单斗挖掘机工作装置设计毕业设计说明书
挖掘机工作装置毕业设计任务书-模板
课题名称***掘机总体与工作装置设计
学院(部)工程机械学院
专业机械设计制造及其自动化
班级
学生姓名
学号
月日至月日共周
指导教师(签字)
教学院长(签字)
2013年3月4日
一、设计内容
（一）总体设计
1．整体结构型式选择与主要技术性能的确定；
2．总体技术参数的确定；
3．工作装置结构方案与铰点几何设计；
（3）部件焊接件图不少于4张（1#或2#图纸）；
（4）液压系统图1张（1#或2#图纸）；
（5）整机作业范围图1张（2#图纸）；
（6）零件图若干；
四、毕业设计进程安排
序号 设计（论文）各阶段名称 日期（教学周）
1. 调研、收集资料、现场参观、撰写开题报告
2.总体设计
3.工作装置设计
4.撰写毕业设计计算说明书
三、设计完成后提交的文件和图表
1.计算说明书部分：
（1）开题报告1份，要求不少于2000字；
（2）外文资料翻译1份，要求不少于5000字；
（3）计算说明书1份（包括中外文摘要、目录、前言、正文、小结及参考文献等），要求不少于3万字。
2.图纸部分
（1）总装配图1张（0#图纸）；
（2）工作装置总成图1张（1#或2#图纸）；
4．挖掘阻力、挖掘力的计算与分析；
5．液压缸参数的选择；
6．回转机构总体参数的选择；
7．行走传动系统方案设计；
8．整机稳定性计算；
9．液压系统设计；
10．功率计算与动力装置确定；
11．生产率计算。
（二）工作装置设计
1．工作装置结构方案的确定；
2.动臂、斗杆、铲斗及连杆机构结构设计；
正铲单斗液压挖掘机工作装置设计
板滞安排（板滞安排前提）之阳早格格创做----课程安排证明书籍安排题目：正铲单斗液压掘掘机处事拆置安排教院：板滞工程系博业：板滞制制工艺与设备班级：体制一班教号：20137709姓名：刘鑫指挥教授：温亚莲完毕日期：2016年9月2日板滞本理安排任务书籍教死姓名刘鑫班级体制一班教号 20137709安排题目：正铲单斗液压掘掘机处事拆置安排一、安排题目简介正铲掘掘机的铲土动做形式.其特性是“前进进与，强制切土”.正铲掘掘力大，能开掘停机里以上的土，宜用于开掘下度大于2m的搞燥基坑，正铲的掘斗比共当量的反铲的掘掘机的斗要大一些，其处事拆置间接决断其处事范畴战处事本领.二、安排数据与央供题号铲斗容量掘掘深度掘掘下度掘掘半径卸载下度A 4.2m3三、安排任务1、画制掘掘机处事机构的疏通简图，决定机构的自由度，对付其启动油缸正在几种工况下的疏通画制疏通线图；2、根据所提供的处事参数，对付掘掘机处事机构举止尺度概括，决定处事机构各个杆件的少度；3、用硬件（VB、MATLAB、ADAMS大概SOLIDWORKS等均可）对付真止机构举止疏通仿真，并画出输出机构的位移、速度、战加速度线图.4、编写安排估计证明书籍，其中应包罗安排思路、估计及疏通模型建坐历程以及效验分解等.5、正在板滞前提真验室应用机构概括真验拆置考证安排规划的可止性.完毕日期：2016年9月2日指挥西席温亚莲纲要正铲掘掘机的开掘办法根据开掘门路与汽车相对付位子的分歧分为正背开掘、侧背拆土以及正背开掘、后圆拆土二种，前者死产率较下.正铲的死产率主要决断于每斗做业的循环延绝时间.为了普及其死产率，除了处事里下度必须谦脚拆谦土斗的央供除中，还要思量开掘办法战与运土板滞协共.尽管缩小回转角度，收缩每个循环的延绝时间. 反铲的开掘办法不妨采与沟端开掘法，即反铲停于沟端，退却掘土，背沟一侧弃土大概拆汽车运走，也可采与沟侧开掘法，即反铲停于沟侧，沿沟边开掘，它可将土弃于距离沟较近的场合，如拆车则回转角度较小，然而边坡阻挡易统制.单斗液压掘掘机主要由动臂、斗杆、铲斗、动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸等组成.铲斗的斗底利用液压缸去开开，斗杆是铰接正在动臂的顶端，由单效用的斗杆油缸使其转化.斗杆油缸的一端铰接正在动臂上，另一端铰接正在斗杆上.其铰接形式有二种：一种是铰接正在斗杆的前端；另一种是铰接正在斗杆的尾端.动臂均为单杆式，顶端呈叉形，以便与斗杆铰接.动臂有单节的战单节的二种.单节的动臂有少短二种备品，可根据需要调换.单节的动臂则由上、下二节拼拆而成，根据拼拆面的分歧，动臂的处事少度也分歧.一、正铲掘掘机自由度估计根据下图所示的掘掘机结构简图，咱们不妨对付其自由度举止估计.通过对付机构简图的分解，不妨瞅出该处事拆置有11根杆件组成,其中包罗15个疏通副，即12个转化副，3移动副，共包罗15个矮副，不下副.自由度估计： n=11,PH=0,PL=15则：F=3n-2PL-PH=3*11-2*15-0=3二、 掘掘机参数估计、液压掘掘机基础参数液压掘掘机基础参数主要包罗： 尺度斗容量：指掘掘Ⅲ级大概稀度为的土壤时，代表该掘掘机备案的一种铲斗聚集容量.最大掘掘下度：指处事拆置处于最大肆降下度时，铲斗齿尖到停机大天的距离.最大掘掘半径：正在掘掘机纵背核心仄里上铲斗齿尖离呆板回转核心的最大距离.最大掘掘深度：指动臂处正在最矮位子，且斗齿尖，铲斗与斗杆铰面，斗杆与动臂铰面三面正在共一条笔直停机里的直线上，斗齿尖与停机里的最大距离.最大卸载下度：指动臂、斗杆处于最大肆降下度，翻转卸土，斗齿尖处正在最矮位子时，斗齿尖到停机里的距离.2.2、液压正铲掘掘机处事拆置机构疏通教分解动臂AD 的位子由动臂油缸MC 的少度1L 决断.1L 战动臂火仄倾角1θ之间的关系可用下式表示()112175272521cos 2a a l l l l L +--+=θ （2-1）11257212527112cos a a l l L l l -+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=∴-θ（2-2）从上式瞅出，a 11-a 2对付1θ的效用很大，当动臂战油缸的参数稳定时，a 11-a 2愈大动臂提下下度愈小.设动臂油缸齐缩时动臂倾角为min 1θ；动臂油缸齐伸时动臂倾角为max 1θ，那么正在动臂油缸由齐缩到齐伸，动臂总的转角为：min 1max 11θθϕ-=（2-3）为了便于运算战比较，仍用无果次比率系数σρλ、、表示，即min 1max 1L L =λ；5min 1l L=ρ；57l l =σ（2-4）代进式(2—2)不妨得到动臂油缸齐缩战齐伸时相映的动臂倾角值112221min21cos a a -+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=-σρσθ（2-5） 1122221max21cos a a -+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=-σρλσθ（2-6） 而动臂总转角为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=--σρσσρλσϕ21cos 21cos 22122211（2-7） 动臂油缸伸缩时对付A 面的力臂也正在不竭变更，由图可知DAM sin 5711∠⋅⋅=l l L e⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⋅=∴5721255715712arccos sin l l L l l L l l e （2-8） 隐然，当AB ⊥AC 时1e 有最大值，此时5max 1l e =，而相映的油缸少度1L '为：1L '=2527l l - 此时的动臂倾角为11275arccos a a l l-+='θ若用动臂油缸相对付力臂（即)max11e e 去表示油缸少为1L 时的力臂，则⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=5721252717max112arccos sin l l L l l L l e e （2-9） 综上所述，动臂倾角1θ、力臂1e 战max11e e 皆是1L 的参数.斗杆DJ 的位子由动臂AD 战斗杆油缸BE 的少度2L 所决断.然而是动臂的位子随动臂油缸的伸缩而变更，为了便于分解斗杆油缸对付头杆位子的效用，假定动臂不动，那么斗杆铰面D 以及斗杆油缸正在动臂上的铰面B 便不妨瞅动做牢固基座.2L 与斗杆、动臂夹角2θ之间的关系为()34298292822cos2a a l l l l L -+⨯⨯-+=θ （2-10） 349822292822arccos a a l l L l l +-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⋅-+=∴θ（2-11）设斗杆油缸齐缩时动臂与头杆的夹角为min 2θ，齐伸时为max 2θ，那么当油缸由齐缩到齐伸时斗杆总的转角为min 2max 22θθϕ-=（2-12）斗杆油缸的效用力臂2e 也是可变值.BED sin 9822∠⋅⋅=l l L e)2csc sin(982229282982l l L l l os ar L l l e -+⋅=∴（2-13）当MC ⊥AD 时2e 有最大值，即92l e =，那时相映的油缸少度2L '为 29282l l L -='相映的斗杆转角为43892arccos a a l l-+='θ（2-14） 用斗杆油缸相对付力臂值（即max22e e ）去表示2L 时的力臂，则)2cos sin(9822292828max 22l l L l l arc L l e e ⋅⋅-+=∴（2-15） 斗齿尖的几种特殊处事位子的估计上图为正铲掘掘机做业范畴图，以下为几种特殊处事位子的分解与估计. （1）最大掘掘半径(图2.5)那时C 、Q 、V 正在共一条火仄线上，而且斗杆油缸齐伸，即max 22θθ=；⎪⎪⎭⎫⎝⎛==max 2max 442251sin arcsin θθl l a ；283a +=πθ 最大掘掘半径为C X l l R ++=3max 44max （2-16）最大掘掘半径处的掘掘下度相映为C R Y H =图 2.5 最大掘掘半径（2）最大掘掘下度(图2.6)图 2.6 最大掘掘下度最大掘掘下度为：()C Y l a l H ++-=326max 1max 44max 2sin θ（2-17）最大掘掘下度时的掘掘半径()26max 1max 442cos a l X R C H -⋅+=θ（2-18）如果最大转斗角度不克不迭包管GJ 笔直进与，即21max 325θθπθ--<，则应根据本质的max 3θ值供相映的掘掘下度，如图左上角所示，此时()C Y l a l H +-+++-=πθθθθ2sin )sin(max 3max 2max 1326max 1max 442（2-19）（3）最大掘掘深度(图2.7)那时动臂油缸齐缩，头杆DG 及GJ 笔直背下，即min 11θθ=，min 122θπθ-=，πθ=3.最大掘掘深度为32min 11max 2sin l l l Y H C --++θ（2-20）最大掘掘深度时的掘掘半径为min 111cos θl X R C H =（2-21）倘使min 1max 22θπθ-<，则DG 不可能呈笔直状态，此时必须根据简直情况估计本质的最大掘掘深度.图 2.7 最大掘掘深度（4）停机仄里上的最大掘掘半径(图2.8)那是指斗齿靠正在大天上、斗杆局部伸出而斗底仄里与停机仄里仄止的工况.此时QV 线与大天接成ζ角(ζ角是一个要害的铲斗参数，安排中应严肃决定)，根据那种定义可知图 2.8 停机仄里上的最大掘掘半径=2θmax 2θ；a a -=261θ，其中⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=max 443sin arcsin ll Y a C ζ（2-22） 1max 232θθζπθ---=（2-23）那时停机仄里上的最大掘掘半径为ζcos cos 3max 44max l a l X R C O ++=（2-24）如果1max 232θθζπθ---<，则必须根据简直情况沉新举止估计.2.3 处事拆置各部分基础尺寸估计决定现从动臂与转台铰面A 出收，借帮各相关转角θ 1、θ 2战θ 3，建坐各关键面B 、C 、D ……V 的位子模型，得到各关键面的坐标，进而为下一步的分解提供依据.以大天为横坐标，以回转核心线为纵坐标，建坐直角坐标系XOY 如图2.4所示. 2.3.1 动臂与仄台铰面位子A 的决定对付由反铲掘掘机改拆的正铲去道，动臂铰座往往便沿用反铲动臂的铰座.普遍，铰座皆正在转台核心的前圆(C X >0)，近去庞大正铲的铰座却有背后移(靠拢回转核心线)的趋势.安排时，C Y 、C X 可用类比法决定大概根据体味统计公式收端采用，正在此前提上推荐以履戴轴距L 为基础少度.履戴轴距L3)7.2~3.2(q L =~3.66 （2-25）式中：q 为斗容量，3m2.3.2 动臂及斗杆少度的决定共上转斗半径321l l l 、、也可用类比法决定大概根据体味统计公式收端采用，正在此前提上推荐以履戴轴距L 为基础少度.2.3.3 机构转角范畴决定正在动臂少度1l 、斗杆少度2l 、转斗半径3l 及动臂油缸与仄台铰面C 收端决定之后，根据掘掘机处事尺寸的央供利用剖析法供各机构转角范畴，其中包罗动臂机构转角、斗杆机构转角、铲斗机构转角范畴. (1) 斗杆转角max 2θ战min 2θ的决定max 2θ可根据最大掘掘半径max R 决定.最大转角max 2θ应当不小于⎥⎦⎤⎢⎣⎡---+≥2123max 2221max22)(arccos l l X l R l l C θ (2-26)max 2θ根据停机仄里上最小掘掘半径max O R 决定.所谓停机仄里上的最小掘掘半径依分歧处事情况而同，有的是指铲斗最靠拢肌体(斗杆油缸齐缩)、斗齿尖处于停机仄里而斗底仄止于大天，正在那种状态下开初掘掘时的掘掘半径.图 2.9 停机仄里上的最小掘掘半径如图所示，那时斗杆战动臂间的夹角为最小(min 2θ)，铲斗与大天相接成ζ角(睹图)，而斗齿尖V 到回转核心的距离为min O R .从几许推导可知222max 44)()(C Q Q C X X Y Y l -+-= (2-27)式中Q X 、Q Y ——Q 面的横坐标战纵坐标，且Q X =ζcos 3min l R O -；ζsin 3l Y Q = (2-28)()23min 2sin 32min 44cos )(C O C X l R l Y l --+-=∴ζζ (2-29)min 22122212min 44cos 2θl l l l l -+= (2-30)戴进式（2-29）整治后得⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⋅-----+≤213min 232221min22cos ()sin (arccos l l X l R l Y l l C O C ζζθ (2-31)有些掘掘机不央供铲斗火仄铲进，而往往以一定的后角1γ开初掘掘，果而最小掘掘半径min O R 大概比前一种小，加大了停机仄里上的掘掘范畴.正在那种情况下QV 与火仄的夹角将删至1γζϕ+=.根据有的资料介绍，为使铲斗简单切人土壤，开初掘掘时的后角1γ可与为︒45～︒50.该当注意不管铲斗开初掘掘时的位子怎么样，必须以不碰碰履戴板为准则，果此∆++⎪⎭⎫ ⎝⎛+≥ζδcos cos 123min l R L R O （mm ） (2-32)式中 R ——启动轮半径(毫米)；δ——履戴止走拆置火仄投影的对付角线与纵轴问的夹角；∆——思量转斗机构连杆拆置及余隙正在内的间隙，收端安排时可与∆＝200～400毫米.(2) 动臂倾角max 1θ战min 1θ的决定动臂最大倾角max 1θ根据最大掘掘下度max 2H 决定.由图2.5并根据式(2—17)战(2—18)通过运算得出⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--≥max 44max 22max 443max 2max1sin arcsin arcsin l l l Y l H Cθθ (2-33) 果此先决定max 2θ后，再根据max 2H 可得max 1θ.动臂最小倾角min 1θ.根据最大掘掘深度max 1H 决定.