英语翻译.doc

WY100液压履带挖掘机总体及工作装置设计及运动仿真【8张CAD图纸和说明书】

收藏

压缩包内文档预览:
预览图 预览图 预览图 预览图 预览图 预览图 预览图 预览图 预览图 预览图 预览图
编号:10404715    类型:共享资源    大小:84.31MB    格式:RAR    上传时间:2018-08-08 上传人:俊****计 IP属地:江苏
40
积分
关 键 词:
wy100 液压 履带 挖掘机 总体 整体 工作 装置 设计 运动 仿真 cad 图纸 以及 说明书 仿单
资源描述:

摘要

液压挖掘机是工程机械的重要产品之一,具有较高的技术含量。工作机构是液压挖掘机的主要装备,机构各铰点以及其具体结构的设计将是决定工作机构性能水平的重要因素,决定了液压挖掘机的工作性能,影响其最终使用性能的好坏,所以对液压挖掘机工作机构的研究是十分有必要的。液压挖掘机的主要特点为:能无级调速且调速范围大,能得到较低的稳定转速,快速作用时,液压元件产生的运动惯性小,加速性能好,并可作高速反转,传动平稳,结构简单,可吸收冲击和振动,操纵省力,易实现自动化控制,易于实现标准化、系列化、通用化。

本次设计的题目是WY100液压履带挖掘机总体及工作装置设计及运动仿真。这种类型的挖掘机与其它类型的挖掘机相比,因有良好的性能而应用最广,对松软地面或沼泽地带还可采用加宽、加长以及浮式履带来降低接地比压。

本次设计完成的主要任务有:挖掘机的类型及发展概况、液压挖掘机的总体设计液压挖掘机工作阻力的计算、液压挖掘机工作装置的设计、液压挖掘机工作装置的受力分析和强度校核、挖掘机工作装置液压系统的设计、挖掘机工作装置的运动仿真

本次设计的主要参数是斗容量1.0m3,它属于中小型液压挖掘机,主要设计挖掘机的工作装置及进行运动仿真。挖掘机的工作装置是直接完成挖掘任务的装置,本设计对工作装置的各个组成部分进行了较为详细的设计,这其中包括了动臂、斗杆和铲斗及其驱动装置的设计。

在设计中,采用了履带式行走装置,来满足要求。上部转台是全回转式,因此它可在一个更大的范围内工作。又因采用液压传动控制而使整机性能得以改善。与机械式挖掘机相比,其挖掘力提高到2~3倍,整机质量为25吨,最大卸载高度约为4.53m,最大挖掘深度5.99m,最大挖掘半径约为9.795m,从中可以看出整机作业能力有了很大的改进,不仅挖掘力大,且机器重量轻,传动平稳,作业效率高,结构紧凑。 

关键词:液压挖掘机 工作装置 液压系统 运动仿真








ABSTRACT

Construction machinery hydraulic excavator is one of the most important products which has high technical content. Working mechanism is the main equipment of hydraulic excavator, each joint point and the design of the concrete structure are important factors to decide the working mechanism of the performance level, determining the working performance of hydraulic excavator, which influence the use performance is good or bad, so the research of hydraulic excavator is very necessary. The main characteristics of hydraulic excavator is as follow: It has a stepless speed regulation and wide speed range, it can obtain stable low speed, when action quickly, the hydraulic parts produce a small inertia and good acceleration performance, and it can be used for high speed reversal, produce smooth transmission, simple structure, can absorb the impact and vibration, labor-saving operation, it is easy to control automatically and realize the standardization, seriation and generalization.

The topic of the design is the design of WY100 hydraulic crawler excavator overall and the working device and motion simulation for the working device. Compared with the other types of excavator this type of excavator have good performance so used widely, it can reduce ground pressure by widening, lengthening and floating crawler for soft ground or marshes. The main tasks of the design are: Types and the development of the excavator, the overall design of hydraulic excavator, the working resistance calculation of the hydraulic excavator, the design of the working device ,stress analysis and strength check calculation of the working device, the hydraulic system design of the excavator working device , the motion simulation of excavator working device

The main parameter of the design is bucket capacity 1.0m3, it belongs to the small and medium-sized hydraulic excavator, the main tasks are the design and motion simulation of working device of excavator. The working device is the equipment that completes the task of mining directly, all the design of the work device components are designed in detail including the design of the boom, stick and bucket and a driving device.

