反铲挖掘机工作装置设计.docx

1、反铲挖掘机工作装置设计机械设计说明书设计题目：反铲单斗液压挖掘机工作装置设计学号：20097588 指导老师：冯鉴09工程机械2班一.机械原理设计任务书 21设计题目简介 21.2设计任务 2二单斗液压挖掘机结构简图 33.设计中小型液压挖掘机结构参数一览表（参照下图） 53单斗液压挖掘机结构儿何参数详表 53.2斗容量为0.25 m3的小型单斗液压挖掘机结构详细参数 64.确定下列所给满足要求的结构参数 84.1确定长度与角度结构参数 84.2斗形参数的选择 114.3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431最大挖掘深度 114.3.2最大挖掘半径 12433最大卸

2、载高度 13动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸运动参数确定 145.1动臂液压缸 155.2斗杆液压缸 155.3铲斗液压缸 16六七机构自由度分析 17仿真 18机构搭建图 1920参考文献:般新资料推移完成日期：年月R 指导教师 1.机械原理设计任务书学生姓名舒康班级09工机2班学号设计题目：反铲液压挖掘机工作装置设计1设计题目简介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。反铲装置是液圧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

3、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。设计数据与要求题号铲斗容量挖掘深 度挖掘髙 度挖掘半 径卸载高度铲斗挖掘力B0. 38 m34. Im7. 35 m6. 77 m4. 95 m54. 86KN1.2设计任务1、 绘制挖掘机工作机构的运动简图，确定机构的自山度，对其驱动油缸在儿种 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对执行机构进行运动仿真，并画岀输出机构的位移、 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

4、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。2.单斗液压挖掘机结构简图 来 仁 3.设计中小型液压挖掘机结构参数一览表（参照下图）3单斗液压挖掘机结构几何参数详表序铲机枚自身几何務数表 2 4构 粗 成参收分矣铲 斗4 杆动 Wn 体符 号 您 义朋蛤禺数g=Q乙如MH, g=mn 山严 HN, AQK.e l,= KH- = U = EF, lFGJEG, “产 GN 仏FN. q=NQl - CF.=CD, lr=C B. = DF. G=BFl4CP ICAt rir-c. ,rlft.?r, 4c： 匚雄#衿敷a严上NMTf,

5、aH = AWa严厶EFG, a$ ui 厶G N F 9 j厶GFN. 5 =厶 NQF. a.uNFQa. 乂BCF, a3 yDFCOu a- v 7 CP煤8:1参数分类机 沟 tfl 成常 斗 斗 杆M 骨 机 什样 号 宏 文WftcK：=-, GK* =- G*er, C2Fj b=WOnK|詁几备 itg卅杆丘G动rr长 r动z他&挂式SJ各工作液压缸运动空数的意义见表25。反铲工作港压缸运动參融表 25液压缸甘先 & 文的时力全 /K* 全搐力行全伸长皮 全伸力皙W tt J ftft IT 号上L65. .-斗朴酒任虹LS7a 1刖叽备铲斗液压缸AL,$EV人,B 1 1.

6、人II Q53.2斗容量为0. 25 m3的小型单斗液压挖掘机结构详细参数1动臂液压缸厶min = 1109 mm，厶max = 1774 ITUn，行程665mm斗杆液压缸 Limin - 1116. 8 mm, Lamax- 1787 mm,行程 670mm 铲斗液丿 I.缸 Limin 850mm, Lsmax 二 136Omm,仃程 51 Omm2.选择主参数：标准斗容量（mJ为0.25 m机器重量（t）为6 t。发动机功 率（kw）取为59 kwo3.主要参数：反铲最大挖掘深度（m） 5.8 mo最大挖掘半径（m） 6m。最大挖 掘力不少于（KN） 160 KNo工作次数（s） 4-

