毕业设计（论文）-180型液压挖掘机行走机构减速器设计 1

1、全日制普通本科生毕业论文180型液压挖掘机行走机构减速器设计The Design on the Overall Walking Device and Reducer of the 180 Hydraulic Excavator由于局部原因，说明书已删除大局部，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706学生姓名： 学 号：年级专业及班级：2021级机械制造及其自动化5指导老师及职称：学 部：理工学部提交日期：2021年5月目 录 HYPERLINK l _Toc22193 摘要1 HYPERLINK l _Toc22193 关键词11 前言 HYPERLINK l _Toc22193 2

2、TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc22193 第一章 绪论2 HYPERLINK l _Toc10367 1.1 液压挖掘机在现代化建设中的作用2 HYPERLINK l _Toc3775 1.2 液压挖掘机的工作特点和根本类型3 HYPERLINK l _Toc14197 1.2.1 液压挖掘机的主要优缺点3 HYPERLINK l _Toc5264 HYPERLINK l _Toc11360 1.4 课题设计的目的和意义4 HYPERLINK l _Toc1009 1.5 本设计所要完成的主要任务4 HYPERLINK l _Toc3720 第二章 减速器的方案设

3、计5 HYPERLINK l _Toc16814 2.1 减速器的功用及分类5 HYPERLINK l _Toc16814 2.2 减速器方案的选择及传动方案确实定 6 HYPERLINK l _Toc6014 2.2.1 减速器方案的选择7 HYPERLINK l _Toc23868 2.2.2 行星减速器传动方案的选定8 HYPERLINK l _Toc14245 2.2.3 减速器传动比的分配8 HYPERLINK l _Toc14245 2.2.4 传动比公式推导8 HYPERLINK l _Toc25069 2.3 行星减速器齿轮配齿与计算9 HYPERLINK l _Toc1669

4、9 2.3.1 行星排齿轮的配齿9 HYPERLINK l _Toc10444 2.3.2 行星齿轮模数计算与确定10 HYPERLINK l _Toc16857 2.4 啮合参数计算11 HYPERLINK l _Toc9951 2.5 变位系数选取12 HYPERLINK l _Toc18680 2.6 各行星齿轮几何尺寸计算13 HYPERLINK l _Toc2593 2.6.1 第排行星齿轮的几何尺寸13 HYPERLINK l _Toc16255 2.6.2 第排行星轮的几何尺寸16 HYPERLINK l _Toc10056 2.7 各行星齿轮强度校核19 HYPERLINK l

5、 _Toc16630 2.7.1 太阳轮和行星轮接触疲劳强度校核19 HYPERLINK l _Toc1729 2.7.2 太阳轮和行星轮弯曲疲劳强度校核21 HYPERLINK l _Toc11022 2.7.3 内齿轮材料选择22 HYPERLINK l _Toc4746 第三章 减速器结构的设计23 HYPERLINK l _Toc32411 3.1 齿轮轴的设计计算23 HYPERLINK l _Toc13261 3.2 传递连接24 HYPERLINK l _Toc17718 3.3 轴承选用与校核与其他附件说明24 HYPERLINK l _Toc26221 3.3.1 轴承选用与

6、校核24 HYPERLINK l _Toc2338 3.3.2 其他附件说明26 HYPERLINK l _Toc20835 第四章 设计工作总结26 HYPERLINK l _Toc28158 参考文献27 HYPERLINK l _Toc23366 致 谢2 PAGEREF _Toc23366 7 HYPERLINK l _Toc16792 附 录 PAGEREF _Toc16792 28180型液压挖掘机行走机构减速器设计 摘 要：本次设计的主要内容为：行星减速器及零部件的设计计算，主要零件强度校核；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：方案设计中提出多种方

7、案，从可靠性、可实现性、综合性能等进行方案比拟，选择方案。技术设计中应考虑总体配置合理、平安；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。 关键词：液压挖掘机；行星减速器；强度校核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.前言液压挖掘机是工程机械的一个重要品种，是一种广泛用于建筑、铁路、公路、水利、采矿等建设工程的土方机械。它的开展与应用反映了一个国家施工机械化的水平。液压挖掘机由发动机、液压系统、回转机构、工作装置、底盘五局部组成。发动机的作用是提供动力；液压系统功能是把发动机机械能以油液为介质，利用油泵转变为液压能传送给油缸、马达等，再传动各个执行机构，实现各种运动；回转机构是实现转台的回转；工作装置的作用是进行作业；底盘的作

