本科畢業(yè)論文EXB300液壓挖掘機(jī)行走驅(qū)動(dòng)及液壓回路設(shè)計(jì)

1、太原科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書EXB300液壓挖掘機(jī)行走驅(qū)動(dòng)及液壓回路設(shè)計(jì)The Design on the Overall Waking Device and Reducer of the EXB300 Hydraulic Excavator 學(xué) 院（系）： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師： 評(píng) 閱 教 師： 完 成 日 期： 2013.6.13 太原科技大學(xué)Taiyuan University of Science and Technology摘 要 隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，工程機(jī)械在各行業(yè)中得到了很好的運(yùn)用。

2、然而，在不同的環(huán)境下對(duì)挖掘機(jī)等工程機(jī)械的大小、性能的要求有所不同，各種性能參數(shù)決定其工作環(huán)境。工程機(jī)械在國民生產(chǎn)中有著很重要的位置，它在很大程度上取代了原始的、落后的生產(chǎn)工具，他在現(xiàn)今中國和世界的飛速發(fā)展的今天功不可沒。本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：EXB300型液壓挖掘機(jī)行走驅(qū)動(dòng)裝置及液壓回路，繪制裝配圖和液壓回路圖。動(dòng)力選擇及有關(guān)參數(shù)確定：馬達(dá)參數(shù)確定，部件設(shè)計(jì)計(jì)算，主要零件校核，液壓回路設(shè)計(jì)，編寫說明書。本設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是：方案設(shè)計(jì)中從可靠性、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)注齊全符合國家標(biāo)準(zhǔn)。充分注意整機(jī)各

3、子系統(tǒng)之間相關(guān)性，力求整機(jī)性能的一致性和優(yōu)化性。關(guān)鍵詞：履帶式;液壓挖掘機(jī);行走減速器;液壓回路The Design on the Overall Waking Device and Reducer of the EXB300 Hydraulic Excavator Abstract With the continuous progress of human society,the rapid development of science and technology,engineering machinery in all walks of life have been in good us

4、e.However,in different circumstance,excavators and other construction machinery on the size,performance requirements are different,various performance parameters to determine their working environment.Construction machinery in the national production in a very important position,it largely replaced

5、the original,backword production tools,in present-day China and the rapid development of the world.The design for the main elements:EXB300 hydraulic excavator drives and hydraulic circuits, assembly drawing and hydraulic circuit diagram. Power options and related parameters: motor parameter determin

6、ation, component design calculations, checking the main parts, hydraulic circuit design. Written instructions. The design for the main features are:design in a variety of programme,from the reliability,can be realized,such as comprehensive performance programme,the options, Technical design should b

7、e considered in the overall allocation of reasonable safety; selection,processing methods and technical conditions feasible;correct mapping, tagging complete with national standards. Key Words:Crawler, Hydraulic excavators, Walking reducer, Hydraulic circuit. 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書（由指導(dǎo)教師填寫發(fā)給學(xué)生）學(xué)院（直屬系）： 機(jī)

8、械工程學(xué)院 時(shí)間：13年 2 月 26 日學(xué) 生 姓 名張文來指 導(dǎo) 教 師史青錄設(shè)計(jì)（論文）題目EXB300液壓挖掘機(jī)行走驅(qū)動(dòng)及液壓回路設(shè)計(jì)主要研究內(nèi)容1. 確定行走驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)方案及液壓系統(tǒng)方案；2. 確定行走馬達(dá)、行走減速機(jī)構(gòu)及行走液壓回路的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)；3. 計(jì)算行走阻力距、驅(qū)動(dòng)力矩并對(duì)整機(jī)各行走工況進(jìn)行牽引性能及運(yùn)動(dòng)分析；4. 設(shè)計(jì)行走減速機(jī)構(gòu)及行走液壓系統(tǒng)；5. 選擇典型危險(xiǎn)工況對(duì)行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核；6. 繪制行走減速機(jī)構(gòu)裝配圖、零部件結(jié)構(gòu)圖及行走液壓回路圖；7. 完成說明書；8. 翻譯3000字以上的相關(guān)外文文獻(xiàn)。研究方法1.在教師指導(dǎo)下獨(dú)立承擔(dān)相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容；

