反鏟式單斗液壓挖掘機工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計【含CAD圖紙及SW三維優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買 設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)論文說明書 題 目： 液壓挖掘機工作裝置設(shè)計 專 業(yè)： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買 設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 論文（設(shè)計）題目： 液壓挖掘機工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué)號： 姓名： 專業(yè)： 指導(dǎo)教師： 系主任： 一、主要內(nèi)容及基本要求 本設(shè)計的主要內(nèi)容為： 1．?dāng)M定挖掘機挖掘動作的結(jié)構(gòu)方案； 2. 按照方案的要求進行結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算及工藝參數(shù)的選擇； 3. 關(guān)鍵零部件的設(shè)計計算； 4．根據(jù)參數(shù)查找結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的書籍，進行工作裝置整 體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 本設(shè)計的基本要求如下： 1．掌握挖掘機動臂、斗桿、鏟斗的結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算及各工藝參數(shù)的選擇； 2．掌握利用裝配圖、零件圖表達設(shè)計意圖。 二、重點研究的問題 本設(shè)計的重點研究問題有兩個： 1．工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計。對各種實現(xiàn)方案進行對比，從中選擇最佳結(jié)構(gòu)； 2．挖掘動作實現(xiàn)方案設(shè)計。對挖掘機工作裝置可達工作空間的分析。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買 設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 三、進度安排 序號 各階段完成的內(nèi)容 完 成時間 1 查閱相關(guān)資料 第 1 周 2 確定工作裝置整體結(jié)構(gòu) 第 2－ 3 周 3 零部件的強度、剛度校核 第 4－ 6 周 4 根據(jù)選定的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，用計算機或手工繪制系統(tǒng)傳動圖、裝配圖、主要零件圖 第 7－ 11 周 5 翻譯相關(guān)英文資料一份 3000字左右 第 12 周 6 撰寫畢業(yè)論文（設(shè)計）說明書 第 13 周 7 8 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻 【 1】《液壓挖掘機》 ： 高衡 張全根 同編 中國建筑工業(yè)出版社 1981年 【 2】《單斗液壓挖掘機》 ： 同濟大學(xué)主編 中國建筑工業(yè)出版社 1986年 【 3】《液壓傳動》 ： 章宏甲，黃誼主編 機械工業(yè)出版社 2002年 【 4】《工程機械優(yōu)化設(shè)計》 ； 陳育儀編著 中國鐵 道出版社 1987年 【 5】《工程機械構(gòu)造圖冊》 ；劉希平主編 機械工業(yè)出版社 1990年 【 6】《新編機械設(shè)計手冊》 ； 蔡春源主編 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 1993年 【 7】《液壓元件與系統(tǒng)設(shè)計》 ；李玉琳主編 北京航空航天大學(xué)出版社 1991年 【 8】《液壓挖掘機反鏟工作裝置整機理論復(fù)合挖掘力的計算模型及其應(yīng)用研究》 ；榮洪均主編 重慶大學(xué)出版社 2007年 【 9】《液壓挖掘機工作裝置結(jié)構(gòu)性能分析》 ； 任友良主編 2010年 【 10】《工程機械結(jié)構(gòu)與設(shè)計》 ； 靳同紅，王勝春 主編 化學(xué)工業(yè)出版社 2009年 【 11】《液壓挖掘機構(gòu)造與維修手冊》 ； 王曉偉，張青等主編 化學(xué)工業(yè)出版社 2007年 【 12】《機械設(shè)計》（第八版） ； 濮良貴，紀名剛主編 高等教育出版社 2006 年 【 13】《材料力學(xué)》 (第 4版 ) ； 劉鴻文主編 高等教育出版社 2004年 【 14】《理論力學(xué)》（Ⅰ） ；哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編 高等教育出版社 2009年 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買 設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 【 15】《工程機械》、《建筑機械化》等有關(guān)學(xué)術(shù)雜志在近年來發(fā)表的相關(guān)文獻。 畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱表 學(xué)號 姓名 專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目： 液壓挖掘機工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買 設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)論文（設(shè)計）鑒定意見 學(xué)號： 姓名： 專業(yè)： 畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 頁 圖 表 張 評價項目 評 價 內(nèi) 容 選題 現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達到綜合訓(xùn)練的目的； 量是否適當(dāng)； 研、社會等實際相結(jié)合。 能力 合歸納資料的能力； 究方法和手段的運用能力； 論文 （設(shè)計）質(zhì)量 述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴謹合理；實驗是否正確，設(shè)計、計算、分析處理 是否科學(xué)；技術(shù)用語是否準(zhǔn)確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 無觀點提煉，綜合概括能力如何； 無創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價 評閱人： 年 月 日 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買 設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 論文（設(shè)計）題目： 液壓挖掘機工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計 內(nèi)容提要： 小型液壓挖掘機工作裝置的設(shè)計 。 液壓挖掘機是一個周期性作業(yè)的自行式 土方機械，其工作運動包括鏟斗、斗桿和動 臂的動作，平臺的回轉(zhuǎn)及整機的移動。 它的基本作業(yè)過程是；鏟斗切削土壤并將土壤裝 入斗內(nèi)。鏟斗裝滿后動臂和斗桿動作，將其提升到適當(dāng)高度，然后平臺回轉(zhuǎn)至卸土位置 進行卸土（轉(zhuǎn)斗）。鏟斗卸空后再回轉(zhuǎn)下降到原來的位置進行下次挖掘以此循環(huán)。當(dāng)完 成一段土方后機器行走移位，以便繼續(xù)工作。 液壓挖掘機整機可分為：工作裝置、回轉(zhuǎn) 平臺、行走底盤三大部分。工作裝置的主要任務(wù)是完成挖掘、提升、卸載等動作。工作 裝置設(shè)計是否合理，選配是否恰當(dāng)，直接關(guān)系到挖掘機的作業(yè)范圍、挖掘力和 生產(chǎn)率。 應(yīng)用最多的是反鏟作業(yè)裝置，其基本結(jié)構(gòu)都是采用三組液壓缸（動臂油缸、斗桿油缸、 鏟斗油缸）。這三組油缸可以單獨動作，也可以同時動作（復(fù)合動作）。如斗桿油缸伸出 做挖土動作時，鏟斗油缸可做伸出或縮回動作以調(diào)整切削角度，充分發(fā)揮挖掘力，使挖 掘動作順利完成。要保證挖掘機動臂、斗桿和鏟斗既可以各自單獨動作，又可以互相配 合實現(xiàn)復(fù)合動作。工作裝置的動作和轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)既可以單獨進行，又能做復(fù)合動作，以 提高挖掘機的生產(chǎn)率。通過本次設(shè)計能達到以綜合訓(xùn)練為目的，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨立工 作能力，鞏固和提高 所學(xué)知識 ,增強學(xué)生機械創(chuàng)新的設(shè)計能力。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買 設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 指導(dǎo)教師： 年 月 日 答辯簡要情況及評語 答辯小組組長： 年 月 日 答辯委員會意見 答辯委員會主任： 年 月 日 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 目 錄 摘 要 ........................................................... 1 ........................................................ 