。
目前國外大型機械企業(yè)研究重點之一便是節(jié)能，以減少銑刨機這一大型機械的能耗。國外的 Wirtgen、Dynapac、Caterpillar、Roadtech 等技術(shù)先進的銑刨機生產(chǎn)廠家，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷地研究新技術(shù)、新工藝，進一步提升銑刨機的性能。
維特根的銑刨機采用了大量新技術(shù)、新工藝，銑刨機的性能更加優(yōu)越，操作更容易，作業(yè)質(zhì)量更好。
三、研究內(nèi)容及實驗方案：
研究內(nèi)容：在系統(tǒng)提供壓力、提升裝置承載質(zhì)量和其他給定條件下，設(shè)計提升機構(gòu)的具體實施方案，在設(shè)計中應(yīng)根據(jù)具體情況合理選用相關(guān)機械裝置，并進行機械裝置的相關(guān)受力分析、計算推導(dǎo)、校核及其與其他元件的連接設(shè)計等。
實驗方案：1）根據(jù)系統(tǒng)提供壓力先選用液壓馬達及進行相關(guān)計算；
2）按照銑刨深度的要求，選用絲杠絲母，并進行相關(guān)計算；
3）根據(jù)傳動比設(shè)計減速器并進行相關(guān)計算；
4）聯(lián)軸器、軸承、軸的選用、計算；
5）自鎖方案的設(shè)計，箱體的初步設(shè)計。
四、目標(biāo)、主要特色及工作進度
目標(biāo)及特色：通過逐步對組成銑刨機提升機構(gòu)的每一機械裝置的選用、計算、校核，完成對銑刨機的總體設(shè)計，且要求各組成裝置間具有良好的匹配性。設(shè)計出的提升機構(gòu)不僅可在升程內(nèi)任意位置停止升降，可以自鎖，并可以具有優(yōu)越的銑刨質(zhì)量，使用壽命長，且符合經(jīng)濟實用的要求
工作進度：
1、開題報告 1周
2. 相關(guān)外文文獻資料的閱讀與翻譯 2周
3、提升機構(gòu)總體計算與選材 3周
4、繪制電機的裝配圖及其各零件工作圖 9周
5、編寫畢業(yè)設(shè)計說明書 2周
五、參考文獻
1、沈紉秋主編《工程材料與制造工藝教程》北京：航空工業(yè)出版社 1991.5
2、機械設(shè)計手冊 新版 第4卷 液壓、氣動與液力傳動與控制 北京：機械工業(yè)出版社
3、徐灝主編《機械設(shè)計手冊》，北京：機械工業(yè)出版社，1995。12
4、液壓傳動，章宏甲主編。北京：機械工業(yè)出版社，2002
5、T. Morita, Y. Sakawa, Modeling and control of power shovel, Transactions of SICE 22 1 1986 69–75
目 錄
1 前言………………………………………………………………… (1)
2 提升機構(gòu)的設(shè)計及校核……………………………………………（5）
2.1 總體傳動方案的設(shè)計…………………………………………………………（5）
2.1.1 傳動方案簡圖介紹…………………………………………………………（5）
2.1.2 傳動方案介紹………………………………………………………………（6）
2.2 液壓馬達的選擇及輸出功率的計算………………………………………… （6）
2.2.1 液壓馬達的選擇……………………………………………………………（6）
2.2.2 CMZ2032型馬達相關(guān)性能參數(shù)………………………………………………（6）
2.2.3 CMZ2032型齒輪馬達相關(guān)計算……………………………………………（7）
2.3、液壓齒輪馬達輸出軸的設(shè)計…………………………………………………（7）
2.3.1、材料類型選擇：…………………………………………………………（7）
2.3.2、強度計算…………………………………………………………………（7）
2.3.3、軸扭轉(zhuǎn)強度校核…………………………………………………………（8）
2.3.4 軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計算………………………………………………… （8）
2.3.5 連接問題說明：……………………………………………………………（9）
2.4 絲杠絲母的設(shè)計………………………………………………………………（9）
2.4.1 確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程………………………………………………… （9）
2.4.2 滾珠絲杠負(fù)的載荷及轉(zhuǎn)速計算……………………………………………（9）
2.4.3 確定預(yù)期額定動載荷…………………………………………………… （9）
2.4.4、按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑d2m…………………（10）
2.4.5、確定預(yù)緊力FP……………………………………………………………（11）
2.4.6、Dn值校驗…………………………………………………………………（11）
2.4.7、基本軸向額定靜載荷Cca驗算……………………………………………（11）
2.4.8、滾珠絲杠副臨界壓縮載荷的效檢（驗算壓桿穩(wěn)定性）………………（12）
2.4.9絲杠上鍵的選擇及校核………………………………………………… （12）
2.4.10、滾珠絲杠的潤滑…………………………………………………………（13）
2.5 減速器的應(yīng)用………………………………………………………………（13）
2.5.1、減速器類型的選擇………………………………………………………（13）
2.5.2、蝸桿減速器傳動比的確定………………………………………………（13）
2.5.3按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計………………………………………… （13）
2.5.4蝸桿與渦輪的主要參數(shù)與幾何尺寸計算…………………………………（15）
2.5.5校核齒根彎曲強度…………………………………………………………（17）
2.5.6、驗算效率…………………………………………………………………（18）
2.5.7、蝸桿傳動的輪滑………………………………………………………… （18）
2.5.8、蝸桿傳動的熱平衡計算…………………………………………………（18）
2.5.9蝸桿上鍵的選擇及校核………………………………………………… （19）
2.5.10渦輪的結(jié)構(gòu)形式………………………………………………………… （20）
2.6 蝸桿與齒輪馬達聯(lián)軸器的選用…………………………………………… （20）
2.6.1、類型選擇…………………………………………………………………（20）
2.6.2、材料選擇…………………………………………………………………（20）
2.6.3、載荷計算…………………………………………………………………（20）
2.6.4、類型選擇…………………………………………………………………（20）
