理學(xué)反鏟式挖掘機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

《理學(xué)反鏟式挖掘機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《理學(xué)反鏟式挖掘機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（49頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）安徽工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專 業(yè)： 車輛 工程 題 目：反鏟式挖掘機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) Backhoe digging institutions design of anti-shovel excavator作 者 姓 名： 導(dǎo)師及職稱： 導(dǎo)師所在單位： 機(jī)械與汽車工程學(xué)院 2012年 6 月 16 日安徽工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書2012 屆 機(jī)械與汽車工程學(xué)院車輛工程專業(yè)學(xué)生姓名： 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目中文：反鏟式挖掘機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)英文：Backhoe digging institutions design of anti-shovel excavator 原始資料一、

2、設(shè)計(jì)任務(wù):設(shè)計(jì)反鏟式挖掘機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)參數(shù)：斗容：0.4立方米；整機(jī)重量5噸；發(fā)動(dòng)機(jī)功率60千瓦。二、參考資料：1 同濟(jì)大學(xué)等. 單斗液壓挖掘機(jī)M. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，19832 劉希平等 工程機(jī)械構(gòu)造手冊(cè)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社3 何挺繼，朝勇. 現(xiàn)代公路施工機(jī)械M.北京：人民交通出版社4 許福玲，陳堯明. 液壓與氣壓傳動(dòng)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20075 高鵬. 挖掘機(jī)工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)D. 沈陽(yáng)：遼寧工程技術(shù)大學(xué)6 金海薇. 液壓挖掘機(jī)反鏟裝置的CAD/CAM研究D. 沈陽(yáng)：遼寧工程技術(shù)大學(xué)7 在圖書館、網(wǎng)絡(luò)上查找相關(guān)的教材、書籍和資料。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)內(nèi)容1、課題工程意

3、義本選題培通過對(duì)挖掘機(jī)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以達(dá)到簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少易損件，傳動(dòng)性能改善，工作平穩(wěn)、安全可靠，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置更加合理緊湊，操作簡(jiǎn)便，靈活，易于實(shí)現(xiàn)三化，提高質(zhì)量，降低成本，而且挖掘機(jī)的性能提高，工作裝置品種擴(kuò)大，提高挖掘機(jī)的傳動(dòng)效率。2、本課題研究的主要內(nèi)容：挖掘機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)；挖掘機(jī)構(gòu)詳細(xì)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析；各部分基本尺寸的計(jì)算與驗(yàn)證；機(jī)構(gòu)中主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；液壓缸與液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。3、提交的成果：（1）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）正文；（2）挖掘機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)圖和工作循環(huán)圖；液壓系統(tǒng)工作原理圖，相關(guān)的計(jì)算程序。（3）至少一篇引用的外文文獻(xiàn)及其譯文；（4）附不少于10篇主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要。指

4、導(dǎo)教師（簽字） 教研室主任（簽字）批 準(zhǔn) 日 期接受任務(wù)書日期完 成 日 期接受任務(wù)書學(xué)生（簽字）反鏟式挖掘機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)摘 要反鏟式挖掘機(jī)是一種重要的工程機(jī)械，廣泛應(yīng)用于房屋建筑、筑路工程、水利建設(shè)、農(nóng)林開發(fā)、港口建設(shè)、國(guó)防工事等的土石方施工和礦山采掘工業(yè)中，對(duì)減輕繁重的體力勞動(dòng)、保證工程質(zhì)量、加快建設(shè)速度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率起著十分巨大的作用。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，單斗挖掘機(jī)的需求量將逐年大幅度增長(zhǎng)，其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用將越來越顯著。反鏟裝置作為單斗挖掘機(jī)工作裝置的一種主要形式，在工程實(shí)踐中占有重要地位。反鏟裝置的各組成部分有各種不同的外形，要根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用適合的結(jié)構(gòu)并對(duì)其作運(yùn)動(dòng)分

5、析。然后，在滿足機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求的基礎(chǔ)上對(duì)各機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行理論計(jì)算，確定各機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)，確定挖掘機(jī)反鏟裝置的基本輪廓。關(guān)鍵詞：反鏟式挖掘機(jī)；運(yùn)動(dòng)分析；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；液壓系統(tǒng)Backhoe digging institutions design of anti-shovel excavatorAbstractAnti-shovel dou excavator is a kind of important engineering machinery, widely used in building, road engineering, water conservancy construction, fore

6、stry development, port construction, national defense construction and the conditions of fortifications mining extraction industries, to reduce heavy manual labor, ensuring the quality of projects and accelerate the construction speed and improve labor productivity plays an enormous role. With the c

7、ontinuous development of national economic construction, dou excavator demand will greatly increase year by year, its role in national economic construction will become more and more prominent.The shovel device as a single dou excavator working device of a main form in engineering practice, occupies

8、 an important position. The shovel device of each component of a variety of different shape, according to the design requirements for the selection of the structure and kinematic analysis. Then, on the basis of the requirement of motion parameters of various institutions, organizations, and determin

9、e the size parameters of the shovel device determine excavator basic outline.Key Words: Anti-shovel excavator;Motion analysis;Insitiutions design;Hydraulic system目 錄引言8第1章液壓挖掘機(jī)的簡(jiǎn)介91.1挖掘機(jī)的類型91.2液壓挖掘機(jī)的基本組成和工作原理101.3反鏟式挖掘機(jī)11第2章反鏟式挖掘機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)152.1反鏟式挖掘機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)152.2反鏟式挖掘機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析192.3特殊尺寸312.4挖掘力的計(jì)算34第3章液壓

