公路铣刨机整机的设计含全套CAD图纸

1、毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目 公路铣刨机整机的设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 课题来源于工厂。 选题依据： 沥青混凝土路面铣刨机是一种高效的沥青路面维修养护设备，其原理是利用滚动铣削的方法把沥青混凝土路面局部或全部破碎。铣削下来的沥青碎料经再生处理后，可直接用于路面表层的重新铺筑。主要用于公路、城市道路、机场、货场、停车场等沥青混凝土砼面层开挖翻新；沥青路面拥包、油浪、网纹、车辙等的清除；水泥路面的拉毛及面层错台铣平等。随着市政道路和高等级公路建设突飞猛进，大规模的机械化养护时代已经到来。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 实现铣刨机的行走，驻停，铣刨

2、和废料收集传送； 能够实现铣刨深度为0-300mm； 铣刨宽度为4000mm ； 铣刨速度为0-5m/min，行走速度为0-84m/min; 熟练地掌握UG仿真。 四接受学生： 机械94 班 姓名 陈双成 五、开始及完成日期：自2012年11月12日 至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名 签名 签名教研室主任学科组组长研究所所长签名 系主任 签名2012年11月12日摘 要随着市政道路和高等级公路建设突飞猛进，大规模的机械化养护时代已经到来。作为路面养护和再生设备的主要机种之一的路面铣刨机正越来越引起道路养护专家和施工单位的关注。 路面冷铣刨机是一种高效的路面维修

3、养护设备, 具有使用成本低、铣深范围广及不污染环境等优点。主要用于大面积路面铣刨破碎、常见病害的铣平修整以及路面拉毛作业。 路面铣刨机的主要工作装置是铣刨转子，铣刨转子上均匀布置着按左右对称螺旋线排列的铣刀。铣刨转子是以垂直进给和水平进给两种方式进行工作。路面铣刨机以工作速度向前移动，铣刨转子旋转均匀分布于滚筒上并按螺旋线排列的铣刨刀，铣刨刀顺序接触路面，路面材料在铣刨转子刀具的冲击和挤压下破碎为颗粒状；同时呈螺旋状对称排列的刀具将铣下的废料向转子中央聚集，通过抛料板将废料抛到输送机上，并转移到指定位置和运输车辆上。本设计说明书包括了整机的总体设计和计算，动力机构及行星减速器的设计，行走机构的

4、设计，铣刨部分的设计，输料装置的设计，并对路面铣刨机械的技术发展趋势和市场前景做了简单介绍。本说明书与图纸配套使用。关键词：铣刨机；行星减速器；履带；输料装置；刀具Abstract With rapid advances in municipal roads and the construction of high-grade highways, mass maintenance time has come. As road maintenance and recycling equipment of main machine kind of pavement milling machine

5、is one of a growing source of concern for experts of road maintenance and construction units.Cold milling machine is a high performance pavement maintenance equipment, with low cost, wide range of milling depth and does not pollute the environment and so on. Mainly used for common disease of large a

6、rea of broken pavement milling, milling picking jobs in flat trim as well as pavement. Road milling machine milling rotor are the main working device, evenly milled rotor layout arranged in a symmetrical helical milling cutters. Rotor is based on vertical and horizontal milling feed work in two ways

7、. Pavement milling planing machine to work speed forward mobile, milling planing rotor rotating uniform distribution Yu drum Shang and by spiral arranged of milling Shaver, milling Shaver order contact pavement, pavement material in milling planing rotor tool of impact and extrusion Xia broken for p

8、articles shaped; while is spiral shaped symmetric arranged of tool will milling Xia of waste to rotor Central gathered, through throwing material Board will waste throwing to conveying machine Shang, and transfer to specified location and transport vehicles Shang. The design specifications, includin

9、g the the overall programme, power and design of the planetary gear reducer, mechanism design, milling parts design, design of the feeding device, and pavement milling machine technology trends and market prospects of doing a simple introduction. Supporting the use of these instructions with drawing

10、s.Keywords: milling planer ;planetary reducer ;track ;transporting machine ;tool 目 录 摘 要IIIABSTRACTIV1 绪论1 1.1路面铣刨机及其发展概况1 路面铣刨机的分类1 路面铣刨机的应用特点2 1.1.3 路面铣刨机的主要结构及工作原理2 1.1.4 国内外路面铣刨机发展概况3 1.2 路面铣刨机设计的指导思想51.3 路面铣刨机设计的设计原则51.4本文设计的主要内容52 路面铣刨机的总体设计62.1 路面铣刨机的选型62.2路面铣刨机的总体参数的选型62.3 路面铣刨机的总体布置82.4 铣刨机

