1、福建工程学院毕业论文 I 题目： 液压 挖掘机行走装置设计 专业名称： 机械制造及其自动化 班级： 机械 0805 姓 名： 黄华星 学 号： 0108107507 指导老师： 银光球 日 期： 福建工程学院毕业论文 I 液压挖掘机行走装置设计 摘要 ： 当今随着科技的不断进步与发展，各行各业都面临着技术的革新，同时也面临着来自多方面的挑战。而随着社会的发展进步，工程机械在各行各业中起到了举足轻重的地位。然而，在不同的环境下，对挖掘机等工程机械的大小、性能的要求有所不同， 各种性能参数决定其工作环境。工程机械在国民生产中有着很重要的位置，它在很大程度上取代了原始的、落后的生产工具，它在现今中国
2、和全世界 的飞速发展的今天功不可没。而挖掘机的行走装置是整个机械的支撑部分，它承受机械的自重及工作装置挖掘时的反力，使挖掘机稳定的支撑在地面工作，也是挖掘机在工作场地自由移位的装置。行走装置设计的好坏会影响挖掘机的机动性、爬坡能力、越野性能、接地比压以及挖掘机的稳定性等。 本设计的主要内容为： SY135C-8 型液压挖掘机底盘总体方案设计；绘制装配草图和总装配图；行走装置牵引力的计算；行走装置传动方案的选择和传动比的设计计算；一些主要零部件的强度校核；张紧装置、行走架和四轮一带的选型设计；绘制零、部件图和总装配图，编写 设计计算说明书。 本设计的主要特点是：本方案设计中提出多种方案，从理论上
3、、实际经验上、可靠性、可实现性、综合性能等进行方案比较，从而选择最佳方案。技术设计中应考虑总体配置合理、安全；选材、加工方法和技术条件可行；制图正确、标注齐全符合国家标准。充分注意整机各子系统之间的相关性，力求整机性能的一致性和最优化性。 关键字：液压挖掘机、行走装置、底盘。 液压挖掘机行走装置设计 II The design of Hydraulic Excavator Walking Device as technology continues to progress and development all walks of life are faced with technology i
4、nnovation, is also facing challenges from a wide range福建工程学院毕业论文 III 目录 目录 摘要 . I 1 绪论 . 1 .挖掘机行走装置的组成 . 国内外挖掘机行走装置的研究现状 1.2.1 行走装置的国外研究现状 . 2 1.2.2 行走装置的国内研究现状 . 3 1.3 液压挖掘机的分类与 优缺点及适用范圈 课题研究的主要内容 本设计所要完成的主要任务 课题研究的目的和意义 2 挖掘机行走装置的总体方案设计 . 6 履带式液压挖掘机的组成 挖掘机行走装置设计的依据 履带式行走装置的主要特点 . 7 设 计的主要参数 . 7 挖掘
5、机行走装置总体设计原则 挖掘机行走装置总体设计的方法 挖掘机行走 装置的动力装置的比较与选型 液压挖掘机行走装置设计 IV 行走装置传动方式的确定 机械式 .10 液力机械式 .10 全液压式（静液压式和液压机械式） .11 电力式 .12 行走装置行走方式的确定 液压挖掘机行走装置的设计原则 .12 液压挖掘机行走装置的介绍与比较 .13 3 挖掘机行走装置的详细设计 .16 3.1 行走装置的总体几何尺寸设计 3.2 行走装置驱动轮的设计 主要参数的确定 .19 强度校核 .20 行走装置轮边减速器的设计 行星齿轮的传动特点 .20 行星减速器传动方案的选定 .22 3.3.3 减速器传动
6、比的分配原则 .23 3.3.4 行星减速器齿轮的配齿 .23 行走装置功率及挖掘力的设计 3.4.1 发动机功率 .24 液压功率 .24 挖掘力参数 Pf 的计算 .24 最大转弯力矩的计算 .25 平均接地比压的计算 .25 行走装置的牵引力 计算 3.5.1 履带运行阻力计算 .26 3.5.2 牵引力的校核： .35 3.6 行走装置液压马达的选型 行走装置张紧机构的设计 液压挖掘机张紧装置的结构及工作原理 .39 福建工程学院毕业论文 V 履带式底盘对张紧装置的设计要求 .39 张紧弹簧的设计 .40 弹簧强度的校核 .45 张紧油缸主要尺寸的设计 .46 行走装置四轮一带等零件的
