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机械毕业设计论文
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机械毕业设计481打桩机动力装置结构设计,机械毕业设计论文
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毕业设计说明书 题 目： 打桩机动力装置结构设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2014 年 5 月 29 日 nts Abstract Piling machine, machine, equipment and system, collectively referred to as piling equipment, the main task of driving power device is the fuel chemical energy into heat energy, mechanical energy to piling machine to produce thrust ensure piling machine work and providing total body energy consumption of all machinery and equipment, and to achieve energy transformation and distribution, in order to ensure the normal work of the piling machine. In short, piling equipment is required for energy generation, transmission and consumption of all power machine, organic complex machinery equipment and systems, are piling machine heart and arteries. Mainly used to control the lifting mechanism, support mechanism, slewing mechanism etc. Determine the composition and main parameters of the design of driving power device, operation mode, the overall selection of the shape and stability have been introduced and summarized. According to the technical index of piling equipment and some related parameters of the design of the system, the function and working principle are analyzed preliminarily determines the basic structure and main components of the power device. Component selection is carried out in accordance with the power device performance parameters, structure frame of power device are designed and calculated and checked for the relevant part, finally through the system performance checking and verification of the fever, meet the requirements of the piling machine. Keywords: piling machine power device bracket nts 目 录 摘要 . 错误 !未定义书签。 Abstract . 2 第一章 绪 论 . 