2 1 緒 論 ......................................................... 4 ............................................. 4 ...................................... 4 ..................................................... 5 2 總體方案 ....................................................... 7 ..................................................... 7 作裝置設(shè)計原則 ....................................................... 7 壓挖掘機的總體結(jié)構(gòu) ........................................... 7 體設(shè)計 ...................................................... 8 3 工作裝置的設(shè)計 ................................................ 11 作裝置總體方案的選擇 ........................................ 11 作裝置結(jié)構(gòu)尺寸的確定 ......................................... 15 4 工作裝置的強度校核 ............................................ 19 掘力 的計算 ................................................. 19 況的選擇 ................................................... 19 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 的計算 ..................................................... 20 桿、動臂的強度校核 .......................................... 24 5 工作裝置零件建模與整機裝配 .................................... 29 作裝置零件建模 .............................................. 24 機裝配 ..................................................... 31 6 結(jié) 論 ........................................................ 33 參考文獻 ........................................................ 34 致 謝 .......................................................... 35 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 1 液壓挖掘機工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計 摘 要 液壓挖掘機是工程機械的重要產(chǎn)品之一，具有較高的技術(shù)含量。工作機構(gòu)是液壓挖掘機的主要裝備，機構(gòu)各鉸點以及其具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計將是決定工作機構(gòu)性能水平的重要因素，決定了液壓挖掘機的工作性能，影響其最終使用性能的好壞，所以對液壓挖掘機工作機構(gòu)的研究是十分有必要的。利用 件先建模后分析，可以 大大縮短設(shè)計周期和設(shè)計工作量，能快速適應(yīng)市場競爭的需求，有著重大的社會價值和經(jīng)濟價值。 本次設(shè)計完成的主要任務(wù)有： 1） 挖掘機工作機構(gòu)類型的綜合分析和選用； 2） 液壓挖掘機工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計和尺寸計算； 3） 工作裝置部分的液壓系統(tǒng)設(shè)計； 4） 對主要零部件進行力學(xué)分析和計算； 5） 駕駛室、三組油缸、鏟斗、動臂、斗桿、搖桿的三維建模； 6） 挖掘機整體建模與裝配設(shè)計； 關(guān)鍵詞： 液壓挖掘機；工作機構(gòu)；液壓系統(tǒng)；力學(xué)分析； 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 2 s he is of is of of is an a on of it of of is is of it to of in 1) of 2) of 3) of 4) of ma 5) D of of 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 3 6) 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 4 1 緒 論 液壓挖掘機是一種周期作業(yè)的土石方施工機械，在交通運輸、民用建筑、礦山開采和市政工程等場所得到廣泛應(yīng)用，是各種土石方工程中非常常用的一種重要工程機械。