液压挖掘机反铲工作装置设计开题报告.doc

毕业设计（论文）开题报告题目液压挖掘机反铲工作装置设计专业名称机械设计制造及其自动化班级学号学生姓名指导教师填表日期2011年5月20日一、选题的依据及意义：液压挖掘机反铲挖掘装置大大改善了挖掘机的技术性能，挖掘力大、牵引力大，机器重量，传动平稳，作用效率高，结构紧凑。液压挖掘机反铲工作装置主要用于挖掘停机面以下的土壤，如挖掘沟壕、基坑等，其挖掘轨迹取决于各液压缸的运动及其组合。反铲液压挖掘机的工作过程为，先下放动臂至挖掘位置，然后转动斗杆及铲斗，当挖掘至装满铲斗时，提升动臂使铲斗离开土壤，边提升边回转至卸载位置，转斗卸出土壤，然后再回转至工作装置开始下一次作业循环。动臂液压缸主要用于调整工作装置的挖掘位置，一般不单独直接挖掘土壤；斗杆挖掘可获得较大的挖掘行程，但挖掘力小一些。转斗挖掘的行程较短，为使铲斗在转斗挖掘结束时装满铲斗，需要较大的挖掘力以保证能挖掘较大厚度的土壤，因此挖掘机的最大挖掘力一般由转斗液压缸实现的。由于挖掘力大且挖掘行程短，因此转斗挖掘可用于清除障碍或提高生产率。在实际工作中，熟练的液压挖掘机人员可根据实际情况，合理操纵各个液压缸，往往是各液压缸联合工作，实现最有效的挖掘作业。工作装置是工程机械进行生产作业的装置，该装置直接影响到整机的生产率和经济性，因此合理的设计有着重大意义，尤其是土方工程机械，作业过程中动力装置的大部分能量消耗在挖掘土壤上。由于工作装置的重量和成本只占整个机械的很小部分，因此，要降低挖掘土壤的能耗，提高效率，从研究工作装置入手，在通常情况下，仅耗用较少的材料和费用就能明显地提高机械的性能，而机械的结构无需作重大改变。工程施工对工程机械的工作装置提出的高效、多能，能适应各种作业条件的要求，促使工作装置在结构形式和材料选用上不断提高改进，许多工作装置的操纵已采用液压伺服系统或自动控制，是机械的操纵力大大减小，生产效率利用显著提高，取得了良好的效果。在众多的工作装置中，装载机的工作装置的设计具有一定的典型性二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：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。我国的挖掘机生产起步较晚，从1954年抚顺挖掘机厂生产第一台斗容量为1m3的机械式单斗挖掘机至今，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。新中国成立初期，以测绘仿制前苏联20世纪3040年代的W501、W502、W1001、W1002等型机械式单斗挖掘机为主，开始了我国的挖掘机生产历史。1967年开始，我国自主研制液压挖掘机。早期开发成功的产品主要有上海建筑机械厂的WYl00型、贵阳矿山机器厂的W4-60型、合肥矿山机器厂的WY60型挖掘机等。随后又出现了长江挖掘机厂的WYl60型和杭州重型机械厂的WY250型挖掘机等。它们为我国液压挖掘机行业的形成和发展迈出了极其重要的一步。到20世纪80年代末，我国挖掘机生产厂已有30多家，生产机型达40余种。但总的来说，我国挖掘机生产的批量小、分散，生产工艺及产品质量等与国际先进水平相比，有很大的差距。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0.1-15m³；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。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。例如，中国第一拖拉机工程机械公司、广西玉柴股份有限公司、柳州工程机械厂等。这些企业经过几年的努力已达到一定的规模和水平。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0.1-15m3；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。