挖掘機(jī)工作裝置機(jī)械設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 目 錄 第一章 緒 論 . - 2 - 題的研究背景 . - 1 - 掘機(jī)械發(fā)展概況 . - 1 - 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 . - 4 - 第二章 總體設(shè)計(jì)方案 . - 5 - 型挖掘機(jī)工作裝置簡介 . - 6 - 作裝置設(shè)計(jì)方案原則 . - 7 - 第三章 挖掘機(jī)的工作裝置設(shè)計(jì) . - 7 - 定動(dòng)臂、斗桿、鏟斗的結(jié)構(gòu)形式 . - 8 - 定動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)形式 . - 8 - 定斗桿的結(jié)構(gòu)形式 . - 9 - 定鏟斗的結(jié)構(gòu)形式和斗齒安裝結(jié)構(gòu) . - 9 - 斗與鏟斗液壓缸的連接方式 . - 11 - 定動(dòng)臂、斗桿、鏟斗油缸的鉸點(diǎn)布置 . - 12 - 臂油缸的布置 . - 12 - 桿油缸的布置 . - 13 - 斗油缸的布置 . - 13 - 臂、斗桿、鏟斗機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 . - 14 - 鏟裝置總體方案的選擇 . - 14 - 構(gòu)自身幾何參數(shù) . 1 形參數(shù)的選擇 . - 17 - 臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 . - 22 - 桿機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 . - 26 - 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 桿、搖臂參數(shù)的選擇 . - 26 - 第四章 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) . - 27 - 定液壓系統(tǒng)類型 . - 28 - 壓元件的選擇 . - 29 - 統(tǒng)主參數(shù)的確定 . - 29 - 掘機(jī)液壓缸作用力的確定 . - 29 - 壓元件的選擇 . - 35 - 第 五章 工作裝置的強(qiáng)度校核計(jì)算 . - 37 - 桿力學(xué)分析 . - 37 - 置的計(jì)算 . - 37 - 置的計(jì)算 . - 40 - 桿位置受力計(jì)算以及內(nèi)力圖的繪制 . - 43 - 桿位置受力計(jì)算以及內(nèi)力圖的繪制 . - 44 - 桿強(qiáng)度校核 . - 45 - 臂力學(xué)分析 . - 49 - 第六章 結(jié)論 . - 51 - 參考文獻(xiàn) . - 53 - 致 謝 . - 54 - 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 1 - 摘 要 液壓挖掘機(jī)是工程機(jī)械的一種主要類型，廣泛應(yīng)用在房屋建筑、筑路工程、水利建設(shè)、港口建設(shè)、國防工程等土石方施工和礦山采掘之中。反鏟液壓挖掘機(jī)是挖掘機(jī)械中最重要的機(jī)種之一，主要應(yīng)用于挖掘停機(jī)面以下的土壤。液壓挖掘機(jī)反鏟裝置是完成液壓挖掘機(jī)各項(xiàng)功能的主要部分，其結(jié)構(gòu)的合理性直接影響到液壓挖掘機(jī)的工 作性能和可靠性。 本文根據(jù)液壓挖掘機(jī)反鏟裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ,工作原理以及對(duì)典型工況的分析，總結(jié)了挖掘機(jī)工作裝置性能要求和設(shè)計(jì)原則。 然后對(duì)其各主要構(gòu)件進(jìn)行了方案選擇，并確定各鉸點(diǎn)之間的距離。 根據(jù)連桿模型并結(jié)合其他機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)畫出工作裝置的二維圖紙，最后根據(jù)圖紙上的具體結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)工作裝置的主要部件進(jìn)行校核。 關(guān)鍵詞 :液壓挖掘機(jī)；工作裝置；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 2 - of As of is in as in is to of is by of is on of of up of AD to of to of 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 1 - 第一章 緒 論 題的研究背景 挖掘機(jī)械是工程機(jī)械的一種主要類型，是土石方開挖的主要機(jī)械設(shè)備。各種類型的挖掘機(jī) 已廣泛應(yīng)用在工業(yè)與民用建筑、交通運(yùn)輸、水利電力工程，農(nóng)田改造、礦山采掘以及現(xiàn)代化軍事工程等的機(jī)械化施工中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工程施工中約有60%以上的土石方量，由挖掘機(jī)來完成。 