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1、基本工作原理： 你设计的挖坑机安装在东风 EQ140 汽车底盘的基础上由分动箱、回转机构、支腿机构、支塔机构、工作装置等组成。分动箱也是取力箱，它将汽车发动机的动力接出， 驱动二个柱塞泵和一个齿轮 泵，为挖坑机提供动力。回转 机构采用 Q2-3汽车起重机的回转机构，有液压马达驱动，转盘可作 270范围内的回转，能使挖坑机的钻头在汽车后方和左右两方的旋转弧线上任一点位置进行挖坑作业，上盘在微调液压缸作用下进行微小移动，以使钻头准确、迅速定位。支腿机构由四只支腿组成，在工作时支撑于地面，以增加作业时整机的稳定性，支腿的放下、支撑和收起均由各自的液压缸驱动。支塔机构用于支撑钻塔，运输时通过支塔液压
2、缸将工作 装置倾倒 置于车 厢前部的 支架上， 工作时将 工作装置 支撑于 直立位置。工作装置由筒形钻头、减速器、主液压马达加压装置和钻塔等组成。加压装置在钻塔内，其加压油缸的活塞杆与钻杆用特殊的接头连接，可以在钻杆旋转时仍能保证传递向下的进给力，活塞杆向上时，可将钻头从土壤中提升踹。钻头与钻杆连结，钻杆上部为方轴，与减速箱被动齿轮的方孔配合，可在方孔中上下移动而不影响扭矩的传递。液压马达通过减速器驱动钻头，带合金钢切削齿的空心钻筒可以破碎坚硬的地表层。 2 设计参数要求 3 空心钻筒植树挖坑机的工作原理 该机为全液压系统传动，其液压系统由两个油马达、三泵、双回路组成，分为主油路和副油路。主油
3、路的动力是两个柱塞泵、直接驱动主液压马达和加压液压缸 使筒形钻头工作；副油路 则由一个齿轮泵提供动力给其 它执行元件（如回转盘 、支腿、支塔旋转等）。工 作时，支塔处于垂直位置；不 工作时（闲置和移动途中）支塔转至一定角度收放于汽车底盘上。 图 3-1 为机动式空心钻筒植树挖坑机的示意图 第 1 页 4 挖坑装置的设计 4.1 钻筒的设计 本 设计是空心钻筒植 树挖坑机，空心钻 筒的作用是将刀齿旋 转运动带出来的土壤通过钻筒内侧的螺旋线型突起留在钻筒内部而不会掉落在坑内，挖坑动作完成以后，通过工作装置回放的小幅振动或人工将土壤从钻筒里掉落。钻筒采用 45 钢锻造，直径 600mm,在钻筒外缘一
4、共装八把刀齿，为了安装刀齿方便，锻造完成后，在 360方向上对称磨八个平面，方便了刀齿刀柄部分螺栓的连接。钻筒无底无盖，为了将旋转运动传递给钻筒，在钻筒上方焊接了 4 根钢条，为了保证法兰安装的精度，在钢条上部再焊接一条正方形钢板，用来安装法兰。钻筒的尺寸详见零件图。 第 2 页 4. 2 切削刀齿的设计 本 植树挖坑机的 硬质合金切 削刀齿,可以 在钻筒旋转 运动和加压液 压缸的压力作用下, 实现刀齿的切土和抛土，从而实现挖坑功能。 硬质合金切削刀齿在土中旋转过程中将土壤破碎，向上扛起使其松动。被松碎的土壤在旋转作用下一部分抛离地面，大部分被卷入钻筒中，通过钻筒内的螺旋线旋转形状来留在钻筒内
5、部。 切削刀齿用螺栓固定在钻筒外侧，在挖坑时利用刀齿的旋转运动将下层的土壤松动，利用钻筒的向下运动将土层卷到空心钻筒中，完毕后利用液压缸的提升和 转向作用，使 土壤从钻筒中 掉落出来,从 而完成挖坑任 务。在刀齿的 设计中，切 削刀齿的 设计选择 接近于 铣刀的设 计。由农 林业刀具 文摘查： 刀齿的 厚度20mm，一般在接近地表处 r=5070,这样可使刀齿具有良好的松土推土性能和较少的能量消耗。在插入土壤时受力较大，为了避免应力集中，故有小加强肋，刀齿刀柄与钻筒处为螺栓连接，提高刀齿的使用寿命，方便刀齿的互换和安装。 第 3 页 刀齿前棱的水平断面为平口，此角的大小对刀齿的形状和刀齿侧板的
6、挖土情况有很大影响。由于刀齿的形状是以中心纵向垂直平面为对称平面的对称形，刀齿的水平断面为方头。 当刀齿旋转运动时土壤沿刀齿表面滑动，而产生侧板粘土和挤土现象。刀齿前方刀口部分底部的宽度 bk 要选择适当，为了减少刀齿的阻力，减小刀齿的应力集中现象的发生，所以本设计取 bk =26mm。 刀 齿的 高度 H 应 使土 壤不能 便落 入沟中 ，并 且便于 装配 在钻 筒上。 选用H=108mm。所以刀齿的最大高度 hm 设定为 108mm。 综上，刀齿的各尺寸参数确定如下： 刀齿装配柄高度为 20mm，装配柄宽度为 38mm，刀齿高度为 108mm，刀齿宽度为 27mm。 刀齿各组成部件、具体尺