由图战式(2—20)得到⎪⎪⎭⎫⎝⎛++-≤132max 1min1arcsin l l l Y H C θ (2-34) （3）铲斗转角max 3θ战min 3θ的决定转斗机构应谦脚以下央供：谦脚处事尺才的央供，即包管所央供的max 2H 、max 1H 、max R 、min O R 等参数不妨真止；掘掘历程中不妨安排切削后角，包管处事仄常举止，谦脚掘掘历程中断时的转斗央供及卸载央供.A.3θ必须谦脚处事尺寸的央供为谦脚掘掘下度央供(图)max 2max 1max 325θθπθ--≥ (2-35)为谦脚最大掘掘半径央供(图2.4)max44max2128max 3sin arcsinl l a θππθ+=+≥ (2-36)为谦脚停机仄里上最小掘掘半径央供(图2.8)21228max 3∠+∠++≥a πθ (2-37)⎪⎪⎭⎫⎝⎛=min 2min 44128sin arcsin θll a (2-38) ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∠min 448min44sin arcsin arcsin 1l l Y lY Y C QC ζ (2-39) ζπ-=∠22ζπζθθ-+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥∴min 443min 2min 441max 3sin arcsin sin arcsin ll Y l l C (2-40) 为谦脚最大掘掘深度央供(图2.6)min 3θ≤πB ．3θ必须谦脚掘掘历程中安排切削后角的央供掘掘历程中随着铲斗背前疏通，斗的切削后角1γ也不竭爆收改变，为了包管掘掘仄常举止，斗底不该与大天爆收摩揩，即1γ＞0，为此必须使（图2.10）2min 31π≤a又3129max 3a a ++=πθ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=312329sin arcsin a l l a ∴313123max 3sin arcsin a a ll +⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=πθ 将式231πζ≤+a 代进，整治后得到⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-≤ζζπθcos arcsin 2323max 3l l (2-41)图 2.10 铲斗疏通目标与切削后角C ．3θ必须谦脚卸载央供由于前卸式铲斗战底卸式铲斗的卸载要领分歧，果此对付转角的央供也分歧. 为使卸斗于洁，前卸式铲斗正在卸土时央供斗底与火仄相接成︒45以上的角(睹图2.11a)，果此从图2.5及式(2—35)得⎪⎭⎫ ⎝⎛+----≤ζππθθπθ4225max 2max 1min 3 ∴ζθθπθ---≤max 2max 1min 347(2-42)图 2.11 分歧卸载办法对付3θ的效用底卸式铲斗卸土时可假定斗的后壁靠近于笔直枚态，斗底按近于火仄位子(图2.11b)，果此央供ζπθθπθ----≤225max 2max 1min 3∴ζθθπθ---≤max 2max 1min 32 (2-43)对付比(2—42)战(2—43)可睹，从卸土央供去瞅，底卸式铲斗的转角可比前卸式少︒45安排.D ．3θ必须谦脚掘掘中断时铲斗后倾的央供为了使铲斗正在掘掘中断时摆脱处事里并正在提下历程中使斗内物科不致洒降，铲斗必须后倾.根据拆裁机的央供铲斗拆谦后斗底必须进与倾斜︒≈'40θ～︒45角， 隐然那时QV 连线也必定进与翘起θ'θζπθ'+-++≥)(28max 3a aζπζθθ-+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥∴min 443min 2min 441max3sin arcsin sin arcsin ll Y l l C +θ' (2-44) 根据以上所得的公式(2—35)～(2—44)便不妨收端决定动臂、斗杆、铲斗的转角范畴.然而是供出那些参数后还必须校接所确定的其余处事参数，如最大卸载下度、最大卸载下度时的卸载半径、最大掘掘下度时的掘掘半径等，如不克不迭谦脚则应加以建正.图 2.12 铲斗后倾示企图1AB 战2AB ，则min 11L AB =；max 22L AB =.再假定铰面B 不正在动臂核心线CF 上，且2a FCB =∠(当B 正在CF 线下圆时2a 为“十”，反之为“一”).那么由几许推导不妨供出处事时动臂油缸的起初力臂q e 1战结束力臂c e 1的值：()min 12117min 1211min 15771sin )sin(sin θρθθ+-=+-⋅='=a a la a L l l l e q (2-45) ()max 12117max 1211max 15771sin )sin(sin θλρθθ+-=+-⋅=''=a a la a L l l l e o (2-46) 式中各参数可睹表2—10、2—11及公式(2—57).如果CF 线处于火仄线以下则min 1θ用背值代进.图 2.13 动臂提下机构估计示企图设起初力臂战结束力臂的比值为K ，则()()max 1211min 121111sin sin θθλ+-+-==a a a a e e K oq (2-47) 大概)sin()sin(min 1211max 1211θλθ+-=+-a a Ka a （2-48）展开并整治后得到⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=-max 1min 1min 1max1211cos cos sin sin arctanθθλθλθK K a a (2-49) 对付式(2—48)、(2—49)可做如下分解：(1)公式表示了λ、K 、11a 、max 1θ、min 1θ诸值之间存留着一定的依好关系.当其余数值稳定，降矮11a 值则K 值低沉，果而对付上部掘掘有利；当λ、K 稳定，降矮11a 值会使max 1θ加大而min 1θ减小，对付掘下有利.那些皆证明正铲的11a 值应当比反铲的小.然而是如果处事尺寸已定，过多降矮11a 值会对付下部掘掘不利，以至正在下部掘掘时不克不迭提起谦载斗；别的为了包管max 1θ、min 1θ战K ，降矮11a 值便必须加大λ值，加大了油缸路程，对付油缸的宁静性也有效用.所以当决定11a 值时必须周到思量，抽象天给定正铲大概反铲的11a 值是不妥当的.(2)当θ、λ、K 等值牢固，11a 与2a 之间也存留一定的关系，即211a a -为常数.正在反铲上由于需要普及大天以下的掘掘本能，2a 值往往皆是背值.果此加大11a 不妨减小动臂的蜿蜒程度，对付动臂的结构强度有利.而正铲动臂普遍不采与反铲那样大直率的直臂，2a 角主要按油缸正在动臂上的铰接办法而定，偶尔油缸铰正在动留住缘的耳板上(动臂截里不致削强)；偶尔靠二个钟形座铰于动臂二侧(正在单缸规划中常采与)等等，果而2a 角有正有背，然而角度普遍部不大，果此对付11a 的效用也不很大.概括上述二面，提议正在收端安排中先决定动臂结构，初选2a 值，而后根据处事尺寸的需要，正在决定max 1θ、min 1θ前提上按公式(2—49)供合理的11a 值.普遍情况下正铲的11a 值不大搞︒45.(3)λ值主要应从油缸的宁静性出收采用，提议与λ＝1.6～1.7.(4)由于正铲主要掘掘大天以上土，结束力臂不克不迭轻视，故K 值可提议正在0.90～1.14的范畴内采用.安排动臂机构时合理天决定A 、B 、C 三面的位子非常要害.从1ACB ∆战2ACB ∆中(图2.13)还能得到如下关系式()max 12115725272max 1cos2θ+-⋅⋅-+=a a l l l l L (2-50) ()min 12115725272min 1cos2θ+-⋅⋅-+=a a l l l l L (2-51) 用公式(2—4)代进得()max 1211222cos 21θσσρλ+--+=a a (2-52)()min 121122cos 21θσσρ+--+=a a (2-53)令αθ=+-max 1211a a ，βθ=+-min 1211a a 代人上式，解联坐圆程后得到()()()()1214cos 2cos 2cos 2cos 2222222----+-=λλαβλαβλσ (2-54)βσσρcos 212--= (2-55)以上咱们根据动臂转角需要战K 值决定了σ、ρ、β等比率系数战21a 值，果此只消进一步供出7l 、5l 、min 1L 、max 1L 中任一值便不妨供得其余各参数.对付于正铲去道动臂油缸的主要效用是将谦载斗由所有大概掘掘的位子举降到卸载面.而正在最大掘掘半径下举降谦载斗时的提下力矩往往靠近最大值，此时油缸的效用力臂也靠近于最大值max 1e ，且max 1e ＝5l .另一圆里油缸的缸径普遍部依照系列采用，而且还要思量与其余油缸通用等问题，果此缸径不很多采用的余天.基于以上情况不妨正在预先决定油缸数目战缸径的前提下收端采用铰面距离AC(5l ).()ηη⋅⋅⋅∑=⋅=p d n G M s Ml i C 42115 (2-56) 式中 M ——提下力矩，图2—14，()i G M ∑=C M ，即各部分沉量对付C 面的力矩战，其中包罗动臂沉量1G 、斗杆沉量2G 、斗战土壤的沉量3G 、连杆拆置沉量6G 以及油缸沉量4G 、5G 等.收端安排时那些沉量战沉心位子可根据类比法决定； s ——油缸推力， s ＝p d n 411π，其中1n 、1d 分别为动臂油缸数目战缸径；p 是系统的处事压力；η——油缸战铰面的板滞效用，正在收端安排时可与η=0.85.将式(2—110)战(2—111)的截止代人式(2—57)，便能供得其余参数值.动臂机构还必须按以下二种情况举止校核； 1)动筒正在上部大概下部极限位子时的举降本领；2)主要掘掘范畴内掘掘时动臂油缸能提供的关锁本领(借帮电算分离整机掘掘力分解举止).采用斗杆油缸正在动臂战斗杆上的铰面D 战E 并决定斗杆油缸的少度min 2L 战max 2L .如图2—15所示，假设斗杆油缸齐缩战齐伸时的少度为1DE 战2DE ，则1DE ＝min 2L .2DE =max 2L ，对付F 面的相映力臂为q e 2战o e 2.也与比率系数图 2.14 决定提下机构的示企图图 2.15 斗杆机构估计示企图min 2max 2L L =λ；9min 2l L=ρ；98l l =σ则初初与结束力臂比K 为K=()[]()[]43max 2min 29843min 2max 29822sin sin a a L l l a a L l l e e oq +-⋅⋅⋅+-⋅⋅⋅=θθ (2-57) 大概 []()[]43max 243min 2sin )(sin a a Ka a +-=+-θλθ末尾得到⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=+max 2min 2max 2min 243cos cos sin sin arctanθθλθθλK K a a (2-58)式中3a 战4a 相映为DF 、FC 的夹角战EF 、FQ 的夹角.若CF 大概FQ 降正在DEF ∆的中侧，则夹角为正，反之为背.果此正在收端安排中如果根据动臂战斗杆的结构形式及铰面的牢固办法预先决定一个角，则可按公式供出第二个角，大概者根据所供的43a a +值分离简直结构情况分别决定各值.估计斗杆机构时提议K 值与0.9～1，以使开初掘掘战掘掘结束时效用力臂大概相共.λ值仍提议与1.6～1.7.共样，由1DFE ∆战2DFE ∆可列出联坐圆程()](cos[243max 29829282max 2a a l l l l L +-⋅⋅-+=θ (2-59) ()](cos[243min 29829282min 2a a l l l l L +-⋅⋅-+=θ (2-60)令αθ=+-)(43max 2a a ，βθ=+-)(43min 2a a ，并将σρλ、、代人上式，解联坐圆程后得到()()()()1214cos 2cos 2cos 2cos 2222222----+-=λλαβλαβλσ (2-61)βσσρcos 212-+= (2-62)所有杆少数据如下： （单位均为mm ） 牢固面坐标：A(1000,5696) M(3000,2696) 杆少：HI=1000 HF=1500 油缸：BE=5168.62EH=5428.97 EH’=4157三、 处事拆置主要部件的强度校核主要结构件的估计主假如指对付斗杆战动臂正在不利工况下举止载荷分解，以估计其资料与结构的强度. 3.1斗杆反铲掘掘机斗杆的强度主要由直矩统制.与以下二个工况位子举止强度校核. 3.1.1 工况一1、动臂位于最矮；2、斗杆油缸效用力臂最大；3、斗齿尖位于铲斗与斗杆铰面战斗杆与动臂铰面连线的延少线上；4、侧齿逢障碍有横背效用力.切背最大掘掘力1W 与决斗杆油缸的关锁力'g P ，与斗杆为断绝体，按力矩仄稳供得：dg d b g l l r G r G l P W +--=234'1式中，d g G G ,——斗杆战铲斗的沉量（吨）；d l l ,2——斗杆战铲斗少（米）；3r ——斗杆沉力到动臂与斗杆铰面的力臂（米）；4r ——铲斗沉力到动臂与斗杆铰面的力臂（米） 与铲斗为断绝体，按力矩仄稳供得铲斗油缸处事力：65721r r r r G l W P d d d ⨯+=式中，2r ——铲斗沉力到铲斗与斗杆铰面的距离（米）；5r ——连杆到铲斗与斗杆铰面的距离（米）； 6r ——连杆到摇杆与斗杆铰面的距离（米）；7r ——摇杆的少度（米）.法6r 背阻力与决于动臂油缸的关锁力'B P ，与所有处事拆置为断绝体，由力矩仄稳供得：'21011(,,)B B A b g d W P r M G G G W r r ⎡⎤=+-⎣⎦∑ (吨) 式中，0r ——切背掘掘阻力到动臂下铰面的力臂（米）；1r ——法背掘掘阻力到动臂下铰面的力臂（米）； B r ——动臂油缸效用力到动臂下铰面的力臂（米）；),,(d g b AG G G M∑——处事拆置各个部分对付动臂下铰面的力矩战.铲斗边齿逢障碍时，横背掘掘阻力k W 与决于回转仄台的制能源矩T M ：rM W Tk =(吨) 式中，r ——横背掘掘阻力与回转核心间的距离.按图解法战力仄稳圆程供得斗杆所受效用力.别的，斗杆与铲斗铰面处还效用有k W 战2W 爆收的横背力矩'c M ：22'b W l W M d k c +=Iz式中，b ——铲斗宽（米）.切背掘掘阻力1W 效用于斗边齿，制成对付斗杆的扭矩KP M ：21bW M KP = (吨*米) 按以上效用力分解，做斗杆内力图，包罗轴力N ，斗杆仄里内的剪力x Q 战直矩x M ，斗杆仄里中的剪力y Q 战直矩Y M ，以及扭矩T . 3-2所示：图3-2断里里积为：410180-⨯=F m 2 断里转化惯量：45.810Z I -=⨯41.710Y I -=⨯断里处压应力为：114NFσ==MP 斗杆仄里内剪应力为：120x QFτ==MP图3-3斗杆仄里内蜿蜒正应力：1maxmax 95x ZM y MP Iσ==斗杆仄里中剪应力为：22.7y Q Fτ==MP 斗杆仄里中蜿蜒正应力：2maxmax 63.2y YM Z MP I σ==按杜心薄壁杆件公式估计扭转剪应力：min2ωδτT ==14.7 MP式中，ω——截里中线所围里积m 2min δ——最小壁薄m此时，有附加载荷，斗杆仄安系数与为2，资料16Mn 的伸服极限[]s σ=350MP ，则，许用应力[][]175==ns σσMP最大压应力max 1max max 172x y σσσσ=++=MP <[]σ X 目标最大剪应力1max 34.4x τττ=+=<[]2σ Y 目标最大剪应力2max 17.4y τττ=+=<[]2σ故，强度谦脚.1、动臂位于动臂油缸最大效用力臂处；2、斗杆油缸效用力臂最大；3、铲斗斗齿尖，动臂与斗杆铰面，斗杆与铲斗铰面三面位于共背去线；4、仄常掘掘，掘掘阻力对付称于铲斗，无横背力. 斗杆受力分解共工况一.切背最大掘掘力1W 与决斗杆油缸的关锁力'g P ，与斗杆为断绝体，按力矩仄稳供得：dg d b g l l r G r G l P W +++=234'1 (吨)式中，d g G G ,——斗杆战铲斗的沉量（吨）；d l l ,2——斗杆战铲斗少（米）；3r ——斗杆沉力到动臂与斗杆铰面的力臂（米）；4r ——铲斗沉力到动臂与斗杆铰面的力臂（米） 与铲斗为断绝体，按力矩仄稳供得铲斗油缸处事力：65721r r r r G l W P d d d ⨯-=(吨)式中，2r ——铲斗沉力到铲斗与斗杆铰面的距离（米）；Iz5r ——连杆到铲斗与斗杆铰面的距离（米）； 6r ——连杆到摇杆与斗杆铰面的距离（米）；7r ——摇杆的少度（米）.