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EBZ160掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)說明書 目 錄 第1章 緒 論 1 1.1 課題來源及研究目的和意義 1 1.2 EBZ160掘進(jìn)機(jī)的方案分析 5 1.2.1 結(jié)構(gòu)分析 5 1.2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案和布局 6 1.2.3 總體設(shè)計(jì) 7 第2章 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8 2.1液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 8 2.1.1液壓缸的工作原理……………………………………………………………………………………………9 2.1.2液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………………………………………………………………………..10 2.2行走部的設(shè)計(jì) 11 2.2.1履帶的設(shè)計(jì)與選型………………………………………………………………………………………….14 2.2.2驅(qū)動(dòng)輪的計(jì)算………………………………………………………………………………………………...14 2.3第一運(yùn)輸部的設(shè)計(jì) 16 2.3.1輸送鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………………………………….17 2.3.2液壓馬達(dá)的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………………………………18 2.4后支撐部的設(shè)計(jì) 21 2.4.1支撐液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………………………...23 第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維模 26 3.1行走部的三維建模 27 3．2第一運(yùn)輸部的三維建模 29 3.3后支撐部的三維建模 30 3.4設(shè)計(jì)中用到的標(biāo)準(zhǔn)件建模 30 結(jié) 論 32 參 考 文 獻(xiàn) 33 致 謝 34 第1章 緒 論 1.1 課題來源及研究目的和意義 一、選題背景和意義 隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，我國礦井的設(shè)計(jì)逐漸逐漸采用一井一面的采煤方法，其推進(jìn)強(qiáng)度提高，采煤速度增快。從而帶來采掘機(jī)械化比例失調(diào)，對(duì)于一些開采年限較長的礦井，易采的中厚煤層資源日益減少，而薄煤層的開采比例逐年增加，在全部采準(zhǔn)巷道中,半煤巖巷的比例已經(jīng)達(dá)到2%，但這些巷道中的主要機(jī)型多是二十世紀(jì)六、七十年代設(shè)計(jì)的，這些原有的設(shè)計(jì)理念逐漸陳舊、零部件可靠性較差、開機(jī)率低、維護(hù)量大，而且機(jī)重偏輕、截割功率小、過斷層和截割巖石的能力差，不能適應(yīng)較復(fù)雜煤層的要求。另外對(duì)于一些開采年限較長的礦井，易采的中厚煤層資源日益減少，而比例逐年增加，在全部采準(zhǔn)巷道中,半煤巖巷的比例已經(jīng)達(dá)到25%，但這些巷道中的90%主要機(jī)型多是二十世紀(jì)六、七十年代設(shè)計(jì)的，這些原有的設(shè)計(jì)理念逐漸陳舊、零部件可靠性較差、開機(jī)率低、維護(hù)量大，而且機(jī)重偏輕、截割功率小、過斷層和截割巖石的能力差，不能適應(yīng)較復(fù)雜煤層的要求。因此開發(fā)研制綜合性能好，適用范圍廣的掘進(jìn)機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急，用于解決掘進(jìn)機(jī)更新?lián)Q代的問題，緩解采掘矛盾的緊張局面。掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展曾經(jīng)歷了一個(gè)漫長的過程。在早期1852年，一臺(tái)蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的巖石隧道掘進(jìn)機(jī)（RTM）或隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)，在花崗巖中試用，未獲成功。以后的三十年中，設(shè)計(jì)試制了各式各樣的掘進(jìn)機(jī)共13臺(tái)，均有所進(jìn)步。然而比較成功的還是1884年博蒙特設(shè)計(jì)的，并在英法海峽水底隧道掘進(jìn)了直徑為2．lm的導(dǎo)坑，共掘進(jìn)了3mile多。從1884～1926年間，一些國家又先后設(shè)計(jì)制造了21臺(tái)掘進(jìn)機(jī)之后，因受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，例如合金鋼材、液壓技術(shù)、配套設(shè)備等，處于停滯狀態(tài)。