YZ8H壓路機(jī)振動(dòng)輪設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、SW三維模型】

資源目錄里展示的全都有，所見(jiàn)即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問(wèn)可加】 YZ8H壓路機(jī)振動(dòng)輪設(shè)計(jì) 摘 要 振動(dòng)壓路機(jī)是眾多工程施工設(shè)備中的一種，其主要要用于壓實(shí)各種土壤、碎石塊以及各種瀝青混凝土等。在公路施工中，主要用于路基、路面的壓實(shí)，是修路施工中不可缺少的壓實(shí)設(shè)備。根據(jù)振動(dòng)壓路機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、操作方法和主要用途等的不同，可以分為不同的種類(lèi)。按振動(dòng)輪內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同可分為：振動(dòng)、震蕩和垂直振動(dòng)。按振動(dòng)型式又可分為：?jiǎn)晤l單幅、單頻雙幅、雙頻多幅、無(wú)級(jí)調(diào)頻調(diào)幅等。由此可見(jiàn)，振動(dòng)輪是振動(dòng)壓路機(jī)的核心。 我國(guó)的振動(dòng)壓路機(jī)的研究已經(jīng)相對(duì)成熟，但是與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然有很大的差距，本文主要研究的就是壓路機(jī)振動(dòng)輪的設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要介紹了振動(dòng)壓路機(jī)的發(fā)展概況、振動(dòng)機(jī)構(gòu)、激振器的結(jié)構(gòu)、偏心塊的設(shè)計(jì)與計(jì)算和減振塊的設(shè)計(jì)計(jì)算，軸的設(shè)計(jì)與校核，軸承的壽命計(jì)算。 關(guān)鍵詞：振動(dòng)壓路機(jī)，振動(dòng)輪設(shè)計(jì)，偏心塊 The YZ8H vibratory roller design ABSTRACT The vibratory roller is one of the important construction equipments for compaction of soil, aggregates, asphalt and concrete. In highway construction, it is used in the compaction of the roadbed and act as an indispensable road construction. The vibratory roller can be classified depending on the vibratory roller’s working principle, the structural characteristics, methods of operation and use .It can be divided through the internal structure of the wheel vibration: vibration, shock and vertical vibration. Whele vibration can be divided into single-frequency single, single-frequency double-width, single-frequency multiple pieces of multi-frequency and stepless AM FM. So, the vibrating drum is the core of vibratory roller . Our vibratory roller studies have been approaching maturity, but there is still a big gap compared with foreign countries, this article is intended to study the relevant parameters and structure of the roller wheel vibration, to enable them to maximize efficiency in working condition, can be reduced and abroadresearch gaps. This article introduces the design of vibration roller development, vibration mechanism, vibration wheel configuration power calculation, the exciter eccentric block type, the design and calculation of vibration system, calculation of stiffness and damper design, shaft design and verification, selection and the service life of the bearing calculation. KEY WORDS: vibratory roller, design, Vibration exciter 36 目　錄 前　言 1 第一章 緒論 2 1.1 振動(dòng)壓實(shí)的基本原理 2 1.2 國(guó)內(nèi)外壓路機(jī)的發(fā)展概況 3 1.3 振動(dòng)式壓路機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 4 第二章 設(shè)計(jì)方案的比較 6 2.1壓路機(jī)的種類(lèi) 6 2. 1. 1外振式振動(dòng)壓路機(jī) 6 2. 1. 2內(nèi)振式振動(dòng)壓路機(jī) 7 2. 1. 3單輪振動(dòng)壓路機(jī) 7 2.1.4雙輪振動(dòng)壓路機(jī) 7 2.1.5擺振式振動(dòng)壓路機(jī) 7 2.1.6定向式振動(dòng)壓路機(jī) 8 2.2激振器的分類(lèi)及作用 8 2.3設(shè)計(jì)方案的選擇 12 第三章 振動(dòng)輪的計(jì)算與校核 15 3.1 振動(dòng)輪振動(dòng)參數(shù)的確定 15 3.2 振動(dòng)輪輪圈厚度與幅板厚度的計(jì)算 15 3.3 振動(dòng)功率的計(jì)算 16 3.4 激振器與軸承的計(jì)算與校核 17 第四章 減震系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20 4.1 振動(dòng)壓路機(jī)減振系統(tǒng)的作用 20 4.2減振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式及常用材料 20 4.3橡膠減振器的設(shè)計(jì) 21 4.3.1橡膠減振器截面形狀的選擇 21 4.3.2橡膠減振器硬度的確定 21 4.3.3減振器外形尺寸的設(shè)計(jì) 22 4.4橡膠減振器剛度的校核 22 結(jié)論 24 謝辭 25 參考文獻(xiàn) 26 外文資料翻譯 28 前　言 本次設(shè)計(jì)的YZ8H振動(dòng)壓路機(jī)為全液壓前輪振動(dòng)，后輪驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，其工作重量為8T。振動(dòng)方式為單頻雙幅振動(dòng)。全液壓振動(dòng)壓路機(jī)的優(yōu)勢(shì)有很多，比如激振力大，壓實(shí)效果好，而且可以減輕鋼輪擁土現(xiàn)象，具有傳動(dòng)部件故障率低、操作空間大及易于維修、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。 YZ8H振動(dòng)壓路機(jī)屬于中型壓路機(jī)，主要適用于市政工程方面的工作，用于路基和路面的中間壓實(shí)，簡(jiǎn)易路面的最終壓實(shí)等。驅(qū)動(dòng)能力大，橫向穩(wěn)定性好。具有良好的實(shí)用性。振動(dòng)壓路機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，本設(shè)計(jì)旨在總結(jié)已有的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行振動(dòng)輪的設(shè)計(jì)。