為節(jié)省勞動(dòng)力、減輕繁重體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、加快建設(shè)速度，保證工程質(zhì)量和降低成本，采用機(jī)械化施工是一項(xiàng)有利措施。它對(duì)促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展有很大的作用。 挖掘機(jī)械在工程機(jī)械發(fā)展中占有很大比重和重要地位，據(jù)統(tǒng)計(jì)約占工程機(jī)械總產(chǎn)的 25%50%，是重點(diǎn)發(fā)展的機(jī)械品種之一。尤其是中小型、通用的單斗挖掘機(jī)不僅可用于土石方的挖掘工作，而且通過工作裝 置的更換，還可用于起重、裝載、抓取、打樁、鉆孔等多種作業(yè)。通用型挖掘機(jī)占挖掘機(jī)總數(shù)的 90%以上，它在各種工程施工中廣泛使用，己成為不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備。 掘機(jī)械發(fā)展概況 工業(yè) 發(fā)達(dá)國家 的挖掘機(jī)生產(chǎn)較早，法國、德國、美國、俄羅斯、日本是斗容量 斗液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國，從 20 世紀(jì) 80 年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機(jī)。例如，美國馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量 50離用挖掘機(jī)，斗容量 132m的步行式拉鏟挖掘機(jī)； 比賽路斯 司生產(chǎn)的斗容量 步行式拉鏟挖掘機(jī)，斗容量 107m的剝離用挖掘機(jī)等，是世界上目前最大的挖掘機(jī)。 (1)國外挖掘機(jī)的發(fā)展趨勢 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(dòng)化的方向發(fā)展。 開發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率的挖掘機(jī)。為滿足市政建設(shè)和農(nóng)田建設(shè)的需要，國外發(fā)展了斗容量在 下的微型挖掘機(jī)，另外，數(shù)量最的的中、小型挖掘機(jī)趨向于一機(jī)多能，配備了多種工作裝置買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 2 - 除正鏟、反鏟外，還配備了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤、振搗器、推土板、沖擊鏟、集裝 叉、高空作業(yè)架、鉸盤及拉鏟等，以滿足各種施工的需要。 迅速發(fā)展全液壓挖掘機(jī)，不斷改進(jìn)和革新控制方式，使挖掘機(jī)由簡單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計(jì)算機(jī)綜合程序控制 重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)，加快標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展速度，提高挖掘機(jī)的作業(yè)功率，更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能。 更新設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計(jì)理論和方法，并將疲勞損傷累積理論、斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計(jì)、電子計(jì)算機(jī)控制 的電液伺服疲勞試驗(yàn)技術(shù)、疲勞強(qiáng)度分析方法等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)的強(qiáng)度研究方面，促進(jìn)了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高效率和競爭力。 加強(qiáng)對(duì)駕駛員的勞動(dòng)保護(hù)，改善駕駛員的勞動(dòng)條件。液壓挖掘機(jī)采用帶有墜物保護(hù)結(jié)構(gòu)和傾翻保護(hù)結(jié)構(gòu)的駕駛室，安裝可調(diào)節(jié)的彈性座椅，用隔音措施降低噪聲干擾。 進(jìn)一步改進(jìn)液壓系統(tǒng)。中、小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的明顯趨勢。液壓技術(shù)在挖掘機(jī)上普遍使用，為電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)在挖掘機(jī)的應(yīng)用與推廣創(chuàng)造了條件。 迅速拓展電子化、自動(dòng)化技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用。 20 世紀(jì) 80 年代，以微電子技術(shù) 為核心的高新技術(shù)，特別是微機(jī)、微處理器、傳感器和檢測儀表在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，推動(dòng)了電子控制技術(shù)在挖掘機(jī)上應(yīng)用和推廣，并已成為挖掘機(jī)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。 (2) 國內(nèi)研究情況及發(fā)展動(dòng)態(tài) 早在 1954 年我國就已開始生產(chǎn)機(jī)械式挖掘機(jī) ,當(dāng)時(shí)的撫順重型機(jī)器廠 (撫順挖掘機(jī)廠前身 )引進(jìn)前蘇聯(lián)的機(jī)械式挖掘機(jī) 國際 20 世紀(jì) 30 40買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 3 - 年代的產(chǎn)品。由于國家 經(jīng)濟(jì) 建設(shè)的需要 ,后又 發(fā)展 家廠生產(chǎn) ,到 1966 年 12 年全國共生產(chǎn)了機(jī)械式挖掘機(jī) 3000 余臺(tái) ,后又延續(xù)生產(chǎn)到八十年代初。在 80 年代初引進(jìn)德國系列液壓挖掘機(jī)制造技術(shù)（例如有德國 司、 司和 O&浙江大學(xué)的馮培恩教授開始率先著手研究挖掘機(jī)機(jī)電一體化技術(shù)，首先實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)器人作業(yè)過程的分級(jí)規(guī)劃和局部自主控制。但是他們在任務(wù)規(guī)劃層面上只停留在仿真階段，還沒有提出顯著的實(shí)現(xiàn)方案。 20 世紀(jì) 90 年代初國內(nèi)幾家新進(jìn)入挖掘機(jī)待業(yè)的企業(yè)以 “技貿(mào)結(jié)合，合作生產(chǎn) ”的方式 聯(lián)合引進(jìn)日本小松制作所的 列挖掘機(jī)制造技術(shù)，由于 中國建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，市場的擴(kuò)大，隨后不久在挖掘機(jī)生產(chǎn)領(lǐng)域出現(xiàn)了一個(gè)外資企業(yè)進(jìn)入中國的浪潮。從 1994、 1995 年開始，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家的著名挖掘機(jī)制造企業(yè)先后在中國建立眾多的中外合資或外商獨(dú)資 挖掘機(jī)制造企業(yè)，生產(chǎn)世界一流水平的多種型號(hào)的挖掘機(jī)產(chǎn)品。截止至 2001 年年底，包括國有企業(yè)在內(nèi)，中國境內(nèi)生產(chǎn)液壓挖掘機(jī)的企業(yè)總數(shù)達(dá) 20 個(gè)左右，共生產(chǎn)挖掘機(jī)整機(jī)質(zhì)量從 100 余個(gè)不同型號(hào)和規(guī)格的產(chǎn)品。 2000 年全國生產(chǎn)各種型號(hào)、規(guī)格的液壓挖掘機(jī) 8111 臺(tái)，共銷售 7926 臺(tái)，其中包括出口 119 臺(tái)。 2001 年全生產(chǎn) 12569 臺(tái)，銷售 12397 臺(tái)，其中包括出口 468 臺(tái)。 面對(duì)目前這種發(fā)展?fàn)顩r，國產(chǎn)挖掘機(jī)如何才能走出夾縫中求生存的困境 ?國產(chǎn)挖掘機(jī)究竟路在何方 ?業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，現(xiàn)在國內(nèi)挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)真正缺乏的不是錢，面是技術(shù)以及為謀求技術(shù)進(jìn)步所需要的耐心和決心。針對(duì)國產(chǎn)挖掘機(jī)機(jī)能質(zhì)量，作業(yè)效率與可靠性均低的現(xiàn)狀，國內(nèi)企業(yè)首先需要從組織結(jié)構(gòu)調(diào)整入手，在國內(nèi)聯(lián)合組建新一代國產(chǎn)液壓挖掘機(jī)企業(yè)集團(tuán)，建立強(qiáng)有力的技術(shù)研發(fā)中心，從日本、德國等國家引進(jìn)必要的先進(jìn)軟硬件，以確保國 產(chǎn)挖掘機(jī)擁有優(yōu)良的質(zhì)量和性能，從而打開國產(chǎn)挖掘機(jī)的市場，進(jìn)而促進(jìn)國產(chǎn)挖掘機(jī)的大批量生產(chǎn)。在此基礎(chǔ)上，還要考慮以下幾點(diǎn)： 國內(nèi)挖掘機(jī)生產(chǎn)要不斷研究市場需求、開發(fā)新品和變型產(chǎn)品，以適應(yīng)市場需要。前幾年大量投入使用的高速公路等基礎(chǔ)設(shè)施，越來越多地進(jìn)入維修保養(yǎng)期，買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 4 - 城市建設(shè)也從 “大拆大建 ”逐漸向 “精雕細(xì)刻 ”轉(zhuǎn)變，小型化的土方工程施工越來越多，因此小型挖掘機(jī)的需求量增加較快。關(guān)注國內(nèi)市場的同時(shí)，生產(chǎn)商還應(yīng)該加大國際市場力度。 挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)既要樹立為用戶服務(wù)的思想，也要具備相應(yīng)的能力和條件，不斷學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)管理 理念和手段，提升自身的服務(wù)水平和競爭能力，切實(shí)滿足挖掘機(jī)用戶的施工需求。