斜坡壓實(shí)樣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)終稿

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　斜坡壓實(shí)在道路安全中扮演著十分重要的角色。在道路的施工過(guò)程中，往往施工的環(huán)境十分惡劣，因此，對(duì)相關(guān)機(jī)械的要求很高。與此同時(shí)，很多使用小型手動(dòng)壓實(shí)機(jī)、自重或者其他的夯實(shí)方法，這些在斜坡壓實(shí)方面就顯得十分無(wú)力了，很難實(shí)現(xiàn)?？紤]到這些后，本文借鑒機(jī)器人手臂原理，可以較好地實(shí)現(xiàn)斜坡壓實(shí)。</p><p>　　

2、本文的設(shè)計(jì)中，主要是參考機(jī)器人手臂的連桿原理，設(shè)計(jì)方案以TY220推土機(jī)為主牽引機(jī)，在TY220推土機(jī)一側(cè)連接壓實(shí)裝置。經(jīng)過(guò)相關(guān)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析后，了解到振動(dòng)輥和壓實(shí)機(jī)構(gòu)的大臂是壓實(shí)機(jī)的重要部件。在本設(shè)計(jì)中，嚴(yán)格的對(duì)振動(dòng)輥、和相關(guān)液壓缸以及大臂進(jìn)行了選型和計(jì)算，并且根據(jù)材料力學(xué)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了相關(guān)的校核。由于設(shè)計(jì)要求主要是對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，所以液壓系統(tǒng)只是進(jìn)行了液壓缸的設(shè)計(jì)和選型。</p><p>　　關(guān)鍵詞：振動(dòng)

3、輥；路基斜坡；液壓缸；大臂 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The roadbed side slope compaction has the vital significance in road safety. Because the work surfaces in construction of the side sl

4、ope is very narrow, it always has a high request to the construction machinery.t At the same time, because of the slope question, it is very difficult to control and achieve the perfect effect compactness for self-posses

5、sed or other ways to the majority of uses in the plane construction compacting plant. Based on these, this paper designed a robot at the same time </p><p>　　The design of this article is a reference link pri

6、nciple of robot arm, using arm, forearm, scaling mechanism, design of various institutions such as the appearance and combining TPZ5 subgrade slope type roller TY220 bulldozer as adopted by the host, in the side of the b

7、ulldozer linkage rigid connection design scheme of the compaction mechanism. According to the kinematic analysis of the structure,vibrating roller and big arm are key components in the device, so the scheme selection, in

8、 this pape</p><p>　　Key words: vibration roller;Subgrade slope;The hydraulic cylinder;The big arm</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><

9、;p>　　1.1 斜坡壓實(shí)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r1</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外斜坡壓實(shí)裝置研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.1 國(guó)內(nèi)斜坡壓實(shí)裝置研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.2 國(guó)外斜坡壓實(shí)裝置研究現(xiàn)狀4</p><p>　　2 斜坡壓實(shí)機(jī)壓實(shí)裝置的設(shè)計(jì)思想、工作原理6</p><p>　

10、　2.1 斜坡壓實(shí)機(jī)壓實(shí)裝置的設(shè)計(jì)思想6</p><p>　　2.2 斜坡壓實(shí)機(jī)壓實(shí)裝置的工作原理6</p><p>　　3 振動(dòng)輥的設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1 振動(dòng)輥的系統(tǒng)參數(shù)及結(jié)構(gòu)圖7</p><p>　　3.1.1 振動(dòng)頻率8</p><p>　　3.1.2 名義振幅8</p>

11、<p>　　3.1.3 振動(dòng)加速度9</p><p>　　3.1.4 振動(dòng)壓實(shí)機(jī)工作速度和壓實(shí)遍數(shù)9</p><p>　　3.1.5 振動(dòng)機(jī)械激振器的激振力9</p><p>　　3.1.6 振動(dòng)輥的振動(dòng)功率10</p><p>　　3.1.7 振動(dòng)輥的電機(jī)選擇10</p><p>　　3.2 振動(dòng)

12、輥主要工作參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算11</p><p>　　3.2.1 壓實(shí)機(jī)的工作質(zhì)量及其分配11</p><p>　　3.2.2 振動(dòng)輥的直徑和寬度11</p><p>　　3.3 振動(dòng)機(jī)械激振器的分類(lèi)及作用原理12</p><p>　　3.3.1 單幅激振器12</p><p>　　3.3.2 逆轉(zhuǎn)偏心塊疊加雙幅

13、激振器12</p><p>　　3.4 偏心塊的設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.4.1 固定偏心塊的設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.4.2 活動(dòng)偏心塊的設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.5 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)、校核16</p><p>　　3.5.1 確定軸徑16</p><p>　　

14、3.5.2 確定軸各段長(zhǎng)度16</p><p>　　3.5.3 軸的校核16</p><p>　　3.6 振動(dòng)輪減振支持結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.6.1 總剛度確定18</p><p>　　3.6.2 橡膠減振器的設(shè)計(jì)與計(jì)算19</p><p>　　3.6.3 減振器的校核20</p>

15、;<p>　　4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算21</p><p>　　4.1 工作原理21</p><p>　　4.2 明確載荷21</p><p>　　4.3 液壓缸載荷的組成與計(jì)算21</p><p>　　4.3.1 調(diào)姿機(jī)構(gòu)載荷計(jì)算23</p><p>　　4.3.2 水平伸縮臂載荷計(jì)算23&

16、lt;/p><p>　　4.3.3 大臂載荷計(jì)算23</p><p>　　4.4 液壓缸尺寸23</p><p>　　4.4.1 液壓缸的內(nèi)徑計(jì)算23</p><p>　　4.4.2 液壓缸外徑計(jì)算25</p><p>　　4.4.3 液壓缸缸筒長(zhǎng)度計(jì)算25</p><p>　　4.5 液

17、壓缸型號(hào)的確定26</p><p>　　5 壓實(shí)裝置大臂設(shè)計(jì)27</p><p>　　5.1 壓實(shí)裝置大臂設(shè)計(jì)方案27</p><p>　　5.1.1 大臂連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)27</p><p>　　5.1.2 大臂各桿件長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)28</p><p>　　5.2 大臂機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析29</p>

18、<p>　　5.2.1 用矢量法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析29</p><p>　　5.2.2 大臂機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析31</p><p>　　5.3 搖桿的受力分析和強(qiáng)度計(jì)算32</p><p>　　5.3.1 搖桿的受力分析32</p><p>　　5.3.2 搖桿的強(qiáng)度計(jì)算33</p><p><

19、b>　　致 謝35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 斜坡壓實(shí)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　近些年來(lái)，公路、鐵路、橋梁等工程項(xiàng)目的大力發(fā)展，斜坡壓實(shí)機(jī)也慢慢出現(xiàn)了。在這些大項(xiàng)

20、目的施工中，對(duì)安全、外觀都有著較高的規(guī)格。所以路基斜坡的壓實(shí)就非常必要了。在對(duì)防治滑坡有著很大的作用，實(shí)現(xiàn)了安全、穩(wěn)定的首要目標(biāo)。在1700年前，那時(shí)蒸汽機(jī)還尚未發(fā)明，從那時(shí)候修筑堤壩就已經(jīng)有了專門(mén)的斜坡壓實(shí)的作業(yè)了。當(dāng)時(shí)的人民修筑堤壩很多是用來(lái)防止洪水爆發(fā)，應(yīng)為早起的人民多少居住在沿?；蛘呤呛恿魉琅裕踩种匾谑蔷陀尚拗虊味l(fā)展起來(lái)的斜坡壓實(shí)了。1705年蘇格蘭紐曼發(fā)明了蒸汽機(jī)，由此出現(xiàn)了用機(jī)械對(duì)道路和斜坡進(jìn)行壓縮作業(yè)，隨