9、2.通過查閱和分析近年來國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)及技術(shù)資料，參考現(xiàn)有機(jī)型進(jìn)行方案選型并確定主要結(jié)構(gòu)參數(shù)；3.通過所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4.可借助于CAD方法繪制工程圖紙并完成設(shè)計(jì)說明書。主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo))1. 行走速度：低速檔03.3Km/h，高速檔05.5Km/h無級(jí)變速；2. 最大牽引力：270KN；3. 停車制動(dòng)器要求采用濕式盤式制動(dòng)器；4. 行走液壓回路需具備防止超速溜坡功能； 要求按時(shí)全面完成規(guī)定設(shè)計(jì)內(nèi)容；步驟詳實(shí)可信、方案正確、結(jié)構(gòu)合理可行、工藝性好；所繪的裝配圖內(nèi)容完整，符合國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)規(guī)范，達(dá)到工程使用要求；對(duì)所翻譯的外文文獻(xiàn)要求內(nèi)容完整、表達(dá)準(zhǔn)確、文字通順。主要參考文獻(xiàn)1

10、. 同濟(jì)大學(xué)主編.單斗液壓挖掘機(jī).北京：中國建筑工業(yè)出版社，1986，12 2. 同濟(jì)大學(xué)劉希平主編.工程機(jī)械構(gòu)造圖冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987，123. 張玉川主編.進(jìn)口液壓挖掘機(jī)國產(chǎn)化改造M.成都：西南交通大學(xué)出版社1999,34. 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987年報(bào)2月5. 顏榮慶等編著.現(xiàn)代工程機(jī)械液壓與夜里系統(tǒng)M.北京:人民交通出版社，2001年4月說明：一式兩份，一份裝訂入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)，一份交學(xué)院（直屬系）。目 錄摘 要I引言- 1 -第一章 確定行走驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)械方案- 5 -1.1減速器的功用及分類- 5 -1.1.1減速器的作用有以下

11、幾點(diǎn)- 5 -1.1.2減速器的分類- 5 -1.2行星減速器傳動(dòng)方案的選定- 8 -第二章 確定行走馬達(dá)參數(shù)并進(jìn)行工況分析- 10 -2.1馬達(dá)參數(shù)確定- 10 -2.1.1驅(qū)動(dòng)輪直徑確定- 10 -2.1.2確定馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩- 11 -2.1.3確定行走液壓馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速- 12 -2.2對(duì)整機(jī)個(gè)行走工況進(jìn)行牽引性能及運(yùn)動(dòng)分析- 14 -2.2.1牽引性能- 14 -2.2.2工況校核- 15 -第三章 行走減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及主要零部件設(shè)計(jì)及校核- 17 -3.1減速器傳動(dòng)比的分配- 17 -3.1.1齒輪參數(shù)確定- 18 -3.1.2嚙合參數(shù)計(jì)算- 19 -3.1.3各行星齒輪幾何尺寸計(jì)算-

12、 20 -3.2主要部件校核- 23 -3.2.1齒輪校核- 23 -3.2.2確定軸的直徑并校核- 34 -第四章 確定行走驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)方案- 37 -4.1挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求- 37 -4.2液壓圖運(yùn)行原理- 38 -第五章 設(shè)計(jì)心得- 40 -參考文獻(xiàn)- 41 -附錄- 42 - 引言 本課題的目的和意義 液壓挖掘機(jī)是一種周期作業(yè)的土石方施工機(jī)械，在交通運(yùn)輸、民用建筑、礦山開采和市政工程等場(chǎng)所得到廣泛應(yīng)用，是各種土石方工程中非常常用的一種重要工程機(jī)械。主要用于建筑工程中拆除和開挖地基，水利工程中開挖坑槽和疏通河道，道路建設(shè)中道路平整和巖石破碎市政建設(shè)中鋪設(shè)管道和破碎路面?，F(xiàn)在一些新

13、型挖掘機(jī)可以水下作業(yè)。由于施工環(huán)境有時(shí)比較惡劣對(duì)挖掘機(jī)的技術(shù)性能要求比較高，所以液壓挖掘機(jī)的科技含量比較高是工程機(jī)械中最重要的產(chǎn)品之一?？梢哉f液壓挖掘機(jī)的制造技術(shù)水平和生產(chǎn)能力反映了一個(gè)國家的工程機(jī)械的整體水平，不夸張的說也能反映這個(gè)國家的裝備制造業(yè)水平。 該課題結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和國內(nèi)外液壓挖掘機(jī)的應(yīng)用發(fā)展，對(duì)履帶式液壓挖掘機(jī)行走減速部分作較為深入的分析研究。根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)及要求，完成挖掘機(jī)行走減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，液壓回路設(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