這就要求挖掘機(jī)業(yè)務(wù)人員既精通業(yè)務(wù)知識(shí)，又要成為挖掘機(jī)用戶的好參謀；挖掘機(jī)服務(wù)人員不僅要為用戶服務(wù)好，同時(shí)還要協(xié)助客戶（尤其是那些缺乏經(jīng)驗(yàn)的客戶）做好設(shè)備管理、現(xiàn)場調(diào)度、安全檢查等工作；挖掘機(jī)出現(xiàn)故障要在最短的時(shí)間內(nèi)修復(fù) 從而實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)企業(yè)與用戶在利益上的雙贏。 國內(nèi)挖掘機(jī)生產(chǎn)商要不斷研究市場需求、開發(fā)新品和變型產(chǎn)品。開發(fā)新一代液壓挖掘機(jī)的變型產(chǎn)品（如焊接車、高原型等），針對(duì)市場和用戶的個(gè)性化要求，及時(shí)開發(fā)出國內(nèi)外用戶所需要的各種機(jī)型和 專用工作機(jī)具，擴(kuò)大產(chǎn)品品種和數(shù)量，涉足一直靠國外進(jìn)口的大型液壓挖掘機(jī)的市場，培育和培植市場增長點(diǎn)。與此同時(shí)，和產(chǎn)商還樹立用戶服務(wù)意識(shí)和品牌意識(shí)，提高服務(wù)質(zhì)量，爭取企業(yè)與用戶雙贏。只有這樣，挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)才有可能把已經(jīng)失去的市場份額逐漸奪回來。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本次所設(shè)計(jì)的挖掘機(jī)為小型反鏟液壓挖掘機(jī)。主要內(nèi)容是工作裝置的設(shè)計(jì)?？傮w設(shè)計(jì)的優(yōu)劣決定了其它零部件設(shè)計(jì)的質(zhì)量，也決定了整機(jī)的性能。合理的、全面的總體設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)順利完成的保證。因此，對(duì)整體設(shè)計(jì)必須從一個(gè)更高的層次出發(fā)，對(duì)整體設(shè)計(jì)必須提出更 高的要求。 總體設(shè)計(jì)主要是對(duì)小型液壓挖掘機(jī)進(jìn)行深入地分析，并提出切實(shí)可行的方案，對(duì)整體參數(shù)、整體布局、整體結(jié)構(gòu)、整機(jī)系統(tǒng)及其主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，最后再將其建模裝配。工作裝置的設(shè)計(jì)必須考慮全面，比如外形尺寸、形狀、鉸點(diǎn)布置、工作過程中不能相互干涉、強(qiáng)度、剛度合理等等。此次工作裝置主要采用反鏟裝置，動(dòng)臂部分主要采用整體式彎動(dòng)臂，這樣有利于得到較大的挖掘深度。買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 5 - 斗桿部分主要采用整體式直動(dòng)斗桿。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 6 - 第二章 總體設(shè)計(jì)方案 型挖掘機(jī)工作裝置簡介 反鏟工作裝置是液壓挖掘機(jī)的 一種主要工作裝置，如圖 2 1 所示。 液壓反鏟工作裝置一般由動(dòng)臂 1、動(dòng)臂液壓缸 2、斗桿液壓缸 3、斗桿 4、鏟斗液壓缸 5、鏟斗 6、連桿 7 和搖桿 8 等組成。其構(gòu)造特點(diǎn)是各構(gòu)件之間全部采用鉸接連接，并通過改變各液壓缸行程來實(shí)現(xiàn)挖掘過程中的各種動(dòng)作。動(dòng)臂 1 的下鉸點(diǎn)與回轉(zhuǎn)平臺(tái)鉸接，并以動(dòng)臂液壓缸 2 來支承動(dòng)臂，通過改變動(dòng)臂液壓缸的行程即可改變動(dòng)臂傾角，實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂的升降。斗桿 4 鉸接于動(dòng)臂的上端，可繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，斗桿與動(dòng)臂的相對(duì)轉(zhuǎn)角由鏟斗液壓缸 5 控制，當(dāng)斗桿液壓缸伸縮時(shí)，斗桿即可繞動(dòng)臂上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗 6 則 鉸接于斗桿 4 的末端，通過鏟斗液壓缸 5 的伸縮來使鏟斗繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。為了增大鏟斗的轉(zhuǎn)角，鏟斗液壓缸一般通過連桿機(jī)構(gòu)（即連桿 7 和搖桿 8）與鏟斗連接。液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置主要用于挖掘停機(jī)面以下的土壤，如挖掘溝壕、基坑等，其挖掘軌跡取決于各液壓缸的運(yùn)動(dòng)及其組合。反鏟液壓挖掘機(jī)的工作過程為，先下放動(dòng)臂至挖掘位置，然后轉(zhuǎn)動(dòng)斗桿及鏟斗，當(dāng)挖掘至裝滿鏟斗時(shí)，提升動(dòng)臂使鏟斗離開土壤，邊提升邊回轉(zhuǎn)至卸載位置，轉(zhuǎn)斗卸出土壤，然后再回轉(zhuǎn)至工作裝置開始下一次作業(yè)循環(huán)。