挖掘机工作装置的设计
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三、履带式液压挖掘机工作装置设计
图3.1 工作装置总体结构图
工作装置的设计要满足任务书的要求以及结构上的合理，根据要求确定其结构方案，进而确定其各部件的尺寸以及铰点位置，最后还应对其作业尺寸和工作臂的强度以及挖掘力的大小进行校核，确保其满足要求。
一、确定工作装置的几何尺寸
工作装置是液压挖掘机的重要组成部分之一，一般包括：动臂、斗杆、铲斗、连杆以及油缸等。要使各参数合理协调，同时，要确保工作装置的作业尺寸能满足任务书的要求。
1．斗形参数的选择
选择斗形参数时，一般考虑以下两个因素：
（1）、转斗挖掘时尽量使挖掘阻力小些；
（2）、转斗挖掘时尽量降低其挖掘能容量。
铲斗的四个主要参数为斗容量q，平均斗宽B，转斗挖掘半径R和转斗挖据装满转角2?。R、B及2?与q之间有以下几何关系：
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2
1
(2sin2)
2s
q R B k
??
=-
当q一定时最大挖掘阻力
1max
W及转斗挖掘能容量E随着R的增大而下降。但B
和R大到一定程度，综合反映到2?<90°后，1max
W和E下降渐缓，且B的增大，使附加载荷引起的对工作装置的扭矩和水平转矩随之增大全面考虑。可取2?=90°~100°，若2?>100°则1max
W太大；若2?<90°则B或R太大。
在q≦0.25m3时R和B对
1max
W的影响差不多。从能量的观点看，不论q如何，
B对E的影响远远大于R，设计时应兼顾
1max
W和E两方面，希望两者都小些，因此R和B两值不宜相差悬殊。
综合考虑，选取：2?=98°，B=1.25，s k=1.25
依据公式
2
1
(2sin2)
2s
q R B k
??
=-
计算确定R=1.33m。
2．动臂及油缸铰点的布置
11
α及
5
l取值对挖掘机性能有影响。l5取值过大将使油缸力臂值增大，回转支承受力变大，闭锁力上升，动臂摆角减小，作业范围减小，且使动臂座尺寸变大，给制
造和安装带来不便；
11
α的值取的过大，使特性系数
s
k值增大，提升能力下降。
类比其它样机，一般取
5
l（300～450mm（小挖）；600～800mm（中挖））；经实
地测量q＝1.05m3的玉柴YC230LC-8相关参数，类比，取
5
l=720；
11
α（65°左右）；所以，经类比及设计需要，取
11
α=65°。
A点位置的确定：
200
2
A
D
x=+mm左右 D——回转支承外径
A
y=平台离地高度+150mm左右
类比后取平台离地高度（600~650mm（小挖）；1100~1150mm（中挖））；
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由D=mm
2.
1261
22
45
.03=，查有关资料，目前市场上有回转支承外径D=1244mm的产品计算，所以，得出:
A
x=mm
822
200
2
1244
=
+，取
A
x=820mm;
A
y=1100+150=1250mm。
C点位置的确定：
11
5
cosα
l
x
x
A
C
-
=，所以515
65
cos
720
820=
?
-
=
C
x
11
sinα
-
=
A
C
y
y，所以6.
900
65
sin
1250=
?
-
=
C
y
计算得出
C
x=515，
C
y=900。
3．动臂尺寸参数的确定
推荐采用整体式弯动臂，考虑挖深及结构强度，取动臂弯角为
1
α=130°，（因为
根据作业要求，
1
α一般取130°左右）；特性参数1k=1
2
l
l
（1.5--2）,取1.65。
确定动臂及斗杆
1
l、
2
l的长度，要满足作业要求。
根据经验公式：
13
2
1
1
R l
l
k
-
=
+
，得8.
3169
65
.1
1
1400
9800
2
=
+
-
=
l mm
112
l k l
=，得17.
5230
8.
3169
65
.1
1
=
?
=
l mm
将计算的l1、l2圆整，取l1=3170mm；l2=5230mm。
由于反铲挖掘机以挖掘深度为主指标，故取特性参数
3
k=1.3。
在△CZF中（见前图）根据
1
α，
1
l求：
1
412
331
12cos
l
k kα
=
+-
，得3.
2504
65
cos
2
1
5230
3.12
41
=
?
?
-
+
=
l mm 42341
l k l
=,得6.
3255
3.
2504
3.1
42
=
?
=
l mm；
222
42141
39
421
cos
2
l l l
ZFC arc
l l
α
+-
=∠=，得?
=5.
21
39
α；
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所以?
=
∠5.
23
ZCF，暂取?
=
∠5.5
BCZ，所以，?
=
∠18
BCF。
油缸铰点的布置综合考虑了结构件的强度、油缸本身以及安装特性，经作图凑出：l6=3393mm，l7=3330mm，l8=2600mm，l22=285mm7。
4．斗杆机构的尺寸参数的确定
斗杆机构的设计应满足：
（1）、斗杆机构应满足斗杆转角的要求，摆角应在105°～125°之间，在满足工作范围等前提下本机取108°；
（2）斗杆油缸全伸时，铲斗任意转动不得碰动臂；
（3）保证足够得挖掘力及必要得闭锁能力。
确定斗杆油缸下铰点：
D点与动臂间得距离应尽量小些，为使动臂与斗杆油缸不发生干涉。油缸与动臂之间应留有10mm左右得间隙。
斗杆尾部半径
9
l从闭锁考虑，可按经验公式：
923
11
(~)()
4 5.3
l l l
=?+=
l9（849~1125），取=l9950mm；
斗杆上EFQ
∠取决于结构因素，并考虑到其作作范围一般在130°～170°，所以，取EFQ
∠=150°。
斗杆相对于动臂得初始位置不能超过动臂中心延长线，可取其夹角为5°至8°左右，本设计中取8°。
5．铲斗连杆机构设计：
（1）铲斗连杆机构设计时应满足：
①转角要求
为了满足开挖和最后卸载及运输状态的要求，铲斗的最大转角
3max
φ一般在150°～180°，本设计中取
3max
φ=180°。铲斗在挖掘过程中转角大致为90°～110°。铲斗仰角范围一般为0°～45°。这样还可以适应挖掘深沟及垂直侧壁得作业要求，不使斗底先于斗齿接触土地。
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图3.2 铲斗的最大转角
同时，铲斗的转角范围还应该满足，当动臂油缸处于最短即：L1=L1min，斗杆油缸处于最短即：L2=L2min ，铲斗油缸处于最长即L3=L3max时，铲斗l3与地面的夹角α≤45o。
②挖掘力的变化与阻力变化一致
铲斗机构最大理论挖掘力应与最大挖掘阻力相适应，一般在-10°开挖，最大挖掘力出现在25°～35°处。
③几何相容
连杆机构设计还需要满足几何相容，要保证连杆机构三角形、四边形在油缸得全行程中任一瞬时斗不被破坏，并且各个构件间不发生干涉碰撞。
根据验算，本设计各项均满足以上要求。
（2）铲斗连杆机构的型式选择
反铲铲斗机构有四连杆的，也有六连杆的，本设计采用四连杆机构。
（3）铲斗连杆机构的参数选择
为满足几何相容条件，由经验公式可计算连杆各构件的尺寸参数。
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()
3
3
243
1
38
.0
~
3.0l
l
KQ
l=
=
=
得，()mm
KQ
l7.
466
1400
3
1
1400
38
.0
~
3.0
24
=
?
=
?
