挖掘机工作机构的设计
小型挖掘机的驾驶室内外部总体设计
第二章小型挖掘机的驾驶室内外部总体设计2.1现代挖掘机驾驶室设计存在的问题及要求2.1.1国产挖掘机驾驶室存在的问题目前国外花掘机驾驶室不再是仅具有遮风挡阳的功能，而是普遍采用人机工程学原理设计。
与国外挖掘机驾驶宝相比，国产挖掘机的驾驶室普遍显得粗糙、简陋,并且在使用过程中暴露出不少间题，主耍表现为：(1)内部布置不符合人机工程学要。
由于监管控仪表台体积过大，妨碍了驾驶员座的调节，造成下视能力不足。
挖深沟作业时，驾驶员只好半蹲着进行操作，不仅降低了工效，而比增加了驾驶员的劳动强度。
此外，一部分手柄、按钮的布置不当，也给驾驶员的操作带来许多不便；(2)密封性差。
外部的杂物、灰尘和雨水等容易进人驾驶室，影响了仪器仪表的正常上作:(3) 驾驶室的减振性能不高，驾驶室内振动较大；(4)驾室结构不具备足够的刚度和强度；(5)隔音效果不好，室内噪声高，舒适性较差;(6)制冷空调性能较差；（7)外观造形较差，表而质量不好，接合处粗糙。
随着现代工业的发展和人类生活质最的不断提高，挖掘机驾驶牢的设计呈现出以几个趋势:①人性化。
“以人为本”，是挖掘机驾驶室设计的基本要求，建筑工程作业量大，要提高驾驶员的工作效率就必须减少驾驶疲劳，所以对于挖掘机驾驶室的设计，无论从技术到外形，都将不断诉求更为“人性化”的设计。
②智能化。
挖掘机将伴随着先进的技术而不断更新换代，操作更简单易学、更自动化、更安全可靠。
③与先进的材抖技术相结合。
新材料与新技术为设计提供了更大的创新余地。
④绿色、环保设计。
绿色设计思想在现代设计中不断延续，能湖。
噪音、振动、排放物都将是我们设计中必须考虑的环境因素。
2. 1 .2现代挖掘机驾驶室的总体设计要求驾驶宝是挖掘机整机的重要组成部分，其造型美和外观关对整机的形象影响很大。
在设计驾驶室时，首先要注意造型结构设计与功能设计之间的协凋统一，在合介结构、使用和工艺要求的前提下，使外形给人以美观协调的感觉；同时要注意整体性要求，即驾驶室与整机的整体观念，注意整机的侧向视觉效果和立面造型的协调。
挖掘装载机工作装置结构设计论文
目录第一部分：系统开发建议书.........................．共5页第二部分：WZ45．40装载工作装置设计.. (40)摘要：第一章：整机概述 (1)第一节：绪论 (1)第二节：国内外发展现状 (2)第三节：挖掘装载机发展特点 (5)第二章：铲斗设计······································．7 第三章：挖掘装载机工作装置结构设计·····················．10一、确定动臂长度、形状与车架的铰接位置 (11)二、连杆机构设计·······································．15三、转斗油缸与摇臂的铰接点以及下拉杆与机架铰接点的确定” (16)四、举升油缸与动臂和机架的铰接点 (17)五、铲斗举升平动分析及最大卸载高度、最小卸载距离的确定.................................................l 8 第四章：工作装置的受力分析...........................．21 第五章：工作装置的运动仿真. (32)第六章：工艺分析.....................................．33 第七章：工作装置的限位机构.............................．35 第八章：设计心得及实习体会............................．37 第九章：附录...........................................．38 第三部分：翻译材料 (13)页系统开发建议书1．产品用途及使用范围：轮式装载机是一种用途广泛的施工机械，广泛应用于建筑公路铁路水电港口矿山及国防工程中，对加快工程建设速度减轻劳动强度提高工程质量降低工程成本都发挥这重要作用。
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。