10、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)383.1元件的選擇383.2系統(tǒng)分析39結(jié)論與展望41致謝42參考文獻(xiàn)43附錄A圖紙44附錄B主要參考文獻(xiàn)摘要45插圖清單圖1-1機(jī)械式單斗挖掘機(jī)10圖1-2連續(xù)作業(yè)式挖掘機(jī)10圖1-3單斗液壓挖掘機(jī)11圖1-4液壓挖掘機(jī)基本組成與傳動(dòng)示意圖12圖1-5反鏟式挖掘機(jī)13圖1-6 液壓挖掘機(jī)反鏟裝置13圖1-7反鏟式挖掘機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖14圖2-1整體式直動(dòng)臂16圖2-2整體彎動(dòng)臂16圖2-3整體式直動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖17圖2-4整體式彎動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖17圖2-5整體式斗桿18圖2-6組合式斗桿19圖2-7整體式斗桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖19圖2-8組合式斗桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖19圖2-9反鏟式鏟斗基本形式20圖2-10

11、反鏟式鏟斗常用形式20圖2-11鏟斗主要參數(shù)示意圖21圖2-13反鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)的計(jì)算簡(jiǎn)圖22圖2-15F點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算簡(jiǎn)圖24圖2-16斗桿機(jī)構(gòu)擺角計(jì)算簡(jiǎn)圖26圖2-17鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比計(jì)算簡(jiǎn)圖28圖2-18斗齒尖坐標(biāo)方程推導(dǎo)簡(jiǎn)圖30圖2-19最大挖掘深度計(jì)算簡(jiǎn)圖33圖2-20最大卸載高度計(jì)算簡(jiǎn)圖33圖2-21最大挖掘半徑及停機(jī)面最大挖掘半徑計(jì)算簡(jiǎn)圖34圖3-1雙泵雙回路液壓系統(tǒng)圖39圖1挖掘機(jī)液壓原理圖44圖2挖掘機(jī)運(yùn)動(dòng)方案圖45圖3挖掘機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖46表格清單表1-1設(shè)計(jì)參數(shù)14表1-2挖掘機(jī)機(jī)體尺寸與工作尺寸15表2-1挖掘機(jī)機(jī)構(gòu)的參數(shù)23表3-1主油泵相關(guān)參數(shù)38表3-2齒輪泵CB

12、-B20相關(guān)參數(shù)38引 言挖掘機(jī)被稱為機(jī)械之王，在國(guó)家建設(shè)中起到舉足輕重的作用。反鏟式挖掘機(jī)只是挖掘機(jī)其中的一種，回顧我國(guó)挖掘機(jī)發(fā)展歷史：我國(guó)的挖掘機(jī)生產(chǎn)起步較晚，從1954年撫順挖掘機(jī)廠生產(chǎn)第一臺(tái)斗容量為1m3;的機(jī)械式單斗挖掘機(jī)至今，大體上經(jīng)歷了測(cè)繪仿制、自主研制開發(fā)和發(fā)展提高等三個(gè)階段。9WV鐵甲工程機(jī)械網(wǎng)-挖掘機(jī)網(wǎng)-工程機(jī)械網(wǎng)新中國(guó)成立初期，以測(cè)繪仿制前蘇聯(lián)20世紀(jì)3040年代的W501、W502、W1001、W1002等型機(jī)械式單斗挖掘機(jī)為主，開始了我國(guó)的挖掘機(jī)生產(chǎn)歷史。由于當(dāng)時(shí)國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，先后建立起十多家挖掘機(jī)生產(chǎn)廠。1967年開始，我國(guó)自主研制液壓挖掘機(jī)。早期開發(fā)成功的產(chǎn)

13、品主要有上海建筑機(jī)械廠的WYl00型、貴陽(yáng)礦山機(jī)器廠的W4-60型、合肥礦山機(jī)器廠的WY60型挖掘機(jī)等。隨后又出現(xiàn)了長(zhǎng)江挖掘機(jī)廠的WYl60型和杭州重型機(jī)械廠的WY250型挖掘機(jī)等。它們?yōu)槲覈?guó)液壓挖掘機(jī)行業(yè)的形成和發(fā)展邁出了極其重要的一步。9WV鐵甲工程機(jī)械網(wǎng)-挖掘機(jī)網(wǎng)-工程機(jī)械網(wǎng)至20世紀(jì)80年代末，我國(guó)挖掘機(jī)生產(chǎn)廠已有30多家，生產(chǎn)機(jī)型達(dá)40余種。中、小型液壓挖掘機(jī)已形成系列，斗容有0.12.5 m3等12個(gè)等級(jí)、20多種型號(hào)，還生產(chǎn)0.5-4.0m3以及大型礦用10m3、12m3機(jī)械傳動(dòng)單斗挖掘機(jī)，1m3隧道挖掘機(jī)，4m3長(zhǎng)臂挖掘機(jī)，1000m3h 的排土機(jī)等，還開發(fā)了斗容量O.25m3