法6r 背阻力与决于动臂油缸的关锁力'B P ，与所有处事拆置为断绝体，由力矩仄稳供得：[]=-+=∑01'12),,(1r W G G G M r P r W d g b A B B 2.571(吨) 式中，0r ——切背掘掘阻力到动臂下铰面的力臂（米）；1r ——法背掘掘阻力到动臂下铰面的力臂（米）； B r ——动臂油缸效用力到动臂下铰面的力臂（米）；),,(d g b A G G G M ∑——处事拆置各个部分对付动臂下铰面的力矩战.按图解法战力仄稳圆程供得斗杆所受效用力.按以上效用力分解，做斗杆内力图，包罗轴力N ，斗杆仄里内的剪力Q ，直矩M 如图3-4.与直矩最大处举止校核，断里如图3-5所示： 图3-4 受力分解共上.断里处压应力为：114.0NFσ==MP斗杆仄里内剪应力为：max 19.7QFτ==MP斗杆仄里内蜿蜒正应力：maxmax 96.7ZM y MP I σ==此时，为主载荷，斗杆仄安系数与为，资料16Mn 的伸服极限[]s σ=350MP ， 则，许用应力[][]140==ns σσMP最大压应力1max 110.7σσσ=+=MP <[]σ 图3-5最大剪应力max 19.7τ=<[]2σ故，强度谦脚. 3.2 动臂反铲拆置动臂的强度校核按掘掘中动臂大概出现的最大载荷去选定估计位子. 3.2.1、工况一1、处事拆置处于最大掘掘深度处；2、仄常掘掘，无横背效用力.切背最大掘掘力1W 与决斗杆油缸的关锁力'g P ，与斗杆为断绝体，按力矩仄稳供得：dg d b g l l r G r G l P W +++=234'1式中，d g G G ,——斗杆战铲斗的沉量（吨）；d l l ,2——斗杆战铲斗少（米）；3r ——斗杆沉力到动臂与斗杆铰面的力臂（米）；4r ——铲斗沉力到动臂与斗杆铰面的力臂（米）法背阻力与决于动臂油缸的关锁力'B P ，与所有处事拆置为断绝体，由力矩仄稳供得：'21011(,,)B B A b g d W P r M G G G W r r ⎡⎤=+-⎣⎦∑ (吨) 式中，0r ——切背掘掘阻力到动臂下铰面的力臂（米）；1r ——法背掘掘阻力到动臂下铰面的力臂（米）； B r ——动臂油缸效用力到动臂下铰面的力臂（米）；),,(d g b AG G G M∑——处事拆置各个部分对付动臂下铰面的力矩战.与铲斗战斗杆为断绝体，供得斗杆与动臂铰面处的效用力.再与动臂为断绝体，供得动臂下铰面的效用力.按以上效用力分解，做动臂内力图，包罗轴力N ，动臂仄里内的剪力Q 战直矩M 如图3-6.与动臂蜿蜒处举止强度校核，断里如图3-7： 断里里积为：410204-⨯=F m 2Iz断里转化惯量：47.610Z I -=⨯与动臂仄安系数为2，资料16Mn 的伸服极限[]s σ=350MP ，则许用应力为： [][]175==ns σσMP断里处压应力为：116.6NFσ==MP 剪应力为：17.6Q Fτ==MP 图3-6蜿蜒正应力：maxmax 143.7ZM y MP I σ==此处按直梁举止验算，则⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⨯++=r y y k Fr M F N 11σ=135.1<[]σ 且,max σσ+< []σ,τ<[]2σ故，强度谦脚.图3-71、处事拆置位于最大掘掘半径处；2、仄常掘掘，无横背阻力.切背最大掘掘力1W 与决斗杆油缸的关锁力'g P ，与斗杆为断绝体，按力矩仄稳供得：dg d b g l l r G r G l P W +++=234'1式中，d g G G ,——斗杆战铲斗的沉量（吨）；d l l ,2——斗杆战铲斗少（米）；3r ——斗杆沉力到动臂与斗杆铰面的力臂（米）；4r ——铲斗沉力到动臂与斗杆铰面的力臂（米）法背阻力与决于动臂油缸的关锁力'B P ，与所有处事拆置为断绝体，由力矩仄稳供得：'21011(,,)B B A b g d W P r M G G G W r r ⎡⎤=+-⎣⎦∑ 式中，0r ——切背掘掘阻力到动臂下铰面的力臂（米）；1r ——法背掘掘阻力到动臂下铰面的力臂（米）； B r ——动臂油缸效用力到动臂下铰面的力臂（米）；),,(d g b AG G G M∑——处事拆置各个部分对付动臂下铰面的力矩战.与铲斗战斗杆为断绝体，供得斗杆与动臂铰面处的效用力.再与动臂为断绝体，供得动臂下铰面的效用力.按以上效用力分解，做动臂内力图，包罗轴力N，动臂仄里内的剪力Q 战直矩M 如图3-8.与动臂蜿蜒处举止强度校核，断里如图3-9：断里里积为：410204-⨯=F m 2断里转化惯量：47.610Z I -=⨯ 图3-8 与动臂仄安系数为2，资料16Mn 的伸服极限[]s σ=350MP 则，许用应力为：[][]175==ns σσMP断里处压应力为：111.6NFσ==MP。
机械毕业设计525单斗液压挖掘机工作装置结构设计SW说明书
题目：液压挖掘机工作装置设计专业：机械设计制造及其自动化学号：姓名：指导教师：完成日期： 2014年5月26日目录摘要 (1)Abstract (2)1绪论 (4)1.1本课题的目的和意义 (4)1.2国内外液压挖掘机的发展情况 (4)1.3设计概述 (5)2总体方案 (7)2.1设计任务 (7)2.2工作装置设计原则 (7)2.3液压挖掘机的总体结构 (7)2.4整体设计 (8)3工作装置的设计 (11)3.1 工作装置总体方案的选择 (11)3.2工作装置结构尺寸的确定 (15)4工作装置的强度校核 (19)4.1挖掘力的计算 (19)4.2工况的选择 (19)4.3力的计算 (20)14.4斗杆、动臂的强度校核 (24)5工作装置零件建模与整机装配 (29)5.1工作装置零件建模 (24)5.2整机装配 (31)6结论 (33)参考文献 (34)致谢 (35)2液压挖掘机工作装置结构设计摘要液压挖掘机是工程机械的重要产品之一，具有较高的技术含量。
工作机构是液压挖掘机的主要装备，机构各铰点以及其具体结构的设计将是决定工作机构性能水平的重要因素，决定了液压挖掘机的工作性能，影响其最终使用性能的好坏，所以对液压挖掘机工作机构的研究是十分有必要的。
利用SolidWorks软件先建模后分析，可以大大缩短设计周期和设计工作量，能快速适应市场竞争的需求，有着重大的社会价值和经济价值。
本次设计完成的主要任务有：1）挖掘机工作机构类型的综合分析和选用；2）液压挖掘机工作装置的结构设计和尺寸计算；3）工作装置部分的液压系统设计；4）对主要零部件进行力学分析和计算；5）驾驶室、三组油缸、铲斗、动臂、斗杆、摇杆的三维建模；6）挖掘机整体建模与装配设计；关键词：液压挖掘机；工作机构；液压系统；力学分析；The Design and Motion Analysis of Hydraulic Excavator'sWorking MechanismAbstractThe hydraulic excavator is one of the most important construction machineries, and includes the higher technical specification. Working device is the main equipment of the Hydraulic Excavator. The design of hinge points and concrete structures is an important factor which has a decisive influence on the use of working device. And it affects the quality of the end-use performance. Therefore, the research of the hydraulic excavator is necessary. Motion simulation is down after modeling by SolidWorks .This method of design can greatly reduce the design cycle. Also it can quickly adapt to the needs of market competition, has significant social value and economic value.Main contents contained in the article are following:1) The comprehensive analysis and selection of excavator working mechanism type;2) The structure design and size calculation of hydraulic excavator working equipment;3) The hydraulic system design of working device;4) The analysis and calculation of the ma the typical parts;5) The 3D modeling of operator cab, three groups of oil cylinder, bucket, boom, arm and bucket;6) Excavator overall modeling and assembly design;Key Words：Hydraulic Excavator；Working Device；Hydraulic System；Mechanical Analysis；Motion Analysis1绪论1.1本课题的目的和意义液压挖掘机是一种周期作业的土石方施工机械，在交通运输、民用建筑、矿山开采和市政工程等场所得到广泛应用，是各种土石方工程中非常常用的一种重要工程机械。
单斗液压挖掘机总体与工作装置设计说明
单斗液压挖掘机总体及工作装置的设计1导言1.1设计主题的意义我国是一个发展中国家，在广袤的土地上从事大规模的经济建设，需要大量的土方工程机械为其服务，而液压挖掘机是土方工程机械中最重要的一种。
因此，可以肯定的是，液压挖掘机有很大的发展空间。
可以预见，随着国民经济建设的不断发展，液压挖掘机的需求将逐年大幅增长。
未来几年，中国液压挖掘机行业将有较大发展，液压挖掘机年产量将增长20%以上。
自1997年以来，中国挖掘机市场进入快速发展期。
与2000年相比，中国挖掘机的产销量分别增长了55%和56%。
截至2002年8月底，中国挖掘机的销量已经超过13000台，超过了2001年的销量。
显然，挖掘机是整个工程机械行业发展最快的车型之一。
挖掘机最重要的是工作装置的设计。
由于挖掘机的工作装置最能体现机器的工作能力和工作寿命，因此设计工作可靠、性能良好、成本低、效率高、维修和使用方便的工作装置就显得尤为重要。
1.2国外液压挖掘机的发展趋势和研究现状早在设计液压挖掘机工作装置时，设计人员通过类比、查表、理论计算初步确定性能参数后，仍需花费大量时间分析设计的合理性，计算量大。
而且在设计过程中，大多选取几个特殊位置进行复核计算，精度当然较低。
如今，计算机在机械设计中得到了广泛的应用，挖掘机工作装置的设计也得到了迅速的发展。
关于液压挖掘机工作装置CAD软件的研究已经很多。
1.2.1国外液压挖掘机的发展趋势和研究现状挖掘机在国外有着悠久的生产历史，液压挖掘技术的不断成熟带动了挖掘机的全面发展。
德国是世界上最早开发和研究挖掘机的国家。
1954年和1955年，德国DeMark公司和Liebohr公司分别研制出全液压挖掘机。
美国是继德国之后声场挖掘机历史最长、数量最多、品种最多、技术水平领先的国家。
日本的挖掘机制造业是在二战后发展起来的，其主要特点是在引进消化先进技术的基础上，通过大胆创新发展起来的。
中国液压挖掘机生产的后起之秀。
毕业设计(论文)-小型液压挖掘机挖掘工作装置设计[管理资料]
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小型液压挖掘机挖掘工作装置设计摘要挖掘机广泛的应用于建筑行业，排水灌溉，采矿，清除障碍和露天开矿等各种场合。
它对减轻繁重的体力劳动，保证工程的质量，加快建设的速度，提高劳动的生产率起到了巨大的作用。
随着液压传动的技术在工程机械上广泛应用，单斗液压挖掘机也有了迅速的发展。
液压挖掘机具有质量轻、体积小、结构紧凑、挖掘力大、操纵轻便，以及易实现无级变速和自动控制等一系列的优点。
为了能满足不同的作业要求，其工作装置也有很多类型。
例如：正铲，反铲，牵引绳，塔式等。
在上述的工作装置中，反铲挖掘机应用的最为广泛，因而合理设计工作装置具有十分重要的意义。
本论文主要对由动臂、斗杆、铲斗、连杆机构等组成的小型液压挖掘机工作装置进行设计。
具体内容包括以下的五部分: 挖掘机工作装置的总体设计；挖掘机的工作装置详细的机构运动学分析；工作装置各部分的基本尺寸的计算和验证；工作装置主要部件的结构设计。
通过静强度与动强度分析，得出了工作装置在静载荷下结构是安全的。
并利用同类机械的的参数做相应的调试，得出一套较合理的参数，为后续的工作打好了基础。
关键词：挖掘机；液压；动臂；斗杆；铲斗THE DESIGN OF WORKING DEVICE OF SMALLHYDRAULIC EXCA VATORABSTRACTExcavators are widely used in all branches of constructions, to drain and irrigate land, extract useful minerals, the removal of obstacle and the open-cast excavation of coal and ore. They play a tremendous role in relieving labor force, ensuring project quality, accelerating the speed of construction and improving the labor productivity.With the great development of hydraulic technology, the single buckethydraulic excavator has been improving greatly. The hydraulic excavator is provided a great many advantages,such as light weight, small volume, compact structure, powerful dig force, easy operate, continuous variable velocity, automatic controls and so order to meet the different requirements, the working device also has many types. For example: dipper shovel, pull shovel,dragline, jib crane, tower crane and so the above work device, backhoe excavator is used most widely, so the rational design of work device is of great significance.In this paper, mainly by the boom, bucket rod, bucket, excavator linkage component of small hydraulic excavator working device design. It includes thefollowing several parts:the overall design of excavator work device; excavator working device detailed kinematics analysis; the basic size calculation and verification of each part of Working device ; Through the static strength and dynamic strength analysis, the device under static loading structure is safe. Use the same mechanical parameters of the commissioning, to derive a set of reasonable parameters, for the follow-up work to lay a good foundation.KeyWord: Excavator; Hydraulic; Movable arm,Dipper,Bucket目录1 绪论 (1)课题设计的背景和意义 (1)挖掘机的行业现状 (1)挖掘机技术发展趋势 (2)工程机械的前景展望 (3)2 小型液压挖掘机反铲工作装置结构方案设计 (3)引言 (3)液压挖掘机的工作原理与基本组成分析 (3)反铲工作装置的结构设计方案分析 (5)反铲工作装置的结构形式及结构特点 (5)本章小结 (7)3 小型液压挖掘机反铲工作装置参数设计 (7)工作装置的设计原则与参数说明 (7)反铲工作装置的设计原则 (7)机构自身的几何参数设计 (8)反铲工作装置几何参数的设计计算 (8)铲斗机构主要参数的设计计算过程 (8)动臂结构参数的计算过程 (9) (13)铲斗机构及铲斗液压缸主要参数的设计过程 (15)动臂液压缸的设计计算 (18)液压系统闭锁压力的确定分析 (20)4 反铲工作装置的载荷分析计算 (21)工况分析以及确定不利工况 (21)第一种工况位置下动臂和斗杆受力分析计算 (24)第二种工况位置下动臂和斗杆受力分析计算 (28)第三种工况位置下动臂和斗杆受力分析计算 (32)斗杆内力图分析 (37)动臂内力图分析 (38)5 挖掘机工作装置截面尺寸的设计与校核 (40)工作装置斗杆截面尺寸的设计与校核 (41)斗杆的强度校核 (41)斗杆稳定性校核 (42)铰座挤压强度校核 (42)动臂截面尺寸设计与校核 (43)动臂强度校核 (44)动臂稳定性校核 (46)铰座的挤压强度校核 (46)6 结论 (58)参考文献 (59)致谢 (50)1 绪论课题设计的背景和意义总所周知，我国是一个发展中的国家，在其广阔的土地上正在进行着大规模经济建设，这就需要很多土石方施工机械为建设服务，而我们知道液压挖掘机是一类最重要的土石方的施工机械。