主要用于建筑工程中拆除和開挖地基，水利工程中開挖坑槽和疏通河道，道路建設(shè)中道路平整和巖石破碎，市政建設(shè)中鋪設(shè)管道和破碎路面，現(xiàn)在一些新型挖掘機可以水下作業(yè)。由于施工環(huán)境有時比較惡劣，對挖掘機的技術(shù)性能要求比較高，所以液壓挖掘機的科技含量比較高，是工程機械中最重要的產(chǎn)品之一?？梢哉f液壓挖掘機的制造技術(shù)水平和生產(chǎn)能力 反映了一個國家的工程機械的整體水平，不夸張的說也能反映這個國家的裝備制造業(yè)水平 [1]。 液壓挖掘機結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，整機的零部件高達 3000 多件，覆蓋機械、液壓、石油化工和電氣等行業(yè)，其發(fā)展可以帶動這些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展并且對國民經(jīng)濟的發(fā)展有重要影響。目前我國正處于經(jīng)濟建設(shè)的上升期，各地都在大興土木進行建設(shè)，并且隨著“十二五”計劃的開始，我國城鎮(zhèn)化建設(shè)在未來一段時間內(nèi)將駛上快車道，對于在土方施工以及工程建設(shè)方面起重要作用的挖掘機械產(chǎn)品，必將隨之保持著繁榮景象。挖掘機行業(yè)在未來幾年必會迅猛發(fā)展，現(xiàn)在能掌握這門技術(shù)就顯得更 為有意義。 1、國內(nèi)液壓挖掘機的發(fā)展和現(xiàn)狀 挖掘機的生產(chǎn)在我國開始的比較晚，在 1954 年撫順重型機器廠才仿照前蘇聯(lián)的機械式挖掘機 產(chǎn)了我國第一臺斗容量為 12]，而液壓挖掘機到 1967年才開始，這都遠遠落后于西方發(fā)達國家。最近幾年隨著改革開放的深入，液壓挖掘機在我國得到大力發(fā)展，許多液壓挖掘機生產(chǎn)廠商如雨后春筍般的出現(xiàn)，并形成了一定的規(guī)模。 目前，國內(nèi)挖掘機整體技術(shù)水平處于國際二十世紀八十年代末九十年代初水平，與國外先進技術(shù)的差 距還十分明顯，許多關(guān)鍵技術(shù)都還沒能突破，尤其是液壓挖掘機更是任重而道遠這。近幾年，我國的挖掘機行業(yè)發(fā)展迅速，特別是中、小型液壓挖掘機的發(fā)展，現(xiàn) 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 5 在都已形成系列。在這些生產(chǎn)企業(yè)中，以三一重工為首，玉柴重工、柳工、福田雷沃、山河智能等企業(yè)組成的中國挖掘機團隊已達到一定的規(guī)模和水平。但是我國至今仍然未能開發(fā)出完全自主的液壓挖掘機，其關(guān)鍵技術(shù)還得依靠外國，國內(nèi)市場主要被外企占據(jù)，即使那些比較有名的國產(chǎn)品牌還得需要與外企合作，沒有自主開發(fā)的產(chǎn)品?？偠灾?，近幾年我國液壓挖掘機發(fā)展迅速，但要達到國際水平還任重道遠。 2、 國外液壓挖掘機的發(fā)展和現(xiàn)狀 在國外，挖掘機的最早雛形出現(xiàn)在十六世紀的意大利威尼斯，當(dāng)時還是人力驅(qū)動主要用于運河的疏浚工程。到 1836年出現(xiàn)了以蒸汽機驅(qū)動的“動力鏟”，它可以模擬人的掘土工作。到 1899 年人們開始將電動機應(yīng)用到挖掘機上從而出現(xiàn)了電動挖掘機。第一次世界大戰(zhàn)后，人們開始將汽油機和柴油機用于挖掘機，這大大改善了挖掘機的使用性能和范圍，使得挖掘機得到大力發(fā)展。 進入二十世紀，由于液壓技術(shù)的應(yīng)用，使得挖掘機得到質(zhì)的改變。 20 世紀 40 年代液壓技術(shù)開始應(yīng)用于挖掘機，出現(xiàn)了半液壓傳動的挖掘機。到 20世 紀 50 年代研制出了全液壓傳動的挖掘機。盡管初期研制的液壓挖掘機的液壓技術(shù)不夠成熟，主要是是采用機床和飛機的液壓技術(shù)。其液壓元件的制造質(zhì)量也不夠穩(wěn)定，但是液壓技術(shù)的應(yīng)用還是讓挖掘機得到了一次飛躍式發(fā)展。尤其是到了 60 年代，開始出現(xiàn)完全為挖掘機設(shè)計的液壓技術(shù)和液壓元件，液壓挖掘機正式進入了蓬勃發(fā)展的階段，隨著經(jīng)濟發(fā)展的加快，挖掘機制造廠商和品種增加迅速，挖掘機產(chǎn)量也迅猛增加 [3]。到七十年代，液壓挖掘機已成為主流挖掘機產(chǎn)品，產(chǎn)量已占據(jù)絕大份額。到目前，液壓挖掘機幾乎已經(jīng)占領(lǐng)挖掘機市場，特別是中、小型挖掘機。 