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貴州大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告表
論文(設(shè)計(jì))名稱
挖掘機(jī)輪邊減速器設(shè)計(jì)
論文（設(shè)計(jì)） 來源
社會(huì)生產(chǎn)實(shí)際
論文（設(shè)計(jì)）類型
C
指導(dǎo)教師
學(xué)生姓名
學(xué)號(hào)
班級(jí)
一、研究或設(shè)計(jì)的目的和意義：
隨著中國改革開放的進(jìn)一步加快，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與住房建設(shè)迎來了一輪新的高潮，與此同時(shí)也帶來了工程機(jī)械行業(yè)的高速發(fā)展期。大功率高效率的工程機(jī)械對于加快工程進(jìn)度提高施工效率提供了堅(jiān)實(shí)的保障，而采用輪邊行星齒輪減速器進(jìn)行減速驅(qū)動(dòng)的工程機(jī)械也隨著液壓技術(shù)與電子控制技術(shù)的發(fā)展而得到廣泛采用。小體積的液壓馬達(dá)或高速電機(jī)與輪邊行星減速器配合可以實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的電液控制或電子控制，對于工程機(jī)械的自動(dòng)化與智能化提供極大的幫助。
輪邊行星齒輪減速器以其傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)及效率高而廣泛使用，然而工程機(jī)械行走車輪中使用的行星齒輪減速器由于承受較大的沖擊振動(dòng)載荷，工作工況惡劣而相對于普通行星減速器有其特殊要求。在進(jìn)行行星齒輪減速器設(shè)計(jì)時(shí)，為獲得所期望的速度比，構(gòu)成方法有很多，但卻缺少從眾多的組合中選擇出最適合項(xiàng)的高效率方法。比如在討論為減少離合器的牽引阻力、或減小整體尺寸而削減行星數(shù)量時(shí)，有必要研究出高效率的方法。研制緊湊可靠的減速箱就成為一個(gè)重大挑戰(zhàn)。
二、研究或設(shè)計(jì)的國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢：
（1）國外輪式挖掘機(jī)現(xiàn)狀
國外生產(chǎn)輪挖的企業(yè)較多且產(chǎn)品系列齊全。國外輪挖公司的產(chǎn)品基本體現(xiàn)了當(dāng)今世界輪挖技術(shù)發(fā)展的最高水平，其中很多公司有其自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)和元器件。國外輪挖的技術(shù)特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：
1）液壓系統(tǒng)多采用負(fù)荷傳感系統(tǒng)或負(fù)控制系統(tǒng)；
2）國外品牌輪挖多采用自主研發(fā)的電子節(jié)能及微機(jī)控制技術(shù)；
3）安全、舒適、可靠的駕駛室；
4）節(jié)能與環(huán)保；
5）多功能化。
由以上幾點(diǎn)可以看出國外企業(yè)在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒與電控、液壓控制系統(tǒng)、自動(dòng)操縱、駕駛室條件改善、故障診斷與監(jiān)控、節(jié)能與環(huán)保等方面，進(jìn)行了大量的研究，開發(fā)出許多薪結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品，提高了輪挖的高科技含量，促進(jìn)了輪挖的發(fā)展。
（2）國內(nèi)輪式挖掘機(jī)現(xiàn)狀
國產(chǎn)輪挖主要有兩大類一種是360度回轉(zhuǎn)的輪挖，采用專用底盤；另一類是只能有180度轉(zhuǎn)角的經(jīng)濟(jì)適用型輪挖，多是在農(nóng)用小型拖拉機(jī)改裝而成。國產(chǎn)零部件企業(yè)在工作油缸、回轉(zhuǎn)支承、駕駛室、座椅、電氣儀表等方面已經(jīng)取得了技術(shù)突破?；究梢蕴娲M(jìn)口產(chǎn)品，但是在工藝性和可靠性上還有待加強(qiáng)。而在發(fā)動(dòng)機(jī)、電控系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)中泵、閥、馬達(dá)等關(guān)鍵技術(shù)?；菊莆赵谌毡?、德國等發(fā)達(dá)國家手中，所以國產(chǎn)輪挖的關(guān)鍵技術(shù)及元器件還需要依賴進(jìn)口。
三、主要研究或設(shè)計(jì)內(nèi)容，需要解決的關(guān)鍵問題和思路：
本論文就是對挖掘機(jī)輪邊減速器進(jìn)行研究，找出合適的方法，為自主研發(fā)出具有結(jié)構(gòu)簡單，高精度和高可靠性的減速器提供理論支持。
（1）查找相關(guān)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行挖掘機(jī)輪邊速器的設(shè)計(jì)；
（2）確定輪邊減速器的結(jié)構(gòu)形式；
（3）確定輪邊減速器的主要性能參數(shù)；
（4）輪邊減速器的總成的設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析、制圖；
（5）其他相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)；
（6）編寫設(shè)計(jì)說明書。
四、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）所必須具備的工作條件及解決的辦法：
方法主要有文獻(xiàn)研究法：通過對中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)，萬方數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)等中英文數(shù)據(jù)庫的檢索，收集有關(guān)資料，并對收集的資料進(jìn)行歸納分析，為論文作鋪墊。
(1)重要零部件選型設(shè)計(jì)：選擇輪邊減速器的結(jié)構(gòu)形式及零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇和計(jì)算基本參數(shù)。
(2)主要零部件的強(qiáng)度校核：對輪邊減速器行星架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行分析校核。
(3)總裝圖與零件圖的計(jì)算機(jī)繪制。
五、工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排：
第1-4周 ：調(diào)查研究，收集資料，翻譯外文資料，確定輪邊減速器的結(jié)構(gòu)形式；
第5-8周 ：確定輪邊減速器的總體尺寸和結(jié)構(gòu)參數(shù)，計(jì)算性能參數(shù)并進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
第9-12周 ：繪制輪邊減速器總成圖；
第13-16周：繪制零部件二維工程圖，整理資料，撰寫畢業(yè)論文；
第17-18周：畢業(yè)答辯。
六、閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱：
[1] 陸鳳儀.《機(jī)械設(shè)計(jì)》[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社. 1992. 5
[2] 諸文農(nóng).《工程機(jī)械底盤構(gòu)造與設(shè)計(jì)》. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986.5
[3] 孫恒 陳作模 葛文杰. 《機(jī)械原理》.高等教育出版社. 2006.5
[4] 陳鳳蘭，徐浩.輪式工程機(jī)驅(qū)動(dòng)橋的發(fā)展概況[J].工程機(jī)械，1994.
[5] 汪振曉，李增輝.輪邊減速器總成的設(shè)計(jì)[J].汽車技術(shù)，2008.
[6] 許鐵林.工程機(jī)械輪邊減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J].工程機(jī)械，1997.
[7] 胡智君.礦山設(shè)備輪邊減速器[J].采礦技術(shù)，2004.