3 1.1 概述 . 3 1.2 打桩机的发展背景 . 3 1.3 打桩机的定义及工作原理 . 3 1.4 打桩机的种类 . 5 1.5 打桩机设计的目的及意义 . 6 1.6 国内外发展现状及发展趋势 . 6 第二章 总体方案设计 . 8 2.1 设计内容 . 8 2.2 打桩机的主要性能和参数 . 9 2.3 打桩机的特点 . 9 2.4 打桩机三维建模 . 9 第三章 打桩机支架的结构设计 . 11 3.1 打桩机电机支架的设计 . 11 第四章 打桩机动力装置动力输出结构设计 . 12 4.1 电机的选型 . 12 4.1 减速器的设计 . 13 第五章 打桩机动力装置油箱装置的结构设计 . 27 5.1 液压油箱的结构设计 . 27 nts5.2 顶盖 . 27 5.3 液面指示 . 27 5.4 液压油箱的加热与冷却 . 27 第六章 辅助元件 . 29 6.1 管道 . 29 6.2 管接头 . 29 6.3 密封件 . 29 6.4 滤油器 . 29 6.5 空气滤清器 . 29 结 论 . 31 致 谢 . 32 参考文献 . 33 nts nts1 打桩机动力装置结构设计 摘 要 打桩机的机械，机器，设备和系统等统称为“打桩机动力装置”，打桩机动力装置的主要任务是将燃料化学能转化为热能，机械能使打桩机产生推进力保证打桩机工作和提供能量消费的全部机械设备的总合体 ，并实现能量的转化和分配，以保证打桩机正常工作。总之，打桩机动力装置是所需能量产生，传递及消耗的全部动力机器，机械设备和系统的有机综合体，是打桩机的心脏和动脉。 主要用来控制起升机构、支撑机构、回转机构等。本设计打桩机动力装置的组成及主要参数的确定，运行方式、总体选形及稳定性做了一定的介绍与总结。根据打桩机动力装置的技术指标及一些相关参数对该系统进行了方案设计，对其功能和工作原理进行分析初步确定了动力装置的基本结构及主要元件。按照动力装置性能参数进行元件的选择计算，对动力装置的支架的结构进行设计并对相关部分进 行验算和校核，最后通过对系统性能的验算和发热校核，满足了该打桩机所要达到的要求。 关键字 : 打桩机 动力装置 支架 nts2 Abstract Piling machine, machine, equipment and system, collectively referred to as piling equipment, the main task of driving power device is the fuel chemical energy into heat energy, mechanical energy to piling machine to produce thrust ensure piling machine work and providing total body energy consumption of all machinery and equipment, and to achieve energy transformation and distribution, in order to ensure the normal work of the piling machine. In short, piling equipment is required for energy generation, transmission and consumption of all power machine, organic complex machinery equipment and systems, are piling machine heart and arteries. Mainly used to control the lifting mechanism, support mechanism, slewing mechanism etc. Determine the composition and main parameters of the design of driving power device, operation mode, the overall selection of the shape and stability have been introduced and summarized. According to the technical