7、7次/min。名称代号值/mm动臂长度CFh3400斗杆长度FQ121700铲斗长度QV900动臂一底盘钱点C与动臂油缸一底盘狡点P间垂直距离462.7动臂一底盘钱点C与动臂油缸一底盘狡点P间距离1,534.3动臂一底盘钱点C与斗杆油缸一斗杆油缸下狡点D间距离2163动臂一底盘钱点C与动臂油缸一动臂油缸上狡点B间距离1459动臂一斗杆油缸狡点D与动臂一斗杆狡点F间距离1470.6斗杆一斗杆油缸狡点E与动臂一斗杆狡点F间距离409斗杆一铲斗油缸狡点G与动臂一斗杆狡点F间距离Ao871斗杆一斗杆油缸钱点E斗杆一铲斗油缸狡点G与动臂间距离n608结构差异，实为同一点缺省摇杆一铲斗油缸较点M/H与摇杆

8、一斗杆狡点N间距离407摇杆一铲斗油缸较点M/H与摇杆一斗杆狡点N间距离407斗杆一铲斗油缸狡点G与摇杆一斗杆狡点N间距离1249动臂一斗杆狡点F与摇杆一斗杆狡点N间距离1400动臂一底盘铁点C与左履带中心I点间距离缺省结构上无此尺寸缺省动臂一底盘狡点C与右履带中心T点间距离缺省动臂一斗杆狡点F与铲斗一斗杆较点Q间距离1700铲斗一斗杆狡点Q与摇杆一斗杆较点N间距离bi300动臂油缸一动臂钱点B与动臂一斗杆狡点F间距离/222148结构上无此尺寸缺省连杆一铲斗狡点K与铲斗一斗杆狡点Q间距离270连杆一铲斗狡点K与铲斗齿尖V间距离1206结构上无26、27、28缺省摇杆一铲斗油缸狡点M/H与连杆

9、一铲斗较点K间距离/西352动臂一斗杆狡点F与摇杆一斗杆较点N间距离350结构上无131-137尺寸缺省C点X坐标投影J与右履带中心T点间距离缺省C点X坐标投影J与左履带中心I点间距离缺省结构上无此尺寸缺省下动臂长CZ1407上动臂长ZF2321动臂弯角&CZF二？ =130ai130NBCF =a2 =20。ZDFC =a3 =29.3。ZEFG 二勺 “00。ZGNF 二乙=15ZGFN 二& =60ZNQF =a7 =3ZNFQ =8 =T结构上无色尺寸ZKQV =a10 =110NCAP =an =60ZACP=an=3094.确定下列所给满足要求的结构参数题号铲斗容 量挖掘深 度挖掘

10、高 度挖掘半 径卸载高度铲斗挖掘力B0.38 m34.1 m7.35 m6.77 m4.95 m54.86KN4确定长度与角度结构参数整机质量计算公式：m=2179+20147q=2179+20147*0.38=9834.86kg=9.835t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严也施，根据设计中小型液压挖掘机结构参数，利用上述公式通过matlab可解得以下结 构参数：名称代号值/m动臂长度CF4.009斗杆长度FQ122.0045铲斗长度QV1.0612动臂一底盘狡点C与动臂油缸一底盘狡点P间垂直距离厶0.5456动臂一底盘铁点C与动臂油缸一底盘狡点P间距离/、0.63

11、动臂一底盘狡点C与斗杆油缸一斗杆油缸下狡点D间距离2.5504动臂一底盘铁点C与动臂油缸一动臂油缸上狡点B间距离1.7203动臂一斗杆油缸狡点D与动臂一斗杆狡点F间距离1.734斗杆一斗杆油缸狡点E与动臂一斗杆狡点F间距离0.4823斗杆一铲斗油缸狡点G与动臂一斗杆狡点F间距离Ao1.027斗杆一斗杆油缸较点E斗杆一铲斗油缸铁点G与动臂间距离n0.7169结构差异，实为同一点In缺省摇杆一铲斗油缸狡点M/H与摇杆一斗杆狡点N间距离0.4799摇杆一铲斗油缸狡点M/H与摇杆一斗杆狡点N间距离0.4799斗杆一铲斗油缸狡点G与摇杆一斗杆狡点N间距离1.4727动臂一斗杆狡点F与摇杆一斗杆狡点N间距