毕业设计说明书(单斗挖掘机)
单斗挖掘机的工作装置设计内容摘要：挖掘机是非常重要的重型工程机械，主要应用在房屋建筑、公路工程、水利的建设、农林的开发、港口、国防等的土方施工和矿山开采工业中，对减轻体力劳动、确保工程的质量、提高建设效率、提高劳动生产率有非常大的作用。
随着国家经济的飞速发展，单斗挖掘机的需求将会有很大的增加，单斗挖掘机在现代社会建设中的地位将会非常的显著。
单斗挖掘机作为我国建设的主力军的工程机械的主力机种，在液压挖掘机就有很多的种类，有功能多，质量高及效率高等有点，所以被很多的施工作业人员和单位的欢迎，而单斗挖掘机的生产制造也到了飞速发展的时代的前沿。
反铲的工作装置为单斗挖掘机常规工作装置的主要表现形式，其在作业实践中有举足轻重的地位。
反铲的工作装置的组成有各种不同的表现形式，要依据设计者的要求用适合的结构并对其进行运动学的分析。
之后，产品在满足要求的基础上再对各机构的参数实施理论的计算，从而确定机构尺寸，确定单斗挖掘机反铲工作装置的基本外形。
挖掘的阻力和挖掘力是衡量挖掘机的性能的主要性能指标，所以对其进行严格的分析是非常重要的。
挖掘的阻力与挖掘的对象和挖掘机的性能参数有相当大的关系，但挖掘力就受很多情况的制约，其中恶劣的工作情况的分析计算是至关重要的。
在挖掘力的分析的基础上，可对各个杆件的铰接点进行力的严格分析计算，并且进行机构设计的正确的分析。
关键词：单斗挖掘机，运动学的分析，力学的分析，校核Abstract: excavator is very important to the heavy construction machinery, mainly used in housing construction, road works, construction of water conservancy, agriculture, forestry development, ports, defense and other earthwork construction and mining industry, to reduce manual labor, to ensure that projectquality, improve building efficiency, and improve labor productivity has a very large role. With the rapid development of the national economy, the needs of single-bucket excavators will be greatly increased single bucket excavator in the construction of modern society will be very significant.Single bucket excavator construction machinery as the main force of China's construction of the main models, there are many types of hydraulic excavators, multi-functional, high quality and high efficiency a bit, so a lot of construction workers and the unit's welcome single-bucket excavator manufacturing to the forefront of the era of rapid development. Backhoe device for a single bucket excavator of the main manifestations of the regular work unit has a pivotal position in its operating practices. Anti-shovel work device composed of a variety of different forms, to be based on the designer's requirements with the appropriate structure and kinematic analysis. , The products meet the requirements on the basis ofthe parameters of the agencies the implementation of the theoretical calculation to determine the body size to determine the basic shape of the single-bucket excavator backhoe device.The resistance of mining and digging force is the key performance indicators to measure the performance of the excavator, so its rigorous analysis is very important. Considerable resistance of mining and mining objects and the performance parameters of the excavator, digging force by the constraints of many cases, the calculation of one of the bad situation is crucial. Force of the hinge point of each bar in the mining analysis of the force on the basis of rigorous analysis of the calculated and the correct analysis of institutional design.Keywords: single-bucket excavator, kinematics analysis, mechanical analysis, check第一章整机参数§1.1主要参数的选择根据国家颁布的液压挖掘机型式与基本的参数系列标准规定的数值范围，结合拟采用的结构特点选定参数值，即按标准选定法，查表1-3，初步确定以下参数：标准斗容量q=1m3 机重G=7t 发动机功率N=60马力§1.2 尺寸参数的选择以液压挖掘机的机重为指标，用以下公式近似确定：线尺寸参：L i=k li3G面积参数：S i=k si32G体积参数：Vi =kviG式中，k li，k si，k vi分别是各个线向、面积、体积尺寸经验系数，查《单斗液压挖掘机》表1-4。
单斗式挖掘机课程设计说明书教材
辽宁工程技术大学课程设计题目：单斗挖掘机液压系统设计说明书班级：机械12-2班姓名：计东指导教师：贾胜德完成日期：2016.1设计任务书、设计内容二、上交材料(1)设计图纸⑵ 设计说明书(5000字左右，无图纸不少于8000字)、进度安排(参考)(1)熟悉设计任务，收集相关资料(2)拟定设计方案(3)绘制图纸⑷编写说明书(5)整理及答辩四、指导教师评语成绩：_______________指导教师_______________日期__________________摘要：随着社会的不断进步，改革开放的深入，我国的基础建设项目不断增多，对工程机械产品的需求量也越来越大。
液压挖掘机是工程机械的重要产品之一，具有较高的技术含量，由于挖掘机的工作条件恶劣，要求实现的动作复杂，于是它对工作装置的设计提出了很高的要求，因此，对挖掘机工作装置的分析设计对推动我国挖掘机的发展具有重要意义。
关键词：挖掘机；工作装置；液压系统；摘要 (i)关键词 (ii)1.1挖掘机间介 (2)1.2挖掘机的研究现状及发展动态 (2)1.3本设计的研究内容 (3)2液压挖掘机结构与工作原理 (4)2.1液压挖掘机整机性能 (4)2.2液压挖掘机结构 (5)2.3液压挖掘机传动原理 (7)3液压挖掘机工况分析及液压系统的设计要求 (7)3.1液压挖掘机的工况 (8)3.2挖掘机液压系统的设计要求 (8)3.2.1动力性要求 (8)3.2.2操纵性要求 (8)3.2.3节能性要求 (9)3.2.4安全性要求 (9)3.2.5其他性能要求 (9)4液压系统的设计 (9)4.1液压系统方案及参数确定 (10)4.2执行元件液压缸及系统压力的初选 (11)4.3计算工作装置铲斗液压缸的主要尺寸 (12)4.4液压系统方案拟订 (15)4.5液压系统原理图的制定 (15)4.5.1液压系统原理图的分析 (15)4.5.2绘制液压系统图 (16)5液压元件的选择与专用件的设计 (17)5.1液压泵的选择和泵的参数的计算 (17)5.1.1液压泵的工作压力的确定 (17)5.1.2确定液压泵的流量 (17)5.1.3选择液压泵的规格 (18)5.2柴油发动机的选择 (18)5.3液压阀的选择 (19)5.3.1液压阀的选择 (19)5.3.2液压阀的选择 (19)5.3.3液压阀的选择 (19)5.3.4液压阀的选择 (19)5.4其他液压元件的选择 (20)5.4.1液压阀的选择 (20)5.4.2液压阀的选择 (21)5.4.3液压阀的选择 (21)5.4.4液位液温计，空气滤清和直回式回油过滤器的选择 (21)5.4.5蓄能器的选择 (21)5.4.6管道尺寸的确定 (22)547 胶管的选择 (22)5.5油箱容量的确定 (23)6压力系统性能验算 (23)6.1液压系统压力损失 (23)6.2液压系统的发热温升计算 (25)6.2.1计算液压系统的发热功率 (25)6.2.2计算液压系统的散热功率 (26)6.2.3根据散热要求计算油箱容量 (27)6.2.4冷却器所需冷却面积的计算 (28)6.2.5油箱的尺寸设计 (29)7总结 (29)参考文献 (30)1.1挖掘机简介挖掘机行业的发展历史久远，可以追溯到 1840年。
毕业设计说明书参考模版-挖掘机工作装置设
本科毕业论文题目：挖掘机工作装置设计学院: 机械自动化学院专业: 机械工程及自动化学号: 200603130233学生姓名: 汪乐指导教师: 侯宇日期: 2010年6月摘要液压挖掘机是一种应用广泛的多功能的建设施工机械，作为工程机械的主力机种。
出于液压挖掘机具有多品种，多功能，高质量及高效率等特点，因此受到了广大施工作业单位的青睐，其生产制造来了日益蓬勃发展。
液压挖掘机主要由发动机、工作装置、回转装置、行走装置和、电气装置和液压系统等部分组成。
本次设计主要是关于挖掘机工作装置设计，工作装置是直接完成挖掘任务的装置，进行工作装置的全面的通用性设计研究对推动国内挖掘机发展具有十分重要的意义。
本设计全面收集了国内外挖掘机工作装置设计的资料，对挖掘机的各种工况进行了分析，总结了挖掘机工作装置的设计要求。
分别对工作装置的各个组成部分进行了较为详细的设计，这其中就包括了动臂，斗杆和挖斗的选型，各种组成部分尺寸的计算及它们驱动装置的设计，驱动装置设计包括各种驱动装置的布置，行程，作用力的确定。
最后对动臂和斗杆在一些特殊工况下进行了校核。
关键字：挖掘机：工作装置：动臂：斗杆：挖斗AbstractHydraulic excavator is a kind of multifunction machine used widely in construction field．It is a primary kind of machine．Because of its multifunction，high quality and efficiency and various kinds，many company like to use it．Its manufacture is developing day by day．Hydraulic excavator consist of engine working equipment，rotator，walking equipment , electric control part and hydraulic system．One main parts—working equipment designing make up of this article．Working equipment is the first equipment to finish digging task．Using universal and professional excavator’s working Equipment’s design methods，having a study of universal design with computer is very important to the development of domestic excavator． In this article，collect most of the world excavator’s working equipment’s designing material．Analyze various kinds of excavator’s working conditions．