本課題的設(shè)計(jì)重要的是要解決一下一些問(wèn)題： （1）振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪的結(jié)構(gòu) （2）振動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理 （3）激振機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式 （4）偏心振子的設(shè)計(jì)計(jì)算 （5）振動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 （6）振動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 （7）振動(dòng)軸承的選擇與校核 本設(shè)計(jì)先由指導(dǎo)老師給出幾組參考數(shù)據(jù)，拿到數(shù)據(jù)后，根據(jù)數(shù)據(jù)參考?jí)郝窓C(jī)方面的資料再進(jìn)行估算，試算出合適的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)圓整，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)的校核，校核合格后，最后進(jìn)行CAD以及soildworks的繪圖。繪圖中遇到問(wèn)題再與指導(dǎo)老師進(jìn)行討論，討論方案的可行性以及正確性，根據(jù)指導(dǎo)老師的指導(dǎo)與建議重新計(jì)算數(shù)據(jù)，直到所設(shè)計(jì)的方案正確合理。最后再由指導(dǎo)老師進(jìn)行確認(rèn)。確認(rèn)之后，進(jìn)行再次對(duì)錯(cuò)誤部分的修改，確保正確后進(jìn)行手工圖的繪制與論文的整理，最后是等待答辯。 第一章 緒論 振動(dòng)壓實(shí)的出現(xiàn)是壓實(shí)機(jī)械的發(fā)展史上的一項(xiàng)重大的突破性科技進(jìn)步，從此以后機(jī)械壓實(shí)效果的不斷提高，也不再單純的以增加壓實(shí)機(jī)械的自重來(lái)實(shí)現(xiàn)壓實(shí)。振動(dòng)壓路機(jī)和振動(dòng)壓實(shí)技術(shù)從二十世紀(jì)三十年代問(wèn)世以后，迅速獲得了推廣與應(yīng)用，振動(dòng)壓路機(jī)很快成為了壓實(shí)機(jī)械領(lǐng)域的主導(dǎo)產(chǎn)品。 振動(dòng)壓路機(jī)是現(xiàn)代工程施工的重要設(shè)備，它用來(lái)壓實(shí)各種施工場(chǎng)地的土壤或者各種混凝土瀝青路面，從而增加施工場(chǎng)地的硬度和平整度，在現(xiàn)代公路的建設(shè)中，振動(dòng)壓路機(jī)更是必不可少。 1.1 振動(dòng)壓實(shí)的基本原理 八十年代初期以來(lái)，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的各大壓路機(jī)制造公司通過(guò)大量的試驗(yàn)和理論研究，尤其是對(duì)振動(dòng)壓實(shí)理論的研究與應(yīng)用，將壓實(shí)技術(shù)又推向了一個(gè)新臺(tái)階。 目前比較流行的振動(dòng)壓實(shí)有四種學(xué)說(shuō)， （1）土壤共振學(xué)說(shuō) 根據(jù)物理學(xué)原理我們可以知道，當(dāng)被壓實(shí)材料的固有頻率與振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)頻率相同時(shí)將會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，此時(shí)振動(dòng)壓實(shí)的效果最好。但是由于被壓實(shí)材料的物理性能并不是處處相同，它的固有頻率是隨機(jī)變化的，所以振動(dòng)壓路機(jī)的激振結(jié)構(gòu)必須要有一個(gè)大的調(diào)節(jié)范圍才能保證被壓材料能夠等到一個(gè)很好的壓實(shí)。 （2）重復(fù)擊實(shí)學(xué)說(shuō) 重復(fù)擊實(shí)學(xué)說(shuō)就是利用振動(dòng)產(chǎn)生的周期性壓縮運(yùn)動(dòng)反復(fù)對(duì)被壓實(shí)材料進(jìn)行壓實(shí)，這就需要壓實(shí)機(jī)械與被壓實(shí)材料接觸之前要有很大的動(dòng)量，也就是說(shuō)壓實(shí)機(jī)械要有較大的振幅和足夠的振動(dòng)質(zhì)量。 （3）內(nèi)摩擦學(xué)說(shuō) 由于振動(dòng)作用使被壓實(shí)材料的內(nèi)部摩擦作用急劇減小，使被壓實(shí)材料的剪切強(qiáng)度減低，抗壓阻力減小，這樣就只需要用很小的負(fù)荷就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)被壓實(shí)材料的壓實(shí)工作。但是，這就需要振動(dòng)機(jī)械在振動(dòng)過(guò)程中始終與被壓實(shí)材料的接觸，也就是被壓實(shí)材料的振動(dòng)頻率和振幅要與振動(dòng)機(jī)械的振動(dòng)頻率及振幅相近或者相同才能獲得更好的壓實(shí)效果。在這種情況下，被壓實(shí)材料得到的是純粹的振動(dòng)能量。但是只有在振幅較小時(shí)才能是振動(dòng)機(jī)械保持這樣的工作狀態(tài)，否則就有可能使被壓實(shí)材料脫離，以至于被壓實(shí)材料不能有效的壓實(shí)。 （4）土壤液化學(xué)說(shuō) 由于振動(dòng)機(jī)械的振動(dòng)作用，使被壓實(shí)材料產(chǎn)生高頻的脅迫振動(dòng)，被壓實(shí)材料內(nèi)部的粘聚力和摩擦力急劇減小，就像是處于流動(dòng)狀態(tài)，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為“液化現(xiàn)象”。液化現(xiàn)象的出現(xiàn)就會(huì)使被壓實(shí)材料顆粒之間的相互作用加強(qiáng)，在受到自身重力的作用下向低位能的方向移動(dòng)，這就為壓實(shí)創(chuàng)造了條件。但是只有被壓實(shí)材料獲得夠的足振動(dòng)加速度才能使被壓實(shí)材料充分液化。 1.2 國(guó)內(nèi)外壓路機(jī)的發(fā)展概況 提起壓路機(jī)很多人都知道，但也都不了解，壓路機(jī)的快速發(fā)展是在最近一百對(duì)年的事，但最先將壓實(shí)原理應(yīng)用在施工上的，最早起源于我國(guó)一千多年前的隋唐時(shí)期，從那時(shí)開(kāi)始我們的祖先就已經(jīng)使用人力或者畜力拖動(dòng)石磙來(lái)修筑驛道。然而在現(xiàn)代中國(guó)壓路機(jī)技術(shù)已經(jīng)落后于西方國(guó)家很多。 真正意義上的壓路機(jī)是在西方工業(yè)革命之后，英國(guó)人在一八六零年發(fā)明了以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的的、三輪自行式壓路機(jī)，并且在一八六五年投入生產(chǎn)。二十世紀(jì)以來(lái)隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及壓實(shí)設(shè)備的需要，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始重視壓實(shí)技術(shù)和壓實(shí)機(jī)械的發(fā)展。一九一九年，美國(guó)人率先使用內(nèi)燃機(jī)代替蒸汽機(jī)作為動(dòng)力源，并且在一九四零年發(fā)明了輪胎壓路機(jī)；振動(dòng)壓實(shí)技術(shù)最先由德國(guó)人使用，并且在一九四零年發(fā)明了振動(dòng)壓路機(jī)；一九五七年瑞典莊家研制成功了由輪胎驅(qū)動(dòng)的自行式振動(dòng)壓路機(jī)。隨著振動(dòng)壓實(shí)理論的深入研究，振動(dòng)壓路機(jī)的發(fā)展日臻完善，涌現(xiàn)出了各式各樣的振動(dòng)壓路機(jī)。 目前，世界上生產(chǎn)壓路機(jī)比較知名的有德國(guó)寶馬格、德國(guó)悼馬、瑞典沃爾沃、瑞典戴納派克、日本酒井等，其中以德國(guó)寶馬格市場(chǎng)占有率最高，達(dá)到了百分之二十八左右。由于看到中國(guó)市場(chǎng)壓路機(jī)市場(chǎng)的需求，許多國(guó)外巨頭開(kāi)始重視中國(guó)市場(chǎng)，紛紛在中國(guó)建立分廠(chǎng)，其中瑞典沃爾沃搬遷到了山東臨沂工廠(chǎng)內(nèi)，戴納派克在天津建廠(chǎng)，卡特彼勒在徐州建廠(chǎng)，由此引發(fā)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，國(guó)外壓路機(jī)品牌以良好的產(chǎn)品質(zhì)量、先進(jìn)的理念和多樣化的品種在逐年增加其在中國(guó)高端產(chǎn)品市場(chǎng)的份額。