直至本世紀(jì)的40年代末至50年代初。歐美及日本各工業(yè)發(fā)達(dá)國家又繼續(xù)研究設(shè)計(jì)制造和使用掘進(jìn)機(jī)，以便找尋出在隧道快速掘進(jìn)中更好的機(jī)械。并在實(shí)際使用中獲得了較為理想的效果。因此，盡管掘進(jìn)機(jī)制造本身的成本高，還存在某些技術(shù)的問題，但發(fā)展還是較快的。目前世界上著名的五大掘進(jìn)機(jī)制造廠商是美國的羅賓斯公司（Robbins）和賈瓦公司（Jarva）、德國的沃斯公司（Wirth）和德馬克公司（Dcmag）、瑞典的阿拉斯·科普河公司（Atlas．Copco）,都是50年代和60年代開始研制和生產(chǎn)掘進(jìn)機(jī)的。由于產(chǎn)品質(zhì)量好，受到用戶的青睬，到目前為止世界范圍使用的掘進(jìn)機(jī)已超過450臺(tái)，掘進(jìn)總長度在2500km以上，其中美國羅賓斯各型掘進(jìn)機(jī)約163多臺(tái)。下面就其發(fā)展過程作一簡單介紹。它較成功地使用于國外南達(dá)科塔的俄亥大壩修建輸水隧道工程中，該機(jī)開挖圍巖的性質(zhì)是白堊土。 1955年，又為某壩的工程建設(shè)，連續(xù)制造了三臺(tái)直徑為2．44m羅賓斯掘進(jìn)機(jī)（照片2），該機(jī)第一次得到了開挖中硬和硬巖的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。但這三臺(tái)機(jī)器均不能認(rèn)為是成功的。在對(duì)頁巖、石灰?guī)r的互層巖體及硬石灰?guī)r的巖體掘進(jìn)中，很快就暴露出這些機(jī)器的弱點(diǎn)．這些問題是：碳化鎢割刀的損壞率極高、傳動(dòng)軸的剛性不夠、高壓液壓系統(tǒng)的元器件損壞、鏈板輸送機(jī)的損壞，以及機(jī)器中普遍存在著剛性和強(qiáng)度不足。 　1956年該廠制造的直徑為3．28m掘進(jìn)機(jī)機(jī)型為131型（照片3），開挖圍巖的性質(zhì)是中硬巖及硬巖，該機(jī)進(jìn)行了又一次嘗試和考驗(yàn)。經(jīng)這次嘗試和考驗(yàn)的結(jié)果證明是成功的，而且它是硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)發(fā)展中的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 1.2 EBZ160掘進(jìn)機(jī)的方案分析 1.2.1機(jī)械結(jié)構(gòu)分析 由于EBZ160掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)有多種，本課題采用驅(qū)輪通過履帶推動(dòng)掘進(jìn)機(jī)行走的方式，通過液壓缸驅(qū)動(dòng)截割頭升降從而來實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)，截割圖的旋轉(zhuǎn)我們通過液壓缸驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的方式來執(zhí)行，操作人員只需要座在上面通過按鈕和手柄操作機(jī)械即可。 1.2.2機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案和布置 根據(jù)課題，我們設(shè)計(jì)的掘進(jìn)機(jī)采用驅(qū)輪通過履帶推動(dòng)掘進(jìn)機(jī)行走的方式，通過液壓缸驅(qū)動(dòng)截割頭升降從而來實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)，截割圖的旋轉(zhuǎn)我們通過液壓缸驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的方式來執(zhí)行，操作人員只需要座在上面通過按鈕和手柄操作機(jī)械即可。 1.2.3總體設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)方案的確定，整個(gè)掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)大致分布如下圖： 第2章 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1.1液壓缸的工作原理 液壓缸的工作：液壓缸用于把液體轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)的大多數(shù)用途，有時(shí)也被稱為直線執(zhí)行器。液壓缸被制成不同的直徑、行程長度和安裝方式。它們可按結(jié)構(gòu)分成四種類型：拉桿式、螺紋式、焊接式和法蘭式．有時(shí)也被制成使用卡壞．面積＝π／4xD2或面積：0.7854×D2 當(dāng)計(jì)算返回行程所建立的力時(shí)，壓力么有作用在活塞的桿面積上，因而須從總活塞面積減去桿面積。 液壓缸基本結(jié)構(gòu)： 油缸的主要零件有缸頭、缸蓋、缸簡、活塞、活塞桿、導(dǎo)向套、密封件和拉桿。