Detailed design the various components of working device separately, including the selection and calculation of Boom, Stick and bucket and what they drive and design of their drive. The design of drive includes determine of their arrangement and travelling and force. At last checking the intensity of boom and stick in some special conditions.Keywords: excavator，working equipment，boom, stick , bucket目 录1 绪论 (1)1.1 设计选题的意义 (1)1.2 国内外液压挖掘机的发展动态和研究现状 (1)1.2.1 国外液压挖掘机的发展动态和研究现状 (1)1.2.2 国内液压挖掘机的发展动态和研究现状 (2)1.3 当前液压挖掘机存在的主要问题 (3)1.4 本设计的主要内容及目标 (4)1.4.1 设计的主要内容 (4)1.4.2 设计的关键问题 (4)1.4.3 设计过程中的已知参数 (4)2 工作装置总体方案设计 (6)2.1 机型选择及特点分析 (6)2.1.1 所用机型的适用范围 (6)2.2 工作装置构成 (6)2.3 动臂及斗杆的结构形式的初选 (7)2.3.1 动臂结构形式的初选 (7)2.3.2 斗杆结构形式的初选 (8)2.4 动臂与动臂油缸的布置 (8)2.5 铲斗与铲斗油缸的连接方式 (8)3 动臂机构参数的计算及校核 (8)3.1 动臂机构参数的确定 (8)3.1.1 α1 与A 点坐标的选取 (9)3.1.2 1l 、2l 与3l 的计算 (9)3.1.3 4142l l 与的计算 (9)3.1.4 5l 的计算 (10)3.1.5 动臂其它相关尺寸的计算 (13)3.2 动臂基本数的校核 (14)3.2.1 动臂机构闭锁力的校核 (14)3.2.2 当满斗处最大挖掘半径时，动臂油缸提升力矩校核 (17)4 斗杆机构参数的计算及校核 (18)4.1 斗杆参数的计算及选择应考虑的因素 (18)4.2 斗杆基本参数的确定 (19)4.2.1 斗杆液压缸的最大作用力臂9l 及8l 的计算 (19)4.2.2 斗杆其它相关尺的计算 (20)4.3 斗杆的结构设计和强度校核 (20)4.3.1 斗杆的受力分析 (20)4.3.2 第一工况位置的受力分析 (21)4.3.3 第二工况位置的受力分析 (28)4.3.4 斗杆内力图的绘制 (30)4.3.5 斗杆宽度、钢板厚度、许用应力的选取 (33)4.3.6 斗杆危险截面处高度h 的计算 (34)5 铲斗机构的选型及基本参数的确定 (35)5.1 铲斗的选型 (35)5.2 铲斗结构基本参数的计算 (36)5.2.1 铲斗主要参数的计算 (36)5.2.2 斗形尺寸的计算 (37)5.2.3转角范围确定 (38)5.2.4 铲斗机构其它基本参数的计算 (38)6销轴与衬套的设计 (40)6.1 销轴的设计 (40)6.2 衬套的设计 (40)7总结 (41)7.1 设计小结 (41)7.2 存在不足及改进 (41)7.3 设计展望 (41)参考文献 (42)致谢 (43)1 绪论1.1 设计选题的意义我国是一个发展中国家，在辽阔的国土上正在进行大规模的经济建设，这就需要大量的土石方施工机械为其服务，而液压挖掘机是最重要的一类土石方施工机械。
wy-100单斗液压挖掘机工作装置设计-毕业设计[管理资料]
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第一章绪论1. 1 液压挖掘机的组成、分类、作用和特点液压挖掘机主要由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成。
液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。
电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀等。
挖掘机由转台及转台上部机构、底架及行走系、与工作装置等三大部分构成。
转台上布置了发动机、主轴泵及驾驶室等，经由回转滚盘装在底架之上。
工作装置的动臂铰支于转台上。
转台可绕底架的垂直面内绕其铰点作一定的转动。
它的工作过程是以铲斗的切削刃切削土壤，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并开始下一次的作业。
因此，液压挖掘机是一种周期作业的土方机械。
【7】液压挖掘机的分类有很多种：根据行走装置传动型式分：全液压式，半液压式；根据不同的行走系分：履带式、轮胎式、汽车式和悬挂式；根据主要用途和工作装置的不同分：通用型和专用型；根据工作装置的结构不同分：铰接式和伸缩臂式等。
挖掘机械在建筑机械发展中占有很大比重和重要的地位，是重点发展的机械品种之一、尤其是中小型、通用的单斗挖掘机不仅用于土石方的挖掘工作，而且通过工作装置的更换，还可以用作起重、装载、抓取、打桩、钻孔等多种作业，它在各种工程施工中用途更大，已成为机械化施工中广泛使用的不可缺少的机械设备。
由于液压挖掘机具有质量小，挖掘力大，工作平稳，效率高，操纵灵活，机动性好等优点，单斗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，因此，与机械传动相比有许多优点：能无级调速且调速范围大(最高与最低速度之比可达1000：1)；能得到较低的稳定转速(采用柱塞式油马达，稳定转速可低到1转／分)；快速作用时，液压元件产生的惯性较小，并可作高速反转(电动机回转部分的起动力矩比其工作力矩大50％，而油马达则不大于5％)。
加速中等功率电动机需1秒钟到数秒钟，；传动平稳，结构简单，可吸收冲击和振动；操纵省力，易实现自动化控制；易实现标准化、通用化、系列化。
挖掘机工作装置设计计算说明书
挖掘机工作装置设计计算说明书摘要液压挖掘机是工程机械的一种主要类型，广泛应用在房屋建筑、筑路工程、水利建设、港口建设、国防工程等土石方施工和矿山采掘之中。
反铲液压挖掘机是挖掘机械中最重要的机种之一，主要应用于挖掘停机面以下的土壤。
液压挖掘机反铲装置是完成液压挖掘机各项功能的主要部分，其结构的合理性直接影响到液压挖掘机的工作性能和可靠性。
本文根据液压挖掘机反铲装置的结构特点,工作原理以及对典型工况的分析，总结了挖掘机工作装置性能要求和设计原则，然后对其各主要构件进行了方案选择以及运动学分析，并确定各铰点之间的距离，用Pro/e软件绘出其连杆模型。
接着根据连杆模型并结合其他机械设计知识画出工作装置的二维图纸，最后根据图纸上的具体结构尺寸对工作装置的主要部件进行校核。
关键词:液压挖掘机，工作装置，运动学分析，结构设计[在此处键入]AbtractAs one of important construction machinery and equipments，hydraulic excavator is widely used in earthwork construction and mine exploitation, such as in architecture, road engineering, water conservancy, port building, national defense project, etc．The excavator with a backhoe d is mainly used to excavate the earth underground．Backhoe Equipment of Hydraulic Excavator is one important device to perform many functions. The working performance and reliability of the whole machine is influenced by the rationality of its structure.Firstly，this paper, which is based on the structural features of hydraulic backhoe excavator、be worked principle and the analysis of typical conditions, summed up the excavator working equipment performance requirements and design principles. Secondly, be selected the program and conduct the kinematic analysis of all the major components of working equipment，and be determined the distance between the hinge points，and then used the Pro/e software to draw the link model ；Thirdly，drew two-dimensional drawings of the work equipments；Finally, according to the drawings’ specific dimensions, check th e main components of working device.Key words：hydraulic excavator；working equipment；kinematic analysis；structural design[在此处键入]目录1绪论................................................. - 1 -1.1课题背景及目的..................................... - 1 -1.2 挖掘机发展简史 .................................... - 1 -1.2.1国外液压挖掘机目前水平及发展趋势........... - 1 -1.2.2国内液压挖掘机的发展概况................... - 2 -1.3液压挖掘机的基本类型......................... - 2 -1.4本次设计概述 ................................ - 3 -1.5 论文构成及研究内容.......................... - 3 -2 总体方案设计 ........................................ - 4 -2.1 工作装置构成及原理................................. - 4 -2.2 工作装置坐标设定（见图2-2）....................... - 7 -2.3 工作装置各部分方案选择............................. - 7 -2.3.1 动臂种类选择及油缸布置方案选择................... - 7 -2.3.2 斗杆种类选择 .................................... - 9 -2.3.3铲斗种类选择及油缸布置方案选择 ................... - 9 -2.4 液压挖掘机工矿分析................................ - 10 -2.5 液压挖掘机工作装置设计要求........................ - 15 -2.5.1 几何尺寸要求 ................................... - 15 -2.6 液压挖掘机工作装置的设计原则...................... - 19 -2.7 设计基本参数以及设计作业范围...................... - 20 -3工作装置运动学分析.................................. - 21 -3.1 动臂运动分析 ..................................... - 21 -3.2 斗杆的运动分析 ................................... - 23 -3.3 铲斗的运动分析 ................................... - 24 -3.4 特殊工作位置计算.................................. - 26 - 4基本尺寸的确定............................................. - 30 -4.1 斗形参数的选择 ................................... - 30 -4.2 动臂机构参数的选择................................ - 31 -4.3 斗杆机构基本参数的选择............................ - 33 -4.4 连杆及铲斗机构基本参数的选择...................... - 35 -5 工作装置结构受力分析与校核.......................... - 40 -[在此处键入]5.1 挖掘阻力分析 ..................................... - 40 -5.2 工作装置各部分油缸作用力的确定.................... - 42 -5.2.1铲斗油缸作用力的确定...................... - 42 -5.2.2斗杆油缸作用力的确定...................... - 44 -5.2.3动臂油缸作用力的确定...................... - 45 -5.3 工作装置结构强度校核的工况介绍.................... - 47 -5.4 斗杆的力学分析 ................................... - 47 -5.5 斗杆强度校核 ..................................... - 53 -5.6 动臂力学分析 ..................................... - 58 -5.7 动臂强度校核 ..................................... - 60 -6 结论...................................................... - 63 - 参考文献.................................................... - 65 - 附录.............................................. 错误!未定义书签。
单斗式挖掘机课程设计说明书教材
辽宁工程技术大学课程设计题目：单斗挖掘机液压系统设计说明书班级：机械 12-2 班姓名：计东指导教师：贾胜德完成日期： 2016.1设计任务书一、设计内容二、上交材料(1) 设计图纸(2) 设计说明书(5000字左右，无图纸不少于8000字)三、进度安排(参考)(1) 熟悉设计任务，收集相关资料(2) 拟定设计方案(3) 绘制图纸(4) 编写说明书(5) 整理及答辩四、指导教师评语成绩：指导教师日期摘要：随着社会的不断进步，改革开放的深入，我国的基础建设项目不断增多，对工程机械产品的需求量也越来越大。
液压挖掘机是工程机械的重要产品之一，具有较高的技术含量，由于挖掘机的工作条件恶劣，要求实现的动作复杂，于是它对工作装置的设计提出了很高的要求，因此，对挖掘机工作装置的分析设计对推动我国挖掘机的发展具有重要意义。