10、用是承重、传力并保证满足对车速、牵引力和行驶方向的要求。底盘是组成整体的主要局部，行走机构的性能优劣直接影响整机的使用性能、经济性能，因此着力研究液压挖掘机的底盘具有十分重要的意义。第一章 绪论1.1 液压挖掘机在现代化建设中的作用液压挖掘机是在机械传动挖掘机的根底上开展起来的。它的工作过程是以铲斗的切割刃切削土壤，铲斗装满后提升、回转至卸土位置，卸空后的铲斗再回到挖掘位置并开始下一次的作业。因此，液压挖掘机是一种周期作业的土方机械。液压挖掘机与机械传动挖掘机一样，在工业与民用建筑、交通运输、水利施工、露天采矿及现代化军事工程中都有着广泛的应用，是各种土石方施工中不可缺少的一种重要机械设备。在

11、建筑工程中，可用来挖掘基坑、排水沟，撤除旧有建筑物，平整场地等。更换工作装置后，可进行装卸、安装、打桩和拔除树根等作业。在水利中，可用来开挖水库、运河、水电站堤坝的基坑、排水或灌溉的沟渠，疏浚和挖深原有河道等。在铁路、公路建设中，用来挖掘土方、建筑路基、平整地面和开挖路旁排水沟。在石油、电力、通信业的根底建设及市政建设中，用来挖掘电缆沟和管道沟等。在露天采矿场上，可用来剥离表土、采掘矿石或煤，也可用来进行堆弃、装载和钻孔等作业。在军事工程中，可用来筑路、挖壕沟和掩体、建造各种军事建筑物。 的液压挖掘机挖掘级土壤时。每班生产率大约相当于300400和工人一天的工作量。因此，大力开展液压挖掘机，对

12、于提高劳动生产率和加速国民经济的开展具有重要意义。1.2 液压挖掘机的工作特点和根本类型 液压挖掘机的根本类型及主要特点液压挖掘机的种类繁多，可以从不同角度对其来写进行划分。根据液压挖掘机主要机构传动来写划分根据液压挖掘机主要机构是否全部采用液压传动，分为全液压传动和非全液压或称半液压传动两种。如图1.1和图1.2所示为某小型和中型液压挖掘机。图1.1 小型全液压挖掘机 图1.2 中型全液压挖掘机Figure 1.1 small hydraulic excavator Figure 1.2 medium full hydraulic excavator2根据行走机构的类型划分根据行走机构的不同

13、，液压挖掘机可分为履带式、轮胎式、汽车式、悬挂式和拖式。根据工作装置划分根据工作装置结构不同，可分为铰链式和伸缩臂式挖掘机，铰链式工作装置应用较为普遍。 这种挖掘机的工作装置靠各构件绕铰点转动来完成作业。伸缩臂式挖掘机的动臂由主臂及伸缩臂组成，伸缩臂可在主臂内伸缩，还可以变幅。伸缩臂前端装有铲斗，适于进行平整和清理作业，尤其是休整沟坡。1.3 课题设计的目的和意义液压挖掘机在工业与民用建筑、道路建设、农田水力、油田矿山、市政工程、机场港口等部门土石方施工中，占有重要位置。并反映了这些部门施工机械化水平。该课题结合机械设计专业的教学内容和国内外液压挖掘机的应用与开展。对履带式液压挖掘机底盘作较深

14、入的分析研究。根据设计依据及要求，完成挖掘机行走机构总体及减速器设计，进一步掌握挖掘机的设计方法和步骤。通过毕业设计，使我们进一步稳固、加深对所学的根底理论、根本技能和专业知识的掌握，使之系统化、综合化；培养我们独立思考、独立工作和综合运用已学知识分析与解决实际问题的能力，尤其注重培养我们独立获取新知识的能力；培养我们在方案设计、设计计算、工程绘图、文字表达、文献查阅、计算机应用及工具书使用等方面的根本工作实践能力；使我们树立具有符合国情和生产实际的正确设计思想和观点，树立严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、勇于创新、善于与他人合作的工作作风。1.4 本设计所要完成的主要任务1.减速器的

15、功用及分类；2.减速器方案的选择及传动方案确实定；3.行星减速器齿轮配齿与计算；4.减速器结构的设计；5.轴承选用与校核与其他附件说明；6.所有零、部件设计计算、绘制零、部件图。第二章 减速器的方案设计180型液压挖掘机减速机构的设计是本次设计的一个重要环节。减速器是应用于原动机和工作机之间的独立传动装置。减速器的主要功能是降低转速，增大扭矩，以便带动大扭矩的机械。由于其结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单，并可成批生产，故在现代工程机器中应用很广。2.1 减速器的功用及分类此处已删除 a轴固定行星减速器 b齿圈固定行星减速器图2.5 行星减速器Figure 2.5 a plan