14、的船用液壓挖掘機(jī)，斗容O.4m3、O.6 m3、0.8 m3的水陸兩用挖掘機(jī)等。但總的來說，我國(guó)挖掘機(jī)生產(chǎn)的批量小、分散，生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量等與國(guó)際先進(jìn)水平相比，有很大的差距。9WV鐵甲工程機(jī)械網(wǎng)-挖掘機(jī)網(wǎng)-工程機(jī)械網(wǎng)改革開放以來，積極引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，以促進(jìn)我國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)的發(fā)展。其中貴陽(yáng)礦山機(jī)器廠、上海建筑機(jī)械廠、合肥礦山機(jī)器廠、長(zhǎng)江挖掘機(jī)廠等分別引進(jìn)德國(guó)利勃海爾(Liebherr)公司的A912、R912、R942、A922、R922、R962、R972、R982型液壓挖掘機(jī)制造技術(shù)。稍后幾年，杭州重型機(jī)械廠引進(jìn)德國(guó)德瑪克(Demag)公司的H55和H85型液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)技術(shù)，

15、北京建筑機(jī)械廠引進(jìn)德國(guó)奧加凱(0&K)公司的RH6和MH6型液壓挖掘機(jī)制造技術(shù)。與此同時(shí)，還有山東推土機(jī)總廠、黃河工程機(jī)械廠、江西長(zhǎng)林機(jī)械廠、山東臨沂工程機(jī)械廠等聯(lián)合引進(jìn)了日本小松制作所的PC100、PC120、PC200、PC220、PC300、PC400型液壓挖掘機(jī)(除發(fā)動(dòng)機(jī)外) 的全套制造技術(shù)。這些廠通過數(shù)年引進(jìn)技術(shù)的消化、吸收、移植，使國(guó)產(chǎn)液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品性能指標(biāo)全面提高到20世紀(jì)80年代的國(guó)際水平，產(chǎn)量也逐年提高。由于國(guó)內(nèi)對(duì)液壓挖掘機(jī)需求量的不斷增加且多樣化，在國(guó)有大、中型企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，牽動(dòng)了一些其他機(jī)械行業(yè)的制造廠加入液壓挖掘機(jī)行業(yè)。9WV鐵甲工程機(jī)械網(wǎng)-挖掘機(jī)網(wǎng)-工程機(jī)械網(wǎng)近

16、年來，隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度在全國(guó)各地的日益加大，中國(guó)挖掘機(jī)市場(chǎng)進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段，亟須掌握專業(yè)知識(shí)技能的優(yōu)秀挖掘機(jī)操作手?！敝袊?guó)工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)祁俊日前指出，我國(guó)堪稱“世界上最大的建設(shè)工地”，我國(guó)挖掘機(jī)市場(chǎng)也進(jìn)入高速發(fā)展階段。與此同時(shí)，挖掘機(jī)的節(jié)能降耗的重要性也愈發(fā)明顯。節(jié)能環(huán)保成工程機(jī)械發(fā)展方向：節(jié)能減排、綠色環(huán)保已成為每個(gè)行業(yè)的熱點(diǎn)話題，工程機(jī)械行業(yè)也不例外，中國(guó)工程機(jī)械企業(yè)紛紛推出蘊(yùn)含“技術(shù)創(chuàng)新”、“環(huán)?！?、“再制造”等概念的新產(chǎn)品，意味著整個(gè)行業(yè)向綠色、智能轉(zhuǎn)型的同時(shí)，節(jié)能減排、綠色環(huán)保已經(jīng)滲入到整個(gè)行業(yè)的發(fā)展中。第1章 液壓挖掘機(jī)1.1挖掘機(jī)的類型 挖掘機(jī)械的類型與構(gòu)造形式繁多，可

17、按照挖掘工作原理與過程、用途、構(gòu)造特征進(jìn)行劃分。 按照用于，單斗挖掘機(jī)分為：建筑型、采礦型和剝離型等。建筑型挖掘機(jī)一般可裝置各種不同的工作裝置，進(jìn)行多種作業(yè)，故又稱通用式。 按照動(dòng)力裝置，挖掘機(jī)有電驅(qū)動(dòng)、內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)和符合驅(qū)動(dòng)等，以一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)帶支挖掘機(jī)全部機(jī)構(gòu)為單機(jī)驅(qū)動(dòng)式，以若干發(fā)動(dòng)機(jī)分別帶動(dòng)各個(gè)主要機(jī)構(gòu)為多驅(qū)動(dòng)式。按照傳動(dòng)方式，挖掘機(jī)分為機(jī)械傳動(dòng)式、液壓傳動(dòng)式和混合傳動(dòng)式。挖掘機(jī)的行走裝置型式有：履帶式、輪胎式、汽車式、步行式、軌道式、拖式等。單斗挖掘機(jī)工作裝置的型式很多，常用的基本型式，對(duì)于機(jī)械挖掘機(jī)有：正鏟、反鏟、拉鏟和起重吊鉤等以下如圖所示挖掘機(jī)基本類型：1圖1-1機(jī)械式單斗挖掘機(jī)2圖1