挖掘机概述-构造(完整详细版)
液压挖掘机的结构
托链轮 驱动轮
履带 支重轮 行走支架 轨链
液压挖掘机内部构造示意图
液压挖掘机的结构
液压泵
液压挖掘机的结构
挖掘机配备的为斜轴式柱塞泵与斜盘式柱塞泵 液压挖掘机的结构
控制阀
液压挖掘机的结构
液压挖掘机的结构
行走马达（三级行星减速）
回转支撑
液压挖掘机的结构
液压挖掘机的结构
液压挖掘机的常用工作参数
★ 第12代 ZX200（ 2001年底）150马力 350Kg/cm2
★ ZX200-3 于2006年闪亮登场
挖掘机历史
❖ZX-3采用新型电喷发动机符合欧3排放， 采用新E模式，高效的新型液压系统 ( HIOS Ⅲ )，新机型ZX200-3与现机型 ZX200比较，斗杆回收速度提高 20 % ， 燃油消耗量降低 13%。
日立挖掘机的演化历程
挖掘机历史
第1代 UH06-2型（1968年8月） 85马力 动力传递方式为链传动
175Kg／cm2
第2代 UH06-2型 （1970年11月） 85马力 变量油泵·行走部分不用加润滑脂
175Kg／cm2
第3代 UH06D 型 （1971年9月） 93马力
175Kg／cm2
动力传递方式为行走马达直接连接式，把小臂作为标准设备
１９３０年日本最早的电动挖掘机50K问世
１９４９年日立U05型挖掘机问世
美国开发
神户制钢所 日立制作所
１９６１年 ３５型
液 １９６３年 油谷 ＴＹ４５型（轮式） 压 式 １９６４年 日钢 ＲＨ３５型
时 代
１９６５年
ＵＨ０３型开始生产和销售
１９６７年 ＵＨ０６型开始生产和销售
基于Creo和Adams的液压挖掘机工作机构的设计及仿真
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２ ． １挖掘机 工作机 构的建模 工作机构三维模型 由 Ｃ ＲＯＥ软件 建立。将 装配体模 型在 Ｃｔ Ｌ ＯＥ中另 存为 Ｘ ： Ｔ格式 ， 启动 Ａ ＤＡＭＳ软件 ， 在对话框 中导入 Ｘ＿ Ｔ文件 ， 给每一个 构件添加运 动副， 然后驱动三个液压缸 ， 液压缸的速度设置为 １ ０ ０ ｍｍ／ ｓ ， 用 ＡＤＡ ＭＳ进行仿真 。 ２ ． ２挖掘机工作机构运动 学仿真分析 设置三个液压缸 的速度为 １ ０ ０ ｍｍ／ ｓ ， 移动时 间为 ５ ｓ 时， 得到 图 １ ￣ ３所 示的铲斗主要运动学曲线 。
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挖掘机工作装置设计
研究内容：1、工作装置机构的几何参数设计2、各主要工作尺寸验算3、工作装置各部件运动及受力分析、工作装置挖掘性能分析4、各液压缸闭锁力验算5、动臂机构、斗杆机构的结构设计6、动臂、斗杆强度校核研究方法：采用静力学原理和机构几何学原理，对挖掘工作装置进行应用研究。
原始参数：表1-1 原始参数表技术要求：对工作装置的参数和几何构进行研究设计，设计尺寸达到要求；主要工作尺寸误差不得大3%；对动臂、斗杆进行强度校核。
工作装置应满足以下要求：1.主要工作尺寸及工作范围满足使用要求。
在设计反铲装置时要考虑与同类型机器相比的先进性，考虑国家标准的规定，并注意到运动参数受机构碰撞限制等的可能性。
2.整机挖掘力的大小及其分布情况应满足使用要求，并且有一定的先进性。
3.作业条件复杂，使用情况多变时应考虑工作装置的通用性，采用变铰点结构或配套机构时，要注意分清主次。
要满足使用要求的前提下，力求替换构件种类少，结构简单，换装方便。
4.工作装置结构形式和布置要便于装卸和维修，尤其应便于易损件的更换。
动臂是工作装置的主要构件，反铲动臂可分为整体式和组合式两类。
整体式动臂有直动臂和弯动臂两种。
直动臂构造简单，轻巧，布置紧凑，主要用于悬挂式挖掘机。
整体式动臂结构简单，价廉，刚度相同时结构重量轻于组合式动臂。
动臂液压缸的布置方案如图所示，动臂液压缸装于动臂的上方这个方案的特点是动臂下降幅度较大，在挖掘时动臂液压缸往往处于受压状态，闭锁能力较强。
动臂提升时液压缸小腔进油，提升速度也较快。