壓路機(jī)市場(chǎng)的針?shù)h相對(duì)，也促使國(guó)內(nèi)制造企業(yè)提高其整體設(shè)計(jì)和制造水平。 我國(guó)壓路機(jī)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展路程，一直到一九四零年我國(guó)才在大連仿制出我國(guó)第一臺(tái)以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的自行式壓路機(jī)，實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有。但真正能夠制造壓路機(jī)則是在上世紀(jì)五十年代，一九五二年，作為洛陽(yáng)建筑機(jī)械廠(chǎng)前身的上海廈門(mén)路機(jī)械廠(chǎng)試制成功6/8t兩輪內(nèi)燃?jí)郝窓C(jī)，以及1953年原天津工程機(jī)械廠(chǎng)前身的天津第五機(jī)器廠(chǎng)試制成功10t三輪蒸汽壓路機(jī)，自此我國(guó)有了自己的壓實(shí)機(jī)械制造業(yè)。 歷經(jīng)近五十年的創(chuàng)業(yè)和發(fā)展，從仿制到開(kāi)發(fā)再到技術(shù)引進(jìn)，我國(guó)已有了以徐州、洛陽(yáng)、上海、三明、江麓等產(chǎn)地為主的五十多家壓實(shí)機(jī)械制造企業(yè)和多家科研機(jī)構(gòu)，形成了一個(gè)科技開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)制造的完整體系。特別是進(jìn)入八十年代以來(lái)，先后引進(jìn)了瑞典和德國(guó)的振動(dòng)壓路機(jī)制造技術(shù)，經(jīng)過(guò)消化吸收和創(chuàng)新，從而使我國(guó)的壓路機(jī)趕上和接近了世界先進(jìn)水平?，F(xiàn)已形成了4~12t靜作用壓路機(jī)、6~30t輪胎壓路機(jī)、0.5~20t振動(dòng)壓路機(jī)三大系列及年產(chǎn)四千八百余臺(tái)的批量生產(chǎn)能力，基本上滿(mǎn)足了國(guó)內(nèi)工程建設(shè)的需要，從壓實(shí)巖石填方、路床、堤壩，到壓實(shí)穩(wěn)定土層和路面鋪裝層，我們都有了使用的國(guó)產(chǎn)壓路機(jī)，并且具有了一定的出口創(chuàng)匯能力，它們的輪跡遍布擺闊美國(guó)、加拿大、英國(guó)、意大利和日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在內(nèi)的八十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。 一九九九年三一重工集團(tuán)有限公司引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，自主開(kāi)發(fā)研制了YZ系列的振動(dòng)壓路機(jī)，該壓路機(jī)為全液壓控制、雙輪驅(qū)動(dòng)、單（雙）鋼輪、自行式機(jī)構(gòu)，其型號(hào)有YZ14C、YZ16C、YZ18C、YZK18、YZ20、YZC12等。 1.3 振動(dòng)式壓路機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 在進(jìn)入21世紀(jì)的未來(lái)發(fā)展中，隨著技術(shù)的進(jìn)步，壓實(shí)技術(shù)和壓實(shí)機(jī)械的科技進(jìn)步將會(huì)呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)： （1）新的壓實(shí)技術(shù)和新的壓實(shí)機(jī)械的發(fā)展，將會(huì)越來(lái)越多的依靠壓實(shí)理論上的突破，并成為創(chuàng)造原理上全新的壓實(shí)過(guò)程的強(qiáng)大理論支撐。 （2）在壓實(shí)理論和技術(shù)的研究中，試驗(yàn)研究與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)相結(jié)合將會(huì)成為更加重要的研究手段。 （3）新的技術(shù)革命和現(xiàn)代高科技將繼續(xù)推動(dòng)壓實(shí)機(jī)械向自動(dòng)化、智能化、無(wú)人化和機(jī)器人化的方向發(fā)展。 第二章 設(shè)計(jì)方案的比較 不同的振動(dòng)壓路機(jī)上有著不同的振動(dòng)機(jī)構(gòu)配置方法，這就構(gòu)成了擁有不同工作性能的振動(dòng)壓路機(jī)。例如，按激振器安裝位置的不同，可以分為為外振式振動(dòng)壓路機(jī)與內(nèi)振式振動(dòng)壓路機(jī)；按振動(dòng)輪的個(gè)數(shù)不同，可以為單輪振動(dòng)和雙輪振動(dòng)，按振動(dòng)力與傳遞方向的不同區(qū)分為無(wú)定向擺動(dòng)、振蕩和垂直振動(dòng)。其中振蕩與垂直振動(dòng)合稱(chēng)為定向振動(dòng)。 2.1壓路機(jī)的種類(lèi) 2. 1. 1外振式振動(dòng)壓路機(jī) 外振式振動(dòng)壓路機(jī)如下圖2-1所示，由上下兩層機(jī)架構(gòu)成，在兩層機(jī)架之間連接著壓縮減振器，激振器安裝在下機(jī)架上。當(dāng)振動(dòng)軸帶動(dòng)偏心塊高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓路機(jī)的下機(jī)架和下機(jī)架上的壓輪一起振動(dòng)。這種振動(dòng)壓路機(jī)的激振器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且便于維修保養(yǎng)，所以在很多手扶振動(dòng)壓路機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用。 圖2-1 外振式振動(dòng)壓路機(jī) 2. 1. 2內(nèi)振式振動(dòng)壓路機(jī) 目前，市場(chǎng)上絕大多數(shù)的振動(dòng)壓路機(jī)從用的都是單軸內(nèi)振式振動(dòng)結(jié)構(gòu)。這種內(nèi)振式振動(dòng)壓路機(jī)的激振器安裝在振動(dòng)輪內(nèi)部，并與振動(dòng)輪的回轉(zhuǎn)軸處于同一軸線(xiàn)上。當(dāng)振動(dòng)壓路機(jī)工作時(shí)，振動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)軸做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)振動(dòng)軸上的偏心塊產(chǎn)生離心力，振動(dòng)輪在偏心塊的離心力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)。 由于內(nèi)振式振動(dòng)壓路機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，技術(shù)相對(duì)比較成熟，操作方便，安全，因此在振動(dòng)壓路機(jī)上獲得了廣泛的應(yīng)用。 2. 1. 3單輪振動(dòng)壓路機(jī) 單輪振動(dòng)壓路機(jī)可想而知，只有一個(gè)振動(dòng)輪，另一個(gè)車(chē)輪不振動(dòng)，僅僅起到驅(qū)動(dòng)或?qū)蜃饔茫鏨Z8H振動(dòng)壓路機(jī)。 單輪振動(dòng)壓路機(jī)的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，是前輪振動(dòng)，后輪由輪胎驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)壓路機(jī)，用于基礎(chǔ)的壓實(shí)，這種壓路機(jī)驅(qū)動(dòng)能力大，橫向穩(wěn)定性好。小型的串聯(lián)式單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)用于體育場(chǎng)、路基的修補(bǔ)等。 2.1.4雙輪振動(dòng)壓路機(jī) 串聯(lián)式雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，兩個(gè)鋼輪都是振動(dòng)輪，可以是單輪驅(qū)動(dòng)也可以是雙輪驅(qū)動(dòng)，如YZC6振動(dòng)壓路機(jī)。雙輪振動(dòng)壓路機(jī)的具有壓實(shí)能力強(qiáng)，作業(yè)效率高的特點(diǎn)，與相同噸位的單輪振動(dòng)壓路機(jī)相比，雙輪振動(dòng)壓路機(jī)可提高80%壓實(shí)土壤時(shí)的生產(chǎn)率，可提高50%壓實(shí)瀝青混凝土?xí)r的生產(chǎn)率。 