=
=，类比，取mm
l490
24
=
00
08
FQN
∠=±，通过类比本设计中取5°；
00
10
95~115
α
∠=，通过类比本设计中取108°；
2124
(0.7~0.8)
l l
==450mm，通过类比本设计取450mm；
2924
1.5
l l
==735mm,通过类比本设计取580mm；
通过类比确定l14=600mm。
铲斗油缸在伸缩过程中，由于设计过程中油缸及斗杆间留由10mm左右得间隙，使两者不发生干涉。
铲斗油缸下铰点位置的确定也通过同类机型类比及作图得：
EG
l=
11
=1188mm；
FG
l=
10
=720mm。
6.作业范围和挖掘包络图
由以上计算，动臂和斗杆的基本长度和弯角已经确定，其它各部分未定的具体参数，参照卡特323DL、小松PC220-8、三一SY215C-8和玉柴YC230LC-8这四种中型液压挖掘机，对本次设计的挖掘机进行类比做仿形设计，并结合任务书对作业参数（停机面最大挖掘半径、最大挖掘深度和最大卸载高度）和挖掘力的要求，用AutoCAD 进行建模，对起铰点位置进行优化，得停机面最大挖掘半径为9876mm，当CF在水平面以上并成59°夹角时有最大卸载高度6520mm，当CF在水平面以下并成50°夹角时有最大挖掘深度6690mm，如下图。
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线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊
图3.3 最大挖掘半径、最大挖掘深度和最大卸载高度示意图
表3.1 工作装置各机构尺寸参数
铲斗斗杆动臂机体
QV=1400mm
QK=490mm
KH=580mm
HN=600mm
FQ=3170mm
EF=950mm
FG=720mm
GN=2145mm
QN=450mm
EG=1188mm
CF=5230mm
CD=3393mm
CB=3330mm
DF=2600mm
BF=2857mm
CZ=2505mm
ZF=3255mm
CA=730mm
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∠Z=130o
图3.4 挖掘包络图
二、挖掘阻力、油缸作用力、闭锁力挖掘力计算
1.铲斗挖掘阻力
转斗挖掘时，土壤切削阻力随挖掘深度改变而明显变化。
切削阻力的切向分力：
1.35
max
1
max
cos
{[1]}
cos()
W C R BAZX D
?
??
=-+
-
其中C——表示土壤硬度的系数，对III级土宜取C=90~150；取C=120；
R——转斗切削半径；R=l3=140(厘米）；
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊
max
?——挖掘过程中铲斗总转角的一半；查资料，取
max
?=110°；
?——铲斗的瞬时转角；
B——切削刃宽度影响系数，B=1+2.6b，其中b为铲斗平均宽度，单位为m；算得B=1+2.6×1.25=4.25；
A——切削角变化影响系数，取A=1.3；
Z——带有斗齿的系数，Z=0.75（无斗齿时，Z=1）；有斗齿，取Z=0.75；
X——斗侧壁厚度影响系数，X=1+0.03s，其中s为侧壁厚度，单位为cm，初步设计时可取X=1.15；
D——切削刃挤压土壤的力，根据斗容量大小在10000-17000N范围内选取。当斗容量q〈0.5m3时D应小于10000N。本次设计中取D=12000N（由推荐8000N （小挖）12000 N（中挖））。
取不同的一组?列表计算铲斗挖掘阻力W1。所得数据见表3.2
转斗挖掘装土阻力的切向分力：
'
1
cos
W qγμβ
=
式中γ——密实状态下土壤容重，单位为3
/
N m；
β——挖掘起点和终点间连线ab方向与水平线的夹角；
μ——土壤与钢的摩擦系数。
计算表明：/
11
W W
与相比很小，可忽略不计。当
max
??
=，0
β?
=时出现转斗挖掘
最大切向分力
1max
W：
1.35
1max max
[(1cos)]
W C R BAZX D
?
=-+
代以上数据算得
m ax
1
W=154.8KN。
试验表明法向挖掘阻力
2
W的指向是可变的，数值也较小，一般
21
00.2
W W
=-。
土质愈均匀，
2
W愈小。从随机统计的角度看，取法向分力
2
W为零来简化计算是允许
的。这样
1max
W就可看作为转斗挖掘的最大阻力。
转斗挖掘的平均阻力可按平均挖掘深度下的阻力计算。也即把半月形切削断面看作等面积的的条形断面，条形断面长度等于斗齿转过的圆弧长度与其相应之弦的平均值，平均切削厚度为：
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊
()
22
sin290sin2
1802
180sin
sin
180
R R
R
h
R
π?
?π??
π?π??
?
?
?
--?
==
+?
??
+
?
??
代以上数据算得h=385.7mm；
平均挖掘阻力为:
()
()
1.35
1
3.141690sin2
3.1416180sin
J
R
W C bAZX D
??
??
?
?
??
?-
??
=+
?+
??
??
代以上数据算得
j
W
1
=91.2KN；
式中?用角度代入，一般所谓平均阻力是指装满铲斗的全过程阻力平均值，因此
应取
max
??
==55°。
2.斗杆挖掘阻力计算
斗杆挖掘时切削行程较长，切土厚度在挖掘过程中可视为常数。一般取斗杆在挖掘过程中的总转角为?
?
=80
~
50
g
?，在转角行程中铲斗被装满。这时斗齿的实际行程为：
6
0.01745
g
S r?
=，代数算得S=478.5mm；
式中
6
r——斗杆挖掘时的切削半径，
6
r FV
=。
斗杆挖掘时的切削厚度
g
h可按下式计算：
6
0.01745
g
s g
q q
h
BSK r B
?
==，代数算得g h=167.2
斗杆挖掘阻力为：
100
6
0.01745
g
g s
K q
W K h B
r K
?
==
当取Ⅲ级土壤时，
10
K=， 1.25
s
K=。
所以，0
100
6
0.01745
g
g s
K q
W K h B
r K
?
===KN
7.
16
25
.1
60
457
01745
.0
10
106
=
??
?
?
?
式中
K——挖掘比阻力，当取主要挖掘土壤的
K时可求得正常挖掘阻力，
取要求挖掘的最硬土质
K值时则得最大挖掘阻力。
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊
g
?——斗杆挖掘时铲斗转角，该转角主要为避免挖掘时，斗底接触土壤，
一般
g
?=50°～80°，本设计取
g
?=60°。
3.铲斗、斗杆、动臂油缸缸径的确定
液压缸推荐选用工程机械用内卡键式液压缸，动臂、斗杆、铲斗三组油缸均通过测量同类机型，类比选用（最后选取缸径140mm，杆径86mm）。
4、铲斗、斗杆理论挖掘力计算
（1）反铲装置主要采用斗杆液压缸或铲斗液压缸进行挖掘。假定不考虑下列因素：
①工作装置自重和土重；
②液压系统和连杆机构的效率；
③工作液压缸的背压；
④不考虑其他因素如停机面坡度、分力、惯性力、动载等因素的影响。
工作液压缸外伸时由该液压缸理论推力所能产生的斗齿切向挖掘力称为工作液压缸的理论挖掘力。
图3.5 铲斗理论挖掘力计算示意图
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊
（２）如图所示，铲斗挖掘时铲斗液压缸的理论挖掘力为：
13
0333
23
()
D
r r
P P P i f L
r l
?
=?=?=
?