缸頭和缸蓋通常由軋鋼或鑄鐵制作。缸筒通常是采用無縫鋼管，內(nèi)孔加工到很高的表面光潔度，可減小內(nèi)摩擦力和延長密封件壽命。活塞大多數(shù)由鑄鐵或鋼制作作，采用若干種方法把活塞固定于活塞桿上。緩沖在大多數(shù)缸上是一個(gè)有貨的選項(xiàng)并且往往可以加設(shè)而不改變輪廓尺寸。活塞桿一般是高強(qiáng)度鋼，經(jīng)表面滲碳淬火、磨削、拋光和鍍硬鉻以便耐磨損和耐腐蝕。腐蝕性氣氛條件通常需要不銹的桿．該桿可以鍍鉻以便耐磨損。導(dǎo)向套用以活塞桿前后移動(dòng)時(shí)支承它，大多數(shù)用球墨鑄鐵制作而且通常無須拆開整個(gè)缸即可拆下。桿密封裝置通常在外側(cè)包括一個(gè)防塵圈以便從桿上去除塵土和污染．并防止被吸入，一個(gè)主密封件用來密封缸壓力，高壓油缸還需在主密封前增加油壓緩沖圈，降低主密封圈承受的油壓，提高主密封圈的密封效果及壽命．密封件一般由丁晴橡膠、聚氨脂、氟橡膠或填充聚四氟乙烯（PTFE）制作。一般來說，O形圈用于靜密封場合如缸筒與導(dǎo)向套、活塞與桿等，Y形密封圈、V形密封圈或組合密封用來密封活塞和活塞桿?；钊苇h(huán)使用派克生產(chǎn)的特殊高分子材料產(chǎn)品。拉桿通常是帶有切削或搓制螺紋的高強(qiáng)度鋼。用適當(dāng)?shù)呐ぞ仡A(yù)應(yīng)力處理以防承受壓力是零件分離并降低對(duì)鎖緊螺母的需要，盡管有時(shí)使用鎖緊螺母。 液壓缸的基本作用形式： 標(biāo)準(zhǔn)雙作用：動(dòng)力行程在兩個(gè)方向并且用于大多數(shù)應(yīng)用場合：單作用缸：當(dāng)僅在一個(gè)方向需要推力時(shí)，可以采用一個(gè)單作用缸；雙桿缸：當(dāng)在活塞兩側(cè)需要相等的排量時(shí)，或者當(dāng)把一個(gè)負(fù)載連接于每端在機(jī)械有利時(shí)采用，附加端可以用來安裝操作行程開關(guān)等的凸輪．彈簧回程單作用缸：通常限于用來保持和夾緊的很小的短行程缸。容納回程彈簧所需要的長度使得它們在需要長行程時(shí)很討厭；柱塞式單作用缸：僅有一個(gè)流體腔，這種類型的缸通常豎直安裝，負(fù)載重置使缸內(nèi)縮，他們又是被成為“排量缸”，并且對(duì)長行程是實(shí)用的；多級(jí)伸縮缸：最多可帶4個(gè)套簡，收攏長度比標(biāo)準(zhǔn)缸短．有單作用或雙作用，它們與標(biāo)準(zhǔn)缸相比是比較貴的，通常用于安裝空間較小但需要較大行程的場合，串聯(lián)缸：一個(gè)串聯(lián)缸足由兩個(gè)同安裝的缸組成的，兩個(gè)缸的活塞由一個(gè)公共活塞桿鏈接，在兩缸之前設(shè)置桿密封件以便使每個(gè)缸都能雙作用，當(dāng)安裝寬度或高度受限制時(shí)．串聯(lián)缸可以增加出力； 2.1.2液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)缸筒內(nèi)徑D。 液壓缸的缸筒內(nèi)徑D是根據(jù)負(fù)載的大小來選定工作壓力或往返運(yùn)動(dòng)速度比，求得液壓缸的有效工作面積，從而得到缸筒內(nèi)徑D，再從GB2348—80標(biāo)準(zhǔn)中選取最近的標(biāo)準(zhǔn)值作為所設(shè)計(jì)的缸筒內(nèi)徑。根據(jù)負(fù)載和工作壓力的大小確定D：①以無桿腔作工作腔時(shí)(4-32) ②以有桿腔作工作腔時(shí)(4-33) 式中：pI為缸工作腔的工作壓力，可根據(jù)機(jī)床類型或負(fù)載的大小來確定；Fmax為最大作用負(fù)載。 (2)活塞桿外徑d。 活塞桿外徑d通常先從滿足速度或速度比的要求來選擇，然后再校核其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。若速度比為λv，則該處應(yīng)有一個(gè)帶根號(hào)的式子：(4-34) 也可根據(jù)活塞桿受力狀況來確定，一般為受拉力作用時(shí)，d=0.3～0.5D。受壓力作用時(shí)：pI＜5MPa時(shí)，d=0.5～0.55D 5MPa＜pI＜7MPa時(shí)，d=0.6～0.7D pI＞7MPa 時(shí),d=0.7D (3)缸筒長度L。缸筒長度L由最大工作行程長度加上各種結(jié)構(gòu)需要來確定，即：L=l+B+A+M+C 式中：l為活塞的最大工作行程；B為活塞寬度，一般為(0.6-1)D;A為活塞桿導(dǎo) 2.2行走部的設(shè)計(jì) 2.2.1履帶的設(shè)計(jì)與選型 1設(shè)定車身重100kg 承載重100kg 全地形車時(shí)速達(dá)30km/h 爬坡150履帶60tGmm==:履帶的寬b b=0.92094220Gmm′′=:根據(jù)履帶設(shè)計(jì)標(biāo)00.180.22bL=-0bL=0.1驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓半徑r r=12sin(180/)t =118mm 計(jì)算得0L=850mm r=118mm L=0Lrl++=1236mm 平均接地比壓p 查表得極限比壓[]0p=0.26Mpa 02GpLb==2009.82850220′′′=0.00401<[= 履帶行走機(jī)構(gòu)的牽引力必須大于或等于各阻力之和，應(yīng)小于或等于履帶對(duì)地面的附著力履帶行駛機(jī)構(gòu)對(duì)地面的附著力0Tf=f是附著系數(shù)下面是各路面的附著系數(shù)：路面附著系數(shù)干粘土0.9 混粘土0.7 松散土路0.6 煤路0.6 混沙土0.5 巖石坑0.55 散礫土0.50 混凝土.45 干沙土0.3 雪地0.25 冰地0.12 取最小附著系數(shù)的冰地f=0.12 ，所以求得履帶節(jié)距180，內(nèi)孔直徑30. 