14、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)用及工具書的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)。 國內(nèi)外液壓挖掘機(jī)的發(fā)展情況 國內(nèi)液壓挖掘機(jī)的發(fā)展和現(xiàn)狀 我國的挖掘機(jī)生產(chǎn)起步比較晚，從1954年撫順挖掘機(jī)廠生產(chǎn)第一臺(tái)斗容量為1m的機(jī)械式單斗挖掘機(jī)至今，大體上經(jīng)歷了測(cè)繪仿制、自主研制開發(fā)和發(fā)展提高等三個(gè)階段。 新中國成立初期，以測(cè)繪仿制前蘇聯(lián)20世紀(jì)3040年代的機(jī)械式單斗

15、挖掘機(jī)為主，開始了中國的挖掘機(jī)生產(chǎn)歷史。由于當(dāng)時(shí)國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，先后建立挖掘機(jī)生產(chǎn)廠。1967年開始，中國自主研制液壓挖掘機(jī)。早期開發(fā)成功的產(chǎn)品主要有上海建筑機(jī)械廠的WYl00型、貴陽礦山機(jī)器廠的W4-60型、合肥礦山機(jī)器廠的WY60型挖掘機(jī)等。隨后又出現(xiàn)了長江挖掘機(jī)廠的WYl60型和杭州重型機(jī)械廠的WY250型挖掘機(jī)等。它們?yōu)橹袊簤和诰驒C(jī)行業(yè)的形成和發(fā)展邁出了極其重要的一步。 到20世紀(jì)80年代末，中國挖掘機(jī)生產(chǎn)廠已有30多家，生產(chǎn)機(jī)型達(dá)40余種。中、小型液壓挖掘機(jī)已形成系列，斗容有0.12.5 立方米等12個(gè)等級(jí)、20多種型號(hào)，還生產(chǎn)0.5-4.立方米以及大型礦用10立方米、12立方

16、米機(jī)械傳動(dòng)單斗挖掘機(jī)，1立方米隧道挖掘機(jī)，4立方米長臂挖掘機(jī)，1000立方米/h的排土機(jī)等，還開發(fā)了斗容量0.25立方米的船用液壓挖掘機(jī)，斗容量0.4立方米、0.6立方米、0.8m的水陸兩用挖掘機(jī)等。但總的來說，中國挖掘機(jī)生產(chǎn)的批量小、分散，生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量等與國際先進(jìn)水平相比，有很大的差距。 改革開放以來，積極引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)，以促進(jìn)中國挖掘機(jī)行業(yè)的發(fā)展。其中貴陽礦山機(jī)器廠、上海建筑機(jī)械廠、合肥礦山機(jī)器廠、長江挖掘機(jī)廠等分別引進(jìn)德國利勃海爾公司的液壓挖掘機(jī)制造技術(shù)。稍后幾年，杭州重型機(jī)械廠引進(jìn)德國德瑪克公司的H55和H85型液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)技術(shù)，北京建筑機(jī)械廠引進(jìn)德國奧加凱公司的

17、液壓挖掘機(jī)制造技術(shù)。與此同時(shí)，還有山東推土機(jī)總廠(其挖掘機(jī)生產(chǎn)基地改名為山重建機(jī)有限公司，包括STRONG和JCM兩個(gè)品牌)、黃河工程機(jī)械廠、江西長林機(jī)械廠、山東臨沂工程機(jī)械廠等聯(lián)合引進(jìn)了日本小松制作所PC型液壓挖掘機(jī)的制造技術(shù)。這些廠通過數(shù)年引進(jìn)技術(shù)的消化、吸收、移植，使國產(chǎn)液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品性能指標(biāo)全面提高到20世紀(jì)80年代的國際水平，產(chǎn)量也逐年提高。由于國內(nèi)對(duì)液壓挖掘機(jī)需求量的不斷增加且多樣化，在國有大、中型企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，牽動(dòng)了一些其他機(jī)械行業(yè)的制造廠加入液壓挖掘機(jī)行業(yè)。 中國單斗液壓挖掘機(jī)應(yīng)向全液壓方向發(fā)展；應(yīng)著手研究、運(yùn)用電液控制技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)液壓挖掘機(jī)操縱的自動(dòng)化。 國外液壓挖掘機(jī)

