挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1 1 挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 1. 緒論 縱觀國(guó)內(nèi)外工程機(jī)械上下幾百年的發(fā)展歷程，展現(xiàn)的是不朽的經(jīng)典，孕育的是深厚的文化，淘出的是世界的經(jīng)濟(jì)。隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的工程項(xiàng)目的出現(xiàn)，新的世紀(jì)，新的勞動(dòng)工具的再次轉(zhuǎn)型與升級(jí)。低碳環(huán)保、節(jié)能環(huán)保的觀念已經(jīng)深入人心，為了更好的實(shí)現(xiàn)中國(guó)的偉大復(fù)興，為了更好的與世界工程、工業(yè)接軌，工程機(jī)械的再次升級(jí)是目前的首要任務(wù)。這是一個(gè)艱難漫長(zhǎng)的過程，更是一個(gè)自主創(chuàng)新的過程，是一個(gè)難得的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。 面對(duì)著我國(guó)現(xiàn)有工程機(jī)械的發(fā)展概況，經(jīng)營(yíng)模式以及管理制度，我們急 切的呼吁設(shè)計(jì)就是在現(xiàn)有的 回轉(zhuǎn)電機(jī)為回轉(zhuǎn)動(dòng)力源的新型混合動(dòng)力液壓挖掘機(jī)便應(yīng)運(yùn)而生了。根據(jù)參照、借鑒、學(xué)習(xí)但不抄襲的原則，該混合動(dòng)力新型液壓挖掘機(jī)通過混合動(dòng)力綜合控制器控制以及相應(yīng)的儲(chǔ)能裝置進(jìn)行能量的存儲(chǔ)和釋放，達(dá)到機(jī)電一體化智能控制方便、快捷、穩(wěn)定的效果和能量的實(shí)時(shí)回收與再利用。 內(nèi)外挖掘機(jī)的發(fā)展概況 內(nèi)挖掘機(jī)的發(fā)展概況 我國(guó)從第一臺(tái)挖掘機(jī)的誕生到今天已有近 60 年的發(fā)展歷史，大體上可以分成以下三個(gè)階段 : (1) 測(cè)繪仿制階段 (1967 1977 年 ) 這個(gè)階段是最基本的階段，是不成熟的階段。盡管如此，敢于探索進(jìn)取的祖輩們通過多年堅(jiān)持不懈的努力奮斗，最終研究出了多款成功產(chǎn)品，將我國(guó)挖掘機(jī)事業(yè)繼續(xù)向前推進(jìn)著。 表 1 開發(fā)成功的主要產(chǎn)品 如表 1 所示，它們的出現(xiàn)代表著我國(guó)液壓挖掘機(jī)行業(yè)逐漸由開始的初步形成到進(jìn)一步發(fā)展壯大的發(fā)展歷程。 機(jī)械廠 廠名稱 上海建筑機(jī)械廠 貴陽(yáng)礦山機(jī)器廠 合肥礦山機(jī)器廠 長(zhǎng)江挖掘機(jī)械廠 杭州重型機(jī)械廠 挖掘機(jī)型號(hào) 42 2 (2)技術(shù)研發(fā) 革新階段 (1978 1986 年 ) 技術(shù)的革新才能最終引領(lǐng)時(shí)代的風(fēng)騷。各個(gè)機(jī)械廠家均掀起了一場(chǎng)技術(shù)革新的革命。他們大力引進(jìn)世界著名挖掘機(jī)品牌，學(xué)習(xí)其核心技術(shù)，不斷的為自己充電，使其在殘酷的挖掘機(jī)競(jìng)爭(zhēng)行業(yè)中終有一席立足之地。 表 2 各機(jī)械廠引進(jìn)情況 機(jī)械 廠名 長(zhǎng)江挖 掘機(jī)廠 貴陽(yáng)礦山 機(jī)器廠 合肥礦山 機(jī)器廠 上海建筑 機(jī)械廠 杭州重型 機(jī)械廠 北京建筑 機(jī)械廠 引進(jìn)國(guó)家 德國(guó) 德國(guó) 德國(guó) 德國(guó) 德國(guó) 德國(guó) 引進(jìn)公司 利勃海爾 利勃海爾 利勃海爾 利勃海爾 德瑪克 奧加凱 引進(jìn) 型號(hào) 982 912 962 922 3) 聯(lián)合外資持續(xù)發(fā)展階段 (1987至今 ) 由于國(guó)內(nèi)對(duì)挖掘機(jī)的需求量的不斷提高 ,供需矛盾日益擴(kuò)大 ,國(guó)外各著名挖掘機(jī)制造廠商看好中國(guó)市場(chǎng) ,紛紛前來(lái)創(chuàng)辦合資企業(yè) 1。 國(guó)內(nèi)挖掘機(jī)品牌在經(jīng)歷了外資企業(yè)的洗禮下，經(jīng)過了幾十年的不斷拼搏、奮斗，才能由最初的全軍覆沒到今天的穩(wěn)定發(fā)展。它們現(xiàn)在不僅占據(jù)著整個(gè)國(guó)內(nèi)大部分市場(chǎng)，更是傲視國(guó)際市場(chǎng)，近似瘋狂地展開國(guó)際并購(gòu)措施來(lái)拓寬自己的產(chǎn)業(yè)鏈，增強(qiáng)自身的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，實(shí)現(xiàn)開拓 新市場(chǎng)的需要（見圖 1）。 圖 1 近 3年中國(guó)挖掘機(jī)市場(chǎng)銷量變化情況 外挖掘機(jī)的發(fā)展概況 第一臺(tái)手動(dòng)挖掘機(jī)問世至今已有 130 多年的歷史，期間經(jīng)歷了由蒸汽驅(qū)動(dòng)斗回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)到電力驅(qū)動(dòng)和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)、應(yīng)用機(jī)電液一體化技術(shù)的全自動(dòng)液壓挖掘機(jī)的逐步發(fā)展過程 2。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 3。 盡管近幾年來(lái)，整個(gè)國(guó)際工程機(jī)械行業(yè)狀況不容樂觀，但是國(guó)外的許多著名挖掘機(jī)品牌商紛紛采取有力措施，迅速改變運(yùn)營(yíng)模式，管理制度，及時(shí) 調(diào)整銷售對(duì)象，靜中求變，變中求穩(wěn)，力求將損失降低到最低限度。 3 3 設(shè)計(jì)所研究的主要內(nèi)容 本次所設(shè)計(jì)的挖掘機(jī)為小松 本依據(jù)為現(xiàn)有的小松 此基礎(chǔ)上將動(dòng)力更換為混合動(dòng)力，回轉(zhuǎn)系統(tǒng)部分等效替換為一回轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)電控制系統(tǒng)。