畢業(yè)設(shè)計-1m3單斗液壓挖掘機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(更新版)

　　

【正文】 。一般來說希望液壓缸在全行程中產(chǎn)生的斗齒挖掘力始終大于正常挖掘阻力；液壓缸全伸時的作用力矩應(yīng)足以支撐滿載逗和斗桿靜止不動；液壓缸作用力臂最大時產(chǎn)生的最大斗齒挖掘力大于要求客服的最大挖掘阻力。 8l 和 9l 的計算 根據(jù)斗桿挖掘阻力的計算，并參考國內(nèi)外同型機(jī)器斗桿挖掘力值，按要求的最大挖掘力確定斗桿液壓缸的最大作用力臂 9l ，取整個斗桿為研究對象，可得斗桿油缸最大作用力臂的表達(dá)式為： 232m a x92 )(m a x P llPle G ??? 參考同型號挖掘機(jī)得挖掘力值 KNPG ax ? 代入已知數(shù)值得 mml 7819 ? 如圖 ，斗桿液壓缸初始力臂 20e 和最大力臂 max2e 之比是斗桿擺角 max2? 的余弦函數(shù)，則存在以下式子 ： 17 2c o s2c o sm a x29m a x28m a x220 ???? llee 可見 9l 已定時 max2? 愈大， 2e 和 20e 就愈小，即平均挖掘力就越小。 3）鏟斗齒尖位于 F， Q兩鉸點(diǎn)的連線上或鏟斗位于最大大挖掘力的位置。1r ： ?????? 2 3 i 3 0 3s i n139。239。 、鋼板厚度、許用應(yīng)力的選取 由經(jīng)驗統(tǒng) 計和其它同斗容機(jī)型的測繪，取斗桿寬度 mma 3402 ? 挖掘機(jī)所用的鋼板在我國一般為 8— 15mm，初選地板厚度 mmm 14? ，側(cè)板厚度mmn 14? 在挖掘機(jī)選用的結(jié)構(gòu)一般選 Q345，其有足夠的屈服極限和良好的機(jī)械性能，其屈服極限 Mpas 345?? ，在斗桿中安全系數(shù) ?n ，則斗桿的許用應(yīng)力： ? ? Mpan s ??? ?? 5 鏟斗機(jī)構(gòu) 的選型及參數(shù)的確定 鏟斗結(jié)構(gòu)形狀和參數(shù)的合理選擇對挖掘機(jī)的作業(yè)效果影響很大，其滿足要求： 1）有利于物料的自動流動，鏟斗內(nèi)臂不宜設(shè)置橫向下凸緣、棱角。 由于 ? ???? ?? 2rFt 則 ? ???1Fr? （ 61） 在設(shè)計計算時 ，應(yīng)以所有工況中銷軸所受到的剪應(yīng)力最大值對銷軸進(jìn)行設(shè)計。 29 （ 2）、通過鏟斗參數(shù)的計算，確定了鏟斗結(jié)構(gòu)形式及尺寸；通過動臂機(jī)構(gòu)、斗桿機(jī)構(gòu)及鏟斗機(jī)構(gòu)的參數(shù)計算確定了各機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，為下步的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了數(shù)據(jù)支撐。在我的學(xué)業(yè)和論文的研究工作中無不傾注著導(dǎo)師辛勤的汗水和關(guān)心。在此我要向我的導(dǎo)師致以最衷心的感謝和深深的敬意。 （ 4）、分析了挖掘機(jī)反鏟裝置的連桿機(jī)構(gòu)和斗桿的各個關(guān)鍵點(diǎn)的受力，從而為下一步實體設(shè)計和強(qiáng)度校核提供了可靠的參考數(shù)據(jù)，具有一定的實際意義。銷軸設(shè)計成一端帶軸肩，另一端設(shè)計成帶有內(nèi)螺紋盲孔，與六角法蘭式螺栓連接，由于銷軸在重載的較惡劣工況中工作，故選擇 Mpa160][ ?? 。 2）要使物料易于卸盡。 橫向挖掘力 KW 的求解： 橫向挖掘力 KW 由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)制動器所承受，即 kW 的最大值決定于回轉(zhuǎn)平臺的制動力矩，故先要計算出制動力矩。120211 ???? ? rWrWGMeF iC 帶入求得的數(shù)值得： NW 52 ?? 斗桿油缸作用力 39。 在這個工況下斗桿可能存在最大的矩， 受到的應(yīng)力也可能最大。根據(jù)分析和以往的實驗表明，在鏟斗進(jìn)行挖掘時，產(chǎn)生最大的彎矩的工況肯能有以下兩個： 第一工況位置，其滿足以下條件： 1） 動臂處于最低位置，即動臂油缸全縮。對于以轉(zhuǎn)斗挖掘力為主的中小型反鏟，選擇都桿機(jī)構(gòu)參數(shù)時必須注意轉(zhuǎn)斗挖掘時斗桿液壓缸的閉鎖能力，要求在主要挖掘區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)斗液壓缸的挖掘力能得到充分的發(fā)揮。 對此動臂機(jī)構(gòu)的全部參數(shù)初步選出。 11? 的取值對特性參數(shù) 4K 和最大挖掘深度 max1H 及最大挖掘高度 max2H 有影響，加大 11? 會使 4K 減少或 max1H 增大，這是符合反鏟作業(yè)要求，因此基本用作反鏟的小型機(jī)常取 o11 60?? 。 特性參數(shù) 1K ,對于一定的工作尺寸而言，動臂與斗桿之間的長度可在很大范圍內(nèi)選擇。并且布置中 ，油缸在動臂的兩側(cè)各裝一只，這樣的雙動臂在結(jié)構(gòu)上起到加強(qiáng)盤作用，以彌補(bǔ)前面的不足，具體結(jié)構(gòu)如圖 。 動臂分為整體式和組合式，因整體式動臂結(jié)構(gòu)簡單，價廉，剛度相同時結(jié)構(gòu)重量輕，所以大多數(shù)挖掘機(jī)采用整體式動臂。 