動(dòng)臂液壓缸主要用于調(diào)整工作裝置的挖掘位置，一般不單獨(dú)直接挖掘土壤；斗 作裝置簡圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 7 - 行程，但挖掘力小一些。轉(zhuǎn)斗挖掘的行程較短，為使鏟斗在轉(zhuǎn)斗挖掘結(jié)束時(shí)裝滿鏟斗，需要較大的挖掘力以保證能挖掘較大厚度的土壤，因此挖掘機(jī)的最大挖掘力一般由轉(zhuǎn)斗液壓缸實(shí)現(xiàn)的。由于挖掘力大且挖掘行程短，因此轉(zhuǎn)斗挖掘可用于清除障礙或提高生產(chǎn)率。在實(shí)際工作中，熟練的液壓挖掘機(jī)人員可根據(jù)實(shí)際情況，合理操縱各個(gè)液壓缸，往往是各液壓缸聯(lián)合 工作，實(shí)現(xiàn)最有效的挖掘作業(yè)。例如，挖掘基坑時(shí)由于挖掘深度較大，并要求有較陡而平整的基坑壁，則采用動(dòng)臂和斗桿同時(shí)工作；當(dāng)挖掘基坑底時(shí)，挖掘行程將結(jié)束，為加速裝滿鏟斗，或挖 掘過程中調(diào)整切削角時(shí)，則需要鏟斗液壓缸和斗桿液壓缸同時(shí)工作。 作裝置設(shè)計(jì)方案原則 設(shè)計(jì)合理的工作裝置應(yīng)能滿足下列要求： 主要工作尺寸及作業(yè)范圍能滿足要求，在設(shè)計(jì)通用反鏟裝置時(shí)要考慮與同類型、同等級(jí)機(jī)器相比的先進(jìn)性。考慮國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并注意到結(jié)構(gòu)參數(shù)受結(jié)構(gòu)碰撞限制等的可能性。 整機(jī)挖掘力的大小及其分布情況應(yīng)滿足使用要求，并具有一定的先進(jìn)性。 功率利用情況盡可能好，理論工作時(shí)間盡可能短。 確定鉸點(diǎn)布置，結(jié)構(gòu)型式和截面尺寸形狀時(shí)盡可能使受力狀態(tài)有利，在保證強(qiáng)度、剛度和連接剛性的條件下盡量減輕結(jié)構(gòu) 自重。 作業(yè)條件復(fù)雜，使用情況多變時(shí)應(yīng)考慮工作裝置的通用性。采用變鉸點(diǎn)構(gòu)件或配套構(gòu)件時(shí)要注意分清主次，在滿足使用要求的前提下力求替換構(gòu)件種類少，結(jié)構(gòu)簡單，換裝方便。 運(yùn)輸或停放時(shí)工作裝置應(yīng)有合理的姿態(tài)，使運(yùn)輸尺寸小，行駛穩(wěn)定性好，保證安全可靠，并盡可能使液壓缸卸載或減載。 工作裝置液壓缸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮三化。采用系列參數(shù)，盡可能減少液壓缸零件種類，尤其是易損件的種類。 工作裝置的結(jié)構(gòu)型式和布置便于裝拆和維修，尤其是易損件的更換。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 8 - 第三章 挖掘機(jī)的工作裝置設(shè)計(jì) 定動(dòng)臂、斗桿、鏟斗的結(jié)構(gòu)形式 定動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)形式 動(dòng)臂是工作裝置中的主要構(gòu)件，斗桿的結(jié)構(gòu)形式往往決定于動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)形式。反鏟動(dòng)臂分為整體式和組合式兩類。 直動(dòng)臂構(gòu)造簡單、輕巧、布置緊湊，主要用于懸掛式挖掘機(jī)。采用整體式彎動(dòng)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(dòng)臂在彎曲處的結(jié)構(gòu)形狀和強(qiáng)度值得注意，有時(shí)采用三節(jié)變動(dòng)臂有利于降低彎曲處的應(yīng)力集中。 整體式變動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)廉，風(fēng)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 作裝置少，通用性較差。為了擴(kuò)大機(jī)械通用性，提高其利用率。往往需要配備幾套完全不通用的工作裝置。一般來說，長期用于作業(yè)相似的反鏟采用整體式動(dòng)臂結(jié)構(gòu)比較合適。如圖 3 1 所示。 組合式動(dòng)臂一般都為彎臂形式。其組合方式有兩類，一類用輔助連桿（或液壓缸）連接，另一類用螺栓連接。 圖 體式彎動(dòng)臂 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 9 - 組合式動(dòng)臂與整體式動(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)是： 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)采用螺栓或連桿連接時(shí)調(diào)整時(shí)間只需十幾分鐘，采用液壓缸連接時(shí)可以進(jìn)行無級(jí)調(diào)節(jié)。 較合理地滿足各種 類型作業(yè)裝置的參數(shù)和結(jié)構(gòu)要求，從而較簡單地解決主要構(gòu)件的統(tǒng)一化問題。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)各種作業(yè)裝置要求，不需拆換。 