11、总体方案的设计83 铣刨机动力机构及行星减速器的设计103.1 发动机的选择103.2 传动形式的选择113.3 行星减速器的设计13 3.3.1 型行星减速器的运动设计13 3.3.2 减速器的结构设计174 铣刨机行走系统的设计204.1 铣刨机行走系统的基本要求204.2 铣刨机行走驱动形式204.3 导向与张紧缓冲装置的设计参数分析214.4 履带式铣刨机的运动学与动力学分析25 4.4.1 铣刨机行驶系统的运动学分析25 4.4.2 履带式铣刨机动力学分析264.5 附着条件决定的最大切线牵引力274.6 行走系统功率分析275 铣刨机铣刨系统的设计295.1 路面铣刨机铣刨转子排列

12、方式分析295.2 路面铣刨机铣刨轮刀具排列参数分析305.3 路面铣刨机铣刨轮主要参数的研究34 5.3.1 铣刨轮的切削量34 5.3.2 铣刨轮直径35 5.3.3 铣刨轮最佳螺旋升角的选取366 输料系统的设计386.1 输料系统的主要功能部件386.2 输送带的跑偏及防偏措施40 6.2.1 跑偏的危害及原因40 6.2.2 输送带跑偏的常见处理方式407 总结与展望437.1 总结437.2不足之处及未来展望43致谢45参考文献46附录481 绪论1.1 路面铣刨机及其发展概况路面铣刨机是一种高效的沥青路面维修养护设备，其原理是利用滚动铣削方式把沥青路面局部或全部破碎。铣削下来的沥

13、青碎料经处理后，可直接用于路面表层的重新铺筑。主要用于公路、城市道路、机场、货场、停车场等沥青砼面层开挖翻新；沥青路面拥包、油浪、网纹、车辙等的清除；水泥路面的拉毛及面层错台铣平等。随着市政道路和高等级公路建设突飞猛进，大规模的机械化养护时代已经到来。作为路面养护和再生设备的主要机种之一的路面铣刨机正越来越引起道路养护专家和施工单位的关注。公路建设部门对路面铣刨机等成套设备的需求会越来越迫切，需求量也会越来越多。路面铣刨机的分类 按照铣刨宽度，路面铣刨机可分为大中小三种，0.31.0米为小型；1.22.0米为中型，2.0米以上为大型。对于铣刨宽度小于或等于1.0米的小型铣刨机主要是机械传动，机

14、械式传动工作可靠、维修方便、传动效率高、制造成本低，但其结构复杂、操作不轻便、作业效率较低、牵引力较小，一般适用于小面积的路面维修、刮除喷涂标线、铣刨小型沟槽等，一般不带废料回收装置。铣刨宽度在1.2米以上的中型铣刨机主要是液压传动，液压式结构紧凑、操作轻便、牵引力较大，但制造成本高、维修较难，适用于切削较深的中、大规模路面养护作业。我国目前以生产小型路面铣刨机为主，且以 0.5米和1.0米两种规格居多，大中型产品基本上还是空白。另外，按铣刨型式不同，可分为热铣和冷铣。热铣式因为增加了加热装置而使结构比较复杂，一般用于路面再生作业。冷铣由于适用范围广，目前占据主导地位。冷铣式配置功率比较大，刀

15、具磨损比较快，切削料粒度较为均匀，可设置洒水装置喷水，使用广泛，且产品成系列；按铣刨机按行走方式不同，可分为轮式和履带式。轮式的机动性好、换场方便，特别适合于中小型的路面作业。履带式多为铣削宽度2000mm以上的大型铣刨机，有旧材料回收装置，适用于大面积路面再生工程；按铣刨鼓旋转方向与行走方向不同，可分为逆铣和顺铣；按有无废料回收输送机，可分为输送式和无输送式；按铣刨鼓安装方式不同，可分为固定式和移动式。 图1.1 轮式铣刨机 图1.2 2m履带式铣刨机 1.1.2 路面铣刨机的应用特点1. 使用铣刨机铣削路面，可以快速有效地处理路面病害，使路面保持平整；2. 道路的翻修工程采用铣削工艺可保持

16、原路面的水平高程。铣削工艺可将损坏路面切除掉，由新材料填补原有空间，经压实后与原路面等高，保持路面的原有水平高程，这使穿行于高架桥或立交桥涵的路面载荷对桥体不致产生冲击载荷，并且桥涵通过高程不变；3. 保证新旧路面材料的良好结合，提高其使用寿命。采用铣削工艺可使填料坑边侧及底部整齐、深度均匀，形成新旧料易于结合的齿状几何表面，从而使翻修后新路面的使用寿命大大提高；4. 有利于旧路面材料的再生利用。由于可以掌握切削深度，铣削下来的材料不仅干净且呈规则的小颗粒，可以不用再破碎加工即可遮现场或固定料场再生利用，大大降低了施工成本，同时也是一种环境保护措施。 1.1.3 路面铣刨机的主要结构及工作原理