为了统一缸径和液压缸的闭锁能力，双动臂液压缸的方案采用渐多。
有些悬挂式动臂液压缸布置时考虑到不破坏动臂箱型截面，且不与斗杆液压缸碰撞，也采用双缸，斗杆液压缸一般只用一个。
但大多数动臂液压缸还是采用单缸。
本设计采用在上方布置的单动臂液压缸。
第二节铲斗总体方案的选择铲斗与铲斗液压缸的连接有三种形式，如下图所示，其区别主要在于液压缸活塞杆端部与铲斗的连接方式不同。
挖掘机的基本构造及工作原理分析
第二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1、引导轮2、中心回转接头3、控制阀4、终传动5、行走马达6、液压泵7、发动机8、行走速度电磁阀9、回转制动电磁阀10、回转马达11、回转机构12、回转支承2、动力装置单斗液压挖掘机的动力装置，多采用直立多缸式、水冷、一小时功率标定的柴油机。
1m3单斗液压挖掘机总体及工作装置设计说明书
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，这就需要大量的土方施工机械为其服务，而液压挖掘机是最重要的一类土方施工机械。
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，液压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，液压挖掘机的年产量将会以高于20%的速度增长。
中国挖掘机市场自1997年开始已进入一个较快的发展时期，2000年与2000年比较，全国挖掘机的产、销量分别增长55%和56%。
截止到2002年8月底全国挖掘机的销量已超过13000台，超2001年全年的销售数。
显然挖掘机在整个工程机械行业中是产、销量增长最快的机种之一。
而在挖掘机中最为重要的就是关于工作装置设计，因为挖掘机的工作装置能偶最为明显的体现机器的工作能力和工作寿命，所以设计工作可靠，性能好，成本低，效率高，维护使用方便的工作装置就显得格外重要。
1.2国外液压挖掘机的发展动态和研究现状最早在液压挖掘机工作装置设计时，设计人员通过类比、查表、理论计算初步确定性能参数以后，还需要花大量的时间对设计的合理性进行分析，计算量大，而且在设计过程中，大多选取几个特殊位置进行检讨计算，其精度当然较低。
当今计算机广泛应用于机械设计中，挖掘机工作装置设计得到了很快的发展。
针对液压挖掘机工作装置的CAD软件也已经有了不少的研究。
1.2.1国外液压挖掘机发展动态和研究现状国外挖掘机生产历史较长，液压挖掘技术的不断成熟使挖掘机得到全面的发展。
德国是世界上较早开发研究挖掘机的国家，1954年和1955年德国的徳马克和利渤海尔公司分别开发了全液压挖掘机；美国是继德国以后声场挖掘机历史最长、数量最大、品种最多和技术水平处于领先地位的国家；日本挖掘机制造业是在二次大战后发展上起来的，其主要特点在引进、消化先进技术的基础上，通过大胆创新发展起来的；韩国式液压挖掘机生产的后起之秀。
单斗液压挖掘机工作装置设计
第一章绪论1. 1 液压挖掘机的组成、分类、作用和特点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，而加速油马达只需0.1秒；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。
单斗液m液压挖掘机斗齿切削力为12～压挖掘机与同级机械传动挖掘机相比，挖掘力高30％左右(如：1.0315吨，而同级机械传动挖掘机只有10吨左右)。
反铲液压挖掘机工作装置设计
反铲液压挖掘机工作装置设计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。
2、设计数据与要求3、设计任务3.1 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；3.2 根据所提供的工作参数，对挖掘机工作机构进行尺度综合，确定工作机构各个杆件的长度；3.3、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。