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)雖比整體式動(dòng)臂復(fù)雜，但得到了較廣泛的應(yīng)用。尤以中小型通用液壓挖掘機(jī)作業(yè)條件多時(shí)采用組合式動(dòng)臂較為合適。 本次設(shè)計(jì)作業(yè)條件比較單一，所以選用整體式彎動(dòng)臂。 定斗桿的結(jié)構(gòu)形式 斗桿也有整體式和組合式兩種，大多數(shù)挖掘機(jī)都采用整體式斗桿，當(dāng)需要調(diào)節(jié)斗桿長度或杠桿時(shí)采用更換斗桿的辦法，或者在斗桿上設(shè) 置 2 4 個(gè)可供調(diào)節(jié)時(shí)選擇的與動(dòng)臂端部鉸接的孔。有些反鏟采用組合式斗桿。 本次設(shè)計(jì)采用整體式斗桿。 定鏟斗的結(jié)構(gòu)形式和斗齒安裝結(jié)構(gòu) （ 1)鏟斗結(jié)構(gòu)形狀和參數(shù)的合理選擇對(duì)挖掘機(jī)的作業(yè)效果影響比較大。鏟斗的作業(yè)對(duì)象繁多，作業(yè)條件也不同，用一個(gè)鏟斗來適應(yīng)任何作業(yè)對(duì)象和條件比較困難。為了滿足各種特定情況，盡可能提高作業(yè)效率，通用反鏟裝置常配有幾種甚至十多種斗容量不同，結(jié)構(gòu)形式各異的鏟斗。 目前，對(duì)鏟斗結(jié)構(gòu)形式的研究還處于現(xiàn)場試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)或模型試驗(yàn)階段，未建立起比較系統(tǒng)的理論。例如 有人曾將兩只 量而斗型不同的反鏟斗裝在 壓挖掘機(jī)上進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如表 3 1 所示。由于砂的挖掘阻力較小，買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 10 - 對(duì)鏟斗設(shè)計(jì)的合理性反映不靈敏，所以這兩種鏟斗的試驗(yàn)結(jié)果差別不大。而對(duì)頁巖作業(yè)效果就大不一樣，其中一個(gè)鏟斗的切削前緣中間略微凸出，不帶側(cè)齒，側(cè)臂略呈凹形，這些因素使頁巖挖掘阻力降低。另一個(gè)鏟斗的情況則相反。 表 3鏟斗對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果 作業(yè)條件 鏟斗編號(hào) 鏟斗充滿時(shí)間 生產(chǎn)率 效率 （ s） (KN/h) (%) 在頁巖 鏟斗 1 100 中作業(yè) 鏟斗 2 砂石 鏟斗 1 100 在砂石 鏟斗 1 100 中作業(yè) 鏟斗 2 各種鏟斗結(jié)構(gòu)形狀的共同要求是： 有利于物料的自由流動(dòng)，因此鏟斗內(nèi)臂不宜設(shè)置橫向凸緣、棱角等。斗底的縱向剖面形狀要適合各種物料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 要使物料易于卸凈。用于粘土的鏟斗卸載時(shí)不易卸凈，因此延長了作業(yè)循環(huán)時(shí)間，降低了有效斗容量。國外采用設(shè)有強(qiáng)制卸土的粘土鏟斗。 為了使裝進(jìn)鏟斗的物料不易掉出，鏟斗寬度與物料顆粒直徑之比應(yīng)大于 4：1。當(dāng)此比值大于 50： 1 時(shí)顆粒尺寸的影響可不考慮，視物 料為勻質(zhì)。 裝設(shè)斗齒有利于增大鏟斗與物料剛接觸時(shí)的挖掘線比壓，以便切入或破碎阻力較大有物料。挖硬土或碎石時(shí)還能把石塊從土壤中耙出。斗齒的材料、形狀、安裝結(jié)構(gòu)及其尺寸參數(shù)都值得研究，對(duì)它的主要要求是挖掘阻力小，耐磨，易于更換。 （ 2)確定斗齒安裝方式 目前，國產(chǎn)挖掘機(jī)斗齒安裝方式主要有兩類，斗容量 q多采用螺栓連接（圖 3 2a），斗容量 q時(shí)多采用橡膠卡銷結(jié)構(gòu)（圖 3 2b）。 本次設(shè)計(jì)斗容量為 掘機(jī)，所以斗齒安裝方式為螺栓連接 . 圖 栓連接結(jié)構(gòu)斗齒 圖 膠卡銷結(jié)構(gòu)斗齒 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 11 - 斗與鏟斗液壓缸的連接方式 鏟斗與鏟斗液壓缸連接有三種型式（圖 3 3），其區(qū)別主要在于液壓缸活塞桿端部與鏟斗的連接方式不同，圖 3 3a 為直接連接，鏟斗、斗桿與鏟斗液壓缸組成四連桿機(jī)構(gòu)。圖 3 3b 中鏟斗液壓缸通過搖桿 1 和連桿 2 與鏟斗相連，它們與斗桿一起組成六連桿機(jī)構(gòu)。圖 3 3d 和圖 3 3b 類似，區(qū)別在于前者液壓缸活塞桿端接于搖桿兩端之間。圖 3 3c 的機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比與 b 差不多，但鏟斗擺角位置順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)角度。 六連桿方式與四連桿方式相比在同樣的液壓缸行程下能得到較大的鏟 斗轉(zhuǎn)角，改善了機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性。六連桿方式 b 和 d 在液壓缸行程相同時(shí)，后者能得到更大的鏟斗轉(zhuǎn)角。但其鏟斗挖掘力的平均值較小。 