18、-2連續(xù)作業(yè)式挖掘機(jī)3圖1-3單斗液壓挖掘機(jī)1.2 液壓挖掘機(jī)的基本組成和工作原理液壓挖掘機(jī)的種類很多，單斗液壓挖掘機(jī)算是其中一個(gè)代表,如圖1-4。單斗挖掘機(jī)是一種采用液壓傳動(dòng)并以一個(gè)鏟斗進(jìn)行挖掘作業(yè)的機(jī)械。它是在機(jī)械傳動(dòng)單斗挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，是目前挖掘機(jī)中重要的品種。它的作業(yè)過程是以鏟斗的切削刃切削土壤并將土裝入斗內(nèi)，斗裝滿后提升，回轉(zhuǎn)至卸土的位置進(jìn)行卸土，卸空后鏟斗再回轉(zhuǎn)并下降到挖掘面進(jìn)行下一次挖掘。當(dāng)挖掘機(jī)挖完一段土后，機(jī)械移位，以便繼續(xù)工作，因此，是一種周期作業(yè)的自行式土方機(jī)械。1.2.1 單斗液壓挖掘機(jī)的基本組成單斗液壓挖掘機(jī)為了實(shí)現(xiàn)以上周期工作，液壓挖掘機(jī)必須有以下基本結(jié)構(gòu)

19、：工作裝置、回旋機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置（液壓部分）、操作裝置、行走裝置等。單斗液壓挖掘機(jī)基本組成：由轉(zhuǎn)臺(tái)及轉(zhuǎn)臺(tái)上部的結(jié)構(gòu)、底架及行走系、工作裝置等三大部分組成?；剞D(zhuǎn)平臺(tái)：由回轉(zhuǎn)平臺(tái)、液壓傳動(dòng)裝置、伺服操縱裝置、動(dòng)力裝置、司機(jī)室、空調(diào)系統(tǒng)、電器系統(tǒng)等組成。 工作裝置：由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、連桿、搖桿、油缸等組成。行走裝置：由車架、支重輪、托鏈輪、導(dǎo)向輪、張緊裝置、履帶、行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)接頭等組成 。 動(dòng)作（五個(gè)動(dòng)作及其復(fù)合）動(dòng)臂升降、斗柄轉(zhuǎn)動(dòng)、挖斗轉(zhuǎn)動(dòng)、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)及行走。1.2.2 單斗液壓挖掘機(jī)的工作原理液壓挖掘機(jī)與機(jī)械挖掘機(jī)的主要區(qū)別在于傳動(dòng)裝置的不同，以及由于傳動(dòng)的改變而一起的工作裝置機(jī)構(gòu)形式的不同。液

20、壓挖掘機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓缸、控制閥及油管等液壓元件組成。并且采用液壓分配器及各種控制閥來控制各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。圖1-4所示為液壓挖掘機(jī)基本組成及傳動(dòng)示意圖。如圖所示，柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)液壓泵，把高壓油輸送給兩個(gè)分配閥，操作控制閥，將高壓油再送往有關(guān)液壓執(zhí)行元件（液壓缸或液壓馬達(dá)）驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)工作。液壓挖掘機(jī)的工作原理采用連桿機(jī)構(gòu)原理，而各部分的運(yùn)動(dòng)則通過液壓缸的伸縮來實(shí)現(xiàn)。圖1-4所示為液壓挖掘機(jī)最常用的工作裝置反鏟裝置。它由鏟斗1、斗桿2、動(dòng)臂8、連桿4以及相應(yīng)的三組液壓缸5、6、7組成。動(dòng)臂下鉸點(diǎn)鉸接在轉(zhuǎn)臺(tái)上，利用動(dòng)臂液壓缸的伸縮，使動(dòng)臂繞動(dòng)臂下鉸點(diǎn)。挖掘作業(yè)時(shí)，接通回轉(zhuǎn)

21、機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)，轉(zhuǎn)動(dòng)上部轉(zhuǎn)臺(tái)，使工作裝置轉(zhuǎn)到挖掘地點(diǎn)，同時(shí)操縱動(dòng)臂液壓缸，小腔進(jìn)油液壓缸回縮，使動(dòng)臂下降至鏟斗接觸挖掘面為止，然后操縱斗桿液壓缸和鏟斗液壓缸，液壓缸大腔進(jìn)油而伸長(zhǎng)，使鏟斗進(jìn)行挖掘和裝載工作。斗裝滿后，將斗桿液壓缸和鏟斗液壓缸停動(dòng)并操縱動(dòng)臂液壓缸大腔進(jìn)油，使動(dòng)臂升離挖掘面，隨之接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)，使斗轉(zhuǎn)到卸載地點(diǎn)，再操縱，斗桿和鏟斗液壓缸回縮，使鏟斗反轉(zhuǎn)進(jìn)行卸土。卸完后，將工作裝置轉(zhuǎn)至挖掘地點(diǎn)進(jìn)行第二次挖掘工作。4圖1-4液壓挖掘機(jī)基本組成與傳動(dòng)示意圖1鏟斗； 2斗桿 ；3動(dòng)臂； 4連桿 ；5、6、7液壓缸；挖掘裝置 ；回轉(zhuǎn)裝置；行走裝置； 1.3反鏟式挖掘機(jī)反鏟式挖掘機(jī)是最常見的挖掘機(jī)