关键词：挖掘机；工作装置；液压系统；摘要 (i)关键词 (ii)1.1挖掘机间介 (2)1.2挖掘机的研究现状及发展动态 (2)1.3本设计的研究内容 (3)2液压挖掘机结构与工作原理 (4)2.1液压挖掘机整机性能 (4)2.2液压挖掘机结构 (5)2.3液压挖掘机传动原理 (7)3液压挖掘机工况分析及液压系统的设计要求 (7)3.1液压挖掘机的工况 (8)3.2挖掘机液压系统的设计要求 (8)3.2.1动力性要求 (8)3.2.2操纵性要求 (8)3.2.3节能性要求 (9)3.2.4安全性要求 (9)3.2.5其他性能要求 (9)4液压系统的设计 (9)4.1液压系统方案及参数确定 (10)4.2执行元件液压缸及系统压力的初选 (11)4.3计算工作装置铲斗液压缸的主要尺寸 (12)4.4液压系统方案拟订 (15)4.5液压系统原理图的制定 (15)4.5.1液压系统原理图的分析 (15)4.5.2绘制液压系统图 (16)5液压元件的选择与专用件的设计 (17)5.1液压泵的选择和泵的参数的计算 (17)5.1.1液压泵的工作压力的确定 (17)5.1.2确定液压泵的流量 (17)5.1.3选择液压泵的规格 (18)5.2 柴油发动机的选择 (18)5.3 液压阀的选择 (19)5.3.1液压阀的选择 (19)5.3.2液压阀的选择 (19)5.3.3液压阀的选择 (19)5.3.4液压阀的选择 (19)5.4其他液压元件的选择 (20)5.4.1液压阀的选择 (20)5.4.2液压阀的选择 (21)5.4.3液压阀的选择 (21)5.4.4液位液温计,空气滤清和直回式回油过滤器的选择 (21)5.4.5蓄能器的选择 (21)5.4.6管道尺寸的确定 (22)5.4.7胶管的选择 (22)5.5油箱容量的确定 (23)6压力系统性能验算 (23)6.1液压系统压力损失 (23)6.2液压系统的发热温升计算 (25)6.2.1计算液压系统的发热功率 (25)6.2.2计算液压系统的散热功率 (26)6.2.3根据散热要求计算油箱容量 (27)6.2.4冷却器所需冷却面积的计算 (28)6.2.5油箱的尺寸设计 (29)7总结 (29)参考文献 (30)1.1 挖掘机简介挖掘机行业的发展历史久远，可以追溯到1840年。
节能型液压单斗挖掘机液压系统的设计 毕业设计
1 绪论1.1 设计背景及目的液压挖掘机是一种广泛用于建筑、公路、铁路、水利、采矿等建设工程的土方机械。
液压挖掘机利用液压元件（液压泵、液压马达、液压缸等）带动各种构件动作，具有非常多得优点，而且只要加装不同的辅助设备即可用来抓物，钻孔，推土，清沟，破碎等作业，是工程机械的一个重要品种，能适应各种恶劣环境状况，大大提高了工作效率，改善了人的劳动强度。
为整个社会的快速发展作出了巨大的贡献。
随着技术日渐成熟，国内外一些知名的工程机械制造企业发展均比较迅速。
例如，国外的有日本小松、德国力士乐、OK公司等，国内有徐工集团、中联重科、三一集团、广西柳工集团、龙工集团、山河智能等企业。
工程机械制造业的迅速发展不仅在专业方面做出了卓越贡献，同时也为整个社会的建筑风貌、自然救灾等方面作出了伟大的贡献。
如5.12汶川大地震发生后，三一重工派出数十台挖掘机日夜兼程赶往灾区用于道路疏通，伤员抢救，以及灾后重建工作等。
我国是一个发展中国家，在辽阔的国土上正在进行大规模的经济建设，这就需要大量的土石方施工机械为其服务，而液压挖掘机是最重要的一类土石方施工机械。
因此，可以肯定液压挖掘机的发展空间很大。
可以预见，随着国家经济建设的不断发展，对挖掘机的需求量将逐年大幅度增长。
今后几年我国液压挖掘机行业将会有一个很大的发展，其年产量将会以高于20％的速度增长。
从1967年到1977年间，国内通过数年坚持不懈的努力，克服了重重困难，终于有少量几种规格的液压挖掘机产品获得初步成功，当时有上海建筑机械厂的WY100；贵阳矿山机器厂的W4-60；合肥矿山机器厂的WY60；长江挖掘机厂的WY160和杭州重型机械厂的WY250等，到现在，短短的40多年，挖掘机的产量和销量有了飞跃式的提高。
尤其是在十一五期间，我国内品牌的液压挖掘机发展迅速，在国内的市场占有率也快速提高，如表1。
表1.1 2006-2010年各品牌挖掘机市场占有率(%)由表可见，国内品牌的挖掘机市场占有率迅速提高。
正铲单斗液压挖掘机工作装置设计
机械设计（机械设计基础）之迟辟智美创作----课程设计说明书设计题目：正铲单斗液压挖掘机工作装置设计学院：机械工程系专业：机械制造工艺与设备班级：机制一班学号：20137709姓名：刘鑫指导老师：温亚莲完成日期：2016年9月2日机械原理设计任务书学生姓名刘鑫班级机制一班学号 20137709设计题目：正铲单斗液压挖掘机工作装置设计一、设计题目简介正铲挖掘机的铲土举措形式.其特点是“前进向上，强制切土”.正铲挖掘力年夜，能开挖停机面以上的土，宜用于开挖高度年夜于2m的干燥基坑，正铲的挖斗比同当量的反铲的挖掘机的斗要年夜一些，其工作装置直接决定其工作范围和工作能力.二、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A 4.2m3三、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标准综合，确定工作机构各个杆件的长度；3、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.4、编写设计计算说明书，其中应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等.5、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.完成日期：2016年9月2日指导教师温亚莲摘要正铲挖掘机的开挖方式根据开挖路线与汽车相对位置的分歧分为正向开挖、侧向装土以及正向开挖、后方装土两种，前者生产率较高.正铲的生产率主要决定于每斗作业的循环延续时间.为了提高其生产率，除工作面高度必需满足装满土斗的要求之外，还要考虑开挖方式和与运土机械配合.尽量减少回转角度，缩短每个循环的延续时间. 反铲的开挖方式可以采纳沟端开挖法，即反铲停于沟端，后退挖土，向沟一侧弃土或装汽车运走，也可采纳沟侧开挖法，即反铲停于沟侧，沿沟边开挖，它可将土弃于距离沟较远的处所，如装车则回转角度较小，但边坡不容易控制.单斗液压挖掘机主要由动臂、斗杆、铲斗、动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸等组成.铲斗的斗底利用液压缸来开启，斗杆是铰接在动臂的顶端，由双作用的斗杆油缸使其转动.斗杆油缸的一端铰接在动臂上，另一端铰接在斗杆上.其铰接形式有两种：一种是铰接在斗杆的前端；另一种是铰接在斗杆的尾端.动臂均为单杆式，顶端呈叉形，以便与斗杆铰接.动臂有单节的和双节的两种.单节的动臂有长短两种备品，可根据需要更换.双节的动臂则由上、下两节拼装而成，根据拼装点的分歧，动臂的工作长度也分歧.一、正铲挖掘机自由度计算根据下图所示的挖掘机结构简图，我们可以对其自由度进行计算.通过对机构简图的分析，可以看出该工作装置有11根杆件组成,其中包括15个运动副，即12个转动副，3移动副，共包括15个低副，没有高副.自由度计算：n=11,PH=0,PL=15则：F=3n-2PL-PH=3*11-2*15-0=3二、 挖掘机参数计算、液压挖掘机基本参数液压挖掘机基本参数主要包括： 标准斗容量：指挖掘Ⅲ级或密度为的土壤时，代表该挖掘机挂号的一种铲斗聚积容量.最年夜挖掘高度：指工作装置处于最年夜举升高度时，铲斗齿尖到停机空中的距离.最年夜挖掘半径：在挖掘机纵向中心平面上铲斗齿尖离机器回转中心的最年夜距离.最年夜挖掘深度：指动臂处在最低位置，且斗齿尖，铲斗与斗杆铰点，斗杆与动臂铰点三点在同一条垂直停机面的直线上，斗齿尖与停机面的最年夜距离.最年夜卸载高度：指动臂、斗杆处于最年夜举升高度，翻转卸土，斗齿尖处在最低位置时，斗齿尖到停机面的距离.2.2、液压正铲挖掘机工作装置机构运动学分析动臂AD 的位置由动臂油缸MC 的长度1L 决定.1L 和动臂水平倾角1θ之间的关系可用下式暗示()112175272521cos 2a a l l l l L +--+=θ （2-1）11257212527112cos a a l l L l l -+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=∴-θ（2-2） 从上式看出，a 11-a 2对1θ的影响很年夜，当动臂和油缸的参数不变时，a 11-a 2愈年夜动臂提升高度愈小.设动臂油缸全缩时动臂倾角为min 1θ；动臂油缸全伸时动臂倾角为max 1θ，那么在动臂油缸由全缩到全伸，动臂总的转角为：min 1max 11θθϕ-=（2-3）为了便于运算和比力，仍用无因次比例系数σρλ、、暗示，即min 1max 1L L =λ；5min 1l L=ρ；57l l =σ（2-4）代入式(2—2)可以获得动臂油缸全缩和全伸时相应的动臂倾角值112221min21cos a a -+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=-σρσθ（2-5） 1122221max21cos a a -+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=-σρλσθ（2-6） 而动臂总转角为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=--σρσσρλσϕ21cos 21cos 22122211（2-7） 动臂油缸伸缩时对A 点的力臂也在不竭变动，由图可知DAM sin 5711∠⋅⋅=l l L e⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⋅=∴5721255715712arccos sin l l L l l L l l e （2-8） 显然，当AB ⊥AC 时1e 有最年夜值，此时5max 1l e =，而相应的油缸长度1L '为：1L '=2527l l - 此时的动臂倾角为11275arccos a a l l-+='θ若用动臂油缸相对力臂（即)max11e e 来暗示油缸长为1L 时的力臂，则⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=5721252717max112arccos sin l l L l l L l e e （2-9） 综上所述，动臂倾角1θ、力臂1e 和max11e e 都是1L 的参数.斗杆DJ 的位置由动臂AD 和斗杆油缸BE 的长度2L 所决定.可是动臂的位置随动臂油缸的伸缩而变动，为了便于分析斗杆油缸仇家杆位置的影响，假定动臂不动，那么斗杆铰点D 以及斗杆油缸在动臂上的铰点B 就可以看作为固定基座.2L 与斗杆、动臂夹角2θ之间的关系为()34298292822cos2a a l l l l L -+⨯⨯-+=θ （2-10） 349822292822arccos a a l l L l l +-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⋅-+=∴θ（2-11）设斗杆油缸全缩时动臂与头杆的夹角为min 2θ，全伸时为max 2θ，那么当油缸由全缩到全伸时斗杆总的转角为min 2max 22θθϕ-=（2-12）斗杆油缸的作用力臂2e 也是可变值.BED sin 9822∠⋅⋅=l l L e)2csc sin(982229282982l l L l l os ar L l l e -+⋅=∴（2-13）当MC ⊥AD 时2e 有最年夜值，即92l e =，这时相应的油缸长度2L '为 29282l l L -='相应的斗杆转角为43892arccos a a l l-+='θ（2-14） 用斗杆油缸相对力臂值（即max22e e ）来暗示2L 时的力臂，则)2cos sin(9822292828max 22l l L l l arc L l e e ⋅⋅-+=∴（2-15） 斗齿尖的几种特殊工作位置的计算上图为正铲挖掘机作业范围图，以下为几种特殊工作位置的分析与计算. （1）最年夜挖掘半径(图2.5)这时C 、Q 、V 在同一条水平线上，而且斗杆油缸全伸，即max 22θθ=；⎪⎪⎭⎫⎝⎛==max 2max 442251sin arcsin θθl l a ；283a +=πθ 最年夜挖掘半径为C X l l R ++=3max 44max （2-16）最年夜挖掘半径处的挖掘高度相应为C R Y H =图 2.5 最年夜挖掘半径（2）最年夜挖掘高度(图2.6)图 2.6 最年夜挖掘高度最年夜挖掘高度为：()C Y l a l H ++-=326max 1max 44max 2sin θ（2-17）最年夜挖掘高度时的挖掘半径()26max 1max 442cos a l X R C H -⋅+=θ（2-18）如果最年夜转斗角度不能保证GJ 垂直向上，即21max 325θθπθ--<，则应根据实际的max 3θ值求相应的挖掘高度，如图左上角所示，此时()C Y l a l H +-+++-=πθθθθ2sin )sin(max 3max 2max 1326max 1max 442（2-19）（3）最年夜挖掘深度(图2.7)这时动臂油缸全缩，头杆DG 及GJ 垂直向下，即min 11θθ=，min 122θπθ-=，πθ=3.最年夜挖掘深度为32min 11max 2sin l l l Y H C --++θ（2-20）最年夜挖掘深度时的挖掘半径为min 111cos θl X R C H =（2-21）假若min 1max 22θπθ-<，则DG 不成能呈垂直状态，此时必需根据具体情况计算实际的最年夜挖掘深度.图 2.7 最年夜挖掘深度（4）停机平面上的最年夜挖掘半径(图2.8)这是指斗齿靠在空中上、斗杆全部伸出而斗底平面与停机平面平行的工况.此时QV 线与空中交成ζ角(ζ角是一个重要的铲斗参数，设计中应认真确定)，根据这种界说可知图 2.8 停机平面上的最年夜挖掘半径=2θmax 2θ；a a -=261θ，其中⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=max 443sin arcsin ll Y a C ζ（2-22） 1max 232θθζπθ---=（2-23）这时停机平面上的最年夜挖掘半径为ζcos cos 3max 44max l a l X R C O ++=（2-24）如果1max 232θθζπθ---<，则必需根据具体情况重新进行计算.2.3 工作装置各部份基本尺寸计算确定现从动臂与转台铰点A 动身，借助各相关转角θ 1、θ 2和θ 3，建立各关键点B 、C 、D ……V 的位置模型，获得各关键点的坐标，从而为下一步的分析提供依据.以空中为横坐标，以回转中心线为纵坐标，建立直角坐标系XOY 如图2.4所示. 2.3.1 动臂与平台铰点位置A 简直定对由反铲挖掘机改装的正铲来说，动臂铰座往往就沿用反铲动臂的铰座.一般，铰座都在转台中心的前方(C X >0)，近来年夜型正铲的铰座却有向后移(靠近回转中心线)的趋势.设计时，C Y 、C X 可用类比法确定或根据经验统计公式初步选取，在此基础上推荐以履带轴距L 为基本长度.履带轴距L3)7.2~3.2(q L =~3.66 （2-25）式中：q 为斗容量，3m2.3.2 动臂及斗杆长度简直定同上转斗半径321l l l 、、也可用类比法确定或根据经验统计公式初步选取，在此基础上推荐以履带轴距L 为基本长度.2.3.3 机构转角范围确定在动臂长度1l 、斗杆长度2l 、转斗半径3l 及动臂油缸与平台铰点C 初步确定之后，根据挖掘机工作尺寸的要求利用解析法求各机构转角范围，其中包括动臂机构转角、斗杆机构转角、铲斗机构转角范围. (1) 斗杆转角max 2θ和min 2θ简直定max 2θ可根据最年夜挖掘半径max R 确定.最年夜转角max 2θ应当不小于⎥⎦⎤⎢⎣⎡---+≥2123max 2221max22)(arccos l l X l R l l C θ (2-26)max 2θ根据停机平面上最小挖掘半径max O R 确定.所谓停机平面上的最小挖掘半径依分歧工作情况而异，有的是指铲斗最靠近机体(斗杆油缸全缩)、斗齿尖处于停机平面而斗底平行于空中，在这种状态下开始挖掘时的挖掘半径.图 2.9 停机平面上的最小挖掘半径如图所示，这时斗杆和动臂间的夹角为最小(min 2θ)，铲斗与空中相交成ζ角(见图)，而斗齿尖V 到回转中心的距离为min O R .从几何推导可知222max 44)()(C Q Q C X X Y Y l -+-= (2-27)式中Q X 、Q Y ——Q 点的横坐标和纵坐标，且Q X =ζcos 3min l R O -；ζsin 3l Y Q = (2-28)()23min 2sin 32min 44cos )(C O C X l R l Y l --+-=∴ζζ (2-29)min 22122212min 44cos 2θl l l l l -+= (2-30)带入式（2-29）整理后得⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⋅-----+≤213min 232221min22cos ()sin (arccos l l X l R l Y l l C O C ζζθ (2-31)有些挖掘机不要求铲斗水平铲入，而往往以一定的后角1γ开始挖掘，因而最小挖掘半径min O R 可能比前一种小，加年夜了停机平面上的挖掘范围.