index of piling equipment and some related parameters of the design of the system, the function and working principle are analyzed preliminarily determines the basic structure and main components of the power device. Component selection is carried out in accordance with the power device performance parameters, structure frame of power device are designed and calculated and checked for the relevant part, finally through the system performance checking and verification of the fever meet the requirements of the piling machine. Keywords: piling machine power device bracket nts3 第一章 绪论 1.1 概述 本 设计 介绍了一种 柴油打桩机动力装置 的工作原理及组成结构，阐述了 该种打桩机 的设计要点，给出了 动力装置 的工作原理图及 主要零件的结构图 ， 并且介绍柴油打桩机动力装置 的设计过程及主要部分的计算。打桩机的动力装置的主要功能就是完成打桩施工。滑轨式柴油打桩机正是能够完成各种要求的打桩机。打桩机动力装置共有四大部分组成：滑轨、桩架、柴油桩锤、控制系统 1。本设计说明书主要介绍了 柴油打桩机动力装置 的设计过程、计算、各部件的强度校核。 为实现打桩机组装和拆卸的方便 ，其桩架本身是由槽钢和角钢等型 材用螺栓连接而成，为了使它移动方便采用了由槽钢和枕木组成的简单 滑轨 机构，防止整机在移动时倾覆 ，设计了两个夹紧液压缸可以实现整机在导轨上的自动夹紧与松开。另外为了实现不同高度的打桩要求，本打桩机可以实现对桩锤和打桩机滑架的任意调整 。 1.2 打桩机的发展背景 近年来 ,随着我国国民经济的逐步增强 ,国内各大城市的高层建筑、立交桥、海港码头、铁路公路桥梁等基本建设项目急剧猛增 , 建筑业迅速发展，大口径基础桩工程得到广泛应用。工业与民用建筑大量采用桩基础，打桩施工越来越普遍，桩机的发展越来越快，广泛使用与城市建筑的 各种桩基础工程、深基坑支护工程以及防洪工程中的防渗坝工程等各类工业与民用建筑施工 2。由于现代化的高层建筑、大型桥梁和港口码头等结构复杂 ,负荷十分巨大 ,对基础的承载能力和防止沉陷方面的要求较高。根据建设部门的资料 ,对高层建筑基础的处理 ,通常是采用箱式、地下连续墙、桩等形式作为基础。 1.3 打桩机的定义及工作原理 打桩机是利用冲击力将桩贯入地层的桩工机械。由桩锤、桩架及附属设备等组成。 具有贯入力强，噪声小，沉桩质量好，使用方便，适用于各种不同的工作环境，操作容易，nts4 机动性高，可水下作业，同时设备还具有广阔 的推广应用前景、节约投资、施工速度快、防护效果好等优点，具有较好的社会效益和经济效益 3。 桩锤依附在桩架前部两根平行的竖直导杆（俗称龙门）之间，用提升吊钩吊升。桩架为一钢结构塔架 ,在其后部设有卷扬机 ,用 以 起吊桩和桩锤 4。桩架前面有两根导杆组成的导向架，用以控制打桩方向，使桩按照设计方位准确地贯入地层。塔架和导向架可以一起偏斜，用以打斜桩。导向架还能沿塔架向下引伸，用以沿堤岸或码头打水下桩。桩架能转动，也能移行。打桩机的基本技术参数是冲击部分重量、冲击动能和冲击频率。桩锤按运动的动力来源可分为落锤、汽 锤、柴油锤、液压锤等。 桩是竖向 (或微斜 )埋入地层中而向底层岩土深处传递载荷的一种受力杆件 ,钻孔灌注桩则是按成桩方法分类而定义的一种桩型。它是一种现场浇注型的钢筋混凝土桩 ,系指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔 ,并在其内放置钢筋笼 ,灌注混凝土而制成的桩。 目前，中小型建筑施工进行基础打桩时，常用的方法有 :1、开挖基础槽灌注桩法 ;2 卷扬机打桩机打孔灌注桩法 ;3、静压法打桩机打孔灌注桩法 ;4、振动锤击法打预制桩法 ;5、螺旋钻打桩机钻孔灌注桩法 5。 