2.1.5擺振式振動(dòng)壓路機(jī) 擺振式振動(dòng)壓路機(jī)也有兩個(gè)振動(dòng)輪，但是安裝在兩個(gè)振動(dòng)輪上作為激振器的偏心塊具有的相位差。它們由一根齒形帶驅(qū)動(dòng)工作，這就保證了兩振動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)方向相同并且相位差不發(fā)生變化。由于兩個(gè)激振器產(chǎn)生的離心力總是在相反方向，這就導(dǎo)致了壓路機(jī)的兩個(gè)振動(dòng)輪總是一個(gè)跳起而另一個(gè)觸地，使得整個(gè)壓路機(jī)在工作時(shí)除了具有振動(dòng)特性之外，還呈現(xiàn)前后擺動(dòng)的特點(diǎn)。 由于搖擺式振動(dòng)壓路機(jī)總是有一個(gè)振動(dòng)輪接觸地面，它可以在相同重量的情況下得到較大的的線(xiàn)載荷和沖擊能量。這種結(jié)構(gòu)也在手扶振動(dòng)壓路機(jī)上有所應(yīng)用。 2.1.6定向式振動(dòng)壓路機(jī) 通常意義上的振動(dòng)壓路機(jī)是無(wú)定向振動(dòng)的，無(wú)定向振動(dòng)壓路機(jī)使用的是單軸激振器，其激振力是沿振動(dòng)輪圓周變化的。在同一個(gè)振動(dòng)輪上屬于兩個(gè)激振器作不同的配置，可以使地面接收到理論上屬于純粹水平或純粹垂直的振動(dòng)力，這就是所謂的“定向振動(dòng)”。 2.2激振器的分類(lèi)及作用 目前振動(dòng)壓力機(jī)上采用的都是旋轉(zhuǎn)慣性激振器。單軸激振器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使振動(dòng)輪作圓周運(yùn)動(dòng)，這樣不僅使被壓實(shí)的土顆粒產(chǎn)生垂直位移，同時(shí)也有水平位移，從而產(chǎn)生一定的揉搓力，得到比較好的壓實(shí)效果。這種激振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，振動(dòng)頻率的調(diào)節(jié)可用油馬達(dá)的變速完成，其安裝和調(diào)節(jié)控制都很方便。但振幅的調(diào)節(jié)仍有多種不同的方案，于是會(huì)有各種不同激振器結(jié)構(gòu)形式。 （1）單幅激振器 單幅激振器的振動(dòng)機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其結(jié)構(gòu)是在振動(dòng)軸上加裝偏心塊，或者直接將振動(dòng)軸做成偏心軸，使用這種結(jié)構(gòu)只能得到單振幅。 在設(shè)計(jì)時(shí)如果壓路機(jī)的噸位較小，振動(dòng)輪的寬度比較窄時(shí)，振動(dòng)軸的形式可以采用通軸式設(shè)計(jì)即使用一根振動(dòng)軸直接支承在兩端的振動(dòng)軸承上。振動(dòng)機(jī)構(gòu)的偏心軸可以有多種形式例如可以在軸上加工出偏心圓。 如果壓路機(jī)的噸位比較大，振動(dòng)輪的重量比較輕這個(gè)時(shí)候振動(dòng)輪的寬度機(jī)會(huì)比較大如果采用通軸式設(shè)計(jì)就會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)軸的剛度不夠，或者振動(dòng)軸的直徑過(guò)粗。所以對(duì)于比較寬的振動(dòng)輪振動(dòng)軸一般采用分軸式設(shè)計(jì)即振動(dòng)輪被從中間分成來(lái)那個(gè)部分，每部分都有一個(gè)振動(dòng)器，其結(jié)構(gòu)完全相同然后通過(guò)聯(lián)軸器將兩個(gè)振動(dòng)軸連接起來(lái)，統(tǒng)一通過(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。 如圖2-2為常見(jiàn)單幅激振器結(jié)構(gòu) （a） （b） 圖 2-2 單幅激振器機(jī)構(gòu)形式 a） 偏心圓振動(dòng)軸；b）偏心塊振動(dòng)軸 （2）逆轉(zhuǎn)偏心塊疊加雙幅激振器 單軸激振器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且只能產(chǎn)生單一的振幅，所以這種壓路機(jī)的適應(yīng)性不強(qiáng)，為增強(qiáng)壓路機(jī)工作的適應(yīng)性因此產(chǎn)生了可以產(chǎn)生多種振幅的激振器即逆轉(zhuǎn)偏心塊疊加激振器如下圖2-3，其結(jié)構(gòu)是振動(dòng)軸首先與一塊固定偏心塊連接在一起，另一個(gè)活動(dòng)的偏心塊空套于振動(dòng)軸上，通過(guò)改變液壓馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)可以得到不同的振幅。 圖2-3變更偏心軸旋轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生雙振幅機(jī)構(gòu) a）小振幅位置 b）大振幅位置 如圖a，當(dāng)馬達(dá)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)固定偏心質(zhì)量和活動(dòng)偏心質(zhì)量相互抵消從而得到較小的靜偏心距得到較小的振幅；如圖b，當(dāng)液壓馬達(dá)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)固定偏心質(zhì)量和活動(dòng)偏心質(zhì)量的靜偏心距相互疊加從而得到較大的振幅。 通過(guò)這種結(jié)構(gòu)可以在不改變偏心塊質(zhì)量的條件下，通過(guò)改變振動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)方向就可以達(dá)到調(diào)節(jié)振動(dòng)壓路機(jī)工作振幅的目的。 這種雙幅激振器的機(jī)構(gòu)形式有很多種，例如圖2-4所示的正反轉(zhuǎn)調(diào)幅機(jī)構(gòu)。這種調(diào)幅激振器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也不需要專(zhuān)門(mén)的調(diào)節(jié)控制裝置，能夠方便快速地轉(zhuǎn)換壓路機(jī)的振幅，也不會(huì)產(chǎn)生額外的功率損失。但是這種激振器只能實(shí)現(xiàn)兩種不同大小的振幅，而且振動(dòng)軸必須作正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)不了激振器總是與振動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)方向相同的要求。另外，在轉(zhuǎn)換振幅時(shí)，擋銷(xiāo)會(huì)受到很大的沖擊力，發(fā)出響亮的撞擊聲，頻繁轉(zhuǎn)換振幅會(huì)有損于零部件的工作壽命。一般振動(dòng)壓路機(jī)上都采用與這種結(jié)構(gòu)類(lèi)似的激振器，以增加擋銷(xiāo)的壽命，甚至不出現(xiàn)擋銷(xiāo)，結(jié)構(gòu)更為合理。 圖2-4 變幅機(jī)構(gòu)工作原理 a）順時(shí)針旋轉(zhuǎn) b）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 1—活動(dòng)偏心塊 2—振動(dòng)軸 3—擋銷(xiāo) 4—固定偏心塊 （3）逆轉(zhuǎn)流球雙幅激振器 如圖2-5所示就是逆轉(zhuǎn)球雙幅激振器，在其空心室的外圓上焊接一塊弧形的固定偏轉(zhuǎn)塊，在封閉的空心室內(nèi)裝有一定量可以自由流動(dòng)的鋼球及一定量的潤(rùn)滑油。當(dāng)振動(dòng)軸按圖所示作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，鋼球位于固定偏心塊的同一側(cè)，即產(chǎn)生大振幅；當(dāng)振動(dòng)軸作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，鋼球在其慣性力的作用下將流向固定偏心塊的對(duì)面一側(cè)，就產(chǎn)生小振幅。 圖2-5 流球雙幅激振器 1.偏心塊；2.上擋板；3.振動(dòng)軸；4.下?lián)醢澹?.鋼球；6.配重塊；7.潤(rùn)滑油；8.振動(dòng)腔. （4）逆轉(zhuǎn)流體雙幅激振器 此種激振器的變幅工作原理如圖2-6，在偏心殼體的封閉空腔內(nèi)有一定量的硅油，硅油可以流動(dòng)且密度大。當(dāng)激振器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，硅油在離心力和慣性的作用下，將滯留在A腔內(nèi)，使之平衡掉一部分偏心塊質(zhì)量，并且偏心距也減小。