17、一般铣刨机由发动机及行星减速器、行走机构、铣刨部分、输料装置等组成。 图1.3 铣刨机的总体结构1.动力系统 2.升降系统 3.传动系统 4.洒水系统 5.行走系统 6.液压系统 7.铣刨系统 8.转向系统 9.集料系统 10.车架系统 11.覆盖件系统 12.电气系统 1.1.4 国内外路面铣刨机发展概况国外路面铣刨机起源于20世界50年代，经过60年的发展，其产品已成系列化，生产效率一般为1502000，铣刨宽度0.34.2m，最大铣刨深度可达350mm，其机电液一体化技术已趋成熟，铣削深度可通过自动找平系统自动控制，同时为改善作业环境，延长铣削刀具的使用寿命，设计有喷洒水装置和密闭转子罩

18、壳。为了减轻劳动强度，近年来开发的产品都带有回收装置，使铣削物从铣削转子直接输送到运载卡车上。国外制造厂商众多，主要有维特根、英格索兰、比泰利、卡特彼勒、戴纳派克等。维特根在国际上处于主导地位，尤其是小型铣刨机更是无人能及。主要生产SF和DC系列铣刨机，已形成了铣刨宽度从0.34.2米的近20种规格的产品系列，最大铣削深度为350mm，我国主要以进口该公司产品为主。比泰利已具有50年多制造铣刨机的历史，其SF系列冷铣刨机有11种型号，铣刨宽度为0.62.1密，铣刨深度340mm。卡特彼勒主要生产PR和PM两大系列，铣刨宽度为1.93.18，铣刨深度305mm其铣刨机具有铣刨深度和铣刨表面自动调

19、平自动控制功能，铣刨深度误差为±3mm。戴纳派克主要生产PL系列铣刨机，铣刨宽度为0.352.1米，铣刨深度0300mm。国外的路面铣刨机技术已达到较高的技术水平，归纳起来有以下几个特点：1. 先进合理底盘结构，铣刨机底盘主要由全刚性车架及四轮行走结构组成，驱动及转向方式均以液压传动为主；2. 为充分发挥最佳铣削功率，铣刨机上自动液压功率调节装置可根据路面材料的硬度及铣削深度来控制铣刨转子进刀速度，即可自动调节铣刨转子转速和铣刨机行走速度，使铣刨机始终处于最大的功率利用状态，并且不会发生超负荷工作的情况；3. 增大发动机功率，同样铣削宽度新型铣刨机的功率越来越大，生产效率越来越高；4

20、. 较大的铣削深度，新型铣刨机一次铣削深度超过300mm，使得对整个行车道全厚度铺层进行铣刨成为可能；5. 性能良好的铣削转子，大多数冷铣刨机将铣刀固定在多块半圆形瓦片上，通过调整瓦片在转子上安装的多少来调整铣刨机的铣刨宽度；6. 简便的铣削物装载，铣刨机前部挂装输送装置即可完成快速收料，并将铣削物装在运载汽车上。通过液压缸调整卸料高度，并可使传送带可左右摆动40°50°，从而实现路侧装料；7. 采用先进技术，如全轮驱动和机电液一体化控制技术、智能化故障诊断和维护系统、精确的自动找平系统、安全保护系统及功率自动分配系统；8. 大容量水箱、柴油箱容积更大，机器工作时燃油、冷却

21、水加注间隔延长，待机时间索短；9. 模块化设计的发动机以及其外围部件，如液压泵、液压阀和冷却系统均装置在同一底架上，所有电磁阀都安装在同一个分配阀上，易于调整、检测和维修；国内路面铣刨机的发展起始于20世纪80年代，开始是以拖拉机为底盘通过安装铣刨装置改装而成的，直到进入90年代才开始进行自行式铣刨机的研制。近两年有了一定的发展，主要机型的使用性能已完全能满足国内高等级公路及市政道路的养护要求，良好的性能价格比与国外进口产品相比也有较大的竞争优势，但在品种规格、技术水平及配套件等方面仍存在较大的差距。总体来看，国产铣刨机产品缺乏系列化，功能欠完善，技术含量低，工作可靠性差。目前仅以生产铣刨宽度