下面对每一种打桩方法分别作简 要介绍 : 1、开挖基础槽灌注桩法 此种方法需先放基础线，然后按线挖至所需深度，其后用三花土 (白灰与土的体积比为的混合物 )填充且用电夯夯实，最后进行灌注。 2、卷扬机打桩机打孔灌注桩法 卷扬机打桩机由卷扬机、钢绳、滑轮组、三角架、钢桩体等组成，打桩时需先把前端为尖锥形状的钢桩体定位在设计坐标上，再由卷扬机通过钢绳、滑轮组将其拉至一定高度，然后迅速放下，利用钢桩体自身产生的重力势能，使钢桩体沉入土中打出一定深度的桩孔，控制卷扬机将其拉出地面并挖出钢桩体内的土重复进行前一次的操作，经过反复多次操作将桩孔锤击至设计 深度，最后用混凝土灌注桩孔。 3、静压法打桩机打孔灌注桩法 此种方法采用专用的夹桩机构和控制系统将桩体夹住，由夹桩箱直接将压力传给钳口，通过油缸驱动将桩体缓缓沉入土中，直至设计深度，然后用混凝土灌注桩孔。 4、振动锤击法打预制桩法 此种方法操作时先将预制桩吊起就位，再检查其垂直度，然后放下振动锤，使预制桩nts5 在振动锤的锤击下慢慢沉人土中，直至设计深度，最后用混凝土灌注桩孔。 5、螺旋钻打桩机钻孔灌注桩法 此种方法在施工时先将螺旋钻杆及钻机头由卷扬机通过钢绳、滑轮组吊起就位，检查其垂直度后缓缓将其放下，通过钻杆 与钻机头的自重和螺旋钻的轴向压力，使螺旋钻杆慢慢钻入土中，直至钻到设计深度，然后由卷扬机将其拉出地面，再用混凝土进行灌注。 以上各种打桩方法中，开挖基础槽灌注桩法费工费时 ;卷扬机打桩机打孔灌注桩法施工速度慢、效率低 ;静压法打桩机打孔灌注桩法桩机由于机身自重大，对施工场地要求较高，不适宜在较狭窄或建筑物较多的地区施工，因此这种打桩机不适用于中小型建筑打桩，适用范围窄 ;振动锤击法打预制桩法对土层结构和预制桩都有一定要求，适宜在较软土层中施工，而对于致密的砂层与结构较松散的细砂层或较硬的土层来说，施工难度大，而且容易损伤预制桩，因此适用范围窄 ;螺旋钻打桩机钻孔灌注桩法和其他几种打桩方法仅能打某一种类型的桩，功能单一 6。 1.4 打桩机的种类 （ 1）蒸汽锤打桩机。桩锤由锤头和锤座组成，以蒸汽或压缩空气为动力，有单动汽锤和双动汽锤两种。单动汽锤以柱塞或汽缸作为锤头，蒸汽驱动锤头上升，而后任其沿锤座的导杆下落而打桩。双动汽锤一般是由加重的柱塞作为锤头，以汽缸作为锤座，蒸汽驱动锤头上升，再驱动锤头向下冲击打桩。上下往复的速度快 ,频率高 ,使桩贯入地层时发生振动，可以减少摩擦阻力，打桩效果好。双向不等作用力的差动汽锤，其 锤座重量轻，有效冲击重量可相对增大，性能更好。汽锤的进排汽旋阀的换向可由人工控制，也可由装在锤头一侧并随锤头升降的凸缘操纵杆自动控制，两种方式都可以调节汽锤的冲击行程。 （ 2）柴油锤打桩机。主体也是由汽缸和柱塞组成，其工作原理和单缸二冲程柴油机相似，利用喷入汽缸燃烧室内的雾化柴油受高压高温后燃爆所产生的强大压力驱动锤头工作。柴油锤按其构造形式分导杆式和筒式。导杆式柴油锤以柱塞为锤座压在桩帽上，以汽缸为锤头沿两根导杆升降。打桩时，先将桩吊到桩架龙门中就位，再将柴油锤搁在桩顶，降下吊钩将汽缸吊起，又脱开吊钩让汽 缸下落套入柱塞，将封闭在汽缸内的空气进行压缩，汽缸继续下落，直到缸体外的压销推压锤座上燃油泵的摇杆时，燃油泵就将油雾喷入缸内，油雾遇到燃点以上的高温气体，当即发生燃爆，爆发力向下冲击使桩下沉，向上顶推，使汽缸回升，待汽缸重新沿导杆坠落时，又开始第二次冲击循环。筒式柴油锤以汽缸作为锤nts6 座，并直接用加长了的缸筒内壁导向，省去了两根导杆，柱塞是锤头，可在汽缸中上下运动。打桩时，将锤座下部的桩帽压在桩顶上，用吊钩提升柱塞，然后脱钩往下冲击，压缩封闭在汽缸中的空气。 并进行喷油、 爆发、冲击、换气等工作过程。柴油锤的工 作是靠压燃柴油来启动的，因此必须保证汽缸内的封闭气体达到一定的压缩比，有时在软土地层上打桩时 ,往往由于反作用力过小 ,压缩量不够而无法引燃起爆，就需要用吊钩多次吊起锤头脱钩冲击，才能起动。柴油锤的锤座上附有燃油喷射泵、油箱、冷却水箱及桩帽。柱塞和缸筒之间的活动间隙用弹性柱塞环密封。 （ 3）振动锤打桩机。利用桩锤的机械振动力，使桩沉入地下，适用于承载较小的预制混凝土桩、钢板桩等。 （ 4）静力压桩机。 利用机械卷扬机或液压系统产生的压力，使桩在持续静压力的作用下压入土中，使用于一般承载力的各类预制桩。 （ 5）低空 间落锤式液压自动打桩机。