12、离1.6507动臂一底盘狡点C与左履带中心I点间距离*缺省结构上无此尺寸缺省动臂一底盘狡点C与右履带中心T点间距离，】9缺省动臂一斗杆狡点F与铲斗一斗杆较点Q间距离202.0045铲斗一斗杆狡点Q与摇杆一斗杆狡点N间距离1.0.3537动臂油缸一动臂狡点B与动臂一斗杆狡点F间距离* 2.5327结构上无此尺寸缺省连杆一铲斗铁点K与铲斗一斗杆狡点Q间距离0.3184连杆一铲斗狡点K与铲斗齿尖V间距离1.422结构上无26、27、28缺省摇杆一铲斗油缸钱点M/H与连杆一铲斗狡点K间距离0.415动臂一斗杆狡点F与摇杆一斗杆狡点N间距离0.4127结构上无31 37尺寸缺省C点X坐标投影J与右履带中

13、心T点间距离缺省C点X坐标投影J与左履带中心I点间距离缺省结构上无此尺寸缺省下动臂长CZg1.659上动臂长ZF2.7367动臂弯角NCZF =, =130ai130ZBCF 二=209NDFC =a3 =29.3。ZEFG 二勺=100。ZGNF =z5 =15ZGFN =条=60ZNQF =a7 =3ZNFQ =tz8 =T结构上无5尺寸ZKQV 二如=110。NCAP =al =60ACP=a12=304.2斗形参数的选择斗容量q、平均斗宽B、转斗挖掘半径R和转斗挖掘装满转角20 （取为95 ）四者之间有以下儿何关系：q = 0.5 x R2B（2（p - sin 2（p）Ks取土壤松散

14、系数Ks =1.25, R=0.95,得B=1.018米。转斗挖掘时挖掘米容积的土所耗的能量称为转斗挖掘能容量，用符号E表示。取 心=1.5,心=0.07。得：吓-以叱+他 0-1.5血20 + 20曲卩587KB - 2卩-sin 2 3 2卩-sin 2式中，K挖掘过程中考虑其它因素影响的系数。4.3最大挖掘深度、停机面最大挖掘半径、最大卸载高度、最大挖掘高度的计算4.3.1最大挖掘深度当下置动臂油缸全缩，FQV三点同一直线并处于垂直状态时得到最大挖掘深度, 如图2-49： 2-49最大挖掘棵度时动秤机构计算简图最大挖掘深度：Hlmax=/3+/2+/I sing】- q丽+色）一人sin

15、 a】i - YA解得：qiin=43432最大挖掘半径当斗杆油缸全缩，FQV三点同一直线，而且乙.=0时可以得到停机面最大挖掘半径，如图27：图2-30最大挖掘半径及停机面最大挖掘半径计算简图omax = Xy =、临Yc + 厶o=6.77mYc = h= 1.3498m，/ =CV = /,2 +(/2 +/3)2-2xl x(/2 +/3)xcos(a32max-a8)得到：Smf 133.64.3.3最大卸载高度当下置动臂油缸全伸，斗杆油缸全缩，QV连线处于垂直状态时，可得到最大卸 载高度，如图2-48：图2-48城大卸载高度时动臂机构计算简图臂较离地高度系数kno范围0.6-0.7

16、取kno =0.63,所以根据线尺寸参数：L, - kn /G 得：臂较离地高度h= 1.3498m ,Ya= h-Z4=1.3498-0.5456=0.8402m最大卸载高度：smax = ri+/5sinaI1+/1 Sin（9lmax-n-2） + /2 sin（a32max + lmax-a-a2-180）-/3解得：九1516最大挖掘高度max = + 4 sin aw + 人 SilUGmsix _ _ 色）+（，2 + ） Sin（Qf32max + Oimiix _ Qg _ 务_ 色 一 ）=6.4 lm5.动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸运动参数确定5动臂液压缸计算厶W