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為整個(gè)挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)及回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要包括整機(jī)部分整機(jī)參數(shù)的確定、動(dòng)臂結(jié)構(gòu)型式的確定，行走裝置結(jié)構(gòu)型式的確定，傳動(dòng)型式的確定，以及回轉(zhuǎn)系統(tǒng)部分回轉(zhuǎn)電機(jī)的選擇，回轉(zhuǎn)支撐類型的選擇，回轉(zhuǎn)減速機(jī) 的設(shè)計(jì)等等。 面性是整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)順利完成的保證；回轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣對(duì)其它機(jī)構(gòu)部件設(shè)計(jì)的質(zhì)量起著決定性的作用。 設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)及相應(yīng)的措施 對(duì)于小松 型反鏟液壓挖掘機(jī)的整體設(shè)計(jì)，基本上沒有多大的技術(shù)難點(diǎn)，仍然是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為主要的動(dòng)力源，只在回轉(zhuǎn)系統(tǒng)部分將原有的液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)等效替換為相應(yīng)的電機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，因而此混合動(dòng)力液壓挖掘機(jī)的得名由此而來(lái)。 本設(shè)計(jì)的主要的技術(shù)難點(diǎn)是回轉(zhuǎn)系統(tǒng)部分?；剞D(zhuǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及領(lǐng)域廣，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范較多。參照近些年的國(guó)內(nèi)國(guó)外的各項(xiàng)關(guān)于 混合動(dòng)力液壓挖掘機(jī)的報(bào)告、會(huì)議論文、專利及專題論文，結(jié)合現(xiàn)代節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，將回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上升到了一個(gè)前所未有的高度?；剞D(zhuǎn)系統(tǒng)總體主要包括回轉(zhuǎn)電機(jī)的選擇，回轉(zhuǎn)支撐類型的選擇，回轉(zhuǎn)減速機(jī)的設(shè)計(jì)。其中回轉(zhuǎn)減速機(jī)的設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)的技術(shù)最大難點(diǎn)。由于回轉(zhuǎn)電機(jī)為等效替代原有的回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)，因而回轉(zhuǎn)電機(jī)的選取只要依據(jù)原有的回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)即可?；剞D(zhuǎn)減速機(jī)的設(shè)計(jì)需要綜合考慮回轉(zhuǎn)電機(jī)的選型及回轉(zhuǎn)支撐的選型，在此二者的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體的傳動(dòng)比關(guān)系，最終確定為 星減速機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大，傳遞扭矩大 的特點(diǎn)。再次根據(jù)現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)選取行星齒輪各設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合鑄造相關(guān)工藝特點(diǎn)設(shè)計(jì)減速機(jī)外殼。 本設(shè)計(jì)所采用的主要設(shè)計(jì)手段是數(shù)值計(jì)算、計(jì)算機(jī)繪圖（主要繪圖軟件為 設(shè)計(jì)方法主要包括數(shù)值計(jì)算、計(jì)算機(jī)繪圖（主要繪圖軟件為 。首先對(duì) 型反鏟液壓挖掘機(jī)的整機(jī)設(shè)計(jì)所要達(dá)到的技術(shù)目標(biāo)進(jìn)行綜合分析和設(shè)計(jì)，再對(duì)整機(jī)中具有決定性作用的零部件之一回轉(zhuǎn)系統(tǒng)進(jìn)行正確的、全面的分析和設(shè)計(jì)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，一旦發(fā)現(xiàn)技術(shù)瓶頸和急需要解決 的問題，首先應(yīng)該自己認(rèn)真的查找相關(guān)資料，在大量收集資料的基礎(chǔ)上加深對(duì)此技術(shù)難點(diǎn)的理解，努力爭(zhēng)取解決。同時(shí)，每周都有兩次的老師指導(dǎo)，將已經(jīng)或?qū)⒁霈F(xiàn)的技術(shù)難點(diǎn)、急需解決的問題趁著這些機(jī)會(huì)向指導(dǎo)老師請(qǐng)教，而后再經(jīng)過自己的多方思考、考察和整理，最終真正理解其難點(diǎn)的實(shí)質(zhì)性問題所在，從而找到相應(yīng)的解決問題的方法，最終解決問題并驗(yàn)證相應(yīng)結(jié)論的正確性。 4 4 2. 掘機(jī)結(jié)構(gòu)功能分析 掘機(jī)總功能的確定 挖掘機(jī)是一種多功能機(jī)械，被廣泛應(yīng)用于水利工程，交通運(yùn)輸，電力工程和礦山采掘等機(jī)械施工 中，它在減輕繁重的體力勞動(dòng)，保證工程質(zhì)量，加快建設(shè)速度以及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率方面起著十分重要的作用 4。 表 2 掘機(jī)的設(shè)計(jì)要求 1 功能 基本功能：挖掘土方。 