21、之出現(xiàn)了最早期的壓路機(jī)。19世紀(jì)中葉，第一臺(tái)蒸汽驅(qū)動(dòng)的 壓路機(jī)誕生了。振動(dòng)壓路機(jī)的出現(xiàn)是在上個(gè)世紀(jì)30年代,振動(dòng)壓路機(jī)逐漸代替了光輪壓路機(jī)。20世紀(jì)之初，出現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓路機(jī)，隨后出現(xiàn)了輪胎壓路機(jī)等等。20世紀(jì)70年代末期，出現(xiàn)了調(diào)頻振動(dòng)壓路機(jī)和條幅振動(dòng)壓路機(jī)，隨后帶動(dòng)了斜坡壓實(shí)機(jī)的發(fā)展。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外斜坡壓實(shí)裝置研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 國(guó)內(nèi)斜坡

22、壓實(shí)裝置研究現(xiàn)狀</p><p>　　在1970年，在中國(guó)的斜坡壓實(shí)多是人工施工的方法。1980年代后，許多的企業(yè)，建筑商進(jìn)行很多的創(chuàng)新與改革，使用機(jī)械來(lái)逐漸的取代人工施工的方式。到今天為止，我們國(guó)家的斜坡壓實(shí)多是用改裝后的壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行施工。已下就是中國(guó)斜坡壓實(shí)的發(fā)展過(guò)程。</p><p>　　（1）鐵路路堤斜坡振動(dòng)壓實(shí)機(jī)</p><p>　　在1986年，在鐵道部

23、第四工程局的工作的幾位工程師，5人一起開(kāi)發(fā)了一種壓實(shí)機(jī)械，專門(mén)用于鐵路的路基斜坡的夯實(shí)。紅旗100和3噸重的拖式振動(dòng)壓實(shí)機(jī)二者一同作業(yè)。而此壓實(shí)機(jī)械的性能指標(biāo)也很不錯(cuò)：第一次壓實(shí)就可達(dá)0.3米以上，壓實(shí)系數(shù)大于0.85，生產(chǎn)率是250--500．。壓實(shí)的效果較為滿意。并且還有多種用途，對(duì)于水填、高速公路的等都有不錯(cuò)的效果。</p><p>　?。?）YZT10L平斜兩用的振動(dòng)壓路機(jī)</p><

24、p>　　1989年，在陜西省，一水利機(jī)械廠第一臺(tái)YZT10L壓路機(jī)出現(xiàn)了，此振動(dòng)壓路機(jī)可以平斜兩用。在水庫(kù)大壩坡面壓實(shí)時(shí)，在新疆維吾爾自治區(qū)首次便使用了YZTTOL平斜兩用振動(dòng)壓路機(jī)，整個(gè)過(guò)程都十分順利，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。</p><p>　　該機(jī)是把W1001型挖掘機(jī)的斗桿和礦斗卸去，司機(jī)朝向斜坡的方向，在繼承里伸出一根鋼絲繩，由一組滑輪牽引著YZTIOL平斜兩用振動(dòng)壓路機(jī)。該拖式振動(dòng)壓路機(jī)的轉(zhuǎn)向鏈接為鉸連

25、接的方式進(jìn)行連接，它的轉(zhuǎn)動(dòng)方向也很靈活。</p><p>　　YZTIOL平斜兩用振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)斜坡碾壓示意圖如圖1.1</p><p>　　圖1.1 斜坡碾壓示意圖</p><p>　　YZTIOL平斜兩用振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)斜坡坡腳處碾壓示意圖如圖1.2所示</p><p>　　圖1.2 斜坡坡腳處碾壓示意圖</p><p>

26、;<b>　　（3）懸掛式壓實(shí)機(jī)</b></p><p>　　掛式壓實(shí)機(jī)，將輪胎驅(qū)動(dòng)或履帶驅(qū)動(dòng)壓路機(jī)作為主機(jī)，再其后面懸掛一壓實(shí)裝置，進(jìn)而對(duì)斜坡壓實(shí)作業(yè)。</p><p>　　把壓實(shí)輪懸掛在懸掛在壓實(shí)機(jī)的吊臂上，通過(guò)壓路機(jī)的液壓驅(qū)動(dòng)吊臂，使得壓實(shí)輪到達(dá)所需的工作范圍，或者斜坡。該類(lèi)型懸掛式壓實(shí)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖1.3所示。</p><p>　

27、　圖1.3坡面振動(dòng)壓路機(jī)懸掛裝置示意圖</p><p>　　1、2、3．油缸4．大臂桿5．小臂桿6．旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置7．軸承</p><p>　　8．球頭節(jié)9．球頭座 10．壓輪11．聯(lián)結(jié)板12．地面13．斜面</p><p>　?。?）TPZ5新型路基斜坡壓實(shí)機(jī)</p><p>　　TPZ5新型路基斜坡壓實(shí)機(jī)簡(jiǎn)圖如圖1.4所示。TPZ5新型路基

28、斜坡壓實(shí)機(jī)以推土機(jī)作為主牽引機(jī)，將鏟斗卸下，安裝一個(gè)振動(dòng)輥，進(jìn)行斜坡壓實(shí)，經(jīng)過(guò)各種性能的測(cè)試，滿足了相關(guān)要求。具有很大的推廣價(jià)值，并且成本也不算很高，經(jīng)濟(jì)便宜。</p><p>　　圖1.4 BPY型路基邊坡壓實(shí)機(jī)簡(jiǎn)圖</p><p>　　1. 推土主機(jī) 2. 推土機(jī)機(jī)座 3. 振動(dòng)輥框架 </p><p>　　4.振動(dòng)輥 5.連桿機(jī)</p>&

29、lt;p>　　1.2.2 國(guó)外斜坡壓實(shí)裝置研究現(xiàn)狀</p><p>　　斜坡壓實(shí)的問(wèn)題自上世紀(jì)60、79年代后，愈發(fā)受到各國(guó)重視。許多國(guó)家也忙著改裝各種機(jī)械對(duì)斜坡進(jìn)行壓實(shí)。1980年以來(lái)，海外的許多著名的大型壓路機(jī)公司，液壓機(jī)械公司等，著手研發(fā)各種用途的斜坡壓實(shí)機(jī)。</p><p>　?。?）改裝類(lèi)斜坡壓實(shí)裝置</p><p>　　許多國(guó)外的壓路機(jī)公司開(kāi)始研發(fā)

30、斜坡壓實(shí)機(jī)，瑞典的Dananpac公司、美國(guó)的Inigsoll．1iand公司，這些公司開(kāi)始使用自動(dòng)移動(dòng)式振動(dòng)板各，進(jìn)而來(lái)壓實(shí)鐵路、公路、堤壩的斜面。效率很高，并且壓實(shí)的度深也很理想。但是技術(shù)含量高，價(jià)格十分貴，在國(guó)內(nèi)鮮少使用。</p><p>　　1）瑞典Danapae公司壓實(shí)方法</p><p>　　查閱相關(guān)資料和國(guó)外施工機(jī)械產(chǎn)品的說(shuō)明書(shū)，瑞典Danapae公司壓實(shí)方法常采用履帶式拖拉