2.6.5、基本參數(shù)和主要尺寸……………………………………………………（21）
2.7蝸桿軸承的選用………………………………………………………………（21）
2.7.1軸承類型選擇…………………………………………………………… （21）
2.7.2、材料選擇…………………………………………………………………（22）
2.7.3、滾動軸承壽命的計算……………………………………………………（22）
2.7.4、軸承裝置的一些說明……………………………………………………（23）
2.7.5、軸承的潤滑………………………………………………………………（23）
2.8 絲杠軸承的選用…………………………………………………………… （24）
2.8.1、類型選擇…………………………………………………………………（24）
2.8.2、確定滾動軸承的當(dāng)量載荷P………………………………………………（24）
2.8.3、滾動軸承壽命的計算……………………………………………………（24）
2.8.4、軸承裝置的一些說明……………………………………………………（25）
2.8.5、軸承的潤滑………………………………………………………………（25）
2.9 蝸桿減速器箱體的設(shè)計………………………………………………………（25）
2.9.1相關(guān)尺寸………………………………………………………………… （25）
2.9.2附件……………………………………………………………………… （26）
2.10 提升機構(gòu)的螺紋連接介紹………………………………………………… （27）
2.10.1螺栓連接…………………………………………………………………（28）
2.10.2 螺釘連接……………………………………………………………… （28）
2.10.3 螺紋連接的防松…………………………………………………………（29）
3、 結(jié)論…………………………………………………………… （30）
4、 主要參考文獻…………………………………………………（31）
5、 致謝……………………………………………………………（32）
- 5 -
1. 前言
路面銑刨機是瀝青路面養(yǎng)護施工機械的主要機種之一，主要用于公路、城市道路等瀝青砼面層清除擁包、油浪、網(wǎng)紋、車轍等。用路面銑刨機銑削損壞的舊鋪層，再鋪設(shè)新面層是一種最經(jīng)濟的現(xiàn)代化養(yǎng)護方法。
隨著公路交通事業(yè)的發(fā)展，以大型銑刨機為主要設(shè)備的機械化養(yǎng)護作業(yè)方式已經(jīng)在我國廣泛采用。目前我國大型銑刨機提升機構(gòu)一般都采用后輪獨立液壓驅(qū)動，而路面的損壞程度、銑削層的深度以及刀具的情況等都會對提升機構(gòu)產(chǎn)生影響。
由于它工作效率高、施工工藝簡單、銑削深度易于控制、操作方便靈活、機動性能好、銑削的舊料能直接回收利用等，因而廣泛用于城鎮(zhèn)市政道路和高速公路養(yǎng)護工程中。
我國的銑刨機生產(chǎn)起步較晚，20世紀(jì)80年代初才開始研制，主要結(jié)構(gòu)形式有兩種：一是在農(nóng)用輪式拖拉機上加裝銑削裝置而構(gòu)成簡易型冷銑刨機，其結(jié)構(gòu)簡單，適用于中等強度以下的瀝青路面的銑削；二是自行式冷銑刨機，近兩年有了一定的發(fā)展，主要機型的使用性能已完全能滿足國內(nèi)高等級公路及市政道路的養(yǎng)護要求，良好的性能價格比與國外進口產(chǎn)品相比也有較大的競爭優(yōu)勢，但在品種規(guī)格、技術(shù)水平及配套件等方面仍存在較大的差距。
目前，國產(chǎn)機型更多地借鑒了歐洲銑刨機的技術(shù)和經(jīng)驗，在動力、液壓和控制系統(tǒng)上均采用了國際化的配套，可以說在系統(tǒng)配置上達到了國際先進水平。從知識產(chǎn)權(quán)的角度來看，部分國產(chǎn)產(chǎn)品如陜西建設(shè)機械股份有限公司生產(chǎn)的CM2000及西安宏大交通科技有限公司生產(chǎn)的CM1900和CM1200，不但擁有完整的知識產(chǎn)權(quán)，而且在整機系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及其軟件的設(shè)計和制造工藝等方面均已達到國際先進水平。
在今后的市場競爭中，我國的銑刨機生產(chǎn)廠商應(yīng)該發(fā)揮以下優(yōu)勢：①利用我國已經(jīng)加入WTO的有利條件，樹立國際化的設(shè)計思想，加強國際間的技術(shù)合作，在技術(shù)上保持與國際發(fā)展水平同步，爭取更大的高端產(chǎn)品市場；②發(fā)揮本地化的優(yōu)勢，為用戶提供及時的從整機技術(shù)到配件供給等全方位的服務(wù)；③利用我國勞動力價格低廉的條件，降低整機成本，發(fā)揮價格優(yōu)勢，爭取更多的中低端用戶，擴大市場；④注意研發(fā)符合我國道路特點的專有技術(shù)及產(chǎn)品系列，為公路養(yǎng)護工程服務(wù)，促進我國公路交通事業(yè)的技術(shù)進步。
國外路面銑刨機的發(fā)展和工程應(yīng)用已有較長的歷史，積累了豐富的經(jīng)驗，形成了以德國維特根公司產(chǎn)品為代表的歐洲風(fēng)格和以美國RoadTech公司、CMI公司、卡特彼勒公司產(chǎn)品為代表的北美風(fēng)格。它們的工作原理和流程相同，發(fā)動機的裝機容量基本相當(dāng)，區(qū)別在于歐洲的銑刨機采用四履帶行走方式，外形結(jié)構(gòu)緊湊、精巧，更多地采用電子控制技術(shù)，特別是目前的數(shù)字電子網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)；而北美的銑刨機均采用三履帶行走方式，造型粗曠、更加堅固。表2列出了幾種國外典型產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù)。
國外的路面銑刨機技術(shù)已達到較高的技術(shù)水平，歸納起來有以下幾個特點。
?、佟⑾冗M合理的底盤結(jié)構(gòu)，銑刨機的底盤主要以全剛性車架及四輪行走結(jié)構(gòu)組成，驅(qū)動及轉(zhuǎn)向方式均以靜液壓傳動為主。
?、凇⒊浞职l(fā)揮最佳銑削功率，銑刨機上的自動液壓功率調(diào)節(jié)器可根據(jù)路面材料的硬度及銑削深度來控制銑削轉(zhuǎn)子的進刀速度，即可自動調(diào)節(jié)銑削轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和銑刨機行走速度，使銑刨機始終處于最大功率利用狀態(tài)，并不會發(fā)生超負(fù)荷工作情況。
?、邸l(fā)動機功率增大，同樣銑削寬度的新型銑刨機功率越來越大，生產(chǎn)效率提高。
?、?、較大的銑削深度，新型銑刨機一次銑削深度均超過300mm，使對整個行車道的全厚度鋪層進行銑削成為可能。