18、的發(fā)展和現(xiàn)狀 工業(yè)發(fā)達(dá)國家的挖掘機(jī)生產(chǎn)較早，法國、德國、美國、俄羅斯、日本是斗容量3.5-40m3單斗液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國，從20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機(jī)。從20世紀(jì)后期開始，國際上挖掘機(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。1)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)，最小的斗容量僅在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

19、作業(yè)架、鉸盤及拉鏟等，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。2)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。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。3)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。德國公司挖掘機(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

20、求的速度來工作；美國公司全自動(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(計(jì)算機(jī)輔助功率系統(tǒng))，提高挖掘機(jī)的作業(yè)功率，更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能；日本公司挖掘機(jī)配有與液壓回路連接的計(jì)算機(jī)輔助功率控制系統(tǒng)，利用精控模式選擇系統(tǒng)，減少燃油、發(fā)動(dòng)機(jī)功率和液壓功率的消耗，并處長了零部件的使用壽命；還有其他公司的具有合流特性油泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使油泵具有最大的工作效率；挖掘機(jī)智能型控制系統(tǒng)，即使無經(jīng)驗(yàn)的駕駛員也能進(jìn)行復(fù)雜的作業(yè)操作；等等。4)更新設(shè)計(jì)理論，提高可靠性，延長使用壽命。美、英、日等國家推廣采用有限壽命設(shè)計(jì)理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計(jì)理論和方法，并將疲勞損傷累積理論、斷裂力

21、學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計(jì)、電子計(jì)算機(jī)控制的電液伺服疲勞試驗(yàn)技術(shù)、疲勞強(qiáng)度分析方法等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)的強(qiáng)度研究方面，促進(jìn)了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高效率和競(jìng)爭(zhēng)力。美國提出了考核動(dòng)強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)分析方法，并創(chuàng)立了預(yù)測(cè)產(chǎn)品失效和更新的的理論。日本制定了液壓挖掘機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度評(píng)定程序，研制了可靠性住處處理系統(tǒng)。在上述基礎(chǔ)理論的指導(dǎo)下，借助于大量試驗(yàn)，縮短了新產(chǎn)品的研究周期，加速了液壓挖掘機(jī)更新?lián)Q代的進(jìn)程，并提高其可靠性和耐久性。5)加強(qiáng)對(duì)駕駛員的勞動(dòng)保護(hù)，改善駕駛員的勞動(dòng)條件。液壓挖掘機(jī)采用帶有墜物保護(hù)結(jié)構(gòu)和傾翻保護(hù)結(jié)構(gòu)的駕駛室，安裝可調(diào)節(jié)的彈性座椅，用隔音措施降低噪聲干擾。6)進(jìn)一步改進(jìn)液壓系統(tǒng)。中、小型液壓

22、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)。因?yàn)樽兞肯到y(tǒng)在油泵工作過程中，壓力減小時(shí)和增大流量來襝，使液壓泵功率保持恒定，亦即裝有變量泵的液壓挖掘機(jī)可經(jīng)常性地充分利用油泵的最大功率。當(dāng)外阻力增大時(shí)則減少流量(降低速度)，使挖掘力成倍增長率加;采用三回路液壓系統(tǒng)。產(chǎn)生三個(gè)互不成影響的獨(dú)立工作運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)與回轉(zhuǎn)達(dá)機(jī)械的功率匹配。將第三泵在其他工作運(yùn)動(dòng)上接通，成為開式回路第二個(gè)獨(dú)立的快速成運(yùn)動(dòng)。此外，液壓技術(shù)在挖掘機(jī)上普遍使用，為電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)在挖掘機(jī)的應(yīng)用與推廣創(chuàng)造了條件。7)迅速拓展電子化、自動(dòng)化技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用。20世紀(jì)70年代，為了節(jié)省能源消耗和減少對(duì)環(huán)境的污染，使挖掘機(jī)的操作輕便