2 工況 適應(yīng)性 鏟斗挖掘工況 : 由鏟斗液壓缸單獨(dú)動(dòng)作進(jìn)行挖掘的工況 斗桿挖掘工況 : 由斗桿液壓缸單獨(dú)動(dòng)作進(jìn)行挖掘的工況 聯(lián)合挖掘工況 : 由鏟斗、斗桿液壓缸復(fù)合動(dòng)作進(jìn)行挖掘的工況 環(huán)境：攝氏 相對(duì)濕度， 40%H，大氣壓力： 70 性能 行走速度： h 回轉(zhuǎn)速度： 工作重量： 33 結(jié)構(gòu)尺寸： 長(zhǎng) 11140 寬 3190 高 3280 生產(chǎn)能力 生產(chǎn)率：理論的、額定的、實(shí)際的 5 可靠性 可靠度、維修度和有效度 6 使用壽命 正常作業(yè)的情況下，其使用年限不低于 8年 7 經(jīng)濟(jì)成本 材料費(fèi)用、設(shè)計(jì)費(fèi)用、制造加工費(fèi)用、管理費(fèi)用 8 人機(jī)工程 造型美觀，操作方便，座椅舒適 9 安全 保證人身、設(shè)備安全：具有安全保護(hù)、自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)裝置 10 包裝運(yùn)輸 產(chǎn)品運(yùn)輸、移動(dòng)方便 11 環(huán)保指標(biāo) 工作時(shí)盡量少產(chǎn)生煙霧、異味、污染 掘機(jī) 需開挖的土方 控制指令 潤(rùn)滑劑 灰塵 土方堆 驅(qū)動(dòng)能、制動(dòng)能 指令顯示 圖 2 掘機(jī)的黑箱圖 信號(hào)能 耗損的潤(rùn)滑油 溫度 濕度 震動(dòng) 噪音 濕熱 振動(dòng) 熱量 5 5 掘機(jī)的功能分解圖 掘機(jī)的功能結(jié)構(gòu)圖 挖 掘 機(jī) 完 成 土 石 方 開 挖 工 作 動(dòng)力裝置 傳動(dòng)功能 動(dòng)力機(jī) 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)運(yùn)輸 動(dòng)力設(shè)備 減速機(jī) 傳動(dòng)功能 傳動(dòng)齒輪 能量轉(zhuǎn)換 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 回轉(zhuǎn)功能 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)臺(tái) 回轉(zhuǎn)接頭 行走功能 停車、制動(dòng) 制動(dòng)功能 前進(jìn)、后退及變向 回轉(zhuǎn)支承 圖 3 挖掘機(jī)的功能分解圖 減速機(jī) 實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng) 執(zhí)行功能 工作裝置 開挖工具 容納土方 滿斗回轉(zhuǎn) 卸載土方 回位 動(dòng)力供應(yīng) 控制功能 儀表顯示 方向 角度 速度 潤(rùn)滑 信息顯示 油潤(rùn)滑 脂潤(rùn)滑 輔助功能 潤(rùn)滑系統(tǒng) 信息反饋 配重平衡 夜間照明 6 6 掘機(jī)的原理解組合 表 3 功能元 功能元分解 1 2 3 4 5 A 動(dòng)力 汽油機(jī) 柴油機(jī) 電動(dòng)機(jī) 液壓馬達(dá) 混合動(dòng)力 綠化遷移 選擇開挖 開挖土方 配重平衡 工作執(zhí)行 信號(hào)能 行走機(jī)構(gòu) 制動(dòng)能 驅(qū)動(dòng)能 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 能量轉(zhuǎn)換 容納土方 回轉(zhuǎn)支承 回轉(zhuǎn)接頭 轉(zhuǎn)臺(tái) 顯示器 機(jī)控器 電控器 土石方堆 耗損的潤(rùn)滑劑 顯示 能 量 信息指令 滿斗回轉(zhuǎn) 卸載土方 堆放整理 聯(lián)接、支承 潤(rùn)滑 潤(rùn)滑劑 顯示器 顯示器 顯示器 顯示器 分離 灰塵 溫度濕度 震動(dòng) 熱量 噪聲 振動(dòng) 圖 4 挖掘機(jī)的功能結(jié)構(gòu)圖 需開挖的土方 7 7 B 鏟斗 正鏟 反鏟 抓斗 鉗式斗 C 回轉(zhuǎn)形式 內(nèi)齒傳動(dòng) 外齒傳動(dòng) 液輪傳動(dòng) D 行走 履帶 輪胎 軌道 邁步式 E 能量傳遞 齒輪箱 油泵 鏈傳動(dòng) 皮帶傳動(dòng) F 制動(dòng) 閘瓦制動(dòng) 帶式制動(dòng) 片式制動(dòng) 齒式制動(dòng) 氣壓制動(dòng) G 推壓 齒輪齒條 液壓缸 絲桿螺母 鋼絲繩 根據(jù)上述 ， 可建立 解形 態(tài) 學(xué)矩 陣 如表 3。從表 3中得到 組 合方案數(shù) 為 ： 5 4 3 4 4 4 4=15360 種 可選出代表性的三種方案作比較： 方案 I： 2+4+1+ 邁步式反鏟外齒回轉(zhuǎn)液壓挖掘機(jī) 方案 2+1+1+ 履帶式反鏟內(nèi)齒回轉(zhuǎn)混合動(dòng)力液壓挖掘機(jī) 方案 2+2+3+ 輪胎式反鏟內(nèi)齒回轉(zhuǎn)電動(dòng)液壓挖掘機(jī) 理方案的評(píng)價(jià)與決策 在上表的 15360 種 組 合方案中 ， 使用技 術(shù) 經(jīng)濟(jì)綜 合 評(píng) 價(jià)的步 驟 最后決策出最佳方案。 表 4 評(píng)價(jià)與決策 評(píng)價(jià)目標(biāo) 重要性系數(shù) 案 I 方案 案 O 內(nèi)容 參數(shù)值 評(píng)分1數(shù)值 評(píng)分1數(shù)值 評(píng)分1 行走速度 7 2 10 1 2 回轉(zhuǎn)速度 2 5 4 1 3 挖掘力 10 8 31 9 20 5 鏟斗容量 045 1 7 整機(jī)重量 2 8 3 8 5 5 特 殊作業(yè) 4 8 般 7 急?？刂?般 6 般 6 4 維護(hù) 單 8 般 6 4 安全 等 8 等 7 等 6 0 環(huán)保 等 5 等 7 等 9 8 8 1 0 1 011i j w g 0 1 011m a x 10j i j g w gw wW W W 通過表 4 可 得 最 佳 方 案 為 方 案 為 本 設(shè) 計(jì) ， 具 體 為 方案 2+1+1+履帶式反鏟內(nèi)齒回轉(zhuǎn)混合動(dòng)力液壓挖掘機(jī)。 3. 掘機(jī)總體設(shè)計(jì) 挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)、 液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置、回轉(zhuǎn)裝置和電氣控制等部分組成 5。由于挖掘機(jī)的工作條件惡劣，要求實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作很復(fù)雜，于是對(duì)它的總體設(shè)計(jì)的要求就相對(duì)的很高，需要在完整的了解它的整個(gè)工作原理、結(jié)構(gòu)、工作循環(huán)過程的基礎(chǔ)上，查閱相關(guān)最新的國(guó)際國(guó)內(nèi)最新研究資料，在現(xiàn)有機(jī)型的對(duì)比指引下，逐步完成對(duì)整個(gè) 本設(shè)計(jì)的基本思路： 9 9 在現(xiàn)有的 合現(xiàn)當(dāng)代的低碳環(huán)保的生活目標(biāo)，融合現(xiàn)代科技的機(jī)電液智能一體化發(fā)展模式，滲入更多的節(jié)約資源與能源的理念，將回轉(zhuǎn)系統(tǒng)部分的回轉(zhuǎn)馬達(dá)部分 等效的替換成以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)裝置。