隨著液壓技術(shù)的進一步成熟以及計算機技術(shù)、自動化控制技術(shù)和機電一體化技術(shù)等的快速發(fā)展，國際上液壓挖掘機的生產(chǎn)和研制正在朝向更加節(jié)能高效化、小型化、多功能化和人性化的方向發(fā)展 [4]。 本設(shè)計為液壓挖掘機工作機構(gòu)設(shè)計。液壓挖掘機的類型較多，其工作裝置又可分為正鏟式和反鏟式。由于目前市場上中、小型挖掘機大多采用反鏟式，只有一些大型挖掘機和有特殊要求的挖掘機才采用正鏟式，所以本次設(shè)計的挖掘機類型為反鏟式單斗液壓挖掘 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 6 機。 本次設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計一個標(biāo)準(zhǔn)斗容為 掘 Ⅳ 級及以下土壤的液壓挖掘機。它屬于中型液壓挖掘機，主要設(shè)計挖掘機的工作裝置。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 7 2 總體方案 分析挖掘工作對工作機構(gòu)的要求，然后進行挖掘機工作機構(gòu)類型的綜合分析和選用并進行各主要零部件的尺寸設(shè)計，再進行工作裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計，在上面各零部件設(shè)計的基礎(chǔ)上，進行挖掘機的整體裝配設(shè)計和裝配干涉分析，再對各主要零部件進行強度計算檢驗設(shè)計的合理性。 本次設(shè)計的液壓挖掘機工作裝置為反鏟式，而要設(shè)計合理的反鏟裝置必須滿足以下要求： 1)、主要的工作尺寸和工作范圍 能滿足使用要求， 2)、整機挖掘力的大小和分布情況應(yīng)滿足使用標(biāo)準(zhǔn)，同時機器應(yīng)具有一定的先進性。 3)、確定各個鉸點位置，各零部件的結(jié)構(gòu)形式和截面尺寸形狀時應(yīng)盡可能使受力狀態(tài)有利，并盡量減輕各個結(jié)構(gòu)的重量。 4)、工作裝置的液壓缸設(shè)計應(yīng)考慮三化，采用系列參數(shù)。 5)、工作裝置的結(jié)構(gòu)形式和布置要易于裝拆和維修，尤其是那些易損壞的零部件的更換。 6）、采取合理有效的方法來達到特殊使用要求 [5]。 液壓挖掘機的總體結(jié)構(gòu)包括動力裝置、工作裝置、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、操縱機構(gòu)、傳動系統(tǒng)、行走機構(gòu)和輔助設(shè) 備等 [6]。其主要零部件名稱如圖 2示： 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 8 圖 2壓挖掘機的基本構(gòu)造 參照 【 2】 根據(jù)經(jīng)驗公式計算法 估算出整機各部分尺寸和工作裝置尺寸。 給定的設(shè)計參數(shù)：鏟斗斗容量 q= 根據(jù)經(jīng)驗公式，估算整機質(zhì)量為 G=2179+20147q=。 根據(jù)經(jīng)驗公式求各 線性 尺寸參數(shù) ： Li=G（ m） （ 2 式中 誤 !未找到引用源。 —— 線向尺寸經(jīng)驗系數(shù)， G—— 為整機質(zhì)量。 參照【 2】 1體尺寸和工作尺寸經(jīng)驗系數(shù)表 選取適當(dāng)系數(shù)來計算各部分尺寸： 1) 轉(zhuǎn)臺 底部 離地高： 錯誤 !未找到引用源。 ； 2) 履帶長度： 31 . 3 8 2 0 . 7 3 . 7 8 9 ? ?錯誤 !未找到引用源。 ； 3) 軌 距： 錯誤 !未找到引用源。 4) 底架離地高： 30 . 1 4 2 0 . 7 0 . 3 8 4? ?錯誤 !未找到引用源。 ； 5) 司機室總高： 31 . 0 0 2 0 . 7 2 . 7 4 6h ? ? ?錯誤 !未找到引用源。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 9 6) 臂鉸離地高： 30 . 6 3 2 0 . 7 1 . 7 3 0? ?錯誤 !未找到引用源。 ； 7) 臂鉸離回轉(zhuǎn)中心： 30 . 4 2 2 0 . 7 1 . 1 5 3x ? ? ?錯誤 !未找到引用源。 ； 8) 臂鉸與液壓缸鉸距： 30 . 3 2 0 . 7 0 . 8 2 4? ?錯誤 !未找到引用源。 ； 9) 臂長：標(biāo)準(zhǔn)臂尺寸系數(shù)范圍 推薦值 錯誤 !未找到引用源。 。 所以 標(biāo)準(zhǔn)臂 3311 1 . 8 2 0 . 7 4 . 9 4 2 G m? ? ? ? ?錯誤 !未找到引用源。 ； 10) 標(biāo)準(zhǔn) 斗 桿 ： 推 薦 系 數(shù) 錯誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 錯誤 ! 未找到引用源。 , 3322 0 . 8 2 0 . 7 2 . 1 9 7 G m? ? ? ? ?錯誤 !未找到引用源。 ； 11) 鏟斗 長度 ：推薦系數(shù) 錯誤 ! 未 找 到 引 用 源 。3 , 3333 0 . 5 2 0 . 7 1 . 3 7 3 G m? ? ? ? ?