畢業(yè)設計（論文）-180型液壓挖掘機行走機構減速器設計 1

1、全日制普通本科生畢業(yè)論文180型液壓挖掘機行走機構減速器設計The Design on the Overall Walking Device and Reducer of the 180 Hydraulic Excavator由于局部原因，說明書已刪除大局部，完整版說明書，CAD圖紙等，聯(lián)系153893706學生姓名： 學 號：年級專業(yè)及班級：2021級機械制造及其自動化5指導老師及職稱：學 部：理工學部提交日期：2021年5月目 錄 HYPERLINK l _Toc22193 摘要1 HYPERLINK l _Toc22193 關鍵詞11 前言 HYPERLINK l _Toc22193 2

2、TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc22193 第一章 緒論2 HYPERLINK l _Toc10367 1.1 液壓挖掘機在現(xiàn)代化建設中的作用2 HYPERLINK l _Toc3775 1.2 液壓挖掘機的工作特點和根本類型3 HYPERLINK l _Toc14197 1.2.1 液壓挖掘機的主要優(yōu)缺點3 HYPERLINK l _Toc5264 HYPERLINK l _Toc11360 1.4 課題設計的目的和意義4 HYPERLINK l _Toc1009 1.5 本設計所要完成的主要任務4 HYPERLINK l _Toc3720 第二章 減速器的方案設

3、計5 HYPERLINK l _Toc16814 2.1 減速器的功用及分類5 HYPERLINK l _Toc16814 2.2 減速器方案的選擇及傳動方案確實定 6 HYPERLINK l _Toc6014 2.2.1 減速器方案的選擇7 HYPERLINK l _Toc23868 2.2.2 行星減速器傳動方案的選定8 HYPERLINK l _Toc14245 2.2.3 減速器傳動比的分配8 HYPERLINK l _Toc14245 2.2.4 傳動比公式推導8 HYPERLINK l _Toc25069 2.3 行星減速器齒輪配齒與計算9 HYPERLINK l _Toc1669

4、9 2.3.1 行星排齒輪的配齒9 HYPERLINK l _Toc10444 2.3.2 行星齒輪模數(shù)計算與確定10 HYPERLINK l _Toc16857 2.4 嚙合參數(shù)計算11 HYPERLINK l _Toc9951 2.5 變位系數(shù)選取12 HYPERLINK l _Toc18680 2.6 各行星齒輪幾何尺寸計算13 HYPERLINK l _Toc2593 2.6.1 第排行星齒輪的幾何尺寸13 HYPERLINK l _Toc16255 2.6.2 第排行星輪的幾何尺寸16 HYPERLINK l _Toc10056 2.7 各行星齒輪強度校核19 HYPERLINK l

5、 _Toc16630 2.7.1 太陽輪和行星輪接觸疲勞強度校核19 HYPERLINK l _Toc1729 2.7.2 太陽輪和行星輪彎曲疲勞強度校核21 HYPERLINK l _Toc11022 2.7.3 內齒輪材料選擇22 HYPERLINK l _Toc4746 第三章 減速器結構的設計23 HYPERLINK l _Toc32411 3.1 齒輪軸的設計計算23 HYPERLINK l _Toc13261 3.2 傳遞連接24 HYPERLINK l _Toc17718 3.3 軸承選用與校核與其他附件說明24 HYPERLINK l _Toc26221 3.3.1 軸承選用與

6、校核24 HYPERLINK l _Toc2338 3.3.2 其他附件說明26 HYPERLINK l _Toc20835 第四章 設計工作總結26 HYPERLINK l _Toc28158 參考文獻27 HYPERLINK l _Toc23366 致 謝2 PAGEREF _Toc23366 7 HYPERLINK l _Toc16792 附 錄 PAGEREF _Toc16792 28180型液壓挖掘機行走機構減速器設計 摘 要：本次設計的主要內容為：行星減速器及零部件的設計計算，主要零件強度校核；繪制零、部件圖和總裝配圖，編寫設計計算說明書。 本設計的主要特點是：方案設計中提出多種方

7、案，從可靠性、可實現(xiàn)性、綜合性能等進行方案比擬，選擇方案。技術設計中應考慮總體配置合理、平安；選材、加工方法和技術條件可行；制圖正確、標注齊全符合國家標準。充分注意整機各子系統(tǒng)之間的相關性，力求整機性能的一致性和最優(yōu)化性。 關鍵詞：液壓挖掘機；行星減速器；強度校核AbstractAbstract:The design of the main features are: design in a variety of programmes, from the reliability, can be realized, such as comprehensive performance progra