16、etary reducer2 减速器传动比的分配 由于单级齿轮减速器的传动比最大不超过10，当总传动比要求超过此值时，应采用二级或多级减速器。此时就应考虑各级传动比的合理分配问题，否那么将影响到减速器外形尺寸的大小、承载能力能否充分发挥等。根据使用要求的不同，可按以下原那么分配传动比： (1)使各级传动的承载能力接近于相等； (2)使减速器的外廓尺寸和质量最小； (3)使传动具有最小的转动惯量； (4)使各级传动中大齿轮的浸油深度大致相等。2 传动比公式推导对于a图的传动公式推导如下：运动学方程为： 2.1 2.2式中：为对应的太阳轮转速；为对应的齿轮圈转速；为对应的行星架转速。为特性参数，为

17、对应的齿圈与太阳轮齿数之比下同连接方程为：0将连接方程代入运动方程，解得传动比i为： 2.3其中负号表示，太阳轮输入与齿圈的输出转向方向相反。2.3 行星减速器齿轮配齿与计算2 行星排齿轮的配齿行星排的正确啮合和传动，应满足四个配齿条件，即是传动比条件、同心条件、装配条件以及相邻条件。根据的传动比范围=3344，由表14-5-取行星轮数目C=3，查表3-配齿，可得如下可行传动比方案： =38.998 =38.64 =33.982 =41.625 =43.62 =38.64 该设计的传动比选择方案，配齿结果如下表2.1所示： 表2.1 双行星排各齿轮齿数 Table 2.1 dual plane

18、tary row number the gears排数太阳轮A齿数行星轮C齿数齿圈B齿数行星轮数目第行星排1233783第行星排18307832 行星齿轮模数计算与确定按照接触强度初步计算A-C传动的中心距和模数，根据第三章的参数每条履带的牵引力为7.2吨，那么驱动轮的扭矩,为： = 2.4331 式中：为单条履带的行走牵引力吨； 为驱动轮节圆半径mm。那么太阳轮的输入转矩为： = 2.5 = 式中： 为太阳轮的输入转矩； i 为总传动比； 0.9。 齿数比u2.75，查表14-5-选取太阳轮和行星轮的材料为20CrMnTi，渗碳淬火处理，齿面硬度分别为6062HRC和5658HRC，查表14

19、-1-得=1500和=340，太阳轮和行星轮的加工精度为6级。内齿轮采用42CrMo，调质硬度207269HB，查表14-1-得=780和=260，内齿轮的加工精度为7级。根据公式得许用接触应力：= (2.6) = 根据表14-1-选取齿宽系数2，取K=1.5，查表14-1-取系数值为483，那么初步中心距为： = (2.7) = mm下面由中心距初步估算模数m得： m = (2.8) = 查表14-1-取模数标准系列值：m =5m的含义下同。2.4 啮合参数计算第行星排的中心距。太阳轮和行星轮： = 2.9 = = 112.5 mm 行星轮 和内齿轮： = 2.10 = =112.5 mm因

20、为=，所以，此行星排不需要角度变位。第行星排的中心距。太阳轮和行星轮： = 2.11 = = 120 mm 行星轮 和内齿轮： = 2.12 = =120 mm因为=，所以，此行星排不需要角度变位。据以上条件知，=120。根据齿数总和=+=12+33=45,齿数比u=2.75，查图13-1-，取=0.42，所以=0.42。其中行星轮和内齿圈为负变位，太阳轮为正变位，下面将各齿轮的变位系数列于表2.2 表2.2 各齿轮变位系数Table 4.2 each gear shift coefficient齿轮太阳轮A行星轮C内齿圈B变位系数2.6 各行星齿轮几何尺寸计算2 第排行星齿轮的几何尺寸1太阳

21、轮几何尺寸为了直观方便，现将太阳轮各尺寸计算列于下表2.3。为了表述简洁，以下几个齿轮的几何尺寸计算表中与前面重复出现的参数将不再赘述其意义。表2.3 第排行星排太阳轮几何尺寸Table 2.3 the first row planets round the sun row geometry size工程代号直齿轮外啮合计算公式及说明计算结果/mm分度圆直径60齿顶高式中：为齿顶高系数，取标准值=1齿根高式中：为齿顶隙系数，取标准值齿全高齿顶圆直径齿根圆直径节圆直径式中：表示第排中行星轮齿数，中心距60基圆直径式中：为分度圆压力角，取标准值齿顶圆压力角表2.3续工程代号直齿轮外啮合计算公式及说

22、明计算结果/mm重合度对于直齿轮纵向重合度=0，总重合度式中：2行星轮几何尺寸 表2.4为行星轮的几何尺寸设计表2.4 第排行星轮几何尺寸Table 2.4 the first row of the planet round geometry size工程代号直齿轮按照外啮合计算公式及说明计算结果/mm分度圆直径165齿顶高式中：为齿顶高系数，取标准值=1齿根高式中：为齿顶隙系数，取标准值齿全高齿顶圆直径齿根圆直径节圆直径165表2.4续工程代号直齿轮按照外啮合计算公式及说明计算结果/mm基圆直径式中：为分度圆压力角，取标准值155齿顶圆压力角重合度=3内齿圈几何尺寸计算 表2.5为内齿圈的几

