YW0.2型小型液压挖掘机底盘系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 - 1 - 页 摘 要 挖掘机，又称挖掘机械（ 是用铲斗挖掘高于或低于承 载 面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，而挖掘机作为工程建设中最主要的工程机械机型之一，其正确的选型也就显得更为重要。 在参照和分析履带式挖掘机的基础上，对小型液压挖掘机进行设计。本次设计的主要内容是挖掘机的底盘部分。 挖掘机的底盘部分主要包括车架、行走装置和悬架三部分。行车架是整体骨架，用来安 装所有的总成和部件。行走装置用来支持机体，把动力装置传到驱动轮上的驱动转矩和旋转运动变为车辆工作与行驶所需的驱动力和速度。悬架是车架和行走装置之间互相传力的连接装置。 本文在详述 履带行走装置整体设计 的基础上， 又 对 驱动轮、拖链轮、导向轮、支重轮 结构进行了设计，对一些关键部分进行了设计 校核 计算。 对各个轮的加工工艺有粗略的描述。 关键词 ： 挖掘机，行走装置，四轮一带，张紧装置 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 - 2 - 页 is is to or or to of in is of of of is to On of of is is to to on a is a In on on of of of a 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 - 1 - 页 目 录 1 绪论 . - 1 - 言 . - 1 - 课题的目的和意义 . - 1 - 掘机的功能 . - 2 - 掘机的发展现状及趋势 . - 3 - 计的要求 . - 4 - 能要求 . - 4 - 2 设计综述 . - 6 - 计课题 . - 6 - 计目的 . - 6 - 计的原始数据（主要技术性能参数） . - 6 - 计方案的确定 . - 6 - . - 6 - . - 7 - . - 7 - 法、思路 . - 8 - 3 挖掘机的行走机构 . - 9 - 述 . - 9 - 带式行走装置的构造 . - 9 - . - 10 - . - 11 - . - 12 - . - 14 - . - 15 - . - 15 - . - 16 - . - 17 - 带式行走装置的特点 . - 18 - 4 动力系统 . - 19 - 械在行驶作业中的阻力 . - 19 - 掘机在牵引工况时牵引力和牵引功率平衡 . - 20 - . - 20 - 引功率的平衡 . - 21 - . - 21 - 压马达和发动机的选择 . - 22 - . - 22 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 - 2 - 页 . - 23 - . - 24 - 带的设计 . - 24 - . - 24 - . - 24 - . - 26 - . - 26 - . - 26 - 动轮的设计 . - 28 - . - 28 - . - 29 - . - 29 - 重轮的设计 . - 30 - . - 31 - . - 31 - . - 32 - . - 32 - 带轮的设计 . - 34 - 向轮的设计及其校核 . - 35 - . - 35 - . - 35 - . - 36 - 紧装置的设计 . - 37 - . - 37 - . - 38 - 6 行走架的设计 . - 41 - 7 结论 . - 44 - 课题展望 . - 44 - 参考文献 . - 45 - 附录 . - 46 - 致谢 . - 47 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 - 1 - 页 1 绪论 言 挖掘机是一种重要的工程机械，广泛应用于房屋建筑、道路工程、水利建设、农田开发、港口设计、国防工程等的土石方施工和矿山采掘工业中。对减轻繁重的体力劳动、保证工程质量、加快建设速度、提高劳动生产率起巨大的作用。 我国小型挖掘机市场发展速度非常可观，是带动我国工程机械行业特别是挖掘机行业发展的一股重要力量，也是推动我国挖掘机行业利润增长的主要力量支撑，有着举足轻重的地位。小型挖掘机以其小巧、灵活、多功能、高效的独特优势，日益成为土方工程应用 的理想设备，用户需求不断扩大 。 挖掘机在近年来发展迅速，由于机电一体化的运用和三维仿真技术以及虚拟样机设计技术的发展，挖掘机在方面的性能都得到极大的提高。 