31、機(jī)來(lái)牽引一臺(tái)拖式振動(dòng)壓路機(jī)，例如瑞典Danapae公司。</p><p>　　1)用拖式振動(dòng)的壓路機(jī)進(jìn)行路基斜坡壓實(shí)(圖1.5)；</p><p>　　2)用自行式振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行斜坡壓實(shí)施工作業(yè)（圖1.6）。</p><p>　　圖1.5 拖式振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行斜坡壓實(shí) 圖1.6 自行式振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行斜坡壓實(shí)</p><p>　　3)在

32、挖掘機(jī)上配備有專用的斜坡壓實(shí)鏟斗</p><p>　　據(jù)日本小松和日立兩家公司的施工機(jī)械產(chǎn)品，分別在PCl60、PCI00、PCd200、P1C220、HlTAC1Hl型全液壓挖掘機(jī)上配備有專用的斜坡壓實(shí)鏟斗或鏟來(lái)對(duì)鐵路、公路或者堤壩的斜面進(jìn)行壓實(shí)。</p><p>　?。?）斜坡壓實(shí)專用裝置</p><p>　　1) 德國(guó)Bomg斜坡壓實(shí)的壓路機(jī)</p>

33、;<p>　　德國(guó)Bomg公司生產(chǎn)的新一代h型系列壓路機(jī)中，用這種壓路機(jī)來(lái)對(duì)鐵路、公路或者堤壩的斜面進(jìn)行壓實(shí)。</p><p>　　2) 日本酒井CV55OD斜坡壓實(shí)機(jī)</p><p>　　日本的酒井公司，成功制造出CV55OD路基斜坡壓實(shí)機(jī)(如圖1.7所示)。對(duì)鐵路、公路或者堤壩的斜面進(jìn)行壓實(shí)，即使在土質(zhì)較軟的地面也可以非常好的達(dá)到效果。</p><p&

34、gt;　　圖1.7 日本酒井CV55OD大角度坡面的路基斜坡壓實(shí)機(jī)</p><p>　　1.3 斜坡壓實(shí)機(jī)的類(lèi)型</p><p>　?。?）按壓實(shí)原理分：靜作用式斜坡壓實(shí)機(jī)，振動(dòng)式斜坡壓實(shí)機(jī)，震蕩式斜坡壓實(shí)機(jī)。</p><p>　?。?）按碾壓輪分：光鋼輪斜坡壓實(shí)機(jī)，振動(dòng)輪斜坡壓實(shí)機(jī)，羊腳輪斜坡壓實(shí)機(jī)。</p><p>　?。?）按機(jī)架分：整

35、體機(jī)架斜坡壓實(shí)機(jī)，鉸接機(jī)架斜坡壓實(shí)機(jī)。</p><p>　　（4）壓輪分：?jiǎn)屋喰逼聣簩?shí)機(jī)，雙輪斜坡壓實(shí)機(jī)，三輪斜坡壓實(shí)機(jī)。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)屬于振動(dòng)式斜坡壓實(shí)機(jī)、振動(dòng)輪斜坡壓實(shí)機(jī)、鉸接機(jī)架斜坡壓實(shí)機(jī)、單輪斜坡壓實(shí)機(jī)。</p><p>　　2 斜坡壓實(shí)機(jī)壓實(shí)裝置的設(shè)計(jì)思想、工作原理</p><p>　　2.1 斜坡壓實(shí)機(jī)壓實(shí)裝置的

36、設(shè)計(jì)思想</p><p>　　將施工單位中經(jīng)常用到的TY220推土機(jī)作為為主牽引機(jī)，將安裝松土器的螺栓孔，連接一個(gè)懸臂梁，在懸臂梁上剛性地鉸接一個(gè)機(jī)器人手臂的連桿原理,所采用的液壓驅(qū)動(dòng)的由大小臂、伸縮機(jī)構(gòu)、調(diào)姿機(jī)構(gòu)等組成的連桿機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)的下端連接壓實(shí)部件振動(dòng)輥的框架。本設(shè)計(jì)邊坡壓實(shí)機(jī)壓實(shí)裝置的機(jī)構(gòu)示意圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1本設(shè)計(jì)中路基邊坡壓實(shí)裝置的機(jī)構(gòu)示意圖&

37、lt;/p><p>　　1. 大臂 2. 大臂液壓缸 3. 柱銷(xiāo)、彈簧銷(xiāo) 4. 小臂 5. 伸縮臂 6. 柱銷(xiāo)，彈簧銷(xiāo) 7. 伸縮臂液壓缸 8. 調(diào)姿液壓缸 9. 調(diào)姿機(jī)構(gòu) 10. 振動(dòng)輥</p><p>　　2.2 斜坡壓實(shí)機(jī)壓實(shí)裝置的工作原理</p><p>　　在本文的設(shè)計(jì)中推土機(jī)作為主牽引機(jī)，通過(guò)液壓大臂，調(diào)姿機(jī)構(gòu)來(lái)控制振動(dòng)輥對(duì)斜坡進(jìn)行壓

38、實(shí)作業(yè)。水平伸縮臂控制振動(dòng)輥的橫向位移，通過(guò)大臂。和小臂控制振動(dòng)輥的豎直方向的位移，具體如示意圖2.1所示。</p><p>　　大臂由三重四連桿機(jī)構(gòu)組合而成由液壓缸和連桿驅(qū)動(dòng)，小臂采用平行四邊形結(jié)構(gòu)。通過(guò)水平液壓缸控制水平的伸縮臂，進(jìn)而控制了振動(dòng)輥的水平方向的移動(dòng)。對(duì)于振動(dòng)輥的轉(zhuǎn)向問(wèn)題，可以有調(diào)姿機(jī)構(gòu)控制。當(dāng)在壓實(shí)作業(yè)中碰見(jiàn)下面凹凸不平等情況，通過(guò)大臂，調(diào)姿機(jī)構(gòu)使得振動(dòng)輥始終與壓實(shí)的工作面成直角狀態(tài)。其中振動(dòng)輥

39、由振動(dòng)裝置，通過(guò)振動(dòng)來(lái)壓實(shí)斜面。</p><p><b>　　3 振動(dòng)輥的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 振動(dòng)輥的系統(tǒng)參數(shù)及結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　本設(shè)計(jì)中的振動(dòng)輥總體設(shè)計(jì)方案的結(jié)構(gòu)如圖3.1。振動(dòng)方式依靠獨(dú)立的振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并且控制軸的轉(zhuǎn)向，在本設(shè)計(jì)中傳動(dòng)軸承兩頭各裝有2組偏心塊，各組的偏心塊由活動(dòng)偏心塊和固定偏心塊兩種；其中固

40、定偏心塊安裝穩(wěn)固在傳動(dòng)軸上，傳動(dòng)軸的正向轉(zhuǎn)動(dòng)、反轉(zhuǎn)帶動(dòng)活動(dòng)偏心塊的正反轉(zhuǎn)，由此得來(lái)激振力由偏心距產(chǎn)生。</p><p>　　圖3.1 本次設(shè)計(jì)振動(dòng)輪結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1.滾 筒 2. 固定偏心塊 3.傳動(dòng)軸 4、5.墊圈 6. 軸承座端蓋 7.聯(lián)軸器 8.支承矩形鋼 9.振動(dòng)電機(jī) 10.螺栓 11.橡膠減震 12.固定法蘭 13、14.連接螺栓 15.滾筒 <