23、何尺寸计算过程：表2.5 第行星排内齿圈几何尺寸Table 2.5 the first planet gear geometry size within the circle line工程代号直齿轮内啮合计算公式及说明计算结果/mm分度圆直径390齿顶高式中：为齿顶高系数，取标准值=1是为了防止过渡曲线干预而将齿顶高系数的量。此处=0.195。齿根高齿全高齿顶圆直径齿根圆直径表2.5续工程代号直齿轮内啮合计算公式及说明计算结果/mm节圆直径390基圆直径式中：为分度圆压力角，取标准值齿顶圆压力角重合度对于直齿轮纵向重合度=0，总重合度式中：为行星轮的齿顶圆压力角，见表2.4计算2 第排行星轮的

24、几何尺寸第排行星齿轮的模数，变位系数等都与第行星排的相同。下面将其计算过程列于表2.6和表2.7中。此处已删除式中：为当量动载荷； 为温度系数，取=1； 为计算指数，对于滚子轴承=； 为轴承的转速； 为轴承预期使用寿命。下面对这些参数进行计算选取：由于是直齿圆齿轮啮合传动，轴承装在销套上面。故其受的轴向载荷较小，忽略计算，根据表13-查取载荷系数=1.5，那么当量动载荷为： 3.4式中根据齿轮啮合传动时径向力进行计算： 3.5式中：为啮合角，经第四章计算知=。由前章3.16式知圆周力，所以，轴向力=0。X、Y分别为径向和轴向动载荷系数，由表13-查取X =1,Y =0。从而 。 轴承的转速近似

25、取行星轮的转速 = 3.6 = 按照前章，=103658=29200,将得到的参数带入3.3式： KN，故满足设计要求。按照相同的方法，第二排行星轮处的轴承选用圆锥滚子轴承30206，经检验满足要求。3 其他附件说明减速器的润滑采用飞溅润滑，为防止漏油，在所需处设置的密封圈或者挡油环。在装配所需要防止零部件穿动处设置套筒或者垫板。减速器具体结构见附录其装配图和各零件图.第四章 设计工作总结 本设计是基于市场产品180型液压挖掘机的主要部件的研发、设计过程。通过参观实习了解产品特性，对液压挖掘机的减速器的计、研究，是一次理论与实践相结合的有益探索、学习。对设计全文总结如下： 1以液压挖掘机的工作

26、特点为例分析了其在工程机械中的地位和其在国家现代化建设中的作用。并阐述了国外同行业的开展现状和液压挖掘机的开展趋势以及在我国高校开展本科课题研究的重要意义。 2从总体方案设计入手，系统分析比拟了几种工作装置、传动方式的优缺点，并对回转机构、行走方式及动力装置进行了初步阐述和选择。 3通过主要参数计算，确定了液压挖掘机在作业过程中所需的动力，得出了与工况相适应的主要设计参数。 4本设计主要阐述了行走减速器的设计计算，从减速器型式的选择到各零部件的设计校核。有效地解决了行星齿轮的配齿问题，另外在齿轮设计过程中采用了高度变位设计，使得齿轮的齿数大大减少并防止了加工过程中少齿数所带来的根切问题。使减速

27、器在结构上充分利用了内啮合承载能力大和内齿圈的可容体积，从而有效缩小了其外廓尺寸，使其体积小、质量小、结构非常紧凑，且承载能力大。通过此，不仅在理论上深化了认识，同时也从一定程度上提高了解决问题的能力。本设计中的行走减速器的传动系统采用了斜盘式轴向柱塞马达和三行星轮双行星排共齿圈式结构具有一定的新颖性，它的特点是：这种机构液压系统压力可高达以上，马达转速一般在2200r/min以内，双行星排具有较大的传动性，省去了定轴齿轮的传动，结构紧凑，适用于专业化批量生产。有利于更进一步研究高性能的减速器，提高产品竞争力。朝着现代工程机械的开展方向大力开展液压挖掘机，设计制造更多高性能的产品才能提高我国该行业在世界同行的技术水平和竞争力，进而我国现代化建设中发挥更大的作用，这是我国工程技术人员义不容辞的责任。参考文献1张光裕，等.工程机械底盘设计M.北京：机械工业出版社，19852王建.工程机械构造M.北京：中国铁道出版社，19963唐经世.工程机械M.北京：中国铁道出版社，19964饶振纲.行星齿轮传动设计M.北京：化学工业出版社，20035孔德文，赵克