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1、1绪论11.1选题背景11.1.1选题原因11.1.2选题意义11.2设计目的11.3设计内容22小型挖掘机回转台设计分析32.1小型挖掘机回转台存在的问题32. 2小型挖掘机回转台设计目标52. 3小型挖掘机回转台设计方案52. 4小型挖掘机回转台设计重点分析63小型挖掘机回转台设计过程103.1回转阻力矩计算103.2元件选型123. 3技术参数匹配计算123. 4小型挖掘机回转台的静平衡设计153. 5小型挖掘机回转台的整体改进设计183. 6小型挖掘机回转工作台设计验证204挖掘机驾驶室操作台设计224. 1驾驶室骨架设计224. 1. 1驾驶室骨架设计224. 1.2驾驶室骨架设计2
2、34.2驾驶室门设计244. 2. 1驾驶室门钗链强度计算254. 3驾驶室视野设计264. 3. 1眼椭圆设计274. 3.2驾驶室视野范围校核284. 4操作器设计30图2. 3两轴小型挖掘机回台传动原理图2. 4小型挖掘机回转台设计重点分析小型挖掘机问转台的结构设计前提是满足加工运动精度及安装使用要求，同 时要求小型挖掘机回转台的结构设计应尽量简单且有一定的强度和刚度，定位性 能要好，加工制造方便，此外，还应满足小型挖掘机回转台结构紧凑、体积小， 在保证一定的结构强度和刚度下轻量化、外观美观等。此回转台最大尺寸分别为 长度:410mm,宽度:280mm,高度：262mm,可以装夹的工件最
3、大直径为120mm,小 型挖掘机回转台要底板设计成直角的两板，可以使回转台垂直放置或水平放置。小型挖掘机数转台各零部件件作用关系：例如，工件通过外圆及端面安装在 蜗轮中，利用蜗轮内孔中的止口进行定位，通过开槽平端紧定螺钉从径向夹紧。 蜗轮用一个推力球轴承和一个深沟球轴承连接支撑，安装在支座的轴承座孔中， 推力球轴承和深沟球轴承之间用调整垫片及轴承端盖实现的轴向定位，轴承端盖 用六个六角头螺栓固定在支座上。支座利用圆锥销及六角头螺栓固定在底座上。 步进电机通过外径和止口及个六角头螺栓固定在轴承支座上，保持相对正确位 置。步进电机的输出轴与蜗杆用键连接传递扭矩，蜗杆用两个单列的接触球轴承 支撑。右
4、侧轴承端盖靠4个六角头螺栓固定，用调整垫片调整轴承间隙，用毛毡 密封轴承。当步进电机转动时，通过蜗杆带动蜗轮，实现工件的回转运动。另一 个步进电机通过键与齿轮连接，齿轮与齿轮啮合，齿轮通过键与轴配合，轴通过 轴支座上的一对单列角接触球轴承和键的作用于轴承支座，轴承支座通过推力球 轴承、深沟球轴承和轴承端盖的作用于蜗轮配合连接在一起配合连接，实现回转 台装夹工件的来回摆动。底座是一角形支架，可利用两个互相垂直的底面和侧面 分别安装在线切割机床工作台上，使回转夹具能翻转90度使用。小型挖掘机回转台建模，首先在CAD中设计出整体的小型挖掘机回转台二维 图纸，确定好大体布局和整体尺寸，再具体设计各个组
5、成零件的CAD图纸，以确 定其大致的尺寸和标准件的型号。设计好小型挖掘机回转台二维图纸，再进行小 型挖掘机回转台的三维建模仿真观察其整体的布局合理性和各个部件装配的正 确性，避免加工制造不必要的错误。小型挖掘机回转台三维建模设计时选择UG软件建模，要实现从二维CAD图 纸设计UG的三维模型图，并在设计出小型挖掘机网转台的各个零件三维图和整 体装配图之后，确定其装配及设计正确无误后，将其三维图导出二维CAD图纸， 做适当的修改就可以用于工件的加工，方法比较快捷简单，使用UG建立的小型 挖掘机回转台模型如图2.4所示。根据小型挖掘机回转台生产制造的技术要求和 零件二维CAD图的尺寸加工制造各个小型
6、挖掘机回转台的零件，然后依据UG建 立的装配方式进行小型挖掘机回转台零件的装配，最后得到的两轴小型挖掘机回 转台的实物图如图2. 5所示。此小型挖掘机小型挖掘机加工系统的控制方式采用的是步进电机的脉冲式 控制，PMAC可编程多轴运动控制器可以通过相对应的接口卡ACC-8S控制步进电 机的运动，接口卡ACC-8S是可以控制步进电机驱动器或脉冲型伺服电机驱动器 的两轴控制输出板。PMAC多轴运动控制器是美国Delta Tau Data System公司 推出的用于PC机平台上的运动控制器，它是一个完全开放的系统，它采用了 Motorola公司的高性能信号数字处理器DSP5600作CPU, PMAC
7、是世界上功能最强 大的运动控制器之一，也是灵活较高的控制器，它连接各种类型的主机、放大器、 电机和传感器协同完成各种类型的强大功能。因此，可以根据软件和硬件特性进 行设定特定的功能，以使它能正常的工作，从而保证多轴的运动。图2. 4小型挖掘机回转台的三维模型图2. 5小型挖掘机回转台实际在本次设计中，动臂液压缸设计在动臂上方，因为地面以下是机具的工作区 域，为了让机具能够挖深，综合考虑后，使用弯动臂作为挖掘装置的动臂。出于动臂强度的考虑，弯动臂的弯角通常在120至140之间选取。为了 让设计的机具结构在生产中易于实现，弯动臂俯角通常大于-52。，仰角通常小 于 45。出于对动臂液压缸的稳定性方