本設(shè)計(jì)中選用圖 3 3b 的連接方式。 圖 斗與鏟斗液壓缸的連接方式 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 12 - 定動(dòng)臂、斗桿、鏟斗油缸的鉸點(diǎn)布置 反鏟工作裝置實(shí)際上是多個(gè)連桿機(jī)構(gòu)的組合。在發(fā)動(dòng)機(jī)功率、整機(jī)質(zhì)量和鏟斗容量等主要參數(shù)及工作裝置基本形式初步確定的情況下，工作裝置各鉸點(diǎn)在布置及各工作油缸參數(shù)的選擇是否合理，會(huì)直接影響液壓挖掘機(jī)的實(shí)際挖掘能力。 臂油缸的布置 動(dòng)臂油缸一般布置在動(dòng)臂前下方，下端與回轉(zhuǎn)平臺(tái)鉸接，常見的有兩種 具體布置方式。 油缸前傾布置方案，如圖 3 4 所示，動(dòng)臂油缸與動(dòng)臂鉸接于 E 點(diǎn)。當(dāng)動(dòng)臂油缸全伸出，將動(dòng)臂舉升至上極限位置，動(dòng)臂油缸軸線向轉(zhuǎn)臺(tái)前方傾斜。 油缸后傾布置方案，如圖 3 5 所示，當(dāng)動(dòng)臂油缸全伸出，將動(dòng)臂舉升到上極限位置時(shí)，動(dòng)臂油缸軸線向后方傾斜。 當(dāng)兩方案的動(dòng)臂油缸安裝尺寸 鏟斗最大挖掘高度 H 和地面最大挖掘半徑 R 相等時(shí)，后傾方案的最大挖掘深度比前傾方案小，即 2h 1h 。此外，在后傾方案中，動(dòng)臂 分往往比前傾方案的長，因此動(dòng)臂所受彎矩也比較大。以上為動(dòng)臂油缸后傾方案的缺點(diǎn)。然而，后傾方案動(dòng)臂下鉸點(diǎn) C 與動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn) D 的距離 前傾方案的大，則動(dòng)臂在上下兩極位置時(shí)，動(dòng)臂油缸的作用力臂 較大。因此，在動(dòng)臂油缸作用力相同時(shí)，后傾方案得到較大的動(dòng)臂作用力矩，這是其優(yōu)點(diǎn)。 圖 缸前傾布置方案 圖 缸后傾布置方案 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 13 - 為了增大后傾方案的挖掘深度，有的挖掘機(jī)將長動(dòng)臂 改換成短動(dòng)臂（圖 3 5），并配以長斗桿。在最大深度處挖掘時(shí)，采用鏟斗挖掘而不是斗桿挖掘，這樣得到的最大挖掘深度為 2h 2h 。 顯然，不論是動(dòng)臂油缸前傾還是后傾方案，當(dāng) C、 D 兩鉸點(diǎn)位置和 度均不變時(shí)，通過加大動(dòng)臂油缸長度可以增大動(dòng)臂仰角，從而增大最大挖掘高度，但會(huì)影響到最大挖掘測試。所以，在布置油缸時(shí)，應(yīng)綜合考慮動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)、工作裝置的作業(yè)尺寸及動(dòng)臂舉升力的挖掘力等因素。 本設(shè)計(jì)選用動(dòng)臂油缸前傾布置方案。 桿油缸的布置 確定斗桿油缸鉸點(diǎn)、行程及斗桿力臂比時(shí)應(yīng)該考慮下列因素。 保 證斗桿油缸產(chǎn)生足夠的斗齒挖掘力。即油缸從最短長度開始推伸時(shí)和油缸最大伸出時(shí)產(chǎn)生的斗齒挖掘力應(yīng)該大于正常挖掘阻力。油缸全伸時(shí)的力矩應(yīng)該足以支承滿載鏟斗和斗桿靜止不動(dòng)。油缸力臂最大時(shí)產(chǎn)生的最大斗齒挖掘力應(yīng)大于要求克服的最大挖掘范圍。 保證斗桿的擺角范圍。斗桿擺角范圍一般取 100 130。在斗桿油缸和轉(zhuǎn)斗油缸同時(shí)伸出最長時(shí)，鏟斗前壁和動(dòng)臂之間的距離應(yīng)大于 10般來說，斗桿越長，則其擺角范圍可以取得越小一些。 鉸點(diǎn)位置的確定需要反復(fù)進(jìn)行。在計(jì)算中初定鉸點(diǎn)位置，如不夠合理，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)修改。 斗油 缸的布置 確定鏟斗油缸鉸點(diǎn)應(yīng)考慮以下因素。 保證轉(zhuǎn)斗挖掘時(shí)產(chǎn)生足夠大的斗齒挖掘力，即在鏟斗油缸全行程中產(chǎn)生的斗齒挖掘力應(yīng)大于正常工作情況下的挖掘阻力。當(dāng)鏟斗油缸作用力臂最大時(shí)，所產(chǎn)生的最大斗齒挖掘力應(yīng)能使?jié)M載鏟斗靜止不動(dòng) 保證鏟斗的擺角范圍。鏟斗的擺角范圍一般取 140 160，在特殊作業(yè)時(shí)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 14 - 可以大于 180。當(dāng)鏟斗油缸全縮時(shí)，鏟斗與斗桿軸線夾角（在軸線上方）應(yīng)大于10,常取 15 25，鏟斗油缸全伸、鏟斗滿載回轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)使土壤不從斗中撒落。 鏟斗從位置到位置時(shí)（圖 3 6），鏟斗油缸作用力臂最大 ，這里能得到斗齒最大切削角度的 1/2 左右，即當(dāng)鏟斗挖掘深度最大時(shí)，正好斗齒挖掘力也最大。實(shí)際上鏟斗的切削轉(zhuǎn)角是可變的。在許多情況下，特別是進(jìn)行復(fù)合動(dòng)作挖掘時(shí)，鏟斗的切削轉(zhuǎn)角一般都小于 100，而且鏟斗也不一定都在初始位置開始挖掘。