8、mme, the options. Technical design should be considered in the overall allocation of reasonable safety; selection, processing methods and technical conditions feasible; correct mapping, tagging complete with national standards.full attention to the relationship between the various subsystems, to the

9、 consistency and performance optimization of. KeyWords: Planetary reducer,Tensioning device.前言液壓挖掘機是工程機械的一個重要品種，是一種廣泛用于建筑、鐵路、公路、水利、采礦等建設工程的土方機械。它的開展與應用反映了一個國家施工機械化的水平。液壓挖掘機由發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、回轉機構、工作裝置、底盤五局部組成。發(fā)動機的作用是提供動力；液壓系統(tǒng)功能是把發(fā)動機機械能以油液為介質，利用油泵轉變?yōu)橐簤耗軅魉徒o油缸、馬達等，再傳動各個執(zhí)行機構，實現(xiàn)各種運動；回轉機構是實現(xiàn)轉臺的回轉；工作裝置的作用是進行作業(yè)；底盤的作

10、用是承重、傳力并保證滿足對車速、牽引力和行駛方向的要求。底盤是組成整體的主要局部，行走機構的性能優(yōu)劣直接影響整機的使用性能、經(jīng)濟性能，因此著力研究液壓挖掘機的底盤具有十分重要的意義。第一章 緒論1.1 液壓挖掘機在現(xiàn)代化建設中的作用液壓挖掘機是在機械傳動挖掘機的根底上開展起來的。它的工作過程是以鏟斗的切割刃切削土壤，鏟斗裝滿后提升、回轉至卸土位置，卸空后的鏟斗再回到挖掘位置并開始下一次的作業(yè)。因此，液壓挖掘機是一種周期作業(yè)的土方機械。液壓挖掘機與機械傳動挖掘機一樣，在工業(yè)與民用建筑、交通運輸、水利施工、露天采礦及現(xiàn)代化軍事工程中都有著廣泛的應用，是各種土石方施工中不可缺少的一種重要機械設備。在

11、建筑工程中，可用來挖掘基坑、排水溝，撤除舊有建筑物，平整場地等。更換工作裝置后，可進行裝卸、安裝、打樁和拔除樹根等作業(yè)。在水利中，可用來開挖水庫、運河、水電站堤壩的基坑、排水或灌溉的溝渠，疏浚和挖深原有河道等。在鐵路、公路建設中，用來挖掘土方、建筑路基、平整地面和開挖路旁排水溝。在石油、電力、通信業(yè)的根底建設及市政建設中，用來挖掘電纜溝和管道溝等。在露天采礦場上，可用來剝離表土、采掘礦石或煤，也可用來進行堆棄、裝載和鉆孔等作業(yè)。在軍事工程中，可用來筑路、挖壕溝和掩體、建造各種軍事建筑物。 的液壓挖掘機挖掘級土壤時。每班生產(chǎn)率大約相當于300400和工人一天的工作量。因此，大力開展液壓挖掘機，對

12、于提高勞動生產(chǎn)率和加速國民經(jīng)濟的開展具有重要意義。1.2 液壓挖掘機的工作特點和根本類型 液壓挖掘機的根本類型及主要特點液壓挖掘機的種類繁多，可以從不同角度對其來寫進行劃分。根據(jù)液壓挖掘機主要機構傳動來寫劃分根據(jù)液壓挖掘機主要機構是否全部采用液壓傳動，分為全液壓傳動和非全液壓或稱半液壓傳動兩種。如圖1.1和圖1.2所示為某小型和中型液壓挖掘機。圖1.1 小型全液壓挖掘機 圖1.2 中型全液壓挖掘機Figure 1.1 small hydraulic excavator Figure 1.2 medium full hydraulic excavator2根據(jù)行走機構的類型劃分根據(jù)行走機構的不同

13、，液壓挖掘機可分為履帶式、輪胎式、汽車式、懸掛式和拖式。根據(jù)工作裝置劃分根據(jù)工作裝置結構不同，可分為鉸鏈式和伸縮臂式挖掘機，鉸鏈式工作裝置應用較為普遍。 這種挖掘機的工作裝置靠各構件繞鉸點轉動來完成作業(yè)。伸縮臂式挖掘機的動臂由主臂及伸縮臂組成，伸縮臂可在主臂內伸縮，還可以變幅。伸縮臂前端裝有鏟斗，適于進行平整和清理作業(yè)，尤其是休整溝坡。1.3 課題設計的目的和意義液壓挖掘機在工業(yè)與民用建筑、道路建設、農(nóng)田水力、油田礦山、市政工程、機場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械化水平。該課題結合機械設計專業(yè)的教學內容和國內外液壓挖掘機的應用與開展。對履帶式液壓挖掘機底盤作較深

