挖掘机辅助装置设计与模型制作
挖掘机工作装置数学建模及控制研究
2） 容腔总容积
Vt 液压缸有效面积 （活塞行程+阀至缸间管路折算距离） =A ( H 0.015) =4.40 10-3 （0.585+0.015） =2.64 10-3m3 3） 液压缸固有频率
4 7 108 4.40 103 4 e A2 h 202.65 Vt m 2.64 103 500
2
动
臂液压缸的传递函数
斗杆液压缸的缸径 D 80mm 、活塞杆直径 d 450mm 、形成 H 660mm ，活塞杆及 负载的质量 m 500kg 。 1）活塞平均面积
2 2 A (D d ) 2 2 (0.08 0.045 )
4
4
3.44 103 m2
第一章挖掘机工装轨迹控制的机电液系统介绍
1.1 单斗液压挖掘机的机械模型简介
本次课程设计的液压挖掘机是针对学校的实验室用的样机模型，其容量为 0.01 立方 米，动臂和斗杆为四连杆机构，动臂、斗杆和铲斗均由液压缸驱动，它们之间以销轴连 接。在动臂和斗杆的销轴上分别安装了角度传感器，用以检测相对位角。模型不具备回 转机构，无回转功能。其结构简图如图 1-1 所示，其参数如表 1-1 所示。
根据上述方程，可得出斗尖的在每一点时的动臂、斗杆的角度序列。利用 matlab 解上述 方程组，得到 10 组数值解如表 2-2 所示。 表 2-2 运动学逆问题求解 y z
2
3
-131.18 -130.40 -129.46 -128.37 -127.14 -125.79 -124.32 -122.73 -121.04 -119.25
为获取斗尖包络区域，为下面轨迹位置选择提供参考，取动臂转角范围为 50 ~ 67 步长为 1 ；斗杆转角范围为 140 ~ 23 ，步长为 1 ，利用 Matlab 做出斗尖所能达到的位 置，如图 2-2。
挖掘机工作装置的简单设计方法
- - 图 $ 中的 ’(、 *+、 +- 、 .- 以及 %(、 %.、 %0 等均为假想的辅助线，但在进行运算时视为真 实杆进行运算。 %(、 %+、 %.、 %0 等几条辅助线 是进行表 $ 中前 3 个三角形运算以后，用来计算 0 点在 1%2 坐标系中的坐标参数所设置的。由最后
万方数据 — !& —
图 %& 挖斗尖点工作位置图
4 ! ( + 0 . "2
!" 速度分析与挖掘力计算
矢量三角形法可以方便地计算出所有三角形中 每个杆的速度（ 沿杆长方向长度变化率） 、角速度 以及加速度和角加速度。由功率平衡原理有 ! " "" ’ ! # "# 则 & ! # ’ ! " "" # "# 式中& !" — — —工作液压缸压力 & & & !# — — —挖斗尖的挖掘力 & & & "" — — —工作液压缸活塞杆的运行速度 & & & "# — — —挖斗尖的线速度 若设 "" ’ " ，则在数值上 ! # ’ ! " # "# 可见，只要计算出挖斗尖的速度，即可方便地 计算出挖掘力的大小。挖掘力通常是由挖斗液压缸 工作时所产生的。在进行速度分析时，设液压缸 )" 和 )# 的工作速度为零，液压缸 )% 的工作速度 为 " ，通过 速 度 分 析 可 得 出 杆 $% 的 角 速 度 ! $% ， 用 $% 表示其杆长，则挖斗尖点 $ 的线速度 " $ 为： " $ ’ ! $% * $% （+） 若计算液压缸 )# 单独工作时挖斗尖点产生的 挖掘力，由于液压缸 )% 视为静止不动，所以此时 , 点至 $ 点之间的杆相对位置都是不变的，$ 点是 绕 , 点转动的，在计算出 &’ 杆的角速度 ! &’ 和 &’ 杆的长度之后，就可参照式（ + ） 计算出 $ 点的速 度，进而计算出挖掘力。同理也可计算液压缸 )" 万方数据 & #224 （ "" ） 《 起重运输机械》 （(）
前装挖掘机智能辅助控制系统的设计与实现
前装挖掘机智能辅助控制系统的设计与实现前装挖掘机是工程施工中常用的机械设备，其工作效率和作业质量直接影响到工程进度和质量。
然而，传统的前装挖掘机操作方式为手动控制，工作效率低下、易受操作人员水平影响等问题普遍存在。
为了提高前装挖掘机的工作效率和自动化水平，智能化技术得到了广泛的应用和推广。
本文将重点介绍前装挖掘机智能辅助控制系统的设计与实现。
一、概述前装挖掘机智能辅助控制系统是采用计算机控制技术和自动化技术将前装挖掘机实现智能化操作和协同控制的系统。
主要包括图像采集模块、传感器模块、运动控制模块、通信模块和人机交互模块等几大模块。
其中，图像采集模块负责通过摄像头或雷达等设备实时获取挖掘机周围的环境信息。
传感器模块负责获取挖掘机的姿态、速度、加速度等信息。
运动控制模块通过控制挖掘机的动力系统和液压系统来驱动挖掘机做出相应的动作，以达到完成给定任务的目的。
通信模块负责将各个模块获取的数据通过网络传输到中心控制器并进行实时处理分析。
人机交互模块则是挖掘机操作员向智能辅助控制系统发出指令，对系统进行控制和监控。
通过这些模块的协同工作，智能辅助控制系统可以实时对挖掘机的动态状态进行监控，从而准确地掌握挖掘机的运行情况，为挖掘机的操作和控制提供有效的参考和支持。
二、系统设计前装挖掘机智能辅助控制系统的设计包括两个方面，一是算法设计，二是系统硬件设计。
算法设计算法是智能辅助控制系统的核心之一，它在系统中占据着至关重要的地位。
本系统中，采用了支持向量机(SVM)、神经网络、遗传算法等多种算法进行数据处理和分类等操作。
