毕业设计说明书参考模版_挖掘机工作装置设doc(编辑修改稿)

毕业设计说明书参考模版_挖掘机工作装置设doc(编辑修改稿)内容摘要：

掘机工作装置各主要结构力的分析与计算。 （ 5）挖 掘机工作装置各主要机构的强度校核。 设计的关键问题 （ 1） 关于挖掘机总体设计，就是各种整体参数和局部参数的计算，这中间就 包括动臂，斗杆及挖斗的主要参数的计算。 （ 2） 液压挖掘机工作装置各主要机构结构方案的确定，这包括几方面的内容，首先就是关于动臂和 斗杆的选型。 其次就是动臂，斗杆和挖斗的油缸的布置如何确定。 第三就是各个铰链点如何确定。 （ 3） 作用力的计算，这其中包括油缸的作用力，还有各种挖掘力。 （ 4） 各种强度的校核。 其中动臂的校核尤为重要，还有斗杆的强度校核。 5 设计过程中的已知参数 铲斗容量： 立方米 最大挖掘力 130KN 整体质量： 20 吨 工作装置液压回路最大压力： 34MP 最大挖掘半径： 米 最大挖掘高度： 米 最大挖掘深度： 米 最大卸料高度： 米 发动机功率： 98KW 发动机转速： 2300r/m 工作装置液压系统主参数的初步选择： 各工作油缸的缸径选择要考虑到液压系统的工作压力和“三化”要求以及初步估取的液压缸受力，初选动臂油缸内径 D1=120mm，活塞杆的直径 1 80d mm。 斗杆油缸的内径 D2=120mm，活塞的直径 2 80d mm。 铲斗油缸的内径 D3=80mm，活塞杆的直径 3 50d mm ，又由按经验 公式选各缸全伸长度与全缩长度之比 1 2 3     。 参照猫画虎任务书的要求选择工作装置液压系统的工作压力为 3 50d mm ，闭锁压力1 .1 3 7 .4P P Mp。 与相同类型的挖掘机相比可知动臂油缸的行程 1 1347L mm ；斗杆油缸的行程 2 1420L mm ；铲斗油缸的行程 3 1220L mm。 6 2 工作装置总体方案设计 机型选择及特点分析 本设计中，我选的 是单斗液压挖掘机，其工作装置采用反铲装置。 单斗液压挖掘机是一种采用液压传动并以一个铲斗进行挖掘作业机械，它是机械传动单斗挖掘机的基础上发展而来的，是目前挖掘机中重要的品种。 所用机型的适用范围 在建筑工程，交通工程，露天工程，水利施工及现代军事工程中都广泛采用，是各种土石方施工中重要的机械设备。 由液压挖掘机在构造和性能上有较多的优越性，因此近年来发展迅速，在中小型单斗挖掘机中，已取代了机械传动单斗挖掘机，成为工程机械的主要机种。 工作装置构成 铰接式反铲是单斗液 压挖掘机最常用的结构型式，动臂、斗杆和铲斗等主要部件彼此铰接，在液压缸的作用下各部件绕铰点摆动，完成挖掘、提升和卸土等动作，图 为挖掘机最常用的反铲工作装置 1油管 ； 2动臂 ； 3斗杆油缸 ； 4动臂油缸 ； 5铲斗 ； 6斗齿 ； 7侧齿 ； 8连杆 ； 9摇杆 10铲斗油缸 11斗杆 图 挖掘机反铲工作装置 挖掘机工作装置的大臂与斗杆是变截面的箱梁结构，铲斗是由厚度很薄的钢板焊接而成。 各油缸可看作是只承受拉压载荷的杆。 根据以上特征，可以对工作装 置进行适当简化处理。 则可知单斗液压挖掘机的工作装置可以看成是由动臂，斗杆，铲斗，动臂油缸，斗杆油缸，铲斗油缸及连杆机构组成的具有三自由度的 7 六杆机构，处理具体简图。 进一步简化图如。 图 工作装置的结构简图 1铲斗 2连杆 3斗杆 4动臂 5铲斗油缸 6斗杆油缸 图 工作装置结构简化图 挖掘机的工作装置经上面的简化后实质是一组平面连杆机构，自由度是 3，即工作装置的几何位置由动臂油缸长度 L斗杆油缸长度 L铲斗油缸长度 L3 决定，当 LL L3 为某一确定的值时，工作装置的位置也就能够确定。 8 动臂及斗杆的结构形式的初选 动臂结构形式的初选 动臂采用整体式弯动臂，这种结构形式目前应用最广泛，其主要特点是制造方便，成本低，质量轻，能有较大的动臂弯角，装载作效率高，挖掘深度也比较大；配用加长可调斗杆，可以很好地完成垂直壁面的挖掘作业，而且所挖掘的壁面平直整洁。 斗杆结构形式的初选 斗杆也有整体式和组合式两种，大多数挖掘机采用整体式斗杆。 在本设计中由于不需要调节斗杆的长度，故也采用整体式直斗杆。 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，具体结构如图 所示。 1动臂 2动臂油缸 1斗杆 2连杆机构 3铲斗 图 铲斗连接布置图 图 25 铲斗连接布置图 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。 如图 所示。 9 3 动臂机构 参数的计算及校核 动臂机构参数的确定 我是根据在前面的图 ，即工作装置的结构简图来计算出动臂，斗杆，连杆及铲斗的基本参数。 α 1 与 A 点坐标的选取 动臂的弯角 α 1 如图 所示，一般可取为α 1 =120176。 ～ 140176。 弯角太小会对结构强度不利。 般取α 1=120176。 由经验统计参考其它同斗容机型，初选牲参数 K3=,其中 423 41lK l 铰点 A 点坐标的选择： 由底盘和转台结构，并结合同斗容其它机型的测绘，初选： 4001300AAX mmY mm 1l 、 2l 与 3l 的计算 由统计分析可知，最大挖掘半径 R1 的值与 1l + 2l +3l 的值很接近，由已经给定的最大挖掘径 R1 和通过 3l 与 K1 计算与选取就可以得 到另外两个尺寸。 