23、和安全作業(yè)，降低挖掘機(jī)口音，改善駕駛員工作條件，逐步在挖掘上應(yīng)用電子和自動(dòng)控制技術(shù)。隨著對(duì)挖掘機(jī)的工作效率、節(jié)能環(huán)保、操作輕便、安全舒適、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了機(jī)電一體化在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，并使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。20世紀(jì)80年代，以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)，特別是微機(jī)、微處理器、傳感器和檢測(cè)儀表在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，推動(dòng)了電子控制技術(shù)在挖掘機(jī)上應(yīng)用和推廣，并已成為挖掘機(jī)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，亦即目前先進(jìn)的挖掘機(jī)上設(shè)有發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)怠速及油門控制系統(tǒng)、功率優(yōu)化系統(tǒng)、工作模式控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等電控系統(tǒng)。 發(fā)展趨勢(shì) 工業(yè)發(fā)達(dá)國家的液壓挖掘機(jī)生成較早，產(chǎn)品線齊全，技術(shù)成熟。美國德國和日本是液

24、壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國，具有較高的市場(chǎng)占有率。從20世紀(jì)后期開始，國際上液壓挖掘機(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、專業(yè)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。 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)題目：EXB300液壓挖掘機(jī)行走驅(qū)動(dòng)裝置及液壓回路設(shè)計(jì)主要研究內(nèi)容：（1）確定行走驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)方案及液壓系統(tǒng)方案；（2）確定行走馬達(dá)、行走減速機(jī)構(gòu)及行走液壓回路的主要參數(shù)；（3）計(jì)算行走阻力矩、驅(qū)動(dòng)力矩并對(duì)整機(jī)各行走工況進(jìn)行牽引性能及運(yùn)動(dòng)分析；（4）設(shè)計(jì)行走減速機(jī)構(gòu)及行走液壓系統(tǒng)；（5）選擇典型

25、危險(xiǎn)工況對(duì)行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核；（6）繪制行走減速機(jī)構(gòu)裝配圖、零部件結(jié)構(gòu)圖及行走液壓回路圖；（7）完成說明書；（8）翻譯3000字以上的外文文獻(xiàn)；第一章 確定行走驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)械方案液壓挖掘機(jī)減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。減速器是應(yīng)用于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立傳動(dòng)裝置。減速器的主要功能是將低轉(zhuǎn)速、增大扭矩，以便帶動(dòng)大扭矩的機(jī)械。由于其結(jié)構(gòu)緊湊、效率較高、傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠、使用維護(hù)簡(jiǎn)單，并可成批生產(chǎn)，故在現(xiàn)代工程機(jī)器中應(yīng)用很廣。1.1減速器的功用及分類1.1.1減速器的作用有以下幾點(diǎn)（1）增扭減速，降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，增大扭矩；（2）變扭變速，工程機(jī)械作業(yè)時(shí)，牽引力變化范圍大，而

26、內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩的變化范圍不大，即使用液力機(jī)械傳動(dòng)，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(dòng)系傳動(dòng)比改變工程機(jī)械的牽引力和運(yùn)行速度，以適應(yīng)阻力變化；（3）實(shí)現(xiàn)空擋，以利于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)在不熄火的情況下停車；1.1.2減速器的分類按其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、蝸桿蝸輪減速器、行星齒輪減速器四大類。下面對(duì)以上四種減速器的特點(diǎn)及用途作簡(jiǎn)要說明：（1）圓柱齒輪減速器：當(dāng)傳動(dòng)比在8以下時(shí)，可采用單級(jí)圓柱齒輪減速器，大于8時(shí)，最好采用兩級(jí)（i=840）和兩級(jí)以上（i40）的減速器。兩級(jí)和兩級(jí)以上的圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)布置形式有展開式、分流式和同軸式

27、等數(shù)種。它是所有減速器中應(yīng)用最廣的，它傳遞功率范圍可從很小至40000KW，圓周速度也可以從很低到6070m/s，有的甚至高達(dá)140m/s。其結(jié)構(gòu)如圖1.1所示： 圖1.1（2）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(chǎng)合。因?yàn)閳A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，允許圓周速度又較低，因此圓錐齒輪減速器的應(yīng)用不如圓柱齒輪減速器那樣廣。其結(jié)構(gòu)如圖1.2所示： 圖1.2（3）蝸桿減速器：主要用于傳動(dòng)比較大的場(chǎng)合。當(dāng)傳動(dòng)比較大時(shí)，其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，輪廓尺寸小。由于蝸桿傳動(dòng)效率低，所以蝸桿傳動(dòng)減速器不宜在長期連續(xù)使用的動(dòng)力傳遞中應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)主要有蝸桿在上和蝸桿在下兩種