履帶行走機(jī)構(gòu)牽引力的計(jì)算TG根據(jù)算出的最大功率我選宗申zs157FMJ發(fā)動(dòng)機(jī) 2.2.2驅(qū)動(dòng)輪的計(jì)算 可以借鑒經(jīng)驗(yàn)公式（3）：將數(shù)值代入計(jì)算得：mN6431×=mM分別計(jì)算轉(zhuǎn)向半 2max×=×=rFMq根據(jù)文獻(xiàn)“履帶車輛行駛力學(xué)”得主動(dòng)輪上的最大的驅(qū)動(dòng)力及力矩為：6381NmN817maxmaxMq所得結(jié)果相同。 2.2考慮重心偏移時(shí)的最大驅(qū)動(dòng)力矩若6Le=代入上述轉(zhuǎn)向阻力矩公式（ 11）得：=mM6098N·m若不考慮橫向偏心距，只考慮縱向偏心距，且C=0，6Le=時(shí)，比較式（1215），而且根據(jù)式（4）可知，原地轉(zhuǎn)向即轉(zhuǎn)向半徑0=R時(shí)，轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)m最大，所以履帶車輛在原地轉(zhuǎn)彎時(shí)，履帶驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力最大。=maxF6134Nm若不考慮縱向偏心距，只考慮橫向偏心距，且而且原地轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)m最大，所以履帶車輛原地轉(zhuǎn)向時(shí)且靠近偏心一側(cè)的履帶驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力最大。=maxqF7998NM若既偏心距，又考慮橫向偏心距，且6通過以上計(jì)算比較可知，當(dāng)履帶車輛原地轉(zhuǎn)向，且只存在橫向偏心距時(shí)靠近偏心一側(cè)的履帶的驅(qū)動(dòng)力矩最大。 2.3第一運(yùn)輸部的設(shè)計(jì) 2.3.1輸送鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算 履帶行走機(jī)構(gòu)的牽引力必須大于或等于各阻力之和，應(yīng)小于或等于履帶對(duì)地面的附著力履帶行駛機(jī)構(gòu)對(duì)地面的附著力0Tf=f是附著系數(shù)下面是各路面的附著系數(shù)：路面附著系數(shù)干粘土0.9 混粘土0.7 松散土路0.6 煤路0.6 混沙土0.5 巖石坑0.55 散礫土0.50 混凝土.45 干沙土0.3 雪地0.25 冰地0.12 取最小附著系數(shù)的冰地f=0.12 ，所以求得履帶節(jié)距180，內(nèi)孔直徑30. 履帶行走機(jī)構(gòu)牽引力的計(jì)算TG根據(jù)算出的最大功率我選宗申zs157FMJ發(fā)動(dòng)機(jī) 2.3.2液壓馬達(dá)的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、液壓馬達(dá)的特點(diǎn)及分類液壓馬達(dá)是把液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，從原理上講，液壓泵可以作液壓馬達(dá)用，液壓馬達(dá)也可作液壓泵用。但事實(shí)上同類型的液壓泵和液壓馬達(dá)雖然在結(jié)構(gòu)上相似，但由于兩者的工作情況不同，使得兩者在結(jié)構(gòu)上也有某些差異。例如：1.液壓馬達(dá)一般需要正反轉(zhuǎn)，所以在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有對(duì)稱性，而液壓泵一般是單方向旋轉(zhuǎn)的，沒有這一要求。 2.為了減小吸油阻力，減小徑向力，一般液壓泵的吸油口比出油口的尺寸大。而液壓馬達(dá)低壓腔的壓力稍高于大氣壓力，所以沒有上述要求。 3.液壓馬達(dá)要求能在很寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)正常工作，因此，應(yīng)采用液動(dòng)軸承或靜壓軸承。因?yàn)楫?dāng)馬達(dá)速度很低時(shí)，若采用動(dòng)壓軸承，就不易形成潤滑滑膜。 4.葉片泵依靠葉片跟轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力使葉片始終貼緊定子的內(nèi)表面，起封油作用，形成工作容積。若將其當(dāng)馬達(dá)用，必須在液壓馬達(dá)的葉片根部裝上彈簧，以保證葉片始終貼緊定子內(nèi)表面，以便馬達(dá)能正常起動(dòng)。 5.液壓泵在結(jié)構(gòu)上需保證具有自吸能力，而液壓馬達(dá)就沒有這一要求。 6.