取 K1= 其中 11 2lK l 由经验公式知：取 33  其中 q 是斗容量 代入 q=： 3l =1448mm 最大挖掘半径 1 1 2 3R l l l   则 132 1 7 4 2 0 1 4 4 8 2 1 3 2 .8 61 1 1 .8Rll m mK    10 所以 1 1 2 1 . 8 2 1 3 2 . 8 6 3 8 3 9 . 1 5l K l m m    41 42ll与 的 计 算 参 看图 中可知，在△ CZF 中知道了α 13lK与 就可以容易的求得 41 42ll与。 41l 的计算公式如下： 141 23 3 141 21 2 c o s3 8 3 9 .1 51 1 .2 2 1 .2 c o s 1 2 0llKKl    代入数值可得： 41l = 4 2 3 4 1 1 . 2 2 0 1 2 . 0 2 2 4 1 2 . 0 2l K l m m    同样在△ CZF 中，由余弦定律得： 2 2 24 2 1 4 1394 2 4 22 2 2 2 2 24 2 1 4 1394 2 4 239c o s c o s22 4 1 2 . 0 2 3 8 3 9 . 1 5 2 0 1 0 . 0 2a r c c o s a r c c o s2 2 2 4 1 2 . 0 2 3 8 3 9 . 1 5a r c c o s 0 . 8 9 1 8 2 2 6 . 9l l lZF Clll l lllZC F          则解 上 式 可 得 同样可以得到 1 8 0 1 2 0 2 6 . 9 3 3 . 1Z C F         图 最大挖掘半径时动臂机构计算简图 11 5l的 计 算 动臂液压缸全伸与全缩时的力臂比 4K 按不同的情况选取，如前所述，专用反铲取 4K 〈 ，所以这里我取 4K =。 1 1 4 1m a x 2 m a xH 的 取 值 对 特 性 参 数 K 和 最 大 挖 掘 深 度 H 及 最 大 挖 掘 高 度 有 影 响， 1 1 4 1m a x 1 1 60KH 加 大 会 使 减 少 或 使 增 大 这 是 符 合 反 铲 作 业 要 求 因 此 基 本 用 作 反 铲 的 小 型 机 常 取 根据要求可以初选 11   斗杆液压缸全缩时 32 8CFQ   最大，如图 所示，常选  32 8m ax 160  ～ 180 根据本设计的要求可选择  32 8m ax 160   图 最大卸载高度时动臂机构计算简图 BCZ 取决于液压缸布置形式，如图 所示。 动臂又液压缸结构中这一夹角较小，可能为零。 动臂单液压缸在动臂上的铰点一般置于动臂下翼缘加耳座上， B 在 Z 的下面，初定 5BCZ   ，则在△ CZF 中可以得到： 2 3 3 . 1 5 2 6 . 1B C F Z C F B C Z            由图 得最大卸载高度的表达式为： 3 m a x 1 1m a x 1 1 2 2 3 2 m a x 1m a x 8 1 1 2 3s i n ( ) s i n ( 1 8 0 )CH Y l l l                   也可以写成以下式子： 12 3 m a x 5 1 1m a x 1 1 2 2 3 2 m a x 1m a x 8 1 1 2 3s i n s i n ( ) s i n ( 1 8 0 )AH Y l l l l                     （ 31） 由图 得到最大挖掘深度绝对值的表达式： 1m a x 1 1m i n 1 1 2 2 3s i n ( )CH Y l l l        也可以写成以下的表达式； 1m a x 3 2 1 1m i n 1 1 2 5 1 1s i n ( ) s i n AH l l l l Y          （ 32） 将式 （ 31） 和 （ 32） 相加，消去 5l 得： 1m a x 3 m a x 1 1m a x 2 1 1 2 1m i n 3 2 m a x 1 1 8 2 1 1 1 1m i n 2 2s i n ( ) s i n ( ) s i n ( )H H l l l l                         （ 33） 同时令 11 2A  8 3 2 m a xBA    根据以上求得的数据代入得，可知： 6 2 .5 2 6 .1 8 8 .68 8 .6 1 6 0 7 1 .4AB             将 A 与 B 的值代入到式 （ 33） 中则得到以下式子：    1 m a x 3 m a x 1 1 m a x 1 m i n 2 1 m a xs i n ( 8 8 . 6 ) s i n ( 8 8 . 6 ) s i n ( ) 1 0H H l l B             （ 34） 又知特性参数： 1max4 1 1minsinsinK  （ 35） 则有关 1 m a x1 m i n4121 m a x1 m in 2241s ins ins inc o s 1 ( )KK （ 36） 将式（ 36）代。