41、/p><p>　　路基壓實(shí)機(jī)的振動(dòng)輥的振動(dòng)參數(shù)主要是振幅和頻率，此外任由部分衍生的參數(shù)?？梢酝ㄟ^(guò)振幅和頻率推導(dǎo)出：振動(dòng)加速度、振動(dòng)的功率以及激振力。其中振動(dòng)功率是十分重要的數(shù)據(jù)，可以通過(guò)它來(lái)計(jì)算推導(dǎo)出先關(guān)參數(shù)，是不可缺少的。由于斜坡壓實(shí)的工作環(huán)境不用，振動(dòng)功率也會(huì)隨之改變。因此要綜合開(kāi)率求得振動(dòng)的功率才更加合理。</p><p>　　3.1.1 振動(dòng)頻率</p><p>

42、;　　通過(guò)激振力的作用，斜坡壓實(shí)機(jī)振動(dòng)輥產(chǎn)生受迫振動(dòng)，其中振動(dòng)頻率（HZ）、角頻率和振動(dòng)周期的計(jì)算公式如下：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　= 2 = （3.2）</p><p>　　= = （3.3）</p><p>　

43、　其中n—為激振器的轉(zhuǎn)速，。</p><p>　　通過(guò)上面公式知道，改變激振器的轉(zhuǎn)速便能夠改變振動(dòng)頻率。本設(shè)計(jì)中，選擇頻率HZ之間,經(jīng)過(guò)計(jì)算可得，激振器轉(zhuǎn)速為1500～1800。此次設(shè)計(jì)的過(guò)程里，就是通過(guò)軸的轉(zhuǎn)速控制振動(dòng)輪的變頻振動(dòng)。</p><p>　　振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械的工作頻率選擇范圍有以下3種： </p><p>　　1）壓實(shí)路基 25～30Hz</

44、p><p>　　2）壓實(shí)次基層 25～40Hz</p><p>　　3）壓實(shí)路面 30～50Hz</p><p>　　3.1.2 名義振幅</p><p>　　通常情況下，名義振幅的大小僅僅由振動(dòng)輥本身的質(zhì)量、激振器的靜偏心距的大小決定，與外部工作狀況及條件的無(wú)關(guān)。名義振幅也稱“理論振幅”。</p><p>　

45、　振動(dòng)壓實(shí)機(jī)的名義振幅按照式3.4計(jì)算：</p><p><b>　　(3.4)</b></p><p>　　式中 —為激振器靜偏心距；</p><p>　　—下車(chē)質(zhì)量（振動(dòng)輥質(zhì)量）。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)計(jì)算中，取振動(dòng)輥的質(zhì)量為3。</p><p>　　當(dāng)斜坡壓實(shí)機(jī)振動(dòng)輥質(zhì)量確

46、定之后，通過(guò)激振器的靜偏心距來(lái)確定名義振幅，靜偏心距是偏心距與偏心質(zhì)量的乘積。</p><p>　　振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械的名義振幅選擇范圍有以下3種：</p><p>　　1）壓實(shí)路基 1.4～2.0mm</p><p>　　2）壓實(shí)次基層 0.8～2.0mm</p><p>　　3）壓實(shí)路面 0.4～0.8mm</p>

47、;<p>　　本次設(shè)計(jì)計(jì)算中，斜坡壓實(shí)樣機(jī)振動(dòng)輥的上車(chē)振幅為1.7mm；下車(chē)振幅為0.9mm。</p><p>　　3.1.3 振動(dòng)加速度</p><p>　　當(dāng)名義振幅以及振動(dòng)頻率確定完成，便要校核振動(dòng)輥的振動(dòng)加速度。</p><p><b>　　(3.5)</b></p><p>　　式中，—振動(dòng)輥的

48、名義振幅，mm；</p><p>　　ω—振動(dòng)輥的振動(dòng)角頻率，Hz。</p><p>　　振動(dòng)輥加速度的校核范圍：</p><p>　　壓實(shí)路面 4～7g</p><p>　　壓實(shí)基礎(chǔ) 5～10g</p><p>　　本次設(shè)計(jì)計(jì)算中，上車(chē)振幅為1.7mm；下車(chē)振幅為0.9mm。因?yàn)檎駝?dòng)輥的動(dòng)頻率在個(gè)范圍

49、之內(nèi)變化著，動(dòng)輥下車(chē)頻率的最大值為30，初步選擇用范圍的最大值進(jìn)行初步校核。</p><p>　　在經(jīng)計(jì)算后，確定了振動(dòng)加速度在壓實(shí)路基的范圍內(nèi)。</p><p>　　3.1.4 振動(dòng)壓實(shí)機(jī)工作速度和壓實(shí)遍數(shù)</p><p>　　在鋪層厚度不變時(shí)，壓遍數(shù)與傳遞至被壓材料的能量成正比，傳遞至被壓材料的能量與碾壓速度成反比，因此要選擇恰當(dāng)?shù)膲核俣?。速度一般選擇在3km/

50、h～6Km/h的范圍內(nèi)，提高頻率并不表示著可以提高碾壓的速度，碾壓的速度還應(yīng)該保持在3km/h～6Km/h的范圍之間。研究數(shù)據(jù)表示，如果把碾壓的速度提高到5Km/h～7Km/h，達(dá)到同樣要求的密實(shí)度的碾壓遍數(shù)要增加50%。</p><p>　　3.1.5 振動(dòng)機(jī)械激振器的激振力</p><p>　　斜坡壓實(shí)機(jī)振動(dòng)輥的激振力：</p><p><b>　　(

51、3.6)</b></p><p>　　激振力的大小決定了斜坡壓實(shí)機(jī)對(duì)斜面的壓實(shí)力的大小，斜坡壓實(shí)機(jī)的總壓實(shí)力由激振力和靜軸荷共同決定。在相關(guān)的范圍之間，增加振動(dòng)頻率會(huì)使得壓實(shí)效果增強(qiáng)，但是超出一定界限后增加振動(dòng)頻率反而會(huì)使壓實(shí)效果不理想，并不是振動(dòng)頻率越大壓實(shí)的效果越好；因此要確定最佳的振動(dòng)頻率。</p><p>　　3.1.6 振動(dòng)輥的振動(dòng)功率</p><

52、p>　　振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械的振動(dòng)功率是指振動(dòng)壓實(shí)機(jī)的振動(dòng)輥產(chǎn)生的振動(dòng)并克服斜面的阻尼所消耗掉的功率。</p><p>　　振動(dòng)功率的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式 ：</p><p><b>　　(3.7)</b></p><p>　　式中，———振動(dòng)系統(tǒng)所消耗的功率，W；</p><p>　　———振動(dòng)質(zhì)量（振動(dòng)壓實(shí)機(jī)的下車(chē)質(zhì)量或振動(dòng)輥

53、質(zhì)量），Kg；</p><p>　　———名義振幅，mm；</p><p><b>　　———振動(dòng)輥數(shù)量；</b></p><p>　　———頻率修正系數(shù)，見(jiàn)表3.1。</p><p>　　表3.1 振動(dòng)功率的頻率修正系數(shù)</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，振動(dòng)振幅和頻率不是一個(gè)確定的值，在一定的范圍

54、內(nèi)變化。在本文中初步選擇以下數(shù)值： </p><p><b>　　=25Hz</b></p><p><b>　　=1.7mm</b></p><p><b>　　代入進(jìn)行計(jì)算得：</b></p><p><b>　　=28050W</b></p&g

55、t;<p>　　3.1.7 振動(dòng)輥的電機(jī)選擇</p><p>　　由公式 (3.8)</p><p>　　w=2?= (3.9)</p><p>　　得電動(dòng)的轉(zhuǎn)速為1500r/min</p>&l