； 1）動臂轉(zhuǎn)角 : 00 40~50? ； 2）斗桿轉(zhuǎn)角 : 00 601~50 ； 3）鏟斗轉(zhuǎn)角 : 00 801~50 ； 4）最大挖掘半徑： R= 5）最大挖掘深度： ，1 m a x 5 9 6）最大挖掘高度： ，2 m a x 6 8 7）最大卸載高度： ，3 m a x 4 6 根據(jù)經(jīng)驗公式求工作裝置 各部分 的重量： 錯誤 !未找到引用源。 （ 2 式中 錯誤 !未找到引用源。 —— 各部分重量系數(shù)； G—— 整機重量。 根據(jù)【 2】 1以估算整個工作裝置的重量 0 . 1 5 2 0 . 7 3 . 1 0 5 ? ?噸 錯誤 !未找到引用源。 。再由 2單位：噸） 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 10 表 2作裝置各部分的重量 G 名稱 重量（噸） 動臂 錯誤 !未找到引用源。 桿 錯誤 !未找到引用源。 斗 錯誤 !未找到引用源。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 11 3 工作裝置的設(shè)計 工作裝置的設(shè)計需根據(jù)要求確定其結(jié)構(gòu)方案，進而確定其各部件的尺寸以及鉸點位置，最后還應(yīng)對其作業(yè)尺寸和工作臂的強度以及挖掘力的大小進行校核，確保其滿足要求。 作裝置總體方案的選擇 工作裝置總體方案的選擇主要包括工作裝置總體結(jié)構(gòu)的選擇 ,動臂、斗桿和鏟斗結(jié)構(gòu)形式的選擇以及各個 油缸鉸點的布置形式的選擇。 1、 工作裝置的總體結(jié)構(gòu) 圖 3作裝置總體結(jié)構(gòu)圖 2、動臂、斗桿和鏟斗結(jié)構(gòu)形式的選擇 a) 動臂是挖掘機工作裝置的主要部件，可分為整體式和組合式。整體式動臂結(jié)構(gòu)簡單，重量輕而強度好具有良好的工作性能；組合式動臂重量大，制造成本也 高，現(xiàn)一般僅作為 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 12 特殊配置使用。所以選用整體式動臂。 整體式動臂又有整體直動臂和整體彎動臂這兩種。其中整體直動臂構(gòu)造簡單、重量輕、容易生產(chǎn)，主要用于懸掛式挖掘機，但不能獲得較大的挖掘深度，不適用于通用挖掘機；整體彎動臂是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式，可獲得較大的挖掘深度，但降低了卸土高度，這個正符合挖掘機反鏟作業(yè)的要求 [7]。所以，本次設(shè)計選用整體彎動臂。 b)斗桿也有整體式和組合式這兩種形式。其中組合式不常用，大多數(shù)挖掘機都采用整體式，當(dāng)需要調(diào)節(jié)斗桿長度或杠桿比時采用更換斗桿或設(shè)置 2～ 4 個 鉸鏈孔的方法。因此也采用整體式。 c)反鏟式挖掘機采用的鏟斗形式，其形狀和尺寸參數(shù)的合理性選擇對挖掘機的作業(yè)效果往往有很大影響。挖掘機的作業(yè)工況各種各樣，只用一個鏟斗很難完成所有的工況作業(yè)。所以為了滿足不同工況的作業(yè)需求，并能盡可能的提高作業(yè)效率，在同一反鏟裝置上可配幾種甚至幾十種不同結(jié)構(gòu)和容量的鏟斗，如圖 3本次設(shè)計所采用的反鏟斗常用鏟斗形式。 圖 3斗的常用形式 裝設(shè)斗齒可以增大鏟斗挖掘時所產(chǎn)生的壓力，從而增大切削力，使鏟斗更好的破碎或挖掘物料。鏟斗的斗齒大都采用裝配形式，其結(jié)構(gòu)形式有螺栓連接式和橡膠卡銷式 [8]如圖3-3(a)和 (b)所示。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 13 圖 3齒連接方式 （ a) 螺栓連接式 （ b) 橡膠卡銷式 經(jīng)比較（ a）的結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單，強度和剛度都比較好，所以選擇（ a)安裝方式。 3、 確定動臂、斗桿、鏟斗油缸的鉸點布置 a) 3種動臂油缸的布置方式 其中， a 和 b 比較常見， c 和 d 不常見。 a 的特點是不會消弱動臂的結(jié)構(gòu)強度，但會影響動臂的運動范圍， b 則與之相反，并能產(chǎn)生較大的挖掘力，但要采用雙液壓缸形式?？紤]到本次設(shè)計的挖掘機需要較大的挖掘力，所以動臂油缸的布置方式選用 b,使用雙油缸。 b)斗桿油缸的布置方式如圖 3示： 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 14 圖 3桿油缸的布置方式 C)鏟斗與鏟斗液壓缸的連接形式有四連桿機構(gòu)和六連桿機構(gòu)這兩種，如圖 3示。其中四連桿機構(gòu)的連接方式是鏟斗直接鉸接于鏟斗液壓缸，特點是鏟斗轉(zhuǎn)角較小，但可以獲得較大的工作力矩；六連桿機構(gòu)的連接方式是鏟斗通過連桿與鏟斗液壓缸鉸接，其特點是當(dāng)液壓缸活塞桿行程相同時，鏟斗能夠得到較大的轉(zhuǎn)角從而來改善整個機構(gòu)的傳動特性。 圖 3斗的連接方式 圖 3a）為直接連接，鏟斗、斗桿與鏟斗液壓缸組成四連桿機構(gòu)。