?、?、性能良好的銑削轉(zhuǎn)子，多數(shù)冷銑刨機將銑刀頭固定在數(shù)塊半圓形瓦片上，通過瓦片在轉(zhuǎn)子上安裝的多少來調(diào)整銑刨機的銑削寬度。
⑥、簡便的銑削物裝載系統(tǒng)，銑刨機后部掛裝集料輸送裝置即可完成快速收料，并將銑削物裝入運載汽車上。通過液壓機構(gòu)調(diào)整卸料高度，并可使傳送帶左右擺動40°～50°，從而實現(xiàn)路側(cè)裝料。
⑦、大量采用先進技術(shù)，如全輪驅(qū)動技術(shù)及機電液一體化控制技術(shù)、智能化故障診斷和維護系統(tǒng)、精確的自動找平系統(tǒng)、安全自保護系統(tǒng)及功率自動分配系統(tǒng)。
?、?、大容量容器水箱、柴油箱容積更大，機器工作時燃油、冷卻水加注間隔長，待機時間短。
⑨、模塊化設(shè)計發(fā)動機及其外圍部件--液壓泵、液壓閥和冷卻系統(tǒng)均裝置在同一底架上，所有的電磁閥都裝配在同一個分配閥上，易于調(diào)整、檢測和維修。
隨著公路交通事業(yè)突飛猛進的發(fā)展，特別是經(jīng)過“八五”和“九五”期間的快速健康發(fā)展，我國公路基礎(chǔ)設(shè)施的總量取得了巨大的突破，到2002年底，公路總里程已達176萬km，其中高速公路為2.52萬km、二級以上高等級公路24萬km。為保持道路通行的安全、舒適、快速，對它們進行及時、有效、高質(zhì)量的養(yǎng)護將是今后日常工作的重點。
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，綜合國力的增強，鄉(xiāng)鎮(zhèn)城市化、中小城市大型化、大中城市花園化的趨勢日漸明顯，城市道路的改擴建工程也越來越多。在這種形勢下，公路養(yǎng)護工作也變得日益繁重，對公路養(yǎng)護作業(yè)的質(zhì)量提出了更高的要求，現(xiàn)代化的機械養(yǎng)護作業(yè)方式勢在必行。
在市場前景看好、市場需求強勁的形勢下，路面養(yǎng)護設(shè)備大發(fā)展的時代已經(jīng)來臨，瀝青路面銑刨機作為道路機械化養(yǎng)護必不可少的設(shè)備之一，在國內(nèi)市場的需求量會越來越大。
事實上，以銑刨機為主要設(shè)備的機械化養(yǎng)護作業(yè)方式已經(jīng)在全國許多公路上被采用，成為目前形勢下的一種標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護模式，大型路面銑刨機同時也成為“十五”期間我國需重點發(fā)展的高等級公路養(yǎng)護機械之一。
提升機構(gòu)作為支撐機器的裝置及銑刨深度的直接影響因素已經(jīng)顯得越來越重要，如何進一步提高提升機構(gòu)的優(yōu)越性及可靠性從而優(yōu)化銑刨深度無級調(diào)解，切深精度更精確，提高銑刨質(zhì)量，已經(jīng)成為國內(nèi)外機械公司及專家的研究熱點方向之一。為了提高銑刨機的使用性能及工作可靠性，保證銑刨機具有較高的生產(chǎn)效率和作業(yè)質(zhì)量。本文對2m銑刨機的提升機構(gòu)進行了研究。
在對2m銑刨機國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇符合本設(shè)計要求的液壓齒輪馬達，并根據(jù)該馬達自帶的相關(guān)參數(shù)，計算出輸出功率；根據(jù)我國路面銑刨作業(yè)的具體要求，選擇絲杠絲母，并設(shè)定相關(guān)參數(shù)，選擇具體型號的絲杠絲母并驗算；根據(jù)傳動比及設(shè)計的具體情況，選擇蝸桿減速器，并進行設(shè)計計算及校核計算，計算減速器中心距、模數(shù)、蝸桿分度圓直徑、；聯(lián)軸器及其他相關(guān)連接以及諸如機械的潤滑等問題也按設(shè)計的順序進行；根據(jù)計算所得的相關(guān)數(shù)據(jù)，進行裝配圖及零件圖的制作
根據(jù)我國公路發(fā)展的統(tǒng)計，未來公路養(yǎng)護對各類現(xiàn)代化機械設(shè)備的需求將會越來越大。隨著高速公路大修期的到來和公路交通行業(yè)以及城市管理部門對現(xiàn)代化養(yǎng)護方式的認(rèn)識，對路面銑刨機的需求將會逐年增加，并且會以很快的速度增加。
國外進口產(chǎn)品盡管性能先進，但價格昂貴、維修服務(wù)不便，因此可以預(yù)計國產(chǎn)瀝青路面銑刨機將具有較廣闊的市場前景。
國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)抓住機遇，使國產(chǎn)瀝青路面銑刨機盡快形成完整的系列，并不斷提高產(chǎn)品的使用性能和可靠性，為用戶提供經(jīng)濟、實用、高質(zhì)量的銑刨機。
說明：如無特別注釋，本論文所用計算公式，圖表引用，各種機械材料的選擇依據(jù)均出自《機械設(shè)計》(第八版、濮良貴、紀(jì)名剛主編、高等教育出版社)，《液壓與氣壓傳動》（劉樂平、陳為國、戴哲敏主編，江西高校出版社）。
2、提升機構(gòu)的設(shè)計及校核
2.1 總體傳動方案的設(shè)計
2.1.1 傳動方案簡圖介紹
為了保證提升機構(gòu)能在升程內(nèi)任意位置停止升降、并自鎖，而系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動，故采用的傳動方案為：
圖2.1-1傳動方案簡圖 單位mm
詳情請見裝配圖
2.1.2傳動方案介紹：
傳動方案為：馬達轉(zhuǎn)動帶動聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動，聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動帶動蝸桿轉(zhuǎn)動，蝸桿轉(zhuǎn)動帶動渦輪轉(zhuǎn)動，渦輪轉(zhuǎn)動絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠轉(zhuǎn)動帶動絲母轉(zhuǎn)動，絲母的轉(zhuǎn)動可以控制銑刨機的上升。
2.2 液壓馬達的選擇及輸出功率的計算
2.2.1液壓馬達的選擇
液壓齒輪馬達在結(jié)構(gòu)上適應(yīng)正反轉(zhuǎn)要求，進出油口相等，具有對稱性、有單獨外泄油口，將軸承部分的泄露油引出殼體外。結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)動慣量小、便于啟動和制動、調(diào)速和換向的靈敏度高，故本設(shè)計采用液壓齒輪馬達。
由于系統(tǒng)提供壓力P=160kg/ cm2=16MPa,則所選馬達額定壓力ps應(yīng)大于系統(tǒng)提供的壓力，即ps>P=16MPa,以保護液壓馬達及維護生產(chǎn)作業(yè)安全,根據(jù)參考書《液壓馬達選用與維修手冊》（陸望龍主編，化學(xué)工業(yè)出版社），選擇CMZ2032型液壓齒輪馬達。
圖2.2-1 CMZ2032型馬達簡圖
2.2.2 CMZ2032型馬達相關(guān)性能參數(shù)