28、形式。蝸桿圓周速度小于4m/s時(shí)最好采用蝸桿在下的形式，在嚙合處能得到良好的潤滑和冷卻。但蝸桿圓周速度大于4m/s時(shí)，為避免攪油太甚，發(fā)熱過多，最好采用蝸桿在上的形式。其結(jié)構(gòu)如圖4.3所示： 圖1.3（4）行星減速器：行星減速器最大的特點(diǎn)是傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比范圍廣，其傳動(dòng)功率可從10W到50000KW，體積和重量比普通齒輪減速器、蝸桿減速器小得多。其結(jié)構(gòu)如圖1.4所示： 圖1.4 行星齒輪減速器與普通齒輪減速器相比，前者具有許多突出優(yōu)點(diǎn)，已成為世界各國機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展重點(diǎn)。行星齒輪減速器的主要特點(diǎn)如下：1）體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳遞功率大、承載能力高；2）傳動(dòng)效率高，工作可靠。行星齒輪傳動(dòng)由于

29、采用了對(duì)稱分流傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，使作用中心輪和行星架等主要軸承上的作用力互相平衡，有利于提高傳動(dòng)效率；3）傳動(dòng)比大，適當(dāng)選擇傳動(dòng)類型和齒輪數(shù)，便可利用少數(shù)幾個(gè)齒輪而獲得很大的傳動(dòng)比；4）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)能力強(qiáng)。由于采用了數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)相同的行星齒輪，均勻的分布于中心輪的周圍，本次設(shè)計(jì)選用減速器為行星齒輪減速器。因此，綜合考慮四種減速器的特點(diǎn)和適用范圍，本次設(shè)計(jì)選用減速器為行星齒輪減速器。1.2行星減速器傳動(dòng)方案的選定 行星減速器的船東興市有很多種，以下對(duì)最為典型的三種傳動(dòng)形式作簡(jiǎn)要說明: （1）高速馬達(dá)和定軸行星齒輪混合式行走減速機(jī)構(gòu) 此種傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用定量柱塞式、葉片式或齒輪式高速液壓馬達(dá)，行走液

30、壓系統(tǒng)壓力一般采用中壓，而馬達(dá)轉(zhuǎn)速較高，最高時(shí)可達(dá)3000r/min。所以要求齒輪減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比也較大。這種傳動(dòng)方式的部件通用化程度比較高，便于安裝、使用和維修，但是軸向和徑向尺寸均較大，對(duì)中小型液壓挖掘機(jī)的最小軸距和最小離地間隙都有一定的限制。 （2）低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)和一級(jí)定軸齒輪減速機(jī)構(gòu) 一級(jí)定軸齒輪減速器安裝在履帶架上，大齒輪和驅(qū)動(dòng)輪裝在同一軸上，小齒輪和行走馬達(dá)裝在同一軸上。這種方案的缺點(diǎn)是馬達(dá)徑向尺寸大，低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)的成本較高，使用壽命低于高速馬達(dá)，在中小型液壓挖掘機(jī)上的使用也受到限制。 （3）斜盤式軸向柱塞馬達(dá)和雙行星排減速機(jī)構(gòu) 此機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)壓力可以達(dá)到300mpa以上，馬達(dá)轉(zhuǎn)

31、速一般在2200r/min以內(nèi)，雙行星排具有較大的傳動(dòng)比，省去了定軸齒輪傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，適合于專業(yè)化批量生產(chǎn)。其中共齒圈式雙行星排的結(jié)構(gòu)有以下幾種比較上述三重點(diǎn)性方案：a圖為齒圈輸出帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，輸出穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)也比較緊湊，布局合理，同時(shí)也能獲得較大的傳動(dòng)比，效率也高。b圖齒圈固定，這種方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。因此本設(shè)計(jì)選擇a圖結(jié)構(gòu)為減速器的傳動(dòng)方案。 圖1.5 第二章 確定行走馬達(dá)參數(shù)并進(jìn)行工況分析2.1馬達(dá)參數(shù)確定2.1.1驅(qū)動(dòng)輪直徑確定 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