具体来讲，运用支持向量机对采集到的图像信号进行分类分析，对前装挖掘机前面和旁边的障碍物进行识别和判断，从而指导挖掘机的操作方向。
同时，采用神经网络对挖掘机的动态参数进行分析和预测，以实现挖掘机行动轨迹的优化和运动控制。
此外，还运用遗传算法对系统进行优化和改进，提高系统的适应性和智能化水平。
系统硬件设计系统硬件设计包括了人机交互模块、图像采集模块和运动控制模块三部分。
挖掘机工作装置的优化设计与分析
挖掘机工作装置的优化设计与分析随着工程机械的迅猛发展和技术的不断创新，挖掘机作为一种重要的建筑工程设备，在各个行业中应用广泛。
挖掘机的工作装置是其核心组成部分之一，对于挖掘机的性能和效率起着至关重要的作用。
本文将从挖掘机工作装置的结构、功能以及优化设计三个方面进行探讨，并分析其对挖掘机整体性能的影响。
挖掘机工作装置的结构主要包括臂架、斗杆、斗杆缸和斗杆油缸。
臂架是挖掘机工作装置的主支架，负责支撑挖掘机的重要零件。
而斗杆则是挖掘机工作装置中的伸缩部分，负责根据需要调整工作范围和深度。
斗杆缸和斗杆油缸是控制斗杆伸缩和旋转的核心液压元件。
这些部件相互配合，构成了挖掘机工作装置的完整结构。
挖掘机工作装置的功能主要有两个方面：一是挖掘和填埋，二是装载和运输。
在挖掘过程中，挖掘机工作装置通过支撑零件和伸缩部分的组合运动，可以根据需要进行不同范围和深度的挖掘。
在填埋过程中，挖掘机工作装置可以将挖掘出来的土石料重新倒入地下或者其他指定位置。
而在装载和运输过程中，挖掘机工作装置可以将挖掘出来的物料装入到运输车辆中，然后进行运输。
挖掘机工作装置的优化设计是提高挖掘机性能和效率的重要手段。
一方面，优化设计可以通过改变工作装置结构和组件的材料、形状和尺寸等因素，提高工作装置的强度和稳定性，减少振动和噪音。
另一方面，通过优化设计可以改进工作装置的液压系统，提高其对液压油的利用率，减少能量损失，降低工作装置的能耗。
此外，优化设计还可以提高工作装置的操作性和控制性，使操作员更加方便和灵活地控制挖掘机。
此外，挖掘机工作装置的优化设计还需要综合考虑挖掘机的使用环境和工作要求。
例如，在油气管道和电力管线等狭小空间内作业时，挖掘机工作装置需要更加灵活和精确，以便在有限空间内完成复杂的挖掘任务。
而在大型土地开垦和矿山开采等开放空间作业时，挖掘机工作装置则需要更加稳定和耐久，以应对高强度和长时间的工作。
综上所述，挖掘机工作装置是挖掘机的核心组成部分，对挖掘机的性能和效率起着至关重要的作用。
小型挖掘机工作装置三维建模及有限元分析
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｗ ｉ ｅ ａ ｄ ｔ ｈ ｒ ｉ ｇ ｄ ｖ ｃ ｆａ ｓ ｅ ｉ ｃ ｏ ｓ ｉ ｍａ ｌ ｉｅ ｈ ｄ ａ ｌ ｘ ａ ａ ｏ ， Ｄ ｔ ｒ ｇ ｒ ｏ ｔ ｅ ｗｏ ｋ ｎ ｅ ｉｅ ｏ ｐ ｃｆ ｄ ｍｅ ｔｃ ｓ ｌ ｓ ｚ ｙ ｒ ｕ ｉ ｅ ｃ ｖ ｔ ｒ ａ ３ ｈ ｉ — ｃ
中图 分 类 号 ：Ｔ １ Ｈ ７ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： ６ ２—５ ８ （０ １ ０ —０ ６ —０ １７ ５ １２ １ ） １ ０ ３ ５
Ｔｈｒ ｅ ｄｉ ｅ ｉ ｎａ ｏ ｌｎｇ ａｎｄ ｆ ｎｉｅ ｅ ｅ ｅ ｎａｌ ｉ ｎ ｅ － ｍ ｎｓ ｏ ｌｍ ｄｅ ｉ ｉ ｔ ｌ ｍ ｎｔ ａ ｙｓ ｓ ｏ ｗ ｏ ｋｉ ｖ ｃ ｓ ｆ ｒ ｓ ａ ｌｓ ｚ ｒ ｎｇ ｄｅ ｉ ｅ ｏ ｍ ｌ－ ｉ ｅ ｈｙｄ ａ ｉ ｘｃ ｖａ ｏ ｓ ｒ ｕｌｃ ｅ ａ ｔ ｒ
ｔ ｅ ａ ａ ｙ ｉ ｒ ｓ ｌ ｒ ｖ ｄ ｔ ｅ ｈ ｏ ｅ ｉａ ｂ ｓｓ ａ ｄ ｅ ｃ ｍａ ｋ ｎ ａ ａ ｏ ｔ ｅ ｈ ｓｃ ｌ ｘ ａ ａ ｏ ｈ ｎ ｌ ｓｓ ｅ ｕ ｔ ｐ ｏ ｉｅ ｈ ｔ ｅ ｒ ｔ ｌ ａ ｉ ｎ ｂ ｎ ｈ ｒ ｉ ｇ ｄ ｔ ｆ ｒ ｈ ｐ ｙ ｉ ａ ｓ ｃ ｅ ｃ ｖ ｔ ｒ
的建 模在 设计 图纸 的基 础 上 ， 主要 由动臂 、 杆 、 斗 、 斗 铲 油缸 等组 成 ．
Ｗ ＮＧ Ｊａ － ｎ，Ｆ Ｎ Ｇ ａ ｇｊｎ， Ｈ Ａ ｉ ｎｊ ｕ Ｅ Ｇ ｕ ｎ － ｉ Ｚ ＡＮＢ ．ｏ ｇ，Ｙ Ｊｎ －ｕ ｉ ｎ ｈ Ｉ ｉ ｇｙ
（ ｌ ｇ ｆＭ ｅ ｈ ｎｉａ ｇｎ ｅ ｉｇ ａ ｔｍａ ｉｎ，Ｈｕ ｑａ ｖｅ ｓｔ ，Ｘｉｍｅ ６１ ２１，Ｃｈｎ ） Ｃｏｌ ｅｏ ｃ ａ ｃ ｌ ｅ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｎｄＡｕ ｏ ｔｏ ａ ｉｏ Ｕｎｉ ｒ ｉｙ ａ ｎ３ ０ ｉａ
766挖掘装载机挖掘端工作装置的设计_本科生毕业设计