因此，目前一般取位置至位置的轉(zhuǎn)角為 30 50，在這個(gè)角度范圍內(nèi)可以照顧到鏟斗在挖掘過程中能較好地適應(yīng)挖掘阻力的變化，又可以使鏟斗在開始挖掘時(shí)就有一定的挖掘力。 臂、斗桿、鏟斗機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 鏟裝置總體方案的選擇 反鏟方案選擇的主要依據(jù)是根 據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定的使用要求決定工作裝置是通用或是專用的。以反鏟為主的通用裝置應(yīng)保證反鏟使用要求，并照顧到其它裝置的性能。專用裝置應(yīng)根據(jù)作業(yè)條件決定結(jié)構(gòu)方案，在滿足主要作業(yè)條件要求的同時(shí)照顧其它條件下的性能。 反鏟裝置總體方案的選擇包括以下方面： 動(dòng)臂及動(dòng)臂液壓缸的布置 確定用組合式或整體式動(dòng)臂，以及組合式動(dòng)臂的組合方式或整體式動(dòng)臂的形狀。確定動(dòng)臂液壓缸的布置為懸掛式或是下置式。 前面已確定采用整體式動(dòng)臂，動(dòng)臂液壓缸的布置為下置式。 圖 斗轉(zhuǎn)角范圍 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 15 - 斗桿及斗桿液壓缸的布置 確定用整體式或組合式斗桿，以及組合式斗桿的組合方 式或整體式斗桿是否采用變鉸點(diǎn)調(diào)節(jié)。 前面已確定采用整體式斗桿，不采用變鉸點(diǎn)調(diào)節(jié)。 確定動(dòng)臂與斗桿的長度比，即特性參數(shù) 1K =21 對(duì)于一定的工作尺寸而言，動(dòng)臂與斗桿之間的長度比可在很大范圍內(nèi)選擇。一般當(dāng) 1K 2 時(shí)，（有反鏟取 1K 3）稱為長動(dòng)臂短斗桿方案，當(dāng) 1K 屬于短動(dòng)臂長斗桿方案。 1K 在 2 之間稱為中間比例方案。 要求適用性較強(qiáng)而又無配套替換構(gòu)件或可調(diào)結(jié)構(gòu)的反鏟常取中間比例方案。相反，當(dāng)用配套替換構(gòu)件或可調(diào)連接適應(yīng)不同作業(yè)條件時(shí)，不同的配置或鉸點(diǎn)連接情況可組成各種比例方案。在使用條件單一，作業(yè)對(duì)象明確的條 件下采用整體式動(dòng)臂和斗桿固定鉸接， 1K 值由作業(yè)條件確定。從作業(yè)范圍看，在挖高、挖深與挖掘半徑均相同的條件下， 1K 愈大作業(yè)范圍愈窄，從挖掘方式看 1K 大宜用于斗桿挖掘?yàn)橹?，因其剛度較易保證。而 1K 值小宜用于以轉(zhuǎn)斗挖掘?yàn)橹鳌?本設(shè)計(jì)采用中 間比例方案 ,取 1K 確定配套鏟斗的種類、斗容量及其主參數(shù)，并考慮鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比是否需要調(diào)節(jié)。 根據(jù)液壓缸系統(tǒng)壓力、流量、系統(tǒng)回路供油方式、工廠制造條件和三化要求等確定各液壓缸缸數(shù)、缸徑、全伸長度與全縮長度之比 ?？紤]到結(jié)構(gòu)尺寸、運(yùn)動(dòng)余量、穩(wěn)定性和構(gòu)件運(yùn)動(dòng)幅度等因素一般取 1 別情況下因動(dòng)臂擺角和鉸點(diǎn)布置要求可以取 1 取 2 構(gòu)自身幾何參數(shù) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 16 - 圖 鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)的計(jì)算圖 機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)有三類，第一類是決定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的必要參數(shù)，稱原始參數(shù)，本次設(shè)計(jì)主要選擇長度參 數(shù)作為原始參數(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)；第三類是方案分析比較所需要的其它特性參數(shù)。 反鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)的計(jì)算圖及有關(guān)符號(hào)如圖 3示。 反鏟機(jī)構(gòu)各部分原始參數(shù)、推導(dǎo)參數(shù)和部分特性參數(shù)見表 3示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 17 - 表 3鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)表 參數(shù)分類 鏟斗 斗桿 動(dòng)臂 機(jī)體 原始 13=112=12=19= 11=16= 14=15=13=14=110=11= 17=8= 117=19=24=25= 115=16= 122= 130=38=數(shù) 129= 121= 139=導(dǎo) 9= 4 2 11 10539參數(shù) 678特性 33242 , 3922 , 341422 , 11 1 參數(shù) 57 511 形參數(shù)的選擇 （ 1)鏟斗主要參數(shù)的選擇 斗容量 q 、平均斗寬 B ，轉(zhuǎn)斗挖掘半