圖 3b）中 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 15 液壓缸通過一個搖桿和一個連桿與鏟斗相連，與斗桿組成六連桿機構(gòu)。圖 3c）和（ d）的鉸接形式相似 相似，與（ b）的區(qū)別在于前者液壓缸活塞桿鉸接于搖桿兩端之間。因為（ b）形式能讓鏟斗獲得較大挖掘力，所以選用（ b）圖所示的連接方式。 工作裝置的結(jié)構(gòu)尺寸主要包括鏟斗、斗桿和動臂的尺寸以及各鉸點的位置。 1、鏟斗參數(shù)的選擇 圖 3斗形示意圖 斗容量 q，平均斗寬 B，轉(zhuǎn)斗挖掘半徑 R 和轉(zhuǎn)斗挖掘裝滿轉(zhuǎn)角 錯誤 !未找到引用源。 2?（這里令? 錯誤 !未找到引用源。）四者之間有以下幾何關(guān)系：（見【 2】 21 ( 2 s i n 2 )2 B K? ? ?? 錯誤 !未找到引用源。 （ 3 式中： 土壤松散系數(shù) ,近似值取 因我國標(biāo)準(zhǔn)斗容 q 指堆尖容量，所以裝滿系數(shù)可不再考慮。平均斗寬 B 可根據(jù)【 2】 2鏟斗平均斗寬統(tǒng)計值和推薦范圍）查得 q=，取 B=因為 1 E 隨著 B 和 R 的變大而減小。但 B 和 R 大到一定程度，綜合反應(yīng)到 2? 錯 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 16 誤 !未找到引用源。 ﹤ 900 以后 E 的減小減緩。顯然 B 和 R 無限增大會導(dǎo)致 q=0，鏟斗變?yōu)槠桨?。?B 的增大使附加載荷引起的對工作裝置的扭矩和水平彎矩隨之增大，從而對工作裝置的結(jié)構(gòu)強度和剛度的要求更高。全面考慮有關(guān)因素，可取 2? =900～ 1000。如果 2? ﹥ 1000 則 大；如果 2? ﹤ 900，則 B 和 R 太大。所以取 2? =960。 因此由式 3： R= 2( s i n 2 )90 ??錯誤 !未找到引用源。 所以 R= 式中 鏟斗挖掘阻力 ， E—— 鏟斗挖掘時挖掘 1積的土所耗費的能量稱為鏟斗挖掘能容量 。 鏟斗上兩個鏟點 K 與 Q 之間距離大影響鏟斗機構(gòu)傳動特性，太小則影響鏟斗結(jié)構(gòu)剛度，一般取特性參數(shù)2k=錯誤 !未找到引用源。 /R=鏟斗轉(zhuǎn)角較大時，錯誤 !未找到引用源。 取較小值。一般取10 9 5 1 1 5K Q V? ? ? ?。根據(jù)實際情況取 錯誤 !未找到引用源。 =0 100? ?。即 錯誤 !未找到引用源。 =2 2、動臂和斗桿尺寸的確定 動臂與斗桿的長度比為 2 時稱為長動臂短斗桿方案，當(dāng) 屬于短動臂長斗桿布置方案， 2 之間稱為中間比例方案 [9]。對于沒有特殊要求的挖掘機，一般取中間比例方案，即取特性參數(shù)。 13未找到 引用源。 =2，這里取 根據(jù)前面經(jīng)驗公式計算結(jié)果并參考現(xiàn)代 15液壓挖掘機的作業(yè)參數(shù)，初步選取最大挖掘半徑 500統(tǒng)計，最大挖掘半徑 一般于1 2 3l l l??錯誤 !未找到引用源。 的和很接近，因此在32】 驗公式計算： 11211?? ? (3 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 17 1 1 3l K l??(3式中： 1l—— 動臂長，即尺寸 , 錯誤 !未找到引用源。 —— 斗桿長，即尺寸 ， 錯誤 !未找到引用源。 —— 鏟斗尺寸 R, — 最大挖掘半徑， 由此計算得 : 錯誤 !未找到引用源。 2 9 5 0 0 1 3 6 0 29071 1 . 8l m m????, 初步選定2 2900l m m?錯誤 !未找到引用源。 ； 錯誤 !未找到引用源。 ，初步選定 錯誤 !未找到引用源。 。 動臂的彎角1?一般可取 錯誤 !未找到引用源。 =1200～ 1400，彎角大可增加挖掘深度，但降低了卸載高度，太小則對強度不利，針對實際情況，可初步確定 錯誤 !未找到引用源。=1200。 圖 3鉸點位置 到此，動臂和斗桿的基本長度和彎角已經(jīng)確定，其余各部分的具體參數(shù)，可參照現(xiàn)代列液壓挖掘機進行類比做仿形設(shè)計，并結(jié)合本次設(shè)計要求，運用 維技術(shù)對工作裝置進行建模分析，優(yōu)化各鉸點的位置如圖 3示，進而得到各部分的尺 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 18 寸如下表所示： 表 3部件鉸點的距離 工作裝置組成 距離（ 鏟斗 630 90 00 00 斗桿 900 48 78 00 867 429 452 810 動臂 200 405 495 384 256 022 1 120? ?錯誤 !未找到引用源。 機體 88 至此，工作裝置的基本尺寸和鉸點位置已全部確定。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 19 4 工作裝置的強度校核 液壓挖掘機主工作裝置在作業(yè)時其各結(jié)構(gòu)件的受力情況會隨著其位置的變化而不同，所以在這里僅計算在最不利工況情況下工作裝置的受力，進而對主要零部件進行強度校核。 