本科生毕业设计中文题目766挖掘装载机挖掘端工作装置设计英文题目 The design of 766 loader-digger’s Dig-device学生姓名班级机械一班学号41090103学院机械科学与工程学院专业机械工程及自动化指导教师刘昕晖职称教授目录摘要 (I)Abstract ........................................................... I I 第1章挖掘装载机概述.. (1)1.1 挖掘装载机简述 (1)1.1.1 挖掘装载机定义 (1)1.1.2 挖掘装载机构成 (1)1.2 挖掘装载机现状及未来发展 (2)1.2.1 挖掘装载机现状 (2)1.2.2 挖掘装载机未来发展趋势 (2)第2章挖掘装载机挖掘端工作装置结构设计 (3)2.1 挖掘工作装置结构形式确定 (3)2.1.1 挖掘工作装置构成 (3)2.1.2 确定766挖掘装载机工作装置结构形式 (7)2.2 766挖掘装载机挖掘端工作装置铰接点几何设计 (8)2.2.1 766挖掘装载机挖掘端工作参数的确定 (8)2.2.2 766挖掘装载机挖掘端铰接点位置及各部件尺寸的确定 (10)2.3 766挖掘装载机挖掘包络图的绘制 (20)第3章挖掘装载机挖掘端工作装置受力分析 (23)3.1 工作液压缸理论挖掘力 (23)3.1.1 动臂液压缸理论挖掘力 (23)3.1.2 斗杆液压缸理论挖掘力 (23)3.1.3 铲斗液压缸理论挖掘力 (23)3.2 工作装置铰点受力分析 (25)第4章 766挖掘装载机挖掘端工作装置静强度分析 (27)4.1 静强度分析的方法及其判定依据 (27)4.1.1 静强度分析方法概述 (27)4.1.2 静强度分析判定依据 (27)4.2 动臂静强度分析 (28)4.3 斗杆静强度分析 (30)4.4 铲斗静强度分析 (31)4.5 工作装置静强度结果分析 (32)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录一 766挖掘装载机挖掘端工作装置CATIA模型图 (37)附录二 766挖掘装载机挖掘端工作装置CAD图纸 (39)附录三毕业设计任务书 (40)摘要挖掘装载机俗称“两头忙”，是目前应用比较广泛的工程机械。
小型挖掘机工作装置设计
03 关键部件设计
斗杆
斗杆的设计需要考虑其强度、 刚度和耐磨性
斗杆是挖掘机的重要组成部 分，用于挖掘和装载物料
斗杆的材质通常为高强度钢 或合金钢
斗杆的形状和尺寸需要根据 挖掘机的工作条件和作业要
求进行优化设计
动臂
设计要点：强度、刚度、稳 定性、耐磨性
结构：由液压缸、连杆、轴 承等部件组成
作用：支撑挖掘机工作装置， 进行挖掘、装载等操作
价格策略：通过 制定合理的价格 策略，提高产品 的市场竞争力
竞争优势分析
成本优势：小型挖掘机设计成本相对较低，有利于降低产品价格，提高市场竞争力
技术优势：小型挖掘机设计技术先进，性能稳定，提高了工作效率和可靠性 市场需求：小型挖掘机市场需求量大，设计满足市场需求，提高市场竞争力 售后服务：提供完善的售后服务，提高客户满意度，增强市场竞争力
优化方法：根据测试结果，对 挖掘机的设计进行优化，提高 性能和可靠性。
测试结果分析
测试项目：挖掘 力、挖掘深度、 挖掘宽度等
测试方法：模拟 实际工况，进行 现场测试
测试结果：各项 性能指标均达到 设计要求
优化建议：针对测 试中发现的问题， 提出优化方案，提 高工作效率和可靠 性。
优化方案
提高工作效率： 通过优化设计提 高挖掘机的工作 效率，如改进液 压系统、优化传 动系统等。
降低能耗：通过 优化设计降低挖 掘机的能耗，如 改进发动机、优 化液压系统等。
提高安全性：通 过优化设计提高 挖掘机的安全性， 如改进安全防护 装置、优化控制 系统等。
提高舒适性：通 过优化设计提高 挖掘机的舒适性， 如改进驾驶室、 优化座椅等。
优化效果评估
工作效率：提高挖掘机的工作效率， 减少工作时间
液压挖掘机工作装置的建模与仿真分析
。
纵观我国液压挖掘机 30 余年的发展历史，大致可以分成以下几个阶段： (1)开发阶段(1967 年—1977 年)。以测绘仿制为主的开发，通过多年坚持不懈的努力，克服一个一 个的困难， 有少量几种规格的液压挖掘机终于获得初步成功， 为我国挖掘机行业的形成和发展迈出了重 要的一步。 (2)液压挖掘机发展、提高并全面替代机械挖掘机阶段(1978~1986 年)。这个阶段通过各主机生产厂 引进技术(主要是德国挖掘机制造技术)的消化、吸收和移植，使我国液压挖掘机产品的性能指标全面提 高到国际 70 年代末 80 年代初期的水平。全国液压挖掘机平均年产量达到 1230 台。 (3)液压挖掘机生产企业数量增加，新加入挖掘机行业的国有大、中型企业以技贸结合，合作生产 方式联合引进日本挖掘机制造技术(1987 年～1993 年)。由于国内对挖掘机需求量的不断提高，新加入 挖掘机行业的企业通过开发和引进挖掘机制造技术， 其产品批量或小批量的投放国内市场或出口， 打破 了多年来主要由六大家挖掘机生产企业垄断国内挖掘机市场的局面， 引进了有益于提高产品质量、 性能 和产量的良性竞争。这个期间国内液压挖掘机的年均产量提高到 2000 余台。 (4)国内液压挖掘机供需矛盾日益扩大，广大用户为了提高施工质量和按期完成施工任务，对使用 高质量、高水平、高效率挖掘机的兴趣日趋浓厚。国外各著名挖掘机制造厂商纷纷前来中国创办合资、 独资挖掘机生产企业。从 1994 年开始，特别到 1995 年在我国挖掘机行业掀起了一股不小的合资浪潮. 其中美国卡特彼勒公司率先在徐州金山桥开发区建立了生产液压挖掘机的合资企业， 随后日本小松制作 所、日立建机株式会社、神户制钢所、韩国大宇重工业、现代重工业以及德国利勃海尔公司等都相继在 中国建立了合资、独资挖掘机生产企业，生产具有世界先进水平的多种型号和规格的液压挖掘机[7]。
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。