當(dāng)激振器逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，則硅油將反向滯留在B腔內(nèi)，使之偏心質(zhì)量增大，偏心距也增加。 圖2-6 流體變幅原理 （5）液體無(wú)級(jí)調(diào)幅激振器 液體無(wú)極調(diào)幅激振器是一種比較高級(jí)的激振器其結(jié)構(gòu)是偏心體是由兩根內(nèi)徑相同而外徑不同的兩個(gè)金屬管及其流動(dòng)在管中的液體來(lái)構(gòu)成。其原理是通過(guò)氣壓來(lái)改變液體在金屬管中的位置從而改變激振器的靜偏心距 通過(guò)氣壓能夠隨意控制進(jìn)入重管的液體量，因此能將振動(dòng)輪的振幅進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。 2.3設(shè)計(jì)方案的選擇 綜合以上壓路機(jī)的性能特點(diǎn)，再結(jié)合YZ8H振動(dòng)壓路機(jī)的性能特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用內(nèi)振式單頻雙幅無(wú)定向式振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)。這種壓路機(jī)可機(jī)械行走、雙振幅，具有可靠的性能，較大的工作質(zhì)量和強(qiáng)大的激振力，因而是高質(zhì)量、高效能、機(jī)械化施工中的優(yōu)良?jí)簩?shí)設(shè)備。主要適用于市政工程中，用于路基和路面的中間壓實(shí)，簡(jiǎn)易路面的最終壓實(shí)等。 雙幅振動(dòng)則由偏心塊實(shí)現(xiàn)，類(lèi)似于圖2.5，但又進(jìn)行了少許修改，使之更合理，偏心塊同樣是由固定偏心塊加活動(dòng)偏心塊構(gòu)成。但該振動(dòng)機(jī)構(gòu)有六個(gè)偏心塊構(gòu)成，其中四個(gè)是固定偏心塊，兩個(gè)是活動(dòng)偏心塊，每?jī)蓚€(gè)固定偏心塊相結(jié)合構(gòu)成一個(gè)大的固定偏心塊。固定偏心塊套在振動(dòng)軸上，活動(dòng)偏心塊則套在每?jī)蓚€(gè)固定偏心塊之間。當(dāng)振動(dòng)馬達(dá)正轉(zhuǎn)時(shí)，固定偏心塊和活動(dòng)偏心塊激振方向相同，激振力相加，此時(shí)振幅最大；當(dāng)振動(dòng)馬達(dá)反轉(zhuǎn)時(shí)，固定偏心塊和活動(dòng)偏心塊激振方向相反，激振力相減，此時(shí)振幅最小。這樣通過(guò)改變振動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向就實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)壓路機(jī)工作振幅的調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，振動(dòng)形式也便與實(shí)現(xiàn)。 偏心塊結(jié)構(gòu)如圖2-7所示 圖2-7偏心塊 1，3為固定偏心塊；2為活動(dòng)偏心塊 圖c固定偏心塊 圖d活動(dòng)偏心塊 第三章 振動(dòng)輪的計(jì)算與校核 3.1 振動(dòng)輪振動(dòng)參數(shù)的確定 設(shè)計(jì)振動(dòng)壓路機(jī)最主要的振動(dòng)參數(shù)就是振幅和頻率，另外，振動(dòng)加速度、激振力等都是一些派生參數(shù)，這些派生參數(shù)都可以由振幅和頻率計(jì)算出。還有就是振動(dòng)功率，這是計(jì)算振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪功率消耗所必需的。振動(dòng)功率不僅僅與振動(dòng)參數(shù)有關(guān)，還與振動(dòng)壓路機(jī)的工作環(huán)境有著密切的關(guān)系。 為了減少計(jì)算量，指導(dǎo)老師給出了幾組參數(shù)，根據(jù)給出的參數(shù)進(jìn)行振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪的設(shè)計(jì)。 參數(shù)如下： 振動(dòng)輪總質(zhì)量；振動(dòng)輪振動(dòng)頻率f=40Hz；壓路機(jī)振動(dòng)振幅分別為1.2/0.6mm；振動(dòng)輪尺寸為φ1250×1600mm。 要求：振動(dòng)輪輪體質(zhì)量占振動(dòng)輪總質(zhì)量的80%左右；振動(dòng)振幅偏差在0.1mm以?xún)?nèi)等。 3.2 振動(dòng)輪輪圈厚度與幅板厚度的計(jì)算 根據(jù)振動(dòng)輪尺寸數(shù)據(jù)初步設(shè)定及要求，初步振動(dòng)輪輪圈厚度為15mm，幅板厚度為30mm，進(jìn)行驗(yàn)算是否符合要求。 輪體的密度=7.85×， 則振動(dòng)輪輪圈的質(zhì)量為： πD·D·H·=3.14×1250××1600××15××7.85× =739.47kg 幅板的質(zhì)量為： 2π××=2×3.14××30××7.85× =563.929kg 739.47+563.929=1303.399kg 1303.399/1600=0.8146=81.46% 經(jīng)驗(yàn)算，輪圈厚度為15mm，幅板厚度為30mm符合設(shè)計(jì)要求。 3.3 振動(dòng)功率的計(jì)算 振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)功率是指振動(dòng)壓路機(jī)的下車(chē)（振動(dòng)輪）產(chǎn)生的振動(dòng)并克服土的阻尼所消耗的功率。 查找有關(guān)壓路機(jī)的資料可以知道，壓路機(jī)振動(dòng)功率的計(jì)算到現(xiàn)在仍然沒(méi)有一種比較完善的計(jì)算方法。瑞典的戴納帕克公司根據(jù)自己公司生產(chǎn)的產(chǎn)品特點(diǎn)，即以CA系列和CC系列為主的兩大系列產(chǎn)品，繪制出每一系列產(chǎn)品振動(dòng)功率及整機(jī)功率曲線(xiàn)，在系列內(nèi)需開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品時(shí)，所需功率在曲線(xiàn)上查找；德國(guó)勞森浩森公司有其自己的振動(dòng)功率計(jì)算方法，這套計(jì)算方法也不是十分完善，但經(jīng)實(shí)踐證明基本是可行的。 兩種常見(jiàn)的振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)功率的計(jì)算方法如下：第一種為經(jīng)驗(yàn)公式，第二種為理論計(jì)算方法。前者計(jì)算凈度較低，但簡(jiǎn)便易算，在初步設(shè)計(jì)中進(jìn)行估算是很有實(shí)用價(jià)值的；第二種方法計(jì)算精度略高，但人們對(duì)這個(gè)公式的理論依據(jù)上有不同看法，特別是這種算法可能出現(xiàn)功率負(fù)值，其解釋也不盡人意。 對(duì)比以上兩種計(jì)算方法的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，本設(shè)計(jì)選用第一種方法進(jìn)行初步計(jì)算。 振動(dòng)功率的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式: 式中，——振動(dòng)系統(tǒng)消耗功率，W； ——振動(dòng)質(zhì)量（振動(dòng)壓路機(jī)下車(chē)質(zhì)量或振動(dòng)輪質(zhì)量），kg； ——名義振幅，mm； ——振動(dòng)輪數(shù)量； ——頻率修正系數(shù)，見(jiàn)表3-1。 表3-1 振動(dòng)功率的頻率修正系數(shù) 頻率 （Hz） 25~30 31~35 36~40 41~45 46~50 5.5 6.5 7 7.5 8 本設(shè)計(jì)中： =40Hz =1.2mm 和 =40Hz =0.6mm 第一組： 代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得： =13440W 第二組： =6720W 取兩者中較大一個(gè)為本設(shè)計(jì)中振動(dòng)輪的振動(dòng)頻率的功率最大值，即=13.44KW。 3.4 激振器與軸承的計(jì)算與校核 已知振動(dòng)輪的參振質(zhì)量=1600kg，振動(dòng)頻率f=40Hz，雙振幅=1.2mm/0.6mm。軸承選用NJ416圓柱滾子軸承，額定動(dòng)載荷為C=299KN。 