液壓馬達(dá)必須具有較大的起動(dòng)扭矩。所謂起動(dòng)扭矩，就是馬達(dá)由靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，達(dá)軸上所能輸出的扭矩，該扭矩通常大于在同一工作壓差時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)下的扭矩，所以，為了使起動(dòng)扭矩盡可能接近工作狀態(tài)下的扭矩，要求馬達(dá)扭矩的脈動(dòng)小，內(nèi)部摩擦小。由于液壓馬達(dá)與液壓泵具有上述不同的特點(diǎn)，使得很多類型的液壓馬達(dá)和液壓泵不能互逆使用。液壓馬達(dá)按其額定轉(zhuǎn)速分為高速和低速兩大類，額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的屬于高速液壓馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于500r/min的屬于低速液壓馬達(dá)。高速液壓馬達(dá)的基本型式有齒輪式、螺桿式、葉片式和軸向柱塞式等。它們的主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)較高、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，便于啟動(dòng)和制動(dòng)，調(diào)速和換向的靈敏度高。通常高速液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩不大(僅幾十牛·米到幾百?！っ?，所以又稱為高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。例如單作用曲軸連桿式、液壓平衡式和多作用內(nèi)曲線式等。此外在軸柱塞式、葉片式和齒輪式中也有低速的結(jié)構(gòu)型式。低速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是排大、體積大、轉(zhuǎn)速低(有時(shí)可達(dá)每分種幾轉(zhuǎn)甚至零點(diǎn)幾轉(zhuǎn))，因此可直接與工作機(jī)構(gòu)連接，不需要減速裝置，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大為簡化，通常低速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩較大(可達(dá)幾千牛頓·米到幾萬牛頓·米)，所以又稱為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。液壓馬達(dá)也可按其結(jié)構(gòu)類型來分，可以分為齒輪式、葉片式、柱塞式和其他型式。 二、液壓馬達(dá)的性能參數(shù) 液壓馬達(dá)的性能參數(shù)很多。下面是液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)： 1.排量、流量和容積效率習(xí)慣上將馬達(dá)的軸每轉(zhuǎn)一周，按幾何尺寸計(jì)算所進(jìn)入的液體容積，稱為馬達(dá)的排量V，有時(shí)稱之為幾何排量、理論排量，即不考慮泄漏損失時(shí)的排量。液壓馬達(dá)的排量表示出其工作容腔的大小，它是一個(gè)重要的參數(shù)。因?yàn)橐簤厚R達(dá)在工作中輸出的轉(zhuǎn)矩大小是由負(fù)載轉(zhuǎn)矩決定的。但是，推動(dòng)同樣大小的負(fù)載，工作容腔大的馬達(dá)的壓力要低于工作容腔小的馬達(dá)的壓力，所以說作容腔的大小是液壓馬達(dá)工作能力的主要標(biāo)志，也就是說，排量的大小是液壓馬達(dá)工作能力的重要標(biāo)志。根據(jù)液壓動(dòng)力元件的工作原理可知，馬達(dá)轉(zhuǎn)速n、理論流量i與排量V之間具有下列關(guān)系qi=nV (4-1) 式中：qi為理論流量(m3/s);n為轉(zhuǎn)速(r/min)；V為排量/s)。為了滿足轉(zhuǎn)速要求，馬達(dá)實(shí)際輸入流量q大于理論輸入流量，則有：q= qi+Δ (4-2) 式中：Δq為泄漏流量。ηv=q（1+Δq／q i）(4-3) 所以得實(shí)際流量iηv(4-4) 2.液壓馬達(dá)輸出的理論轉(zhuǎn)矩根據(jù)排量的大小，可以計(jì)算在給定壓力下液壓馬達(dá)所能輸出的轉(zhuǎn)矩的大小，也可以計(jì)算在給定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下馬達(dá)的工作壓力的大小。當(dāng)液壓馬達(dá)進(jìn)、出油口之間的壓力差為ΔP，輸入液壓馬達(dá)的流量為q，液壓馬達(dá)輸出的理論轉(zhuǎn)矩為Tt，角速度為ω，如果不計(jì)損失，液壓馬達(dá)輸入的液壓功率應(yīng)當(dāng)全部轉(zhuǎn)化為液壓馬達(dá)輸出的機(jī)功率，即：ΔPq=Ttω(4-5) 又因?yàn)棣?2πn，所以液壓馬達(dá)的理論轉(zhuǎn)矩為：Tt=ΔP·V/2(4-6) 式中：ΔP為馬達(dá)進(jìn)出口之間的壓力差。 3.