7、寸见图纸。 切削刀齿刀柄部分螺纹采用内螺纹，通过螺栓固定在植树挖坑机的钻筒外侧上。安装时应使刀齿切削刃部分与钻筒的旋转方向保持一致。 5 减速器的设计 5 1 主液压马达的选用 已知钻杆的转速 nw= 90 r / min M = 4.5KN m 第 4 页 假设 i = 20 ，减速器采用一级蜗杆蜗杆减速器， n联轴器 = 0.99，轴承 = 0.98，蜗杆 = 0.80 Pw =15KW ,d= 20 90 = 1800r / min Pw 15 =联轴器轴承蜗杆= 0.99 0.98 0.80 = 0.776，Pd=0.776=19.33KWT1= 9550Pdn= 9550 19.33
8、1800= 102.556 N m 11根据转速和转矩可以知选用 CMD70C 型齿轮马达，产品参数如下： 排量 70.8ml r额定压力 10 MPa 最高压力 14 MPa 额定转速 1800r min转矩 112.7 N m 52 减速器的设计 2 E P 19.33 0.7762T = 9550 = 9550000 = 1591.675 10 N mm （1） 选择蜗杆传动类型 根据 GB/T10085-1988，采用渐开线蜗杆（ZI） （2） 选材料 蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为 4555HRC，蜗轮用铸铝青铜 ZCuSn10P1,金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，齿圈用青铜制造，
9、而轮芯用灰铸铁 HT100 制造。 （3） 按齿面接触疲劳强度进行设计 根据闭式蜗杆传动的设计而空准则，先按照齿面接触疲劳强度设计，在校核齿根的弯曲疲劳强度。 1 计算上式中的主要参数： 确定作用在蜗杆上的转矩T2按 z1 = 2, = 0. 776 则： n2 1800 / 20确定载荷系数 K 因载荷稳定， K = 1.1;工作情况系数 K = 1.1;由于第 5 页 转速不高，冲击不大， KV= 1.2 则 K = KAKKv= 1.11.15 1.05 = 1.21 弹性影响系数 ZE= 160MPa 接触系数 Z假设 d1/ a = 0.31,Z= 2.9 蜗杆基本许用应力应力循环系
10、数H= 268MPa7N = 60 jn2 Lh寿命系数 101= 601 8180020712000 = 6.810KHVN= 76.810= 0.7869H = KHVN H = 0.7869 268 = 210.897 MPaa 1.21计算中心距 1591.675103160 2.9210.897213= 197.46mm 取中心距 a = 200mm ，由于i = 20d，查表得，模数m = 8， 蜗杆分度圆直径d1= 80mm，而1a=80250= 0.32，可以用。 d 80q = = = 10o 蜗轮蜗杆的主要参数与尺寸 蜗杆轴向齿距 Pa = m = 3.14 8 = 25.
11、12直径系数 m 8齿顶圆直径 d a1 = d 1 + 2ha m = 80 + 2 1 8 = 96 mm 齿根圆直径 d f 1 = d1 2(ha m + c) = 80 21.2 8 = 60.6mm 分度圆导程角 = 11 18 36第 6 页 蜗杆轴向齿厚 蜗轮sa= 0.5m = 12.56mm蜗轮齿数 z2= 41 ；变位系数 x412= 0.5 ； 20.5 20验算传动比 i =以。 2= 20.5，传动比误差 i =20= 2.5% ，可蜗轮分度圆直径 d2= mz2= 8 41 = 328mm 蜗轮喉圆直径 da 2= d2+ 2ha 2= 328 + 2 8 = 344mm 蜗轮齿根圆直径 df 2= d2 2d1f 2= 328 21.2 8 = 308.8mm 1蜗轮咽喉圆半径 rg2= a 2da 2= 200 2 344 = 28mm 1.53KT = Y Y z当量齿数 z = = 校核齿根弯曲疲劳强度 b2d2m3341o= 43.51 coscos11 1836根据 x2= 0.5 ， zv2o= 43.51 查表得齿形系数Y 11.36F= 2.23 . 螺旋角系数Y= 1140= 1140o= 0.9188 许用弯曲应力 F = F