式中
3
P——铲斗液压缸的理论推力，
33
P F p
=?，
3
F为铲斗液压杆大腔作用
面积，
3
F=π（140/2)2=153862
mm；p为液压系统工作压力取p=30MPa；
所以P3=462ＫＮ
1
r、
2
r、
3
r——力臂值。
由于铲斗的转角从0°到180°，做出铲斗每转10°的挖掘图（中间部分取5°），测量各力臂值，如下表：
表3.2 铲斗理论挖掘力P oD和挖掘阻力 W1计算结果
角度r1r2r3r4=l3P3(KN) P oD W1
0°110 219 239 1400 462 39.6 0
10°265 290 289 1400 462 87.1 20.8
20°374 358 341 1400 462 117.6 100.8
30°463 422 388 1400 462 140.5 116.7
40°525 474 430 1400 462 157.2 145.8
50°566 514 455 1400 462 165.3 153.4
55°584 532 469 1400 462 169.9 154.8
60°591 552 478 1400 462 168.9 153.8
70°597 562 482 1400 462 169.0 145.8
80°596 570 489 1400 462 168.7 128.7
90°588 590 492 1400 462 161.8 100.8
100°573 599 481 1400 462 151.8 59.6
110°547 603 464 1400 462 138.9
120°511 591 439 1400 462 125.3
130°489 592 412 1400 462 112.3
140°452 582 379 1400 462 97.1
150°416 581 347 1400 462 82.0
160°374 581 314 1400 462 66.7
170°338 579 282 1400 462 54.3
180°308 582 252 1400 462 44.0
将铲斗理论挖掘力P
oD
和挖掘阻力 W
1
绘制在同一张坐标纸上，比较两者的大小及变化趋势，如下表:
表3.3 转斗理论挖掘力与挖掘阻力图
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊
装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊
由上图可看出，铲斗理论挖掘力P
oD
始终大于挖掘阻力 W
1
，并且两者随角度
变化趋势基本一致，同时，P
oD
与W
1
几乎都在55°时达到最大值（设计的挖掘机从-25°开挖），符合挖掘要求。
（3）斗杆液压缸的理论挖掘力的计算：
斗杆液压缸的理论挖掘力为：
5
0223
6
(,)
Q
r
P P f L L
r
=?=
式中
2
P——斗杆液压缸的理论推力，
22
P F p
=，其中
2
F为斗杆液压缸大腔作用面积，p为液压系统工作压力。5r，6r——力臂值。
当F、G、V三点共线时，
6
r=r2+r3=r6max=4570mm，同时如果
5
r=
5
r min(此时
max
2
2
L
L=
或min
2
2
L
L=）则可得
OG
p的最小值。由下图算得:
min
OG
p=KN
p
r
r
3.
43
4570
603
462
max
6
min
5
2
=
?
=
?>
g
W
1
=16.7KN
即斗杆最小理论挖掘力大于斗杆挖掘阻力，所以斗杆油缸挖掘力满足要求。
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊
┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊
图3.6 斗杆理论挖掘力示意图
5、动臂油缸作用力计算
动臂油液压缸应保证反铲作业过程中在任何位置上都能提起带有满载铲斗的工作装置到达最高和最远的位置。可选用三个计算位置：
（1）从最大挖掘深度处提起满载斗；
（2）最大挖掘半径时举起满载斗；
（3）最大卸载高度时提动满载斗。
三大工况如下图所示：
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊
线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊
图3.7 动臂油液压缸作用力计算示意图
对动臂在转台上的铰点C取矩，可以得到各位置下所需的动臂液压缸作用力：6
1
1
()
i i t t
i
P G r G r e
=
=+
∑
式中
i
G——工作装置各构件的重量，初步设计时可通过经验公式法取用；
t
G——斗中土重；
i
r和
t
r——各构件及斗内土壤重心到点C的力臂。
（1）、反铲工作装置各部分质量计算
根据国内几种反铲装置的构件近似质量表，经类比法得出以下参数：
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊
表3.4 工作装置质量表
项目斗容量
（m3）
质量（t）
动臂斗杆铲斗斗杆缸铲斗缸连杆摇杆动臂缸机重
机型1 1.00 1.5 0.8 0.8 0.23 0.13 0.15 0.4 22.6 机型2 1.05 1.5 0.8 0.8 0.23 0.13 0.14 0.4 23
本机型 1 1.5 0.8 0.8 0.22 0.13 0.14 0.38 22.5 工况Ⅰ：最大挖深时满斗提升，此时动臂油缸全缩，斗杆垂直地面，铲斗转至水平，这时计土重和工装重。
55
22334466
2t F e G r G r G r G r G r
?=++++
求得t F，判断是否＜动臂缸推力。
工况Ⅱ：最大卸载高度满斗提升
55
1122334466
2t F e G r G r G r G r G r G r
?=+++++
求得t F，判断是否＜动臂缸推力。
工况Ⅲ：最大卸载半径满斗提升
55
1122334466
2t F e G r G r G r G r G r G r
?=+++++
求得t F，判断是否＜动臂缸推力。
表3.5 三大工况提升力计算数据
工况1 工况2 工况3
r12847 2382 690
r24000 6535 4360
r33480 8160 5845
r44075 4085 1800
r55535 7085 4790
r64145 8560 6230
r73260 7740 5400
e 550 652 334
G11500 1500 1500
G2800 800 800
G3800 800 800
G4220 220 220
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊G5130 130 130
G6140 140 140
G71800 1800 1800
Ft 16653.5 24753.949387 31152.54491
即16.7KN 24.8KN 31.2KN
均远小于2×462 KN
确定合理的液压缸闭锁能力是保证挖掘力得到充分发挥的基本条件之一。在挖掘范围内当工作装置处于不同位置时各液压缸所受到的被动作用力值也不同，一般常选定几个反铲作业的主要工况作为计算位置来计算各液压缸应用的闭锁力，使之在该工况下不发生液压缸被动回缩或伸长的现象，从而保证了工作液压缸作用力的发挥。
为确定各液压缸的闭锁压力，选用以下三个计算位置：在主要挖掘区内对以下几种工况的油缸闭锁力进行校核（三种工况均作图分析）。
工况Ⅰ：动臂最低，斗杆垂直于地面，铲斗挖掘最大，并且作用力臂最大。
图3.8 液压缸闭锁力校核工况Ⅰ
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊
动臂缸小腔闭锁
8
2
9
1
7
2
1
2r
W
r
W
r
G
e
p
s
i
i
i
b
+
=
+
?
?∑
=
由工况Ⅰ下的
1
W、
2
W＝0.1
1
W，求得
1b
p，判断是否＜油缸的闭锁压力，判断该工况下动臂油缸是否闭锁。
对F点取矩计算斗杆油缸闭锁压力，斗杆油缸大腔闭锁。
计算p b2，判断是否＜油缸的闭锁压力，判断该工况下斗杆油缸是否闭锁。
工况Ⅱ：动臂油缸最低，斗杆与动臂的铰点F,斗与斗杆铰点Q，斗齿尖V点三点共线，斗杆挖掘，其作用力臂为最大。
图3.9 液压缸闭锁力校核工况Ⅱ
动臂油缸小腔闭锁
8
2
9
1
7
2
1
2r
W
r
W
r
G
e
p
s
i
i
i
b
+
=
+
?
?∑
=
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊
由工况Ⅱ下的
1
W、
2
W＝0.1
1
W，
求得
1b
p，判断是否＜油缸的闭锁压力。
对Q点取矩可计算铲斗油缸闭锁压力，铲斗油缸大腔闭锁。
计算
3b
p，判断是否＜油缸的闭锁压力，判断该工况下动臂油缸是否闭锁。
工况Ⅲ：动臂处于最低位置，挖掘深度为最大，FQV三点共线，铲斗挖掘，并要求能克服平均挖掘阻力。
图3.10 液压缸闭锁力校核工况Ⅲ
动臂小腔闭锁
由工况Ⅲ下的
1
W、
2
W＝0.1
1
W，
动臂缸小腔闭锁
()
8
2
9
1
7
2
1
2
2
4
2r
W
r
W
r
G
e
p
d
D
i
i
i
b
+
+
=
?