據(jù)上述參考書可查得CMZ2032型齒輪馬達排量V=32.1mL/r=32.1×10-6m3/r,額定壓力ps =20MPa,最高壓力pmax =25MPa，轉(zhuǎn)速范圍為150r/min≤n≤2000r/min,容積效率ηv=94%,總效率η=85%。
2.2.3 CMZ2032型齒輪馬達相關(guān)計算
1）、液壓馬達的輸入功率Pr =p×q=p×=p×
式中各值的含義：
p:液壓馬達的工作壓力，
p=16MPa=16×106 Pa
n：液壓馬達的轉(zhuǎn)速，取n =1200r/min=1200×r/s
V：液壓馬達的排量，V=32.1 mL/r=32.1×10-6m3/r
ηv ：液壓馬達的容積效率ηv=94%,
因此液壓馬達的輸入功率
Pr=16×106×w=10927.66W
2）、液壓馬達的輸出功率
P0=Pr*η
η為液壓馬達的總效率η=85%
則馬達輸出功率P0=10927.66×85% W=9288.511W=9.289Kw
2.3、液壓齒輪馬達輸出軸的設(shè)計
2.3.1、 材料類型選擇：
選用45鋼制造該軸，進行高頻淬火，，以及表面噴丸處理，以提高軸的抗疲勞強度。
2.3.2、強度計算
該軸主要承受扭矩，因此按扭轉(zhuǎn)強度計算
按式（15-2）可知
軸的直徑d≥A0
式中各值的確定：
按表15-3考慮彎矩影響而降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力故
取較小值，A0取較大值
此處=28，A0=120
n=1200r/min，P=9.289KW
所以ｄ≥１２０×ｍｍ＝23.738ｍｍ
考慮到需要在軸上兩個鍵槽，所以ｄ≥23.738×（1+12％）
?。?6.587ｍｍ
此處圓整ｄ＝３０ｍｍ
2.3.3、軸扭轉(zhuǎn)強度校核
由式15-1可知軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為
τt=≤
τt=
=13.69μＰａ≤=28ＭＰａ
故此直徑設(shè)計符合軸扭轉(zhuǎn)強度條件。
2.3.4軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計算
1)由式（15-15）及（15-17）可知
圓軸扭轉(zhuǎn)角ψ=5.73×104≤
式中各值的含義及確定
扭矩T=N.mm
==7.392×104 N.mm
剪切彈性模量G=8.1×104ＭＰａ
軸截面的極慣性矩Ip=
允許扭轉(zhuǎn)角=0.5~1（°）/m
此處取=（0.7）°/m
ψ=5.73×107× （°）/min
=0.657<=（0.7）°/min
即軸的扭轉(zhuǎn)剛度符合條件
2.3.5連接問題說明：
軸與馬達齒輪采用圓頭平鍵連接，軸的另一端與聯(lián)軸器相連。
2.4絲杠絲母的設(shè)計
絲杠采用GCr15高碳鉻軸承鋼，熱處理采用球化退火或調(diào)質(zhì)處理作為預(yù)熱處理然后再工作部位進行表面淬火，這樣既可滿足整體性要求，又能保證工作部分高硬度、強度以及足夠的耐磨性。
2.4.1 確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程
由傳動關(guān)系圖，工作臺最高移動轉(zhuǎn)速Vmax最高轉(zhuǎn)速nmax 傳動比i等確定導(dǎo)程ph
ph=
根據(jù)實際轉(zhuǎn)速Vmax = 3mm/s , nmax= 20r/min , i=1
則ph=mm=8.5mm
圓整為導(dǎo)程ph=10mm
2.4.2滾珠絲杠負(fù)的載荷及轉(zhuǎn)速計算，
當(dāng)量轉(zhuǎn)速=20r/min
當(dāng)量載荷Fm==×10N=1.0×104
2.4.3確定預(yù)期額定動載荷
*按滾珠絲杠副的預(yù)期工作時間Lh(小時)計算：
Cam=* (N)
*按滾珠絲杠副的預(yù)期行程距離Ls(千米)計算：
=
式中：
Lh—預(yù)期工作時間（小時），取Lh= 10000 h
Ls—預(yù)期運行距離（千米）根據(jù)任務(wù)書，Ls=200×10-6km
fa—精度系數(shù)，按7級精度，取fa=0.8
fc—可靠性系數(shù)，按可靠度90%，取fc=1.0
fW—符合系數(shù)， 取fW=1.4
代入數(shù)值得
按預(yù)期工作時間=×N
=N
按預(yù)期行程距離計算=×N
=4.75×N
取較大值，即=4.75×N
2.4.4、按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑d2m
1.估算滾珠絲杠的最大允許軸向變形量m
m≦( ～)定位精度=( ～)×30um=（6～7.5）um
取m=6um
2.估算滾珠絲杠副的底徑d2m
本設(shè)計所用滾珠絲杠為一端固定，一段游動
所以d2m≧0.078
式中各值的確定：
1） F0—導(dǎo)軌靜摩擦力（N），F(xiàn)0=u0W ， 取u0=0.2 W=1.0×104N
所以靜摩擦力F0=2.0×103N
2） L—滾珠螺母至滾珠絲杠固定端支承的最大距離（mm）
L≈(1.05～1.1)行程＋（10～14）ph
=(1.05～1.1)×200＋（10～14）×10mm
=(310～360)mm ,取L=360mm
代入數(shù)據(jù)得d2m≧0.078× mm=27.1mm
3確定滾珠絲杠型號:
根據(jù)d2 ≧d2m ， Ca≧Cam， 查取資料
選擇FF型內(nèi)循環(huán)浮動式滾珠絲杠副，規(guī)格代號FF6310-5。此滾珠絲杠副的相關(guān)參數(shù)如下（單位mm）：公稱直徑d0=63,公稱導(dǎo)程Ph0=10,絲杠外徑 d1=62.5,鋼球直徑DW=7.144，絲杠底徑d2=57.3,循環(huán)總?cè)?shù)n=5,基本額定動載荷Ca =62.4KN，基本額定靜載荷Cca =200.7KN,剛度Kc=1252N/um, 效率=0.96。
圖2.4-1 絲杠示意圖 單位mm
2.4.5、確定預(yù)緊力FP:
選擇預(yù)緊螺母型式的滾珠絲杠副時需定預(yù)緊力Fp
FP=Fmax=×104N
2.4.6、Dn值校驗：
DPW﹒nmax ≦100000
式中：
DPW—滾珠絲杠副的節(jié)圓直徑，DPW=d2+DW=57.3+7.144mm=64.444mm；
nmax—滾珠絲杠副的最高轉(zhuǎn)速，nmax=20r/min；
DPW﹒nmax=64.444×20=1288.88﹤100000
2.4.7、基本軸向額定靜載荷Cca驗算
fs﹒Famax≦Cca
式中：
Cca=62.4KN
fs—靜態(tài)安全系數(shù)，取fs =3，
Famax—最大軸向N載荷（N），F(xiàn)amax =1.0×104N
所以，fs﹒Famax=30KN﹤Cca﹦62.4KN
.4.8、滾珠絲杠副臨界壓縮載荷的效檢（驗算壓桿穩(wěn)定性）：
式中：— 滾珠絲杠螺紋底徑，取樣本數(shù)據(jù)（mm）
—滾珠絲杠副的最大受長度（mm),取=200mm
—安全系數(shù),取K1=0.8