從而避免了液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本高，可靠性差，維修保壓麻煩的缺點(diǎn)，吸納了精確度高，調(diào)速準(zhǔn)確方便的優(yōu)點(diǎn)。另外隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展，很多挖掘機(jī)的研究都在回轉(zhuǎn)系統(tǒng)部分加裝了能量回收裝置，使得更多的能量得以再利用。 (1)將原挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)馬達(dá)等效替換為電動(dòng)機(jī)； (2)更改電動(dòng)機(jī)后減速機(jī)的設(shè)計(jì)； (3)更改后制動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)； (4)更改后混合動(dòng)力綜合控制器的設(shè)計(jì)； (5)更改后儲(chǔ)能裝置的設(shè)計(jì)（超級(jí)電容的選?。?； 柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)仍然還是主要的動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)除回轉(zhuǎn) 裝置以外的液壓泵及帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)，分別控制主閥和回轉(zhuǎn)電機(jī)控制器來(lái)控制整個(gè)挖掘機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并利用超級(jí)電容儲(chǔ)存回收回來(lái)的制動(dòng)能量及其它方面回收回來(lái)的能量。 機(jī)總體參數(shù)的初步確定 液壓挖掘機(jī)的主要參數(shù)有 機(jī)體 尺寸參數(shù)、重量參數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)功率參數(shù)等，通過理論分析或經(jīng)驗(yàn)計(jì)算以及使用單位的要求和制造廠商的生產(chǎn)條件等求得。各參數(shù)應(yīng)該滿足以下條件： （ 1） 滿足實(shí)際使用要求 實(shí)用性； （ 2） 適合于生產(chǎn)廠的制造條件 可能性； （ 3） 充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)功率 經(jīng)濟(jì)性； 量參數(shù)的初步確定 重量參數(shù)包括整機(jī)重量及各總成的重量。 機(jī)重量初步確定 整機(jī)重量可以通過市場(chǎng)上現(xiàn)有的小松 取得設(shè)計(jì)機(jī)重 G=33T。 由經(jīng)驗(yàn)公式： k G確定。 式中 各部分重量系數(shù)。 具體參數(shù)取值如下表所示。 表 5 挖掘機(jī)各總成重量的確定 名稱 重量系數(shù)t） 取值 (t) 平臺(tái) 10 10 底盤 4 反鏟作業(yè)裝置 體尺寸的初步確定 機(jī)體尺寸包括：機(jī)體的外形尺寸、工作裝置尺寸和工作尺寸等 6。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式： 3i k G確定，并根據(jù)小松公司現(xiàn)有的 列機(jī)型選用取值。 表 6 現(xiàn)有 項(xiàng) 目 單 位 作 重 量 t 33 額 定 功 率 45（ 180） 標(biāo) 準(zhǔn) 斗 容 能 最大 行走 速度 高 速 Km/h 速 Km/h 速 Km/h 斗挖掘力（最大） 3100 斗桿挖掘力（最大） 7400 尺 寸 全 長(zhǎng) 1140 全 寬 190 全 高 280 工 作 范 圍 最大挖掘高度 0210 最大卸載高度 110 最大挖掘深度 380 最大垂直挖掘深度 480 最大挖掘半徑 1100 在地面內(nèi)的最 大挖掘半徑 0920 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 名 稱 - 小松 定 轉(zhuǎn) 速 900 排 量 7 機(jī)體尺寸的確定 名稱 機(jī)體尺寸系數(shù) 計(jì)算結(jié)果 (取值 (履帶長(zhǎng)度 362 4625 履帶軌距 567 2590 轉(zhuǎn)臺(tái)寬度 887 3190 11 11 駕駛室高度 079 3100 轉(zhuǎn)臺(tái)底部離地高 283 1300 尾部半徑 079 3100 前部離回轉(zhuǎn)中心 347 1350 機(jī)棚總高 566 2580 履帶總高 026 1050 底架離地隙 49 450 臂鉸離回轉(zhuǎn)中心 81 485 臂鉸與液壓缸鉸距 62 965 動(dòng)臂轉(zhuǎn)角 - 40 斗桿轉(zhuǎn)角 50 滾盤外徑 443 1390 臂鉸離地高 053 2050 續(xù)表： 斗桿臂長(zhǎng) 774 5790 最大挖掘半徑 1066 11100 最大挖掘深度 220 7380 最大卸載高度 057 7110 最大挖掘高度 0260 10210 后端回轉(zhuǎn)半徑 432 3450 配重離地間隙 155 1185 最大垂直挖掘深度 415 6480 停機(jī)面挖掘半徑 090 10920 履帶接地長(zhǎng)度 689 3700 最小離地間隙 81 500 機(jī)及各部分結(jié)構(gòu)型式的初步確定 臂結(jié)構(gòu)型式的初步確定 反鏟動(dòng)臂可分為整體式和組合式兩類。整體 式動(dòng)臂有直動(dòng)臂和彎動(dòng)臂兩種。整體式動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉，剛度相同時(shí)重量較組合式動(dòng)臂輕 7。本設(shè)計(jì)中選用整體式動(dòng)臂。 + 12 12 1 2 3 4 5斗桿液壓缸 6 7 8 圖 5 整體式動(dòng)臂 盤行走裝置結(jié)構(gòu)型式的初步確定 行走裝置兼有液壓挖掘機(jī)的支撐和運(yùn)行兩大功能。挖掘機(jī)按行走裝置分履帶式、輪胎式和步履式三大 類。履帶行走裝置的特點(diǎn)是，驅(qū)動(dòng)力大（通常每條履帶的驅(qū)動(dòng)力可達(dá)機(jī)重的 35%，接地比壓小（ 40爬坡能力大（一般為 50%最大的可達(dá) 100%），且轉(zhuǎn)彎半徑小，靈活性好 8。 本設(shè)計(jì)選用履帶行走裝置。 圖 6 履帶式行走裝置 圖 7 履帶式行走裝置的結(jié)構(gòu)圖 1 - 導(dǎo)向輪； 2 - 履帶； 3 - 張緊裝置； 4 - 支重輪； 5 - 驅(qū)動(dòng)輪； 6 - 減速機(jī) 13 13 桿結(jié)構(gòu)型式的初步確定 斗桿的結(jié)構(gòu)型式往往取決于動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)型式，由于本設(shè)計(jì)中的動(dòng)臂選用的是整體式，故本設(shè)計(jì)中采用整體式斗桿。 