[8] 汪振曉，李增輝.輪邊減速器總成的設(shè)計(jì)[J].汽車技術(shù)，2008.
[9] 饒振剛.行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.7.
[10] 馬從謙.漸開線行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987.10.
[11] Eugene A. Avallone, Theodore Baumeister III. Marks’ Standard Handbook for Mechanical Engineers. 10th ed. McGRAW-HILL. New York. 1996.
指導(dǎo)師意見和建議：
指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日
說明：1、論文（設(shè)計(jì)）類型：A—理論研究；B—應(yīng)用研究；C—設(shè)計(jì)等；
2、論文（設(shè)計(jì)）來源：指來源于科研項(xiàng)目、生產(chǎn)/社會(huì)實(shí)際、教師選題或其他（學(xué)生自擬）等；
3、各項(xiàng)欄目空格不夠，可自行擴(kuò)大。
本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
論文（設(shè)計(jì)）題目：挖掘機(jī)輪邊減速器設(shè)計(jì)
學(xué) 院：＿＿＿＿＿＿＿＿
專 業(yè)：＿＿＿＿＿＿＿＿
班 級(jí)：＿＿＿＿＿＿＿＿
學(xué) 號(hào)：＿＿＿＿＿＿＿＿
學(xué)生姓名：＿＿＿＿＿＿＿＿
指導(dǎo)教師：＿＿＿＿＿＿＿＿
年 月 日
貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
誠信責(zé)任書
本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所完成。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。
特此聲明。
論文（設(shè)計(jì)）作者簽名：
日 期：
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
第一章 緒論 1
1.1研究背景及意義 1
1.2輪式挖掘機(jī)概況 1
1.3國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀 2
第二章 總體設(shè)計(jì) 5
2.1設(shè)計(jì)參數(shù)選定 5
2.2方案設(shè)計(jì) 5
2.3總體動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 6
第三章 主要零部件的設(shè)計(jì) 8
3.1 行星輪數(shù)和齒輪齒數(shù)的確定 8
3.1.1 行星輪數(shù)目的選擇 8
3.1.2 行星排各齒輪齒數(shù)的確定 8
3.1.3 同心條件校核 9
3.1.4 裝配條件的校核 9
3.1.5 相鄰條件的校核 9
3.2齒輪的幾何尺寸計(jì)算 10
3.3齒輪的校核 11
3.3.1齒輪材料的選擇 11
3.3.2齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核 12
3.3.3齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 12
3.4行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
3.4.1太陽輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
3.4.2行星輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
3.4.3行星輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
3.4.4軸承的選擇 13
3.5花鍵、螺栓、軸承的選擇與校核 15
3.5.1花鍵的選擇及其強(qiáng)度校核 15
3.5.2螺栓的選擇及強(qiáng)度校核 17
3.5.3軸承的校核 18
第四章 其他附件的設(shè)計(jì)與選擇 20
4.1行星架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20
4.2潤滑與密封 22
4.3相關(guān)附件設(shè)計(jì)與選擇 23
總 結(jié) 25
參考文獻(xiàn) 26
致 謝 27
摘 要
挖掘機(jī)輪邊減速器作為工程機(jī)械動(dòng)力與控制信息傳遞的重要一環(huán)，有著十分重要的作用，它與液壓馬達(dá)組成車輪動(dòng)力裝置，將液壓油路的能量及控制信息完整地表現(xiàn)在車輪上，相比以往的驅(qū)動(dòng)橋和中央傳動(dòng)更為簡便、更利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
本次設(shè)計(jì)主要針對輪邊減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，通過對輪邊減速器結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了總體結(jié)構(gòu)方案；接著，對主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算選擇；然后，對各主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核；最后，通過AutoCAD制圖軟件繪制了輪邊減速器裝配圖及主要零部件圖。
通過本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用AutoCAD制圖軟件，對今后的工作于生活具有極大意義。
關(guān)鍵詞：挖掘機(jī)，輪邊減速器，行星齒輪，設(shè)計(jì)
Abstract
Wheel excavator construction machinery reducer as power and control information is passed an important part, has a very important role, it is composed of a wheel with a hydraulic motor power unit, the information is complete and now the wheel surface energy of the hydraulic circuit and the control phase easier than ever drive axle and the central drive, more conducive to automation.
This design is mainly designed for wheel reducer. First, by carrying on the wheel reducer structure and principle analysis, this analysis is proposed based on the overall structure of the program; Next, the main technical parameters were calculated choice; then, for the main components were designed and verification; Finally, through the AutoCAD drawing software to draw the wheel reducer assembly drawings and the main parts diagram.