56、t;p>　　所選電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132-4：</p><p>　　P額=7.5KW,滿載轉(zhuǎn)速1440r/min,最大轉(zhuǎn)矩2.2N·m。</p><p>　　查表可得：連接部分直徑為38mm。</p><p>　　3.2 振動(dòng)輥主要工作參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　振動(dòng)壓實(shí)機(jī)振動(dòng)輥的主要工作參數(shù)是外形尺寸、工作質(zhì)量等。&l

57、t;/p><p>　　3.2.1 壓實(shí)機(jī)的工作質(zhì)量及其分配</p><p>　　振動(dòng)壓實(shí)機(jī)機(jī)架與振動(dòng)輥質(zhì)量比通常應(yīng)在以下這個(gè)范圍之內(nèi)：</p><p>　　式中，——機(jī)架質(zhì)量；</p><p><b>　　——振動(dòng)輪質(zhì)量。</b></p><p>　　經(jīng)驗(yàn)表明，振動(dòng)壓實(shí)機(jī)機(jī)架(上車(chē)質(zhì)量4.5噸）與振動(dòng)

58、輥質(zhì)量（下車(chē)質(zhì)量3噸）比近似等于1.5時(shí)，能夠兼顧振動(dòng)壓實(shí)機(jī)對(duì)地面的作用力和振動(dòng)實(shí)路機(jī)對(duì)地面的能量沖擊。這時(shí)，振動(dòng)壓實(shí)機(jī)具有較好的壓實(shí)效果。</p><p><b>　　即：</b></p><p>　　3.2.2 振動(dòng)輥的直徑和寬度</p><p>　　當(dāng)振動(dòng)壓實(shí)機(jī)振動(dòng)輥的分配質(zhì)量保持一定時(shí)，振動(dòng)輥越寬，振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械的線載荷越低，壓實(shí)影響深度

59、越小。反之，振動(dòng)輥的寬度越窄，振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械的壓實(shí)影響深度便會(huì)越大。</p><p>　　當(dāng)振動(dòng)輥分配質(zhì)量相同時(shí)，振動(dòng)輥的寬度不可取得太小，同樣，振動(dòng)輥的直徑也不可取的太小。振動(dòng)輥的取值不能過(guò)小，也不能太大，以防止整機(jī)的重心過(guò)高。</p><p>　　線載荷的表達(dá)式如下：</p><p><b>　　(3.10)</b></p>&

60、lt;p>　　式中，——振動(dòng)輥的分配載荷，N；</p><p>　　——振動(dòng)輥寬度，cm。 </p><p>　　本次設(shè)計(jì)研究對(duì)象為單個(gè)振動(dòng)輥，不能精確計(jì)算出振動(dòng)輥的分配載荷的數(shù)值。所以，在本次設(shè)計(jì)計(jì)算中將振動(dòng)輥的重量帶入計(jì)算，并不表示二者的含義一樣。</p><p>　　振動(dòng)輥的寬度表達(dá)式如下：</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中，振動(dòng)輥

61、的質(zhì)量為3，重量29400N。為了符合實(shí)際，合理設(shè)計(jì)振動(dòng)輪的直徑和寬度。并且借鑒相關(guān)實(shí)際產(chǎn)品的參數(shù)，于是選擇，振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械的靜線載荷為245N/cm,帶入振動(dòng)輥的寬度表達(dá)式里計(jì)算：</p><p>　　其中，b的單位為cm。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，將輪的直徑設(shè)計(jì)為60cm。</p><p>　　3.3 振動(dòng)機(jī)械激振器的分類(lèi)及作用原理</p><p>　　3.3.1 單幅激振

62、器</p><p>　　單幅慣性激振器是一種能夠旋轉(zhuǎn)的偏心軸，有些是在振動(dòng)軸上加裝一塊偏心質(zhì)量塊，如下圖3.2所示，像這種激振器通常只能夠產(chǎn)生一種振幅。</p><p>　　圖3.2 單幅激振器機(jī)構(gòu)形式</p><p>　　3.3.2 逆轉(zhuǎn)偏心塊疊加雙幅激振器</p><p>　　如圖所示振動(dòng)輥偏心塊激振器簡(jiǎn)圖，在圖3.3中一固定偏心塊和振動(dòng)

63、軸固定連接，另外一活動(dòng)的偏心塊套在振動(dòng)軸上。</p><p>　　a．小振幅位置 b.大振幅位置</p><p>　　圖3.3 變更偏心軸旋轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生雙振幅機(jī)構(gòu)</p><p>　　振動(dòng)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，如上圖A所示，振動(dòng)輥活動(dòng)偏心塊與振動(dòng)輥固定偏心塊的靜偏心距二者相減，結(jié)果產(chǎn)生了小振幅；振動(dòng)軸逆時(shí)針

64、旋轉(zhuǎn)時(shí)，如上圖B所示，振動(dòng)輥活動(dòng)偏心塊與振動(dòng)輥固定偏心塊的靜偏心距兩者相加，結(jié)果產(chǎn)生了大振幅。由此可得，在不改變偏心塊質(zhì)量的過(guò)程中，通過(guò)改變振動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的方向，便可以改變靜偏心距，實(shí)現(xiàn)了控制斜坡壓實(shí)樣機(jī)工作振幅的大小。</p><p>　　對(duì)于雙幅激振器的機(jī)構(gòu)形式有很多類(lèi)型，像正反轉(zhuǎn)調(diào)幅機(jī)構(gòu)，如圖3.4所示；這種類(lèi)型的調(diào)幅激振器結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，不用專門(mén)的調(diào)節(jié)控制裝置，就可以很容易的完成調(diào)節(jié)壓路機(jī)振幅的功能，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)

65、生額外的功率損失。但是，這種激振器有一定局限性，僅可以完成大小兩種振幅，而且只能通過(guò)振動(dòng)軸正反轉(zhuǎn)控制。</p><p>　　a．順時(shí)針旋轉(zhuǎn) b.逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)</p><p>　　圖3.4 振動(dòng)調(diào)幅機(jī)構(gòu)示意圖</p><p>　　1.活動(dòng)偏心塊 2.振動(dòng)軸 3.擋銷(xiāo) 4.固定偏心塊</p><p>

66、　　3.4 偏心塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.1 固定偏心塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3.5 固定偏心塊</p><p>　　如圖3.5所示，由軸設(shè)計(jì)得，又：</p><p><b>　　（3.11）</b></p><p><b>　　設(shè)置，，則由：</b>&l

67、t;/p><p><b>　?。?.12）</b></p><p>　?。ǎ?（3.13）</p><p><b>　　材料為45鋼，。</b></p><p>　　可知，偏心塊重合時(shí)偏心距最大 (3.14)</p><p&

68、gt;　　大振幅下的激振力為130KN，可得偏心塊厚度，所設(shè)計(jì)的偏心塊三維圖如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 固定偏心塊三維圖</p><p>　　3.4.2 活動(dòng)偏心塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3.7 活動(dòng)偏心塊</p><p>　　如圖3.7所示，由軸設(shè)計(jì)得，又：</p><p><b>

69、;　　（3.15）</b></p><p><b>　　設(shè)置，，則由：</b></p><p><b>　?。?.16）</b></p><p><b>　　（3.17）</b></p><p><b>　　材料為45鋼，。</b></p

70、><p>　　可知，偏心塊重合時(shí)偏心距最大，由：</p><p><b>　　(3.18)</b></p><p>　　大振幅下激振力為130KN，可得偏心塊厚度，所設(shè)計(jì)的偏心塊三維圖如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.8 活動(dòng)偏心塊三維圖</p><p>　　3.5 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)、校核<