在打桩的现场根据桩位的布局预先用枕木和槽钢铺设一段简易导轨，并将打桩机组装在导轨上，使自动夹紧装置处松开状，然后用人力将整机移至需要打桩的位置由于整机的重量较轻，采用人力就能较轻松地移动，在移动过程中松开的夹紧装置仍能起保护作用，防止整机移动过程中可能出现的倾翻现象，当将打桩机准确地移动到需要打桩的新桩位时，通过液压控制系统，使夹紧装置将打桩机紧紧地固定在导轨上以保证打桩机能正常工作 7。 1.5 打桩机设计的目的及意义 柴油锤桩架采用滑轨式移动，自动化程度高， 可自行装卸车，自由行走，可 360 度全回转，配有最好最大的四条液压油缸支腿，在恶劣的施工环境中展现其独特的有事，增加施工时的整机稳定性，可整机进行转运。塔架为可折叠式箱型立柱，法兰连接方式，塔架采用独有的两块高强度锰板并且用大型折弯机折弯技术制造而成，同时立柱内部加焊加强筋固定，增加立柱抗扭抗弯性 8。 1.6 国内外发展现状及发展趋势 由于打桩机的液压控制系统及电气控制系统方面已经比较成熟，国内外打桩机的发展主要体现在控制系统方面，微电子技术的飞速发展，为改进打桩机的性能、提高稳定性、加工效率方面 提供了可能。想比来讲，国内机型虽种类齐全，但技术含量相对较低，缺乏nts7 高技术含量的机型。 在国内外 打桩 机中，按控制系统分类可分为三种：第一种是以继电器为主控元件的传统型 打桩 机，第二种是采用可编程控制器（ PLC）控制的 打桩 机，第三种是应用高级微处理器的高性能 打桩 机。在英国、美国、瑞典、荷兰等发达国家，各类打桩机设备发展迅速，我国的打桩机主要采用可编程控制器（ PLC）控制的液压机，但是与它们还存在较大差距。所以我们要尽快研制出满足国家需要的高效、低噪声、无污染的打桩机。 国内外打桩机的发展趋势明显，具体体现在： 1、 高 速化、智能化、低能耗，提高打桩机的工作效率，降低生产成本。 2、 机电液一体化。充分合理利用机械、液压、电子方面的先进技术，促进这个系统的完善。 3、 自动化、智能化。微电子技术的高速发展为打桩机的自动化、智能化提供了条件，能够对系统实现自动诊断和调整，具有故障预处理功能。 4、 液压元件集成化、标准化。集成的液压系统减少了管路连接，有效的防止泄漏和污染，标准化的元件为维修带来方便 9。 nts8 第二章 总体方案设计 2.1 设计内容 图 1. 1 本次设计主要任务有机械结构、 主要 零部件 的设计。 打桩机的 动力装置 要求能够承受一定的载荷与冲击，满足强度和刚度的同时还应该节省材料，降低生产成本，提高其经济效益。 为了使打桩机操纵简单可靠，减轻工人的劳动强度，本打桩机的电气控制系统采用 PLC控制，满足打桩机自动打桩的要求，提高工作效率 10。 目前打桩机有多种形式，其行走机构分履带式、轮胎式、轨道式等多种结构，为了满足高效率、打桩方便、便于拆卸等要求，其行走机构选用轨道式。 nts9 2.2 打桩机的主要性能和参数 1、 桩锤重量 2700kg 2、锤头重量 1200kg 3、最大提升高度 15000mm 4、最大锤击能力 900kg 5、每分钟锤击次数 55 6、油箱容量 33L 7、油料消耗量 2kg/h 8、 机动力输出轴所需的功率： 9、机体外形尺寸 长 10551mm 宽 2300mm 高 36100mm 2.3 打桩机的组成及特点 柴油锤打桩机特点如下： 1该柴油打桩机油耗低 ,灵敏可靠地层愈硬 ,桩锤跳的愈高广泛使用于水泥管桩、木桩、金属桩、混凝土预制桩、灌注桩、夯扩桩、灰土挤密桩等桩种施工，适用性非常广泛，性价比极高，一机多用 11。 2柴油锤桩架为两条液压变幅油缸支撑，可自行起落主架，行走、回转、对位准确、可靠，施工效率高，劳动强度低，另有两根高强度的斜撑杆，保持塔架的绝对稳定。 3桩机采用装卸与运输安装相结合的方式，整体性强，场地转移方便，费用低，适合野外施工，可免去租吊机的费用 12。 4整机的电气、液压、操纵、监视仪表均集中在司机室内，司钻人员操作简单方便，视野开阔。 2.4 打桩机 动力装置三维建模 总 体驱动方案 可选驱动方案 内燃机 机械驱动 内燃机 电力驱动 内燃机 液压驱动 内燃机 液力 机械驱动 nts10 确定驱动方案 桩机 作业驱动方案 (内燃机 ) 电力 机械驱动 起升作业驱动方案 (内燃机 ) 电力 液力 机械驱动 底盘驱动方案 (内燃机 ) 电力 液力 机械驱动 总体驱动原理 总体驱动框图 1、 液位计 2、空气滤清器 3、回油过滤器 4、油箱装置 5、电机支架 6、电动机 7、减震垫 8、起吊板 9、电机支座 10、齿轮泵吸油滤油器 11、变量泵滤油器 电网或 发电机 动力头机电动机 液压泵电动机 真空泵电动机真空泵 减速器 液压泵 液压泵电动机 变幅液压缸 驱动轮 减速器 真空泵 会转盘 nts11 第三章 打桩机支架的结构设计 图 1. 