挖掘机工作装置的CAD模型简化
挖掘机工作装置的CAD模型简化朱坤;纪爱敏【摘要】针对液压挖掘机工作装置的CAD模型在进行有限元分析时存在网格划分质量差、计算时间长等问题,利用UG软件的二次开发功能,并通过C++语言编程,实现了挖掘机工作装置模型的过程简化,提高了其有限元模型的分析精度和设计效率.首先,利用C++语言和二次开发函数UG/Open API编写的程序,将模型中不影响分析结果或对分析结果影响很小的细小特征进行删除；然后,通过程序自动提取工作装置模型的中位面；最后,利用连接、缝合操作对中位面模型进行了完善,使其有利于模型的网格划分和分析.研究结果表明,通过各步骤对挖掘机的工作装置模型进行简化后,网格划分的质量和有限元分析的精度得到了改善,大大降低了在CAE软件中的分析时间,从而提高了设计效率.%Aiming at the problems of poor quality of mesh generation and long time of calculation of the CAD model of hydraulic excavator's working device, the simplification process of the models were realized by the program with the tools of secondary development of UG software and C++ language to enhance the analysis precision and design efficiency of the finite element model of excavator's working device. Firstly, the characters with no or little effect to the analysis result were removed by the program compiled by C++ language and secondary development function of UC/Open API. Secondly, the midsurface model of working device was extracted automatically by the program. Finally .the midsurface model was improved by the process of connecting and stitching to the benefit of mesh generation and analysis. The results indicate that the quality of mesh generation and analysisprecision are improved with the above simplification procedures of the model,the analysis lime is greatly reduced in the CAE software and the efficiency is riched.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】5页(P640-644)【关键词】UG;二次开发;细节特征;中位面【作者】朱坤;纪爱敏【作者单位】河海大学机电工程学院,江苏常州213022;河海大学机电工程学院,江苏常州213022【正文语种】中文【中图分类】TH69;TP310 引言挖掘机工作装置主要由动臂、斗杆、铲斗及液压缸等组成，是挖掘机直接承受工作载荷的主要部件，在工作过程中，工作装置受拉压、扭转与振动冲击等多种载荷作用，性能和可靠性是整机先进性的重要标志。
机械原理课程设计-正铲液压挖掘机工作装置结构设计
机械原理设计任务书设计题目：正铲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。
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C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（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：年月日指导教师目录摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 1 -一、机构简介--------------------------------------------------------------------------------------------------- - 1 -二、正铲工作装置斗齿尖的特殊位置-------------------------------------------------------------------- - 2 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 2 - --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 