在这种情况下QV 与水平的夹角将增至1γζϕ+=.根据有的资料介绍，为使铲斗容易切人土壤，开始挖掘时的后角1γ可取为︒45～︒50.应该注意不论铲斗开始挖掘时的位置如何，必需以不碰撞履带板为原则，因此∆++⎪⎭⎫ ⎝⎛+≥ζδcos cos 123min l R L R O （mm ） (2-32)式中 R ——驱动轮半径(毫米)；δ——履带行走装置水平投影的对角线与纵轴问的夹角；∆——考虑转斗机构连杆装置及余隙在内的间隙，初步设计时可取∆＝200～400毫米.(2) 动臂倾角max 1θ和min 1θ简直定动臂最年夜倾角max 1θ根据最年夜挖掘高度max 2H 确定.由图2.5并根据式(2—17)和(2—18)经过运算得出⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--≥max 44max 22max 443max 2max1sin arcsin arcsin l l l Y l H Cθθ (2-33) 因此先确定max 2θ后，再根据max 2H 可得max 1θ.动臂最小倾角min 1θ.根据最年夜挖掘深度max 1H 确定.由图和式(2—20)获得⎪⎪⎭⎫⎝⎛++-≤132max 1min1arcsin l l l Y H C θ (2-34) （3）铲斗转角max 3θ和min 3θ简直定转斗机构应满足以下要求：满足工作尺才的要求，即保证所要求的max 2H 、max 1H 、max R 、min O R 等参数能够实现；挖掘过程中能够调整切削后角，保证工作正常进行，满足挖掘过程结束时的转斗要求及卸载要求.A.3θ必需满足工作尺寸的要求为满足挖掘高度要求(图)max 2max 1max 325θθπθ--≥ (2-35)为满足最年夜挖掘半径要求(图2.4)max44max2128max 3sin arcsinl l a θππθ+=+≥ (2-36)为满足停机平面上最小挖掘半径要求(图2.8)21228max 3∠+∠++≥a πθ (2-37)⎪⎪⎭⎫⎝⎛=min 2min 44128sin arcsin θll a (2-38) ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∠min 448min44sin arcsin arcsin 1l l Y lY Y C QC ζ (2-39) ζπ-=∠22ζπζθθ-+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥∴min 443min 2min 441max 3sin arcsin sin arcsin ll Y l l C (2-40) 为满足最年夜挖掘深度要求(图2.6)min 3θ≤πB ．3θ必需满足挖掘过程中调整切削后角的要求挖掘过程中随着铲斗向前运动，斗的切削后角1γ也不竭发生改变，为了保证挖掘正常进行，斗底不应与空中发生摩擦，即1γ＞0，为此必需使（图2.10）2min 31π≤a又3129max 3a a ++=πθ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=312329sin arcsin a l l a ∴313123max 3sin arcsin a a ll +⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=πθ 将式231πζ≤+a 代入，整理后获得⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-≤ζζπθcos arcsin 2323max 3l l (2-41)图 2.10 铲斗运动方向与切削后角C ．3θ必需满足卸载要求由于前卸式铲斗和底卸式铲斗的卸载方法分歧，因此对转角的要求也分歧. 为使卸斗于净，前卸式铲斗在卸土时要求斗底与水平相交成︒45以上的角(见图2.11a)，因此从图2.5及式(2—35)得⎪⎭⎫ ⎝⎛+----≤ζππθθπθ4225max 2max 1min 3 ∴ζθθπθ---≤max 2max 1min 347(2-42)图 2.11 分歧卸载方式对3θ的影响底卸式铲斗卸土时可假定斗的后壁接近于垂直枚态，斗底按近于水平位置(图2.11b)，因此要求ζπθθπθ----≤225max 2max 1min 3∴ζθθπθ---≤max 2max 1min 32 (2-43)比较(2—42)和(2—43)可见，从卸土要求来看，底卸式铲斗的转角可比前卸式少︒45左右.D ．3θ必需满足挖掘结束时铲斗后倾的要求为了使铲斗在挖掘结束时脱离工作面并在提升过程中使斗内物科不致撒落，铲斗必需后倾.根据装裁机的要求铲斗装满后斗底必需向上倾斜︒≈'40θ～︒45角， 显然这时QV 连线也肯定向上翘起θ'θζπθ'+-++≥)(28max 3a aζπζθθ-+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥∴min 443min 2min 441max3sin arcsin sin arcsin ll Y l l C +θ' (2-44) 根据以上所得的公式(2—35)～(2—44)就可以初步确定动臂、斗杆、铲斗的转角范围.可是求出这些参数后还必需校接所规定的其它工作参数，如最年夜卸载高度、最年夜卸载高度时的卸载半径、最年夜挖掘高度时的挖掘半径等，如不能满足则应加以修正.图 2.12 铲斗后倾示意图1AB 和2AB ，则min 11L AB =；max 22L AB =.再假定铰点B 不在动臂中心线CF 上，且2a FCB =∠(当B 在CF 线下方时2a 为“十”，反之为“一”).那么由几何推导可以求收工作时动臂油缸的起始力臂q e 1和终了力臂c e 1的值：()min 12117min 1211min 15771sin )sin(sin θρθθ+-=+-⋅='=a a la a L l l l e q (2-45) ()max 12117max 1211max 15771sin )sin(sin θλρθθ+-=+-⋅=''=a a la a L l l l e o (2-46) 式中各参数可见表2—10、2—11及公式(2—57).如果CF 线处于水平线以下则min 1θ用负值代入.图 2.13 动臂提升机构计算示意图设起始力臂和终了力臂的比值为K ，则()()max 1211min 121111sin sin θθλ+-+-==a a a a e e K oq (2-47) 或)sin()sin(min 1211max 1211θλθ+-=+-a a Ka a （2-48）展开并整理后获得⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=-max 1min 1min 1max1211cos cos sin sin arctanθθλθλθK K a a (2-49) 对式(2—48)、(2—49)可作如下分析：(1)公式暗示了λ、K 、11a 、max 1θ、min 1θ诸值之间存在着一定的依赖关系.当其它数值不变，降低11a 值则K 值下降，因而对上部挖掘有利；当λ、K 不变，降低11a 值会使max 1θ加年夜而min 1θ减小，对挖高有利.这些都说明正铲的11a 值应当比反铲的小.可是如果工作尺寸已定，过多降低11a 值会对下部挖掘晦气，甚至在下部挖掘时不能提起满载斗；另外为了保证max 1θ、min 1θ和K ，降低11a 值就必需加年夜λ值，加年夜了油缸行程，对油缸的稳定性也有影响.所以当确定11a 值时必需全面考虑，笼统地给定正铲或反铲的11a 值是不恰当的.(2)当θ、λ、K 等值固定，11a 与2a 之间也存在一定的关系，即211a a -为常数.在反铲上由于需要提高空中以下的挖掘性能，2a 值往往都是负值.因此加年夜11a 可以减小动臂的弯曲水平，对动臂的结构强度有利.而正铲动臂一般不采纳反铲那样年夜曲率的弯臂，2a 角主要按油缸在动臂上的铰接方式而定，有时油缸铰在动留下缘的耳板上(动臂截面不致削弱)；有时靠两个钟形座铰于动臂两侧(在双缸方案中常采纳)等等，因而2a 角有正有负，但角度一般部不年夜，因此对11a 的影响也不很年夜.综合上述两点，建议在初步设计中先确定动臂结构，初选2a 值，然后根据工作尺寸的需要，在确定max 1θ、min 1θ基础上按公式(2—49)求合理的11a 值.一般情况下正铲的11a 值不年夜干︒45.(3)λ值主要应从油缸的稳定性动身选用，建议取λ＝1.6～1.7.(4)由于正铲主要挖掘空中以上土，终了力臂不能忽视，故K 值可建议在0.90～1.14的范围内选取.设计动臂机构时合理地确定A 、B 、C 三点的位置非常重要.从1ACB ∆和2ACB ∆中(图2.13)还能获得如下关系式()max 12115725272max 1cos2θ+-⋅⋅-+=a a l l l l L (2-50) ()min 12115725272min 1cos2θ+-⋅⋅-+=a a l l l l L (2-51) 用公式(2—4)代入得()max 1211222cos 21θσσρλ+--+=a a (2-52)()min 121122cos 21θσσρ+--+=a a (2-53)令αθ=+-max 1211a a ，βθ=+-min 1211a a 代人上式，解联立方程后获得()()()()1214cos 2cos 2cos 2cos 2222222----+-=λλαβλαβλσ (2-54)βσσρcos 212--= (2-55)以上我们根据动臂转角需要和K 值确定了σ、ρ、β等比例系数和21a 值，因此只要进一步求出7l 、5l 、min 1L 、max 1L 中任一值就可以求得其它各参数.对正铲来说动臂油缸的主要作用是将满载斗由任何可能挖掘的位置举升到卸载点.而在最年夜挖掘半径下举升满载斗时的提升力矩往往接近最年夜值，此时油缸的作用力臂也接近于最年夜值max 1e ，且max 1e ＝5l .另一方面油缸的缸径一般部依照系列选用，而且还要考虑与其它油缸通用等问题，因此缸径没有很多选择的余地.鉴于以上情况可以在预先确定油缸数目和缸径的前提下初步选择铰点距离AC(5l ).()ηη⋅⋅⋅∑=⋅=p d n G M s Ml i C 42115 (2-56) 式中 M ——提升力矩，图2—14，()i G M ∑=C M ，即各部份重量对C 点的力矩和，其中包括动臂重量1G 、斗杆重量2G 、斗和土壤的重量3G 、连杆装置重量6G 以及油缸重量4G 、5G 等.初步设计时这些重量和重心位置可根据类比法确定； s ——油缸推力， s ＝p d n 411π，其中1n 、1d 分别为动臂油缸数目和缸径；p 是系统的工作压力；η——油缸和铰点的机械效率，在初步设计时可取η=0.85.将式(2—110)和(2—111)的结果代人式(2—57)，就能求得其余参数值.动臂机构还必需按以下两种情况进行校核； 1)动筒在上部或下部极限位置时的举升能力；2)主要挖掘范围内挖掘时动臂油缸能提供的闭锁能力(借助电算结合整机挖掘力分析进行).选择斗杆油缸在动臂和斗杆上的铰点D 和E 并确定斗杆油缸的长度min 2L 和max 2L . 如图2—15所示，假设斗杆油缸全缩和全伸时的长度为1DE 和2DE ，则1DE ＝min 2L .2DE =max 2L ，对F 点的相应力臂为q e 2和o e 2.也取比例系数图 2.14 确定提升机构的示意图图 2.15 斗杆机构计算示意图min 2max 2L L =λ；9min 2l L=ρ；98l l =σ则初始与终了力臂比K 为K=()[]()[]43max 2min 29843min 2max 29822sin sin a a L l l a a L l l e e oq +-⋅⋅⋅+-⋅⋅⋅=θθ (2-57)或 []()[]43max 243min 2sin )(sin a a Ka a +-=+-θλθ最后获得⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=+max 2min 2max 2min 243cos cos sin sin arctanθθλθθλK K a a (2-58)式中3a 和4a 相应为DF 、FC 的夹角和EF 、FQ 的夹角.若CF 或FQ 落在DEF ∆的外侧，则夹角为正，反之为负.因此在初步设计中如果根据动臂和斗杆的结构形式及铰点的固定方式预先确定一个角，则可按公式求出第二个角，或者根据所求的43a a +值结合具体结构情况分别确定各值.计算斗杆机构时建议K 值取0.9～1，以使开始挖掘和挖掘终了时作用力臂年夜致相同.λ值仍建议取1.6～1.7.同样，由1DFE ∆和2DFE ∆可列出联立方程()](cos[243max 29829282max 2a a l l l l L +-⋅⋅-+=θ (2-59) ()](cos[243min 29829282min 2a a l l l l L +-⋅⋅-+=θ (2-60)令αθ=+-)(43max 2a a ，βθ=+-)(43min 2a a ，并将σρλ、、代人上式，解联立方程后获得()()()()1214cos 2cos 2cos 2cos 2222222----+-=λλαβλαβλσ (2-61)βσσρcos 212-+= (2-62)所有杆长数据如下： （单元均为mm ） 固定点坐标：A(1000,5696) M(3000,2696) 杆长：HI=1000 HF=1500 油缸：BE=5168.62EH=5428.97 EH’=4157三、 工作装置主要部件的强度校核主要结构件的计算主要是指对斗杆和动臂在晦气工况下进行载荷分析，以计算其资料与结构的强度. 3.1斗杆反铲挖掘机斗杆的强度主要由弯矩控制.取以下两个工况位置进行强度校核. 3.1.1 工况一1、动臂位于最低；2、斗杆油缸作用力臂最年夜；3、斗齿尖位于铲斗与斗杆铰点和斗杆与动臂铰点连线的延长线上；4、侧齿遇障碍有横向作用力.切向最年夜挖掘力1W 取决斗杆油缸的闭锁力'g P ，取斗杆为隔离体，按力矩平衡求得：dg d b g l l r G r G l P W +--=234'1式中，d g G G ,——斗杆和铲斗的重量（吨）；d l l ,2——斗杆和铲斗长（米）；3r ——斗杆重力到动臂与斗杆铰点的力臂（米）；4r ——铲斗重力到动臂与斗杆铰点的力臂（米）取铲斗为隔离体，按力矩平衡求得铲斗油缸工作力：65721r r r r G l W P d d d ⨯+=式中，2r ——铲斗重力到铲斗与斗杆铰点的距离（米）；5r ——连杆到铲斗与斗杆铰点的距离（米）； 6r ——连杆到摇杆与斗杆铰点的距离（米）；7r ——摇杆的长度（米）.法6r 向阻力取决于动臂油缸的闭锁力'B P ，取整个工作装置为隔离体，由力矩平衡求得：'21011(,,)B B A b g d W P r M G G G W r r ⎡⎤=+-⎣⎦∑ (吨) 式中，0r ——切向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂（米）；1r ——法向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂（米）； B r ——动臂油缸作用力到动臂下铰点的力臂（米）；),,(d g b AG G G M∑——工作装置各个部份对动臂下铰点的力矩和.铲斗边齿遇障碍时，横向挖掘阻力k W 取决于回转平台的制动力矩T M ：rM W Tk =(吨) 式中，r ——横向挖掘阻力与回转中心间的距离.按图解法和力平衡方程求得斗杆所受作用力.另外，斗杆与铲斗铰点处还作用有k W 和2W 发生的横向力矩'c M ：22'b W l W M d k c += 式中，b ——铲斗宽（米）. 切向挖掘阻力1W 作用于斗边齿，造成对斗杆的扭矩KP M ：21bW M KP = (吨*米) 按以上作用力分析，作斗杆内力图，包括轴力N ，斗杆平面内的剪力x Q 和弯矩Izx M ，斗杆平面外的剪力y Q 和弯矩Y M ，以及扭矩T . 