-
?∑
=
π
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊
计算得
1b
p，判断该工况下动臂油缸是否闭锁。
对F点取矩可计算斗杆油缸闭锁能力，油缸大腔闭锁。
计算p b2，判断是否＜油缸的闭锁压力，判断该工况下斗杆油缸是否闭锁。
在液压缸上述三大工况下分别测量力臂值并记录，填入Excel中，处理数据如下表：
表3.6 液压缸闭锁力校核三工况数据表
工况１工况２工况３
ｅ１650 650 650
ｅ２758 950 758
r1600 600 600
r2575 467 475
r3490 490 490
r41400 1400 1400
r53567 1649 3358
r63485 3493 3503
r74115 4570 3353
r81637 0 0
r103358 1872 3821
r113353 0 3353
ｒ１３2332 2332 2332
r146579 4993 3343
r185836 6161 8589
Ｗ１148347.57764 198328.74885 185064.06015
Ｐ'3——375414.89779 ——
Ｐ'２580189.33941 ——408548.67657
Ｐ'１-299164.371 -351281.6693 -356236.7128
动臂缸0.040571725232 0.22184928454 0.23908421844
斗杆缸0.25582108097 ——-0.11569550525
铲斗缸——-0.187******** ——
如下
反铲挖掘机工作装置设计
机械设计说明书设计题目：反铲单斗液压挖掘机工作装置设计 姓名：舒康 学号：20097588 指导老师：冯鉴 09工程机械2班
目录 一．机械原理设计任务书 (4) §1.1设计题目简介 (4) §1.2设计任务 (4) 二．单斗液压挖掘机结构简图 (6) 三．设计中小型液压挖掘机结构参数一览表(参照下图) (8) §3.1单斗液压挖掘机结构几何参数详表 (8) §3.2斗容量为0.25 m3 的小型单斗液压挖掘机结构详细参数 (9) 四．确定下列所给满足要求的结构参数 (12) §4.1确定长度与角度结构参数 (12) §4.2斗形参数的选择 (15) §4.3最大挖掘深度、停机面最大挖掘半径、最大卸载高度、最大挖掘高度的计算 (16) §4.3.1最大挖掘深度 (16) §4.3.2最大挖掘半径 (17) §4.3.3最大卸载高度 (17) 五．动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸运动参数确定 (19) §5.1动臂液压缸 (19) §5.2斗杆液压缸 (19) §5.3铲斗液压缸 (20) 六．机构自由度分析 (21) 七．仿真 (22)
八．机构搭建图 (23) 九．参考文献： (25) 十．心得和体会 (24)
完成日期：年月日指导教师 一．机械原理设计任务书 学生姓名舒康班级09工机2班学号20097588 设计题目：反铲液压挖掘机工作装置设计 §1.1设计题目简介 反铲式是我们见过最常见的，向后向下，强制切土。可以用 于停机作业面以下的挖掘，基本作业方式有：沟端挖掘、沟 侧挖掘、直线挖掘、曲线挖掘、保持一定角度挖掘、超深沟 挖掘和沟坡挖掘等。反铲装置是液压挖掘机重要的工作装置， 是一种适用于成批或中小批量生产的、可以改变动作程序的自动搬运和操作设备，它可用于操作环境恶劣，劳动强度大和操作单调频繁的生产场合。 设计数据与要求 题号铲斗容 量挖掘深 度 挖掘高 度 挖掘半 径 卸载高度铲斗挖掘力 B 0.38 m3 4.1m 7.35 m 6.77 m 4.95 m 54.86KN §1.2设计任务 1、绘制挖掘机工作机构的运动简图，确定机构的自由度，对其驱动油缸在几种工况下的运动绘制运动线图； 2、根据所提供的工作参数，对挖掘机工作机构进行尺度综合，确定工作机构各
挖掘机工作机构的设计
摘要 本文设计的是一种挖掘机的挖掘装置，在为工业、民用上有特殊用途的挖掘装载机，它可以用于煤矿井下狭小空间清理、装载、运输等工作，也可以用于冶金、矿山、隧道建设等场合的挖掘装载工作。在本设计中，通过对国内外现有技术的了解和分析，利用任务书上所给定的挖掘机铲斗额定装载载荷，先计算出铲斗的斗容，而后选用标准容量铲斗，根据所选出的标准铲斗，计算出挖掘机的最大铲取阻力、最大卸载高度、最小卸载距离等一些设计所必需用到的量。通过对工作机构上九个铰接点位置的确定来设计出动臂的模型及动臂上各点的受力，然后计算出举臂油缸和转斗油缸的内径、活塞杆的杆径，选出标准的液压缸。 关键词：铲斗；液压缸；动臂；挖掘机
Abstract In this paper, the design is a mini-excavators, as for the industry, there are special-purpose civilian loading machinery, it can be used in underground coal mines to clear a narrow space, loading, transport, etc., can also be used for metallurgy, mining, occasions, such as tunnel construction excavation work load.In this design, both at home and abroad through the understanding of existing technology and analysis, the use of task books given by the excavator bucket load rated load, calculate the first bucket of the bucket capacity, and then choose the standard size of the bucket, elected in accordance with standard bucket, to calculate the largest excavator shovel access resistance, the maximum unloading height, minimum distance, such as unloading the design used in the volume necessary. Through the work of nine institutions to determine the location of hinge points out to design the model and the moving arm arm stress points, and then calculate the fuel tank and to fight the diameter of the fuel tank, the rod diameter rod, the election a standard hydraulic cylinders. Keywords: bucket hydraulic cylinder boom excavator
挖掘机铲斗设计
目录 一、基本要求 (2) 1.1铲斗的结构选择 (2) 二、铲斗基本参数的确定 (3) 2.1铲斗长宽高的确定 (3) 2.2挖掘力计算 (4) 三、铲斗几何形状 (6) 3.1铲斗的组成 (6) 3.2斗体曲线 (7) 3.3两种曲线的比较 (9) 四、结论 (11) 参考文献 (13)
一、基本要求 斗轮挖掘机的铲斗在轮圈回转一周的过程中, 要完成切割、装载和排空物料三项作业。切割时要求斗齿能迅速切入物料。为此铲斗必须具有足够的强度和刚度, 以便承受物料的反作用力。装载时要求物料能较通畅地流人铲斗( 这样可减少切割阻力) , 同时在物料充填铲斗时, 既要填满铲斗空间, 又不能产生过大的挤压力, 否则由于挤压力的增大, 会使铲斗壁与物料的吸附力增大(在一定吸附系数下, 吸附力与两物体之间的正压力成正比) , 造成排料时物料排不净或撒料等情况。 1.1铲斗的结构选择 铲斗结构形状和参数的合理选择对挖掘机的作业效果影响很大，其应满足以下要求： （1）有利于物料的自由流动。铲斗内壁不宜设置横向凸缘、棱角等，斗底的纵向剖面形状要适合于各种物料的运动规律。 （2）要使物料易于卸尽 （3）为使装进铲斗的物料不易于卸出，铲斗的宽度与物料的粒径之比应该大于4，大50时，颗粒尺寸不考虑，视物料为均质。 综上考虑，选用中型挖掘机常用的铲斗结构与下图。 斗齿的安装连接采用橡胶销式，结构示意图如下图