71、;/p><p>　　圖3.9 傳動(dòng)軸二維結(jié)構(gòu)</p><p>　　軸的基本結(jié)構(gòu)如圖3.9所示，材料為45鋼。</p><p>　　3.5.1 確定軸徑</p><p>　　d12: 取，則，又因?yàn)?，其中為電機(jī)軸徑，所以選。</p><p>　　d23: 由于軸只受徑向力，所以選擇深溝球軸承，查表選擇型號(hào)為6007軸承，，，

72、。所以。</p><p>　　: 型號(hào)6007的深溝球軸承安裝尺寸，所以。</p><p><b>　　: 由上可以得到。</b></p><p>　　3.5.2 確定軸各段長(zhǎng)度</p><p>　　: 根據(jù)電機(jī)軸直徑和直徑查表選擇聯(lián)軸器的型號(hào)為L(zhǎng)T5-彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器的孔長(zhǎng)B=84mm，所以。</p&g

73、t;<p>　　: 軸承座總長(zhǎng)，墊圈厚度，所選螺栓，所以，取</p><p>　　: 由前文可知：活動(dòng)偏心塊厚度為，固定偏心塊厚度為，所以。</p><p>　　: 此軸段的長(zhǎng)度定為。</p><p><b>　?。?總長(zhǎng)。</b></p><p>　　3.5.3 軸的校核</p><p

74、><b>　　（1）扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度</b></p><p>　　由： (3.19)</p><p><b>　　其中：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，</b></p><p><b>　?。狠S受到的扭矩，</b></p><p><b>　　: 抗

75、扭截面系數(shù)，</b></p><p><b>　　: 軸的轉(zhuǎn)速，</b></p><p>　　: 軸傳遞的功率，kw</p><p><b>　　: 軸徑</b></p><p>　　代入數(shù)據(jù)可求得，符合要求。</p><p><b>　　表3.2 軸材

76、料和</b></p><p>　?。?）按彎曲合成強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　軸承受的最大載荷為130KN，作用點(diǎn)為軸的中點(diǎn)，。</p><p>　　圖3.10 軸上受力與彎矩圖</p><p>　　傳動(dòng)軸的受力情況及彎矩圖如圖3.10所示，彎矩最大值為13000 N· mm，由公式</p><p&

77、gt;　　其中:軸的計(jì)算應(yīng)力，</p><p><b>　?。狠S受到的扭矩，</b></p><p>　　: 抗扭彎截面系數(shù)，</p><p><b>　?。狠S受到的彎矩，</b></p><p>　　因?yàn)榕まD(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，</p><p>　　得：=10.59M

78、pa，又45鋼的許用彎曲應(yīng)力[σ-1]=55Mpa，，所以符合要求。</p><p>　　圖3.11 軸的三維圖</p><p>　　3.6 振動(dòng)輪減振支持結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.6.1 總剛度確定</p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用單自由度振動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算方法，通過(guò)將斜坡壓實(shí)機(jī)簡(jiǎn)化成具有一個(gè)自由度的振動(dòng)系統(tǒng)，如圖3.12所示，只有一個(gè)自

79、由度。</p><p>　　圖3.12 單自由度振動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算方法</p><p>　　則：該系統(tǒng)的傳遞效率</p><p><b>　　(3.20)</b></p><p><b>　　式中， ：傳遞率</b></p><p><b>　?。侯l率比</b>

80、;</p><p>　?。赫駝?dòng)壓路機(jī)的工作頻率</p><p>　　：途中數(shù)字模型的振動(dòng)頻率</p><p>　　其中，=，為系統(tǒng)總剛度，為機(jī)構(gòu)質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，傳遞到機(jī)架的振幅越小，減振效果越好，即取，代入公式可得：</p><p><b>　?。?.21）</b></p><p>　　式中，——

81、斜坡壓實(shí)機(jī)的上車(chē)當(dāng)量質(zhì)量， Kg；</p><p>　　——斜坡壓實(shí)機(jī)的工作頻率， Hz。</p><p>　　3.6.2 橡膠減振器的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　橡膠減振器的作用主要體現(xiàn)在對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)的阻尼減振方面，阻尼減振便是通過(guò)將振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)變成熱能，進(jìn)而損耗掉，完成減振的目的。主要是通過(guò)提高機(jī)械結(jié)構(gòu)的阻尼來(lái)降低或消除機(jī)械振動(dòng)，從而可以提高機(jī)械的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。

82、</p><p><b>　?。?）材料</b></p><p>　　減振器采用丁腈橡膠，硬度在40~60HB之間，這里取50HB。</p><p>　　表3.3 橡膠硬度與彈性模量E和剪切彈性模量G的對(duì)應(yīng)值</p><p><b>　?。?）幾何尺寸</b></p><p>

83、;　　對(duì)于圓形非變徑減振器的幾何尺寸可按下面的公式計(jì)算：</p><p>　　0.4≤≤0.8 （3.22）</p><p>　　式中，：圓形截面減振器高度</p><p>　?。簣A形截面減振器直徑</p><p>　　根據(jù)這一原則，可將減振器的尺寸設(shè)計(jì)為，。</p><p>　?。?）

84、剛度設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　減振器的動(dòng)剛度： （3.23）</p><p>　　式中，：減振器的截面積</p><p><b>　?。杭羟斜碛^彈性模量</b></p><p><b>　?。簻p振器的高度</b></p><p

85、><b>　?。簞?dòng)剛度系數(shù)</b></p><p>　　表3.4 橡膠硬度與動(dòng)剛度系數(shù)對(duì)應(yīng)表</p><p>　　查表可得計(jì)算結(jié)果。選擇橡膠硬度為，則動(dòng)剛度系數(shù)為1.2。</p><p>　　3.6.3 減振器的校核</p><p>　　對(duì)于單自由度模型來(lái)說(shuō)，減振效果可按下式計(jì)算：</p><p

86、><b>　　（3.24）</b></p><p>　　式中，：機(jī)架振幅與振動(dòng)輪振幅之比，稱為隔振系數(shù)，為1%～6%。</p><p><b>　　：系統(tǒng)激振頻率</b></p><p><b>　　：?jiǎn)巫杂啥裙逃蓄l率</b></p><p><b>　　其中，

87、=，代入得。</b></p><p>　　綜合考慮，取橡膠減振器高度，直徑，硬度。</p><p>　　圖3.13 減震器的三維圖</p><p>　　4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p><b>　　4.1 工作原理</b></p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)中，斜坡壓實(shí)裝置的液壓部

88、分是由推土機(jī)的液壓泵來(lái)改裝，驅(qū)動(dòng)斜坡壓實(shí)裝置中的大臂、伸縮臂、振動(dòng)輥的調(diào)姿機(jī)構(gòu)。</p><p>　　a.油缸驅(qū)動(dòng)壓實(shí)裝置的大臂做俯仰運(yùn)動(dòng),完成對(duì)壓實(shí)裝置的坐垂直地面位移。</p><p>　　b.壓實(shí)裝置的小臂采用四連桿機(jī)構(gòu),姿勢(shì)不變,從而保證了伸縮臂與受壓面的姿態(tài)穩(wěn)定，相對(duì)距離不變。</p><p>　　c.壓實(shí)裝置的水平伸縮臂能在水平方向進(jìn)給,確保振動(dòng)輥?zhàn)鏊?/p>

89、方向移動(dòng)并且保持姿勢(shì)穩(wěn)定。</p><p>　　d.調(diào)整壓實(shí)裝置振動(dòng)輥?zhàn)藨B(tài)可有調(diào)姿油缸控制,使得振動(dòng)輥與受壓面垂直。</p><p><b>　　4.2 明確載荷</b></p><p>　　通常在設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的主機(jī)規(guī)格中,一般都可以直接了解到作用于液壓執(zhí)行元件的載荷。一般，主機(jī)的載荷是由機(jī)械傳動(dòng)的緣由作用到液壓的執(zhí)行元件上,就必需經(jīng)過(guò)計(jì)算方能確

