畢業設計-1m3單斗液壓挖掘機總體及工作裝置設計-預覽頁

　

【正文】 器和激光導向相結合，實現挖掘機作業操縱的完全自動化。針對液壓挖掘機工作裝置的 CAD軟件也已經有了不少的研究。顯然挖掘機在整個工程機械行業中是產、銷量增長最快的機種之一。可以預見，隨著國家經濟建設的不斷發展，液壓挖掘機的需求量將逐年大幅度增長。因此，可以肯定液壓挖掘機的發展空間很大。截止到 2021年 8月底全國挖掘機的銷量已超過 13000臺，超 2021年全年的銷售數。當今計算機廣泛應用于機械設計中，挖掘機工作裝置設計得到了很快的發展。 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： 1m3單斗液壓挖掘機總體及工作裝置設計 2 （ 1）、開發多品種、多功能、高質量及高效率的挖掘機。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。 （ 7）、迅速拓展電子化、自動化技術在挖掘機上的應用。自改革開放以來，國產液壓挖掘機行業進入了一個快速發展的重要階段。因此，國內液壓挖掘機市場大部分被國外產品所占據的局面長期得不到改善。 目前， 液壓挖掘機的研究與發展應致力解決三個基本問 題： （ 1）著眼于動力、傳動系統的改進以達到高效節能，提高機器的生產率和降低工作損耗，減少對環境的污染； （ 2）局部操作控制自動化到整機完全自動化甚至智能化發展； （ 3）改善操作者的勞動條件和操作安全性。 （ 2） 雖然世界各國的研究水平參差不齊，但是多數處在實驗室階段，或從成本的角度考慮采用伺服閥進行控制，與工程實際差距較大；對挖掘機工作裝置的研究是在靜態下進行的，忽略慣性的影響，所以在實際工程中也是不是用的；多數研究中都沒有考慮到系統的節能問題，很難將研究結果在實際中進 行推廣。 （ 1）分析和擬定設計任務書，確定設計思想和原則，并提出設計結構方案的初步思想。 （ 5）挖掘機工作裝置各主要機構的強度校核。第三就是各個鉸鏈點如何確定。鏟斗油缸的內徑 3D =120mm,活塞 5 桿的直徑 3d =85mm，又由按經驗公式選各缸全伸長度 與全縮長度之比 ??? ??? 。 單斗液壓挖掘機是一種采用液壓傳動并以一個鏟斗進行挖掘工作的機械，它是機械傳動單斗挖掘機的基礎上發展而來的，是目前挖掘機中重要的品種。 圖 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。 圖 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，即工作裝置的 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 L L L3 為某一確定值的時，工作裝置也就能夠確定。所以動臂采用整體式彎動臂，這種結構目前應用最廣泛，其主要特點是制造方面，成本低，質量輕， 7 能有較大的動臂彎角，裝載作效率高，挖 掘深度較大，配用加長可調斗桿，可以很好地完成垂直壁面的挖掘作業，而且所挖掘的壁面平直整潔。由自由式活塞桿端部與動臂的鉸點設在動臂箱體的中間，這樣雖然削弱了動臂的結構強度，但不影響以、動臂的下降幅度。 3 動臂機構參數的計算及校核 根據圖 ，即工作裝置的結構簡圖來計算出動臂，斗桿，連桿及鏟斗的基本參數。 1m3單斗液壓挖掘機總體及工作裝置設計 8 由經驗公式參考其它同斗容機型，初選特性參數 41423 ?? llK 鉸點 A單坐標的選擇： 由底盤和轉臺結構，并結合同斗容其它機型的測繪，初選： mmX A 400? mmYA 1100? 1l 、 2l 、 3l 的計算 由統計分析可知，最大挖掘半徑 1R 的值與 321 lll ?? 的值很近，由已經給定的最大挖掘半徑 1R 和 3l 與 1K 計算與選取就可以得到另外兩個尺寸。要求適用性強而又無配套替換構件的或可調結構的反鏟常取中間比例方案。 41l 的計算公式如下： 9 1323141 c os21 ?KK ll ??? 代入數值可得 41l =2780mm 333641342 ?? lKl mm 同樣在 CZF? 