22、一種，廣泛用于建筑領(lǐng)域，主要用于平整路面、深挖基坑等。以下我們介紹一下反鏟式挖掘機(jī)。圖1-5為反鏟式挖掘機(jī)5圖1-5反鏟式挖掘機(jī)1.3.1反鏟式挖掘機(jī)的反鏟裝置反鏟裝置是中小型液壓挖掘機(jī)的主要工作裝置。如圖1-6所示。目前廣泛應(yīng)用的斗容在1.6m3以下。6圖1-6 液壓挖掘機(jī)反鏟裝置1-動(dòng)臂；2-斗桿；3-鏟斗；4、5、6-動(dòng)臂、斗桿及鏟斗液壓缸；7-連桿機(jī)構(gòu)液壓挖掘機(jī)反鏟裝置由動(dòng)臂1、斗桿2、鏟斗8以及動(dòng)臂液壓缸4、斗桿液壓缸5、液壓缸6和連桿機(jī)構(gòu)7等組成。其構(gòu)造特點(diǎn)是各部件之間的聯(lián)系全部采用鉸接，通過液壓缸的伸縮來實(shí)現(xiàn)挖掘過程中的各種動(dòng)作。反鏟式挖掘機(jī)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖7圖1-7反鏟式挖掘機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)

23、圖自由度的計(jì)算活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=9低副PL=12 高副PH=0厡動(dòng)機(jī)件有3自由度F=3n-2PL-PH (1-1) =39-212=3 1.3.2反鏟式挖掘機(jī)主要參數(shù)及參數(shù)選擇液壓挖掘機(jī)主要參數(shù)中最重要的參數(shù)有三個(gè)，即斗容、整機(jī)重量、和發(fā)動(dòng)機(jī)功率。標(biāo)準(zhǔn)斗容量：指挖掘機(jī)三級(jí)或容量為18000 N/m3的土壤時(shí)，鏟斗堆尖時(shí)的斗容量。為充分發(fā)揮挖掘機(jī)的挖掘力，對(duì)于不同等級(jí)或容量的土壤可以配備相應(yīng)不同的斗容量的鏟斗。整機(jī)重量：是指帶標(biāo)準(zhǔn)反鏟或正鏟工作裝置和標(biāo)準(zhǔn)行走裝置時(shí)的整機(jī)工作質(zhì)量。發(fā)動(dòng)機(jī)功率：指發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率（12小時(shí)工作），即正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下本身消耗以外的輸出凈功率。由設(shè)計(jì)任務(wù)書給出以上主要參數(shù)：斗

24、容：0.4立方米；整機(jī)重量5噸；發(fā)動(dòng)機(jī)功率60千瓦。 參考卡特CT85-7B挖掘機(jī)參數(shù)設(shè)定挖掘機(jī)的參數(shù)如下1表1-1設(shè)計(jì)參數(shù)鏟斗容量整機(jī)重量發(fā)動(dòng)機(jī)功率0.4m5t60KW尺寸參數(shù)的選擇以液壓挖掘機(jī)的機(jī)重為指標(biāo)，用以下公式近似確定：線尺寸參數(shù)：=面積參數(shù)：=體積參數(shù)： = (1-2)式中， ，分別是各個(gè)線向、面積、體積尺寸經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，查單斗液壓挖掘機(jī)表1-4。列計(jì)算后所得機(jī)體尺寸和工作尺寸數(shù)據(jù)在下表。2表1-2挖掘機(jī)機(jī)體尺寸與工作尺寸名 稱尺寸（米）名 稱尺寸（米）履帶接地長(zhǎng)度2.35軌距1.36司機(jī)室頂高1.7轉(zhuǎn)臺(tái)離地高0.68尾部半徑1.624機(jī)棚高1.36最小離地間隙0.24履帶寬0.50臂

25、鉸與油缸鉸距0.548履帶總高0.48臂鉸離地高1.111臂鉸離回轉(zhuǎn)中心0.37前部離回轉(zhuǎn)中心0.60動(dòng)臂長(zhǎng)度3.00斗桿長(zhǎng)1.36鏟斗長(zhǎng)0.85第二章 反鏟式挖掘機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1反鏟式挖掘機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)2.1.1挖掘機(jī)動(dòng)臂選擇 8圖2-1整體式直動(dòng)臂9圖2-2整體彎動(dòng)臂整體式動(dòng)臂有直動(dòng)和彎動(dòng)兩種,如下為整體式直動(dòng)臂與彎動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖10圖2-3整體式直動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖11圖2-4整體式彎動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如上圖分析可知整體式直動(dòng)臂的自由度F1=38-210-1=3整體式彎動(dòng)臂的自由度F2=3n-2PL-PH (2-1) =39-212=3 采用整體式彎動(dòng)臂有利于得到較大的挖掘深度，它是專

26、用反鏟裝置常見的如圖（2-2）整體式彎動(dòng)臂在彎曲處的結(jié)構(gòu)形狀和強(qiáng)度值得注意。整體式動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉，剛度相同時(shí)結(jié)構(gòu)重量較組合式動(dòng)臂輕。它的缺點(diǎn)是替換工作裝置較少，通用性較差。為了擴(kuò)大機(jī)械的通用性，提高其利用率。往往需要配備幾套完全不通用的工作裝置。一般說，長(zhǎng)期用于作業(yè)條件相似的反鏟采用整體動(dòng)臂結(jié)構(gòu)比較合適。整體式彎動(dòng)臂與整體式直動(dòng)動(dòng)臂相比各有優(yōu)缺點(diǎn)，它們分別適用于不同的作業(yè)條件。組合式動(dòng)臂的主要優(yōu)點(diǎn)：1. 工作尺寸和挖掘力可以根據(jù)作業(yè)條件的變化進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)采用連桿連接時(shí)調(diào)整時(shí)間只需十幾分鐘，采用液壓缸連接時(shí)可以隨時(shí)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。2. 較合理地滿足各種類型的作業(yè)裝置的參數(shù)和結(jié)構(gòu)要求，從而較簡(jiǎn)單