课题的目的和意义 小型多功能液压挖掘机通常指标准斗容在 下，或指机重在 8T 以内的挖掘机产品，产品归类为小型工程机械，在世界工程机械市场，属销量最大的工程机械产品之一。小型多功能液压挖掘机是一种应用广泛、功能多样、结构复杂的建设施工机械，广泛应用在房屋建筑、筑路工程、市政工程、农田建设、水利建设、港口建设、国防工程等土石方施工和矿山采掘 之中。小型液压挖掘机机动能力强、体积小，适合于各种土方量分散、作业范围狭窄的工况。 单斗液压挖掘机也是一种可完成多种作业的通用式工作机械，它配备不同的作业装置，便可进行挖掘、装载、抓取、起重、钻孔、打桩、破碎、修坡、清沟等工作。 近年来，我国的挖掘机市场 90%被外国独资或合资企业垄断，而国产品的价格优势仍然是十分明显的。成都神钢的挖掘机、凯斯的挖掘装载机、 挖掘装载机、常林的挖掘装载机、柳工的挖掘机、詹工的挖掘机、玉柴的挖掘机以及山河智能、南特的小挖等诸多企业的产品一一呈现在市场上。 中国工程机械工业 协会挖掘机分会统计数据显示，中国挖掘机市场上半年未受原材料价格的上涨、油价居高不下、雪灾及地震等各种不利因素的影响，销量较去年大增。参加协会 掘机销售统计的国内主要 23 家挖掘机制造公司 2008 年 1 至 6 月份累计销售履带式及轮胎式液压挖掘机约 52,000 台，总销量较去年同期增长 随着公路养护常规化，园林绿化有序进行，小区建设工程增多，市政工程不断升级，农田建设正趋向机械化，而在这些工程施工中，大多是小型土方施工。因此，在施工中小型多功能液压挖掘机比大中型液压挖掘机更有优势，即买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 - 2 - 页 使在靠墙时也能方 便的进行回转和挖掘，况且小型挖掘机资金投入少，使用成本相对较低。小型多功能挖掘机的地位不容忽视，其应用的市场环境日益扩展并呈现可以预见的强劲后市，越来越受广大消费者青睐。而无尾式小型液压挖掘机在我国的发展才刚刚起步，其技术还远远落后于国外。此时对小型液压挖掘机进行一些理论联系实际的研究显然具有重要的现实意义和长远的指导意义。 综上所述，对于单斗液压挖掘机的研究刻不容缓。单斗液压挖掘机的整体性能取决于挖掘机的动力、底盘好坏，本课题在底盘方面做出了研究。底盘设计的优劣决定了整机的性能。合理的底盘设计使保证整个设 计任务圆满完成的重要保证。因此，对于此次小型无尾液压挖掘机底盘的设计要从一个更高的层次出发，严格要求设计过程。 掘机的功能 堆料场的土方机械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙及经过预松后的岩石和矿石。挖掘机械是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至 一般工程中约 60 的土方量、露天矿山 80 的剥离量和采掘量是用挖掘 机械 完成的。挖掘机械分为单斗挖掘机和多斗挖掘机两类，单斗挖掘机的作业是周期性的，多斗挖掘机的作业是连续性的。 最早的挖掘机是以人 力或畜力为动力，用于挖深河底的浚泥船，铲斗容量一般不超过 1833 1836 年，美国人奥蒂斯设计和制造了第一台蒸汽机驱动、铁木混合结构、半回转、轨行式的单斗挖掘机，生产率为 35/ ，但由于经济性差没有应用。 70 年代经过改进的蒸汽铲正式生产并应用于露天矿剥离。 1880 年又出现了第一批以 拖拉机 为底盘的半回转式蒸汽铲。 20 世纪初至 40 年代末，挖掘机进入动力和行走装置多样化的阶段。 1910年 ,出现了第一台电机驱动的单斗挖掘机； 1912年出现了汽油机和煤油机驱动的全回转式单斗挖掘机； 1916 年出产了柴油发电机驱动的单斗挖掘机； 1924 年柴油机直接驱动开始用于单斗挖掘机上；履带式行走装置于 1910 年开始采用。轮胎式行走装置随着汽车工业的发展，广泛用于小型挖掘机。 30 年代，出现了步行行走装置； 50 年代中期，德国和法国相继研制出全回转式 液压 挖掘机，从此挖掘机的发展进入一个新阶段。 多斗挖掘机也有 100 多年的历史。法国于 1860 年生产了世界上最早的、结构比较成熟的多斗挖掘机，用于苏伊士运河开挖工程。 1889 年，美国生产的多斗挖沟机可挖宽 、深 的沟渠。 19 世纪末，斗轮挖掘机在德国 褐煤采掘中得到广泛应用，至 1958 年，每个铲斗容量已达 3600 升。 1977 年，联邦德国制造了世界上最大的斗轮挖掘机，其生产率为 24 万 。 