圖 8 斗桿圖 動(dòng)型式的初步確定 底盤的動(dòng)力裝置和驅(qū)動(dòng)輪之間的傳動(dòng)部件總稱為傳動(dòng)系統(tǒng)。傳動(dòng)系統(tǒng)的功用是使動(dòng)力裝置輸出的功率傳給驅(qū)動(dòng)輪 9。傳動(dòng)系統(tǒng)把源動(dòng)力的輸出動(dòng)力經(jīng)過相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并根據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)特性的改變反過來(lái)調(diào)整源動(dòng)力的輸出特性，以滿 足不同工況下對(duì)源動(dòng)力輸出要求的匹配特性。傳動(dòng)系統(tǒng)大體可分為機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、液力機(jī)械傳動(dòng)及電力傳動(dòng)四種類型。本設(shè)計(jì)采用高壓變量系統(tǒng)，同時(shí)在回轉(zhuǎn)系統(tǒng)中嵌入機(jī)械傳動(dòng)，主要依靠行星齒輪減速器的齒輪傳動(dòng)。 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)型式的初步確定 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)時(shí)間約占整個(gè)工作循環(huán)時(shí)間的 50%能量消耗約占 25回轉(zhuǎn)液壓油路的發(fā)熱量約占液壓系統(tǒng)總發(fā)熱量的 30%10。因此，適當(dāng)?shù)?、合理地選擇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式，正確地、仔細(xì)的確定回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的各個(gè)主要參數(shù)，對(duì)整機(jī)的靈活運(yùn)轉(zhuǎn)起著舉足輕重的 作用。綜合考慮以上各因素，本設(shè)計(jì)采用了節(jié)能環(huán)保的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)：由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過凸緣聯(lián)軸器與行星減速機(jī)的聯(lián)接，到輸出齒輪軸與回轉(zhuǎn)支承的嚙合。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的重要機(jī)構(gòu)之一為回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)，它主要用于回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中支撐回轉(zhuǎn)平臺(tái)以上整個(gè)機(jī)體的重量。本設(shè)計(jì)中采選用單排四點(diǎn)接觸式滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，它具有結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)鋼球與圓弧滾道四點(diǎn)接觸，能同時(shí)承受較大的軸向力、徑向力和傾翻力矩。按照設(shè)計(jì)要求最終采用接觸角為 45的單排滾球式回轉(zhuǎn)支撐。如圖 9所示。 14 14 圖 9 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)圖 功率參數(shù)及發(fā)動(dòng)機(jī)的初步選定 機(jī)功率參數(shù)的初步確定 發(fā)動(dòng)機(jī)功率；液壓功率 發(fā)動(dòng)機(jī)功率可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 Nt=定，可得： P=580 發(fā)動(dòng)機(jī)的初步選定 發(fā)動(dòng)機(jī)選擇的好壞直接關(guān)系到整機(jī)動(dòng)力匹配特性的優(yōu)劣程度，因此為了以最少的成本和時(shí)間設(shè)計(jì)出最優(yōu)質(zhì)的挖掘機(jī)，設(shè)計(jì)中選定由小松工程機(jī)械有限公司生產(chǎn)的原裝小松 表 8 發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù) 型號(hào) 小松 式 水冷、四沖程、直噴 、渦輪增壓、機(jī)械式全程調(diào)速 進(jìn) 氣方式 增壓、 增壓中冷 氣缸數(shù) 程 35活塞排量 L 8 27 標(biāo)定功率 /轉(zhuǎn)速 180/1900 15 15 kW/r/轉(zhuǎn)速度、工作循環(huán)時(shí)間及生產(chǎn)率的估算 依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式： G=33T 1、 回轉(zhuǎn)速度： 1 6 ( m i n ) G r 其中系數(shù) K n=14 （ 由公式（ n=9.5(r/ 2、工作循環(huán)時(shí)間： 001 6k G()s 其中系數(shù) = 10 （ 由公式（ 001 6k G=上參數(shù)都是經(jīng)驗(yàn)公式的初步估算，如有需要可適當(dāng)調(diào)整。 4. 掘機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 查閱相關(guān)國(guó)內(nèi)國(guó)外最新挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)資料，挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)存在液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)和電機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)兩種類型。下面就這兩種回轉(zhuǎn)系統(tǒng)類型作出對(duì)比，并選出適合本設(shè)計(jì)創(chuàng) 新、環(huán)保要求的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)。 壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng) 液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要是由許多高壓液壓油路組成，通過改變液壓油的壓力大小來(lái)間接控制整機(jī)行走速度、回轉(zhuǎn)速度、挖掘力大小。液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的主要功能如圖 10 所示： 回轉(zhuǎn)馬達(dá)啟動(dòng)瞬間，高壓液壓油經(jīng) 時(shí)該壓力超過了與之連通的溢流閥極限壓力，將溢流閥瞬間打開獲得及時(shí)泄壓的目的；當(dāng)需要回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)，應(yīng)該及時(shí)的切斷供給油路，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的補(bǔ)油油路，使其兩端壓力 16 16 達(dá)到平衡。由于回轉(zhuǎn)馬達(dá)液壓制動(dòng)不能長(zhǎng)久保持，為了防止整機(jī)因停在傾斜地面上受重力作用而產(chǎn)生回轉(zhuǎn)，使 制動(dòng)長(zhǎng)久保持，回轉(zhuǎn)馬達(dá)設(shè)計(jì)有機(jī)械式制動(dòng)器 11。 1 延時(shí)閥 2 溢流閥 3 防反轉(zhuǎn)閥 圖 10 回轉(zhuǎn)馬達(dá)原理圖 上述的液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)可用簡(jiǎn)化的 型建模，如圖 11所示。 17 17 1 主控閥 2 溢流閥 3 單向閥 4 減速器 5 控制信號(hào) 6 離合器模塊 7 角度傳感器 8 回轉(zhuǎn)馬達(dá) 9 10 增益 11 比較器 12 控制信號(hào) 圖 11 液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型 液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的不足： （ 1）利用 液壓馬達(dá)來(lái)控制挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，效率較低，操作反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)； （ 2）回轉(zhuǎn)馬達(dá)啟動(dòng)時(shí) ,由于液壓泵輸出的流量大于馬達(dá)所需流量而產(chǎn)生溢流損失，造成能量損失 12； （ 3）液壓馬達(dá)油路的發(fā)熱量多，需要設(shè)計(jì)強(qiáng)大的散熱系統(tǒng)做后盾。 機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng) 混合動(dòng)力挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)原理如圖 12 所示：通過扳動(dòng)回轉(zhuǎn)先導(dǎo)手柄使相應(yīng)的壓力傳感器向混合動(dòng)力控制器發(fā)送電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制信號(hào)，進(jìn)而使超級(jí)電容放電，回轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng) 13。當(dāng)回轉(zhuǎn)平臺(tái)制動(dòng)時(shí)，回轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)力矩使回轉(zhuǎn)平臺(tái)停止，所發(fā)出的電能存儲(chǔ)在超級(jí)電 容中，以便在回轉(zhuǎn)平臺(tái)下次啟動(dòng)時(shí)加以利用。該系統(tǒng)通過使用效率較高的電動(dòng)機(jī)取代液壓馬達(dá)，從而使回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率大大提高。 18 18 上述的電機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)可用簡(jiǎn)化的 2 所示。1 回轉(zhuǎn)電機(jī) 2 3 減速器 4 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器 5角速度傳感器 6 控制信號(hào) 7 增益 8 比較器 9 控制信號(hào) 10 超級(jí)電容 圖 14 電機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型 電機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）可提高能量利用率； （ 2）有效回收回轉(zhuǎn)制動(dòng)所產(chǎn)生的能量以達(dá)到節(jié)能的目的。 基于如上所示，本設(shè) 計(jì)最終采用了電機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)。將原有的液壓馬達(dá)等效替換為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過設(shè)計(jì)的行星減速器，最終傳遞到回轉(zhuǎn)支撐的回轉(zhuǎn)滾盤，帶動(dòng)整個(gè)回轉(zhuǎn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)回轉(zhuǎn)過程。 轉(zhuǎn)支撐裝置類型的選擇 回轉(zhuǎn)支撐主要分為轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支撐和滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐。滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐廣泛用于全回轉(zhuǎn)的液壓挖掘機(jī)上，它是在普通滾動(dòng)軸承的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，結(jié)構(gòu)上相于放大了的滾動(dòng)軸承 14。 本設(shè)計(jì)中采用接觸角為 45的單排滾球內(nèi)齒式回轉(zhuǎn)支撐。其結(jié)構(gòu)如圖 13所示。 圖 13 回轉(zhuǎn)滾盤的結(jié)構(gòu)圖 19 19 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 （ 1）轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以根據(jù)最常用的工作裝置和最常遇到的工況來(lái)估算回轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 15。