設(shè)計(jì)成逆轉(zhuǎn)偏心塊疊加雙幅激振器兩組，如圖2.3所示，其中固定偏心塊（四塊，每?jī)蓚€(gè)固定偏心塊可看做一塊，為方便計(jì)算認(rèn)為是兩個(gè)固定偏心塊來(lái)計(jì)算）的尺寸（mm）取=120、=80、=45、=20、=60，活動(dòng)偏心塊的尺寸（mm）取=120、=80、=60、=10、=30，選取軸承的尺寸尺寸（mm）80×200×48。 (1)固定偏心塊的載面積、偏心距、偏心質(zhì)量和靜偏心距： =2=236.643 =2=154.92 =arcos(±)= =arcos()= =(＋)＋（－）－π=27922.096 =(－)=28.454mm ==13.151kg =0.374kg.m (2)活動(dòng)偏心塊的截面積、偏心距、偏心質(zhì)量和靜偏心距： =2=239.165 =2=158.745 =arcos()= =arcos(±)= =(＋)－（－）－π=20561.51 =(－)=39.231mm ==4.842kg =0.189kg.m （3）計(jì)算合成靜偏心距、振幅及離心力： 大振幅時(shí) 小振幅時(shí)： （4）計(jì)算振動(dòng)軸上的作用力P和轉(zhuǎn)矩T =58194.283N =31556.900N T==37.200N.m 取=0.95，=0.005，d=0.14m （5）校核振動(dòng)軸的強(qiáng)度 取L=0.9m，=0.18m，振動(dòng)軸的中間的彎矩為： =11784.342N.m 取[]=100N/、[]=40N/，計(jì)算振動(dòng)軸中間直徑和輸入端直徑： =106.387mm =16.790mm （6）計(jì)算振動(dòng)軸承的工作壽命（C=299000N，） =24517.062N =28994.351h 按大振幅工作時(shí)間100%校核： =29097.142N =16382.255h 經(jīng)校核，此設(shè)計(jì)符合要求 第四章 減震系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1 振動(dòng)壓路機(jī)減振系統(tǒng)的作用 振動(dòng)壓路機(jī)工作時(shí)，壓路機(jī)的振動(dòng)輪對(duì)需要壓實(shí)的材料沖擊力越大，則壓實(shí)的效果越好，因此，從振動(dòng)壓路機(jī)的壓實(shí)效果進(jìn)行考慮，希望壓路機(jī)的振動(dòng)輪產(chǎn)生的振動(dòng)越強(qiáng)烈越好。但是振動(dòng)輪強(qiáng)烈的振動(dòng)會(huì)使壓路機(jī)其他零部件損壞，并且過(guò)強(qiáng)的振動(dòng)會(huì)使壓路機(jī)駕駛員疲勞，有害駕駛員的身體健康，因此振動(dòng)壓路機(jī)即希望振動(dòng)輪振動(dòng)強(qiáng)烈，又希望壓路機(jī)的上車(chē)身的振動(dòng)較小，為了解決這個(gè)矛盾在振動(dòng)壓路機(jī)上使用了減振器，用減振器作為振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪和車(chē)身之間的緩沖連接，使振動(dòng)輪的能量只有極小的一部分傳遞到車(chē)身上部分，從而解決這個(gè)矛盾。中大型的壓路機(jī)一般設(shè)有三級(jí)減振系統(tǒng)，但最重要的還是振動(dòng)輪與上車(chē)身之間的減振器，本設(shè)計(jì)壓路機(jī)振動(dòng)輪的重量較輕，振幅也比較小，采用兩級(jí)減振系統(tǒng)，這里只對(duì)振動(dòng)輪與車(chē)身之間的減振器進(jìn)行設(shè)計(jì)。 4.2減振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式及常用材料 減振系統(tǒng)用于連接振動(dòng)輪與機(jī)架，起到減振的作用，常用的減振器主要有以下三種: 1. 鋼絲螺旋彈簧減振器； 2. 空氣組合彈簧減振器； 3. 橡膠減振器。 橡膠減振器設(shè)計(jì)比較靈活，可以根據(jù)需要，x，y，z三個(gè)方向的尺寸可以按需設(shè)計(jì)，而且模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，制造成本低，因此，本設(shè)計(jì)采用橡膠減振器。 振動(dòng)壓路機(jī)的減振器通常使用的橡膠材料有兩種，一種是天然的橡膠，另一種是人工合成的丁腈橡膠。 使用天然橡膠制成的橡膠減振器加工和制造都比較方便，耐日照性能比較好老化比較慢，綜合機(jī)械性好，彈性比較穩(wěn)定。但是天然橡膠也有缺點(diǎn)，其阻尼較小，工作頻率容易通過(guò)共振區(qū)會(huì)使得振動(dòng)壓路機(jī)上車(chē)的瞬時(shí)振幅很大。除此之外，天然橡膠的耐油性能不好，當(dāng)橡膠減振器接觸油污后易發(fā)生變形，從而失去原來(lái)的彈性。因此，天然橡膠減振器只在早期的振動(dòng)壓路機(jī)上使用過(guò)，現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰。 人造丁腈橡膠與天然橡膠相比，耐油性與耐熱性都比較好，阻尼也比較大，是良好的減振器材料。因此丁腈橡膠在現(xiàn)代振動(dòng)壓路機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用，但人造丁腈橡膠的價(jià)格比較貴，使減振器制造成本增加。 4.3橡膠減振器的設(shè)計(jì) 橡膠減振器在振動(dòng)壓路機(jī)與車(chē)架的連接之間起著重要的作用，減振器的外形尺寸及硬度都會(huì)影響到減振器的剛度，從而影響到減振器的減振效果及使用壽命，因此要對(duì)減振器的外形尺寸和截面形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)。 4.3.1橡膠減振器截面形狀的選擇 為了方便制造和便于設(shè)計(jì)計(jì)算，橡膠減振器的截面一般采用圓形和矩形，圓形截面的橡膠減振器在自驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，截面上的變形軸線(xiàn)不會(huì)隨著自驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而改變，減振系統(tǒng)的總剛度也不會(huì)隨之改變，但對(duì)于其他截面形狀的減振器自驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，減振系統(tǒng)的總剛度會(huì)隨之改變，因此對(duì)于自驅(qū)動(dòng)的壓路機(jī)一定要采用圓形截面的橡膠減振器，本次設(shè)計(jì)的振動(dòng)壓路機(jī)為前輪振動(dòng)后輪振動(dòng)，橡膠減振器不傳遞轉(zhuǎn)矩，所以此處使用矩形橡膠減振器。 4.3.2橡膠減振器硬度的確定 對(duì)于橡膠減振器除了截面尺寸需要設(shè)計(jì)，橡膠的硬度也是一個(gè)很重要的參數(shù)不同硬度的橡膠減振器即使外形尺寸完全相同，其剛度也完全不一樣，橡膠減振器的硬度一般是35-80HS，但在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)的時(shí)候一般選用40-60HS之間，在此硬度范圍區(qū)間的橡膠減振器具有較高的強(qiáng)度和較高的韌性，并且能與兩端的金屬板具有比較可靠的粘結(jié)強(qiáng)度。除此之外，減振器的結(jié)構(gòu)尺寸一定時(shí)，減振器的剛度和硬度成正比關(guān)系，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)減振器的剛度不能滿(mǎn)足使用要求時(shí)，在不改變減振器的幾何尺寸的前提下，可以通過(guò)改變橡膠硬度HS達(dá)到改變減振器剛度的目的。所以，當(dāng)減振器的硬度在40-60HS的范圍內(nèi)選取時(shí)，給減振器后續(xù)的修改設(shè)計(jì),留有足夠的余地，容易滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。綜合考慮本次設(shè)計(jì)橡膠減振器的硬度取50HS。查詢(xún)機(jī)械手冊(cè)，其對(duì)應(yīng)的剪切彈性模量為E=2.570MPa，G=0.710MPa。 4.3.3減振器外形尺寸的設(shè)計(jì) 對(duì)于矩形截面的剪切橡膠減振器，其幾何尺寸之間的關(guān)系如下： L/D=0.4～0.8 式中 L----剪切橡膠減振器的有效長(zhǎng)度，不包括金屬板在內(nèi)的長(zhǎng)度； D----矩形截面的短邊寬度a； 本設(shè)計(jì)取根據(jù)裝配草圖的相關(guān)尺寸，和市場(chǎng)上常用的矩形減振器的結(jié)構(gòu)形式，由于減振器與車(chē)架和振動(dòng)輪之間是螺栓連接，為了使其螺栓強(qiáng)度滿(mǎn)足，因此減振器的尺寸被限定在一個(gè)范圍內(nèi)，綜合考慮，其橡膠減振器的尺寸定為： L=80mm，a=100mm，b=360mm 根據(jù)振動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)，選擇對(duì)稱(chēng)性結(jié)構(gòu)，振動(dòng)輪的左右兩邊各安裝兩個(gè)減振器，總共四個(gè)。 