—支承系數(shù),取K2=2
所以Fc= N﹥1.0×104 N
絲杠不會受壓失穩(wěn)，故不用驗算。
2.4.9絲杠上鍵的選擇及校核
1、選擇鍵連接的類型和尺寸
一般7級以上精度的絲杠有定心精度要求，選用單圓頭普通平鍵，選用單圓頭普通平鍵（C型）。根據(jù)，從《機械設(shè)計》P106表6-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度，高度。取鍵長。
2、校核鍵連接的強度
鍵、絲杠和輪轂的材料都是鋼，由《機械設(shè)計》 P106表6-2查得許用擠壓應(yīng)力，取最小值。
鍵的工作長度：
鍵與輪轂槽的接觸高度：
由《機械設(shè)計》P106式6-1
可見連接的擠壓強度足夠。
鍵的標(biāo)記為：鍵C GB/T 1096—2003。
2.4.10、滾珠絲杠的潤滑
潤滑對滾珠絲杠傳動來說，具有特別重要的意義。因為當(dāng)潤滑不良時，傳動效率將顯著降低，所以往往采用粘度大的礦物油進行良好的潤滑，在潤滑油還常加入添加濟，使其提高抗膠合能力。
滾珠絲杠副常用抗高壓和高黏度的潤滑劑，如黃油及透平油。
2.5 減速器的應(yīng)用
2.5.1、減速器類型的選擇
蝸桿減速器外廓尺寸相對較小，結(jié)構(gòu)簡單，且可獲得大的傳動比，工作平穩(wěn)噪聲較小，本設(shè)計采用蝸桿側(cè)置型單級蝸桿減速器，閉式結(jié)構(gòu)。
根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開式蝸桿（ZI）。
蝸桿材料的選擇：
為提高表面硬度，且考慮到蝸桿傳動功率不大，速度不是很高因此蝸桿采用45#鋼；為提高效率，增加耐磨性蝸桿表面要經(jīng)淬火處理，硬度為40-55HRC渦輪采用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1,金屬模鑄造,為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,而輪芯用灰鑄鐵HT100制造.
2.5.2、蝸桿減速器傳動比的確定
由前述計算可知液壓齒輪馬達轉(zhuǎn)速n=1200r/min
滾珠絲杠轉(zhuǎn)速ni=20r/min
則蝸桿減速器傳動比為i===60
2.5.3按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計
根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強度。
由式（11-12）可知傳動中心距
a≥
式中各值的含義則確定：
1）確定作用渦輪上的轉(zhuǎn)矩T2
按z1=1，估取效率η=0.7，則
T2=955×106× = 9.55×106
=9.55×106×N.mm
=1.025×106 N.mm
2）確定載荷系數(shù)K
由表11-5選取使用系數(shù)KA=1.15；因蝸桿傳動的工作載荷較平穩(wěn)，載荷分布不均現(xiàn)象將由工作表面良好的磨合而得到改善，故取齒向載荷分布不均系數(shù)Kβ=1，由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載荷系數(shù)Kv=1.05
則 K=KA*Kβ*Kv=1.15×1×1.05=1.21
3）確定彈性影響系數(shù)ZE
因選用的是鑄錫磷青銅渦輪和45# 渦輪相配，因此ZE=160
４）確定接觸系數(shù)Zρ
先假設(shè)蝸桿分度圓直徑ｄ１和傳動中心距ａ的比值
＝0.4，由圖１１-１８可查得＝2.756
５）確定許用接觸應(yīng)力
根據(jù)渦輪材料為鑄錫磷青銅ZcuSn10P1，金屬模制造蝸桿螺旋齒面硬度＞４５HRC，可從表11-17中查得渦輪的基本許用應(yīng)力1 =268MPa 假設(shè)銑刨機工作年限為10年，每年工作200天，一班制，則工作壽命Lh=10×200×8h=16000h
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60jn2Lh=60×1××16000=5.76×107
壽命系數(shù)==0.803
則=1=0.803×268ＭＰａ=215.204MPa
6）計算中心距
代入數(shù)值得a≥mm=173.328mm
圓整取中心距a=200mm，因Z1=1,估從表11-2中選取模數(shù)m=5，蝸桿分度圓直徑d1=90mm，因此=0.45，從圖11-18中可查得接觸系數(shù)=2.644﹤，因此以上計算結(jié)果可采用。
圖2.5-1蝸輪蝸桿傳動關(guān)系及相關(guān)尺寸簡圖
單位mm
2.5.4蝸桿與渦輪的主要參數(shù)與幾何尺寸計算
（1）蝸桿
軸向齒距==15.707，直徑系數(shù)q===18
齒頂圓直徑da1=100mm，齒根圓直徑df1=78mm
蝸桿軸向齒厚Sa=7.854mm
蝸桿齒高 =11
分度圓導(dǎo)程角==3.18°
由《機械設(shè)計》（第八版， 濮良貴、紀(jì)名剛主編）表11-2下注釋“本表中導(dǎo)程角小于的圓柱蝸桿均為自鎖蝸桿”可知，本設(shè)計的蝸桿能實現(xiàn)自鎖性能。
圖2.5-1 蝸桿 單位mm
（2）渦輪
齒數(shù)Z2=62，變位系數(shù)X2=0
驗算傳動比i===62
傳動比誤差為×100%=3.3%
可接受范圍
渦輪分度圓直徑d2=m* =5×62mm=310mm
渦輪喉圓直徑da2=d2+2ha2=310+2×5×（1+0）mm=320mm
渦輪咽喉圓直徑rg2=a-da2×=(200-×320)mm=40mm
渦輪齒頂高=5mm
蝸輪齒根高=6mm
渦輪齒高=11mm
蝸輪齒根圓直徑=298mm
圖2.5-2 渦輪 單位mm
2.5.5校核齒根彎曲強度
由式11-13即
σF=YFa2.Yβ≤
式中各值的確定：
渦輪齒形系數(shù)Y的確定
渦輪的當(dāng)量齒數(shù)Z===62.287
且變位系數(shù)x=0
查圖11-19可知渦輪的齒形系數(shù)Y=2.29
螺旋角系數(shù)Y=1－=1－=0.977
則=MPa=30.434Mpa
壽命系數(shù)KFN ==0.637
從表11-8中查得鑄錫青銅，金屬模制造的基本許用彎曲應(yīng)力
=56Mpa
所以，= KFN =56×0.637Mpa=35.69MPa
因為﹤， 所以彎曲強度是滿足的
2.5.6、驗算效率
由式（11-20a）可知，==（0.95～0.96）
式中各值的確定：
==3.18°
滑動速度Vs==m/s=0.486m/s
以插值法從表11-18中求的當(dāng)量摩擦角
則=（0.95～0.96）×=0.705～0.713
此效率大于原估計值，因此上述計算合理。
2.5.7、蝸桿傳動的輪滑：
由于Vs=0.486m/s，由表11-21可知運動粘度=220，采用CKE輕負(fù)荷蝸輪蝸桿油220，給油方法為油池潤滑，浸油深度為蝸桿的一個尺高。
2.5.8、蝸桿傳動的熱平衡計算
1） 由于摩擦損耗的功率，則產(chǎn)生的熱量（單位為1W=1J/s）為
式中，P為蝸桿傳遞的效率，kW.