This design used the crawler walking device to meet the requirements of the excavator. The upper part of the excavator is a full rotation swivel table so it can work in a greater scope. Because of the use of hydraulic drive control and make the machine performance can be improved. Compared with the mechanical excavators, the mining capacity increased to 2 ~ 3 times, the quality of the machine is 25 tons, the maximum discharge height is about 4.53M, the maximum digging depth is 5.99M, maximum digging radius of about 9.795m, can be seen from the operation ability has been greatly improved, not only the mining capacity but the light weight, smooth transmission, high efficiency and compact structure.

Keywords: hydraulic excavator   working device   hydraulic system   motion simulation


目录

第1章 绪论··················································································1

 1.1挖掘机作用及其发展概况································································1

 1.2挖掘机的分类·············································································2

1.3单斗液压挖掘机的特点、类型····························································3

1.4设计题目简介·············································································4

第2章 总体设计············································································8

2.1 总体设计内容及原则····································································8

2.2 选择确定总体参数·······································································8

第3章 挖掘机工作阻力·································································15

3.1 工作液压缸的理论挖掘力·····························································15

3.2 整机挖掘力·············································································16

3.3整机实际挖掘力·········································································17

第4章 工作装置设计····································································18

4.1 设计要求················································································18

4.2 反铲工作装置结构方案的确定························································18

4.3铲斗设计·················································································24

4.4动臂机构设计············································································27

4.5斗杆机构的设计·········································································31

4.6铲斗连杆机构的设计····································································32

第5章 工作装置受力分析和强度验算··············································35

5.1铲斗及铲斗连杆机构分析······························································35

5.2斗杆及斗杆机构分析····································································36

5.3动臂及动臂机构分析····································································43

第6章 工作装置液压系统设计························································49

6.1挖掘机工况特点和对液压系统的要求·················································49

6.2液压系统主要类型和特点······························································51

6.3液压挖掘机的基本回路和辅助回路····················································52

6.4液压系统图··············································································54

第7章 运动仿真···········································································56

7.1 引言·····················································································56

7.2 Solidworks模拟仿真的基本概述······················································56

7.3 Solidworks动画模拟仿真的概述······················································57

7.4 液压挖掘机工作装置的三维实体建模················································57

7.5 液压挖掘机工作装置的三维实体装配················································62

第8章 毕业设计小结····································································64

第9章 致谢·················································································66

参考文献·····················································································67


第1章绪论

1.1 挖掘机的作用及其发展概况

液压挖掘机是在机械传动挖掘机的基础上发展起来的。它的工作过程是以铲斗的切削刃切削土壤,铲斗装满后提升、回转至卸土位置,卸空后的铲斗再回到挖掘位置并开始下一次的作业。因此,液压挖掘机是一种周期作业的土方机械。

液压挖掘机与机械传动挖掘机一样,在工业与民用建筑、交通运输、水利施工、露天采矿及现代化军事工程中都有着广泛的应用,是各种土石方施工中不可缺少的一种重要机械设备。

在建筑工程中,可用来挖掘土坑、排水沟,拆除废旧建筑物,平整场地等。更换工作装置后,可进行装卸、安装、打桩和拔除树根等作业。

在水利施工中,可用来开挖水库、运河、水电站堤坝的基坑、排水或灌溉的沟渠,疏浚和挖深原有河道等。

在铁路、公路建设中,用来挖掘土方、建筑路基、平整地面和开挖路旁排水沟等。

在石油、电力、通信业的基础建设及市政建设中,用来挖掘电缆沟和管道等。

在露天采矿场上,可用来剥离矿石或煤,也可用来进行堆弃、装载和钻孔等作业。

在军事工程中,或用来筑路、挖壕沟和掩体、建造各种军事建筑物。

所以,液压挖掘机作为工程机械的一个重要品种,对于减轻工人繁重的体力劳动,提高施工机械化水平,加快施工进度,促进各项建设事业的发展,都 起着很大的作用。据建筑施工部门统计,一台斗容量1.0m3的液压挖掘机挖掘Ⅰ~Ⅳ级土壤时,每班生产率大约相当于300~400个工人一天的工作量。因此,大力发展液压挖掘机,对于提高劳动生产率和加速国民经济的发展具有重要意义。