22、0.5米和1米的两种轮式铣刨机为主，生产铣刨宽度2米铣刨机的只有徐州工程机械制造厂等几个少数厂家。国家经贸委已经明确指出将重点发展铣刨宽度米，铣刨速度0-3m/min，铣刨深度0-300mm的铣刨机，从而快速提高我国路面养护机械的国际竞争力。 表1-1：国内铣刨机主要生产厂商及主要机型情况表 生产厂 型号 铣刨宽度（米） 行走方式 控制方式 山西建筑机械股份有限公司CM20002.0m履带式数字电子西安宏大交通科技有限公司CM19001.9m履带式数字电子CM12001.2m轮式数字电子西安筑路机械公司LX2002.0m履带式数字电子徐州徐工筑路机械有限公司XM2002.0m履带式数字电子XM

23、1011.0m轮式XM1001.0m轮式镇江华晨华通路面机械有限公司LXZYH20002.0m轮式数字电子LX10001.0m轮式沈阳北方交通工程司KFX22002.2m履带式数字电子KFX20002.0m履带式数字电子KFX10001.0m轮式天津鼎盛工程机械有限公司LX10001.0m轮式德国Wirtgen 公司W20002.0m履带式数字电子瑞典Dynapac 公司PL2000S2.0m履带式数字电子意大利Bitelli公司SF200L2.0m履带式数字电子就目前产品的技术水平而言，国产机型更多地借鉴了欧洲铣刨机的技术和经验，在动力、液压和控制系统上均采用了国际化的配套，可以说在系统配置

24、上达到了国际先进水平。国内生产厂家以徐州工程机械制造厂、镇江华通机械集团公司、山东德州工程机械公司3家为主。徐州工程机械制造厂于1999年引进德国维特根2000DC铣刨机技术，通过消化吸收已形成了铣削宽度分别为1米和2米的系列化产品。镇江华通机械集团公司生产铣刨宽度0.5和1米两种型号的铣刨机，最近研制成功铣刨宽度1.0米的带回收装置的LXZYH1000型铣刨机。山东德州工程机械公司主要生产铣刨宽度1米的铣刨机，最近正在试制铣刨宽度2米的LX2000型铣刨机。在今后的市场竞争中，我国的铣刨机生产厂商应该发挥如下优势：利用我国已经加入WTO有利条件，树立国际化设计思想，加强国际间技术合作，技术上

25、保持与国际发展水平同步，争取更大的高端产品市场；发挥本地化的优势，为用户提供及时的从整机技术到配件供给等全方位的服务；利用我国劳动力价格低廉的优势，降低整机成本，发挥价格优势，争取更多的中低端用户，扩大市场；注意研发符合我国道路特点的专有技术及产品系列，为公路养护工程服务，促进我国公路交通事业的技术进步。随着公路交通事业突飞猛进发展，特别是经过“八五”和“九五”期间的快速健康发展，我国公路基础设施的总量取得了巨大的突破，到2002年底，公路总里程已达176万km，其中高速公路为2.52万km、二级以上高等级公路24万km。为保持道路通行的安全、舒适、快速，对它们进行及时、有效、高质量的养护将是

26、今后日常工作的重点。根据我国公路发展的统计，未来公路养护对各类现代化机械设备的需求将会越来越大。随着高速公路大修期的到来和公路交通行业以及城市管理部门对现代化养护方式的认识，对路面铣刨机的需求将会逐年增加，并且会以很快的速度增加。国外进口产品尽管性能先进，但价格昂贵、维修服务不便，因此可以预计国产沥青路面铣刨机将具有较广阔的市场前景。国内生产企业应抓住机遇，使国产沥青路面铣刨机尽快形成完整的系列，并不断提高产品的使用性能和可靠性，为用户提供经济、实用、高质量的铣刨机。1.2 路面铣刨机设计的指导思想高速公路随着路面龄期的增加，由于行车载荷与自然环境因素，路面会陆续出现一些病害，严重影响行车速度

27、与安全。由于路面铣刨机工作效率高、施工工艺简单、铣削深度易于控制、操作方便灵活、机动性能好、铣削的旧料能直接回收利用等。显然，处理病害快速有效的方法是使用路面铣刨机铣刨路面，使路面保持平整。用铣刨机械铣刨损坏的旧铺层，再铺设新面层是一种最经济的现代化养护方法。结合国内外路面铣刨机的发展概况，设计思想有以下几点：1. 向大型化方向发展；2. 实用性与先进性兼顾；3. 充分利用发动机的功率；4. 简化操作，实现自动化控制，设备可靠；5. 简化设备保养，合理润滑，充分防腐；1.3 路面铣刨机设计的设计原则根据以上的设计指导思想，可以确定以下的设计原则1.简化设计结构，选用标准件和成熟机构，尽可能结合