中，由余弦定律得： 41422412124239 2c osc os ll lllZ F C ?? ????? ? 解上式可得 o39 278 9 r c c o sFC ???? Z? 同樣可以得到 oooo 3327120180Z C F ????? 5l 的計算 動臂液壓缸全伸與全縮時的力臂 4K 按不同的情況下 選取，如前所述，專用反鏟取 4K ，所以在這里取 ?K 。 1m3單斗液壓挖掘機總體及工作裝置設計 10 BCZ? 取決于液壓缸布置形式，如圖 。 由（ 37）和（ 38）兩式可知： mmlL in1 ??? ? mmLL in1m a x1 ???? ? mmLl 4 0 9 3 in17 ???? ? 前面已經確定了動臂的選型為整體彎動臂，則還要一個重要的參數是在動臂轉彎處的高度，通過相同容量的挖掘機進行類比可知，初步定這個高度為 mmH 800? 。在此處，則是先要求出工作裝置各個部分的重量 。 第二：保證斗桿液壓缸有必要的閉鎖能力。在滿足工作范圍和運輸要求的前提下此值應盡可能小些，對以斗桿挖掘為主的中型機更應注意到這一點。要得到較大的平均挖掘力，就要盡量減少 max2? ，除取 omax2 110?? 由圖 ： )2s in(2 m a x29m in22m in2 ?? lLL ?? 1)2s in (22m ax29m in2 ?? ??lL mmL in2 ? 而 mmLL 3 4 1 22m in2m a x2 ?? ? 同樣由圖 ，由余弦定理知： )2110c os (2 9m in29m in28 ?????? ??lLlLl 解得 ： mml 28088 ? 斗桿上 EFQ? 取決于結構因素和工作范圍（如圖 ），一般在 ??? 170130 之間，初定 ??? 150EFQ ，同樣的動臂上的 DFZ? 也是結構尺寸，并按結構因素，可初選??? 10DFZ 1m3單斗液壓挖掘機總體及工作裝置設計 18 斗桿要受到彎矩的作用，故要找出斗桿的最大彎矩進行設計計算。 4）側齒挖掘時收到橫向力 kW 的作用。 4）挖掘阻力對稱于鏟斗，無側向力 kW 的作用。2r ： mmlr os339。1 C F Vlr 法向阻力 2W 決定于動臂油缸閉鎖力 1F ： 前面以求得 NF 51 ?? 取整個工作裝置為研究對象，則有 ? ?0CM 即 0)( 39。2 ???????? FQGrXGllWEFP FQg 代入已知數值解得： NP g 539。2 gPP ?? 說明閉鎖力中足夠，滿足要求。 圖 同第一工況的分析一樣，可以得到以下的向量： 向量 ???? 向量 ??? 同理可得斗桿和鏟斗的力分別解得： NW 51 ?? NW 52 ?? NR N ??? NRK ?? NRQX ??? NRNy ??? mNM QX ??? mNM Qy ??? NR NX ?? NRNy ?? NM F ?? 各種參數意義如工況一相同。斗底的縱向剖面形狀適合于各種物料的運動規律。 結構基本 參數 的計算 1m3單斗液壓挖掘機總體及工作裝置設計 26 圖 圖中三角形 OGE 為等腰三角形， OA段直線， AB弧為拋物線， A點到直線 EB的距離為 H，拋物線定點高度為 L，一般取 H=L，根據一般的取值范圍，斗尖尖角??? 25~20? ，斗側臂角 ??? 50~30? ， 包角 ??108? 。 在本設計中，銷軸所選用的材料為 CrMo42 ，其耐磨，在熱處理后有著良好的綜合機械性能。并在運動學分析的基礎上，對反鏟裝置各機構參數進行了分析計算。 （ 3）、分析了轉斗挖掘阻力及鏟斗挖掘阻力的影響因素，分析了挖掘力的三個層面，并在此基礎上進一步討論了整機復合挖掘力的分析計算過程。 通過本次畢業設計，我感受到自己應用基礎基礎知識及專業知識解決問題的能力，有了很大的提高，并且這次畢業設計的選題，是一個非常典型的工程機械，因此，是在我即將工作之前，一次很重要的演練、我想，通過這次畢業設計，到了工作單位后，我將能夠更快的適應工作崗位和工作要求。從尊敬的導師身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業知識，也學到了做