Through this design, the consolidation of the university is expertise, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing, etc; mastered the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software for the future work of great significance in life.
Keywords: Excavators, Wheel reducer, Planetary gear, Design
IV
貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
第一章 緒論
1.1研究背景及意義
隨著中國改革開放的進(jìn)一步加快，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與住房建設(shè)迎來了一輪新的高潮，與此同時(shí)也帶來了工程機(jī)械行業(yè)的高速發(fā)展期。大功率高效率的工程機(jī)械對于加快工程進(jìn)度提高施工效率提供了堅(jiān)實(shí)的保障，而采用輪邊行星齒輪減速器進(jìn)行減速驅(qū)動(dòng)的工程機(jī)械也隨著液壓技術(shù)與電子控制技術(shù)的發(fā)展而得到廣泛采用。小體積的液壓馬達(dá)或高速電機(jī)與輪邊行星減速器配合可以實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的電液控制或電子控制，對于工程機(jī)械的自動(dòng)化與智能化提供極大的幫助。
輪邊行星齒輪減速器以其傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)及效率高而廣泛使用，然而工程機(jī)械行走車輪中使用的行星齒輪減速器由于承受較大的沖擊振動(dòng)載荷，工作工況惡劣而相對于普通行星減速器有其特殊要求。在進(jìn)行行星齒輪減速器設(shè)計(jì)時(shí)，為獲得所期望的速度比，構(gòu)成方法有很多，但卻缺少從眾多的組合中選擇出最適合項(xiàng)的高效率方法。比如在討論為減少離合器的牽引阻力、或減小整體尺寸而削減行星數(shù)量時(shí)，有必要研究出高效率的方法。研制緊湊可靠的減速箱就成為一個(gè)重大挑戰(zhàn)。
1.2輪式挖掘機(jī)概況
輪式挖掘機(jī)是以輪胎作為行走部件的挖掘機(jī)械，簡稱輪挖。輪挖行走速度快，不損壞路面，能遠(yuǎn)距離自行轉(zhuǎn)場及可快速更換多種作業(yè)裝置。國外輪挖的最高行走速度大多為25—40 km／h，國產(chǎn)的大多為20—35 km／h，貴州詹陽動(dòng)力生產(chǎn)的高速輪挖JYL200G行走速度甚至達(dá)到了51 km／h，而履挖的行走速度僅為3—5 km／h。同等級(jí)輪挖與履挖對比，雖然輪挖工作效率不如同等級(jí)的履挖，但與履挖昂貴的轉(zhuǎn)移費(fèi)相比，頻繁轉(zhuǎn)場時(shí)輪挖更具經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。正是以其機(jī)動(dòng)、靈活、高效的鮮明特點(diǎn)，輪挖在市政維護(hù)工程、公路交通建設(shè)及快速搶修等物料挖掘、搬移方面得到了廣泛應(yīng)用。[1]
據(jù)統(tǒng)計(jì)，在西方發(fā)達(dá)國家輪挖需求量約占挖掘機(jī)需求總量的12％，有的甚至達(dá)到70—80％，應(yīng)用十分廣泛。而我國的輪挖僅為3％左右，故從世界范圍看，輪挖在我國的應(yīng)用有待挖掘。[2]可以說，在未來幾年繼續(xù)擴(kuò)大內(nèi)需，擴(kuò)大基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展戰(zhàn)略，城市及小城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展戰(zhàn)略的大環(huán)境決定了我國輪挖市場的廣闊前景。
國外輪挖生產(chǎn)企業(yè)較多且品種齊全，如日立、小松、利勃海爾、卡特彼勒、沃爾沃、JCB、現(xiàn)代等。這些公司的產(chǎn)品基本體現(xiàn)了當(dāng)今世界輪式挖掘機(jī)技術(shù)發(fā)展的最高水平，且很多著名公司都擁有其專有關(guān)鍵技術(shù)及元器件。國產(chǎn)輪挖在品牌、品種上可選擇性都較少，這與國外“百家爭鳴”的現(xiàn)象形成鮮明對比。[3]近年來，雖然國產(chǎn)輪挖在產(chǎn)量、品種和技術(shù)水平等方面都有了一定的發(fā)展，比如詹陽動(dòng)力重工開發(fā)生產(chǎn)的高速輪挖填補(bǔ)了國產(chǎn)空白、實(shí)現(xiàn)了行駛速度的重大突破甚至比國外同類機(jī)型還要略高一籌，但發(fā)展規(guī)模仍然很小，技術(shù)性能和工作可靠性還不能滿足國內(nèi)市場的需要，嚴(yán)重缺乏關(guān)鍵技術(shù)?？傊畤a(chǎn)輪挖與國外的相比相差較遠(yuǎn)，其發(fā)展任重而道遠(yuǎn)。
1.3國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀
（1）國外輪式挖掘機(jī)現(xiàn)狀
國外生產(chǎn)輪挖的企業(yè)較多且產(chǎn)品系列齊全。國外輪挖公司的產(chǎn)品基本體現(xiàn)了當(dāng)今世界輪挖技術(shù)發(fā)展的最高水平，其中很多公司有其自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)和元器件。國外輪挖的技術(shù)特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：
1）液壓系統(tǒng)多采用負(fù)荷傳感系統(tǒng)或負(fù)控制系統(tǒng)。如日本小松帶有載荷感應(yīng)和壓力補(bǔ)償閥的閉心式液壓系統(tǒng)(CLSS)，德國力士樂公司推出的與負(fù)荷無關(guān)的流量分配系統(tǒng)(LUDV)，德國林德推出的負(fù)荷傳感同步控制系統(tǒng)(LSC)等結(jié)構(gòu)原理與功能基本相同的液壓系統(tǒng)，得到較好的應(yīng)用卡特彼勒、利勃海爾、沃爾沃、斗山、JCB等公司也采用了負(fù)荷傳感系統(tǒng)。負(fù)荷傳感系統(tǒng)在液壓挖掘機(jī)上的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，能實(shí)現(xiàn)對不同負(fù)載壓力的多個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)進(jìn)行快速和精確的控制，各個(gè)執(zhí)行元件互不干涉。而負(fù)控制技術(shù)具有穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、可靠性和維修性好等特點(diǎn)，但在起始點(diǎn)為重負(fù)荷下作業(yè)時(shí)，因流量與負(fù)載有關(guān)，所以可控制性較差。由于成熟的制造技術(shù)和低廉的價(jià)格將會(huì)使負(fù)控制系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)揮作用，尤其在發(fā)展中國家還將繼續(xù)存在。