32、用了經(jīng)驗(yàn)公式法進(jìn)行計(jì)算。（1） 履帶帶長： （2-1） 式中：為尺寸系數(shù)（1.25-1.5），本設(shè)計(jì)取：1.35 為整機(jī)重量，本設(shè)計(jì)中=30噸（2）驅(qū)動(dòng)輪與導(dǎo)向輪軸向中心距： （2-2） 式中：為尺寸系數(shù)（1.0-1.2）取1.13（3） 驅(qū)動(dòng)輪分度圓直徑約為: （2-3） 驅(qū)動(dòng)輪分度圓直徑取2.1.2確定馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩 （2-4） 式中： 根據(jù)同等條件挖掘機(jī)選 取 取 履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)取 行走阻力按經(jīng)驗(yàn)公式。一般取，據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)LIEBHERR公司生產(chǎn)挖掘機(jī)其值在之間。CATERPILLAR公司挖掘機(jī)取左右。這里取。 （2-5） 經(jīng)驗(yàn)取 2.1.3確定行走液壓馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速 （2-6） 式中： 最大

33、行駛速度 驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓直徑 （2-7） （2-8） 式中： 工作液壓泵的最大輸出流量，設(shè)計(jì)任務(wù)書 工作液壓泵至液壓馬達(dá)的容積效率取 液壓馬大容積效率取 液壓馬達(dá)最高轉(zhuǎn)速 式中： 液壓馬達(dá)所需最大輸出轉(zhuǎn)矩NM 液壓馬達(dá)進(jìn)出口壓力差 取 液壓馬達(dá)的機(jī)械效率 取根據(jù)以上數(shù)據(jù)選取馬達(dá)排量： 最高轉(zhuǎn)速： 公稱壓力：最大扭矩：1273NM 最大允許流量 尖峰壓力：液壓泵流量 馬達(dá)最低轉(zhuǎn)速 挖掘機(jī)行駛速度 （2-9） 減速器最大傳動(dòng)比 （2-10） 單邊理論驅(qū)動(dòng)力 （2-11） 要求最大驅(qū)動(dòng)力 單邊驅(qū)動(dòng)達(dá)2.2對(duì)整機(jī)個(gè)行走工況進(jìn)行牽引性能及運(yùn)動(dòng)分析2.2.1牽引性能（2）驅(qū)動(dòng)輪單邊驅(qū)動(dòng)力矩 由公式 （2-12

34、） 履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)?。?）單側(cè)履帶牽引力 由公式 可得2.2.2工況校核（1）最大行走速度校核根據(jù)最大行走速度確定驅(qū)動(dòng)輪最大轉(zhuǎn)速 馬達(dá)最高轉(zhuǎn)速下確定驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 由上校核能達(dá)到最高轉(zhuǎn)速。（2）原地轉(zhuǎn)向能力校核 （2-13） 式中：履帶地面轉(zhuǎn)向阻力 履帶內(nèi)阻力 取 取 經(jīng)校核能轉(zhuǎn)向（3）爬坡能力校核 （2-14）式中：運(yùn)行阻力 （2-15） 取 取 坡度阻力 （2-16） 履帶內(nèi)阻力 （2-17） 爬坡阻力 附著力 第三章 行走減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及主要零部件設(shè)計(jì)及校核3.1減速器傳動(dòng)比的分配 由于單級(jí)齒輪減速器的傳動(dòng)比最大不超過10，當(dāng)總傳動(dòng)比要求超過此值時(shí)，應(yīng)采用二級(jí)或多級(jí)減速器。此時(shí)就應(yīng)該考慮各級(jí)傳動(dòng)

