液壓挖掘機反鏟工作裝置設計畢業論文(已修改)

　

【正文】 液壓挖掘機反鏟裝置設計 摘要：液壓挖掘機是一種重要的工程機械，它的廣泛應用對于減輕勞動量，保證工程質量，加快工程進度，提高勞動生產率起了巨大的作用。反鏟工作裝置由動臂，斗桿，動臂液壓缸，斗桿液壓缸和鏟斗液壓缸組成。 本文根據液壓挖掘機反鏟裝置的結構特點和工作原理，對其各主要機構進行了運動學分析。并在此基礎上，根據設計說明書的設計要求，結合各機構的工作特點和設計要求，在對各機構分析計算的同時，結合構件已知尺寸參數，算出各機構中構件的其它參數，為各構件的結構設計提供數據支撐。挖掘力是衡量挖掘機挖掘能力的重要參數。挖掘力是由各液壓缸中的油液壓力提供的，是主動力。最大挖掘力的實現受諸多因素的制約，它是工作裝置各鉸點受力分析的基礎。挖掘阻力不僅與鏟斗的尺寸形狀有關，還與挖掘對象有關，是兩者的綜合反映。 關鍵詞： 液壓挖掘機 反鏟裝置 運動分析 參數設計 力學分析 The Design for Backhoe Equipment of the Hydraulic ExcavatorStudent name : Class: Supervisor: Abstract: Hydraulic excavator is an important engineering machinery. Its wide application played a tremendous role to reducing the volume of labor and to ensuring project quality and to accelerating progress and to increasing productivity. Backhoe working devices is made up of a moving arm and a fighting pole and shovel and a hydraulic tank of moving arm and a hydraulic tank of fighting pole and a hydraulic tank of shovel. Based on the hydraulic excavator backhoe device characteristics and the structure of principle , to all the major institutions of the kinematic analysis . On this basis , in accordance with the design specification design requirements , with the bodies of the characteristics and design requirements , in terms of the various agencies at the same time , bining elements of known size parameters , calculated in the ponent agencies of other parameters , for various ponents , The shape of design data support.Mining is a measure of the ability of excavators digging the important parameters. Mining is done by the hydraulic cylinder of the pressure on the oil , is initiative , the largest excavation of the realization by many factors , it is also working device to hinge point Analysis of the foundation . Mining resistance not only reflect the size of bucket shape , but also with