二、铲斗基本参数的确定 2.1铲斗长宽高的确定 斗容量q ，平均宽度B ，转斗挖掘半径R 和转斗挖掘满转角2?是铲斗的四个 主要参数，R,B,2?，三者之间有下几何关系： s K B R q )2sin 2(2 12 ??-= 式中土壤松散系数s K 近似值取1.25，q=0.28m 3，根据上式可由R,B,2?中作任值求相应第三值。其斗容量0.28m 3，斗宽B=0.794m 。 根据已经确定的斗轮挖掘机生产力轮圈直径宽度转速铲斗数量及每只铲斗的容量, 即可确定铲斗的宽度( B )长度( L )和高度( H ) L : B ≈ 1.3；所以可知L=1.0322m q = 0 .8 B L H 204.1B q H = , 式中q ——铲斗容量( 立方米 ) 把数据代入后，可求得H=0.339m 求出L , H , B 后, 必须按轮圈的圆周速度及铲斗个数来校核铲斗处于轮圈正上方时,物料是否能靠自重保证落入卸料区间。设每只铲斗及其卸料空间所占 的圆心角为a , 每只铲斗的卸料空间弦长为 L BC =空( 见图1 )
机械毕业设计272SWE85挖掘机夹桩压桩机构设计
本科生毕业论文（设计） 题目SWE85挖掘机夹桩压桩 机构三维设计 学生姓名 指导教师 学院机电工程学院 专业班级
目录 摘要 (Ⅰ) ABSTRACT (Ⅱ) 第1章绪论 (1) 1.1挖掘机的发展概述 (1) 1.2挖掘机的结构及其工作原理 (2) 1.3国外挖掘机的夹桩压桩机构发展现状 (3) 1.4挖掘机的发展趋势 (4) 1.3.1 技术功能创新：一机多用与简化操作 (4) 1.4.2外观造型创新：工业设计与环境协调 (4) 1.4.3设计方法创新：电脑应用与模块设计 (5) 1.4.4控制方法创新：电子控制与信息集成 (5) 1.4.5人工智能创新：灵性机器与机器人化 (5) 1.5 选题意义和任务要求 (6) 第二章夹桩压桩机构的设计 (7) 2.1 夹桩压桩机构设计方案的比较与确定 (7) 2.1.1方案一 (7) 2.1.2方案二 (8) 2.1.3方案三 (8) 2.2夹桩压桩机构方案的确定 (9) 2.3夹桩压桩装置的结构设计 (10) 2.3.1夹杆底部铰接位置的确定 (10) 2.3.2油缸行程的确定 (10) 2.4油缸给夹杆推力F的计算 (11) 2.4.1夹杆器所受的摩擦力与压力的计算 (11) 2.4.2计算油缸的对夹杆的作用力 (12) 2.5夹桩压桩机构部分零部件的设计 (13) 2.5.1安装座的结构设计 (13) 2.5.2转接头的设计 (13) 2.5.3转动接头的设计 (14) 2.5.4夹桩爪的设计 (14) 2.5.5各零部件体积和质量的计算 (14) 2.6 销轴的挤压与剪切强度校核 (16) 2.6.1与活塞杆铰接的销轴的挤压与剪切强度校核 (16) 2.6.2夹桩爪与底座铰接销轴的校核 (17) 2.6.3接头与转动接头铰接销轴的校核 (18)
挖掘机铲斗设计
目录 一、基本要求............................................... 2 ............ 1.1铲斗的结构选择 ..................................... 2 ....... 二、......................................... 铲斗基本参数的确定 (3) 2.1铲斗长宽高的确定 .................................. 3 ....... 2.2挖掘力计算 ......................................... 5 ....... 三、............................................... 铲斗几何形状... 7. 3.1铲斗的组成 ......................................... 7. ....... 3.2斗体曲线 ........................................... 9 ....... 1..1. 3.3两种曲线的比较 ............................................................................................. 1...3 ........ 参考文献................................................ 15 ........
斗轮挖掘机的铲斗在轮圈回转一周的过程中，要完成切割、装载和排空物料三项作业。切割时要求斗齿能迅速切入物料。为此铲斗必须具有足够的强度和刚度以便承受物料的反作用力。装载时要求物料能较通畅地流人铲斗(这样可减少切割阻力)，同时在物料充填铲斗时，既要填满铲斗空间,乂不能产生过大的挤压力，否则由于挤压力的增大,会使铲斗壁与物料的吸附力增大(在一定吸附系数下，吸附力与两物体之间的正压力成正比),造成排料时物料排不净或撒料等情况。 1.1铲斗的结构选择 铲斗结构形状和参数的合理选择对挖掘机的作业效果影响很大，其应满足以下要求： (1) 有利于物料的自由流动。铲斗壁不宜设置横向凸缘、棱角等，斗底的纵向剖面形状要适合于各种物料的运动规律。 (2) 要使物料易于卸尽 (3) 为使装进铲斗的物料不易于卸出，铲斗的宽度与物料的粒径之比应该大于 4,大50时，颗粒尺寸不考虑，视物料为均质。 综上考虑，选用中型挖掘机常用的铲斗结构与下图。
挖掘机_工作装置各部分的基本尺寸计算和验证
三、工作装置各部分的基本尺寸计算和验证 反铲装置的合理设计问题至今尚未理想地解决。以往多按经验，采取统计和作周试凑的方法，现在则尽可能采用数解分析方法。液压挖掘机基本参数是表示和衡量挖掘机性能的重要指标，本文主要计算和验证铲斗、动臂、斗杆的尺寸。 （一）反铲装置总体方案的选择 反铲装量总体方案的选择包括以下方面： 1、动臂及动臂液压缸的布置 确定用组合式或整体式动臂，以及组合式动臂的组合方式或整体式动臂的形状动臂液压缸的布置为悬挂式或是下置式。 2、斗杆及斗杆液压缸的布置 确定用整体式或组合式斗扦，以及组合式斗杆的组合方式或整体式斗扦是否采用变铰点调节。 3、确定动臂与斗杆的长度比，即特性参数112K l =。 对于一定的工作尺寸而言，动臂与斗杆之间的长度比可在很大围选择。—般当K 1＞2时(有的反铲取K 1＞3)称为长动臂短斗杆方案，当K 1＜1.5时属于短动比长斗杆力案。K 1在1.5~2之间称为中间比例方案。要求适用性较强而又无配套替换构件或可调结构的反铲常取中间比例方案。 4、确定配套铲斗的种类、斗容量及其主参数，并考虑铲斗连杆机构传动比是否需要调节。 5、根据液压系统工作压力、流量、系统回路供油方式、工厂制造条件等确定各液压缸缸数、缸径、全伸长度与全纳长度之比λ。考虑到结构尺寸、运动余量、稳定性和构件运动幅度等因素一般取λ1＝1.6~1.7。取λ2＝1.6~1.7；λ3＝1.5~1.7。 （二） 斗形主要参数的确定 当铲斗容量q 一定时，挖掘转角2?，挖掘半径R 和平均斗宽B 之间存在一定的关系，即具有尺寸R 和B 的铲斗转过2?角度所切下的土壤刚好装满铲斗，于是斗容量可按下式计 算： 2 1(2sin 2)2 s q R B K ??= - (4.1) 式中： s K ——土壤松散系数。（取 1.25s K = ） 一般取: (4.2) R 的取值围： (4.3) 式中： q ——铲斗容量，3m ； B ——铲斗平均宽度，m 。 可根据表4-3根据斗容选取B 值。 根据式（4.1）可得 φ值
挖掘机工作装置