28、现有设备，降低制造成本，并保证性能和质量；2.配套件必须可靠，确保作业要求；3.操作简单，维修方便；1.4 本文设计的主要内容本文主要负责公路铣刨机整体的设计，包括铣刨机总体的布置，总体参数的选型，功率的计算及发动机的选型，传动方案的选择，行星减速器的计算与选型，行走系统的设计，铣刨系统的设计以及输料装置的设计。通过比较不同厂家的现有的铣刨机，进而选出最优的设计方案。2 路面铣刨机的总体设计路面铣刨机的总体设计，就是根据其主要用途作业条件路面铣刨机的性能不仅取决与每个部件的好坏，而更重要的是取决于各总成性能的相互协调。各总成性能的相互协调如何，又取决于各总体参数及各总成部件的匹配情况及其布局的

29、合理性。如果整体设计过程中缺乏全局观念，而对总体参数及各总成部件性能的协调匹配考虑不周，或注意不够，即便设计的各单个总成部件结构是先进的，性能是良好的，但组合装配在一起不一定就能获得整机的良好性能。这是因为某些总成部件的优点可被另一些总成部件所抵消或限制，使其得不到充分发挥。所以，路面铣刨机的总体设计对整机的性能起着决定性的影响。因此，总体设计必须从保证路面铣刨机的整体性能出发，正确的选择和确定各总成的结构型式总体参数，使其获得良好的匹配关系，并进行合理的布置，以达到设计的完美性。以下各节分别就路面铣刨机的选型2.1 路面铣刨机的选型路面铣刨机结构路面铣刨机的结构铣刨机行走方式不同，可分为轮式

30、和履带式。轮胎式的优点：重量轻轮胎式路面铣刨机一般以中小型居多，运行方便快捷灵活。适 用于小面积的路面维修铣刨小型沟槽等，一般不带废料回收装置。在工作量不大式。轮胎式的缺点：轮胎接地比压较大通过性能差履带式的优点：履带接地面积大，使得接地比压小，通过性能好路面铣刨机一般为履带全液压式，主要用于履带式的缺点：速度低随着市政道路和高等级公路建设突飞猛进，大规模的机械化养护时代已经到来。国家经贸委已经明确指出将重点发展铣刨宽度米，铣刨速度0-3m/min，铣刨深度0-300mm的铣刨机，从而快速提高我国路面养护机械的国际竞争力。因而，根据现有路面铣刨机总体性能的优缺点，以及国内路面铣刨机的发展趋势，

31、我们选用履带式行走系统大型路面铣刨机进行设计。2.2 路面铣刨机的总体参数的选型路面铣刨机的总体设计，就是根据其主要用途作业条件路面铣刨机的总体参数的选择与确定，是设计过程中一项十分重要的工作。总体参数选择的合理，不仅给以后的技术要求设计带来方便，而且更重要的是使路面铣刨机获得良好的使用性能，较高的技术经济指标，从而提高生产率，降低作业成本。路面铣刨机的总体参数包括：路面铣刨机的质量以上参数不是孤立的，它们之间存在着一定的内在联系。要合理的选择它们，就必须做大量的调查研究工作，了解与之所设计的多种同类型铣刨机的结构，性能和重要参数，与所设计的铣刨机进行分析比较，从整机性能出发，考虑“三化”的要

32、求，合理选择和正确确定以上各参数。（1）发动机参数铣刨机作业时发动机的功率组合为: 最高可能的切削速度下进行最大切深的铣刨作业，所需功率为 ； 集料系统最大能力回收废料，所需功率为 P； 散热系统最大能力散热，所需功率为 P ； 控制系统进行正确的控制，所需功率为 P ； 辅助系统进行必要的辅助动作，所需功率为 P 。 （2）根据本次设计的要求及路面铣刨机的发展趋势，参考同类型的大型路面铣刨机的 具体参数，在这里确定：最大铣刨宽度：4000mm 铣刨深度： 0300mm转子直径： 2000mm 转子最大倾斜角度： 5°（3）根据路面铣刨机的工作环境及要求，确定行走速度： 084m/m

33、in理论爬坡能力： 100离地间隙： 310 mm（4）履带（长×宽×高）： 3300×520×550mm（5）燃油箱： 2310 L液压油箱：1200 L水箱： 3000 L根据所设计的路面铣刨机的整机大小及工作能力，参考现有机型选用收料皮带： 2000 mm 卸料皮带：2000 mm理论运输能力： 630 /h机架尺寸（长×宽×高）： 10000×2500×550 mm皮带质量： 2.5 T（7）路面铣刨机的质量根据所设计个零部件，路面铣刨机的质量重约为45吨。2.3 路面铣刨机的总体布置路面铣刨机的总体布置就