液壓挖掘機反鏟裝置工作時既可用鏟斗液壓缸挖掘（簡稱轉(zhuǎn)斗挖掘），也可用斗桿液壓缸挖掘（簡稱斗桿挖掘），或作復(fù)合動作挖掘。一般認為當(dāng)挖掘機的斗容量小于 在土質(zhì)松軟地作業(yè)時以轉(zhuǎn)斗挖掘為主，反之則以斗桿挖掘為主 [16]。本次設(shè)計的挖掘機斗容為 要求 挖掘 Ⅳ 土壤，所以本設(shè)計中以斗桿挖掘為主。 在不同的位置挖掘阻力也不同，這里僅選阻力最大的位置。 根據(jù)【 2】 00= 0 7 4??阻（ 5 式中 K—— 挖掘比阻力 ， K=20～ 30N/ q—— 鏟斗容量； 0?—— 斗桿挖掘時的切削半徑，由 ?？芍?錯誤 !未找到引用源。 = 錯誤 !未找到引用源。 —— 斗桿在挖掘過程中的總轉(zhuǎn)角，一般 錯誤 !未找到引用源。=50 ～ 80 ，取 錯誤 !未找到引用源。 =75 ； 土壤松散系數(shù)， 當(dāng) K 取最大值時得最大挖掘阻力，計算得：8 液壓挖掘機的工作裝置由動臂、斗桿、鏟斗、連桿、搖桿和各種液壓缸組成。在對這 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 20 些零部件進行強度校核前，首 先應(yīng)該確定工作裝置的最不利工況，即在這工況下對某一零部件出現(xiàn)最大的應(yīng)力，將這個工況作為校核該零部件的依據(jù) [17]。 由于本次設(shè)計的挖掘機以斗桿挖掘為主，即斗桿挖掘力大于鏟斗挖掘力，所以應(yīng)選取斗桿液壓缸挖掘作為計算工況。參考文獻【 2】 ，本次設(shè)計采用以下位置 (圖 5行計算： （ 1）動臂位于動臂液壓缸 對鉸點 （ 2）斗桿位于斗桿液壓缸作用力臂最大處； （ 3）鏟斗位于 能夠產(chǎn)生最大挖掘力的位置； 該工況下工作裝置位置如圖 5示。圖中各參數(shù)如下（未注單位為 錯誤 !未找到引用源。 ，1 590S ?，2 600S ?錯誤 !未找到引用源。 ，3 5190S ?錯誤 !未找到引用源。 ，4 610S ?錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 ，5 1150S ?錯誤 !未找到引用源。 ，6 560S ?錯誤 !未找到引用源。 ，7 670S ?錯誤 !未找到引用源。 ，9 680S ?，1 2950L ?錯誤 !未找到引用源。 ，2 5470L ?錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 ，3 5570L ?錯誤 !未找到引用源。 ，4 1630L ?錯誤 !未找到引用源。 ，5 3130L ?，6 950L ?，7 630L ?，1 N?錯誤 !未找到引用源。 ，2 7 G K N?錯誤 !未找到引用源。 ， 錯誤 !未找到引用源。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 21 圖 5不利工況尺寸圖 在此工況下挖掘機工作裝置上的作用力僅有工作裝置各部分的自身重量 (動 臂重 桿重 斗重 作用于鏟斗齒上的挖掘阻力。各液壓油缸的工作狀態(tài)為：斗桿液壓缸液壓缸以主動力 作，鏟斗液壓缸承受被動作用力 臂液壓缸承受閉鎖力 各液壓缸所能產(chǎn)生的最大力按下式計算： 24F A P D p?? ? ? 錯誤 !未找到引用源。 (5式中 D—— 液壓缸的缸徑 p—— 液壓油作用力 已知各液壓缸的缸徑均為 100統(tǒng)壓力 p=25此各液壓缸所能產(chǎn)生 的最大力為： 21 2 3 1 0 0 2 5 1 9 6 . 2 54F F F K N?? ? ? ? ? ?錯誤 !未找到引用源。 將鏟斗作為獨立體，按對鉸點 H 的力矩平衡方程 0?，求出鏟斗液壓缸的挖掘力1 241 3 1 3471 () S ? ? ? ? ? 1 6 0 0 6 1 0( 7 . 8 4 5 9 0 1 9 6 . 2 5 )1 6 3 0 6 4 0?? ? ? ? ? 將整個工作機構(gòu)作為整體體，按對動臂底部鉸點 A 的力矩平衡方程 0?錯誤 !未找到引用源。 求出鏟斗液壓缸的另一個挖掘力2 2 1 9 1 1 2 2 3 3 1 031 () S G L G L G L F ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?錯誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 22 1 ( 1 9 6 . 2 5 6 8 0 1 4 . 7 2 9 5 0 7 . 8 4 5 4 7 0 7 . 8 4 5 5 7 0 7 1 . 6 9 2 820)5190? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 錯誤 !未找到引用源。 將斗桿作 為獨立體，按對鉸點 F 的力矩平衡方程 ? ? 0 '2 1 5 2 7 3 5 2 661 () L F L G S G ? ? ? ? ? ? ? ?錯誤 !未找到引用源。 1 ( 7 1 . 6 9 3 1 3 0 1 1 . 7 9 6 3 0 7 . 8 4 1 1 5 0 7 . 8 4 5 6 0