2 3.1 电机支架的设计 电机支架 用于电机起支撑和固定电机的作用 。 本次的支架结构设计采用的是立体方形结构，由等边角钢、 D1 型方形钢管、槽钢、方形斜垫以及起吊板组成，所选用的钢的材料是Q235-A 抗拉强度 （ b/MPa）： 375-50015。通过焊接的方式组成。 nts12 第四章 打桩机动力装置电动机的选择 图 1. 3 机动力 是 打桩机 主要的工作机构。它由 电动机和减速器 组成。 机动力电动机 高速旋转通过减速器后，回转 盘 通过其内部的套筒式主轴 驱动各个油泵运 转，实现 打桩机打桩 的主运动。 4.1 电动机的选型 电动机输出功率的计算 机动力 输出轴所需的功率： 传动装置总效率 机动力功率流如下图所示： 由文献 3表 9-1 以及文献 14表 3-1 查得： 挠性联轴器： 单级行星齿轮减速器： 单级圆柱齿轮减速器： nts13 动力头输入轴所需功率 ： 电动机的额定功率 P 与电动机输出功率 之间有以下关系： 式中 K 为功率储备系数，取 则 : 选择动力头电动机功率为 37kW，查文献 13表 16-2: 选用 Y250M-6 型，额定功率 37kW，满载转速 980r/min。 4.2 减速器的设计 4.2.1 传动方案的拟定 根据传动装置各部分的相对位置，综合考虑工作机 的性能要求、工作条件和可靠性，以使结构简单、尺寸紧凑、加工方便 、传动效率满足要求等，选择 两级渐开线行星齿轮传动和展开式一级 圆柱齿轮 传动串联而成 ，机构 传动方案 简图如图 3-1 所示。 1. 电动机 2.两级行星齿轮传动 3.单级圆柱直齿齿轮传动 4.桩锤 图 3-1 传动方案简图 4.2.2 运动和动力参数的计算 传动比的计算及分配 (1) 电动机满载转速 nts14 工作机的 转速 为 (2) 总传动比 (3) 传动比分配：行星齿轮减速器 传动比为 ： 18.1 圆柱齿轮减速器 传动比为 ： 3.6 (4) 传动装置运动参数计算 轴 1(行星齿轮传动输出轴 ) 轴 2(圆柱齿轮传动输入轴 ) 轴 3(圆柱齿轮减速器输出轴 ) 将以上数据列表 轴号 转速 n (r/min) 功率 P (kW) 转矩 T (N m) 传动比 i 效率 电机轴 轴 1 轴 2 轴 3 4.2.3 行星齿轮减速器的设计计算 传动比的计算及分配 计算总传动比 总传动比 nts15 因为行星轮数目 时，传动比范围只有 ，故选用 NGW 型两级行星齿轮传动。 传动比的分配 分配原则是各级传动等强度和获得较小的外型尺寸，在 NGW 型两级行星齿轮传动中，用角标 1 表示高速级参数， 2 表示低速级参数。设高速级与低速级外啮合齿轮材料、齿面硬度相同 ，则 ；取行星轮数目 ；齿面工作硬化系数 ；低速级内齿轮分度圆直径 与高速级内齿轮分度圆直径 之比值以 B 表示，并取；取载荷不均匀系数 ；取齿宽系数 。 因为动载系数 、接触强度计算的齿向载荷分布系数 及接触强度计算的寿命系数的三星乘积 等于 ，故取 。 所以 在使用文献 8图 6-9，查出 NGW 型两级行星齿轮传动的传动比分配 ，4.2.4 高速级配齿计算 配齿计算 通常行星齿轮数目 ，过多会使其载荷均衡困难，过少又发挥不了行星齿轮传动的优点，由于 距可能达到的传动比极限值较远，所以可不检验邻接条件。 各齿轮数按传 动比条件公式 进行配齿计算，计算中根据 并适当调整，使c 等于整数，再求出 应尽可能取质数，并使 整数。 则 所以 nts16 这些符合 取质数， 整数， 整数，且 及 无 公约数，整数的 型配齿要求。 采用高变位，因 ,所以太阳轮取正变位，行星轮和内齿轮取负变位，即 即 ， 。 如果 ，太阳轮为负变位，行星轮和内齿轮正变位，即 。 4.2.4.1 按接触强度初算 传动的中心距 a 和模数 m 输入转矩 因传动中有一个或两个基本构件浮动作为均载机构，且齿轮精度低于 6 级， 所以取载荷不均匀系数 。 在 一对 传动中 ， 小 齿 轮 （ 太 阳 轮 ） 传 递 的 扭 矩全为硬齿面的外啮合，在对称、中等冲击载荷时： 7 级精度，使用的综合系数； 8 级精度， 。 