2） 以自然冷卻的方式，從箱體外壁散發(fā)到周圍空氣中去的熱流量（單位為W）為
式中：
—箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可取=（8.15～17.45）W/（），此處取 =15
S—內(nèi)表面能被潤滑油所飛濺到，而外表面又可為周圍空氣所冷卻的箱體表面面積，根據(jù)蝸輪蝸桿的已得計算尺寸，此處取1.5m2;
—油的工作溫度，一般應(yīng)限制在60～700C，最高不應(yīng)超過800C；
—周圍空氣的溫度，取=200C
按熱平衡條件，可求得在既定工作條件下的油溫（單位為0C）為
代入數(shù)值得=770C﹤800C
故不用采取額外散熱措施。
2.5.9蝸桿上鍵的選擇及校核
1、選擇鍵連接的類型和尺寸
一般7級以上精度的蝸桿有定心精度要求，應(yīng)該選用平鍵，選用圓頭普通平鍵（A型）。根據(jù)，從《機械設(shè)計》 P106表6-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度，高度，取鍵長（比輪轂寬度小些）。
2、校核鍵連接的強度
鍵和蝸桿的材料為鋼，由《機械設(shè)計》 P106表6-2查得許用擠壓應(yīng)力，取最小值。
鍵的工作長度：
鍵與其它元件的接觸高度：
由《機械設(shè)計》 P106式6-1得
可見連接的擠壓強度足夠。
鍵的標(biāo)記為：鍵 GB/T 1096—2003。
2.5.10渦輪的結(jié)構(gòu)形式
采用齒圈式，這種結(jié)構(gòu)由青銅齒圈及鑄鐵輪芯組成。齒圈與輪芯采用配合，并加裝4～6個緊定螺釘，以增強連接的可靠性。螺釘直徑取作（1.2～1.5）m，m為渦輪的模數(shù)。螺釘擰入深度為（0.3～0.4）B，B為渦輪寬度。為了便于鉆孔，應(yīng)將螺孔中心線由配合縫向材料較硬的輪芯部分偏移2～3mm.渦輪與軸之間采用圓頭平鍵連接。
2.6 蝸桿與齒輪馬達聯(lián)軸器的選用
2.6.1、類型選擇
因為工作載荷穩(wěn)定，啟動頻繁，且為了緩沖減振，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器的構(gòu)造與凸緣聯(lián)軸器相似，只是用套有彈性套的柱銷代替了連接螺栓。
因為通過蛹狀的彈性套傳遞轉(zhuǎn)矩，故可減沖緩振。彈性套的材料常用耐油橡膠，并做成截面形狀如網(wǎng)紋狀，以提高其彈性。這種聯(lián)軸器制造容易，裝拆方便，成本較低。
2.6.2、材料選擇
彈性套的材料選用耐油橡膠，并將截面形狀做成網(wǎng)紋以提高其彈性。半聯(lián)軸器的材料采用35鋼，柱銷材料采用35鋼。
2.6.3、載荷計算
公稱轉(zhuǎn)矩T= N﹒mm=7.392×104 N﹒mm
由表14-1查得K=1.5
則計算轉(zhuǎn)矩為 =1.5×7.392×10N﹒mm
=1.109×105 N﹒mm=110.9N﹒M
2.6.4、類型選擇
據(jù)參考書《機械設(shè)計手冊—聯(lián)軸器、離合器與制動器》中表22.5-33選擇LT5型彈性套柱銷聯(lián)軸器。此聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩
=125N﹒M ， 許用轉(zhuǎn)速=4600r/min，軸徑為25mm～35mm之間，效率為。
2.6.5、基本參數(shù)和主要尺寸
據(jù)參考書《機械設(shè)計手冊—聯(lián)軸器、離合器與制動器》中表22.5-33可知：LT5型彈性套柱銷聯(lián)軸器
軸孔直徑d1=30mm, d2=32mm, dZ=35mm (Y型)L=82mm, L1=60mm (Z型)L=82mm, L推薦=50mm。 聯(lián)軸器的外徑D=130mm。
柱銷中心分布圓直徑D1=（15～16.5）（15～16.5）mm=(72.068～79.275)mm。 取D1=75mm
彈性套外徑d5=（0.22～0.35）D1=（0.22～0.35）×75mm=(16.5～26.5)mm。取d5=24mm
彈性套內(nèi)徑d6=0.5d5=0.5×24mm=12mm
柱銷數(shù)Z=2.8D1/d5==8.75 取Z=9
圖2.6-1 LT5型彈性套柱銷聯(lián)軸器簡圖
2.7蝸桿軸承的選用
2.7.1軸承類型選擇
由于蝸桿的公稱轉(zhuǎn)矩T1=9.55×106
P1=Ｐ０*η1 ， Ｐ０為齒輪馬達的輸出功率，
η1為聯(lián)軸器的效率，n1為蝸桿的轉(zhuǎn)速
所以 T1=9.55×106×N.mm
=7.32×104 N.mm
按式（11-8）可知軸向力Fa==N=6613N
按式（11-9）可知徑向力Fr=Ft2tanα=Ｆａ２tanα
＝6613×tan２０°Ｎ
＝2407Ｎ
由表１３-１中選取推力球軸承（70000AC，α＝２５°） 。
2.7.2、材料選擇：
軸承的內(nèi)、外圈和滾動體，采用高碳鉻軸承鋼（GCr15）制造，元件經(jīng)過1500C回火處理，熱處理后表面硬度不低于60HRC。
2.7.3、滾動軸承壽命的計算
1）由表13-3可選取與其計算壽命Lh′=10000h
2）軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷
Ｃ＝
確定滾動軸承的當(dāng)量動載荷P
P=fp(XFr+YFa)
式中各值的確定:
確定比值==2.74
由表13-5可知對于7000AC，ａ=25°推力球軸承
且由表13-5可取載荷系數(shù)fp=1.4
則單個軸承的當(dāng)量載荷P=1.4×（0.41×+0.87×）N
=4.718ＫＮ
３）由表１３-４?。?.00，n＝1200r/min
對于推力球軸承ε＝３