34、是在参考同类型铣刨机的基础上，以保证路面铣刨机的主要性能为出发点，在总体设计和总体部件设计密切配合下，通过绘制布局草图，根据使用要求及载荷分配来协调各个总成部件的性能，来确定它们的位置路面铣刨机有良好的使用性能，而且必须保证操作轻快（1）总体布置草图基准面的选择为了确定各总成部件在整机上的位置和尺寸，首先初步确定支撑间距，轮距和履带尺寸并画在草图上。参考同类型的机架的高度，确定机架上缘的位置，然后选择三个基准面，通常基准面的选择如下：以通过后桥中心线的水平面为上下位置的基准面；以通过后桥中心线的垂直平面为左右位置的基准面；以通过路面铣刨机的纵向对称轴为左右位置的基准面；（2）发动机、水箱、燃油

35、箱、液压油箱和传动系统的布置动力机通常布置在路面铣刨机的中后部，这样不仅可以改善驾驶员的前后视野，而且还可以增加路面铣刨机的稳定性。根据载荷分配确定其曲轴中心线的上下位置，在不影响整机的使用要求和传动系统的布置的情况下，希望尽可能的低一些，以降低整机的重心高度。动力机的位置确定后，即可装载机械传动装置，确定转轴。参考同类型路面铣刨机，水箱则可紧靠在发动机后面，以便对发动机进行冷却。燃油箱水箱一侧布置在水箱侧面即可。液压油一般布置在机身尾部，其后配备风扇对其进行降温。（3）工作装置的布置路面铣刨机的工作装置为铣刨装置，并通过料传递装置来运输物料。大型路面铣刨机的铣刨装置一般布置在机身的中间位置下

36、部，料传送装置在机身的前端。在布置时，结合工作装置的设计和工作情况，参考同类型的路面铣刨机的布局，合理的分配空间，以使铣刨机的工作状态稳定可靠。（4）驾驶室的布置驾驶室的位置在整机的中上部，操纵平台位于驾驶室的前侧，并安装减震设备，来减少工作时由于机器的震动而引起的仪表显示不准确和防止误操作。路面铣刨机的履带行走机构采用四轮液压驱动，前后轮独立转向。为增加整机的稳定性，可使履带的接地面积适当增加。2.4 铣刨机总体方案的设计总体方案如图所示：1 发动机，为整台机器提供动力，由传动系统传递到各个部分；2 铣刨机的机架，主要用来支撑各个部分，为各部分的装配提供载体；3 支撑架，用来将输送装置装配到

37、机架上；4 输送装置，用来将铣下的肥料收集，运送到运输车上；5 行走机构，主要实现行走，支撑，转向等功能；6.铣刨部分，铣刨机的主要结构，直接用来铣削路面的的装置，由铣刨鼓，刀具，固定挡板，浮动挡板，后刮板等组成。 图2.1 铣刨机总体设计方案（1）行走机构的设计轮式机动性好、转场方便，特别适合于中小型路面作业。履带式多为铣削宽度2000mm以上的大型铣刨机，有旧材料回收装置，适用于大面积路面再生工程。由于本文设计的铣刨机铣刨宽度为4m，故选用履带式的行走机构。（2）减速器的选择一般发动机的转速在2000r/min左右，而铣刨鼓的转速在3050r/min，应有较大的传动比，而行星减速器可以实现

38、很大的传动比，故选择行星减速器作为减速机构。 （3）机架的总体尺寸的设计 1）高度的确定高度的确定根据总布置，同时要满足总成的安装要求，确定车架的截面高度为2563mm。 2）宽度的确定 设计车架时，一般必须根据整车总布置的要求(总宽、前后轮距、前轮转向角、发动机的外形尺寸等)来确定车架的宽度。车架的宽度受履带轴距及最大转向角的限制，最小值取决于发动机的外廓宽度，安装方式的影响。因此，根据整车身提出的宽度要求，车架的宽度为4300mm。 3）长度的确定车架的长度主要取决于整车车身的设计要求及底盘各总成的布置情况，确定车架的总长为10000mm，其中车架前段的长度为(5575+425)mm，车架