挖掘机械的最早雏形,主要用于河道。港口的疏浚工作,第一台有确切记载的挖掘机械是1796年英国人发明的蒸汽“挖泥铲”。而能够模拟人的掘土工作,在陆地上使用的蒸汽机驱动的“动力铲”于1835年在美国诞生,主要用于修筑铁路的繁重工作,被认为是现代挖掘机的先驱,距今已有170多年历史。1950年,德国研制出世界上第一台全液压挖掘机。由于科学技术的飞速发展,各种新技术、新材料不断在挖掘机上得到应用,尤其是电子技术和信息技术的应用使得液压挖掘机在作业效率、可靠性、安全性和操作舒适性以节能、环保等方面有了长足的进步。目前液压挖掘机已经在全世界范围内得到广泛应用,成为土石方施工不可缺少的重要机械设备。


内容简介:
河北建筑工程学院毕业设计(论文)外文资料翻译系别: 机械工程系 专业: 机械设计制造及其自动化 班级: 机 094 姓名: 肖海那 学号: 2009307402 外 文 出 处 : Cutting tool applications 附 件 : 1、 外 文 原 文 ; 2、 外 文 资 料 翻 译 译 文 。指导教师评语:签字: 年 月 日注:请将该封面与附件装订成册。2、外文资料翻译译文智能化液压挖掘机的研究与应用戴群亮 章二平 蔡登生摘要 为了提高液压挖掘机的操作效率,降低能量消耗,减轻液压挖掘机驾驶者的工作强度,加强故障诊断,加强液压挖掘机的远程监控,实现配件的最佳化配置,满足现代建设的需要,智能化液压挖掘机应运而生并且得到了很快的发展。这篇文章介绍了智能化液压挖掘机的构成,并且调查了液压挖掘机工作设备的轨道操纵装置以及液压挖掘机泵和发动机之间功率匹配操纵装置。远程监控和故障诊断方面的系统已经很发达了。实际的应用程序揭示智能化液压挖掘机是高度自动化的智能化的并且信息化的,而且享有例如相当强大的性能相当高的操作效率和经济效率这样的优势。关键字:液压挖掘机 智能控制 立基于全球定位系统/通用分组无线业务 故障诊断1 介绍作为建造机械装置的一种主流产品,液压挖掘机在工业和公民的建筑、交通设施、水利设施、水力发电设施和军事设施建设中起到了重要的作用。在国家经济可持续发展中,对于挖掘机的需求将会逐年地增长很大的利润。在 2004 年,我国的挖掘机产量达到了27500 台,占世界产量的 27.8。现在关系到环境保护和能量保护的问题已经引起了广大公众的关注。结果,对于液压挖掘机的可靠性、经济效率、功能和自动化提出了更高的要求。但是目前市场上可利用的液压挖掘机有以下缺点:(1)自动化程度低;当使用液压挖掘机平整场地或挖掘沟渠时,由于驾驶员不得不同时控制吊杆、动臂和铲斗,工作强度是相当高的,并且他还被要求技术熟练。(2)当液压挖掘机正在运行中时,如果液压系统消耗的功率超过发动机的额定功率,发动机就会停转甚至烧毁。在这种情况下挖掘机的操作性能不能达到最佳状态,燃料消耗就会增加。(3)由于它复杂的结构和极端的操作环境,液压挖掘机有一个相当高的故障率。无论何时发生故障,维修人员不得不尽最大努力确定引起故障的原因,那就意味着挖掘机将停止服务很长时间,因此使使用者蒙受巨大的经济损失。(4)因为挖掘机不能被远程监控和管理,挖掘机的合理分配就不能实现并且不能满足现代建设的需求。由于电脑技术和智能控制技术的广泛应用,建造机械装置已经从液压控制类型发展为数字化类型,它简化了结构易于控制并且更加智能。举个例子,由日本小松制造的 PC300 液压挖掘机在安装在吊杆、动臂和铲斗的倾斜角传感器的帮助下可获得三维轨道控制能力,其它的由沃尔沃、卡特、小松和日立制造的液压挖掘机由于安装了全球定位系统可以进行远程监控。