在建筑工程，交通工程 ，露天工程，水利設(shè)施及現(xiàn)代軍事工程中都廣泛采用，是各種土方施工中重要的機(jī)械設(shè)備。 （ 3）作用力的 計算，這其中包括油缸作用力，還有斗桿的強(qiáng)度校核。 （ 2）挖掘機(jī)主要參數(shù)的確定。 雖然液壓挖掘機(jī)的發(fā)展很快，但是液壓挖掘機(jī)仍然存在著各種問題： （ 1） 控制精度的要求并不高，多數(shù)在 100mm 之內(nèi)，并不像其它領(lǐng)域機(jī)器人運(yùn)動控制要求到 10mm之內(nèi)，或者更高。出現(xiàn)了一批實力比較雄厚的生產(chǎn)企業(yè)如中國一拖、柳州工程機(jī)械廠、黃河工程機(jī)械廠、廣西玉柴股份有限公司等。 （ 5）、加強(qiáng)對駕駛員的勞動保護(hù)，改善駕駛員的勞動條件。針對液壓挖掘機(jī)工作裝置的 CAD軟件也已經(jīng)有了不少的研究。可以預(yù)見，隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，液壓挖掘機(jī)的需求量將逐年大幅度增長。截止到 2021年 8月底全國挖掘機(jī)的銷量已超過 13000臺，超 2021年全年的銷售數(shù)。 從 20世紀(jì)后期開始，國際上挖 掘機(jī)的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動化的方向發(fā)展： 1m3單斗液壓挖掘機(jī)總體及工作裝置設(shè)計 2 （ 1）、開發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率的挖掘機(jī)。 （ 7）、迅速拓展電子化、自動化技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用。因此，國內(nèi)液壓挖掘機(jī)市場大部分被國外產(chǎn)品所占據(jù)的局面長期得不到改善。 （ 2） 雖然世界各國的研究水平參差不齊，但是多數(shù)處在實驗室階段，或從成本的角度考慮采用伺服閥進(jìn)行控制，與工程實際差距較大；對挖掘機(jī)工作裝置的研究是在靜態(tài)下進(jìn)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(shù)研究中都沒有考慮到系統(tǒng)的節(jié)能問題，很難將研究結(jié)果在實際中進(jìn) 行推廣。 （ 5）挖掘機(jī)工作裝置各主要機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度校核。鏟斗油缸的內(nèi)徑 3D =120mm,活塞 5 桿的直徑 3d =85mm，又由按經(jīng)驗公式選各缸全伸長度 與全縮長度之比 ??? ??? 。 圖 挖掘機(jī) 工作裝置的大臂與斗桿是變截面的箱梁結(jié)構(gòu)，鏟斗是由厚度很薄的鋼板焊接而成。所以動臂采用整體式彎動臂，這種結(jié)構(gòu)目前應(yīng)用最廣泛，其主要特點(diǎn)是制造方面，成本低，質(zhì)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(diào)斗桿，可以很好地完成垂直壁面的挖掘作業(yè)，而且所挖掘的壁面平直整潔。 3 動臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的計算及校核 根據(jù)圖 ，即工作裝置的結(jié)構(gòu)簡圖來計算出動臂，斗桿，連桿及鏟斗的基本參數(shù)。要求適用性強(qiáng)而又無配套替換構(gòu)件的或可調(diào)結(jié)構(gòu)的反鏟常取中間比例方案。 1m3單斗液壓挖掘機(jī)總體及工作裝置設(shè)計 10 BCZ? 取決于液壓缸布置形式，如圖 。在此處，則是先要求出工作裝置各個部分的重量 。在滿足工作范圍和運(yùn)輸要求的前提下此值應(yīng)盡可能小些，對以斗桿挖掘為主的中型機(jī)更應(yīng)注意到這一點(diǎn)。 4）側(cè)齒挖掘時收到橫向力 kW 的作用。2r ： mmlr os339。2 ???????? FQGrXGllWEFP FQg 代入已知數(shù)值解得： NP g 539。 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(shù)意義如工況一相同。 結(jié)構(gòu)基本 參數(shù) 的計算 1m3單斗液壓挖掘機(jī)總體及工作裝置設(shè)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(diǎn)到直線 EB的距離為 H，拋物線定點(diǎn)高度為 L，一般取 H=L，根據(jù)一般的取值范圍，斗尖尖角??? 25~20? ，斗側(cè)臂角 ??? 50~30? ， 包角 ??108? 。并在運(yùn)動學(xué)分析的基礎(chǔ)上，對反鏟裝置各機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了分析計算。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，我感受到自己應(yīng)用基礎(chǔ)基礎(chǔ)知識及專業(yè)知識解決問題的能力，有了很大的提高，并且這次畢業(yè)設(shè)計的選題，是一個非常典型的工程機(jī)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(yè)設(shè)計，到了工作單位后，我將能夠更快的適應(yīng)工作崗位和