90、定。當(dāng)用理論分析所確定的液壓執(zhí)行元件的載荷,一定要全面分析其全部可能組成的項(xiàng)目；如摩擦載荷、工作載荷、慣性載荷和背壓載荷等。</p><p>　　4.3 液壓缸載荷的組成與計(jì)算</p><p>　　作用在活塞桿上的力主要有外部載荷、工作載荷、以及導(dǎo)軌的摩擦力和由于速度變化所產(chǎn)生的慣性力。</p><p>　　工作載荷：一般情況下，常見(jiàn)的工作載荷主要有作用于活塞桿軸線

91、上的重力、橫向切削力、擠壓力等等。這些作用力的方向與活塞運(yùn)動(dòng)方向相有關(guān)。當(dāng)作用力的方向和活塞運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)，則取值為負(fù)值，相反時(shí)為正。</p><p><b>　　導(dǎo)軌摩擦載荷:</b></p><p>　　對(duì)于平導(dǎo)軌： （4.1）</p><p>　　式中， ：運(yùn)動(dòng)部件所受的重力，N：</p><p

92、>　　: 外載荷作用在導(dǎo)軌上的正壓力，N；</p><p>　?。耗Σ料禂?shù)，見(jiàn)表4.1；</p><p>　　表4.1 摩擦系數(shù) </p><p>　　慣性載荷Fa： （4.2）</p><p>　　式中 — 重力加速度,</p><p>　　—速度變化量

93、</p><p>　　—起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間 </p><p>　　上面三種載荷相加之和稱為液壓缸的外部載荷。</p><p><b>　　起動(dòng)加速時(shí)：</b></p><p><b>　　穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)：</b></p><p><b>　　減速制動(dòng)時(shí)：</b&g

94、t;</p><p>　　工作載荷并非在每個(gè)階段都有,如在該階段沒(méi)有工作,則。</p><p>　　除了外部載荷凡外,作用于活塞上的載荷還包括液壓缸密封處的摩擦阻力,由于各種缸的密封材質(zhì)和密封方式不一樣,密封阻力很難通過(guò)精確計(jì)算求得,因此一般估算：</p><p>　　式中,—液壓缸的機(jī)械效率,通常取之間。</p><p><b>

95、　　計(jì)算</b></p><p>　　說(shuō)明：為振動(dòng)輥質(zhì)量，為3000kg。</p><p>　??； :調(diào)姿缸活塞受力 （4.3）</p><p>　?。?：水平伸縮臂承受正壓力 （4.4） </p><p>　??； :調(diào)姿機(jī)構(gòu)受力 （4.5）</p&g

96、t;<p>　　，：大臂承受正壓力，，， （4.6）</p><p>　　,：大臂承受工作壓力= </p><p><b>　?。?.7）</b></p><p>　　4.3.1 調(diào)姿機(jī)構(gòu)載荷計(jì)算</p><p>　　假設(shè)起動(dòng)時(shí)，振動(dòng)輥與調(diào)姿機(jī)構(gòu)夾角為0，則</p&g

97、t;<p>　　起動(dòng)加速：= （4.8）</p><p>　　穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)：= （4.9）</p><p>　　減速制動(dòng)：= （4.10）</p><p>　　4.3.2 水平伸縮臂載荷計(jì)算</p><p>　?。?）起動(dòng)加速： （4.11）</p><

98、;p>　?。?）穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)： （4.12）</p><p>　?。?）減速制動(dòng)： （4.13）</p><p>　　4.3.3 大臂載荷計(jì)算</p><p>　?。?）起動(dòng)加速： （4.14）</p><p>　?。?）穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)： （4.15）</p&

99、gt;<p>　?。?）減速制動(dòng)： （4.16）</p><p><b>　　4.4 液壓缸尺寸</b></p><p>　　液壓缸的主要尺寸為缸筒內(nèi)徑即活塞的直徑、液壓缸外徑、液壓缸有效作用面積及缸筒長(zhǎng)度等。</p><p>　　4.4.1 液壓缸的內(nèi)徑計(jì)算</p><p>　　液壓缸

100、的主要設(shè)計(jì)如圖4.1所示，a為活塞桿工作在受壓狀態(tài)，b為活塞桿工作在受拉狀態(tài)。</p><p>　　圖4.1 液壓缸活塞桿工作狀態(tài)</p><p>　　活塞桿受壓時(shí)： （4.17）</p><p>　　活塞桿受拉時(shí)： （4.18）</p><p>　　式中，=，=），為活塞直徑，

101、為活塞桿直徑，為液壓缸工作腔壓力，為液壓缸回油腔壓力。取值可按表4.2來(lái)取。</p><p>　　表4.2 各種回路背壓力取值表</p><p>　　用桿徑比式，其比值可按表4.3和表4.4選取。</p><p>　　表 4.3 按工作壓力選取</p><p>　　表4.4 按速比要求確定</p><p>　　表中是無(wú)

102、桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度，是有桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度。</p><p>　　由上可得公式： （4.19）</p><p><b>　　代入可得：</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，</b></p&

103、gt;<p><b>　　，</b></p><p>　　4.4.2 液壓缸外徑計(jì)算</p><p>　　液壓缸外徑液壓缸內(nèi)徑液壓缸筒壁厚() （4.20）</p><p><b>　　缸厚的校核如下：</b></p><p>　　對(duì)于中高壓系統(tǒng)，液壓缸缸筒厚度一般按

104、厚壁筒計(jì)算。</p><p><b>　　（4.21）</b></p><p>　　式中：是試驗(yàn)壓力，工作壓力時(shí)，。</p><p>　　是缸體材料的許用應(yīng)力，= （4.22）</p><p>　　——材料抗拉強(qiáng)度，Mpa;</p><p>　　——安全系

105、數(shù),一般取。</p><p><b>　　其中：鍛鋼，</b></p><p><b>　　鑄鋼，</b></p><p><b>　　鋼管，</b></p><p><b>　　鑄鐵。4]</b></p><p>　　取,；代入計(jì)

106、算可得：</p><p><b>　　調(diào)，水，大</b></p><p>　　把計(jì)算得到的構(gòu)液壓的缸缸筒厚度、水平伸縮臂液壓缸的缸筒壁厚以及大臂機(jī)構(gòu)液壓缸的缸筒壁厚帶入式4.19中，計(jì)算得到調(diào)姿機(jī)構(gòu)液壓缸外徑、水平伸縮臂液壓缸外徑及大臂液壓缸外徑，分別是112mm、139mm及178mm。</p><p>　　4.4.3 液壓缸缸筒長(zhǎng)度計(jì)算&l

107、t;/p><p>　　計(jì)算液壓缸缸筒長(zhǎng)度不得涉及活塞桿長(zhǎng)度。因活塞桿一般為細(xì)長(zhǎng)桿，當(dāng)活塞</p><p>　　桿的最大允許計(jì)算長(zhǎng)度時(shí)，可以通過(guò)歐拉公式推導(dǎo)出：</p><p>　　= （4.23）</p><p>　　式中，：活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力，</p><p>

108、　?。夯钊麠U縱向壓縮力,KN</p><p><b>　?。喊踩禂?shù)，通常為</b></p><p><b>　?。翰牧系膹椥阅?shù)</b></p><p>　　：活塞桿橫截面慣性矩； 圓截面</p><p>　?。阂簤焊啄┒藯l件系數(shù)</p><p>　　化簡(jiǎn)上式可得：