所以?。茫健罧N=42.287KN
4）由式（13-5）可知
軸承的基本額定壽命
代入數(shù)值得Lh=×h
=h
故不用重算。
2.7.4、軸承裝置的一些說明
采用雙支點各單向固定。內(nèi)圈采用軸用彈性擋圈嵌在軸的溝槽內(nèi)，外圈采用軸承蓋緊固。為了便于軸向位置的調(diào)整，將確定軸 向位置的軸承裝在一個套杯中，套杯則裝在外殼孔中。通過增減套杯端面與外殼之間墊片的厚度，即可調(diào)整蝸桿的軸向位置。采用一對磨窄了的內(nèi)圈而預(yù)緊，這種特制的成對安裝推力球軸承，可由生產(chǎn)廠選配組合成套提供。
2.7.5、軸承的潤滑
潤滑對于滾動軸承具有重要意義，軸承中的潤滑不僅可以降低摩擦阻力，還可以起著散熱、減不接觸應(yīng)、吸收振動、防止銹蝕等作用。
軸承常用的潤滑方式有油潤滑及脂潤滑兩類。選用哪一類潤滑方式，這與軸承的速度有關(guān)，一般用滾動軸承的值（為滾動軸承內(nèi)徑，；為軸承轉(zhuǎn)速，）表示軸承的速度大小。則
=96×1200 mm﹒r/min =1.152×mm﹒r/min
查《機械設(shè)計》 P332表13-10得此處軸承采用黃油潤滑。
2.8 絲杠軸承的選用
2.8.1、類型選擇
由蝸桿軸承計算部分可知，絲杠軸承的徑向力與蝸桿軸承的徑向力方向相反，大小相等，即Fr=2407N, 軸向載荷Fa=。 由表13-1中選取推力球軸承。
2.8.2、確定滾動軸承的當(dāng)量載荷P
P=
式中各值的確定
1)確定比值
由表13-5可知，對于推力球軸承，
4.155﹥e=0.68, 由表13-5查得，X=0.41，Y=0.87
由表13-6可取載荷系數(shù)
則單個軸承的當(dāng)量載荷P=N
=6780.809N=6.781KN
2.8.3、滾動軸承壽命的計算
1）由表13-3可選取預(yù)期計算壽命
2）軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷
C=
由表13-4取 ， n=20r/min
則C=KN=15.523KN
由式（13-5）可知，軸承的基本額定壽命
故不用重算。
2.8.4、軸承裝置的一些說明
采用雙支點各單向固定。內(nèi)圈采用軸用彈性擋圈嵌在軸的溝槽內(nèi)，外圈采用軸承蓋緊固。為了便于軸向位置的調(diào)整，將確定軸向位置的軸承裝在一個套杯中，套杯則裝在外殼孔中。通過增減套杯端面與外殼之間墊片的厚度，即可調(diào)整蝸桿的軸向位置。采用一對磨窄了的內(nèi)圈而預(yù)緊，這種特制的成對安裝推力球軸承，可由生產(chǎn)廠選配組合成套提供。
2.8.5、軸承的潤滑
潤滑對于滾動軸承具有重要意義，軸承中的潤滑不僅可以降低摩擦阻力，還可以起著散熱、減不接觸應(yīng)、吸收振動、防止銹蝕等作用。
軸承常用的潤滑方式有油潤滑及脂潤滑兩類。選用哪一類潤滑方式，這與軸承的速度有關(guān)，一般用滾動軸承的值（為滾動軸承內(nèi)徑，；為軸承轉(zhuǎn)速，）表示軸承的速度大小。則
=96×1200 mm﹒r/min =1.152×mm﹒r/min
查《機械設(shè)計》 P332表13-10得此處軸承采用黃油潤滑。
2.9 蝸桿減速器箱體的設(shè)計
2.9.1相關(guān)尺寸
采用剖分式箱體，箱體采用灰鑄鐵制造。實物圖可參考《機械設(shè)計課程設(shè)計》圖4-3.相關(guān)參數(shù)如下：
*箱座壁厚δ=0.04a+3=11mm, 箱蓋壁厚δ1=δ=11mm
*箱體凸緣厚度b=1.5δ=16.5mm ,箱蓋b1=1.5δ1=16.5mm ,
箱底座b2=2.5δ=27.5mm
*加強肋厚 箱座m=0.85δ=9.35mm , 箱蓋m1=0.85δ1=9.35mm
*地腳螺釘直徑df=0.036a+12=19.2mm
*地腳螺釘數(shù)目n=4
*軸承旁連接螺栓直徑d1=0.75df=14.4mm
*箱蓋、箱座連接螺栓直徑d2=（0.5～0.6）df=(9.6～11.52)mm,取10mm , 螺栓間距L≦150～200
*軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目d3 、n 相關(guān)數(shù)值取之于《機械設(shè)計課程設(shè)計》表9-9
*軸承蓋（軸承座端面）外徑D2 相關(guān)數(shù)值取之于《機械設(shè)計課程設(shè)計》表9-9 、表9-10
*觀察孔蓋螺釘直徑d4=（0.3～0.4）df=（5.76～7.68）
*余參數(shù)參考《機械設(shè)計課程設(shè)計》相關(guān)內(nèi)容
2.9.2附件
如在箱體的適當(dāng)位置設(shè)置觀察孔，設(shè)置通氣器，在箱蓋與箱座的連接凸緣上裝配定位銷等等。
圖2.9-1 軸承端蓋示意圖 單位mm
2.10 提升機構(gòu)的螺紋連接介紹
2.10.1螺栓連接
在被連接件上開有通孔，插入螺栓后在螺栓的另一端擰上螺母，這種連接的結(jié)構(gòu)特點是被連接件上的通孔和螺栓桿間留有間隙，通孔的加工精度要求低，結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，使用時不受被連接件材料的限制，因此，本設(shè)計采
用了螺栓連接。
孔和螺栓桿采用基孔制過渡配合。這種連接能精確固定被連接件的相對位置，并能承受橫向載荷，但孔的加工精度要求較高。本設(shè)計機架連接中所用的螺栓的螺紋余留長度=16.15mm,靜載荷≥(0.3～0.5)d=(4.845～8.075)mm；變載荷≥0.75d=12.113；沖擊載荷或彎曲載荷≥d=11.78；鉸制孔用螺栓連接≈=13.55mm；螺紋拉出長度a≈(0.2～0.3)d=5.54；螺栓軸線到被連接件邊緣的距離e=d+(3～6)mm=(14.78～17.78)mm；通孔直徑≈1.1d=12.958mm。