14、入的分析研究。根據(jù)設計依據(jù)及要求，完成挖掘機行走機構總體及減速器設計，進一步掌握挖掘機的設計方法和步驟。通過畢業(yè)設計，使我們進一步穩(wěn)固、加深對所學的根底理論、根本技能和專業(yè)知識的掌握，使之系統(tǒng)化、綜合化；培養(yǎng)我們獨立思考、獨立工作和綜合運用已學知識分析與解決實際問題的能力，尤其注重培養(yǎng)我們獨立獲取新知識的能力；培養(yǎng)我們在方案設計、設計計算、工程繪圖、文字表達、文獻查閱、計算機應用及工具書使用等方面的根本工作實踐能力；使我們樹立具有符合國情和生產(chǎn)實際的正確設計思想和觀點，樹立嚴謹、負責、實事求是、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。1.4 本設計所要完成的主要任務1.減速器的

15、功用及分類；2.減速器方案的選擇及傳動方案確實定；3.行星減速器齒輪配齒與計算；4.減速器結構的設計；5.軸承選用與校核與其他附件說明；6.所有零、部件設計計算、繪制零、部件圖。第二章 減速器的方案設計180型液壓挖掘機減速機構的設計是本次設計的一個重要環(huán)節(jié)。減速器是應用于原動機和工作機之間的獨立傳動裝置。減速器的主要功能是降低轉速，增大扭矩，以便帶動大扭矩的機械。由于其結構緊湊、效率較高、傳遞運動準確可靠、使用維護簡單，并可成批生產(chǎn)，故在現(xiàn)代工程機器中應用很廣。2.1 減速器的功用及分類此處已刪除 a軸固定行星減速器 b齒圈固定行星減速器圖2.5 行星減速器Figure 2.5 a plan

16、etary reducer2 減速器傳動比的分配 由于單級齒輪減速器的傳動比最大不超過10，當總傳動比要求超過此值時，應采用二級或多級減速器。此時就應考慮各級傳動比的合理分配問題，否那么將影響到減速器外形尺寸的大小、承載能力能否充分發(fā)揮等。根據(jù)使用要求的不同，可按以下原那么分配傳動比： (1)使各級傳動的承載能力接近于相等； (2)使減速器的外廓尺寸和質量最小； (3)使傳動具有最小的轉動慣量； (4)使各級傳動中大齒輪的浸油深度大致相等。2 傳動比公式推導對于a圖的傳動公式推導如下：運動學方程為： 2.1 2.2式中：為對應的太陽輪轉速；為對應的齒輪圈轉速；為對應的行星架轉速。為特性參數(shù)，為

17、對應的齒圈與太陽輪齒數(shù)之比下同連接方程為：0將連接方程代入運動方程，解得傳動比i為： 2.3其中負號表示，太陽輪輸入與齒圈的輸出轉向方向相反。2.3 行星減速器齒輪配齒與計算2 行星排齒輪的配齒行星排的正確嚙合和傳動，應滿足四個配齒條件，即是傳動比條件、同心條件、裝配條件以及相鄰條件。根據(jù)的傳動比范圍=3344，由表14-5-取行星輪數(shù)目C=3，查表3-配齒，可得如下可行傳動比方案： =38.998 =38.64 =33.982 =41.625 =43.62 =38.64 該設計的傳動比選擇方案，配齒結果如下表2.1所示： 表2.1 雙行星排各齒輪齒數(shù) Table 2.1 dual plane

18、tary row number the gears排數(shù)太陽輪A齒數(shù)行星輪C齒數(shù)齒圈B齒數(shù)行星輪數(shù)目第行星排1233783第行星排18307832 行星齒輪模數(shù)計算與確定按照接觸強度初步計算A-C傳動的中心距和模數(shù)，根據(jù)第三章的參數(shù)每條履帶的牽引力為7.2噸，那么驅動輪的扭矩,為： = 2.4331 式中：為單條履帶的行走牽引力噸； 為驅動輪節(jié)圓半徑mm。那么太陽輪的輸入轉矩為： = 2.5 = 式中： 為太陽輪的輸入轉矩； i 為總傳動比； 0.9。 齒數(shù)比u2.75，查表14-5-選取太陽輪和行星輪的材料為20CrMnTi，滲碳淬火處理，齒面硬度分別為6062HRC和5658HRC，查表14