the excavation of the object , is a prehensive reflection of the two.Keyword： hydraulic excavator backhoe device motion analysis design parameters mechanical Signature of Supervisor:目 錄1 前言 課題背景及目的 1 國內外研究狀況 1 論文構成及研究內容 32 挖掘機工作裝置的總體設計 工作裝置構成 4 動臂及斗桿的結構形式 5 動臂油缸與鏟斗油缸的布置 6 鏟斗與鏟斗油缸的連接方式 6 鏟斗的結構選擇 7 原始幾何參數的確定 83 挖掘機的工作裝置詳細的機構運動學分析 動臂運動分析 11 斗桿的運動分析 12 鏟斗的運動分析 13 13 15 164 工作裝置各部分的基本尺寸計算和驗證 鏟斗各參數的確定 17 17 17 動臂機構參數的確定 18 斗桿機構基本參數的選擇 20 鏟斗機構基本參數的選擇 21 21 215 工作裝置結構設計 挖掘阻力分析 23 23 24 斗桿的結構設計 25 25 30 動臂結構設計 32 33 36 39 鏟斗的設計 43 43 44 挖掘機工作裝置油缸推力 44 44 45 45 銷軸與襯套的設計 46 46 46 466 結論參考文獻 48致 謝 49附錄：三維建模,裝配截圖 50液壓挖掘機反鏟裝置設計1前言 液壓挖掘機是一種重要的工程機械，廣泛應用于工業與民用建筑、交通運輸、水利電氣工程、農田改造、礦山采掘以及現代化軍事工程等行業的機械化施工中，對減輕繁重的體力勞動、保證工程質量、加快建設速度、提高勞動生產率起著十分巨大的作用。 反鏟式液壓挖掘機工作裝置是一個較復雜的空間機構，國內外對其運動分析、機構和結構參數優化設計方面都作了較深入的研究，具體的設計特別是中型挖掘機的設計已經趨于成熟。我國挖掘機械行業近年來雖有很大的發展，但從產品的種類、數量和技術性能及制造質量上都還不能滿足現代化建設發展的要求，迅速地提高挖掘機械的設計、研究和生產的技術水平是當前挖掘機械行業所面臨的迫切而艱巨的任務。所以非常有必要提高挖掘機工作裝置的可靠性，對結構進行優化、減輕工作裝置重量、提高工作效率、減少能耗，從而提高挖掘機生產企業的設計水平和自主開發能力。我國的挖掘機生產起步較晚，從1954年撫順挖掘機廠生產的第一臺斗容量為1的機械式單斗挖掘機至今，大體上經歷了測繪仿制、自主研制開發和發展提高等三個階段。新中國成立初期，以測繪仿制前蘇聯20世紀30～40年代的W50W50W100W1002等型機械式單斗挖掘機為主，開始了我國的挖掘機生產歷史。由于當時國家經濟建設的需要，先后建立起十多家挖掘機生產廠。1967年開始，我國自主研制液壓挖掘機。早期開發成功的產品主要有上海建筑機械廠的WY100型、貴陽礦山機器廠的WY60型、合肥礦山機器廠的WY60挖掘機等。隨后又出現了長江挖掘機廠的WY160型和杭州重型機械廠的WY250型挖掘機等。他們為我國液壓挖掘機行業的形成和發展邁出了極其重要的一步。到20世紀80年代，我國挖掘機生產廠已有30多家，生產機型達40余種。中、小型液壓挖掘機已形成系列，～25立方米等12個等級、20多種型號，～、12機械傳動單斗挖掘機，1隧道挖掘機，4長臂挖掘機，1000每小時的排土機等。但總的來說，我國挖掘機生產的批量小、分散，生產工藝及產品質量與國際先進睡睡水平相比，有很大差距。工業發達國家的挖掘機生產較早，法國、德國、美國、俄羅斯、～40單斗液壓挖掘機的主要生產國，從20世紀80年代開始生產特大型挖掘機。 是世界上目前最大的挖掘機。 從20世紀后期開始，國際上挖掘機的生產向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動化的方向發展。（1）、開發多品種、多功能、高質量及高效率的挖掘機。（2）、迅速發展全液壓挖掘機，不斷改進和革新控制方式，使挖掘機由簡單的杠桿操縱發展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣操縱，利用電子計算機控制接收器和激光導向相結合，實現挖掘機作業操縱的完全自動化。（3）、采用新技術、新工藝、新結構、系列化、通用化發展速度。