2 - --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 3 - --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 3 - 三、正铲挖掘机工作装置设计 ----------------------------------------------------------------------------- - 3 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 4 - --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 4 - --------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 4 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 5 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 6 - --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 6 - --------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 7 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 8 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 9 - 3．4传动角检验--------------------------------------------------------------------------------------- - 10 - 四、机构运动分析------------------------------------------------------------------------------------------- - 10 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 10 - ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 11 - ------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 11 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 12 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 14 -五、实验台搭建模型-------------------------------------------------------------------------------------- - 16 -六、参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------- - 16 -七、附录 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 17 -附录一机体尺寸和工作尺寸经验系数表 ----------------------------------------------------- - 17 - 附录二机构计算MATLAB程序---------------------------------------------------------------- - 17 -摘要本文根据任务书要求的挖掘机的作业范围并参照样机设计了正铲液压挖掘机的工作装置，确定了挖掘机的动臂长，斗杆长和铲斗的尺寸。
挖掘机工作装置的设计
三、履带式液压挖掘机工作装置设计图3.1工作装置总体结构图工作装置的设计要满足任务书的要求以及结构上的合理，根据要求确定其结构方案，进而确定其各部件的尺寸以及铰点位置，最后还应对其作业尺寸和工作臂的强度以及挖掘力的大小进行校核，确保其满足要求。
一、确定工作装置的几何尺寸工作装置是液压挖掘机的重要组成部分之一，一般包括：动臂、斗杆、铲斗、连杆以及油缸等。
要使各参数合理协调，同时，要确保工作装置的作业尺寸能满足任务书的要求。
1 .斗形参数的选择选择斗形参数时，一般考虑以下两个因素：(1)、转斗挖掘时尽量使挖掘阻力小些；(2)、转斗挖掘时尽量降低其挖掘能容量。
铲斗的四个主要参数为斗容量q,平均斗宽B,转斗挖掘半径R和转斗挖据装满转角2。
R B及2与q之间有以下几何关系：q =1R2B(2 -sin 2 )k s当q —定时最大挖掘阻力W1max及转斗挖掘能容量E随着R的增大而下降。
但B 和R 大到一定程度，综合反映到2 <90。
后，W1max和E下降渐缓，且B的增大，使附加载荷引起的对工作装置的扭矩和水平转矩随之增大全面考虑。
可取 2 =90°~100 °，若2>100°则W1max太大；若2 <90°则B或R太大。
在q三0.25m3时R和B对W1max的影响差不多。