机械原理设计任务书 学生姓名朱班级学号20127462 设计题目：挖掘机工作装置机构设计 一、设计题目简介 单斗挖掘机是一种重要的工程机械，广泛 应用于房屋建筑、筑路工程、水利建设、农林 开发、港口建设、国防工事等的土石方施工和 矿山采掘工业中，对减轻繁重的体力劳动、保 证工程质量、加快建设速度、提高劳动生产率 起着十分巨大的作用。随着国家经济建设的不 断发展，单斗挖掘机的需求量将逐年大幅度增 长，其在国民经济建设中的作用将越来越显 著。 反铲装置作为单斗挖掘机工作装置的一种主要形式，在工程实践中占有重要地位。反铲装置的各组成部分有各种不同的外形，要根据设计要求选用适合的结构并对其作运动分析。然后，在满足机构运动要求的基础上对各机构参数进行理论计算，确定各机构尺寸参数，确定挖掘机反铲装置的基本轮廓。 挖掘阻力和挖掘力是衡量挖掘机性能参数的重要性能指标，对其分析计算至关要。挖掘阻力主要与挖掘对象及自身尺寸参数有关，而挖掘力则受众多条件限制，危险工况的分析是关键点。在挖掘力分析基础上，可对各杆件铰接点进行力的分析计算，并进行机构设计的合理性分析。 二、设计数据与要求 该型挖掘机工作装置,由两节臂，一挖斗组成，停机面最大挖掘半径(mm):9850；最大挖掘深度(mm):6710；最大挖掘高度(mm):9840，液压缸驱动。 三、设计任务 1、提出可能的运动控制方案，绘制方案的机构简图，计算工作装置的自由度，进行方 案分析评比，从中选取最适合挖掘机工作装置的机构； 2、根据所确定的机构方案进行杆及运动副的尺寸计算，要有计算过程（图解法也必须 有作图步骤），并根据所计算尺寸依据国家相关标准提出油缸的布置及其运动要求； 3、在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。 4、用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。 5、编写说明书，说明书应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。 四、提示 1、每一节斗杆应有一个油缸控制，即该机构应由多个自由度 2、按设计要求，主要考虑几个极限位置的相关数据 完成日期：年月日指导教师
推荐-10立方米挖掘机推压机构设计 精品
摘要 挖掘机是大多数露天矿必不可少的生产设备，是工程机械中最重要的采掘设备，在冶金、能源、矿山等方面有广泛的应用。矿用挖掘机是露天矿间断式开采的主要设备,它可以实现完全机械化,具有机械化自动化程度高、斗容量大、环保性能好、挖掘效率高、进度快、机动性能好等优点。 由于常常在野外和露天作业，工作环境十分恶劣，要求挖掘机的各个装置既要结构合理,性能安全可靠又要尽可能降低成本。推压机构作为挖掘机的主要的工作部件，它的性能直接影响挖掘机的整体工作性能。本文通过对挖掘机的四种工况进行分析，确定推压机构的计算载荷，确定推压机构所需的功率，确定传动方案，设计推压机构。 本文还介绍了挖掘机国内外发展的现状、挖掘机的结构组成及工作过程，以及本需要应用的理论基础和应用的工具，并使用AutoCAD20XX软件绘制推压机构总装及零部件的二维图纸。 关键词：矿用挖掘机推压机构二级减速器有限单元法
Abstract Excavator is necessary producing equipment for lots of strip mine, and it is the most excavating equipment of engineering machine which is broadly used in metallurgy, energy sources, mine etc. Large mining excavator is the main equipment when exploiting strip mine. It can achieve pletely mechanization. It has the characteristic of high automatization, good property of environmental protection, the efficiency of excavation is high, and progress is rapid, quality is reliable,and maneuverability is good. Due to work outside frequently, working environment is very bad. Which needs excavator not only has reasonable configuration, safe and reliable performance, but also has lower cost. pushing mechanism is excavator’s leading working parts, whose performance can directly influence excavator’s working performance..Based on the four excavators working conditions,we analyse and determine assumed load ,pushing power and driving scheme of pushing mechanism, then design the pushing mechanism. This paper describes the status of the development of domestic and foreign excavators, the structure and the work process of excavators, the excavators’pushing mechanism theory and application tools are introduced in this paper, and mapping two-dimensional Drawings of assembly and parts of excavators’pushing mechanism by AutoCAD 20XX software. Keywords:mining excavator pushing mechanism secondary reducing device FEA
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通用 / 重型 / 重型岩石铲斗 耐磨板 ■ 包 侧 侧 基 边 板 ■ 板 ■ 杆 ■ 刃 ■ 铲 HB400 高强度、耐磨钢（屈服强度 1,000 Mpa） 卡特规格 卡特 J 系列 HB250 高强度、调质钢 （屈服强度 640 Mpa） HB140 Q345 等同（屈服强度 350 Mpa） HB400 高强度、耐磨钢 （屈服强度 1,000 Mpa） 轻型铲斗 HB176 Q460 等同（屈服强度 460 Mpa）
斗齿和齿座
铲斗不同颜色表示使用不同材质。实际的铲斗颜色为卡特彼勒专用黄色。
最新挖掘机工作装置设计设计
挖掘机工作装置设计 设计
郑州科技学院 本科毕业设计（论文） 题目挖掘机工作装置设计 学生姓名王利军 专业班级机械设计制造及其自动化 08级本科（6）班 学号200833467 院（系）机械工程学院 指导教师（职称）陈长庚工程师 完成时间2012年 5 月 16 日
挖掘机工作装置设计 摘要 单斗挖掘机是一种重要的工程机械，广泛应用于房屋建筑、筑路工程、水利建设、农林开发、港口建设、国防工事等的土石方施工和矿山采掘工业中，对减轻繁重的体力劳动、保证工程质量、加快建设速度、提高劳动生产率起着十分巨大的作用。随着国家经济建设的不断发展，单斗挖掘机的需求量将逐年大幅度增长，其在 国民经济建设中的作用将越来越显著。 反铲装置作为单斗挖掘机工作装置的一种主要形式，在工程实践中占有重要地位。反铲装置的各组成部分有各种不同的外形，要根据设计要求选用适合的结构并对其作运动分析。然后，在满足机构运动要求的基础上对各机构参数进行理论计算，确定各机构尺寸参数，确定挖掘机反铲装置的基本轮廓。 挖掘阻力和挖掘力是衡量挖掘机性能参数的重要性能指标，对其分析计算至关重要。挖掘阻力主要与挖掘对象及自身尺寸参数有关，而挖掘力则受众多条件限制，危险工况的分析是关键点。在挖掘力分析基础上，可对各杆件铰接点进行力的分析计算，并进行机构设计的合理性分析。 关键词：单斗挖掘机运动分析力学分析强度校核