19、-1-得=1500和=340，太陽輪和行星輪的加工精度為6級。內齒輪采用42CrMo，調質硬度207269HB，查表14-1-得=780和=260，內齒輪的加工精度為7級。根據(jù)公式得許用接觸應力：= (2.6) = 根據(jù)表14-1-選取齒寬系數(shù)2，取K=1.5，查表14-1-取系數(shù)值為483，那么初步中心距為： = (2.7) = mm下面由中心距初步估算模數(shù)m得： m = (2.8) = 查表14-1-取模數(shù)標準系列值：m =5m的含義下同。2.4 嚙合參數(shù)計算第行星排的中心距。太陽輪和行星輪： = 2.9 = = 112.5 mm 行星輪 和內齒輪： = 2.10 = =112.5 mm因

20、為=，所以，此行星排不需要角度變位。第行星排的中心距。太陽輪和行星輪： = 2.11 = = 120 mm 行星輪 和內齒輪： = 2.12 = =120 mm因為=，所以，此行星排不需要角度變位。據(jù)以上條件知，=120。根據(jù)齒數(shù)總和=+=12+33=45,齒數(shù)比u=2.75，查圖13-1-，取=0.42，所以=0.42。其中行星輪和內齒圈為負變位，太陽輪為正變位，下面將各齒輪的變位系數(shù)列于表2.2 表2.2 各齒輪變位系數(shù)Table 4.2 each gear shift coefficient齒輪太陽輪A行星輪C內齒圈B變位系數(shù)2.6 各行星齒輪幾何尺寸計算2 第排行星齒輪的幾何尺寸1太陽

21、輪幾何尺寸為了直觀方便，現(xiàn)將太陽輪各尺寸計算列于下表2.3。為了表述簡潔，以下幾個齒輪的幾何尺寸計算表中與前面重復出現(xiàn)的參數(shù)將不再贅述其意義。表2.3 第排行星排太陽輪幾何尺寸Table 2.3 the first row planets round the sun row geometry size工程代號直齒輪外嚙合計算公式及說明計算結果/mm分度圓直徑60齒頂高式中：為齒頂高系數(shù)，取標準值=1齒根高式中：為齒頂隙系數(shù)，取標準值齒全高齒頂圓直徑齒根圓直徑節(jié)圓直徑式中：表示第排中行星輪齒數(shù)，中心距60基圓直徑式中：為分度圓壓力角，取標準值齒頂圓壓力角表2.3續(xù)工程代號直齒輪外嚙合計算公式及說

22、明計算結果/mm重合度對于直齒輪縱向重合度=0，總重合度式中：2行星輪幾何尺寸 表2.4為行星輪的幾何尺寸設計表2.4 第排行星輪幾何尺寸Table 2.4 the first row of the planet round geometry size工程代號直齒輪按照外嚙合計算公式及說明計算結果/mm分度圓直徑165齒頂高式中：為齒頂高系數(shù)，取標準值=1齒根高式中：為齒頂隙系數(shù)，取標準值齒全高齒頂圓直徑齒根圓直徑節(jié)圓直徑165表2.4續(xù)工程代號直齒輪按照外嚙合計算公式及說明計算結果/mm基圓直徑式中：為分度圓壓力角，取標準值155齒頂圓壓力角重合度=3內齒圈幾何尺寸計算 表2.5為內齒圈的幾

23、何尺寸計算過程：表2.5 第行星排內齒圈幾何尺寸Table 2.5 the first planet gear geometry size within the circle line工程代號直齒輪內嚙合計算公式及說明計算結果/mm分度圓直徑390齒頂高式中：為齒頂高系數(shù)，取標準值=1是為了防止過渡曲線干預而將齒頂高系數(shù)的量。此處=0.195。齒根高齒全高齒頂圓直徑齒根圓直徑表2.5續(xù)工程代號直齒輪內嚙合計算公式及說明計算結果/mm節(jié)圓直徑390基圓直徑式中：為分度圓壓力角，取標準值齒頂圓壓力角重合度對于直齒輪縱向重合度=0，總重合度式中：為行星輪的齒頂圓壓力角，見表2.4計算2 第排行星輪的