2）國外品牌輪挖多采用自主研發(fā)的電子節(jié)能及微機(jī)控制技術(shù)。JCB公司的AMS控制系統(tǒng)兼顧操作簡便與實(shí)現(xiàn)各種工況下的最高效率，系統(tǒng)設(shè)計(jì)有幾種功率模式，能按操縱手柄的運(yùn)動(dòng)和使用要求自動(dòng)感知液壓要求并作出反應(yīng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率與液壓功率匹配，并按需要激活動(dòng)力提升和發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)怠速功能。韓國斗山的獨(dú)創(chuàng)新一代電子功率優(yōu)化系統(tǒng)(e—EPOS)，為了操作簡便，工作模式僅設(shè)計(jì)為兩檔挖掘檔和挖溝檔；德國利勃海爾輪挖采用全部電子控制，LSC電子極限載荷調(diào)節(jié)專有技術(shù)具有壓力補(bǔ)償、流量補(bǔ)償功能，增強(qiáng)功率檔、高功率檔、經(jīng)濟(jì)檔、精細(xì)檔、超精密控制開關(guān)等多種工作模式選擇；LCD顯示、聲光報(bào)警、傳感器控制發(fā)動(dòng)機(jī)空載怠速。這些控制系統(tǒng)基本具備了多種功率(工作)模式選擇、瞬時(shí)增力功能、發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)怠速、發(fā)動(dòng)機(jī)工作自動(dòng)預(yù)熱及過熱保護(hù)、實(shí)時(shí)電子監(jiān)控和自診斷功能，從而提高挖掘機(jī)的生產(chǎn)效率，降低油耗，改善司機(jī)作業(yè)環(huán)境，提高機(jī)器的自動(dòng)化程度。
3）安全、舒適、可靠的駕駛室。采用帶有墜物保護(hù)結(jié)構(gòu)(Foes)和傾翻保護(hù)結(jié)構(gòu)(ROPS)的駕駛室，安裝可調(diào)節(jié)的彈性座椅，用隔音措施降低噪聲干擾。如邁克拉克采用了ROes和FOes的駕駛室、沃爾沃采用了獨(dú)創(chuàng)自帶RPOS的Care Cab駕駛室。駕駛室將逐步實(shí)施RODS和FOPS設(shè)計(jì)方法，配裝冷暖空調(diào)。全密封及降噪處理的“安全環(huán)保型”駕駛室，采用人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)的司機(jī)座椅可全方位調(diào)節(jié)，以及功能集成的操縱手柄、全自動(dòng)換擋裝置及電子監(jiān)控與故障白診斷系統(tǒng)，以改善司機(jī)的工作環(huán)境，提高作業(yè)效率。
4）節(jié)能與環(huán)保。為提高產(chǎn)品的節(jié)能效果和滿足日益苛刻的環(huán)保要求，國外輪挖企業(yè)主要從降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放、提高液壓系統(tǒng)效率和減振、降噪等方面人手。國外工程機(jī)械柴油機(jī)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到全電子控制的程度，采用直噴技術(shù)，對柴油的噴射量和噴射時(shí)間進(jìn)行控制，取消了傳統(tǒng)的機(jī)械式調(diào)速器和定時(shí)齒輪，簡化了柴油機(jī)結(jié)構(gòu)。目前世界上卡特和小松等廠家都開發(fā)了這種電子控制柴油機(jī)，它們的特性曲線可以由軟件來決定，對于不同的作業(yè)工況采用不同的特性，使柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、排放和動(dòng)力性都達(dá)到最優(yōu)。日立建機(jī)推出的ZXl30W型輪式挖掘機(jī)配置了符合歐Ⅱ和Tier 11排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，采用超低噪聲型消音器并采用其他措施，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲。
5）多功能化。輪挖愈來愈傾向于多功能化，除了挖掘和起重功能，還有液壓錘、鉗、剪、夯，鉆孔器，銑刨頭等，可根據(jù)工況更換不同的工作裝置。使用這些配套裝置可以降低成本，可以減少人工勞動(dòng)，提高生產(chǎn)率。與此相適應(yīng)的是挖掘機(jī)上配置了快速更換系統(tǒng)，新型的更換系統(tǒng)能夠在正常液壓系統(tǒng)的壓力下自動(dòng)快速更換各種裝置，司機(jī)無須離開司機(jī)室。如利勃海爾的組合快裝系統(tǒng)(Likufix．System)，該系統(tǒng)包括一套組合液壓快裝裝置和一個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)換耦合裝置，利用該裝置操作員可以在幾秒鐘之內(nèi)完成工裝機(jī)械和液壓部分的轉(zhuǎn)換；邁克拉克用于遠(yuǎn)程自動(dòng)換接的自鎖式夾鉗俠換裝繼續(xù)發(fā)揮作用，尤其在發(fā)展中國家還將繼續(xù)存在。[4]
由以上幾點(diǎn)可以看出國外企業(yè)在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒與電控、液壓控制系統(tǒng)、自動(dòng)操縱、駕駛室條件改善、故障診斷與監(jiān)控、節(jié)能與環(huán)保等方面，進(jìn)行了大量的研究，開發(fā)出許多薪結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品，提高了輪挖的高科技含量，促進(jìn)了輪挖的發(fā)展。
（2）國內(nèi)輪式挖掘機(jī)現(xiàn)狀
國產(chǎn)輪挖主要有兩大類一種是360度回轉(zhuǎn)的輪挖，采用專用底盤；另一類是只能有180度轉(zhuǎn)角的經(jīng)濟(jì)適用型輪挖，多是在農(nóng)用小型拖拉機(jī)改裝而成。這些公司的產(chǎn)品基本體現(xiàn)了國內(nèi)輪挖技術(shù)的最高發(fā)展水平，如貴州詹陽動(dòng)力重工開發(fā)出行走系統(tǒng)采用本廠配套件、獨(dú)特的三節(jié)折疊臂工作裝置的高速輪挖，山河智能的130w型輪挖等。國產(chǎn)零部件企業(yè)在工作油缸、回轉(zhuǎn)支承、駕駛室、座椅、電氣儀表等方面已經(jīng)取得了技術(shù)突破。基本可以替代進(jìn)口產(chǎn)品，但是在工藝性和可靠性上還有待加強(qiáng)。
而在發(fā)動(dòng)機(jī)、電控系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)中泵、閥、馬達(dá)等關(guān)鍵技術(shù)?；菊莆赵谌毡尽⒌聡劝l(fā)達(dá)國家手中，所以國產(chǎn)輪挖的關(guān)鍵技術(shù)及元器件還需要依賴進(jìn)口。國產(chǎn)柴油機(jī)的綜合性能指標(biāo)還無法滿足需要，因此國產(chǎn)輪挖多采用康明斯、洋馬、道依茨、五十鈴、珀金斯等國外品牌；在液壓系統(tǒng)及元件方面，由于國內(nèi)企業(yè)基本上還不具備生產(chǎn)各種具有節(jié)能效果的多路閥和液壓泵的能力，所以液壓系統(tǒng)一般來自國外企業(yè)，主要有德國Rexroth、德國Linde、日本NACHI和KYB、意大利Comer等企業(yè)，行走馬達(dá)、泵、回轉(zhuǎn)馬達(dá)多來自德國、韓國、日本等，驅(qū)動(dòng)橋多數(shù)來自德國ZF或意大利DANA橋。例如：(1)山河智能的輪挖130W采用康明斯水冷柴油機(jī)，Rexroth的LUDV閉心系統(tǒng)；(2)徐州徐挖的XCGl40W-8采用ISUZU柴油機(jī)，Bexroth的LUDV，采用意大利DANA公司輪挖驅(qū)動(dòng)橋。
另一類是只能有180度轉(zhuǎn)角的經(jīng)濟(jì)適用型輪挖，是在農(nóng)用四輪拖拉機(jī)的基礎(chǔ)上增加挖掘工作裝置改制而成，其技術(shù)含量低、性能不穩(wěn)定、可靠性差。[5]
第二章 總體設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)參數(shù)選定
本次設(shè)計(jì)的是JYL80型輪式挖掘機(jī)輪邊減速器，其參數(shù)如下：
發(fā)動(dòng)機(jī)功率/轉(zhuǎn)速：231KW（2100rpm）