SINGLE DOU EXCAVATOR WORKING DEVICE DESIGN ABSTRACT Single d o u excavator is a kind of important engineering machinery, widely used in building, road engineering, water conservancy construction, forestry 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 continuous development of national economic construction, d o u excavator demand will greatly increas e year by year, its role in national economic construction will become more and more prominent. The shovel device as a single d o u excavator working device of a main form in engineering practice, occupies 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 determine the size parameters of the shovel device determine excavator basic outline. Digging resistance and mining force is the important measure excavator performance parameters on its performance index analysis, calculation is very important. Digging resistance with mining and relevant parameters, and their size by numerous dig power restriction, dangerous working conditions, the analysis is the key point. Based on the analysis in the mining strength to the bar on the pivotal point force calculation and analysis and the rationality of the design. KEY WORDS: Single d o u excavator, Motion analysis, Mechanics analysis，Strength Check
挖掘机液压系统设计
挖掘机液压系统设计 1 液压挖掘机结构与工作原理 液压挖掘机由于在动力装置和工作装置之间采用容积式液压传动，靠液体的压力能进行工作，相对机械传动具有许多优点:能无极调速且调速范围大，最大速度和最小速度之比可达1000:1能得到较低的稳定转速；快速作用时，液压元件产生的运动惯性较小，并可作高速反转；传动平稳，结构简单，可吸收冲击和振动；操纵省力灵活，易实现自动化控制；易实现标准化、通用化、系列化。因此液压挖掘机逐步取代机械式挖掘机是必然的趋势。 单斗液压挖掘机是装有一只铲斗并采用液压传动进行挖掘作业的机械。它是目前挖掘机械中重要的机种。单斗液压挖掘机的作业过程是以铲斗(一般装有斗齿)的切削刃切削土壤并将土装入斗内，斗满后提升。回转至卸上位置进行卸土，卸空后铲斗再转回并下降到地面进行下一次挖掘。当挖掘机挖完一段土后，机械移动一段距离，以便继续作业。因此单斗液压挖掘机是一种周期作业的自行式上方机械。 1.1 液压挖掘机整机性能 液压挖掘机可分为:动力系统、机械系统、液压系统、控制系统。液压挖掘机作为一个有机整体，其性能的优劣不仅与工作装置机械零部件性能有关，还与液压系统、控制系统性能有关。 (1) 动力系统 挖掘机工作的主要特点是环境温度变化大，灰尘污物较多，负荷变化大，经常倾斜工作，维护条件差。因此液压挖掘机原动力一般由柴油机提供，柴油机具有工作可靠、功率特性曲线硬、燃油经济等特点，符号挖掘机工作条件恶劣，负荷多变的要求。挖掘机的额定负荷与汽车。拖拉机不同，汽车和拖拉机指在最高转速下、连同机油泵、发电机等必要附件，分钟内的最大功率;挖掘机是指在额定转速下一小时以上的额定功率。挖掘机采用车用柴油机时，最大功率指数降低。 (2) 机械系统
挖掘机设计方案
2.1挖掘机铲斗的设计 在上工具箱上单击【文件】按钮，打开【新建】对话框，选取文件类型为【零件】。 1.在右工具箱上单击按钮，进入草绘，画出如图2-1所示曲线。 2.完成后单击按钮，进行拉伸如图2-2。 图2-1 图2-2 图2-3 3.再进行拉伸除料，并创立一个基准面，由FRONT面平移至铲斗中间，如图2-3 。 4.在刚创立的基准面上草绘，并拉伸除料，结果如图2-4。 图2-4 图2-5 5.然后再FRONT面上草绘铲斗的铲齿，并拉伸，阵列，结果如图2-5。
6.接下来在DTM1基准面内进行铲斗连接部分的拉伸，结果如图2-6。 图2-6 这样，铲斗就设计完成了！ 2.2挖掘机斗杆及动臂的设计 2.2.1挖掘机斗杆设计 1.在FRONT面上草绘如图2-7所示的斗杆曲线，并且拉伸，结果如图2-8。 图2-7 图2-8 图2-9 2.接下来将斗杆连接处进行必要的拉伸除料，以满足装配需求，结果如图2-9。 这样斗杆就设计完成！ 2.2.2挖掘机动臂设计 挖掘机动臂的设计跟斗杆差不多，只是外形和尺寸不一样，这里不再进行阐
述，动臂设计结果如图2-10所示。 图2-10 2.3挖掘机机身及驾驶舱的设计 1.先在TOP基准面内拉伸出驾驶舱及发动机舱的底板，如图2-11。 图2-11 图2-12 2.然后在该底板上草绘出发动机舱的曲线，并拉伸，倒角，如图2-12。 3.接下来是散热器突盖的拉伸，结果如图2-13。 图2-13 图2-14 4.单击按钮，以ERONT面创建DTM1基准面，并在该面内用【扫描】、【伸出项】指令把排气管扫描出来，结果如图2-14。 5.再由FRONT面平移创立DTM2基准面，并在其上拉伸出驾驶舱外形，如图2-15。 图2-15 图2-16
挖掘机基本构造及工作原理
第一部分：挖掘机 第一章挖掘机的基本构造及工作原理 第一节概述 一、单斗液压挖掘机的总体结构 单斗液压挖掘机的总体结构包括①动力装置、②工作装置、③回转机构、④操纵机构、⑤传动系统、⑥行走机构和⑦辅助设备等，如图所示。
常用的全回转式液压挖掘机的动力装置、传动系统的主要部分、回转机构、辅助设备和 驾驶室等都安装在可回转的平台上，通常称为上部转台。因此又可将单斗液压挖掘机概括成 工作装置、上部转台和行走机构等三部分。 工作装置——①动臂、②斗杆、③铲斗、④液 压油缸、⑤连杆、⑥销轴、⑦管路 上部转台——①发动机、② 减震器主泵、③主阀、④驾 驶室、⑤回转机构、⑥回转 支承、⑦回转接头、⑧转台、 ⑨液压油箱、⑩燃油箱、○11 控制油路、○12电器部件、○13 配重 行走机构——①履带架、② 履带、③引导轮、④支重轮、 ⑤托轮、⑥终传动、⑦张紧 装置 挖掘机是通过柴油机把柴油的化学能转化为机械能，由液压柱塞泵把机械能转换成液 压能，通过液压系统把液压能分配到各执行元件（液压油缸、回转马达+减速机、行走马达 +减速机），由各执行元件再把液压能转化为机械能，实现工作装置的运动、回转平台的回 转运动、整机的行走运动。 二、挖掘机动力系统 1、挖掘机动力传输路线如下 １）行走动力传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——中央回转接头——行走马达（液压能转化为机械能）——减速箱——驱动轮——轨链履 带——实现行走 ２）回转运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——回转马达（液压能转化为机械能）——减速箱——回转支承——实现回转 ３）动臂运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——动臂油缸（液压能转化为机械能）——实现动臂运动 ４）斗杆运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——斗杆油缸（液压能转化为机械能）——实现斗杆运动 ５）铲斗运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——铲斗油缸（液压能转化为机械能）——实现铲斗运动
挖掘机工作装置轨迹控制