挖掘机械一般由动力装置、传动装置、行走装置和工作装置等组成。单斗挖掘机和斗轮挖掘机还有转台，多斗挖掘机还有物料输送装置。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 - 3 - 页 动力装置有 柴油机 、电动机、柴油发电机组或外电源变流机组。柴油机和电动机大多用于中、小型挖掘机械，用一台原动机集中驱动，两者可互换。柴油发电机组和外电源变流机组用于大、中型挖掘机械，用多台电机分散驱动。 行走装置主要用来支承机器、使机器变换工作 位置和转移作业场地；另外，链斗式挖掘机和环轮式挖掘机的铲斗，随着行走装置的连续行走而切削土壤。行走装置有履带式、轮胎式、步行式、轨行式、浮游式和拖挂式等几种。 作业场地固定、要求接地比压较低时用履带式；作业场地多变时用 轮胎 式；因施工条件特殊而必须架设专用轨道时，用轨行式；挖掘水下泥土用浮游式；小型单斗挖掘机的行走装置无动力源时，用拖挂式；作业场地固定、机器重量大时，用步行式。步行式行走装置大多用于单斗挖掘机中的大、中型拉铲挖掘机和斗轮挖掘机。 掘机的发展现状及趋势 随着我国挖掘机行业的国外先进技术的 引进和国产液压挖掘机的产品的增加和性能水品的提高，开始全面淘汰已生产多年的落后的、笨重的中、小型机械式挖掘机。 (1)我国开发液压挖掘机的时间是从 1967 年开始的，纵观我国挖掘机的近 40 年的发展历史，大致可以分为以下几个方面： 1)开发阶段（ 1967以测绘仿制为主的开发。通过多年坚持不懈的努力，克服了一个又一个的困难，有少量几种规格的液压挖掘机终于获得初步的成果。为我国液压挖掘机的形成和发展迈出了重要的一步。 2)液压挖掘机的发展、提高并全面取代了机械挖掘阶段 （ 1978。这个阶段通 过各主机厂引进技术的消化、吸收和移植，使我国液压挖掘机的性能指标全面提高到国际 70 年代末 80 年代初的水平。全国液压挖掘机的平均年生产量达到 1230 台。 3)液压挖掘机生产企业数量增加，新加入挖掘机行业的国有大、中型企业以技贸结合、合作生产方式联合引进日本挖掘机制造技术，由于国内对挖掘机的需求量的不断提高，新加入挖掘机行业的企业通过开发和引进挖掘机制造技术，其产品批量或小批量的投放国内市场或出口，打破了多年来主要由六大家挖掘机生产企业垄断国内挖掘机市场的局面，形成了有益于提高产品质量、性能和产量的良性竞争。这 个期间国内液压挖掘机年均产量提高到 2000 余台。 4)国内液压挖掘机供需矛盾日益扩大，国外个著名挖掘机制造厂商看好中国市场纷纷前来创办合资、独资挖掘机生产企业。从 1994 年开始，特别从 1995年在我国挖掘机行业掀起了一股不小的合资浪潮。其中美国卡特彼勒公司和日本神户制钢所率先在徐州中山桥开发区和与成都工程集团公司合作在成都相继建立了生产液压挖掘机的中外合资企业，随后日本小松制作所、日立建机株式会社、韩国大宇重工、韩国现代重工业以及德国利勃海尔等都先后在中国建立中外合资、外商合资等企业，近年来这些企业运营良好 ，发展迅速。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 - 4 - 页 (2)从 20 世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化、自动化和人性化的方向发展。其主要发展趋势有以下几个方面： 1)开发多功能、高质量及高效率的挖掘机。为满足各种不同施工建设的需要，各种型号的挖掘机趋向于一机多能，配备了多种工作装置。 2)实现机电液一体化控制的高自动化挖掘机。不断改进和革新控制方式，使操纵系统由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。 3)更新设计理念，提高可靠性，延长使用寿命。美、英、日等 国家推广采用有限寿命设计理论，以替代传统的无限寿命设计理论和方法，并将疲劳损伤累积理论、断裂力学、有限元法、优化设计、电子计算机控制的电业赐福疲劳试验技术、疲劳强度分析方法等先进技术应用于液压挖掘机的强度研究方面，促进了产品的优质高效率和竞争力。 4)加速电子化、自动化技术在挖掘机上的应用。随着对工程机械的工作效率、节能环保、操作轻便、安全舒适、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了以电液一体化技术、微电子技术为核心的高技术 5)强化人性化工作环境，在满足传统的驾驶室设计符合人机工程学原理、内部宽敞、视野开阔 、内置防尘大功率冷暖立体空调、全方位可调座椅、操作方便省力、仪表显示直观准确、能给驾驶员提供一个舒适的操作环境的基础上，进一步加强对驾驶员的安全保护 6)加强节能环保，简化维修保养。