挖掘机工作装置设计说明书.docx

挖掘机工作装置设计说明书.docx

《挖掘机工作装置设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《挖掘机工作装置设计说明书.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

5.0吨液压挖掘机工作装置设计

5.0吨液压挖掘机挖掘工作装置设计

摘要

挖掘机是工程机械的一种主要类型，是土石开挖的主要机械设备，包括有各种类型与功能的挖掘机。

液压挖掘机是一种用途广泛的土石方施工机械，被大量应用于道路工程、矿山采掘、水利建设和农田开发的施工作业当中。

在这种国内外挖掘机发展的大情形下，我们进行挖掘机工作装置的合理性分析是有必要的，这有利于国内挖掘机行业的发展，为我国发挖掘机行业在国际竞争中立于不败之地打好基础。

工作装置是液压挖掘机的主要组成部分之一。

因用途不同，工作装置的种类繁多，以满足不同的作业要求，例如：

正铲，反铲，牵引绳，鹤式，塔式等。

在上述工作装置中，反铲挖掘机应用最为广泛，因此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、连杆机构组成挖掘机工作装置进行设计。

具体内容包括以下五部分:

挖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。

最后在几种姿态下，提出施工操作结构改进时应注意的一些问题。

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。

关键词：

挖掘机，动臂，斗杆，铲斗

THEHYDRAULICEXCAVATOROF5TONSWORKINGDEVICESTRUCTUREDESIGN

ABSTRACT

Theexcavatoristheprojectmachineryonekindofpredominanttype,ismainmechanicaldevicewhichtheearthstoneexcavates,embodyeachkindoftypeandfunctionexcavator.Eachkindoftypeexcavatorwidespreadapplicationinindustryandcivilconstruction,transportation,waterconservationelectricpowerproject,agriculturaltransformation,minepurchaseaswellasmodernizationmilitaryengineeringandsooninmechanizedconstruction.

Incasethedomesticexcavatordevelopment,rationalityanalysisweexcavatorworkingdeviceisnecessary,Thisisconducivetothedevelopmentofdomesticexcavatorindustry,asChina'sExcavatorIndustryininternationalcompetitionremaininvincibletolayagoodfoundation.

Theworkingdeviceisoneofthemainpartsinhydraulicexcavator.Duetotheuseofdifferenttypesofwork,formany,tosatisfythedifferentrequirementsofoperating,forexample:

shovel,hoe,atractionrope,crane,toweretc.Intheaboveworkdevice,backhoeexcavatorismostwidelyused,sotherationaldesignofworkdevicehasaveryimportantsignificance.

Thispapermainlycarriesonthedesigntotheexcavatorworkingdeviceiscomposedofamovablearm,bucket,bucketrod,connectingrodmechanism.Specificcontentincludesthefollowingfiveparts:

Theoveralldesignofexcavatorworkingdeviceofexcavatorworkingdevice;analysisofkinematicsofthedetailedcalculationandverification;basicdimensionsofeachpartoftheworkingdevice;structuraldesignofthemaincomponentsofworkingdevice.Finally,thenundertheseveralposes,wegivesomeadviseonoperatingandframeworkimprovingoftheexcavator.Aftertheanalysisofstaticanddynamicstrength,wegettheworkingdevice’sconstructionissafeonthestaticloading.

KeyWord:

Excavator,movablearm,dipper,bucket

目录

1绪论 1

1.1课题背景及意义 6

1.2国内外发展现状 2

1.3挖掘机的技术发展趋势

2总体方案设计 错误！

未定义书签。

2.1工作装置构成 9

2.2动臂及斗杆的结构形式 11

2.3动臂油缸与铲斗油缸的布置 12

2.4铲斗与铲斗油缸的连接方式 6

2.5铲斗的结构选择 13

2.6原始几何参数的确定 错误！

未定义书签。

3工作装置运动学分析 8

3.1动臂运动分析 8

3.2斗杆的运动分析 9

3.3铲斗的运动分析 10

4基本尺寸的确定 13

4.1斗形参数的确定 13

4.2动臂机构参数的选择 13

4.2.1α1与A点坐标的选取 13

4.2.2l1与l2的选择 14

4.2.3l41与l42的计算 14

4.2.4l5的计算 14

4.3动臂机构基本参数的校核 16

4.3.1动臂机构闭锁力的校核 16

4.3.2满斗处于最大挖掘半径时动臂油缸提升力矩的校核 18

4.3.3满斗处于最大高度时,动臂提升力矩的校核 19

4.4斗杆机构基本参数的选择 19

4.5铲斗机构基本参数的选择 20

4.5.1转角范围 20

4.5.2铲斗机构其它基本参数的计算 21

5工作装置结构设计 23

5.1斗杆的结构设计 23

5.1.1斗杆的受力分析 23

5.1.2结构尺寸的计算 30

5.2动臂结构设计 32

5.2.1第一工况位置 32

5.2.2第二工况位置 36

5.2.3内力和弯矩的求解 39

5.3铲斗的设计 45

5.3.1铲斗斗形尺寸的设计 45

5.3.1铲斗斗齿的结构计算 45

6总结 47

参考文献 48

致谢 49

附件A开题报告附件B外文翻译

5.0吨液压挖掘机工作装置设计

1绪论

1.1课题背景及意义

国家将机械行业“十五”发展规划的目标确定为：

提高产品技术水平和成套能力，提高生产技术水平和装备现代化，提高集约化生产程度和管理水平，提高经济运行质量和经济效益，使之尽快成为能满足国民经济发展要求，并具有参与国际竞争能力的行业。

液压挖掘机是一种用途广泛的土石方施工机械，被大量应用于道路工程、矿山采掘、水利建设和农田开发的施工作业当中。

在这种国内外挖掘机发展的大情形下，我们进行挖掘机工作装置的合理性分析是有必要的，这有利于国内挖掘机行业的发展，为我国发挖掘机行业在国际竞争中立于不败之地打好基础。

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。

但目前国内挖掘机制造企业多采用类比法进行工作装置设计，工程应用中常出现动臂或斗杆开裂失效、挖掘区域不合理货机体干涉以及工作装置铰点销轴早期断裂等故障。

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。

本文作者的设计知识水平还只是一处于学习的初级阶段，进行本课题的设计是为对挖掘机的工作装置设计在流程上有一些大体的认识，对于计算的熟练，技术规范的掌握，并巩固所学的知识以此来提高设计的能力。

1.2国内发展现状

（1）我国的挖掘机生产起步较晚，大体上经历了测绘仿制、自主研制开发和发展提高等三个阶段。

改革开放以来，积极引进、消化、吸收国外先进技术，以促进我国挖掘机行业的发展。

通过数年引进技术的消化、吸收、移植，使国产液压挖掘机产品性能指标全面提高到20世纪80年代的国际水平，产量也逐年提高。

（2）虽说国内品牌挖机在这些年的增长速度很快，但从国内品牌市场占有率来看主要还是以小挖为主，而中大型挖机特别是大挖只是占其中的很小一部分。

在20t及以

上机型挖掘机所包揽的超过60％的份额里，国内品牌所占比例最高的年份也仅为10。

（3）由于国内对液压挖掘机需求量的不断增加且多样化，在国有大、中型企业产品结构的调整，牵动了一些其他机械行业的制造厂加入液压挖掘机行业。

有关业内人士指出，我国单斗液压挖掘机应向全液压方向发展；斗容量宜控制在0.1-15 m3；而对于大型及多斗挖掘机，由于液压元件的制造、装配精度要求高，施工现场维修条件差等，则仍以机械式为主。

应着手研究、运用电液控制技术，以实现液压挖掘机操纵的自动化。

1.3挖掘机的技术发展趋势

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。

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）开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。

为满足市政建设和农田建设的需要，国外发展了斗容量在0.25m³以下的微型挖掘机，最小的斗容量仅在

0.01m³。

另外，数量最的的中、小型挖掘机趋向于一机多能，配备了多种工作装置—

—除正铲、反铲外，还配备了起重、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锥、麻花钻、电磁吸盘等，以满足各种施工的需要。

与此同时，发展专门用途的特种挖掘机，如低比压、低嗓声、水下专用和水陆两用挖掘机等。

（2）迅速