17、摆角范围叽0171 mm / ? + / 5 I sofa=C 氏=arccos( mai :动臂的摆角范围为/ + /2 - 7 a = C52=arcc0s( 2x/tX/$max = icai i mm山上面公式解得：厶 max 二 2.294m，厶 niin = l33m , max = l&65.2斗杆液压缸（三）斗杆的运动斗杆的位置参数是厶和乙的函数。这丄暂先图225斗杆机袴整角计第简图I寸论斗杆相对于动臂的运动，也即只考虑的影 响。斗杆机构与动臂机构性质类似，它们都&四逹 杆机构，但连杆优不同。任动臂机构中一用4A G,在斗杆机构中一叙,儿。1 斗杆相对于动臂的摆角范出血“小由图

18、225得min =360)-Q，4-6-Q，S-32max- =36-r，&2nuu = 120 由上面公式可计算出：Limin= L374m，厶maxP.OWm , 05=83.95.3铲斗液压缸综合以往经验并对铲斗机构加以估算，因此给出妙135, 在AGIVIN中，由余弦定理可计算得到：厶min= 1.183m ,厶max=1.844m6.机构自由度分析计算机构自由度:F = 3n-2PL-PH活动构件数h=11,单狡数13个，复狡1个，所以，巴= 15,匕=0,由上面公式可得自由度F=3X 112X15=3.-2K3彥” 二翼叫金&玄Aviy 1KJy占養APE集-)彥 皐川叫=好吕邑好

19、nsBV 工果？审：番二& -$-.rm【K一.不 翼叫左早* . I:B1.:-.A7r滂冷 一呆風c.,1a;!匕爲【衣2滲；-pir、占：r电二*-3莎-谡S5.置弓可S% &X*n卜*Ar爭sA)2aHI ssi$ a1|s.*:$二02予弘为 2 mAsvvi A-V2 丄 不您2-*,二办=*-査3& ( 叫上V2-AVST7 谬AMVOi 3- -1 、 -用 SJgvx盒 *7034 - $:M;T常* 借3彥- T 林一F、誉：舀AAnE3为- 取：&:卞笆AEIe*帘3彥.- (匕来gjwr:一4=$0 - WB.* A-*w w- -巔H晶厉0 - BSK 孙3* -SS

20、FX I ; Fd 医 一 6X 冈乜CD1- saw 3 R ss .i i s-oss-ox八.机构搭建图九.心得和体会一开始拿到题后，脑袋一片空口，由于图书馆此书藏量有限，很多书已被 借完，然后我在网上找到有关单斗液圧挖掘机的教材和一些相关论文，然后详细 研究，再加以总结，不断改进，终究在很多努力下，得以解出具体参数，接下来 运用solidworks进行仿真，我在仿真上耗费了大量时间，终于能够实现其运动， 但是最终遇到了一个大难题，运用solidworks中的motion插件进行运动分析时, 始终出现错误，软件所列出的错误，而运动模型中根本不具有，因为模型的仿真 运动并没有出现任何问题，我尝试过很多次，向很多同学请教过，但是还是没结 果，因此未能画岀输岀机构的位移、速度、和加速度线图，请冯老师多多指教！十.参考文献:1.同济大学,太原重型机械学院等编著.单斗液压挖掘机.北京：中国建筑工业 出版社.1983:P59-1112.唐金松主编.简明机械设计手册.上海：上海科学技术出版社.2000： P41-733冯鉴，何俊，雷智翔主编.机械原理.四川：西南交通大学出版社.200&P11-184.何挺继，朝勇主编.现代公路施工机械.北京：人民交通出版社.1999:P66-74