液力變矩器的變矩比
主減速器的傳動(dòng)比為
輪邊減速器傳動(dòng)比為
變速箱傳動(dòng)比
2.2方案設(shè)計(jì)
輪邊減速器是傳動(dòng)系中最后一個(gè)增扭減速機(jī)構(gòu)，它可以加大傳動(dòng)系總的減速比，滿足整機(jī)的行駛和作業(yè)要求；同時(shí)由于可以相應(yīng)減小主減速器的速比，因此降低了這些零部件傳遞的轉(zhuǎn)矩，減小了他們的結(jié)構(gòu)尺寸。
在本次設(shè)計(jì)中，輪邊減速器采用單排內(nèi)外嚙合行星排傳動(dòng)，其中太陽輪由半軸驅(qū)動(dòng)為主動(dòng)件，行星架和車輪輪轂用螺栓連接為從動(dòng)件，齒圈用花鍵和驅(qū)動(dòng)橋殼體固定連接。此種傳動(dòng)形式傳動(dòng)比為1+α（α為齒圈和太陽輪的齒數(shù)之比），可以在較小的輪廓尺寸獲得較大的傳動(dòng)比，可以布置在車輪輪轂內(nèi)部，而不增加機(jī)械的外形尺寸。
為改善太陽輪與行星輪的嚙合條件，使載荷分布比較均勻，太陽輪連同半軸端部完全是浮動(dòng)的，不加任何支承，此時(shí)太陽輪連同半軸端部是靠對稱布置的幾個(gè)行星齒輪對太陽輪的相互平衡的徑向力處于平衡位置的。
圖4.1 輪邊減速裝置
1- 太陽輪；2-半軸；3-行星輪；4-行星架；5-內(nèi)齒圈；6-半軸套管
2.3總體動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
發(fā)動(dòng)機(jī)的功率出來傳給液力變矩器，液力變矩器在將動(dòng)力傳給主離合器，之后傳給變速箱，最后到達(dá)驅(qū)動(dòng)橋的主動(dòng)錐齒輪軸。[22]
由已知參數(shù)，求得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩
已知液力變矩器的變矩比，并查得液力變矩器的效率為，此次設(shè)計(jì)取，則
而變速箱采用單排行星傳動(dòng)方案由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得傳動(dòng)效率為，又已知變速箱傳動(dòng)比，則
若變速箱輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋主動(dòng)錐齒輪間不損耗能量，則主動(dòng)錐齒輪的轉(zhuǎn)矩、功率等與變速箱一致。
由手冊查得，圓錐滾子軸承效率（每對），太陽輪與行星輪嚙合效率，行星輪與齒圈嚙合效率，錐齒輪嚙合效率，則
上述為發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞的動(dòng)力在各個(gè)變速機(jī)構(gòu)中的動(dòng)力參數(shù)，這些動(dòng)力最終傳送到輪邊減速器的輸入軸（半軸），輪邊減速器動(dòng)力參數(shù)計(jì)算如下：
第三章 主要零部件的設(shè)計(jì)
3.1 行星輪數(shù)和齒輪齒數(shù)的確定
3.1.1 行星輪數(shù)目的選擇
行星輪數(shù)目取的多，負(fù)荷由更多的行星輪來負(fù)擔(dān)，有可能減小尺寸和齒輪模數(shù)，設(shè)計(jì)中行星輪數(shù)目一般為3～6個(gè)，行星輪數(shù)目不能增多往往是由于受行星架的剛度和強(qiáng)度的限制，因?yàn)樾行禽啍?shù)目增多使行星架連接部分金屬減少，受力后會(huì)產(chǎn)生扭曲變形，使齒輪接觸大大惡化。在設(shè)計(jì)單排齒輪時(shí)，必須考慮安裝問題，因此，首先考慮行星齒輪機(jī)構(gòu)中各齒輪節(jié)圓直徑之間的關(guān)系，此設(shè)計(jì)行星齒輪數(shù)選為4個(gè)。
3.1.2 行星排各齒輪齒數(shù)的確定
采用單排內(nèi)外嚙合行星輪傳動(dòng)，太陽輪為主動(dòng)輪（由半軸驅(qū)動(dòng)），齒圈用花鍵和驅(qū)動(dòng)橋殼體固定連接，行星架和車輪用螺栓連接，這種傳動(dòng)方案的傳動(dòng)比為，為齒圈和太陽輪的齒數(shù)之比。由，得出。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》當(dāng)，時(shí)可選太陽輪齒數(shù)則：
取整得則：
齒輪齒數(shù)間的關(guān)系公式：
式中：-----最終傳動(dòng)傳動(dòng)比，
-----齒圈齒數(shù)， ----太陽輪齒數(shù)， ----行星輪齒數(shù)
所以：
驗(yàn)算傳動(dòng)比：
所以傳動(dòng)比合適
3.1.3 同心條件校核
為了使太陽輪與齒圈的旋轉(zhuǎn)中心重合，太陽輪與行星輪的中心距應(yīng)和齒圈與行星輪的中心距相等，即、、應(yīng)滿足下列條件：
將，，代入公式得：
滿足同心條件
3.1.4 裝配條件的校核
為使行星排各元件上所受徑向力平衡，應(yīng)使各行星輪均勻分布或?qū)ΨQ分布，即、、、n應(yīng)滿足條件：，N為任意整數(shù)。
把，，n=4代入公式得：
所以滿足裝配條件
3.1.5 相鄰條件的校核
設(shè)計(jì)行星傳動(dòng)時(shí)，必須保證相鄰行星輪之間有一定間隙，對于單行星傳動(dòng)而言，即兩相鄰行星輪的中心距應(yīng)大于它們的齒頂圓半徑之和。用公式則可以表示為：
在實(shí)際設(shè)計(jì)中相鄰條件多控制在：
式中：-----太陽輪與行星輪的中心距
------因四行星輪均勻分布，所以
-----兩行星輪齒頂圓半徑之和，即行星輪齒頂圓直徑。
對于工程機(jī)械，輪邊減速器齒輪模數(shù)為之間，此處取。
所以：
所以相鄰條件滿足
3.2齒輪的幾何尺寸計(jì)算
本設(shè)計(jì)的太陽輪、行星輪、齒圈均采用直齒圓柱齒輪，齒輪參數(shù)參照《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》計(jì)算如下：
1）分度圓直徑的計(jì)算
2）螺旋角 取
3）齒頂高的計(jì)算
由式3.22計(jì)算齒頂高
（3.22）
4）齒根高的計(jì)算
由式3.23計(jì)算齒根高
（3.23）
5）齒頂圓直徑的計(jì)算
由機(jī)械設(shè)計(jì)教材式（10.6）知
6）齒根圓直徑的計(jì)算
由機(jī)械設(shè)計(jì)教材式（10.6）知
7）齒寬的計(jì)算
由式3.24計(jì)算而得
（3.24）
圓整為大齒輪寬度，則
3.3齒輪的校核
行星排結(jié)構(gòu)中齒輪的主要破壞形式是接觸疲勞破壞和彎曲疲勞破壞，因此需對齒輪進(jìn)行接觸疲勞計(jì)算和彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算。
在行星機(jī)械中，通常只計(jì)算太陽輪與行星輪的強(qiáng)度，齒輪所受圓周力應(yīng)考慮到幾個(gè)行星輪的影響，此時(shí)一個(gè)行星輪與太陽輪所受的圓周力（為太陽輪扭矩，為太陽輪節(jié)圓半徑，n行星輪個(gè)數(shù)），在計(jì)算時(shí)還應(yīng)考慮到由于幾個(gè)行星輪同時(shí)和太陽輪嚙合時(shí)載荷分布不均勻的影響，因此在圓周力計(jì)算公式中引入修正系數(shù)。
3.3.1齒輪材料的選擇
根據(jù)裝載機(jī)輪邊減速器行星結(jié)構(gòu)中齒輪的承載能力高，耐磨性好等特點(diǎn)，可選用材料為20CrMnTi，齒輪需進(jìn)行表面滲碳淬火，滲碳淬火后表面硬度為56-62HRC，芯部硬度為320HBS。齒輪精度一般為7級(jí)，其彎曲疲勞許用應(yīng)力一般不大于455Mpa，接觸疲勞許用應(yīng)力一般不大于14000公斤/厘米2（即不大于1372Mpa）。
3.3.2齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核
由式3.25進(jìn)行校核計(jì)算
（3.25）
式中 ——超載系數(shù)，可?。?