液壓馬達(dá)的機(jī)械效率由于液壓馬達(dá)內(nèi)部不可避免地存在各種摩擦，實(shí)際輸出的轉(zhuǎn) 矩T總要比理論轉(zhuǎn)矩Tt小些，即：T=Ttη(4-7) 式中：ηm為液壓馬達(dá)的機(jī)械效率(%)。 4.液壓馬達(dá)的啟動(dòng)機(jī)械效率ηm 液壓馬達(dá)的啟動(dòng)機(jī)械效率是指液壓馬達(dá)由靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，馬達(dá)實(shí)際輸出的轉(zhuǎn)矩T0與它在同一工作壓差時(shí)的理論轉(zhuǎn)矩Tt之比。即：ηm0=T/Tt(4-8) 液壓馬達(dá)的啟動(dòng)機(jī)械效率表示出其啟動(dòng)性能的指標(biāo)。因?yàn)樵谕瑯拥膲毫ο?，液壓馬達(dá)由靜止到開始轉(zhuǎn)動(dòng)的啟動(dòng)狀態(tài)的輸出轉(zhuǎn)矩要比運(yùn)轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)矩大，這給液壓馬達(dá)帶載啟動(dòng)造成了困難，所以啟動(dòng)性能對(duì)液壓馬達(dá)是非常重要的，啟動(dòng)機(jī)械效率正好能反映其啟動(dòng)性能的高低。，一方面是在靜止?fàn)顟B(tài)下的摩擦因數(shù)最大，在摩擦表面出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)后摩擦因數(shù)明顯減小，另一方面也是最主要的方面是因?yàn)橐厚R達(dá)靜止?fàn)顟B(tài)潤滑油膜被擠掉，由表 4-1可知，多作用內(nèi)曲線馬達(dá)的啟動(dòng)性能最好，軸向柱塞馬達(dá)、曲軸連桿馬達(dá)和靜壓平衡馬達(dá)居中，葉片馬達(dá)較差，而齒輪馬達(dá)最差。 5.液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速取決于供液的流量和液壓馬達(dá)本身的排量V ，可用下式計(jì)算：n=qi/V (4-9)式中：nt為理論轉(zhuǎn)速(r/min)。由于液壓馬達(dá)內(nèi)有泄漏，并不是所有進(jìn)入馬達(dá)的液體都推動(dòng)液壓馬達(dá)做功，一小部分因泄漏損失掉了。所以液壓馬達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)速要比理論轉(zhuǎn)速低一些。n=nt·ηv (4-10) 式中：為液壓馬達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)速；ηv為液壓馬達(dá)的容積效率(%)。6.最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速是指液壓馬達(dá)在額定負(fù)載下，不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象的最低轉(zhuǎn)速。所謂爬行現(xiàn)象，就是當(dāng)液壓馬達(dá)工作轉(zhuǎn)速過低時(shí)，往往保持不了均勻的速度，進(jìn)入時(shí)動(dòng)時(shí)停的不穩(wěn)定狀態(tài)。液壓馬達(dá)在低速時(shí)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象的原因是：1)摩擦力的大小不穩(wěn)定。通常的摩擦力是隨速度增大而增加的，而對(duì)靜止和低速區(qū)域工作的馬達(dá)內(nèi)部的摩擦阻力，當(dāng)工作速度增大時(shí)非但不增加，反而減少，形成了所謂“負(fù)特性”的阻力。另一方面，液壓馬達(dá)和負(fù)載是由液壓油被壓縮后壓力升高而被推動(dòng)的，因此，可用圖4-1(a)所示的物理模型表示低速區(qū)域液壓馬達(dá)的工作過程：以勻速v推彈簧的一端(相當(dāng)于高壓下不可壓縮的工作介質(zhì))，使質(zhì)量為m的物體(相當(dāng)于馬達(dá)和負(fù)載質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)克服“負(fù)特性”的摩擦阻力而運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物體靜止或速度很低時(shí)阻力大，彈簧不斷壓縮，增加推力。只有等到彈簧壓縮到其推力大于靜摩擦力時(shí)才開始運(yùn)動(dòng)。一旦物體開始運(yùn)動(dòng)，阻力突然減小，物體突然加速躍動(dòng)，其結(jié)果又使彈簧的壓縮量減少，推力減小，物體依靠慣性前移一段路程后停止下來，直到彈簧的移動(dòng)又使彈簧壓縮，推力增加，物體就再一次躍動(dòng)為止，形成如圖4-1(b)所示的時(shí)動(dòng)時(shí)停的狀態(tài)，對(duì)液壓馬達(dá)來說，這就是爬行現(xiàn)象。 2.4后支撐部的設(shè)計(jì) 2.4.1支撐液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算… 液壓缸的工作：液壓缸用于把液體轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)的大多數(shù)用途，有時(shí)也被稱為直線執(zhí)行器。