24、幾何尺寸第排行星齒輪的模數(shù)，變位系數(shù)等都與第行星排的相同。下面將其計算過程列于表2.6和表2.7中。此處已刪除式中：為當量動載荷； 為溫度系數(shù)，取=1； 為計算指數(shù)，對于滾子軸承=； 為軸承的轉速； 為軸承預期使用壽命。下面對這些參數(shù)進行計算選取：由于是直齒圓齒輪嚙合傳動，軸承裝在銷套上面。故其受的軸向載荷較小，忽略計算，根據(jù)表13-查取載荷系數(shù)=1.5，那么當量動載荷為： 3.4式中根據(jù)齒輪嚙合傳動時徑向力進行計算： 3.5式中：為嚙合角，經(jīng)第四章計算知=。由前章3.16式知圓周力，所以，軸向力=0。X、Y分別為徑向和軸向動載荷系數(shù)，由表13-查取X =1,Y =0。從而 。 軸承的轉速近似

25、取行星輪的轉速 = 3.6 = 按照前章，=103658=29200,將得到的參數(shù)帶入3.3式： KN，故滿足設計要求。按照相同的方法，第二排行星輪處的軸承選用圓錐滾子軸承30206，經(jīng)檢驗滿足要求。3 其他附件說明減速器的潤滑采用飛濺潤滑，為防止漏油，在所需處設置的密封圈或者擋油環(huán)。在裝配所需要防止零部件穿動處設置套筒或者墊板。減速器具體結構見附錄其裝配圖和各零件圖.第四章 設計工作總結 本設計是基于市場產(chǎn)品180型液壓挖掘機的主要部件的研發(fā)、設計過程。通過參觀實習了解產(chǎn)品特性，對液壓挖掘機的減速器的計、研究，是一次理論與實踐相結合的有益探索、學習。對設計全文總結如下： 1以液壓挖掘機的工作

26、特點為例分析了其在工程機械中的地位和其在國家現(xiàn)代化建設中的作用。并闡述了國外同行業(yè)的開展現(xiàn)狀和液壓挖掘機的開展趨勢以及在我國高校開展本科課題研究的重要意義。 2從總體方案設計入手，系統(tǒng)分析比擬了幾種工作裝置、傳動方式的優(yōu)缺點，并對回轉機構、行走方式及動力裝置進行了初步闡述和選擇。 3通過主要參數(shù)計算，確定了液壓挖掘機在作業(yè)過程中所需的動力，得出了與工況相適應的主要設計參數(shù)。 4本設計主要闡述了行走減速器的設計計算，從減速器型式的選擇到各零部件的設計校核。有效地解決了行星齒輪的配齒問題，另外在齒輪設計過程中采用了高度變位設計，使得齒輪的齒數(shù)大大減少并防止了加工過程中少齒數(shù)所帶來的根切問題。使減速

27、器在結構上充分利用了內嚙合承載能力大和內齒圈的可容體積，從而有效縮小了其外廓尺寸，使其體積小、質量小、結構非常緊湊，且承載能力大。通過此，不僅在理論上深化了認識，同時也從一定程度上提高了解決問題的能力。本設計中的行走減速器的傳動系統(tǒng)采用了斜盤式軸向柱塞馬達和三行星輪雙行星排共齒圈式結構具有一定的新穎性，它的特點是：這種機構液壓系統(tǒng)壓力可高達以上，馬達轉速一般在2200r/min以內，雙行星排具有較大的傳動性，省去了定軸齒輪的傳動，結構緊湊，適用于專業(yè)化批量生產(chǎn)。有利于更進一步研究高性能的減速器，提高產(chǎn)品競爭力。朝著現(xiàn)代工程機械的開展方向大力開展液壓挖掘機，設計制造更多高性能的產(chǎn)品才能提高我國該行業(yè)在世界同行的技術水平和競爭力，進而我國現(xiàn)代化建設中發(fā)揮更大的作用，這是我國工程技術人員義不容辭的責任。參考文獻1張光裕，等.工程機械底盤設計M.北京：機械工業(yè)出版社，19852王建.工程機械構造M.北京：中國鐵道出版社，19963唐經(jīng)世.工程機械M.北京：中國鐵道出版社，19964饒振綱.行星齒輪傳動設計M.北京：化學工業(yè)出版社，20035孔德文，趙克