取弯矩最年夜处进行校核，断面如图3-2所图3-2断面面积为：410180-⨯=F m 2 断面转动惯量：45.810Z I -=⨯41.710Y I -=⨯断面处压应力为：114NFσ==MP斗杆平面内剪应力为：120x QFτ==MP图3-3斗杆平面内弯曲正应力：1maxmax 95x ZM y MPI σ==斗杆平面外剪应力为：22.7y Q Fτ==MP 斗杆平面外弯曲正应力：2maxmax 63.2y YM Z MP I σ==按杜口薄壁杆件公式计算扭转剪应力：min2ωδτT ==14.7 MP式中，ω——截面中线所围面积m 2min δ——最小壁厚m此时，有附加载荷，斗杆平安系数取为2，资料16Mn 的屈服极限[]s σ=350MP ，则，许用应力[][]175==ns σσMP最年夜压应力max 1max max 172x y σσσσ=++=MP <[]σ X 方向最年夜剪应力1max 34.4x τττ=+=<[]2σ Y 方向最年夜剪应力2max 17.4y τττ=+=<[]2σ故，强度满足.1、动臂位于动臂油缸最年夜作用力臂处；2、斗杆油缸作用力臂最年夜；3、铲斗斗齿尖，动臂与斗杆铰点，斗杆与铲斗铰点三点位于同一直线；4、正常挖掘，挖掘阻力对称于铲斗，无横向力. 斗杆受力分析同工况一.切向最年夜挖掘力1W 取决斗杆油缸的闭锁力'g P ，取斗杆为隔离体，按力矩平衡求得：dg d b g l l r G r G l P W +++=234'1 (吨)式中，d g G G ,——斗杆和铲斗的重量（吨）；d l l ,2——斗杆和铲斗长（米）；3r ——斗杆重力到动臂与斗杆铰点的力臂（米）；4r ——铲斗重力到动臂与斗杆铰点的力臂（米） 取铲斗为隔离体，按力矩平衡求得铲斗油缸工作力：65721r r r r G l W P d d d ⨯-=(吨)式中，2r ——铲斗重力到铲斗与斗杆铰点的距离（米）；5r ——连杆到铲斗与斗杆铰点的距离（米）； 6r ——连杆到摇杆与斗杆铰点的距离（米）；7r ——摇杆的长度（米）.Iz法6r 向阻力取决于动臂油缸的闭锁力'B P ，取整个工作装置为隔离体，由力矩平衡求得：[]=-+=∑01'12),,(1r W G G G M r P r W d g b A B B 2.571(吨) 式中，0r ——切向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂（米）；1r ——法向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂（米）； B r ——动臂油缸作用力到动臂下铰点的力臂（米）；),,(d g b A G G G M ∑——工作装置各个部份对动臂下铰点的力矩和.按图解法和力平衡方程求得斗杆所受作用力.按以上作用力分析，作斗杆内力图，包括轴力N ，斗杆平面内的剪力Q ，弯矩M 如图3-4.取弯矩最年夜处进行校核，断面如图3-5所示： 图3-4 受力分析同上.断面处压应力为：114.0NFσ==MP斗杆平面内剪应力为：max 19.7QFτ==MP斗杆平面内弯曲正应力：maxmax 96.7ZM y MP I σ==此时，为主载荷，斗杆平安系数取为，资料16Mn 的屈服极限[]s σ=350MP ， 则，许用应力[][]140==ns σσMP最年夜压应力1max 110.7σσσ=+=MP <[]σ 图3-5 最年夜剪应力max 19.7τ=<[]2σ故，强度满足. 3.2 动臂反铲装置动臂的强度校核按挖掘中动臂可能呈现的最年夜载荷来选定计算位置. 3.2.1、工况一1、工作装置处于最年夜挖掘深度处；2、正常挖掘，无横向作用力.切向最年夜挖掘力1W 取决斗杆油缸的闭锁力'g P ，取斗杆为隔离体，按力矩平衡求得：dg d b g l l r G r G l P W +++=234'1式中，d g G G ,——斗杆和铲斗的重量（吨）；d l l ,2——斗杆和铲斗长（米）；3r ——斗杆重力到动臂与斗杆铰点的力臂（米）；4r ——铲斗重力到动臂与斗杆铰点的力臂（米）法向阻力取决于动臂油缸的闭锁力'B P ，取整个工作装置为隔离体，由力矩平衡求得：'21011(,,)B B A b g d W P r M G G G W r r ⎡⎤=+-⎣⎦∑ (吨) 式中，0r ——切向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂（米）；1r ——法向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂（米）； B r ——动臂油缸作用力到动臂下铰点的力臂（米）；),,(d g b AG G G M∑——工作装置各个部份对动臂下铰点的力矩和.取铲斗和斗杆为隔离体，求得斗杆与动臂铰点处的作用力.再取动臂为隔离体，求得动臂下铰点的作用力.按以上作用力分析，作动臂内力图，包括轴力N ，动臂平面内的剪力Q 和弯矩M 如图3-6.取动臂弯曲处进行强度校核，断面如图3-7： 断面面积为：410204-⨯=F m 2 断面转动惯量：47.610Z I -=⨯取动臂平安系数为2，资料16Mn 的屈服极限[]s σ=350MP ，则许用应力为：Iz[][]175==ns σσMP断面处压应力为：116.6NFσ==MP 剪应力为：17.6Q Fτ==MP 图3-6弯曲正应力：maxmax 143.7ZM y MP I σ==此处按曲梁进行验算，则⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⨯++=r y y k Fr M F N 11σ=135.1<[]σ 且,max σσ+< []σ,τ<[]2σ故，强度满足.图3-71、工作装置位于最年夜挖掘半径处；2、正常挖掘，无横向阻力.切向最年夜挖掘力1W 取决斗杆油缸的闭锁力'g P ，取斗杆为隔离体，按力矩平衡求得：dg d b g l l r G r G l P W +++=234'1式中，d g G G ,——斗杆和铲斗的重量（吨）；d l l ,2——斗杆和铲斗长（米）；3r ——斗杆重力到动臂与斗杆铰点的力臂（米）；4r ——铲斗重力到动臂与斗杆铰点的力臂（米）法向阻力取决于动臂油缸的闭锁力'B P ，取整个工作装置为隔离体，由力矩平衡求得：'21011(,,)B B A b g d W P r M G G G W r r ⎡⎤=+-⎣⎦∑ 式中，0r ——切向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂（米）；1r ——法向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂（米）；B r ——动臂油缸作用力到动臂下铰点的力臂（米）；),,(d g b AG G G M∑——工作装置各个部份对动臂下铰点的力矩和.取铲斗和斗杆为隔离体，求得斗杆与动臂铰点处的作用力.再取动臂为隔离体，求得动臂下铰点的作用力.按以上作用力分析，作动臂内力图，包括轴力N ，动臂平面内的剪力Q 和弯矩M 如图3-8.取动臂弯曲处进行强度校核，断面如图3-9：断面面积为：410204-⨯=F m 2断面转动惯量：47.610Z I -=⨯ 图3-8 取动臂平安系数为2，资料16Mn的屈服极限[]s σ=350MP 则，许用应力为：[][]175==ns σσMP断面处压应力为：111.6NFσ==MP 剪应力为：16.9Q Fτ==MP 弯曲正应力：maxmax 153.6ZM y MP I σ==此处按曲梁进行验算，则。
单斗式挖掘机课程设计说明书讲解
辽宁工程技术大学课程设计题目：单斗挖掘机液压系统设计说明书班级：机械 12-2 班姓名：计东指导教师：贾胜德完成日期： 2016.1设计任务书一、设计内容二、上交材料(1) 设计图纸(2) 设计说明书(5000字左右，无图纸不少于8000字)三、进度安排(参考)(1) 熟悉设计任务，收集相关资料(2) 拟定设计方案(3) 绘制图纸(4) 编写说明书(5) 整理及答辩四、指导教师评语成绩：指导教师日期摘要：随着社会的不断进步，改革开放的深入，我国的基础建设项目不断增多，对工程机械产品的需求量也越来越大。
液压挖掘机是工程机械的重要产品之一，具有较高的技术含量，由于挖掘机的工作条件恶劣，要求实现的动作复杂，于是它对工作装置的设计提出了很高的要求，因此，对挖掘机工作装置的分析设计对推动我国挖掘机的发展具有重要意义。
关键词：挖掘机；工作装置；液压系统；摘要 (i)关键词 (ii)1.1挖掘机间介 (2)1.2挖掘机的研究现状及发展动态 (2)1.3本设计的研究内容 (3)2液压挖掘机结构与工作原理 (4)2.1液压挖掘机整机性能 (4)2.2液压挖掘机结构 (5)2.3液压挖掘机传动原理 (7)3液压挖掘机工况分析及液压系统的设计要求 (7)3.1液压挖掘机的工况 (8)3.2挖掘机液压系统的设计要求 (8)3.2.1动力性要求 (8)3.2.2操纵性要求 (8)3.2.3节能性要求 (9)3.2.4安全性要求 (9)3.2.5其他性能要求 (9)4液压系统的设计 (9)4.1液压系统方案及参数确定 (10)4.2执行元件液压缸及系统压力的初选 (11)4.3计算工作装置铲斗液压缸的主要尺寸 (12)4.4液压系统方案拟订 (15)4.5液压系统原理图的制定 (15)4.5.1液压系统原理图的分析 (15)4.5.2绘制液压系统图 (16)5液压元件的选择与专用件的设计 (17)5.1液压泵的选择和泵的参数的计算 (17)5.1.1液压泵的工作压力的确定 (17)5.1.2确定液压泵的流量 (17)5.1.3选择液压泵的规格 (18)5.2 柴油发动机的选择 (18)5.3 液压阀的选择 (19)5.3.1液压阀的选择 (19)5.3.2液压阀的选择 (19)5.3.3液压阀的选择 (19)5.3.4液压阀的选择 (19)5.4其他液压元件的选择 (20)5.4.1液压阀的选择 (20)5.4.2液压阀的选择 (21)5.4.3液压阀的选择 (21)5.4.4液位液温计,空气滤清和直回式回油过滤器的选择 (21)5.4.5蓄能器的选择 (21)5.4.6管道尺寸的确定 (22)5.4.7胶管的选择 (22)5.5油箱容量的确定 (23)6压力系统性能验算 (23)6.1液压系统压力损失 (23)6.2液压系统的发热温升计算 (25)6.2.1计算液压系统的发热功率 (25)6.2.2计算液压系统的散热功率 (26)6.2.3根据散热要求计算油箱容量 (27)6.2.4冷却器所需冷却面积的计算 (28)6.2.5油箱的尺寸设计 (29)7总结 (29)参考文献 (30)1.1 挖掘机简介挖掘机行业的发展历史久远，可以追溯到1840年。
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单斗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 DESIGNABSTRACTSingle dou 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, 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 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 dou excavator, Motion analysis, Mechanics analysis，Strength Check毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
论文（设计）作者签名：日期：年月日毕业论文（设计）版权使用授权书本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。
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本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为。
论文（设计）作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日目录前言 (1)第一章整机参数 (2)§1.1主要参数的选择 (2)§1.2尺寸参数的选择 (2)第二章工作装置设计 (4)§2.1动臂机构 (4)§2.1.1动臂机构参数选择 (4)§2.1.2 校核动臂力矩特性 (5)§2.3 铲斗机构的参数选择 (8)§2.4最大卸载高度、最大挖掘深度和停机面最大挖掘半径的计算.. 9 §2.5 挖掘力的计算 (10)§2.6挖掘范围 (13)第三章液压系统设计 (14)§3.1 元件选择 (14)§3.2 系统分析 (15)第四章整机稳定性 (17)§4.1 初步确定配重 (17)§4.2 稳定性校核 (18)第五章主要结构件的计算 (24)§5.1斗杆 (24)§5.2 动臂 (30)§5.3连杆、摇杆和销轴 (34)第六章生产率计算 (36)§6.1 斗杆油缸伸、缩时间的计算 (36)§6.2 动臂油缸伸、缩时间的计算 (37)§6.3 铲斗油缸伸、缩时间的计算 (37)§6.4 转台满斗回转和空斗回转时间的计算 (38)§6.5 作业循环时间计算 (38)§6.6 理论生产率计算 (38)第七章挖掘机的使用与维修 (39)§7.1 挖掘机的使用 (39)§7.2 挖掘机的维修 (40)结论 (41)致谢 (43)前言挖掘机是工程机械的一个主要机种，它广泛应用于矿山开采、道路工程、国防施工、农田水利等基本建设之中。
随着我国经济建设的迅猛发展特别是国家加大公路、铁路、住宅和水利设施的投资，挖掘机越来越显示出在国民经济建设中的巨大作用。
我国挖掘机生产起步于60年代，第一代产品为机械式挖掘机。
进入70年代，开始研制液压挖掘机，并形成了系列产品，标志着我国挖掘机行业已经形成。
80年代中期，随着我国改革开放的深入和国民经济的发展，我国一些大型挖掘机企业分别引进了德国利渤海尔、德马克等公司的先进制造技术，使我国的挖掘机在技术水平、产品质量和生产管理上都有了很大的提高。
涌现出诸如长江挖掘机厂、抚顺挖掘机厂、上海建筑机械制造厂、合肥矿山机器厂、北京建筑机械厂和贵阳矿山机器厂等一批实力较强的骨干企业，为我国挖掘机产品的生产和发展奠定了坚实的基础，也为我国的经济建设做出了不可磨灭的贡献。
进入90年代，挖掘机市场需求迅速扩大，一些企业纷纷看好这一市场，挖掘机行业如雨后春笋，新企业不断涌现，一些原本生产其它工程机械的企业，也纷纷加入到挖掘机行业。
国外一些大公司也把目光瞄准了中国市场，短短的几年内，先后有日本、韩国、德国等十余家公司与中国企业进行了合资，还有的在中国独资办企业生产挖掘机，使得我国从原有的六大骨干厂，一下猛增到44家。
企业性质由原来的单一国有企业，变成了国有、合资、独资、股份制、乡镇集体等多种形式。
目前，摆在挖掘机行业面前的是挑战和机遇并存。
今后几年中国经济的快速增长，无疑会给工程机械行业的发展带来无限商机，挖掘机是工程机械的主要产品之一，许多工程都离不开挖掘机械的参与。
据中国机电报报道，“九五”期间国家计划新建铁路6000多公里，增建复线3000多公里，电气化改造4000多公里，到2000年铁路运营将达到6.8万公里，平均每年投入资金500亿元。
“九五”期间还将投资5500亿元，新建公路11万公里，其中高速公路6000公里；港口将新建万吨以上的舶位100个，新增吞吐能力2百多万吨；同时还要大力发展原油、天然气管道建设；在能源工业方面，将新建20座大型水电站，若干大型露天煤矿，石油的开采也逐步加大；另外，冶金、矿山的开采，“九五”期间要新建9座大型露天铁矿；还有农田水利工程，改造黄河流域10大水系，南水北调、疏竣河道，特别是98年遭受特大洪水灾害后，对堤坝、围堰的整修、加固、和综合治理工作将会加大力度。
所有这些领域的巨大发展都需要大量的挖掘机械，为我国挖掘机械的发展提供了广阔前景。
预计近几年国内市场每年需求挖掘机12000-15000台。
因此，要使挖掘机的产量满足市场需求，只有把产品质量搞上去，提高产品的可靠性，切实做好售后服务，才能在竞争中立于不败之地，在市场上占有重大份额。
第一章整机参数§1.1主要参数的选择按照国家颁布的液压挖掘机型式与基本参数系列标准规定的数值范围，结合拟采用的结构特点选定参数值，即按标准选定法，查表1-3，初步确定以下参数：标准斗容量q=1m3 机重G=7t 发动机功率N=60马力§1.2 尺寸参数的选择以液压挖掘机的机重为指标，用以下公式近似确定：线尺寸参：Li=k li3G面积参数：Si =ksi32G体积参数：Vi =kviG式中，k li，k si，k vi分别是各个线向、面积、体积尺寸经验系数，查《单斗液压挖掘机》表1-4。