从能量的观点看，不论q如何，B 对E的影响远远大于R，设计时应兼顾W J max和E两方面，希望两者都小些，因此R和B两值不宜相差悬殊。
综合考虑，选取：2=98°，B=1.25, k s=1.25依据公式1 2 q R B（2 -sin2 ）k s计算确定R=1.33m2 •动臂及油缸铰点的布置15取值对挖掘机性能有影响。
15取值过大将使油缸力臂值增大，回转支承受力变：11及大，闭锁力上升，动臂摆角减小，作业范围减小，且使动臂座尺寸变大，给制造和安装带来不便；11的值取的过大，使特性系数k s值增大，提升能力下降。
毕设,挖掘机工作装置设计与仿真
目录1 绪论 (1)1.1课题的研究背景 (1)1.2挖掘机械发展概况 (1)1.3本设计的主要内容 (4)2 总体设计方案 (5)2.1小型挖掘机工作装置简介 (5)2.2工作装置设计方案原则 (6)3挖掘机的工作装置设计 (7)3.1确定动臂、斗杆、铲斗的结构形式 (7)3.1.1确定动臂的结构形式 (7)3.1.2确定斗杆的结构形式 (8)3.1.3确定铲斗的结构形式和斗齿安装结构 (8)3.1.4铲斗与铲斗液压缸的连接方式 (10)3.2确定动臂、斗杆、铲斗油缸的铰点布置 (10)3.2.1动臂油缸的布置 (10)3.2.2斗杆油缸的布置 (12)3.2.3铲斗油缸的布置 (12)3.3动臂、斗杆、铲斗机构参数的选择 (13)3.3.1反铲装置总体方案的选择 (13)3.3.2机构自身几何参数 (14)3.3.3斗形参数的选择 (16)3.3.4 动臂机构参数的选择 (20)3.3.5斗杆机构参数的选择 (24)3.3.6连杆、摇臂参数的选择 (25)4挖掘机液压系统设计 (28)4.1确定液压系统类型 (28)4.2液压元件的选择 (29)4.2.1系统主参数的确定 (29)4.2.2挖掘机液压缸作用力的确定 (30)4.3液压元件的选择 (36)5工作装置的强度校核计算 (37)5.1斗杆力学分析 (37)5.1.1位置Ⅰ的计算 (37)5.1.2位置Ⅱ的计算 (40)5.1.3斗杆位置Ⅰ受力计算以及内力图的绘制 (41)5.1.4斗杆位置Ⅱ受力计算以及内力图的绘制 (43)5.1.5斗杆强度校核 (43)5.2动臂力学分析 (47)6挖掘机工作装置基于PRO-E的仿真优化 (50)6.1挖掘机三维模型的建立 (50)6.2仿真优化 (51)7 结论与展望 (53)参考文献 (54)致谢 (55)华北科技学院毕业设计（论文）挖掘机工作装置的设计与仿真摘要：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。
挖掘机工作装置的设计
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊三、履带式液压挖掘机工作装置设计图3.1 工作装置总体结构图工作装置的设计要满足任务书的要求以及结构上的合理，根据要求确定其结构方案，进而确定其各部件的尺寸以及铰点位置，最后还应对其作业尺寸和工作臂的强度以及挖掘力的大小进行校核，确保其满足要求。
一、确定工作装置的几何尺寸工作装置是液压挖掘机的重要组成部分之一，一般包括：动臂、斗杆、铲斗、连杆以及油缸等。
要使各参数合理协调，同时，要确保工作装置的作业尺寸能满足任务书的要求。
1．斗形参数的选择选择斗形参数时，一般考虑以下两个因素：（1）、转斗挖掘时尽量使挖掘阻力小些；（2）、转斗挖掘时尽量降低其挖掘能容量。
铲斗的四个主要参数为斗容量q，平均斗宽B，转斗挖掘半径R和转斗挖据装满转角2ϕ。
R、B及2ϕ与q之间有以下几何关系：┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊21(2sin2)2sq R B kϕϕ=-当q一定时最大挖掘阻力1maxW及转斗挖掘能容量E随着R的增大而下降。
但B和R大到一定程度，综合反映到2ϕ<90°后，1maxW和E下降渐缓，且B的增大，使附加载荷引起的对工作装置的扭矩和水平转矩随之增大全面考虑。
可取2ϕ=90°~100°，若2ϕ>100°则1maxW太大；若2ϕ<90°则B或R太大。
在q≦0.25m³时R和B对1maxW的影响差不多。
从能量的观点看，不论q如何，B对E的影响远远大于R，设计时应兼顾1maxW和E两方面，希望两者都小些，因此R和B两值不宜相差悬殊。
综合考虑，选取：2ϕ=98°，B=1.25，s k=1.25依据公式21(2sin2)2sq R B kϕϕ=-计算确定R=1.33m。
2．动臂及油缸铰点的布置11α及5l取值对挖掘机性能有影响。
基于SolidWorks的挖掘机工作装置虚拟设计
基于SolidWorks的挖掘机工作装置虚拟设计借助三维设计软件SolidWorks进行挖掘机工作装置的虚拟设计，不仅可以真实地反映挖掘机工作装置的几何形状，还能反映各部件的空间位置，有效地检测工作装置各部件之间是否发生千涉与碰撞，通过运动力学分析，检验工作装置作业过程的合理性和正确性。
虚拟产品开发技术用计算机模拟整个产品的开发过程，在计算机中进行产品设计、分析、加工等过程，这样不仅省去了制造样机进行反复实验、修改等环节，同时也大大缩短了产品的开发周期，降低了产品成本，而且为今后新产品的开发创新建立了基础模型。
1、虚拟设计技术虚拟设计是一种新兴的多学科研究成果交叉技术。
它是以计算机辅助设计为基础，将产品从概念设计到投入使用的全过程在计算机上构造的虚拟环境中虚拟地实现，代表了一种全新的制造体系和模式。