本機(jī)采用的是反鏟工作裝置，可按下列經(jīng)驗(yàn)公式估算 (G=33T）。 滿斗回轉(zhuǎn)： 353 )128 (J G k g m （ 有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式（ 得 335 4 5 8331 2 8 空斗回轉(zhuǎn)： 3053 )72 (J G k g m （ 有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式（ 得 3350 4 4 53372 （ 2）回轉(zhuǎn)起動(dòng)和制動(dòng)力矩的確定 回轉(zhuǎn)最大起動(dòng)力矩和最大制動(dòng)力矩不應(yīng)超過行走部分和地面的附著力矩 M 16。當(dāng)機(jī)械制動(dòng)時(shí)可取 0 ,僅靠液壓制動(dòng)時(shí)可取 0 . 70 ， 作用在轉(zhuǎn)臺(tái)上的最 大制動(dòng)力矩。 履帶式液壓挖掘機(jī)對(duì)地面的附著力矩可按下式 （ 求得： 434910 . () （ 有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式（ 得 1 5 5 9 1 1 0 34式中 G 整機(jī)重 量（ t） 附著力矩，對(duì)平履帶板取 帶筋履帶板取 挖掘機(jī)的履帶板推薦為平履帶板， 其制動(dòng) 力矩 . 5 0 . 70 ，經(jīng)過計(jì)算為 0 =93549 。 作用在轉(zhuǎn)臺(tái)上的最大起動(dòng)力矩一般小于最大制動(dòng)力矩，其比值對(duì)純液壓制動(dòng)為201 當(dāng)采用高速油馬達(dá)時(shí)取 0 =采用低速大扭矩液壓馬達(dá)時(shí)取0=所以，代入數(shù)據(jù)得 C= 。 （ 3）轉(zhuǎn)角范圍 一般中小型挖掘機(jī)轉(zhuǎn)角范圍 一般在 75 135之間，標(biāo)準(zhǔn) 轉(zhuǎn)角范圍 一般選在90 120間（本設(shè)計(jì)中取 =90）。 佳轉(zhuǎn)速計(jì)算 確定轉(zhuǎn)臺(tái)最佳轉(zhuǎn)速的原則是在經(jīng)常使用的轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，在角加速度和回轉(zhuǎn)力矩不超過允許值的情況下，請(qǐng)盡可能縮短回轉(zhuǎn)時(shí)間。在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)功率一定情況下決定平臺(tái)的最佳轉(zhuǎn)速 17。 由相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式： 61n （ 數(shù)據(jù)代入公式 （ 算得： 20 20 16 1 GK n (r/與總體設(shè)計(jì)中相符。 轉(zhuǎn)功率的計(jì)算 由轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)力矩公式： 0m a ： （ 將數(shù)據(jù)代入公式 （ ： 5 7 0 4 2 9 . 5P 3 6 . 3 79 5 5 0 2 0 . 7 8轉(zhuǎn)電機(jī)的選擇 各種電機(jī)在混合動(dòng)力系統(tǒng)中均有使用，其中永磁同步電動(dòng)機(jī) (18依靠永磁體產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng) ，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，運(yùn)行平穩(wěn)，可靠性好，控制相對(duì)簡(jiǎn)單 19。因此，本系統(tǒng)選用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)平臺(tái)。在回轉(zhuǎn)電機(jī)參數(shù)的選擇上，應(yīng)遵循等效替換原則，即所選擇的回轉(zhuǎn)電機(jī)性能等于或接近原液壓馬達(dá)的性能。 根據(jù)現(xiàn)有的 n ，取值 0n 為 1600r/ 總傳動(dòng)比為 a 液壓挖掘機(jī)的最大扭矩為 負(fù)g gg 負(fù) 式中 000負(fù)F 為負(fù)載受力大小 N； 土方質(zhì)量g 為土方密度 Kg/ 為鏟斗體積 值為 代入相關(guān)數(shù)據(jù)為 2 8 2 2 m a x 負(fù) 動(dòng)機(jī)輸出的最大扭矩為 1 82 822 4m a xm a x 總設(shè)行星齒輪減速器的效率為 90%，電機(jī)的儲(chǔ)備功率系 數(shù)為 需的電機(jī)的額定扭矩為 2 0 6 1 TTm a x 根據(jù)立式永磁同步電動(dòng)機(jī)（ 20選擇回轉(zhuǎn)電機(jī)的參數(shù)如表 9 所示。 表 9 回轉(zhuǎn)電機(jī)參數(shù)表 峰值功率 /7 額定功率 /2 峰值轉(zhuǎn)矩 /（ N m） 370 額定轉(zhuǎn)矩 （ N m） 215 最高轉(zhuǎn)速 （ r/ 2000 額定轉(zhuǎn)速 （ r/ 1600 轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)的選擇 本設(shè)計(jì)中的回轉(zhuǎn)支承選用滾動(dòng)軸承式。滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承與普通滾動(dòng)軸承相比，又具有其特點(diǎn) ：普通滾動(dòng)軸承的內(nèi)、外座圈的剛度依靠軸與軸承座的裝配來(lái)保證，而它則由轉(zhuǎn)臺(tái)和底架來(lái)保證 21。 21 21 （ 1）支承型式的選擇 在本次的液壓挖掘機(jī)設(shè)計(jì)中，選擇接觸角為 45的四點(diǎn)接觸球內(nèi)齒式回轉(zhuǎn)支承。 圖 14 單排四點(diǎn)接觸式回轉(zhuǎn)支承 （ 2）計(jì)算滾盤的外徑 3dD k G （ 式中 滾盤外徑的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取 數(shù)據(jù)代入公式 3d 以，算得 D=1443 （ 3）滾動(dòng)軸承的參數(shù) 雙排滾球式、四點(diǎn)接觸單排球式回轉(zhuǎn)支承可同時(shí)承受軸向力、徑向力和一定的傾翻力矩 22。因此本設(shè)計(jì)選用四點(diǎn)接觸單排球式回轉(zhuǎn)支承。 在 徐州恒瑞回轉(zhuǎn)支承有限公司網(wǎng)站上，通過聯(lián)系客服， 選擇出合適回轉(zhuǎn)支承的代號(hào)，將其參數(shù)列表如下。 