——?jiǎng)虞d系數(shù)，可?。?
——尺寸系數(shù)，當(dāng)時(shí)， ；
——載荷分配系數(shù)，可?。?
——計(jì)算彎曲強(qiáng)度應(yīng)力系數(shù)，查表得。
因此，
3.3.3齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核
由式3.26校核齒面強(qiáng)度
（3.26）
式中 ——齒輪表面質(zhì)量系數(shù)，??；
——彈性系數(shù)，取；
——計(jì)算接觸應(yīng)力綜合系數(shù)，取。
因此，
由以上校核結(jié)果看出，兩齒輪滿足設(shè)計(jì)和使用要求。
3.4行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.4.1太陽輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
參數(shù)見前面幾何尺寸表，技術(shù)要求：進(jìn)行熱處理滲碳淬火，使深度達(dá)0.8～1.3 mm，齒面硬度為56～62HRC，芯部硬度為320HBS，材料為20CrMnTi。
3.4.2行星輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
參數(shù)見前面幾何尺寸表，技術(shù)要求：進(jìn)行熱處理，表面滲碳淬火，深度為0.8～1.3 mm，齒面硬度56～62HRC，芯部硬度320HBS，規(guī)定圓截面與齒輪徑向跳動(dòng)均為
3.4.3行星輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
選取行星輪軸的材料為40Cr，行星輪軸主要受剪切應(yīng)力，可用下式來計(jì)算：
式中：-----輪邊減速行星輪軸上的總扭矩，
-------許用剪切應(yīng)力，安全系數(shù)取4,40Cr的屈服極限，所以
n-------行星齒輪數(shù)目，為4
------太陽輪與行星輪實(shí)際中心距，
把以上各參數(shù)代入公式得：
圓整取
3.4.4軸承的選擇
行星輪與行星輪軸之間裝有滾針軸承，該滾針軸承選為沒有套保護(hù)的滾針。輪轂與半軸外殼間軸承主要以徑向負(fù)荷為主，因此選用單列圓錐滾子軸承。
(1) 滾針軸承
① 滾針數(shù)的確定
作為滾針軸承外圈的行星輪內(nèi)孔，滾針直徑一般不小于齒輪內(nèi)孔的10%，在毫米之間，此設(shè)計(jì)可取
則：
式中：-----實(shí)際行星輪軸計(jì)算直徑
------行星輪軸的直徑
-----滾針與行星輪軸之間間隙，一般取
所以：
式中：------滾針軸承直徑， ----滾針直徑
所以：
又因?yàn)椋?
式中： -----滾針間的間隙取
-----滾針數(shù)， -----正弦系數(shù)
則：
所以：
取每個(gè)行星輪上的滾針數(shù)
② 滾針的長度
若取滾針過長，則易磨損，若過短則易使行星輪軸受力不均勻且易損傷輪軸表面，故取大于齒寬3/4～3/2。
所以：
(2) 橋殼上軸承的選取
橋殼軸承的選取應(yīng)盡量考慮到橋殼的結(jié)構(gòu)尺寸，以及軸承的壽命應(yīng)盡量接近。此處選用。
3.5花鍵、螺栓、軸承的選擇與校核
3.5.1花鍵的選擇及其強(qiáng)度校核
花鍵聯(lián)接是由鍵與軸做成一體的外花鍵和具有相應(yīng)凹槽的內(nèi)花鍵組成，多個(gè)鍵齒在軸和輪轂孔的周向均布。由于結(jié)構(gòu)形式和制造工藝的不同，與平鍵聯(lián)接比較，花鍵聯(lián)接在強(qiáng)度、工藝和使用方面有下述一些優(yōu)點(diǎn)：
a)齒數(shù)較多，總接觸面積較大，因而可承受較大的載荷。
b)因槽較淺，齒根處應(yīng)力集中較小，軸與轂的強(qiáng)度削弱較小。
c)軸上零件與軸的對中性和導(dǎo)向性較好。
d)可用磨削的方法提高加工精度及聯(lián)接質(zhì)量。
（1） 鍵參數(shù)的選擇
此處是動(dòng)力傳遞的重要位置，所以此處花鍵采用漸開線花鍵（平齒根），由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》查取計(jì)算出花鍵各參數(shù)見下表5-1。
表3.1 輪邊減速器齒輪花鍵參數(shù) (長度：mm )
名稱
公式代號(hào)
數(shù)值
模數(shù)
2.5
分度圓壓力角
30o
齒數(shù)
24
理論工作齒高
2.5
分度圓直徑
60
基圓直徑
51.96
外花鍵大徑尺寸
62.5
外花鍵小徑尺寸
56.25
內(nèi)花鍵大徑尺寸
內(nèi)花鍵小徑尺寸
57.65
表中為齒形裕度，
為外花鍵漸開線起始圓直徑最大值，可用下式計(jì)算：
，為外花鍵作用齒厚上偏差，由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》表7-28查得：。
把兩參數(shù)代入公式計(jì)算得：
(2) 鍵的強(qiáng)度校核
對于漸開線花鍵的強(qiáng)度可用下式進(jìn)行計(jì)算：
式中：T-----轉(zhuǎn)矩，N·m；
-----各齒間載荷不均勻系數(shù)，通常取，取
z -----齒數(shù)，24
-----齒的工作高度，，
-----齒的工作長度，，取
-----平均直徑，，
----許用擠壓應(yīng)力查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》頁表7-13可知：使用和制造情況良好的齒面經(jīng)熱處理許用應(yīng)力可達(dá)到
把以上各參數(shù)代入公式得：
此漸開線花鍵強(qiáng)度滿足
3.5.2螺栓的選擇及強(qiáng)度校核
取機(jī)械滿載時(shí)所受重力與行走時(shí)所受扭矩作用力之和作為螺栓強(qiáng)度校核：
輪轂上所受扭矩
（1）螺栓所受剪切力的計(jì)算
從動(dòng)錐齒輪最大扭矩為：
由最大扭矩產(chǎn)生的力為：
式中：r-----螺栓中線到到從動(dòng)大錐齒輪旋轉(zhuǎn)中心的距離，由結(jié)構(gòu)取
所以
螺栓個(gè)數(shù)為12，每個(gè)螺栓受力均等，所以單個(gè)螺栓受的力為：
（2）選擇螺栓材料，確定許用應(yīng)力
因差速器結(jié)構(gòu)要求緊湊，容不下太大螺栓，故選用材質(zhì)較好的40Cr，調(diào)質(zhì)處理
（3）確定螺栓直徑
取螺栓規(guī)格為M12
（4）確定螺孔軸向長度
螺栓與被聯(lián)接接件孔壁接觸面的擠壓強(qiáng)度可用下式進(jìn)行計(jì)算：
式中：-----螺栓桿受剪面的直徑,
---螺孔軸向長度，
-----許用擠壓應(yīng)力，和大錐齒輪聯(lián)接的差速器殼選用材料為45鋼，其屈服極限為
所以許用擠壓應(yīng)力為：
取
3.5.3軸承的校核
(1) 軸承A、B的壽命計(jì)算
根據(jù)GB/T 297-1994和GB/T 283-1994查得軸承的性能參數(shù)為：
30310 ： ，，，
N407：
派生軸向力：
軸承軸向力：
因?yàn)檩S承B被“壓緊”，軸承Ａ“放松”，小錐齒輪所受的軸向力由軸承Ｂ承受，軸承Ａ只受它自身的派生軸向力。
所以A、B軸承的軸向力分別為：
因?yàn)锳、B為型號(hào)相同的軸承，而軸承B受力較大，所以只計(jì)算軸承B的使用壽命。
因?yàn)?