工业发达国家的挖掘机生产较早，法国、德国、美国、俄罗斯、日本等是斗容量3.5-40m3单斗液压挖掘机的主要生产国，从20世纪80年代开始生产特大型挖掘机。例如，美国马利昂公司生产的斗容量50-150m3的剥离用挖掘机，斗容量132m3的步行式拉铲挖掘机；B-E(布比赛路斯一伊利)公司生产的斗容量168.2m3的步行式拉铲挖掘机，斗容量107m3的剥离用挖掘机等，是世界上目前最大的挖掘机。从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。三、研究内容及实验方案：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挖掘机工作装置的总体设计。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，其中最主要的有反产装置，正铲装置，起重装置和抓斗装置等。而同一种装置也可以有许多种结构形式，有的多达数十种，以适应各种不同的作业条件。主要设计的内容有动臂及斗杆的结构形式。动臂是工作装置中的主要构件，斗杆的结构型式往往取决于动臂的结构型式。反铲动臂可以分为整体式和组合式两类。整体式动臂有直动式和组合式两类。直动式臂结构简单，轻巧，布置紧凑，主要用于悬挂式挖掘机。采用整体式弯动臂有利于得到较大的挖掘深度，它是专用反铲装置的常见形式。整体式弯动臂在弯曲处的结构形式和强度值得注意，近年来悬挂式挖掘机出现了小弯臂的结构形式，是直动臂的改良，动臂的箱型结构可以不用开口，动臂和斗杆油缸及管路的布置也比较方便。整体式动臂结构简单，价廉。刚度相同时结构重量较组合式动臂轻。它的缺点是替换工作装置较少，通用性较差。而组合式动臂有以下优点：（1）工作尺寸和挖掘力可以根据作业条件的变化调整。（2）较合理的满足各种类型作业装置的参数和结构要求。（3）装车运输比较方便。综上选用组合式方案2挖掘机的工作装置详细的机构运动学分析。通过研究平面四杆机构的运动分析与曲柄滑块机构的规律，综合利用作图法与解析法，得出各构件的长度与位置。作图法精度不够，只是一种近似的计算方法。3工作装置各部分的基本尺寸的计算和验证。动臂机构参数的选择（1）动臂机构的铰点位置的选择。（2）动臂液压缸作用力及闭锁力的确定斗杆机构参数的选择确定斗杆液压缸的铰点位置，行程及力臂比时应该考虑以下因素：（1）保证斗杆液压缸产生足够的斗齿挖掘力。（2）保证斗杆液压缸有必要的闭锁能力。（3）保证斗杆的摆角范围。铲斗机构的参数选择反铲铲斗及机构有四杆机构的，也有六杆机构的。作为机构的杆长参数一般都预先选定。这些参数必须满足以下要求：（1）铲斗的转角范围（2）铲斗机构的载荷分析4工作装置主要部件的结构设计。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。二设计方案反铲装置的合理设计问题至今尚未理想的解决。以往多按经验，采用统计和作图试凑的方法，现在则尽可能采用数解分析方法，并利用电子计算机辅助设计。反铲方案的选择主要依据是设计任务书规定的使用要求，据以决定工作装置是通用或是专用。此处确定为通用工作装置。以反铲为主的通用装置应保证反铲使用要求，并照顾到其他装置的性能。专用装置应根据作业条件决定结构方案，在满足主要作业条件的同时照顾其它条件下的性能。设计方法主要是通过利用经验公式计算设计量，动臂，斗杆，转斗。将计算得到的设计量带入精确的计算公式来验证设计量是否得当。若有出入，则再修改设计量。直到由设计量计算出的最大挖掘深度，挖掘半径。最大卸载高度与给定的参数相吻合。具体步骤如下1动臂及动臂液压缸的布置确定用组合式或整体式动臂，以及组合式动臂的组合式方式，确定动笔液压缸的布置为悬挂式或是下置式。2斗杆及斗杆液压缸的布置确定用整体式或组合式斗杆，以及组合式斗杆的组合方式或整体式斗杆是否采用变铰点调节。3确定动臂与斗杆的长度比，及特性参数K1=L1/L2。对于一定的工作尺寸而言，动臂与斗杆之间的长度比可以在很大的范围内选择。一般当K12时称为长动臂短斗杆方案，当K11.5时属于短动臂长斗杆方案。K1在1.52之