35、比的合理分配問題，否則將影響到減速器外形尺寸大小，承載能力能否充分發(fā)揮等。根據(jù)使用要求的不同，可按以下原則分配傳動(dòng)比：（1）使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力接近相等（2）使減速器的外輪廓尺寸和質(zhì)量最小（3）使傳動(dòng)具有最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（4）使各級(jí)傳動(dòng)中大齒輪的浸油深度大致相等傳動(dòng)比公式推導(dǎo)對(duì)于圖1.5a的傳動(dòng)公式推導(dǎo)如下：運(yùn)動(dòng)學(xué)方程為： （3-1） （3-2）式中：為對(duì)應(yīng)的太陽輪轉(zhuǎn)速 為對(duì)應(yīng)的齒圈轉(zhuǎn)速 為對(duì)應(yīng)的行星架轉(zhuǎn)速 為參數(shù)特性，對(duì)應(yīng)的齒圈與太陽輪齒數(shù)之比連接方程： = 將連接方程代入運(yùn)動(dòng)方程，解得傳動(dòng)比為： （3-3）其中負(fù)號(hào)表示太陽輪輸入與齒圈輸出轉(zhuǎn)向方向相反。3.1.1齒輪參數(shù)確定（1）行星齒輪配齒

36、計(jì)算 行星排的正確嚙合和傳動(dòng)，應(yīng)滿足四個(gè)配齒條件，即傳動(dòng)比條件、同心條件、裝配條件以及相鄰條件。 根據(jù)已知的傳動(dòng)比范圍，取行星齒輪數(shù)目為三個(gè)，經(jīng)多次驗(yàn)算配齒如下 第一排（ ） 第二排（ ） （2）行星齒輪模數(shù)計(jì)算與確定按齒根彎曲強(qiáng)度初算齒輪模數(shù)齒輪模數(shù)初算公式為： （3-4） 式中： 算式系數(shù)，對(duì)于直齒輪傳動(dòng)取12.1，對(duì)于斜齒輪傳動(dòng)取11.5. 使用系數(shù)見表6-7，取1.75 綜合系數(shù)見表6-5，取2 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的行星齒輪間載荷分布不均勻系數(shù)， 見公式 （3-5） 計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪載荷分布不均勻系數(shù)，見第七章第三節(jié)表， 取齒輪精度為級(jí) 小齒輪齒形系數(shù)，見圖，取，正變位 齒輪副中小齒輪齒

37、數(shù)， 試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限，按圖選取，且選取 較小值，取 齒輪齒上承受轉(zhuǎn)矩，三個(gè)行星輪，所以 模數(shù)取3.1.2嚙合參數(shù)計(jì)算 第一行星排中心距 太陽輪和行星輪 （3-6） 行星輪和內(nèi)齒輪 因?yàn)閮蓪?duì)齒輪中心距相等，所以，此行星排不需要角變位。第二行星排中心距太陽輪和行星輪 行星輪和內(nèi)齒輪 因?yàn)閮蓪?duì)齒輪中心距相等，所以，此行星排不需要角變位。 3.1.3各行星齒輪幾何尺寸計(jì)算小齒輪齒數(shù)，為防止根切小齒輪正變位，行星輪負(fù)變位，齒圈正變位。（1）第一排行星齒輪幾何尺寸太陽輪幾何尺寸 齒數(shù)項(xiàng)目 公式 結(jié)果分度圓直徑 = 齒頂高 = 齒根高 = 齒全高 =+ 齒頂圓直徑 = 齒根圓直徑 基圓直徑 壓力角取標(biāo)

38、準(zhǔn) 行星輪尺寸 齒數(shù)項(xiàng)目 公式 結(jié)果分度圓直徑 齒頂高 = 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 基圓直徑 齒圈尺寸 齒數(shù)項(xiàng)目 公式 結(jié)果分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 基圓直徑 （2）第二排行星齒輪幾何尺寸 太陽輪幾何尺寸 齒數(shù) 項(xiàng)目 公式 結(jié)果分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 基圓直徑 行星輪幾何尺寸 齒數(shù) 項(xiàng)目 公式同上 結(jié)果 分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 基圓直徑 齒圈幾何尺寸 齒數(shù) 項(xiàng)目 公式同上 結(jié)果分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 基圓直徑 3.2主要部件校核3.2.1齒輪校核1.小太陽輪校核（滲碳淬火鋼20CrMnTi）(1)接觸強(qiáng)度校核 1)齒面接觸應(yīng)力在行星齒輪傳動(dòng)的嚙合齒輪副中，其齒面接觸應(yīng)力可按下式計(jì)算： （3-7） （3-8） （3-9） 式中： 使用系數(shù)，見表，取 動(dòng)載系數(shù)，圖選轉(zhuǎn)速 取 計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒向載荷分