专题综述 挖掘机工作装置轨迹控制 同济大学 黄宗益 王 康 杨劲松 1 概述 液压挖掘机是通用性机械,具有很多自由度,完成多种作业:掘削、装载、整地、起重和搬运等。这些作业往往需要复合操作,要求对工作装置的运动进行控制,使铲斗按要求的轨迹进行作业。例如:倾斜面切削加工、土坡夯实、压实摊平、地面平整、垂直面修正、掘沟槽和基坑等。要高效率和高质量地完成这些作业,司机需要有很高超的技巧。例如水平面和垂直面的精整作业,要求司机对动臂、斗柄和铲斗三个操纵手柄联动操作,进行巧妙配合才能完成。对司机来说,不仅要有高度操作技术,而且要注意力高度集中,因此司机的生理和心理负担都很重,很容易产生疲劳,为了解决这些问题,必须对工作装置的运动进行电子控制。 目前在挖掘机上采用以下工作装置运动控制: (1)直线自动掘削 1)平整土地、修坡。一般由斗柄和动臂同时动作来进行直线切削,如图1(a)所示。 2)坡道压实摊平。一般由动臂、斗柄和铲斗三者同时动作来实现,如图1(b)所示。 其平面切削的角度范围可以±90°,作业精度以掘削精度长度比(即掘削偏差与掘削长度之比)来衡量,大约±014%左右,即5m掘削长度时掘削偏差为±20mm,如图1(c)所示。 (2)装载作业控制 在铲装过程中需保持铲斗合适的切削轨迹,动臂举升过程中要保持斗倾角一定,以防铲斗中土撒落,卸土后要自动复归到新掘削的适当位置。这些都需通过电子控制,对动臂、斗柄和铲斗进行连动控制。 (3)作业空间设定 近年来城市的市政工程建设在不断增加,为了使司机在狭窄的场所能安心作业,提高作业效率,保证工地现场的人身安全,避免因碰撞损坏房屋、电线杆、电线以及管道等, 在挖掘机上采用了作业空间设 图1 直线自动掘削 (a)直线掘削 (b)压实摊平 (c)加工精度 (d)倾斜修正 定控制,控制挖掘深度和举升高度、铲斗倾角和斗尖坐标位置等。这些参数都可以预先设定,当到达设定极限位置时,蜂鸣器响,同时自动限位,停止超越作业空间设定范围的运动。在有些挖掘机上还有数字显示装置,将挖掘深度、斗倾角和斗尖坐标等数值表示出来,让司机了解掌握。 简单的深度控制只考虑动臂升降运动而不考虑斗杆运动所引起切削深度的变化,是不精确的;近年来,切削深度控制已把斗杆运动等对切深的影响考虑进去了,如图2(b)所示。 深度控制设定有两种方式:绝对深度设定是以
多功能挖掘机工作装置设计开题报告 (87)
毕业设计(论文)开题报告题目：多功能挖掘机工作装置设计
图1 整体式直动臂图2 整体式弯动臂
注：1. 正文：宋体小四号字，行距22磅。 2. 开题报告由各系集中归档保存。 参考文献 [1] 任友良.液压挖掘机工作装置结构性能分析[D].杭州:浙江大学,2010:9-22 [2] 康海洋.液压挖掘机动臂结构动态分析[D].长沙:长沙理工大学,2007:6-18 [3] 王建军，冯光金，占必红等.小型挖掘机工作装置三维建模及有限元分析[J].中国工程 机械学报，2011，（9） [4] 牛多青，尹成龙，汪振乾等.基于SolidWorks的挖掘机工作装置虚拟设计[J].机械制造， 2007，（45） [5] 周勇，宋春华.国内外液压挖掘机的发展动向[J].矿山机械，2008，（36） [6] 朱建新，邹湘伏，黄志雄.谈国产液压挖掘机未来的发展趋势[J].凿岩机械气动工具， 2003，（3） [7] 何清华，张大庆，郝鹏等.液压挖掘机工作装置仿真研究[J].系统仿真学报，2006，（18） [8] 刘韬，胡军科，谢平.液压挖掘机工作装置结构的优化设计[J].建设机械技术与管理， 2010 [9] 张林艳，邓子龙，张红亮等.挖掘机工作装置虚拟样机的建立与动力学仿真[J].辽宁石 油化工大学学报，2008，（28） [10] 张卫国. 液压挖掘机工作装置动力学仿真分析及研究[D].山西：太原理工大学，2010 [11] 郑东京.挖掘机工作装置的有限元分析及其仿真[D].陕西：西北农林科技大学，2011 [12] 陈玉峰.液压挖掘机工作装置运动与动力综合优化研究[D].重庆：重庆大学，2005 [13] 杜文靖，崔国华，刘小光.液压挖掘机工作装置整体集成有限元分析[J].农业机械学报， 2007（38） [14]GU Jun and SEW ARD Derek.Digital Servo Control of a Robotic Excavator[J].CHINESE
小型履带式挖掘机结构设计(含图纸)
小型履带式挖掘机结构设计 （开题报告） 一、本课题的研究目的和意义： 小型履带式挖掘机是在机械传动挖掘机的基础上发展起来的。它的工作过程是以铲斗的切削土壤，铲斗装满后提升、回转至卸土位置，卸空后的铲斗再回到挖掘位置开始下一次的作业。因此小型履带式挖掘是一种周期作业的土方机械。 小型履带式挖掘机在国民经济建设的许多行业被广泛地采用，如工业与民用建筑、交通运输、水利电气工程、农田改造、矿山采掘以及现代化军事工程等等行业的机械化施工中。据统计，一般工程施工中约有60%的土石方量、露天矿山中80%的剥离量和采掘量是用挖掘机完成的。 小型履带式挖掘机因其体积小，主要应用于城市、相对狭窄的地区，替人力劳动，其用途广泛，主要作业是挖掘、装载、整地，用于城市管道、道路、住宅建设、基础工程和园林作业等。它不仅体积小，机动灵活，且可附装各种工作装置，属多功能建设机械。采用小挖掘机可以大大减轻人力的劳动，缩短施工周期。 为节省劳动力、减轻繁重体力劳动，提高劳动生产率、加快建设速度，保证工程质量和降低成本，采用机械化施工是根本的措施。它对尽早发挥建设投资效果，促进国名经济的高速度发展有很大的作用。 二、文献综述（国内外研究情况及其发展）： 我国前些年大量投入使用的高速公路等基础设施，近来正越来越多地进入维护保养期，同时城市建设也由“大拆大建”逐渐向“精雕细刻”转变。随着我国城市化建设进程加快，今后小型工程机械设备将逐步升温，小型挖掘机市场为业内人士普遍看好。 小型液压挖掘机（以下简称小挖）在国外一般指６ｔ级以下产品，国内目前尚没有明确分类，常指１３或１０ｔ级以下产品，国内市场目前主要存在这样两类小型挖掘机产品：一类是为工程施工配套的３６０°全回转、履带或轮胎行走的标准型液压挖掘机，另一类是面向广大农村市场的低档配置产品即农用挖掘机或汽车式挖掘机。 三、本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式： 根据查阅的资料提出若干解决问题的方案并加以讨论。 进行小型履带式挖掘机总体结构设计，根据老师的要求，做必要的设计和绘图。 （1）设计和校核主要零部件 （2）绘制总体装配图 （3）绘制重要零部件的零件图 完成设计的图纸。 四、拟解决的关键问题： （1）设计和校核主要零部件 （2）零部件尺寸、参数设计 （3）装配部位的结构形式
挖掘机回转机构毕业设计
斗容1m3挖掘机回转机构设计 2015 年 6 月
摘要 近年来，我国的基建工程有日益增多的趋势，国家也要大力发展基建工程来拉动经济增长，而挖掘机作为土方施工必不可少的机械设备，将在我国的基础设施建设方面发挥举足轻重的作用。 挖掘机在进行作业时，其回转机构要承受轴向载荷，径向载荷，和倾覆力矩，对其刚度，强度与稳定性就有一定的要求。所以，挖掘机的回转系统对保持挖掘机整体的稳定性方面有重要作用，对挖掘机回转系统的研究有助于国家发展各种不同类型的挖掘机。 针对斗容1m3挖掘机的回转系统，我进行了驱动方案分析，回转支承选型设计，回转速度控制及制动方案与制动器设计，回转系统各部件的受力校核及选型，还采用了有限元方法来进行优化设计。 国内的挖掘机厂商对国内市场的把握还不够大，对挖掘机回转系统的不断优化对国内厂商制造更大更多类型的挖掘机有重要的意义。 关键词：机械设备；挖掘机；回转机构设计；有限元 第一章绪论 1.1 液压挖掘机及其回转机构介绍 液压挖掘机是一种多功能周期作业的土方机械,广泛应用于交通运输，水利工程，矿山采掘和电力工程等机械施工中。它的工作过程先是以铲斗的切割刃切削
土壤，装满后再提升、回转至卸土位置，把土卸空后铲斗再回原来位置开始下一次作业，如此循环。 所以挖掘机对于对于减轻工人繁重的体力劳动，加快施工进度，提高施工机械化水平，促进各项建设事业的发展，都起着很大的作用。一台斗容1m3挖掘机每班的生产率基本上等于300-400个工人一天的工作量。所以很有必要大力发展液压挖掘机，提高其工作性能，让其更好地提高生产率，为国民建设与国民经济服务。 挖掘机的回转系统由回转支承、回转机构、转台和液压回转系统等组成。回转支承的内外座圈间设有滚动体，其底座跟带齿的内座之间用螺栓连接，外座圈跟转台用螺栓连接。挖掘机工作装置上的各种载荷与力矩经过回转支承传给底架。回转机构的小齿轮既能绕自身自转又能绕转台中心公转，带动转台绕底架回转，相当于行星机构。 1.2国内外发展概况 工国外发达国家在挖掘机技术上一直处于领先优势，他们从20世纪80年代就开始生产特大型挖掘机，例如，美国生产的斗容132m3的步行式拉铲挖掘机，斗容50-150m3剥离用挖掘机；B-E（布比赛路斯-伊利）公司生产的斗容量107m 3的剥离用挖掘机，斗容量168.2m3的步行式拉铲挖掘机等。从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向微型化、多功能化、大型化、专用化和自动化的方向发展。 国内的挖掘机生产商虽然要有很强的创新意识，并且要针对市场与用户的各种要求来开发出新一代挖掘机的变型产品（如高原型车、焊接车等），争取步入大型挖掘机市场，不能只依靠国外进口，把握市场方向。同时，国内的厂商要提高用户服务，树立良好的品牌形象，力求企业与用户实现双赢局面。只有这样，国内厂商才可能慢慢把失去的市场份额夺过来。 1.3 本设计的目的和意义 目前我国及发展中国家的基础工程建设相当多，挖掘机的产销量很大。作为工程机械应用专业的学生，通过此设计，可以很全面地掌握挖掘机的构造和作业环境及要求；掌握产品设计思路与方法；锻炼其综合运用机械类基础知识解决实