考虑动力头减速器的加工和使用的实际条件，取 K=2.4。 齿数比 太阳轮和行星轮的材料用 40Cr 钢表面淬火，齿面硬度 （太阳轮）和(行星轮 )，由文献 5图 6-4 得接触疲劳强度极限 。 齿宽系数 规定为： 0.22、 0.25、 0.3、 0.35、 0.4、 0.45、 0.5、0.6。因齿面硬度 ,则取 。 按接触强度初算中心距 a 公式： nts17 计算中心距 （内啮合用 ” ”表示）： 模数 ，取模数 4.2.4.2 计算 传动的实际中心距和啮合角 实际中心距 因是直齿轮高变位，则 所以 4.2.4.3 计算 传动的中心距和啮合角 实际中心距： 因为中心距变动系数 ，所以啮合角 。 4.2.4.4 几何尺寸计算 按高变位齿轮传动的几何计算 A、 C、 B 三轮的几何尺寸。 分度圆直径 nts18 齿顶高 式中 齿根高 齿高 齿顶圆直径 齿根圆直径 4.2.4.5 验算 A-C 传动的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度 强度计算所用公式同定轴线齿轮传动，但确定 和 所用的圆周速度用相对于行星架的圆周速度 nts19 则 动载系数速度系数 由 文献 8表 6-11 查得 。 确定计算公式中的系数 使用系数 齿间载荷分布系数 弯曲强度计算时， 接触强度计算时， 式中 及 齿轮相对于行星架的圆周速度 及大齿轮齿面硬度 对 的影响系数，查文献 8表 6-29 选取 、 。 星轮数目对 影响系数。 对于圆柱直齿轮或人字齿轮行星传动，如果行星架刚性好，行星轮对称布置或者行星轮采用调位轴承，则使太阳轮和行星轮的轴线偏斜可以忽略不计， 值可由文献 8图 6-10查取。 查文献 8图 6-10 选取 齿间载荷分布系数 ： 先求 端面的重合度： nts20 其中： 则： 因为直齿的重合度 ，所以 节点区域系数： 式中 ， 所以 查文献 5表 6.4 得弹性系数： 接触强度计算的 重合度系数： 接触强度计算的螺旋角系数： 接触强度计算的寿命系数 ：因为当量循环次数 ，则 。 最小安全系数：取 。 润滑剂系数 ：考虑用 N46(30 号 )机械油作为润滑冷却剂，按文献 8表 6-10，取。 粗糙度系数 ：按文献 8表 6-12，取 。 齿面工作硬化系 数： 。 接触强度计算的尺寸系数： 。 nts21 A-C 传动接触疲劳强度验算 计算接触应力： 计算许用接触应力 ，按文献 8式 6-13： 及强度条件： 则： 所以，计算结果，接触强度通过。除 Cr 钢外，还可以使用 40MnB、 50SiMn 等代用，如使用 20CrMnTi 渗碳淬火钢制造，安全欲度更好。 A-C 传动弯曲疲劳强度验算 按文献 8式 6-15 齿根应力为： 式中： 齿形系数，由文献 8图 6-5 查取为 ， ； 应力修正系数，由文献 8图 6-6 查取为 ， ； 弯曲强度计算的重合度系数 nts22 弯曲强度计算的螺旋 角系数，因为是直齿，取 。 考虑到行星轮轮齿受力可能出现不均匀，齿根最大应力：由强度条件： 弯曲强度计算的最小安全系数，推荐值为： ，取 应力修正系数， 则： 由文献 5图 6-7 得， 40Cr 表面淬火， 。弯曲强度验算也通过。 4.2.4.6 验算 C-B 传动的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度 根据 A-C 传动的 来确定 C-B 传动的接触应力 ，因为 C-B 传动的内啮合，所以 : 核算内齿轮材料的接触疲劳强度 由文献 5图 6-4 得， 40Cr 表面淬火 ，内齿轮用 40Cr表面淬火，齿面硬度 HRC4855，接触材料符合强度要求。 弯曲疲劳强度的验算 只对内齿进行验算，按文献 8式 6-15 计算齿根应力，其大小和 A-C 传动的外啮合一nts23 样 齿根最大应力： 由强度条件得 由文献 5图 6-7 得， 40Cr 渗碳淬火， 。 C-B 传动弯曲强度验算合格。 4.2.5 低速级配齿计算 4.2.5.1 配齿计算 通常行星齿轮数目 ，过多会使其载荷均衡困难，过少又发挥不了行星齿 轮传动的优点，由低速级计算得 距可能达到的传动比极限值较远，所以可不检验邻接条件。 各齿轮数按公式 进行配齿计算，计算中根据 并适当调整，使 c 等于整数，再求出 应尽可能取质数，并使 整数。 