109、 （4.24）</p><p>　　式中，：最大計(jì)算長(zhǎng)度,mm;</p><p>　?。阂簤焊變?nèi)徑,mm;</p><p>　　：活塞桿直徑,mm;</p><p><b>　?。汗ぷ鲏毫?Mpa</b></p><p>　　兩端鉸接時(shí)，，

110、代入公式可得：，，。</p><p>　　4.5 液壓缸型號(hào)的確定</p><p>　　由上面的計(jì)算可以得到：大臂處液壓缸的型號(hào)為HSG-160/d,水平伸縮桿處液壓缸型號(hào)為HSG-125/d,調(diào)姿機(jī)構(gòu)的型號(hào)為HSG-100/d。</p><p>　　5 壓實(shí)裝置大臂設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 壓實(shí)裝置大臂設(shè)計(jì)方案</p>

111、<p>　　其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖5.1所示。壓實(shí)裝置大臂機(jī)構(gòu)是兩個(gè)平行四連桿機(jī)構(gòu)ABHJ和BEFD組成，二者由三角塊BDH連接。通過(guò)平行四連桿機(jī)構(gòu)的原理得到，當(dāng)桿BD處于鉛垂?fàn)顟B(tài)時(shí)， EF桿一定處于鉛垂?fàn)顟B(tài)。</p><p>　　圖5.1 三重四連大臂機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖5]</p><p>　　5.1.1 大臂連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　如圖5．2所示，設(shè)軸與軸

112、的夾角為，與軸的夾角為、與的夾角為、軸與的夾角為，AB、BC、CD、CE和AD的桿長(zhǎng)分別為，設(shè)。若連桿上的點(diǎn)E在坐標(biāo)中的坐標(biāo)為，則有：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p><b>　　或：</b></p><p><b>　　（5.2）</b></p><

113、;p><b>　　由上可得：</b></p><p><b>　　化簡(jiǎn)后的：</b></p><p><b>　?。?.3） </b></p><p>　　圖5.2 大臂機(jī)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　在坐標(biāo)系中表示的E點(diǎn)曲線方程：</p><

114、p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　而在坐標(biāo)系中，軸是由軸繞逆時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)角，點(diǎn)在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為x、y，則有：</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p>　　代入可得： （5.6）</p><p>　　因?yàn)橐驟點(diǎn)軌跡

115、為近似鉛垂線，現(xiàn)設(shè)E點(diǎn)在卻坐標(biāo)中依次經(jīng)過(guò)(2，1)，(2，2)，(2，2．5)，(2，3)，(2，3．5)，(2，4)，(2，4．5)和(2，5)等7個(gè)點(diǎn)，將它們代入公式中，解得結(jié)果如下：</p><p><b>　　，,</b></p><p>　　5.1.2 大臂各桿件長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)</p><p>　　振動(dòng)輥到受壓面的最佳距離為，現(xiàn)在取。設(shè)小

116、臂最低絞的中心到振動(dòng)輥的最大距離為，因大臂仰起而升起的垂直距離為，則有:</p><p><b>　?。?.7）</b></p><p>　　設(shè)AB桿的長(zhǎng)度為，則BE桿的長(zhǎng)度為，通過(guò)上述知道，ABE三鉸點(diǎn)不可能共線，為了使計(jì)算變得的簡(jiǎn)單，我們假設(shè)這三點(diǎn)在同一條直線上,則有：</p><p><b>　?。?.8）</b>&

117、lt;/p><p><b>　　得：。</b></p><p>　　由上可知各桿的長(zhǎng)度如下：</p><p><b>　　，，。</b></p><p>　　5.2 大臂機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析</p><p>　　5.2.1 用矢量法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析</p><p

118、>　　矢量法的解題方法是：(1)確定比例尺，畫(huà)出給定位置的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；(2)計(jì)算出運(yùn)動(dòng)件中心的速度和加速度；(3)寫(xiě)出矢量方程；(4)用作圖法求解。</p><p>　　根據(jù)上述的解題方法先作出機(jī)構(gòu)的矢量圖。如圖5.3所示：</p><p>　　圖5.3 連桿運(yùn)動(dòng)分析矢量圖</p><p>　　圖中四連桿機(jī)構(gòu)的四鉸點(diǎn)ABCD正好是一個(gè)封閉的四邊形，可以列出機(jī)

119、構(gòu)的復(fù)數(shù)矢量方程為：</p><p><b>　　（5.9）</b></p><p>　?。?）機(jī)構(gòu)的位移分析</p><p>　　將上式用歐拉公式展開(kāi)得：</p><p><b>　　整理得：</b></p><p><b>　?。?.10）</b>&

120、lt;/p><p>　　將兩式化簡(jiǎn)得E點(diǎn)的軌跡方程為：</p><p><b>　?。?.11）</b></p><p>　　（2）機(jī)構(gòu)的速度分析</p><p>　　設(shè)圖5.3中的是一個(gè)關(guān)于時(shí)間的函數(shù)，現(xiàn)在分別對(duì)其求導(dǎo)，可知AB桿、BE桿和CD桿的角速度和?，F(xiàn)將式(5.9)對(duì)t求導(dǎo)，得：</p><p&

121、gt;<b>　?。?.12）</b></p><p><b>　　將式中各項(xiàng)乘以得：</b></p><p><b>　?。?.13）</b></p><p><b>　　展開(kāi)可得：</b></p><p><b>　?。?.14）</b

122、></p><p><b>　　可得：</b></p><p><b>　　（5.15） </b></p><p>　　式（5.15）即為機(jī)構(gòu)的角速度方程式。各點(diǎn)的速度只要用相對(duì)角速度乘以桿件的桿長(zhǎng)即可，故得E點(diǎn)速度如下：</p><p><b>　　(5.16)</b>

123、</p><p>　　將已有數(shù)據(jù)代入式（5.16）可得E點(diǎn)速度約等于零，既E點(diǎn)速度保持在一條近似的數(shù)值線上，這也證明機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　?。?）機(jī)構(gòu)的速度分析</p><p>　　設(shè)AB、、桿的角加速度分別為、、,對(duì)式（5.9）進(jìn)行時(shí)間的二次求導(dǎo)，得到關(guān)于加速度的方程如下：</p><p><b>　　(5.

124、17) </b></p><p><b>　　將式中各項(xiàng)乘以得：</b></p><p><b>　　(5.18)</b></p><p>　　將上式展開(kāi)，由于其實(shí)部和虛部分別相等，得：</p><p><b>　?。?.19）</b></p><

125、;p>　　式(5．19)即為AB桿和BE桿角加速度的代數(shù)表達(dá)式。由角加速度乘以各桿件的桿長(zhǎng)即可得各點(diǎn)的線加速度。設(shè)E點(diǎn)線加速度為，則有：</p><p><b>　　(5.20)</b></p><p>　　將a、b、c、e以及、用表示，代入式(5．20)，得，即E點(diǎn)加速度將穩(wěn)定在一條近似豎直的直線上。再者前面得出E點(diǎn)速度也穩(wěn)定在一條豎直的直線上，由此得出 E點(diǎn)

126、的運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)保持近似直線運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　5.2.2 大臂機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析</p><p>　　對(duì)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析的方法是：</p><p>　　(1)畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、計(jì)算出各構(gòu)件的角加速度，及其重心的加速度；</p><p>　　(2)計(jì)算出各構(gòu)件的慣性力及其作用位置；</p><p>　　(3)列出力的平衡