4.4橡膠減振器剛度的校核 振動(dòng)壓路機(jī)的總剛度： (1) 式中----振動(dòng)壓路機(jī)的上車(chē)當(dāng)量質(zhì)量， ----振動(dòng)壓路機(jī)的工作頻率， 帶入數(shù)據(jù)得。 剪切橡膠減震器的動(dòng)剛度為： (2) (3) 其中橡膠材料的肖氏硬度為50HS時(shí)，E=2.570MPa，G=0.710MPa，=1.2取L=80mm，a=100mm，b=360mm為橡膠減震器的受力約束面積，代入得 =0.85 =3.2589×N/m 則減震器系統(tǒng)的減震器個(gè)數(shù)i為： =3.274 取i=4。 根據(jù)驗(yàn)算，減振塊符合設(shè)計(jì)要求。 結(jié)論 經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的努力我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)不同于平時(shí)的課程設(shè)計(jì)，本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)做的很仔細(xì)也很全面。因此，在這次設(shè)計(jì)中我收獲了很多。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我對(duì)振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)有了基本的了解，在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的困難有很多，首先計(jì)算量很大，幾乎全部數(shù)據(jù)都是先進(jìn)行試算，很多時(shí)候計(jì)算到最后的校核階段時(shí)不能滿(mǎn)足要求，或者后期設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的變化都需要重新開(kāi)始計(jì)算，有時(shí)候計(jì)算數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，也要重新開(kāi)始校驗(yàn)數(shù)據(jù)，這樣就花費(fèi)了很長(zhǎng)的時(shí)間。在設(shè)計(jì)振動(dòng)軸的時(shí)候，根據(jù)設(shè)計(jì)要求有好幾種方案可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，零件的結(jié)構(gòu)也有很多種，因此需要對(duì)各種方案和零件的各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，從而選擇出最優(yōu)的方案，本次設(shè)計(jì)中單頻雙幅的結(jié)構(gòu)就有好多種，比如可以采用在軸上同時(shí)加裝固定偏心塊和活動(dòng)偏心塊達(dá)到目的，也可以采用逆轉(zhuǎn)流球疊加雙幅激振器，本設(shè)計(jì)最終選擇了振動(dòng)軸加偏心塊的方式，這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，制造成本低。 為了減少制造成本，這里盡可能的選用了標(biāo)準(zhǔn)件，這樣可以使維修更加方便，不需要額外定制零件，成本更低。自己設(shè)計(jì)的成果和現(xiàn)在市場(chǎng)上已經(jīng)成熟的技術(shù)還是有很大的差距的，畢竟這是第一次做這樣的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，不過(guò)我相信在以后的工作中我會(huì)做出比較完善的設(shè)計(jì)。 謝辭 首先，感謝自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師，感謝李軍老師在我畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的指導(dǎo)與建議。遇到問(wèn)題時(shí)，他總能認(rèn)真耐心的指導(dǎo)，對(duì)設(shè)計(jì)中的不足之處給與指正并耐心分析。 感謝我的爸爸媽媽?zhuān)瑳](méi)有他們就沒(méi)有現(xiàn)在的我，是他們教育我要成為一個(gè)隊(duì)社會(huì)有用的人，是他們?cè)诒澈笠恢蹦毓膭?lì)著我，供我讀書(shū)，供我吃穿，是他們用自己的汗水養(yǎng)育了我。 感謝我的室友，在我遇到困難時(shí)，是他們伸出援助之手，給自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)提建議，指正繪圖中的錯(cuò)誤。 大學(xué)四年的生活即將結(jié)束，回想起來(lái)感慨頗多。大學(xué)就是人生道路上的一個(gè)基石，未來(lái)的生活剛剛開(kāi)始。 最后，再次感謝所有在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予自己幫助的良師益友，以及在本設(shè)計(jì)中被引用或者參考的論著的作者。有了這些幫助，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)才順利完成。 參考文獻(xiàn) [1]尹繼瑤.壓路機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，2000,05：259～282。 [2]陳宏彬，劉軍.國(guó)外振動(dòng)壓路機(jī)發(fā)展趨勢(shì).中外公路.2005，25（1）：35～37。 [3]李秀珍.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社,2005，1。 [4]邊仁國(guó).我國(guó)工程機(jī)械傳動(dòng)裝置發(fā)展的現(xiàn)狀與分析.國(guó)際機(jī)械工程，2005(10):122～127。 [5]葛恒安，祁雋燕.國(guó)內(nèi)壓路機(jī)的碾壓之路.建筑機(jī)械，2005(4):28～31。 [6]理論力學(xué).高等教育出版社，2009 [7]劉鴻文.材料力學(xué)I.高等教育出版社，2010 [8]孫恒，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理.高等教育出版社，2005 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高效率的要求造成了大量柴油機(jī)引擎曲軸的設(shè)計(jì)困難。當(dāng)軸承油膜厚度不到幾微米時(shí)，由于軸承負(fù)荷的變形量也僅為幾毫米。本論文詳細(xì)敘述了三維Elasto水力潤(rùn)滑理論在4沖程柴油機(jī)引擎的曲軸設(shè)計(jì)上的應(yīng)用。這些理論包括衢州的變形和曲軸間隙中油膜的產(chǎn)生原因。 1. 緒論 近一個(gè)時(shí)期以來(lái)，內(nèi)燃機(jī)的出口量有所增加，但其比重卻在下降。這是因?yàn)檩S承在惡劣的環(huán)境下使用，大式軸承和主要的軸承連桿的機(jī)架變形在軸承的特征上產(chǎn)生重大影響。為解決這一問(wèn)題，三菱重工有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)MHI）為這些動(dòng)態(tài)軸承負(fù)荷開(kāi)發(fā)了一種應(yīng)用elasto-hydrodynamic（EHL）原理的軸承特性預(yù)報(bào)方法，并且使用這種方法來(lái)對(duì)MHI公司的大負(fù)荷柴油機(jī)引擎進(jìn)行設(shè)計(jì)和評(píng)估。 EHL技術(shù)分析軸承表面彈性形變導(dǎo)致的油膜壓力，假設(shè)軸承剛體機(jī)構(gòu)，既考慮軸承局部表面變形的影響，同時(shí)又準(zhǔn)確預(yù)測(cè)特征相對(duì)于傳統(tǒng)的分析。 此外，在這些年里，三菱重工引進(jìn)EHL技術(shù)分析研究由于油膜壓力而產(chǎn)生的軸承變形的油膜歷史記錄，同時(shí)追蹤軸承清楚根據(jù)時(shí)間歷史記錄的油填充比例來(lái)改善評(píng)估的準(zhǔn)確性。 這份報(bào)告介紹了這一技術(shù)在大型連桿軸承上的應(yīng)用實(shí)例和對(duì)三菱重工的四沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的主要影響。 2.理論 2.1基本公式 圖1顯示了這份論文中采用坐標(biāo)系統(tǒng)。影響油膜壓力參數(shù)p可用方程（1）來(lái)表示。 （1） 當(dāng)方程（1）和下面的力平衡組成一個(gè)相對(duì)時(shí)間t的聯(lián)立方程組，這樣一來(lái)就可以得到軸中心局部和槽油膜厚度的信息。 （2） （3） 由于開(kāi)始的幾何間隙，軸的偏心率和彈性形變，所以公式（4）這樣來(lái)表示油膜厚度h。 （4） 其中： ：粘度壓力系數(shù) ：x軸的偏心率 ：y軸的偏心率 ：軸承半徑間隙 ：X方向的離心率 ：Y方向的離心率 h：油膜厚度 L：變形 N: 引擎速度 ：面積 P：油膜壓力 ：油填充比例 ：軸承圓軸坐標(biāo) t: 時(shí)間 U：滑動(dòng)速度 : X方向負(fù)荷 :Y方向負(fù)荷 X: X軸方向坐標(biāo) Y: Y軸方向坐標(biāo) Z: Z軸方向坐標(biāo) 圖1坐標(biāo)系統(tǒng) 2.2 分析技術(shù) 2.2.1 考慮油膜歷史記錄曲線(xiàn)的EHL技術(shù)分析 我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于JONES提出的油膜歷史記錄曲線(xiàn)概念的EHL分析技術(shù)來(lái)考慮在軸承間隙中的由的運(yùn)動(dòng)，三菱重工的常規(guī)EHL技術(shù)分析，計(jì)算假設(shè)在整個(gè)軸承表面覆蓋潤(rùn)滑油的情況下的壓力分布，替代由于計(jì)算周?chē)鷫毫Λ@得的負(fù)壓力區(qū)域，并且把油膜斷裂邊界視為分界線(xiàn)。在以這個(gè)邊界為條件下，油膜斷裂區(qū)域的流動(dòng)連續(xù)性不能被滿(mǎn)足。另一方面，EHL分析技術(shù)研究隨著油填充比率和時(shí)間的推移而變化的油膜歷史記錄曲線(xiàn)，則顯示流動(dòng)連續(xù)性滿(mǎn)足。 由于受到波動(dòng)負(fù)荷的軸承，如發(fā)動(dòng)機(jī)軸承，在軸承上實(shí)際油膜壓力增長(zhǎng)受限制的區(qū)域，在下文中EHL分析可以得出比常規(guī)EHL分析更高的壓力結(jié)果。這是主要用于檢驗(yàn)三菱重工的大型船用柴油機(jī)引擎的實(shí)際尺寸的。EHL技術(shù)分析油膜壓力歷史記錄曲線(xiàn)是作為一個(gè)有益的分析工具來(lái)用于設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)的。 2.2.2 計(jì)算方法 油膜壓力P和軸偏心率、的結(jié)果可以從聯(lián)立方程（1）到（4）中獲得。由于方程（1）和油膜壓力的非線(xiàn)性關(guān)系，我們用“牛頓-拉斐爾”方法來(lái)確定它們。我們用有限元方法（FEM）（Galerkin方法）進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，four-point等參數(shù)原理被看做是原理內(nèi)容和線(xiàn)性方程系統(tǒng)的數(shù)字化解決方法。為了測(cè)定油膜斷裂邊界，我們改進(jìn)并使用了適用于油膜歷史記錄曲線(xiàn)的有限元運(yùn)算方法Kumar技術(shù)，圖（2）顯示的是流量計(jì)算。 圖2 流量計(jì)算 3.個(gè)案研究 3.1連桿頭軸承 例如S31發(fā)動(dòng)機(jī)的大型連桿頭軸承，我們比較剛體分析和EHL技術(shù)分析、并且比較了EHL技術(shù)分析的油膜歷史記錄曲線(xiàn)和傳統(tǒng)的EHL技術(shù)分析。 此外，我們測(cè)算了連桿頭軸承特性上對(duì)曲柄銷(xiāo)外形的影響。 表格1所示放入軸承規(guī)格，圖3顯示了影響軸承和用于計(jì)算執(zhí)行3DFEM模型的負(fù)載向量。 當(dāng)考慮到彈性形變，則計(jì)算油膜壓力的減少量和油膜厚度的增加量。如果考慮到有魔力石渠縣，則軸承上油膜壓力的實(shí)際受力面積的發(fā)展受限制，并且壓力最大值會(huì)變的更大。 表格1s31引擎大型連接頭軸承的尺寸參數(shù) （a）軸承負(fù)載 （b）連桿頭FEM模型 圖3軸承工作狀況計(jì)算 3.1.1技術(shù)分析對(duì)比 在圖4（a）里顯示了油膜壓力隨著時(shí)間改變而產(chǎn)生的最大變化量。幾乎在所有的時(shí)間點(diǎn)，取決于剛體分析的油膜壓力高于EHL分析獲得的數(shù)值。這顯然說(shuō)明，比如說(shuō)，相對(duì)于瞬時(shí)時(shí)間，曲軸角度大約在10度左右的地方負(fù)載相當(dāng)大。當(dāng)取決于剛體分析的油膜壓力是180（MPa）時(shí)，取決于EHL分析的壓力是133(MPa)。圖4（c）和（d）顯示的是曲柄角度在10度時(shí)軸承中心部分的油膜厚度分布狀態(tài)。由于考慮到彈性變形，由EHL技術(shù)分析得到的油膜厚度相比于由剛體分析得到的幾乎差不多大，并且在壓力區(qū)域幾乎一致。比起剛體分析，由EHL分析給出的壓力分布區(qū)域在圓周方向更寬，并且顯示較低的油膜壓力最大值。顯然，從圖4（b）顯示的軸中心軌跡和EHL技術(shù)分析表明，軸中心是明顯偏離曲軸間隙的。 在圖4（a）中顯示了，在曲軸角度約250度時(shí)，由于EHL技術(shù)分析決定的油膜壓力最大值不同于有傳統(tǒng)EHL技術(shù)分析所決定的數(shù)值。當(dāng)軸向油膜斷裂面的一邊運(yùn)動(dòng)時(shí)，曲柄角度調(diào)整符合從上部金屬到下部金屬負(fù)載的轉(zhuǎn)變。 圖4（e）顯示的是油膜壓力分布狀態(tài)和曲柄角度在250度時(shí)的油填充比例。從這個(gè)圖表上明顯看出，考慮油膜歷史曲線(xiàn)分析顯示出，軸承正壓力區(qū)域的發(fā)展由于油量的缺乏而受限制，并且給出相比于傳統(tǒng)EHL分析得到的更高的油膜壓力。 曲柄角度（deg） （a）最大變化，油膜壓力的時(shí)間變化曲線(xiàn) （b）軸心軌跡 軸承的圓周坐標(biāo)（deg） （c）軸承中心部分的油膜壓力（曲軸角度10度） 軸承的圓周坐標(biāo)（deg） （d）軸承中心部分的油膜壓力（曲軸角度10度） （e）壓力分布在考慮油膜歷史的EHL分析和不考慮油膜歷史分析的情況下的差異（在曲軸角度250度） 圖4 大端軸承特性分析結(jié)果 3.1.2曲軸銷(xiāo)外形在軸承特性上的影響 我們?cè)u(píng)估曲柄銷(xiāo)外形在大型連桿頭軸承特性上的影響。圖5中顯示的是我們研究的三種曲柄銷(xiāo)外形，即（1）直線(xiàn)型，（2）桶形，（3）曲線(xiàn)形。圖6顯示的是油膜壓力最大值和油膜厚度最小值的分析結(jié)果。這表明，在直線(xiàn)外形的曲柄銷(xiāo)（1）顯示出更大的油膜厚度，并且適用于曲軸的操作條件。 直線(xiàn)型 桶形 曲線(xiàn)形 圖5 曲柄銷(xiāo)外形的形式 圖6 由于銷(xiāo)的幾何誤差引起的曲軸特性差異 3.2主要影響 這一方法不僅可以適用于分析大型連桿頭軸承，而且也適用于大部分軸承和小型連桿頭軸承。下面是一臺(tái)S6r引擎的4號(hào)主軸承的分析實(shí)例。表格2顯示了軸承的規(guī)格，圖7顯示了包括軸承負(fù)載和主要軸承的發(fā)動(dòng)機(jī)框架結(jié)構(gòu)的FEM模型。 （a）曲軸負(fù)載 （b）發(fā)動(dòng)機(jī)框架結(jié)構(gòu)的FEM模型 圖7 主要影響的計(jì)算情況 表格2 S6r引擎四號(hào)主軸承的尺寸參數(shù) 圖8（a）所示的油膜壓力最大值的時(shí)間變化歷史記錄曲線(xiàn)，顯示了剛體分析評(píng)估的壓力值高于EHL分析結(jié)果。圖8（b）明顯顯示了曲柄角度在245度時(shí)的壓力分布狀態(tài)，考慮了油膜歷史記錄曲線(xiàn)的EHL分析認(rèn)為，軸承上由于潤(rùn)滑油的不足而導(dǎo)致油膜壓力發(fā)展受限制，并且得出常規(guī)EHL分析結(jié)果更高的油膜壓力值。因此，有人認(rèn)為，主要軸承的分析顯示了和大型連桿頭軸承分析相類(lèi)似的趨勢(shì)。 曲柄角度（deg） （a）最大變化，油膜壓力的時(shí)間變化曲線(xiàn) （b）壓力分布在考慮油膜歷史的EHL分析和不考慮油膜歷史記錄分析的情況下的差異（曲軸角度270度） 4.結(jié)論 EHL分析和研究油膜歷史記錄曲線(xiàn)的EHL分析是作為一種能夠改善發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸系統(tǒng)可靠性的先進(jìn)技術(shù)來(lái)提出的。 為了給輕型高功率的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)軸承，我們必須用上述評(píng)估技術(shù)來(lái)保證高度的可靠性，并且提高三維CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)化技術(shù)連接的便利性。這項(xiàng)開(kāi)發(fā)的部分是與Truck&BusResearch、開(kāi)發(fā)中心和三菱汽車(chē)公司合作的。