它涉及多方面的学科研究成果与专业技术，通过以虚拟现实技术为基础，以机械产品为对象，产品设计过程中可以实现更自然的人机交互。
同时利用这项技术能够更好地把握新产品开发周期的全过程，也可以大大减少实物模型和样机的制造。
所以，这项技术对缩短产品开发周期、节省制造成本有着重要的意义。
2、SolidWorks软件美国SolidWorks公司开发的基于SolidWorks操作系统的三维设计软件SolidWorks是集设计、运动校核及有限元分析于一体的强大的应用软件，其建模速度快、直观，并且能充分显示出各部件运动中相互之间的协调关系。
该软件集成了多个专业功能，如结构分析Cosmos/ Works,数控加工CAMworks、运动分析MotianWorks等，是一个交互式CAD/CAM/CAE系统。
SolidWorks软件的基本设计思路为"实体造型-虚拟装配-二维图纸"。
三维实体建模使设计过程形象而且直观;虚拟装配可以实现设计过程的随时校验，从而避免可能造成的直接经济损失;二维图纸的自动绘制也满足了实际生产的需求，从而完全满足机械设计企业的设计生产要求。
挖掘机工作装置建模与分析前期报告
毕业设计前期报告一，课题综述及现状挖掘机在国民经济建设的许多行业呗广泛地采用。
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%的剥离量和裁决狼是用挖掘机完成的。
随着我国的基础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张空间，因此反掌满足我国国情所需要的挖掘机是十分必要的。
而工作装置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复杂的空间机构，国内对其运动分析、机构的结构参数优化设计反面都做了较深入的研究，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。
而笔者的设计知识水平还知识一个学步的孩子，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，巩固学习的知识和提高设计能力。
当前，国际上挖掘机的生产正向大型化、微型化、多功能化和专用化的方向发展。
国外挖掘机汗液重视采用新技术、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。
我国已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效率较高的挖掘机型号。
犹豫使用性能、技术指标和经济指标的优越。
世界上许多国家，特别是工业发达的国家，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；电子计算机检测与控制，实现机电一体化；提高机械作业性能，减低噪音，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更为普遍地采用了节能技术。
③不断提高可靠性和使用寿命。
便携可拆装式推土机辅助作业设备的制作技术
本技术新型公开了一种便携可拆装式推土机辅助作业装置，包括摄像头、支撑组件、支撑杆固定螺栓、支撑块固定螺栓、支撑块固定螺母、垫片、数据线、平板电脑、金属卡箍、电源线，所述支撑组件通过金属卡箍装于推土机提升缸外侧，所述的支撑组件包括支撑杆、支撑块、支撑托面。
所述支撑块固定于支撑托面上，所述摄像头安装于支撑杆的前端，所述平板电脑放置于驾驶室内，所述电源上设有电源接头，所述电源接头插入驾驶室的点烟器接口。
其优点是：摄像头位置可调整，使初学者在驾驶室能够观察到铲刀刀片位置以及铲刀周围地面情况，辅助初学者判断入刀时机。
该装置还具有便携、可拆装，不改变推土机整体结构，不影响推土机远程机动。
权利要求书1.一种便携可拆装式推土机辅助作业装置，包括摄像头、支撑组件、支撑杆固定螺栓、支撑块固定螺栓、支撑块固定螺母、垫片、数据线、平板电脑、金属卡箍、电源线，其特征在于：所述支撑组件通过金属卡箍装于推土机提升缸外侧，所述的支撑组件包括支撑杆、支撑块、支撑托面，所述支撑块上开设有两个通孔，所述支撑块固定螺栓通过通孔把支撑块固定于支撑托面上，所述的支撑杆后端穿过支撑块通孔，通过支撑杆固定螺栓进行固定，所述摄像头安装于支撑杆的前端，通过数据线与平板电脑连接，所述平板电脑放置于驾驶室，所述电源上设有电源接头，所述电源接头插入驾驶室的点烟器接口。
2.根据权利要求1所述的一种便携可拆装式推土机辅助作业装置，其特征在于：所述支撑块开设竖直与水平两个通孔，支撑块固定螺栓、支撑块固定螺母以及垫片通过竖直通孔将支撑块固定于支撑托面上。
3.根据权利要求1或2所述的一种便携可拆装式推土机辅助作业装置，其特征在于：所述支撑杆安装于支撑块水平通孔，并通过支撑杆固定螺栓进行固定，支撑块与支撑托面之间可相对旋转，支撑杆与支撑块之间可相对移动。
技术说明书一种便携可拆装式推土机辅助作业装置技术领域本技术新型涉及一种工程机械辅助作业装置，特别涉及一种便携可拆装式推土机辅助作业装置。
机具辅助液压系统及挖掘机的制作方法
机具辅助液压系统及挖掘机的制作方法本发明涉及挖掘设备技术领域，尤其是涉及一种机具辅助液压系统及挖掘机。
背景技术：当前工程机械中，挖掘机常见的作业形式有挖掘、破碎、液压剪和抓斗等，常见于矿山及市政工程工况中。