3.4 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。
3.5 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。
4、单斗液压挖掘机结构简图及简单分析4.1 动臂与动臂油缸的布置动臂油缸一般布置在动臂的前下方，下端与回转平台铰接，支承点设在转台回转中心之前并稍高于转台平面，这样的布置有利于反铲的挖掘深度。
油自由式活塞杆端部与动臂的铰点设在动臂箱体的中间，这样虽然削弱了动臂的结构强度，但不影响以、动臂的下降幅度。
并且布置中，动臂油缸在动臂的两侧各装一只，这样的双臂在结构上起到加强盘作用，以弥补前面的不足。
4.2 铲斗与铲斗油缸的连接方式本方案中采用六连杆的布置方式，相比四连杆布置方式而言在相同的铲斗油缸行程下能得到较大的铲斗转角，改善了机构的传动特性。
该布置 1 杆与 2杆的铰接位置虽然使铲斗的转角减少但保证能得到足够的铲斗平均挖掘力。
5、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5.1 最大挖掘深度挖掘机处于最深挖掘位置处，铲斗挖掘，铲斗在发挥最大挖掘力位置进行挖掘。
挖掘机工作装置设计中的复数矢量三角形法
A D 、A W 、A Q、A F 等几条辅助线是进行表 2 中前 9 个三角形运算以 后, 用来计算 F 点在X A Y 坐标系中的坐标参数所设置的. 由最后一个三
角形计算得出的A F 的杆长 a3 和幅角 Ω3, 就可用下式计算 F 点的坐标参 数, 即:
F x = a3co sΩ3
W N , N E 的杆长和幅角 Q E ,W E 的杆长和幅角 Q E , E K , Q K 的杆长; Q E 的幅角 Q K , K F 的杆长和幅角 A C , CD 的杆长和幅角 A D , DW 的杆长和幅角 A W ,W Q 的杆长和幅角 A Q , Q F 的杆长和幅角
求解 A C 和 B C 的幅角 GD 的杆长和幅角 GL 和 D L 的幅角 M W 的杆长和幅角 W N 和M N 的幅角 W E 的杆长和幅角 Q E 的杆长和幅角 E K 和 Q K 的幅角 Q F 的杆长和幅角 A D 的杆长和幅角 A W 的杆长和幅角 A Q 的杆长和幅角 A F 的杆长和幅角
ja 3 Ωα3 ejΩ3
(3)
将式 (3) 两边进行微分可得
图 1 复数矢量三角形
aβ1ejΩ1 + 2jaα1Ωα1ejΩ1 + ja1Ωβ1ejΩ1 - a1Ωα21ejΩ1 +
aβ2ejΩ2 + 2jaα2Ωα2ejΩ2 + ja2Ωβ2ejΩ2 - a2Ωα22ejΩ2 = aβ3ejΩ3 + 2jaα3Ωα3ejΩ3 + ja 3Ωβ3ejΩ3 - a 3Ωα23ejΩ3
类型 第2类 第1类 第2类 第1类 第2类 第1类 第1类 第2类 第1类 第1类 第1类 第1类 第1类
已知条件 B A , A C , B C 的杆长; B A 的幅角
挖掘机的结构与工作原理
挖掘机的结构与工作原理挖掘机是一种广泛应用于土木工程、建造工程和矿山开采等领域的重型机械设备。
它主要由底盘、上部旋转机构、工作装置和控制系统等部份组成。
挖掘机的工作原理是通过液压系统驱动各个部件的运动，实现土方的挖掘、装载和卸载等操作。
一、挖掘机的结构1. 底盘：挖掘机的底盘是整个机器的基础，它由履带、行走机构和驱动装置组成。
履带能够提供稳定的支撑和牵引力，使挖掘机能够在各种地形和工况下灵便挪移。
2. 上部旋转机构：上部旋转机构包括发动机、液压泵、旋转支承和驱动装置等。
发动机提供动力，液压泵将机械能转化为液压能，旋转支承使上部机构能够360度旋转，驱动装置控制旋转的方向和速度。
3. 工作装置：工作装置是挖掘机的核心部份，包括臂、斗杆和斗等。
臂和斗杆通过液压缸的伸缩来实现伸、缩和旋转的动作，斗用于挖掘和装载土方。
4. 控制系统：挖掘机的控制系统由操作台、控制杆、液压阀和传感器等组成。