液壓缸被制成不同的直徑、行程長度和安裝方式。它們可按結(jié)構(gòu)分成四種類型：拉桿式、螺紋式、焊接式和法蘭式．有時(shí)也被制成使用卡壞．面積＝π／4xD2或面積：0.7854×D2 當(dāng)計(jì)算返回行程所建立的力時(shí)，壓力么有作用在活塞的桿面積上，因而須從總活塞面積減去桿面積。 液壓缸基本結(jié)構(gòu)： 油缸的主要零件有缸頭、缸蓋、缸簡、活塞、活塞桿、導(dǎo)向套、密封件和拉桿。缸頭和缸蓋通常由軋鋼或鑄鐵制作。缸筒通常是采用無縫鋼管，內(nèi)孔加工到很高的表面光潔度，可減小內(nèi)摩擦力和延長密封件壽命?；钊蠖鄶?shù)由鑄鐵或鋼制作作，采用若干種方法把活塞固定于活塞桿上。緩沖在大多數(shù)缸上是一個(gè)有貨的選項(xiàng)并且往往可以加設(shè)而不改變輪廓尺寸?；钊麠U一般是高強(qiáng)度鋼，經(jīng)表面滲碳淬火、磨削、拋光和鍍硬鉻以便耐磨損和耐腐蝕。腐蝕性氣氛條件通常需要不銹的桿．該桿可以鍍鉻以便耐磨損。導(dǎo)向套用以活塞桿前后移動(dòng)時(shí)支承它，大多數(shù)用球墨鑄鐵制作而且通常無須拆開整個(gè)缸即可拆下。桿密封裝置通常在外側(cè)包括一個(gè)防塵圈以便從桿上去除塵土和污染．并防止被吸入，一個(gè)主密封件用來密封缸壓力，高壓油缸還需在主密封前增加油壓緩沖圈，降低主密封圈承受的油壓，提高主密封圈的密封效果及壽命．密封件一般由丁晴橡膠、聚氨脂、氟橡膠或填充聚四氟乙烯（PTFE）制作。一般來說，O形圈用于靜密封場合如缸筒與導(dǎo)向套、活塞與桿等，Y形密封圈、V形密封圈或組合密封用來密封活塞和活塞桿。活塞支撐環(huán)使用派克生產(chǎn)的特殊高分子材料產(chǎn)品。拉桿通常是帶有切削或搓制螺紋的高強(qiáng)度鋼。用適當(dāng)?shù)呐ぞ仡A(yù)應(yīng)力處理以防承受壓力是零件分離并降低對(duì)鎖緊螺母的需要，盡管有時(shí)使用鎖緊螺母。 液壓缸的基本作用形式： 標(biāo)準(zhǔn)雙作用：動(dòng)力行程在兩個(gè)方向并且用于大多數(shù)應(yīng)用場合：單作用缸：當(dāng)僅在一個(gè)方向需要推力時(shí)，可以采用一個(gè)單作用缸；雙桿缸：當(dāng)在活塞兩側(cè)需要相等的排量時(shí)，或者當(dāng)把一個(gè)負(fù)載連接于每端在機(jī)械有利時(shí)采用，附加端可以用來安裝操作行程開關(guān)等的凸輪．彈簧回程單作用缸：通常限于用來保持和夾緊的很小的短行程缸。容納回程彈簧所需要的長度使得它們在需要長行程時(shí)很討厭；柱塞式單作用缸：僅有一個(gè)流體腔，這種類型的缸通常豎直安裝，負(fù)載重置使缸內(nèi)縮，他們又是被成為“排量缸”，并且對(duì)長行程是實(shí)用的；多級(jí)伸縮缸：最多可帶4個(gè)套簡，收攏長度比標(biāo)準(zhǔn)缸短．有單作用或雙作用，它們與標(biāo)準(zhǔn)缸相比是比較貴的，通常用于安裝空間較小但需要較大行程的場合，串聯(lián)缸：一個(gè)串聯(lián)缸足由兩個(gè)同安裝的缸組成的，兩個(gè)缸的活塞由一個(gè)公共活塞桿鏈接，在兩缸之前設(shè)置桿密封件以便使每個(gè)缸都能雙作用，當(dāng)安裝寬度或高度受限制時(shí)．串聯(lián)缸可以增加出力； 2.1.2液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)缸筒內(nèi)徑D。 液壓缸的缸筒內(nèi)徑D是根據(jù)負(fù)載的大小來選定工作壓力或往返運(yùn)動(dòng)速度比，求得液壓缸的有效工作面積，從而得到缸筒內(nèi)徑D，再從GB2348—80標(biāo)準(zhǔn)中選取最近的標(biāo)準(zhǔn)值作為所設(shè)計(jì)的缸筒內(nèi)徑。根據(jù)負(fù)載和工作壓力的大小確定D：①以無桿腔作工作腔時(shí)(4-32) ②以有桿腔作工作腔時(shí)(4-33) 式中：pI為缸工作腔的工作壓力，可根據(jù)機(jī)床類型或負(fù)載的大小來確定；Fmax為最大作用負(fù)載。 (2)活塞桿外徑d。 活塞桿外徑d通常先從滿足速度或速度比的要求來選擇，然后再校核其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。若速度比為λv，則該處應(yīng)有一個(gè)帶根號(hào)的式子：(4-34) 也可根據(jù)活塞桿受力狀況來確定，一般為受拉力作用時(shí)，d=0.3～0.5D。受壓力作用時(shí)：pI＜5MPa時(shí)，d=0.5～0.55D 5MPa＜pI＜7MPa時(shí)，d=0.6～0.7D pI＞7MPa 時(shí),d=0.7D (3)缸筒長度L。缸筒長度L由最大工作行程長度加上各種結(jié)構(gòu)需要來確定，即：L=l+B+A+M+C 式中：l為活塞的最大工作行程；B為活塞寬度，一般為(0.6-1)D;A為活塞桿 第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維建模 3.1行走部的三維建模 3.2第一運(yùn)輸部的三維建模 3.3后支撐部的三維建模 結(jié) 論 通過此次設(shè)計(jì)，又一次提升了運(yùn)用三維軟件的水平，并吸收了不少經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)為一下幾點(diǎn)。 （1） 有零件圖紙作圖與空想設(shè)計(jì)作圖不同，零件尺寸已經(jīng)給出，作圖時(shí)先不考慮尺寸是否真的合適，根據(jù)尺寸作出零件的三維圖，但到裝配時(shí)必須要考慮尺寸是否合適，由于AutoCAD圖紙效果不好，導(dǎo)致尺寸會(huì)有出錯(cuò)，甚至有出現(xiàn)欠定義尺寸，所以，此時(shí)必須通過配合后在衡量尺寸，再進(jìn)行修改，直到滿足配合要求。 （2） 工具集的確方便了作圖，通過選擇零件類型，輸入數(shù)據(jù)，就能生成出標(biāo)準(zhǔn)零件，但有時(shí)需要用到的零件在工具集上也未必能找到，所以此時(shí)要隨機(jī)應(yīng)變，運(yùn)用其他零件代替并通過修改或添加零件使其滿足要求。 （3） 作三維圖時(shí)要靈活變通，解決問題的方法總比問題多，當(dāng)一種方法不能正常作圖時(shí)，試試另一種方法，這不但能完成零件制作，同時(shí)也可以培養(yǎng)出更好的作圖思路，和打破規(guī)矩的新想法。 （4） 規(guī)則的零件，要學(xué)會(huì)使用一些能夠節(jié)省時(shí)間的命令，如鏡向，陣列等，“能省則省”。 （5） 關(guān)于裝配，曾經(jīng)帶給我很大的阻礙，花了很多時(shí)間才弄清原因所在。在一可活動(dòng)子裝配體上，即使活動(dòng)范圍會(huì)產(chǎn)生干涉，也不能對(duì)其設(shè)定活動(dòng)范圍，如高級(jí)配合里的距離范圍，和角度范圍，即使在該活動(dòng)范圍并不影響父裝配體，也不可設(shè)定。因?yàn)橐坏┰O(shè)定范圍后，在父裝配體上會(huì)將子裝配體視為完全定義的模型，這樣會(huì)對(duì)子裝配體之間的配合產(chǎn)生矛盾，將不能完成裝配。 （6） 看懂圖是作圖的首要任務(wù)，看圖就是了解零件的工具，沒有工具則無法制出零件，所以畫圖不能急于下筆，想透了零件的結(jié)構(gòu)，想透圖中的虛實(shí)線，這才是高效作圖的重中之重。 經(jīng)過這段時(shí)間的專心設(shè)計(jì)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們每個(gè)大學(xué)生大學(xué)生活的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是對(duì)大學(xué)四年學(xué)習(xí)過程綜合能力的考核。對(duì)每個(gè)學(xué)生來說，畢業(yè)設(shè)計(jì)既總結(jié)了我們大學(xué)所學(xué)的理論知識(shí)，又給我們提供了應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和鍛煉動(dòng)手能力的機(jī)會(huì)，是對(duì)大學(xué)四年學(xué)習(xí)的檢驗(yàn)和完善。 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是A型EBZ160掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)。這次所設(shè)計(jì)的新型移動(dòng)電視，所涉及的知識(shí)較為廣泛，所以整個(gè)設(shè)計(jì)過程又是一個(gè)學(xué)習(xí)的過程。通過不斷地查閱資料、請(qǐng)教老師，并且進(jìn)行查詢有關(guān)資料，對(duì)有關(guān)機(jī)械傳動(dòng)的理論知識(shí)和設(shè)計(jì)有了較深程度的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，為日后工作的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 既借鑒了前人已有的優(yōu)秀成果，同時(shí)也滲入了自己的汗水。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了如何查閱資料，如何應(yīng)用已學(xué)過的知識(shí)，體會(huì)到了所學(xué)理論知識(shí)的重要性，逐漸形成了一套自己的從提出問題，到分析問題，最后到解決問題的思路。這些都會(huì)使我在將來的學(xué)習(xí)和工作中受益匪淺。由于所學(xué)知識(shí)有限，以及缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，因此，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中難免存在缺陷和不足之處，懇請(qǐng)各位老師及評(píng)閱者批評(píng)指正，我將在今后的學(xué)習(xí)和工作中進(jìn)行彌補(bǔ)。 參 考 文 獻(xiàn) [1]成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊：第5版[M] . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008. 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