7、选型 履带的选型 .47 支重轮的选型 .48 托链轮的选型： .48 3.9.4 导向轮的选型 .49 3.9.5 驱动轮的设计 .50 3.9.6 行走架 .50 3.9.7 推土装置 .50 4 设计总结 .51 参考文献 .53 福建工程学院毕业论文 1 1 绪论 1.1 挖掘机行走装置的组成 履带式行走装置如图 所示由 四轮一带 （即引导轮 、支重轮 、托链轮 、驱动轮 、 履带 ），张紧装置 ，行走机构 ，行走架 ，推土装置 （选用）组成 。 图 履带式行走装置 挖掘机行走运行时，驱动轮在驱动力矩的作用下产生一个拉力，企图把履带从支重轮下拉出， 由于支重轮下的履带与地面间有足够的附
8、着力，阻止履带的拉出，迫使整机克服阻力向前移动使驱动轮卷动履带，导向轮再把履带铺设到地面上，从而使挖掘机沿着履带轨道向前持续运行。挖掘机转向时，由安装在两条履带上、分别由液压泵供油的行走马达通过对油路的控制，很方便地实现转向或就地转弯，以适应挖掘机在各种地面、场地上运动 。 下面介绍主要组成部分的功能和结构特点： 支重轮 ： 挖掘 机的重力通过支重轮传给履带，在挖掘和行走时还经常受到冲击，所以支重轮所承受的载荷很大，支重轮的工况恶劣，密封性要求可靠；支重轮的布置设计需考虑履带链轨的节距，以免引 起下车共振现象。 托链轮： 用于托起上部履带，防止其过度下垂。在托链轮的布置设计时，需考虑履带脱离驱
9、动轮的离去角和滑向引导伦的引入角，以减小履带运行过程时的内阻。托链轮的结构与支重轮类似，所以在有些挖掘机上用支重轮来替代 。 履带： 履带是将挖掘机的重力及工作和行走时的载荷传给地面。挖掘机履带按材质可以分为钢履带与 橡胶履带；钢履带耐磨性好，维修方便，经济性好因而运用普及；橡胶履带是为了保护路面不受损伤一般运用在小型液压挖掘机上。钢履带由履带板、链轨节、履带销轴和销套等组成；常用履带板分为单筋、双筋和三筋三种， 单筋履带板筋较高，易插入地面产生较大的牵引力，主要用于推土机上；双筋履带板筋稍矮易于转向，液压挖掘机行走装置设计 2 且履带板刚度较好，三筋履带板由于筋多，使履带板的强度和刚度都得以
10、提高，承重能力大， 所以在挖掘机上广泛应用，三筋履带板上有四个联接孔，中间有清泥孔，当链轨绕过驱动轮时可借助轮齿清除链轨节上的淤泥；相邻两履带板制成搭接部分， 防止履带板之间夹进石块而产生过高的张力。 导向轮 ： 导向轮用于引导履带正确运转，可以防止跑偏和越轨，大部分液压挖掘机的导向轮同时起到了支重轮的作用，这样可增加履带对地面的接触面积，减小比压。导向轮的轮面大多制成光面，中间有挡肩环作导向用，两侧的环面则能支撑轨链起支重轮的作用。导向轮的中间挡肩环应有足够的高度，两侧边的斜度要小，导向轮与最靠近的支重轮距离愈小则导向性能愈好。 驱动轮： 用来将行走机构的动力传递给履带，因此对驱动轮的主要要
11、求是啮合平稳，并在履带因销套磨损而伸长时，仍能很好啮合，不得有“跳齿”现象。履 带行走装置的驱动轮通常放在后部，这样既可缩短履带张紧段的长度，减少功率损失，又可提高履带的使用寿命。 1.2 国内外挖掘机行走装置 的研究现状 1.2.1 行走装置的国外研究现状 近些年来，随着微电子技术，计算机技术，制约技术通信技术等新技术的日益渗透 到液压挖掘机技术中，智能化的进一步运用，使得 动力系统内部一些制约元件能够随着挖掘机具体工作情况而改变，从 而提高工作效率，使操纵变得更容易。世界各工业发达国家的液压挖掘机技术得以迅速提高，像国外的这些厂家如日本的小松、日立、神钢、住友等，美国的卡特，韩国的大宇、现
12、代，尤其是德国的挖掘机，技术都已经很先进了。而今，挖掘机技术更是朝着智能、环保的方向进展，像 Carnegie Mellon 大学的自主装载系统、澳大利亚机器人中心、英国兰卡斯特大学的智能挖掘机等都在开始新兴技术的融合进展，上世纪 80 年代初 , 美国 KraftTeleRobtics 公司和 John Deere 公司等都相继成功开发出遥控挖掘机，日本小松制 作所以 PC200- 2 型液压挖掘机为基本机型进行遥控挖掘机研制 【 1】 。 如今，随着市政设施及公路养护压力的增加，工程机械行业主机面临着向更小发展的趋势，可靠耐用的小型工程机械将成为市场追逐的热点之一 。 因此，与其相配套的基