27、地解決主要構(gòu)件的變化問題。因此其替換工作裝置較多，替換也方便，一般情況下，下動(dòng)臂可以適應(yīng)各種工作裝置的要求，不需要拆換。3. 裝車運(yùn)輸比較方便。由于上述優(yōu)點(diǎn)，組合式動(dòng)臂結(jié)構(gòu)比整體式動(dòng)臂復(fù)雜，但得到較廣泛的應(yīng)用。以中小型通用液壓挖掘機(jī)作業(yè)條件多變時(shí)采用整體式彎動(dòng)動(dòng)臂較為合適。如圖2-2所示。2.2.2確定斗桿結(jié)構(gòu)形式斗桿有整體式和組合式兩種，如下圖分別是整體式和組合式斗桿的簡(jiǎn)圖12圖2-5整體式斗桿13圖2-6組合式斗桿14圖2-7整體式斗桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖15圖2-8組合式斗桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖整體斗桿的自由度F1=2, 組合式斗桿自由度F2=3n-2PL-PH=1 (2-2)由于組合式斗桿通用性比較好，自由度

28、為1，所以選擇組合式斗桿2.1.2定鏟斗的結(jié)構(gòu)形式和斗齒的安裝結(jié)構(gòu)一，基本要求：1.裝設(shè)斗齒，以增大鏟斗對(duì)挖掘物料的線比壓，斗齒及斗形參數(shù)具有較小的削阻力，便于切入及破碎的土壤。斗齒應(yīng)該耐磨、易于更換。2.為使裝進(jìn)鏟斗的物料不易掉出，斗寬與物料直徑之比應(yīng)大于4：1.3.物料易于裝卸干凈，縮短卸載時(shí)間，并提高鏟斗有效容積。反鏟式的鏟斗的形狀、尺寸與其作業(yè)對(duì)象有很大的關(guān)系。為了滿足各種挖掘業(yè)的需要，在同一臺(tái)挖掘機(jī)上可配以多種結(jié)構(gòu)型式的鏟斗。圖2-9、圖2-10分別為反鏟用鏟斗的基本形式和常用形式。16圖2-9反鏟式鏟斗基本形式17圖2-10反鏟式鏟斗常用形式二，斗型參數(shù)的選擇斗容量q，平均斗寬B，

29、轉(zhuǎn)斗挖掘半徑R和轉(zhuǎn)斗挖掘裝滿轉(zhuǎn)角2（這里令 max）是鏟斗的四個(gè)主要參數(shù)。R、B及2三者與q之間有以下幾何關(guān)系（圖2-11）18圖2-11鏟斗主要參數(shù)示意圖q= （2-3）式中土壤松散系數(shù)KS的近似值取1.25.因我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)斗容量q指堆尖容量，所以裝滿系數(shù)可以不再考慮。令q=0.4,R=0.7, 2=90，則由（2-3）可以求出B=1.46。顯然，B過大會(huì)造成最大挖掘阻力和轉(zhuǎn)斗挖掘能容量E增大，不利于提高效率。于是增大R，使R=0.96 得出B=0.78，合適。 2.2反鏟式挖掘機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析反鏟裝置的具體結(jié)構(gòu)型式雖多，但常見的只有十幾種，按運(yùn)動(dòng)分析，其中有實(shí)質(zhì)差別的機(jī)構(gòu)型式不過幾種，且它們之間還

30、存在著許多共同點(diǎn)。有些不同點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)學(xué)上還能以通用的數(shù)學(xué)表達(dá)式表示?，F(xiàn)介紹一種通過直角坐標(biāo)系對(duì)典型結(jié)構(gòu)型式作運(yùn)動(dòng)分析的方法，以便借助于電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行方案比較和參數(shù)的選擇。反鏟裝置的幾何位置取決于動(dòng)臂液壓缸的長(zhǎng)度L1、斗桿液壓缸的長(zhǎng)度L2和鏟斗液壓缸的長(zhǎng)度L3.顯然，當(dāng)L1 、L2、L3為某一組確定值時(shí)反鏟裝置就相當(dāng)于處于一個(gè)確定的幾何位置。如圖2-12設(shè)計(jì)平面直角坐標(biāo)系，使X軸與地面重合，Y軸與挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)中心線重合。則斗齒尖V所在的X坐標(biāo)值XV就表示挖掘半徑，Y坐標(biāo)值YV為正值時(shí)就表示挖掘高度，為負(fù)值時(shí)表示挖掘深度。必須注意，當(dāng)L1 、L2和L3為一組定值時(shí)只有一組XV和YV值與其對(duì)應(yīng)，反之對(duì)于

31、XV和YV的一組定值卻有許多組L1L2和L3與其相應(yīng)。圖2-12設(shè)計(jì)平面直角坐標(biāo)系2.2.1機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)有:第一類是決定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的必要參數(shù),稱為原是參數(shù),這里主要選擇長(zhǎng)度參數(shù)作為原是參數(shù);第二類是由第一類參數(shù)推算出來的參數(shù),稱推導(dǎo)參數(shù),多為運(yùn)算中需要的角度參數(shù);第三類是作為方案分析比較所需要的其他特性參數(shù)。反鏟機(jī)構(gòu)自身的幾何參數(shù)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及其有關(guān)符號(hào)如圖2-13所示。19圖2-13反鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)的計(jì)算簡(jiǎn)圖3表2-1挖掘機(jī)機(jī)構(gòu)的參數(shù) 參數(shù)分類機(jī) 構(gòu) 組 成鏟斗斗桿動(dòng)臂機(jī)體符 號(hào) 意 義原始參數(shù)l3=QV,l12=MH,l13=MN,l14=HNl24=QK,l25=