表 10 回轉(zhuǎn)支承參數(shù) 序號(hào) 內(nèi)齒式 DL(外形尺寸 安裝尺寸 D(d(H(D1(13 390 1110 110 1337 3 390 1110 110 1337 裝尺寸 結(jié)構(gòu)尺寸 D2(n mm dm(L(n1(1163 40 26 8 5 1163 40 26 8 5 22 22 結(jié)構(gòu)尺寸 齒輪參數(shù) D3(d1(H1(h(b(x 1251 1248 100 10 90 251 1248 100 10 90 輪參數(shù) 齒輪圓周力 參考重量 M(De(z 正火 Z 104N 調(diào)質(zhì) T 104N （ 12 8 20 14 5 2 8 20 14 5 據(jù)表 10 中數(shù)據(jù)可得，本設(shè)計(jì)中選擇的型號(hào)代號(hào)為 轉(zhuǎn)循環(huán)時(shí)間計(jì)算 單斗液壓挖掘機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)特性單斗液壓挖掘機(jī)當(dāng)轉(zhuǎn)角較大時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)過程可由加速、勻速和減速三部分組成 23。但在本次設(shè)計(jì)中，單斗液壓挖掘機(jī)的時(shí)間由啟動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)時(shí)間、滿斗回轉(zhuǎn)時(shí)間、空斗回轉(zhuǎn)時(shí)間幾個(gè)部分組成。 本機(jī)總工作循環(huán)時(shí)間為 1 KG s 由經(jīng)驗(yàn)公式得出的時(shí)間 t=值為 15s。 根據(jù)回轉(zhuǎn)時(shí)間占工作循環(huán)時(shí)間的 2/3左右， t,由公式 3 0t（ 式中 滿斗回轉(zhuǎn)時(shí)間， 空斗回轉(zhuǎn)時(shí)間。 代入公式 據(jù)可得： 3 1 5t 5 . 4 7 824445143458s （ 1） 起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間 啟動(dòng)時(shí)間的確定很關(guān)鍵，啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)將影響機(jī)器的生產(chǎn)率，啟動(dòng)時(shí)間過短將引起過大的慣性力，從而使機(jī)器的零件損壞，通常取 38s24。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 J 17t 2m a xm a s （ 23 23 4 J m a xm a P hs （ 式中 起動(dòng)時(shí)間 制動(dòng)時(shí)間。 滿 斗 回 轉(zhuǎn) 加 速 結(jié) 束 時(shí) 的 轉(zhuǎn) 臺(tái) 角 速 度 ，9 m a xm a x s。 （ 2） 滿斗回轉(zhuǎn)時(shí)間 ()223m a s （ （ 3） 空斗回轉(zhuǎn)時(shí)間 4 5 82 4 4 4 t 33 0s （ 從而計(jì)算總的回轉(zhuǎn)時(shí)間 T= 5. 掘機(jī)傳動(dòng)計(jì)算 轉(zhuǎn)小齒輪參數(shù)的確定 內(nèi)嚙合小齒輪采用高移距高度變位，其齒數(shù) 1Z 12。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選選擇 1Z （推薦 16） ，變位系數(shù)（推薦 傳動(dòng)比分配 1212 式中 1z 為內(nèi)嚙合小齒輪齒數(shù)， 2z 為回轉(zhuǎn)支承齒圈齒數(shù)。 代入相關(guān)數(shù)據(jù) 6， 5 得 表 11 回轉(zhuǎn)小齒輪各參數(shù) 24 24 參數(shù) 代號(hào) 公式 內(nèi)嚙合小齒輪 回轉(zhuǎn)齒圈 分度圓直徑 d d=24 1050 齒頂圓直徑 da m(- 1022 da=m(z+2) 252 - 齒根圓直徑 df m(z+- 1085 175 - 齒厚 B - 92 90 齒數(shù) Z - 16 75 模數(shù) m - 14 14 壓力角 - 20 20 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比計(jì)算 減速器總傳動(dòng)比 12 （ 代入公式 （ 數(shù)據(jù)可得 此減速器總傳動(dòng)比為 表 屬于二級(jí) 25，因此減速器確定為二級(jí)行星齒輪減速器。 轉(zhuǎn)減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 本設(shè)計(jì)采用的是行星齒輪減速器。行星齒輪傳動(dòng)與普通定軸齒輪傳動(dòng)相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大、承載能力大以及傳動(dòng)平穩(wěn)和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn) 26。 轉(zhuǎn)減速器設(shè)計(jì)方案 選用兩級(jí)太陽(yáng)輪輸入、行星架輸出的形式串聯(lián)。高速級(jí)行星架與低速級(jí)太陽(yáng)輪之間用浮動(dòng)齒輪聯(lián)軸器聯(lián)接如圖 15 所示，從而達(dá)到高速級(jí)行星架與低速級(jí)太陽(yáng) 輪的浮動(dòng)均載的目的。兩級(jí)行星輪數(shù)都選 。 25 25 圖 15 二級(jí) 行星減速器 要參數(shù)的確定 總傳動(dòng)比為 i 查表 pp 速級(jí)齒數(shù)的確定 行星齒輪傳動(dòng)各齒輪齒數(shù)的選擇，除去應(yīng)滿足漸開線圓柱齒輪齒數(shù)的選擇原則外，還必須滿足傳動(dòng)比條件、同心條件等 27。 （ 1） 滿足傳動(dòng)比條件 z （ 2） 滿足裝配條件：保證多個(gè)行星輪均布裝入兩中心論的齒間 整數(shù) c（ （ 3） 同心條件：保證太陽(yáng)輪、內(nèi)齒圈和行星架軸線重合 11c1 ba （ （ 4） 滿足鄰接條件 11將齒輪參數(shù)代入后即： 1（ 選取高速級(jí)太陽(yáng)輪 1a 數(shù)為 17和行星齒輪數(shù)為 3 2c 。 根據(jù)內(nèi)齒輪 111 1 1 7 . 1 1 1 7 1 0 3 . 7 1 0 3 26 26 對(duì)內(nèi)齒輪齒數(shù)進(jìn)行圓整后，此時(shí)實(shí)際的 P 值與給定的 P 值稍有變化，但是必須控制在其傳動(dòng)比誤差范圍內(nèi)。實(shí)際傳動(dòng)比為 滿足要求。 根據(jù)同心條件可求得行星齒輪 432 171032 111c ab 所求得的 1用于非變位或高度變位的行星齒輪傳動(dòng)。再考慮到其安裝條件為： （整數(shù)） M zz 查表 431031711速級(jí)齒數(shù)的確定 （ 1） 滿足傳動(dòng)比條件 51222222 z 3） 滿足裝配