2.10.2 螺釘連接
螺釘連接的特點是螺栓（或螺釘）直接擰入被連接件的螺紋孔中，不用螺母，在結(jié)構(gòu)上比雙頭螺柱連接簡單、緊湊。其用途和雙頭螺柱連接相似。螺釘頭部形狀有圓頭、扁圓頭、六角頭、圓柱頭和沉頭，本設(shè)計采用了六角頭和沉頭。頭部的槽有一字、十字和內(nèi)六角等形式。十字槽螺釘頭部強度高、對中性好，便于自動轉(zhuǎn)配。內(nèi)六角孔螺釘能承受較大的扳手力矩，連接強度高，可代替六角頭螺栓，用于要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合。本設(shè)計采用內(nèi)六角孔和十字形式。
2.10.3 螺紋連接的防松
本設(shè)計采用摩擦防松中的彈簧墊圈。螺母擰緊后，靠墊圈壓平而產(chǎn)生的彈性反力使旋合螺紋間壓緊。同時墊圈斜口的尖端抵住螺母與被連接件的支撐面也有防松作用。結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。
3、結(jié)論
通過前面章節(jié)的分析可知：2m是一種高效的路面維修養(yǎng)護設(shè)備。廣泛用于路面的大面積銑刨破碎，路面的局部修補，路面壅包、油浪、車轍的銑平修正，摩擦系數(shù)過低路面路面的拉毛等工況。由于它工作效率高、施工工藝簡單、銑削深度易于控制、操作方便靈活、機動性能好、銑削的舊料能直接回收利用等，因而廣泛用于城鎮(zhèn)市政道路和高速公路養(yǎng)護工程中。
2m銑刨機售價高，具有較高的利潤空間。隨著我國高速公路的進一步發(fā)展，養(yǎng)護作業(yè)的進一步增多，2m銑刨機具有較好的市場。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，綜合國力的增強，鄉(xiāng)鎮(zhèn)城市化、中小城市大型化、大中城市花園化的趨勢日漸明顯，城市道路的改擴建工程也越來越多。在這種形勢下，公路養(yǎng)護工作也變得日益繁重，對公路養(yǎng)護作業(yè)的質(zhì)量提出了更高的要求，現(xiàn)代化的機械養(yǎng)護作業(yè)方式勢在必行。
在市場前景看好、市場需求強勁的形勢下，路面養(yǎng)護設(shè)備大發(fā)展的時代已經(jīng)來臨，瀝青路面銑刨機作為道路機械化養(yǎng)護必不可少的設(shè)備之一，在國內(nèi)市場的需求量會越來越大。
事實上，以銑刨機為主要設(shè)備的機械化養(yǎng)護作業(yè)方式已經(jīng)在全國許多公路上被采用，成為目前形勢下的一種標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護模式，大型路面銑刨機同時也成為“十五”期間我國需重點發(fā)展的高等級公路養(yǎng)護機械之一。
本設(shè)計的研究工作總結(jié)如下：
1、 收集并整理國內(nèi)外大量銑刨機資料，對銑刨機有一整體的了解，對銑刨機提升機構(gòu)有一整體的掌握；
2、 根據(jù)任務(wù)書的具體要求，選擇符合本設(shè)計要求的液壓齒輪馬達，并根據(jù)該馬達自帶的相關(guān)參數(shù)，計算出輸出功率；
3、 根據(jù)我國路面銑刨作業(yè)的具體要求，選擇絲杠絲母，并設(shè)定相關(guān)參數(shù)，選擇具體型號的絲杠絲母并驗算；
4、 根據(jù)傳動比及設(shè)計的具體情況，選擇蝸桿減速器，并進行設(shè)計計算及校核計算；
5、 聯(lián)軸器及其他相關(guān)連接以及諸如機械的潤滑等問題也按設(shè)計的順序進行；
6、 根據(jù)計算所得的相關(guān)數(shù)據(jù)，進行裝配圖及零件圖的制作。
4、主要參考文獻
參考文獻
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5、致謝
致謝
本畢業(yè)設(shè)計是在袁寧老師的悉心指導(dǎo)下完成的。經(jīng)過三個多月的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)論文，由于理論知識的不夠扎實及實際設(shè)計經(jīng)驗的缺乏，難免會有許多考慮不周全甚至錯誤的地方，如果沒有老師的細(xì)心耐心的督促指導(dǎo)，以及相關(guān)資料的查閱，要獨自完成畢業(yè)設(shè)計是會有很多困難的。在畢業(yè)論文的設(shè)計過程中，得到了袁寧老師的親切關(guān)懷和耐心指導(dǎo)。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的初步思路設(shè)想到最終完成，袁老師始終給我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。除了袁老師的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)態(tài)度之外，他的專業(yè)水平也是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。再次向袁寧老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。最后，我還要感謝南昌航空大學(xué)對我的教育，我將永遠牢記“日新自強 知行合一”，在今后的人生道路中奮發(fā)向上，積極探索，不辜負(fù)南昌航空大學(xué)對我的培養(yǎng)，展現(xiàn)新時代昌航學(xué)子的風(fēng)采。
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