则 所以 这些符合 取质数， 整数， 整数，且 及 无公约数，整数的 型配齿要求。 采用高变位，因 ,所以太阳轮取正变位，行星轮和内齿轮取负变位，即 即 ， 。 4.2.5.2 按接触强度初步算 A-C 的中心距 a 和模数 m 输入转矩： 因为传动中有一个或两个基本构件浮动作为均载机构，且齿轮精度低于 6 级，所以取nts24 载荷不均匀系 数 在一对 A-C 传动中，太阳轮传递的扭矩： 全为硬齿面的外啮合，在对称、中等冲击载荷时： 7 级精度，使用的综合系数； 8 级精度， 。 考虑动力头使用的实际条件，取 ，齿数比 太阳轮和行星轮的材料用 45 号钢表面淬火，齿面硬度 HRC4050（太阳轮）和HRC4050（行星轮），由文献 5图 6-4 得 。 齿宽系数 规定为： 0.22、 0.25、 0.3、 0.35、 0.4、 0.45、 0.5、0.6。因齿面硬度 ,则取 。 按接触强度初算中心距 a 公式： 计算中心距 （内啮合用 ” ”表示）： 模数 取模数 4.2.5.3 计算 传动的实际中心距和啮合角 实际中心距： 因是直齿轮高变位，则 nts25 所以 4.2.5.4 计算 传动的中心距和啮合角 实际中心距： 因为中心距变动系数 ，所以啮合角 。 4.2.4.5 几何尺寸计算 按照高变位齿轮传动的几何计算 A、 B、 C 三轮的几何尺寸。 分度圆直径 齿顶高 式中 齿根高 齿高 nts26 齿顶圆直径 齿根圆直径 第五章 油箱装置的结构设计 nts27 图 1. 4 液压油箱的作用是驻村液压油、分离液压油中的杂志和空气，同时还起到散热作用。 5.1、液压油箱的结构设计 液压油箱在液压系统中的主要作用为储油、散热、分离油中所含空气及消除泡沫。选用油箱首先要考虑其容量，一般移动式设备取泵最大流量的倍数，固定式设备取倍；其次考虑油箱油位，东系统全部液压 油缸伸出后油箱面不得低于最低油位，当油缸回缩以后不得高于最高油位；最后考虑油箱结构，传统油箱内的隔板并不能起沉淀脏物的作用，应沿着油箱纵轴线安装一个垂直隔板。此隔板一端和油箱面板之间留有空位使隔板两边空间连通，液压泵的进出油口布置在不连通的一端隔板两侧，使进油和回油之间的距离最远，液压油箱多起一些散热作用 16。 5.2、顶盖 在液压油箱顶盖上安装马达阀组空气滤清器时，要十分牢固。液压油箱同它们的接合面要平整光滑，将密封耐油橡胶密封垫圈以及液态密封橡胶放入期间，以防杂质、水、空气侵入并防止漏油。液压油 及液压马达的底座要与上顶盖分开。 5.3、液面指示 在箱的侧面安装液面指示计，指示最低最高油位。指示计选用温度计的，以更准确的观察液压油箱的情况。 5.4、液压油箱的加热与冷却 为提高液压系统工作的稳定性，使系统在适宜温度下工作，液压油温度保持在 30-50 度的范围内 17。 nts28 第六章 辅助元件 6.1、管道 nts29 管道是用管子、管子连接件和阀门等连接成的用与输送气体、液体或带固体颗粒的流体的装置。管道选用钢丝编织的液压胶管。 6.2、管接头 管接头是液压系统中连 接管路装在液压元件上的零件，这是一种在流体通路中能装拆的连接件的总称。主要包括：焊接式、卡套式和扩口式。考虑到装拆方便，工作压力小雨40Mpa，选用卡套式管接头。 6.3、密封件 密封件是防止流体或固体微粒从相邻接合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入机器设备内部的零部件的材料或零件。各种密封其性能影响因素是不同的，如机械密封影响因素有：温度、介质、磨损、所承受压力等。 6.4、滤油器 液压油中往往含有颗粒状杂质，会造成液压元件相对运动表面的磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞，使系统工作可靠性大为降低。在 系统中安装一定精度的滤油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。微粒滤除液压油中的固体杂质，延长液压元件的使用寿命，选择网式滤油器具有结构简单、通油能力大、阻力小、易清洗等有点，所以选用这种滤油器。 6.5、空气滤清器 空气滤清器清楚空气中的微粒杂质的装置。活塞式机械工作时，如果吸入空气中含有灰尘等杂质就将加剧零件的磨损，所以必须装有空气滤清器。空气滤清器由滤芯和壳体两部分
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