操作台上有各种仪表和控制按钮，控制杆用于控制机器的运动，液压阀控制液压系统的工作，传感器用于监测机器的工作状态。
二、挖掘机的工作原理挖掘机的工作原理是基于液压系统的工作原理。
液压系统是通过液体的流动和压力传递来实现机械运动的一种技术。
挖掘机的液压系统主要由液压泵、液压缸、液压阀和液压油箱等组成。
1. 液压泵：液压泵是挖掘机液压系统的动力源，它将机械能转化为液压能。
液压泵通过旋转产生的离心力将液体吸入，然后通过压力将液体送到液压缸和液压马达等部件。
2. 液压缸：液压缸是挖掘机液压系统中的执行器，它通过液压力将机械能转化为机械运动。
液压缸由缸体、活塞和密封件等组成，液压油进入液压缸后，活塞向前或者向后运动，从而实现挖掘机各个部件的伸缩和旋转。
3. 液压阀：液压阀是控制液压系统流量和压力的装置，它根据操作者的指令来控制液压缸的运动。
液压阀有多种类型，如换向阀、流量阀和压力阀等，它们通过开启或者关闭液压通道来控制液压缸的运动方向、速度和力度。
挖斗可偏转挖掘机工作装置结构设计与分析
挖斗可偏转挖掘机工作装置结构设计与分析液压挖掘机是目前工程上进行土方挖掘工作最主要的机械之一，在国内外众多工程领域广泛应用。
传统的液压挖掘机主要由动臂、斗杆以及挖斗分别在相应油缸驱动下作同一平面内的前后挖掘工作，若完成前后左右“十”字交叉轨迹的特殊挖掘任务，需要较大工作空间。
随着基础建设地域和领域的不断拓宽，适应狭小空间并能完成多方位挖掘任务的挖掘机工作装置显得尤为重要。
通过对挖掘机驾驶人员的实际调查得知，在基座固定不转动的情况下实现挖斗前后和左右多方位挖掘作业的工作装置，将有利于在较小的工作空间内完成复杂的挖掘工作。
标签：挖斗可偏转挖掘机；摆动油缸；结构设计针对上述问题，本文提出一种在斗杆上设置偏转油缸，由偏转油缸带动挖斗实现左右90°转动的改进方法，并针对挖斗可偏转挖掘机，设计了一种新型的偏转油缸。
随后分析计算偏转油缸在挖掘过程中的受力情况，并将计算结果应用到偏转油缸的静力学仿真分析中，分析偏转油缸的应力与应变，最后通过判断机构设计与零件选材是否满足要求来验证所设计的挖斗可偏转挖掘机能否实现预定的挖掘工作。
1挖斗可偏转挖掘机工作装置的结构设计1.1总体工作装置的设计为提高挖掘机挖斗的灵活性，减小其工作所需的空间范围，使挖斗能在机身和动臂保持不动的情况下发生转动，挖斗需要一个转动的动力输入源，本文采用偏转油缸为挖斗提供转动。
偏转油缸设置在斗杆的顶部，斗杆的顶部通过连接块与偏转油缸底部的输出轴相连，偏转油缸的顶部通过连接架与斗杆油缸铰接，偏转油缸整体铰接在动臂的最前端。
工作时，偏转油缸作为斗杆的一部分参与挖掘工作，又可为挖斗提供回转动力，使挖斗实现“十”字挖掘工作。
1.2偏转油缸的结构设计本文中所设计的偏转油缸下接斗杆上接动臂，在工作过程中不仅要提供挖斗的转动动力，还要承受较大的冲击力。
偏转油缸的具体结构如图1所示，偏转油缸第一端盖和第二端盖分别位于两端，第一端盖和第二端盖之间设置有缸筒和转动轴，缸筒与第一端盖和第二端盖固定连接，转动轴通过推力轴承连接在第一端盖和第二端盖上，缸筒和转动轴之间设置有滑动套，滑动套两端分别设置有活塞，活塞通过密封圈密封，活塞与滑动套固定连接，拨动销的一端固定在滑动套上，另一端放置在转动轴的螺旋凹槽内，并与转动轴的螺旋凹槽滑动接触，左右两个活塞、分别与端盖和端盖以及缸筒与转动轴之间形成左右两个密闭油腔，左右两个油腔上分别设置有进出油口K1、K2，活塞带动滑动套在缸筒内沿导向杆来回移动，导向杆设置在第一端盖和第二端盖之间，并与两端盖固定连接。
正铲单斗液压挖掘机工作装置设计
机械设计课程设计设计题目：正铲单斗液压挖掘机工作装置设计院系：__________ 机械工程学院__________ 专业：___________ 机械105班 __________ 姓名：_____________ 刘祖兵_____________ 学号：230 ____________扌旨导教师：___________ 陈立新_____________机械原理设计任务书学生姓名刘祖兵班级机械105班学号230设计题目：正铲单斗液压挖掘机工作装置设计、设计题目简介正铲挖掘机的铲土动作形式。