徑向動(dòng)載系數(shù)，軸向動(dòng)載系數(shù)
所以當(dāng)量動(dòng)載荷為：
主動(dòng)小錐齒輪轉(zhuǎn)速可用下式進(jìn)行計(jì)算：
式中：----發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速，由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知
----- 一檔時(shí)變速箱傳動(dòng)比，
-----額定工況下液力變矩器的傳動(dòng)比，
所以主動(dòng)小錐齒輪的轉(zhuǎn)速為：
軸承壽命可用下式進(jìn)行計(jì)算：
把各參數(shù)代入公式得：
(2) 軸承C的壽命計(jì)算
軸承C為圓柱滾子軸承，它只承受徑向力，其當(dāng)量動(dòng)載荷P等于徑向力，即，其壽命為：
第四章 其他附件的設(shè)計(jì)與選擇
4.1行星架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
行星架的結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足剛性好、質(zhì)量輕、加工與裝配方便等要求。常見的行星架結(jié)構(gòu)有雙壁整體式，雙壁分開式和單壁式三種。
三種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)如下：
雙壁整體式：剛性好，但若采用整體鍛造則加工不方便，若采用鑄造或焊接則存在鑄造與焊接缺陷以及內(nèi)應(yīng)力等不利因素。
雙壁分開式：結(jié)構(gòu)復(fù)雜用于傳動(dòng)比較小的情況，此時(shí)行星輪直徑較小，行星軸承需裝在行星架兩側(cè)壁板上，這樣行星架外徑大于內(nèi)齒輪齒頂圓直徑，只能采取分開式。
單壁式：結(jié)構(gòu)簡單，可容納較多行星輪，但是由于是懸臂狀態(tài)，受力狀態(tài)不佳。軸與孔采用過盈配合，一般取H7/u7,采用用溫差法進(jìn)行裝配，配合長度一般在1.5～2.5d之間選取。
綜合以上各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，考慮輪邊減速器的實(shí)際工作狀況有必要對行星架進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。根據(jù)結(jié)構(gòu)需要和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)所設(shè)計(jì)的行星架通常能保證足夠的強(qiáng)度，但往往有可能由于剛度不夠，在受力后產(chǎn)生變形，容易影響到齒輪的正常傳動(dòng)，對此需進(jìn)行剛度校核，方法如下：
行星架的變形指在扭矩作用下，側(cè)板1相對于側(cè)板2的位移，位移量在半徑rn圓周的切線方向度量,半徑rn的圓通過連接板的截面形心。
位移Δ由下式表示的作用力引起：
Fn=F1arn
行星架的柔度可表示為：
?Fn=1ELn2LnLs3K02αs1+K0-12αs2+αn
式中：Ls為沿半徑rn的圓周上，側(cè)板1np段的弧長；
Ln為連接板長度，等于兩側(cè)板中心平面間距離；
K0為兩側(cè)板的剛度比較系數(shù)，決定連接板彎矩為零的點(diǎn)的位置。
各影響系數(shù)可按下式進(jìn)行計(jì)算：
αs1=lse1324Is1+ks11+γlse1Ss1βs1Ls
αs2=lse2324Is2+ks21+γlse2Ss2βs2Ls
αn=lne33In+2kn1+γlneSnβnLn
K0=11+αs1+Ls2Ln/(4In)αs2+Ls2Ln/(4In)
對于橫截面為矩形的側(cè)板：
Is=hsc3/12
Ss=hsc
ks=1.2
如果連接板本身為行星輪的行星軸，軸徑為d,則：
In=πd4/64
Sn= πd2/4
kn=1.11
對于側(cè)板可看成是圓盤形（帶中心孔；帶中心孔且外圈有凸緣；帶軸頸）的結(jié)構(gòu)方案，系數(shù)βs按下式計(jì)算：
βs=1.74nphsrnFmFa
式中Fm、Fa均為函數(shù)，根據(jù)參數(shù)m=Rn/R；n=RB/R; np; α(連接板斷面兩側(cè)在半徑rn的圓周上的中心角為2α)查圖確定。
當(dāng)連接板是直徑為d的懸臂行星輪心軸時(shí)：
Rn=rn-0.5d
α=d/2r
對于有一個(gè)側(cè)板剛性夾緊的行星架（低速級(jí)行星架采用此方法），αs2→0，αs1=αs，K0=12+4InLs2Lnαs.
當(dāng)行星輪心軸懸臂地固定在單壁式行星架上時(shí)（中間級(jí)與高速級(jí)采用此方法），αs2→0，αs1=αs，K0=1，則：
?Fn=1ELn2LnLs3αs+αn
行星架柔度的許用極限值，可用由行星架變形而引起的行星輪齒相對于中心輪輪齒的歪斜角的大小來評定：
γ=?α'cosα'γnLn
對于單壁式行星架，歪斜角：
γ=?cosα'0.5(ln+c)
根據(jù)以上公式，結(jié)合所設(shè)計(jì)的行星架尺寸進(jìn)行校核計(jì)算，結(jié)果如下：
高速級(jí)：γ=1.643×10-3rad
中間級(jí)：γ=1.303×10-3rad
低速級(jí)：γ=7.365×10-3rad
在NGW型行星齒輪傳動(dòng)中，由于行星架變形而產(chǎn)生的輪齒歪斜角γ可以補(bǔ)償由于太陽輪扭轉(zhuǎn)變形而產(chǎn)生的沿齒長方向的載荷集中現(xiàn)象，起到均載作用。所以γ的大小以不超過太陽輪扭轉(zhuǎn)變形引起的齒輪歪斜角為宜。
4.2潤滑與密封
潤滑與密封的設(shè)計(jì)與元件選擇參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第十篇密封件、密封與潤滑[10].