32、KV,l29=KHl2=FQ,l9=EF,l10=FG,l11=EG,l15=GN,l16=FN,l21=NQl1=CF,l6=CD,l7=CB,l8=DF,l22=BFl4=CP,l5=CA,l17=CI,l19=CT,l30=CS,l38=JT,l39=JI推導(dǎo)參數(shù)1=NMH10=KQV4=EFG6=GNF9=GFN7=NQF8=NFQ2=BCF3=DFC11=CAF12=TCP2.2.2動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)不難列出動(dòng)臂上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)方程?，F(xiàn)在以F點(diǎn)為例，由圖2-15得10=BCU=111= （2-4）20圖2-14動(dòng)臂擺角范圍計(jì)算簡(jiǎn)圖21圖2-15F點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算簡(jiǎn)圖動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇與計(jì)算選取動(dòng)臂彎

33、角1=120，取動(dòng)臂特性參數(shù)K3（K3=）=1.2取K1（K1為動(dòng)臂長(zhǎng)/斗桿長(zhǎng)K1=）=1.8，根據(jù)最大挖掘半徑一般與動(dòng)臂長(zhǎng)、斗桿長(zhǎng)和鏟斗長(zhǎng)的和值相等=（m）m （2-5）m （2-6）39=ZFC=27.41 （2-7）在三角形ZCF中ZCF=33取K4=0.96,11=60,l5=0.665m基本用于反鏟。斗桿全縮時(shí)FQV為最大值，取為160?？紤]結(jié)構(gòu)尺寸、運(yùn)動(dòng)余量、穩(wěn)定性構(gòu)件運(yùn)動(dòng)幅度等因素，取 因： (2-8)得：1max=125 又因： （2-9） （2-10）得： 符合下列幾何條件： （2-11）即得： （2-12） （2-13） （2-14）這樣，動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的全部參數(shù)初步選出2.2.

34、3斗桿的運(yùn)動(dòng)斗桿的位置參數(shù)是L1和L2的函數(shù)。討論斗桿相對(duì)于動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)，也即只考慮L2的影響。斗桿機(jī)構(gòu)與動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的性質(zhì)類似，它們都是四連桿機(jī)構(gòu)，但連桿不同，在動(dòng)臂機(jī)構(gòu)中一般L7L5,斗桿機(jī)構(gòu)中一般L990三、馬達(dá)的選擇回轉(zhuǎn)馬達(dá)和行走馬達(dá)（在上述設(shè)計(jì)中已選定）型號(hào)均為GQM16-1600。四、發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 由于變量系統(tǒng)油泵經(jīng)常在滿載或超載情況下工作，功率利用系數(shù)比較高，為了保證功率儲(chǔ)備，同時(shí)考慮到輔助設(shè)備的動(dòng)力消耗，取發(fā)動(dòng)機(jī)功率：78.91 （馬力）(1馬力等于0.7457122KW) （3-2）查相關(guān)資料，采用4120F型電動(dòng)機(jī)。五、主油管管徑的計(jì)算挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)主油管路的油液流速取為8m/s

35、。=1.8 cm （3-3）六、油箱容量的計(jì)算油箱為開式，容量取為油泵總流量的1.5倍。=3.75 L （3-4）3.2 系統(tǒng)分析由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓油泵,向工作裝置、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置的執(zhí)行元件輸送液壓油。工作裝置包括動(dòng)臂、斗桿和鏟斗，分別由液壓缸驅(qū)動(dòng)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。其工作循環(huán)是：以鏟斗切削土壤，裝滿后提升，回轉(zhuǎn)至卸土位置，卸空后的鏟斗再回到挖掘位置，開始下一次作業(yè)。液壓系統(tǒng)為雙泵雙回路液壓系統(tǒng)。根據(jù)挖掘機(jī)的作業(yè)要求，各個(gè)動(dòng)作的符合大小和動(dòng)作配合，將執(zhí)行元件合理分組是設(shè)計(jì)雙泵雙回路系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。例如履帶式液壓挖掘機(jī)的左、右履帶要求有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)，以保證機(jī)械能夠克服左、右履

36、帶的不同阻力，基本上實(shí)現(xiàn)直線行走、轉(zhuǎn)向和原地轉(zhuǎn)彎。又如，挖掘作業(yè)時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)和滿斗動(dòng)臂提升需要同時(shí)進(jìn)行，也有希望有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)。單斗液壓挖掘機(jī)有六個(gè)主要執(zhí)行元件，即動(dòng)臂液壓缸、斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸、回轉(zhuǎn)馬達(dá)和兩個(gè)行走馬達(dá)，通常按三、三分組，即每三個(gè)元件構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立回路。如圖所示為3-1雙泵雙回路液壓系統(tǒng)圖28圖3-1雙泵雙回路液壓系統(tǒng)圖如圖3-1所示泵1和泵2各自構(gòu)成并聯(lián)回路，兩個(gè)主回路有一條共同的回油回路第一回路：左行走馬達(dá)，回轉(zhuǎn)馬達(dá)，鏟斗液壓缸第二回路：右行走馬達(dá)，動(dòng)臂油缸，斗桿液壓缸二、同步操作當(dāng)兩主泵分別供油時(shí)，整個(gè)液壓系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)同步操作：回轉(zhuǎn)與動(dòng)臂、斗桿同步；鏟斗分別與動(dòng)臂、斗桿同步