其特点是“前进向上，强制切土”。
正铲挖掘力大，能开挖停机面以上的土，宜用于开挖高度大于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大一些，其工作装置直接决定其工作范围和工作能力。
设计数据与要求三、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尺度综合，确定工作机构各个杆件的长度；3、用软件SOLIDWORKS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：2014年3月16日指导教师陈立新、概述正铲挖掘机的开挖方式根据开挖路线与汽车相对位置的不同分为正向开挖、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，除了工作面高度必须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用沟端开挖法，即反铲停于沟端，后退挖土，向沟一侧弃土或装汽车运走，也可采用沟侧开挖法，即反铲停于沟侧，沿沟边开挖，它可将土弃于距离沟较远的地方，如装车则回转角度较小，但边坡不易控制.单斗液压挖掘机的正铲结构如图所示，主要由动臂、斗杆、铲斗、动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸等组成。
机械系统设计-黑箱法
能量（驱动） 能量 转换
物料（土） 铲 入
能量传递与分配
辅助
提
回
行
升
转
走
物料
指定的地方
信号
变速 启动、停止
支撑和连接部分
能量（驱动）
能量 转换
物料（土）
信号
能量 传递
工作机构 （挖，运）
物料
控制
指定的地方
支撑和连接部分
环 境 系 统
人
相 邻 技总功能进行分解，分解为各个级别的，直到找到相应的原理解，为止。 如图 3 所示的总共能分解。
总功能 （挖土，运土）
驱动功能
能能 量量 转传 化递
信号
总功能分解
图 1 挖掘机的黑箱法
机器一般都是有 5 部分组成的：动力系统，传动系统，执行系统，控制和支撑系统。其 技术过程可用图 2 所示的技术过程流程图表示。其中环境系统指的是根据设计要求明细中 提出的要求，比如爬坡、作业范围等。人是指炒作人员对机器的要求，即考虑人-机工程学 设计。相邻技术系统是指运输机械的种类。
如图总共能分解能量驱动物料土物料信号控制工作机构能量传递能量转换指定的地方总功能挖土运土驱动功能执行功能行走功能控制功能辅助功能支撑和连接建立功能简图
黑箱法设计挖掘机的原理设计
寻找功能功能转换关系
利用黑箱法设计挖掘机的功能转换关系如图 1
能量（驱动） 物料（土） 信号
灰
温
湿
尘
度
度
挖掘机
灰温
湿
尘度
度
能量（挖运力和速度等） 物料（运到指定地点的土）
预 分 配
执行功能 行走功能
（
整
台
机
器
液压挖掘机动臂与斗杆的设计
（四）.工作装置运动仿真...............................................................41
1.模型的建立……………………………………………….41
在建筑工程中，可用来挖掘苦坑、排水沟，拆除旧有建筑物，平整场地等。更换工作装置后，可进行装卸、安装、打桩和拔除树根等作业。
在水利施工中，可用来开挖水库、运河、水电站堤坝的基坑、排水或灌溉的沟渠，疏浚和挖深原有河道等。
在铁路、公路建设中，用来挖掘土方、建筑路基、平整地面和开挖路旁排水沟等。
在石油、电力、通信业的基础建设及市政建设中，用来挖掘电缆沟和管道等。
挖掘机分类四：按照用途来分，挖掘机又可以分为通用挖掘机，矿用挖掘机，船用挖掘机，特种挖掘机等不同的类别
挖掘机分类五：按照铲斗来分，挖掘机又可以分为正铲挖掘机和反铲挖掘机。正铲挖掘机多用于挖掘地表以上的物料，反铲挖掘机多用于挖掘地表以下的物料。
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。
（2）挖掘机发展历史