实际操作时存在以下问题：目前国内普通的液压挖掘机，多数还是以铲斗挖掘为主，小部分客户自行加装破碎锤；但欧美等国际客户对挖掘机多功能机具(破碎锤、液压剪、拇指夹、抓斗等)的安装需求越来越高，种类繁多；这时我们的液压挖掘机需要尽可能的满足多种机具的使用，液压系统和液压辅助系统要能满足不同机具压力、流量、控制方式要求，使其能够正常工作。
以往的锤剪液压辅助控制系统虽然能够实现锤剪功能；但锤剪模式互相切换时繁琐：压力需要重新手动调定，三通球阀也需要手动换向；且破碎锤模式下，双向辅助管路主油路回油背压高；液压剪模式下：液压剪开合进回路压力值需根据需求手动调定溢流压力。
这样急需一种能够同时满足破碎锤液压剪不同压力、流量、控制方式要求的液压辅助系统。
技术实现要素：本发明的目的在于提供一种机具辅助液压系统，可快速在各个作业状态之间切换，实现锤剪模式全电控。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：第一方面，本发明提供一种机具辅助液压系统，包括供油装置、主阀、换向阀、锤剪装置和控制装置；所述供油装置与所述主阀连通；所述主阀通过第一油路与所述锤剪装置的无杆腔连通，所述主阀通过第二油路与所述锤剪装置的有杆腔连通；所述换向阀位于所述第二油路并与所述供油装置直接连通；所述供油装置、所述主阀和所述换向阀均与所述控制装置连接，所述控制装置用于将所述供油装置的先导油导向所述主阀和所述换向阀，以控制所述主阀和所述换向阀换向。
进一步地，所述机具辅助液压系统还包括溢流阀组，所述溢流阀组连接于所述第一油路与所述第二油路之间并与所述供油装置直接连通，所述控制装置与所述溢流阀组连接，以调节所述溢流阀组的溢流压力。
进一步地，所述溢流阀组包括电磁比例溢流阀和单向阀组；所述电磁比例溢流阀的进油口与所述第一油路和所述第二油路连通，所述电磁比例溢流阀的溢流口与所述供油装置直接连通；所述单向阀组与所述第一油路、所述第二油路和所述电磁比例溢流阀的进油口连通，以使所述第一油路和所述第二油路的液压油单向流入所述电磁比例溢流阀。
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作品效果图
• 挖掘机辅助机构采用四杆机 构，辅助臂装置与铲斗构成 夹钳，辅助臂铰接在挖掘机 的长臂上。其辅助臂呈弧线 型是由支撑轴通过若干个支 撑板链接构成，本装置能在 挖掘机铲料时候挡住物料控 制其在各个工作面作业和达 到预定效果。
设计说明
• 因本辅助装置主要针对挖掘机铲斗 机构进行改进。为了便于分析，对 该挖掘机铲斗四杆机构各铰接点进 行编号，四个铰点分别为E、F、M、 N，四个点所对应铰接点如左图所 示。
作品说明
由于整个机构是由铲斗液压缸 驱动，液压缸推杆的伸出和收回， 将带动机构正向和反向摆动，配 合铲斗的运动即可实现抓合和松 开的动作。如图11所示，当铲 斗油缸推杆伸出，铲斗内合，辅 助臂向下转动，配合铲斗抓紧物 料。当铲斗油缸推杆收回，铲斗 外张，辅助装置向上张开，不影 响挖掘机的挖掘作业。
辅助装置模型图
辅助臂采用铰接结构，辅 助臂与连接杆、斗杆和铲斗 摇杆共同组成一个摇杆机构。 为了便于分析现将各铰支点 分别以A、B、C、D命名。 机架为AD，连架杆为AB 和CD，连杆为BC，其对应 位置关系如（左下）图所示。
。
挖掘机铲斗机构及其辅助装置 运动分析
根据计算结果完成该机构的三维零件图形和装 配图，杆AB和CD为摇杆，同时是主要的 工作装置，起夹装作用。四杆机构中的连 杆根据上面计算得出。为保证抓卡效果， 辅助臂采用两侧布置（即设置两个爪齿）， 考虑到在施工当中可能会出现抓运的物资 形状不规则，从而导致两个辅助臂受力不 均的情况出现。这将会影响辅助装置的运 动稳定性，也可能会造成装置的损坏。所 以在辅助臂的中间铰支点处以销轴将两侧 的辅助臂连接在一起，以确保两侧的运动 时刻保持一致。
• 其中由于铲斗动作时是以斗柄为参 照的运动，所以在该四杆机构 中,MN应为机架，则FM、EN为连 杆架，EF为连杆。
辅助装置铰接点位置
辅助机构的运动范围定为，机构闭合时铲斗开口处应可 以与水平面平行，此时，斗柄应可以与水平面相垂直。这样 通过爪形辅助机构的辅助动作可以起到对物料的稳定作用， 而又不影响挖掘机移动物料的动作，保持铲斗不动，可通过 回转机构、行走装置和动臂的配合动作就可以实现物料的转 移。 所以该位置可以作为辅助机构的一个初始位置。并根据 此位置初步设计辅助机构的爪形臂形状和尺寸。
技术参数
• 强度分析
杆长参数满足后， 需对其各构件的强度 进行校核。这里是按 挖掘机实际尺寸进行 缩放制作模型，故本 项目按照实际工作情 况对挖掘机实物进行 计算。
• 倾翻分析
辅助装置的加装可以 带来载运物料增加的好处， 但由于装置的自重，以及 物料重量的增加，同样增 加了挖掘机工作过程中倾 翻的危险，所以这里通过 计算分析挖掘机不倾翻对 应的最大载运量。
挖掘机辅助装置 设计与模型制作
设计的意义和价值
• 挖掘机在工程施工中，存在夹持能力十分有 限，抓起的物料容易脱落，工作效率低；本 项目改进针对挖掘机作业时对物料的束缚力 有限，设计了工作辅助装置。
图中大块石料会造成挖掘 机难以铲装
设计的原理与预测功能
• 挖掘机辅助机构采用四杆机构 • 实现土石料、厢枕、铅丝笼等作业的高强 度、高性能化，极大拓展了挖掘机的应用 空间和业务领域。