37、。三、輔助元件回路中均設(shè)有過載安全閥和單向補(bǔ)油閥。主油路進(jìn)油路上均設(shè)有單向閥保壓和防倒流。液壓油回油箱油路上設(shè)有冷油用的冷油器，以及防止油路堵塞的全流量濾清器。結(jié)論與展望這次我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是挖掘機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，雖然挖掘機(jī)很常見但我一直沒對(duì)它在意，甚至連它上面的部件名稱我都不知道，在拿到題目時(shí)我感覺一片茫然不知所措，開始找的資料有些太深?yuàn)W我根本就看不懂，感覺大腦一片混亂，我才知道自己的水平處于什么位置。但我不灰心一邊看不懂就看兩遍不行再看，慢慢的就清晰了。這次設(shè)計(jì)綜合了大學(xué)四年的大多課程具有很強(qiáng)的綜合性，這些天我把相關(guān)課程又系統(tǒng)復(fù)習(xí)了一遍，感覺這些課程學(xué)得再好也未必就能做好畢業(yè)設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)

38、就是各個(gè)尺寸的確定，其中一些是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得來的比較可靠。在作圖過程中我往周邊工地上跑了好幾次看看挖掘機(jī)工作裝置的構(gòu)造，它們的結(jié)構(gòu)形狀，盡管如此有些內(nèi)部結(jié)構(gòu)也看不到，所以在設(shè)計(jì)圖中有些結(jié)構(gòu)不完美。這次設(shè)計(jì)內(nèi)容很多，計(jì)算量很大，花費(fèi)時(shí)間多，沒有一本書能把所有重點(diǎn)內(nèi)容包括在內(nèi)，我就想是否可以開發(fā)一種軟件，直接告訴它工作要求，它便能很快生成符合要求的最佳產(chǎn)品，大大減少設(shè)計(jì)時(shí)間，極大提高了生產(chǎn)率，我不知道這是否算瞎想，只是希望將來能有這樣一種大型軟件誕生。我覺得現(xiàn)在挖掘機(jī)還不夠完美，如果能找到一種新型超輕材料代替動(dòng)臂、斗桿、鏟斗，機(jī)身重一點(diǎn)那么它的挖掘能力定會(huì)大大提高。只是自己現(xiàn)在做不到，希望自己將來

39、能在這些方面做一點(diǎn)貢獻(xiàn)。這次設(shè)計(jì)為我繼續(xù)讀研究生打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過這次設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多知識(shí)，第一次完全獨(dú)立的完成設(shè)計(jì)，沒有模板，沒有同學(xué)討論，有問題只能問老師或者上網(wǎng)搜。我喜歡畢業(yè)設(shè)計(jì)，它特別能鍛煉人多方面的能力，我喜歡這種感覺，但我知道自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)做的不夠好，當(dāng)中還是存在諸多問題的，并且這次設(shè)計(jì)還是在借鑒前人基礎(chǔ)上的，我覺得自己還差得很遠(yuǎn)。但這也讓我更加認(rèn)識(shí)自己的不足之處，成為我今后努力奮斗的動(dòng)力。以后我將更加努力學(xué)習(xí)使自己的專業(yè)水平能不斷提高，將來能夠做一名好的機(jī)械設(shè)計(jì)人員，為我們的國(guó)家貢獻(xiàn)自己的一份力量。參考文獻(xiàn)1同濟(jì)大學(xué),太原重型機(jī)械學(xué)院等編著. 單斗液壓挖掘機(jī)M. 北京：中國(guó)建

40、筑工業(yè)出版社, 1983:P59-1112高衡,張全根. 液壓挖掘機(jī)M. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1981:P45-663顏榮慶，李自光,賀尚紅. 現(xiàn)代工程機(jī)械液壓與液力系統(tǒng)基本原理、故障分析與排除M. 北京：人民交通出版社, 2001:P16-514顏榮慶主編. 液壓與液力傳動(dòng)M. 北京：人民交通出版社, 1988：P12-215許福玲，陳堯明主編. 液壓與氣壓傳動(dòng)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2007.5：P38-776官忠范主編. 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 1996:P17-257陳桂芳主編. 液壓與氣動(dòng)技術(shù)M. 北京：北京理工大學(xué)出版社, 2007.2:P27-41

41、8粱俊有，李洪波. CAD工程設(shè)計(jì)M. 呼和浩特： 遠(yuǎn)方出版社, 2005.8：P103-1989 何清華，張新海，張大慶 . 液壓挖掘機(jī)工作裝置仿真研究J. 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2006，18（3）：11-1310 黃宗益. 液壓挖掘機(jī)分工況控制J. 建筑機(jī)械，1998，1（2）：12-411 Ljubisa Papic. Statistical Safety Analysis of Maintenance Management Process of Excavator UnitsJ. International Journal of automation，2000，22（3）：12-512 GU Jun，SEWARD Derek. Digital Servo Control of a Robotic ExcavatorJ. Chinese Journal of Mechanical Engineering，2009，22（2）：15-413 HE Qing-hua HE Xiang-yu ZHU Jian-xin. Fault detection of excavators hydraulic syste