第一台手动挖掘机问世至今已有130多年的历史，期间经历了由蒸汽驱动斗回转挖掘机到电力驱动和内燃机驱动回转挖掘机、应用机电液一体化技术的全自动液压挖掘机的逐步发展过程。
由于液压技术的应用，20世纪40年代有了在拖拉机上配装液压反铲的悬挂式挖掘机，20世纪50年代初期和中期相继研制出拖式全回转液压挖掘机和履带式全液压挖掘机。1951年，第一台全液压反铲挖掘机由位于法国的Poclain( 波克兰 ) 工厂推出，从而在挖掘机的技术发展领域开创了全新空间。 初期试制的液压挖掘机是采用飞机和机床的液压技术，缺少适用于挖掘机各种工况的液压元件，制造质量不够稳定，配套件也不齐全。从20世纪60年代起，液压挖掘机进入推广和蓬勃发展阶段，各国挖掘机制造厂和品种增加很快，产量猛增。1968-1970年间，液压挖掘机产量已占挖掘机总产量的83%，目前已接近100%。
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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AbstractIn 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)1.3 挖掘机的基本类型 (1)1.4 国内外研究状况 (2)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 (4)2.2 动臂及斗杆的结构形式 (6)2.3 铲斗的结构选择 (6)2.4 液压挖掘机工矿分析 (6)2.5 液压挖掘机工作装置设计要求 (10)2.6 液压挖掘机工作装置的设计原则 (13)3工作装置运动学分析 (14)3.1 动臂运动分析 (14)3.2 斗杆的运动分析 (15)3.3 铲斗的运动分析 (16)3.4 特殊工作位置计算： (19)4 反铲装置的设计 (22)4.1 挖掘装载机工作装置典型工况分析确定 (22)4.2 挖掘装载机工作装置的基本参数的选择 (23)4.3 油缸基本参数的选择和计算 (29)5 挖掘装置受力计算和强度计算 (34)5.1、挖掘阻力的计算 (34)5.1.1铲斗挖掘阻力的计算 (34)5.1.2斗杆挖掘阻力计算 (35)5.2 工作液压缸的理论挖掘力 (35)5.2.1铲斗挖掘时，铲斗缸的理论挖掘力 (35)5.2.2斗杆挖掘时，斗杆油缸的理论挖掘力 (36)5.3 整机理论挖掘力 (36)5.3.2铲斗挖掘 (40)6 总结 (43)致谢 (44)参考文献 (45)1绪论1.1课题背景及目的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%的土方量、露天矿山中80%的剥离量和采掘量是用挖掘机完成的。
随着我国基础设施建设的深入和在建设中挖掘机的广泛应用，挖掘机市场有着广阔的发展空间，因此发展满足我国国情所需要的挖掘机是十分必要的。
而工作装置作为挖掘机的重要组成部分，对其研究和控制是对整机开发的基础。
反铲式单斗液压挖掘机工作装置是一个较复杂的空间机构，国内外对其运动分析、机构和结构参数优化设计方面都作了较深入的研究，具体的设计特别是中型挖掘机的设计已经趋于成熟。
而关于反铲式单斗液压挖掘机的相关文献也很多，这些文献从不同侧面对工作装置的设计进行了论述。
而笔者的设计知识和水平还只是一个学步的孩子，进行本课题的设计是为对挖掘机的工作装置设计有一些大体的认识，巩固所学的知识和提高设计能力。
1.2 挖掘机发展简史第一台手动挖掘机问世至今已有130多年的历史，期间经历了由蒸汽驱动半回转挖掘机到电力驱动和内燃机驱动全回转挖掘机、应用机电液一体化技术的全自动液压挖掘机的逐步发展过程。
由于液压技术的应用，20世纪40年代有了在拖拉机上配装液压反铲的悬挂式挖掘机，20世纪50年代初期和中期相继研制出拖式全回转液压挖掘机和腰带式全液压挖掘机。
初期试制的液压挖掘机是采用飞机和机床的液压技术，缺少适用于挖掘机各种工况的液压元件，制造质量不够稳定，配套件也不齐全[18][19]。