潤滑在行星齒輪減速器中主要有以下作用：
減少齒輪和軸承在傳動(dòng)中的摩擦損失，提高傳動(dòng)效率；減輕和延緩磨損，防止因磨損而導(dǎo)致的損失和失效；嚙合齒面存在的彈性潤滑油膜起緩沖和減振作用、提高傳動(dòng)的工作平穩(wěn)性和降低嚙合噪音；潤滑油通過機(jī)殼或冷卻裝置使傳動(dòng)中產(chǎn)生的熱量及時(shí)傳導(dǎo)出去，維持減速器的正常工作溫度；由潤滑油帶走磨損顆粒等雜質(zhì)；另外采用良好的潤滑措施、選用抗膠合能力強(qiáng)的潤滑油(如硫化油)還可防止齒面膠合，避免齒輪傳動(dòng)失效。
合理的潤滑設(shè)計(jì)必須考慮齒輪圓周速度、載荷性質(zhì)、加工精度，機(jī)體散熱條件，工作環(huán)境和工作制度等因素。對于行星傳動(dòng)來說還必須考慮到以下特點(diǎn)：散熱面積小、傳熱條件壞、潤滑部位多、攪油損失和噴濺損失較大。
行星減速器常用的潤滑方法有油池潤滑、循環(huán)潤滑和油池循環(huán)潤滑三種。其中軸承的潤滑一般隨齒輪一起靠飛濺或循環(huán)供油，也可單獨(dú)用潤滑脂潤滑。
對于內(nèi)齒輪圓周速度小于5m/s的一般用途減速器，采用油池潤滑即可。所以此處擬采用油池潤滑。
和其他類型的減速器一樣，行星輪邊減速器的密封也包括靜密封和動(dòng)密封兩種。根據(jù)本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)特征，靜密封有三處，動(dòng)密封有一處。根據(jù)減速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和尺寸要求選擇標(biāo)準(zhǔn)密封件.內(nèi)包骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈應(yīng)用較為廣泛，但在定位準(zhǔn)確性和同軸度以及骨架散熱方面存在不足，但本設(shè)計(jì)中不要求過高的定位與同軸度，因此可以采用。動(dòng)密封采用O型橡膠密封圈，它有良好的密封性能，是一種壓縮性密封圈，同時(shí)也擁有自封能力，并且使用范圍廣泛。密封件選型與尺寸見下表：
表3.2 密封件的選擇
元件名稱
元件型號(hào)
數(shù)量
采用標(biāo)準(zhǔn)
內(nèi)包骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈
(F)B220 250 15
1
(GB9877.1-1988)
O型橡膠密封圈
224X5.3
1
(GB3452.1-1992)
O型橡膠密封圈
272X5.3
2
(GB3452.1-1992)
注：內(nèi)包骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈基本尺寸參照GB/T13871-1992選用，截面型式詳細(xì)尺寸參照GB9877.1-1988選用。
4.3相關(guān)附件設(shè)計(jì)與選擇
在滿足結(jié)構(gòu)和尺寸要求的前提下，根據(jù)經(jīng)濟(jì)合理性原則，能夠選用標(biāo)準(zhǔn)件的元件，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件。除上述章節(jié)中所述軸承、密封圈等之外，如彈性擋圈、彈簧墊片、螺釘、螺栓、軸端擋圈等均可以選用標(biāo)準(zhǔn)件。
其他零件，如機(jī)座、機(jī)體、端蓋、套筒、軸承擋圈、齒輪聯(lián)軸器等可以借助前人經(jīng)驗(yàn)根據(jù)機(jī)器尺寸、標(biāo)準(zhǔn)件尺寸、強(qiáng)度、剛度、可靠性、壽命等要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸選擇。設(shè)計(jì)原則是在滿足使用要求的前提下盡量使質(zhì)量輕、加工方便、成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單。
總 結(jié)
本設(shè)計(jì)針對挖掘機(jī)輪邊減速器進(jìn)行了傳動(dòng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對減速傳動(dòng)比不大的單級(jí)減速器設(shè)計(jì)做了簡要的說明。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括傳動(dòng)比分配、齒數(shù)選配與模數(shù)選擇、齒輪參數(shù)確定與校核、效率計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)件選用、行星架等關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)與校核、密封潤滑等附件設(shè)計(jì)與選配。由于本人能力有限，對于齒輪齒形設(shè)計(jì)、行星架設(shè)計(jì)與校核等方面的知識(shí)儲(chǔ)備有不足之處，僅僅使用普遍通用方案，并未針對設(shè)計(jì)使用要求進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，也未進(jìn)行進(jìn)一步的研究。相信能夠在以后的學(xué)習(xí)與工作中不斷完善與改進(jìn)，并最終得到最佳的解決方法。
通過這次對搓絲機(jī)傳動(dòng)裝置理論知識(shí)和實(shí)際設(shè)計(jì)的相結(jié)合，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)，解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范能力以及其他專業(yè)知識(shí)水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。
順利如期的完成本此畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識(shí)的同時(shí)也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足與欠缺，留下了些許遺憾，不過不足與遺憾不會(huì)給我打擊只會(huì)更好的鞭策我前行，今后我更會(huì)關(guān)注新科技新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進(jìn)知識(shí)，更好的為祖國的四化服務(wù)。
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致 謝
大學(xué)生活即將結(jié)束，在這短短的四年里，讓我結(jié)識(shí)了許許多多熱心的朋友、工作嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師。畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)，在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠摯的感謝。
首先，向本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師表示最誠摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時(shí)間對我們進(jìn)行指導(dǎo)，時(shí)刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。老師給予的幫助貫穿于設(shè)計(jì)的全過程，從借閱參考資料到現(xiàn)場的實(shí)際操作，他都給予了指導(dǎo)，不僅使我學(xué)會(huì)書本中的知識(shí)，更學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)操作方法。也懂得了如何把握設(shè)計(jì)重點(diǎn)，如何合理安排時(shí)間和論文的編寫，同時(shí)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，她和我們在一起共同解決了設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。
其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠摯的謝意，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，他們也給我很多幫助和無私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料，在此感謝他們，沒有這些資料就不是一個(gè)完整的論文。
另外，也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝。
總之，本次的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果，在設(shè)計(jì)的一個(gè)月里，我們合作的非常愉快，教會(huì)了大我許多道理，是我人生的一筆財(cái)富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝！
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