8、面的考虑，通常，弯动臂的伸缩比入1为1.6至 1.7之间。在挖掘机后挖掘机具的设计中，动臂液压缸的力臂比是一个重要的参数，其 计算公式为：匕=冬，根据不同的使用需求，该参数设计为不同的数值。当地面 ez以下是挖掘区域时，匕应取小于0.8的数值；当设计机具为通用式挖掘装置时， 匕的取值应在0. 8至1. 1之间。3小型挖掘机回转台设计过程3.1回转阻力矩计算(1) 垂直载荷与倾翻力矩Fhui = (Gpei+Gtai + (pfihi+(p2Q)Mhui=(Gpeix Xpei+Giciix XtciA(p、Gbix Xbi+(p2QxR)(2) 风载引起回转阻力矩风吹向车侧方，风压为一类风压。
9、们=0.6缶 臂架风载引起的回转阻力矩NhuifbiFhuijhi = qx Cbi x q(1 + ) x Lbih x LMhuijbi = Fhuifbi x Xbi 转台风载引起的回转阻力矩MhuitaiFhuijbi = Cxq【x StaiMhuijbi = Fhuiflyi x Xtai 荷重风载引起的网转阻力矩MhuifqFhuify = C x q x SqMhuifq = Fhuify x R 总风载回转阻力矩MhuifMhuif = Fhuifbi+ Fhuiftai+ Fhuifq(3) 坡阻力矩Mhuip= Mhnix sin Apo摩擦阻力矩Fhi，= Fhui(-
10、)刀冬些给n7rDMhuiztn = 0.5 JJuiix Fhuimx Dhui(5)惯性阻力矩Jhui = Qx R + Gpeix Xpei + Glaix Xtai1 + Gbix Xbi2.2ttxVhui Ehui =60xtqMhuig = l.5Jhuix Ehui(6)总的回转阻力矩正常阻力矩：Mhuizong = Mhuif + Mhuip+ Mhuim最大阻力矩：M 血max = Mhuif+ Mhuip+ Mhuitn+ Mhuig依据上面的公式对小型挖掘机进行计算及选型，回转机构最不利工况是回转 和起升同时作业，起吊最大起重量。选取的计算工况为主臂18m臂架角度80度
11、, 幅度5m。采用载荷组合la计算，结果见表3.1。表3. 1 260t小型挖掘机回转阻力矩垂直载荷(kN)4182. 79侧翻力矩(kNm)7720. 65风阻力矩(kNm)16. 78坡阻力矩(kNm)385. 23摩擦阻力矩(kNm)28. 54惯性阻力矩(kNm)126. 36正常阻力矩(kNm)430. 55最大阻力矩(kNm)556. 91垂直载荷（kN）4182.79倾翻力矩（kNm）7720.65风阻力矩（kNm）16.78坡阻力矩（kNm）385.23摩擦阻力矩（kNm）28.54惯性阻力矩（kNm）126.36正常阻力矩（kNm）430.55最大阻力矩（kNm）556.91
12、3.2元件选型根据上面算出的回转阻力矩确定驱动型式及元件选型，元件选型结果见表3.2 :表3. 2回转机构元件选型项目符号数值备注驱动型式双驱回转支承型号131.45.2240外啮合滚道直径Dhui2240mm齿数，模数157,16减速机型号GFB36T3-1000传动比i117.55机械效率%0.95小齿轮齿数，模Zi,m12,16数马达型号A2FE45/61 W最大排量V,n45.6 ml/r工作转速P35MPa机械，容积效率0.92,0.95回转泵型号A11V090最大排量vP90m 1/r工作转速P2100rpm机械，容积效率0.92,0.953.3技术参数匹配计算以回转起动和稳定回转
13、两个工况作为机构的验算工况。(1) 马达最大压差 回转起动扭矩：M =- = 5569x12 = 22.4,3. Me2，亦 2x 157 x0.95马达最大压差：nW =2x34x22.4xlV=Vim 45.6x117.55x0.92x0.95(2) 正常工作马达压差设稳定回转的速度为最大回转速度，此时的减速机输出扭矩:M.=一 2z?矶430.55x12 =17 32.2x157x0.95其中，化二开齿传动效率,马达正常工作压差:P =竺上=2x34n7.32M)=Vim 45.6 x 117.55 x 0.92 x 0.95(3) 最大回转速度马达转速:maxQnax 2V v179.
14、552x45.6x103x 0.95 = 1870.3 min v %最大回转速度:=maxZ| =emaxz2l=3X12 52心n159x117.55本次论文设计的挖掘机后挖掘机具，其挖掘装置的主要参数如表3-1所示:表3-1挖掘装置主要参数挖掘高度最大值3. 770 米卸载周度最大值2. 110 米挖掘深度最大值2.485 米铲斗容量0. 08立方米铲斗转角3160摆动角度最大值180铲斗油缸推力的计算公式为：P3 = ： X 1)2 X鸟X仍X如字母取值代表意义Py120kg/cm3油缸额定压力%0. 95机械效率死0.9管路效率D63mm油缸内径将数值代入公式计算后得出：P3 = 3196.7切将P3值代入公式3-4,得出铲斗油缸的挖掘力，具体结果如表3-2所示:表3-2铲斗油缸挖掘力油缸行程回转角n2二3P (kg)89001882783258908901046303343143081327890,13245