从20世纪60年代起，液压挖掘机进入推广和蓬勃发展阶段、各国挖掘机制造厂和品种增加很快，产旦猛增。
1968—1970年间，液压挖掘机产量已占挖掘机总产量的83％，目前已接近100％。
1.3. 挖掘机的基本类型液压挖掘机也和机械式挖掘机一样，由工作装置、回转装置和行走装置等三大部分组成[1]。
所以，我们可以从这三大部件的结构特点、功能和通用范围等方面来区分它的类型。
就液压挖掘机构整机结构而言，全部采用液压传动者称为全液压挖掘机；部分采用液压传动者则称为半液压挖掘机(多数情况下是行走装置用机械传功，其余均为液压传动。
也有机体为机械传动，而仅工作装置采用液压传动的)；能在水平面内回转360o的称为全回转挖掘机，否则就是非全回转式挖掘机。
就工作装置来说，根据其用途和结构型式可以区分为“通用”与“专用”[22]。
—般中小型液压挖掘机都是通用的，多带有正铲、反铲、装载、抓斗、起重等五种工作装置。
大型液压挖掘机往往专门用于建筑材料露天矿或其它金属与非金属露天矿作装载和挖掘工作，故只装正铲，成为专用；根据工作装置的结构特征，可以区分为铰接式和伸缩臂式。
普通的液压挖掘机均为铰接式(动臂、斗杆和铲斗均可绕铰点转动，完成各种作业动作)，而伸缩臂式挖掘机的动臂由主臂和伸缩臂两部分组成，伸缩臂可在主臂内伸缩也可以变幅，臂端装有铲斗，适于作平整和清理工作，特别是修理沟坡。
就行走装置的型式而言，液压挖掘机可以制成履带式、轮胎式、轮胎—履带式、汽车式和悬挂式。
悬挂式挖掘机用拖拉机作底盘，配装若干个工作装置(通常是一端装反铲、另一端为装载铲或推土板)。
除上述基本类型外，还有一些结构比较特殊的液压挖掘机。
无行走驱动装置的双轮拖式挖掘机(亦称步履式挖掘机)制造简单、价格低廉，特别适用于狭窄地带和小型土方施工工地；轮胎可以收放的无支腿式挖掘机工作时不用支腿支撑，而将支承转台的底架全部落地，在360o的范围内自由回转进行作业。
仲缩臂式挖掘机也可装上铰接式斗杆，满足作业过程中某些腕动式作业的要求。
1.4国内外研究状况当前，国际上挖掘机的生产正向大型化、微型化、多能化和专用化的方向发展。
国外挖掘机行业重视采用新技术、新工艺、新结构和新材料，加快了向标准化、系列化、通用化发展的步伐。
我国己经形成了挖掘机的系列化生产，近年来还开发了许多新产品，引进了国外的一些先进的生产率较高的挖掘机型号[1]。
由于使用性能、技术指标和经济指标上的优越，世界上许多国家，特别是工业发达国家，都在大力发展单斗液压挖掘机。
目前，单斗液压挖掘机的发展着眼于动力和传动系统的改进以达到高效节能;应用范围不断扩大，成本不断降低，向标准化、模块化发展，以提高零部件、配件的可靠性，从而保证整机的可靠性;电子计算机监测与控制，实现机电一体化;提高机械作业性能，降低噪音，减少停机维修时间，提高适应能力，消除公害，纵观未来，单斗液压挖掘机有以下的趋势:（1）向大型化发展的同时向微型化发展。
（2）更为普遍地采用节能技术。
（3）不断提高可靠性和使用寿命。
（4）工作装置结构不断改进，工作范围不断扩大。
（5）由内燃机驱动向电力驱动发展。
（6）液压系统不断改进，液压元件不断更新。
（7）应用微电子、气、液等机电一体化综合技术。
（8）增大铲斗容量，加大功率，提高生产效率。
（9）人机工程学在设计中的充分利用。
1.5 论文构成及研究内容本论文主要对由动臂、斗杆、铲斗、连杆机构组成挖掘机工作装置进行设计。
具体内容包括以下四部分:(1) 挖机工作装置的总体设计。
(2) 挖掘机的工作装置详细的机构运动学分析。
(3) 工作装置各部分的基本尺寸的计算和验证。
(4) 工作装置主要部件的结构设计。
2 总体方案设计2.1 工作装置构成1-斗杆油缸；2- 动臂； 3-油管； 4-动臂油缸； 5-铲斗； 6-斗齿； 7-侧板；8-连杆； 9-曲柄： 10-铲斗油缸； 11-斗杆.图2-1 工作装置组成图图2-1为液压挖掘机工作装置基本组成及传动示意图，如图所示反铲工作装置由铲斗5、连杆9、斗杆11、动臂2、相应的三组液压缸1, 4,10等组成。
动臂下铰点铰接在转台上，通过动臂缸的伸缩，使动臂连同整个工作装置绕动臂下铰点转动。