13、础零部件也需要向体积更小效率更高以及寿命更长发展 。 同时，各类吨位工程机械造型外观的升级也对基础件的空间占用设计提出了更高的要求 【 2】 。所以挖掘机逐渐的向节约空间的紧凑型方向发展，本设计将对行走装置向这方面进一步改善。 福建工程学院毕业论文 3 据统计， 2011 年 11月份，主要合资生产企业斗山、小松、日立分别实现销 售 1513、2000 和 1451 台，同比增长 6.9%、 38.4%和 34%；市场份额 10.5%、 13.9%和 10.1%，同比下降 5.7、 2.6 和 2.3 个百分点。 11 月份，民族挖掘机品牌三一、山河智能、柳工和厦工销量 2105、 391、
14、475 和 205台，同比分别增长 297.2%、 98.5%、 70.9%和 105%；市场份额 14.7%、 2.7%、 3.3%和 1.4%，同比分别上升 8.6、 0.5、 0.1 和 0.3 个百分点；其中三一单月份额首次跃居行业第一，这也是三一历史上单月份额最高的一个月。前 11 个月累计，斗山、小松 、日立份额分别下降 2.24、 0.95 和 1.37 个百分点；三一、厦工和柳工分别提升 1.81、 0.46 和 0.12 个百分点 【 3】 。 面对国内挖掘机的发展前景，我们应看准时机打出自己的品牌，抢占市场，从而提高国际知名度。 1.2.2 行走装置的国内研究现状 从国内挖
15、掘机的市场和企业的发展状况，我们不难看出国内挖掘机的行走装置发展存在着几个问题 【 4】 ： 结构单一，没有自己的品牌； 配套系统不健全，产品自主开发能力不足； 很多企业一哄而上，没有优化资源，将企业做大形成强有力的竞争力。 同时， 国产挖掘机规格主要集中在 30t 以下， 6t 以下的规格比较齐全，以 1.5t-30t基本形成系列， 200t 以上基本空白，因此我国挖掘机还处于 “ 进展期 ” 。我国挖掘机企业在研发系统和试验系统建设方面雏形难见，产品的开发基本上处于仿造阶段，电控技术只有山东众友等少数公司自己开发，大多数企业都在选购。节能减排，降噪安全部件精细作业的工作装置、不同功能的附属
16、装置等方面的研发个别企业才刚刚起步，大多数企业没有能力涉及。目前我国挖掘机的质量问题主要体现在：结构件、电控、发动机、液压件等核心部件，以及诸如轴销、司机室、四轮一带等 其他部件。国内挖掘机厂家诸如广西玉柴、柳工股份、三一重工、河北宣工、徐工、山河智能、龙工集团等，正在崛起的江西南特、桂林华力、湖南九五重工、南昌华工、大连黑猫、合肥振宇等 。 但是，小型液压挖掘机发展迅速，因为其兼具有中型挖掘机的多项功能，又具有运输、能耗、灵活性、适应性等方面优势。而且价格低、重量轻保养维修方面等优点得到广泛的应用 【 5】 。故此在本设计主要针对小型挖掘机，同时对其中涉及的零部件进行规划性的设计，以方便实现
17、流水线生产。 液压挖掘机行走装置设计 4 1.3 液压挖掘机的分类与优缺点及适用范圈 按行走方式分类 轮胎式：液压挖挖掘机它可以分为标准汽车底盆、特种汽车底盘、轮式拖拉机底盘和专用轮胎底盘式。轮胎式液压挖掘机主要用于城市建筑等部门。 履带运行和支撑装置：这种装置可分为刚性多支点和刚性少支点、挠性多支点和挠性少支点四种。斗容量大于 的挖掘机多用履带行走装，履带式挖掘机主要用于露天开采和矿场开矿。 迈步式运行装置：这种装置又可分为偏心轮式、绞式、滑块式和液力式。迈步式又称步行式 挖掘机主要用在松软土壤和沼泽地等接地比较小的工作场所的剥离作业。有些大型采砂场也使用这种迈步式挖掘机。 1.4 课题研究的主要内容 ）了解挖掘机的组成，以及挖掘机各种行走装置的优缺点。 ）熟悉行走装置的设计流程。 ）根据工作要求正确选用行走装置的设计方案。 ）根据相关的基本参数，进行挖掘机行走装置的设计。 ）绘制行走装置的装配图及零件图。 ）整理资料，撰写论文。 本设计所要完成的主要任务 ）行走机构的总体结构方案设计，绘制草图和总装配图； ）液压马达的选型设计及减速器传动比设计； ）行走装置的选型及设计； ）张紧装置的选型及设计； ）履带链环的选型及设计； ）支重轮、托链轮、履带的选型 ； ）所有零、部件设计计算、绘制零、部件图。