39、后段的长度为40000mm，其中425mm为车身与运输机架的接头部分。刚度不足承载式车身的一大缺陷，目前主要采取的办法是优化车架的几何形状和采用局部增粗或补焊以加强抗扭能力。合理的补焊钢框架是保证车架具有足够扭转刚度的必要条件，同时，补焊的钢框架往往又是底盘一些总成的安装基体，因此，在确定各补焊钢框架的位置前必须充分考虑到整车各总成的布置情况。合理布局，在确保车架具有足够的强度和刚度的同时，保证其他总成的安装方便性。由于发动机中置，为保证发动机、变速器及传动系的安装要求，因此在车架的中间位置设置补焊钢框架。 前、后轴间段的补焊钢框架的设置，除考虑总成的安装要求外，主要还要考虑行走系统的安装要求

40、，并避免与支座的安装发生干涉。3 铣刨机动力机构及行星减速器的设计3.1 发动机的选择 由上一章知铣刨机作业时发动机的功率应有如下的分配: 1) 机器行走系统消耗功率； 2) 机器转子系统消耗功率； 3) 其它系统消耗的功率； 其中：（1）消耗于传动系统与辅助装置的功率： （3.1)式中：发动机的有效功率；传动系统的效率(对液压传动为0. 6-0. 7 )；（2）用于铣刨作业的功率： (3.2)式中：铣刨功率占总功率的比例(一般为0. 75-0. 8 )；消耗于传动系统与辅助装置的功率；（3）消耗于克服滚动阻力的功率： (3.3)式中：铣刨机的滚动阻力；铣刨机的作业速度； 铣刨机的使用质量；滚

41、动阻力系数，对于轮式铣刨机在沥青路面行驶，一般取0. 02-0. 03；坡度角; 由铣刨机转子作业时产生的垂直于路面的当量质量；考虑到铣刨机的不同工作环境，参考同类型路面铣刨机的具体参数，同时根据国内发动机的生产技术水平与国外技术的差距，为保证机器的工作可靠，在这里我们采用 “卡特皮勒CAT C18 ATAAC”大功率柴油机。 功率： 522KW 转速： 2000r/min 排量: 14.6L表3-1铣刨机主要发动机一览表序号厂家发动机型号额定功率/转速（KW/rpm）使用机型1道依茨BF8M1015CP400/2100徐工BG210MARINI MP200镇江华晨 HM2100BF8M101

42、5CP-EMR440/2100MARINI MP21002奔驰DAIMLERCHRYSLER OM502LA320/2000中联BG2000340/2000WIRTGEN W19003卡特CAT 3408E TA445/2000CATERPILLAR PM-565BCAT C18 ATAAC522/2000ROADTEC RX-700CAT C12 ATAAC421/2100WIRTGEN W20004康明斯KTAI9-C600448/2100陕建CM2000NTA855-C400297/2100宏大 HD2000QSX15447/2100CYNAPAC PL20003.2 传动形式的选择功能

43、:将发动机的动力分配传递的各执行元件 组成：离合器，分动箱，传动皮带等。 铣刨机的主要动作分解如下：图3.1 铣刨机的主要动作分解图目前，铣刨机的传动系统有两种结构，一种动力是由发动机两端输出，一种是动力由发动机一端输出。 两端输出结构的动力传递方式为： 铣刨转子减速器传动V带离合器发动机联轴器分动箱各液压泵 一端输出结构的动力传递方式为：图3.2一端输出结构的动力传递方式图3.3 铣刨机的两种传动系统1.分动箱支架 2.分动箱(4inl) 3.联轴器 4.发动机 5.液压离合器 6.带轮支架 7.传动V带 8.主动带轮 9.张紧带轮 10.从动带轮 11.发动机 12.分动箱（5inl）两端

44、输出结构需要较大的布置空间，只能选用 V 列发动机，以便节省空间。分动箱选择 4in1，即一端动力输入，另一端提供四个动力输出口，分别连接行走泵、集料泵、冷却泵、辅助泵。一端输出结构紧凑，发动机的选型更灵活，可选 V 列或直列。分动箱选择 5in1，即一端动力输入，另一端提供五个动力输出口，分别连接液压离合器、行走泵、集料泵、冷却泵、辅助泵。 传动系统设计时，需要与发动机结合，实现整机的合理布置。3.3 行星减速器的设计图3.4 行星减速器内齿行星齿轮传动是一种相对较为独特的齿轮传动方式，它具有结构紧凑、承载能力大、传动比大、传动效率高、体积小和运动平稳等优点。在这些优点的基础上，内齿行星齿轮