除了运用高效率、低油耗、清洁排放的发动机外，全自动化的电液控制更是大大提高了环保，有效交底了振动和噪音。 未来随着电子信息及机电液一体化自动化控制技术的发展运用，挖掘机一定会更加迅速发展。 计的要求 小型挖掘机主要用于城市、狭窄地区，代替人力劳动。主要作业是挖掘、装载、整地、起重等。小型挖掘机体积小，机动灵活，并趋向于一 级多能，配备多种工作装置。由于这种机械的特点很靠近人，因此在设计上除了要求耐磨性、可靠性和作业效率等，还需要考虑人、机、环境的协调，特别注意以下几点： (1)安全性即机械作业过程中不要与周围的人和物相碰撞，防倾翻稳定性好。 (2)低公害性即排放要求高、低震动、低噪音。 (3)与周围环境能调和，形象要美观，形体和色彩不要引起人们的不快，对人有亲和感。 (4)尽量扩大使用功能，可装多种附属装置，应成为城市万能工程机械。 (5)操作简便，任何人一学就会，都能操纵。 能要求 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 - 5 - 页 目前市场对小型挖掘机性能要求如下 ： (1)改进挖掘机可控性和控制精确性以及复合动作。 (2)简化液压系统，降低成本，达到大作业量与低油耗的动态平衡。 (3)改进工作可靠性。 (4)改进驾驶操作舒适性及降低劳动强度，提高单位生产率。 (5)改进操作安全性 (6)低震动、低噪音适用生活区工作。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 - 6 - 页 2 设计综述 计课题 计目的 毕业设计是学校专业教学规定的一项最重要的综合性和结业性学习环节，它要求我们运用大学所学的专业知识对实际问题的思考，然后给定方案进行设计，是大学学习的一个升华。 进一步锻炼学生的理论知识，分析能力，解决问题的能力和综合素质。 计的原始数据（主要技术性能参数） (1)最大挖掘深度： 3000 (2)最大挖掘高度： 4500 (3)斗容： (4)行走速度（ km/h） ： (5)爬坡能力（ ） ： 30 计方案的确定 观实习 在西安三桥建材市场、朱宏路机电市场和西安曲江国际展览中心进行参观实习，了解挖掘机的基本结构和工作原理，进行设计。而对于一般的工程机械来说，都必须包括动力系统、传动系统、底盘行走 系统、操作控制系统和执行系统这五大基本系统（如图 2示 ） 。动力系统主要采用的是柴油发动机，其原因是由于它具有燃料经济性好、工作可靠、功率大、排气污染小等一系列优点；工程机械的传动系统主要类型包括机械传动、液力机械传动、液压传动和电传动等四种形式；底盘行走系统主要有轮式和履带式两种类型，此外还有步履带式行走机构等。操纵控制系统一般包括底盘操纵系统和工作装置操纵系统两个部分 ;执行系统主要包括各种类型的工作装置和机构 ,其类型多种多样。只要确定了这五大基本系统，就可以确定基本的设计方案。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 - 7 - 页 图 2大基本系统图 要构思方案 根据实际调研结果，结合国内外工程用液压挖掘机的相关资料，经过认真分析总结，又根据设计的要求，考虑到机械的实用性、经济性、生产等方面的因素，拟定构思方案如下： （ 1） 牵引力和功率的计算； （ 2） “四轮一带”的设计计算； （ 3） 回转支承的设计计算。 方案 特点 整机结构简单，结构紧凑。采用履带式底盘，作业行走方便，对作业现场的适应能力强。可替换的钢制履带和橡胶履带可使机械在不同的工况下工作（城市内作业使用橡胶履带，野外作业时用钢 制履带），对场地的适应性好。另外，采用履带式底盘结构，机械的整机稳定性好，使用全液压驱动，可以很轻松的实现无级变速和自动刹车，且能够实现较大范围的调速。采用回转支撑可以使机器轻松实现 360的全方位回转，工作能力可以得到大大的提高。能够在保证功率的前提下，实现在较小空间内的安装布置，使车身和转台不会超过设计的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 - 8 - 页 要求，实现作业的顺利进行。 计的手段、方法、思路 此次设计所采用的设计手段是数值计算和计算机绘图（包括 。设计的方法主要采用类比法和经验公式算法。首先对底盘所要求达到 的技术参数进行分析和设定，再对机体中具有决定性作用的零部件进行详细的分析，明确整个设计中的技术难题和解决问题的核心，进一步找到相应的解决问题的方法，最终使设计问题得以解决。