(4)、更新設計理論，提高可靠性，延長使用壽命。美、英、日等國家推廣采用有限壽命設計理論，以替代傳統的無限壽命設計理論和方法，并將疲勞損傷積累論、斷裂力學、有限元法、優化設計、電子計算機控制的電液伺服疲勞試驗技術、疲勞強度分析方法等先進技術應用于液壓挖掘機的強度研究方面，促進了產品的優質高效和競爭力。美國提出了考核動強度的動態設計分析方法，并建立了預測產品失效和更新理論。日本制定了液壓挖掘機構件的強度評定程度周期，加快了液壓挖掘機更新換代的進程，并提高其可靠性和耐久性。例如，液壓挖掘機的運轉率達到85%～95%，使用壽命超過1萬小時。（5）、加強對駕駛員的勞動保護，改善駕駛員的勞動條件。液壓挖掘機采用帶有墜物保護結構和傾翻保護結構的駕駛室，安裝可調節的彈性座椅，用隔音措施降低噪聲干擾。（6）、進一步改進液壓系統。（7）、迅速拓展電子化、自動化技術在挖掘機上的應用。20世紀70年代，為了節省能源消耗減少對環境污染，是挖掘機的操作輕便和安全作業，降低挖掘機噪音，改善駕駛員工作條件，逐步在挖掘機上應用電子和自動控制技術。隨著對液壓挖掘機的工作效率、節能環保、操作輕便、安全舒適、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了機電液一體化在挖掘機的應用，并使其各種性能有了質的飛躍。 論文構成及研究內容本論文主要對由動臂、斗桿、鏟斗、銷軸、連桿機構組成挖掘機工作裝置進行設計。具體內容包括以下五部分:(1) 挖機工作裝置的總體設計。(2) 挖掘機的工作裝置詳細的機構運動學分析。(3) 工作裝置各部分的基本尺寸的計算和驗證。(4) 工作裝置主要部件的結構設計及仿真設計。(5) 銷軸的設計及螺栓等標準件進行選型。2 挖掘機工作裝置的總體設計液壓挖掘機的作業過程是以鏟斗的切削刃切削土壤并將土裝入斗內。斗裝滿后提升，回轉到卸土位置進行卸土。卸完后鏟斗再轉回并下降到挖掘面進行下次挖掘。本文主要對工作裝置的反鏟裝置進行分析。 工作裝置構成液壓挖掘機工作裝置基本組成及傳動示意圖，反鏟工作裝置由鏟斗、連桿、斗桿、動臂、相應的三組液壓缸等組成，液壓挖掘機的工作裝置組圖如圖21所示。1斗桿油缸；2 動臂； 3油管； 4動臂油缸； 5鏟斗； 6斗齒； 7側板；8連桿； 9曲柄： 10鏟斗油缸； 11斗桿.圖21 工作裝置組成圖 動臂下鉸點鉸接在轉臺上，通過動臂缸的伸縮，使動臂連同整個工作裝置繞動臂下鉸點轉動。依靠斗桿缸使斗桿繞動臂的上鉸點轉動，而鏟斗鉸接于斗桿前端，通過鏟斗缸和連桿則使鏟斗繞斗桿前鉸點轉動。 挖掘作業時，接通回轉馬達、轉動轉臺，使工作裝置轉到挖掘位置，同時操縱動臂缸小腔進油使液壓缸回縮，動臂下降至鏟斗觸地后再操縱斗桿缸或鏟斗缸，液壓缸大腔進油而伸長，使鏟斗進行挖掘和裝載工作。鏟斗裝滿后，鏟斗缸和斗桿缸停動并操縱動臂缸大腔進油，使動臂抬起，隨即接通回轉馬達，使工作裝置轉到卸載位置，再操縱鏟斗缸或斗桿缸回縮，使鏟斗翻轉進行卸土。 挖掘機工作裝置的大臂與斗桿是變截面的箱梁結構，鏟斗是由厚度很薄的鋼板焊接而成。各油缸可看作是只承受拉壓載荷的桿。根據以上特征，可以對工作裝置進行適當簡化處理。則可知單斗液壓挖掘機的工作裝置可以看成是由動臂、斗桿、鏟斗、動臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸及連桿機構組成的具有三自由度的六桿機構，三維裝配圖如圖22。圖22 挖掘機三維裝配圖 挖掘機的工作裝置經上面的簡化后實質是一組平面連桿機構，自由度是3，工作裝置的幾何位置由動臂油缸長度L斗桿油缸長度L鏟斗油缸長度L3決定，當LLL3為某一確定的值時，工作裝置的位置也就能夠確定。 動臂及斗桿的結構形式動臂是工作裝置中的主要構件，斗桿的結構型式往往取決于動臂的結構型式。反鏟動臂可以分為整體式和組合式兩類。整體式動臂有直動式和組合式兩類。直動式臂結構簡單，輕巧，布置緊湊，主要用于懸掛式挖掘機。采用整體式彎動臂有利于得到較大的挖掘深度，它是專用反鏟裝置的常見形式。整體式彎動臂在彎曲處的結構形式和強度值得注意，近年來懸掛式挖掘機出現了小彎臂的結構形式，是直動臂的改良，動臂的箱型結構可以不用開口，動臂和斗桿油缸及管路的布置也比較方便。整體式動臂結構簡單，價廉。剛度相同時結