45、减速器渐渐地被广泛应用到了国防、冶金、矿山、纺织、起重运输、轻工、化工、食品工业、仪表制造和建筑工程等各种领域当中，逐步地替代了现有的多级圆柱齿轮减速器，蜗杆蜗轮减速器等类型的减速器，同时它也受到了广大学者们的日益关注和深入的研究。此处我们选用对称式三环型行星减速器。对于内齿行星齿轮传动来说，其结构大致可以分为三种形式，一种被称为对称式三环减速器，即输入轴和支撑轴分别在输出轴的两侧并且相对于输出轴相互对称；另一种被称为偏置式三环减速器，即输入轴和支撑轴分别在输出轴的同侧；还有另外一种被称为三轴式减速器，即有三根支撑轴所组成，并且其中的任意一根支撑轴都可以作为输入轴来使用。 3.3.1 型行星减

46、速器的运动设计 （1）传动比的计算在内齿行星齿轮传动中，输入轴的转速用 表示；输出轴的转速用 表示。我们假设外齿轮的齿数用 表示，传动内齿板的齿数用表示，模数用 m 表示，变位后齿轮的啮合角用表示。内外齿轮的中心距a 可表示为： (3.4)外齿轮的节圆半径表示为： （3.5）对于平动的传动内齿板来说，其每一点的运动轨迹都可以看做是以偏心距为半径的圆，则可以求出其上面每一点的速度可表示为： （3.6）在与传动内齿板的啮合点上，外齿轮在这一点上的速度大小相等，但方向相反，它可表达为： （3.7）所以 （3.8）即 （3.9） 最终，内齿行星齿轮传动的传动比可表示为： （3.10）(3.10)式中的

47、负号显然是表示输入轴和输出轴的旋转方向是完全相反的。由于所选发动机的型号为“卡特皮勒 CAT C18 ATAAC”，其转速为2000r/min，所选V带的传动比为1:1，铣刨转子转速为40r/min，故行星减速器的总传动比应为50。（2）齿轮副参数及计算公式 内齿行星齿轮减速器设计中所要用到的与齿轮副有关的参数，具体可参考下表 3-2：表3-2 齿轮副有关参数的介绍符号名称符号名称m模数啮合角分度园压力角啮合中心距y中心距变动系数标准顶隙齿顶高系数插齿刀齿数内外齿轮齿数内外齿轮变位系数 续表3-2内外齿轮基圆半径内外齿轮分度园半径内外齿轮齿根圆半径内外齿轮齿顶圆半径内外齿轮齿顶圆压力角插齿刀变

48、位系数内齿轮切削中心距内齿轮切削啮合角切削中心距变动系数插齿刀齿顶高系数 内齿行星齿轮减速器设计中用到的相关计算公式见表 3-3： 表3-3 啮合副相关计算公式 （3）减速器基本参数的选取 对内齿行星齿轮减速器中输入轴和输出轴之间的中心距 A、传动比i、模数m 以及内、外齿轮的齿数 等基本参数的选取下面加以详细的介绍。 1) 中心距 A 和传动比 i 的选取 中心距 A决定着内齿行星齿轮减速器的整体尺寸，在设计的过程中，为了计算和应用方便，往往都取其整数。传动比i的选取也是尤其的重要。对中心距 A和传动比i的选取应参照国家标准(GB32180)，取公比 1.12，可按照下表 3-4所示选取中心

49、距 A和传动比i的系列表34 中心距和传动比系列(GB32180)中心距A系列（mm）125 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 500 560 630 710 800 900 1000 1120 传动比i系列 12.5 14 16 18 20 22.5 25 28 31.5 35 40 45 50 56 63 71 80 90 100 对于单级的三环减速器，一般选取传动比 i = 11 99，两级的三环减速器，选=98012) 内、外齿轮齿数的选取由于内齿行星齿轮减速器受装配条件的限制，其外齿轮齿数应该满足下列表达式。即： （n=1,2,3

50、） (3.11)我们又知道(3.10)式，显然内齿行星齿轮减速器的传动比i和齿数差z的关系可表示为： (3.12)由(3.12)式可知，齿数差 z 对减速器的传动比i也有一定的影响关系，因此应该考虑一下齿数差 z 的选取情况，以便对减速器的设计有更好的效果。所以在内齿行星齿轮减速器产品的设计过程当中，传动比和齿数差的选取可参考表 3-5适当的选取:表35 传动比和齿数差的选择传动比ii=12.512.5i2020i5050i100齿数差z4321根据传动比i和齿数差 z ，由(3.12)式计算得到外齿轮的理论齿数，再利用(3.11)式，两者对比一下，在特定的范围之内就可计算得到外齿轮的实际齿数。 当然传动内齿板的实际齿数也就可以计算出来了，它可表示为： （3.13） 3）模数的选取齿轮副的模数选择可依据表 3-6 所示进行选取： 表 3