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 - 9 - 页 3 挖掘机的行走机构 述 行走系统的功用是把机体支承在地面上，并通过行走系统中与地面接触的部件和地面的相互作用而产生驱动机械行驶的牵引力。 液压挖掘机的行走装置是整个机械的支撑部分，他承受挖掘机的自重及挖掘时的反力，使挖掘机稳定的支撑在地面上工作。 设计挖掘机行走机构时应尽量满足下列要求： （ 1） 挖掘机应有较大的牵引力，使挖 掘机在湿软地面或高低不平的地面上行走时具有良好的越野性能，并有较强的爬坡能力和转弯能力。 （ 2） 在不增高行走装置的总高度的前提下使行走机构有较大的离地间隙，使挖掘机在不平整的地面上就有良好的通过性能。 （ 3） 要降低挖掘机的接地比压或者具有较大的支承面积，以提高挖掘机的稳定性。 （ 4） 挖掘机在斜坡下行时不发生超速溜坡现象，挖掘时不下滑，提高工作安全可靠性 （ 5） 挖掘机行走机构外尺寸应符合道路运输的条件。 带式行走装置的构造 履带式行走装置的功用是支承机体及机械的全部质量，将发动机传到驱动轮上的扭矩转 变成机械行驶和进行作业所需的牵引力，传递、承受各种力、力矩，缓和路面不平引起的冲击、振动。 履带式行走装置有结构完全相同的两部分，分别装在机械的两侧，主要由支重轮、托链轮、引导轮、缓冲装置及履带等组成。 履带式行走装置（如图 3示）过支重轮 5，履带 8 将载荷传至地面。履带呈封闭环绕过驱动轮 1 和导向轮 7，为了减少上分支挠度履带由 12 个托链轮 3 支持。行走装置的传动是由液压马达经减速箱传动驱动轮 1 使整个行走装置运行的。当履带因磨损而伸长时可由张紧装置 6 调 整其松紧度。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 - 10 - 页 图 3带行走装置结构图 其中： 1 驱动轮总成； 2、 4 整体式刚性悬架； 3 托链轮总成； 5 支重轮总成； 6 张紧装置； 7 导向轮总成； 8 履带。 走架 行走架是履带行走装置的承重结构，一般由底架和履带架组成。通常用16板焊接。底架连接转台，承受上部的载荷，并通过横梁传给履带架。 行走架按结构的不同分为组合式和整体式两种。 组合式行走架的底架为框架结构（如图 3示），横梁是工字钢或焊接的箱型梁，插入履带架孔中。履带架 通常采用下部敞开的“门”形截面， 呈叉形，以便安装驱动轮、导向轮和支重轮。 这种结构的优点是当需要改善挖掘机的稳定性和降低接地比压实，不需要改变底架结构久能换装加宽的横梁和加长的履带架，从而安装不同长度和宽度的履带。它的缺点是履带架截面削弱较多，刚度较差，在截面削弱出易产生裂缝。 图 3合式行走架 整体式行走架（如图 3在组合式基础上发展起来的，它适合于组织大批量生产以降低成本。目前在中小型液压挖掘机上应用极为广泛。它是将底架、横梁和履带架焊为一体，具有构造简单、布置紧凑、质量轻、刚性好等一系 列优点。此外，这种结构还可以时支重轮直径做得较小， 行走装置的长度，支重买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 - 11 - 页 轮数量每边可装 59 个。这样，由机器重力和挖掘力产生的压力，可均匀的传给地面，以便于在承载能力较低的地面使用。 图 3体式行走架 架 悬架是机架和支重轮的连接部件，机架上的机重通过悬架传给支重轮，在传到履带，同时履带和支重轮在行驶过程中所受的冲击力也通过机架传给机架。以此悬架应具有一定的缓冲能力，才能保证挖掘机在行驶中稳定和驾驶员舒服。 工程机械采用的底盘有刚性和半刚性两种，刚性悬架是使支重轮与机架完全刚性连接，常用 在挖掘机和履带起重机上，因这些机械在作业时一般都不运行，换场地是也只能短距离低速运行，同时这些机械还要求作业时的稳定性。半刚性悬架广泛用在履带式推土机上，它把部分机重经弹性元件传递给支重轮。半刚性悬架主要由两个台车架和带弹性元件的平衡机构所组成。 （ 1） 台车架 台车架的结构它是加强槽钢的箱型断面的纵梁，以 U 型和 L 型横板连接成矩形的框架结构。这种结构具有足够的强度以承受挖掘机工作或行驶时所受到的巨大冲击载荷。在左右纵梁前部的上面和内侧各焊有供导向轮支架移动用的导向板条。梁的下平面有安装支重轮用的孔。在纵梁中部 上平面还焊有弹簧箱，供安装张紧弹簧用。斜撑壁焊接在台车架的内侧面上，斜撑的尾端焊有轴承座，台车架利用它后部的轴承和斜撑尾端的轴承