智能化液压挖掘机是高度智能的、自动化的和信息化的。它的智能主要体现在以下方面:它实现了自动化实现了工作设备的轨道控制,实现了发动机和液压泵之间的自适应功率匹配控制,实现了远程数据传输远程监控和远程管理,还实现了故障诊断和维修。2 智能化液压挖掘机系统的构成图 1 智能化液压挖掘机的系统组成如图 1 所示,智能化液压挖掘机系统由控制器、全球定位系统、通用分组无线业务、远程伺服器、监控器和便携式故障诊断系统等等组成。2.1 控制器图 2 控制器原理图如图 2 所示,控制器由信号获得模块、功率驱动器模块、监控模块和 GPS/GPRS 模块组成,并且以一个数字化信号处理器作为其核心控制单元。信号获得模块通过外围的传感器测量倾斜角、压力、速度和温度,这些信号通过模拟数字记录器后被发送到控制器,通过这种方式,挖掘机的实时信息就获得了。监控器用来展示主要运行参数例如发动机转速、发动机油温油压和冷却水温度,展示故障编码并在挖掘机运行条件的基础上发出警报,以数字或图形的形式展示铲斗位置和姿势的实时信息。由于控制器与控制区域网络中的其它部分相通编码,大量的电报就被分配了,因此提高了信号控制可靠性和抗干扰能力。与液压挖掘机运行环境相适应的 CAN 总线保证了控制可以在一个实际的时间里,以灵活的可膨胀的方式实现,使控制器和其它外围设备容易的构造一个多控制器网络。由于 CAN 总线采取基于信息的编码方式和基于优先级的非破坏性总线仲裁技术,它抗干扰能力强可靠性高,它有相当高的实时能力。观察到的通信协议符合 SAE J1939 CAN 总线,总线的物理层上可以满足 SAE J1939,CAN 总线通信速率是250Kbit/s,CAN 总线的终端电阻是 120。为了符合舒适的操作要求,智能化液压挖掘机装备了和人类工程学设计原理一致的手柄。图 3 依据人体工程学原理设计的控制手柄如图 3 所示,一个光学类型的非接触式转换器安装在了控制手柄上。通过 CAN 总线信号与控制手柄的位置联系起来,光学转换器的信号被发送到控制器。控制手柄上的按钮用来选择操作方式。如果选择手工操作方式,控制手柄的操作方式和普通挖掘机一样。如果选择自动操作方式,操作者通过监控器将操作参数输入电脑,然后挖掘机将按照以操作参数为基础的控制器决定的轨道运作,因此挖掘机的自动控制就实现了。2.2 远程信息传递GPRS 是一种可在广阔的区域内提供端对端无线 IP 连接的无线数据包转换技术,并靠此技术将数据传输到数据包。智能化液压挖掘机的远程信息传递模块的结构如图 4 所示。图 4 远程信息传输结构通过 RS232 端口安装在挖掘机上的 GPRS IP 调制解调器与控制器联系,并且通过因特网与远程服务器交换数据,控制器将得到的数据转换成可以被 GPRS IP 调制解调器传递的形式,然后数据通过因特网被 GPRS IP 调制解调器发送到远程服务器。智能化液压挖掘机的远程监控就以这种方式实现了。在 GPRS IP 调制解调器和远程服务器之间是一个 C/S 结构,通过它一些调制解调器进行数据传输的同时就可以连接到服务器。2.3GPS 的应用GPS 是一个由 24 个人造卫星和地球站组成的全球无线航行和定位系统。在 GPS 和 GPRS的帮助下,智能挖掘机就实现了远程监控维修和管理。除了挖掘机位置信息外,装备了 GPS/GPRS 模块的控制器也会向远程服务器发送例如挖掘机温度、压力和工作时间等操作参数。挖掘机的位置坐标由电子地图系统反映到地图上,这样挖掘机基于卫星的定位和追踪就实现了,通过因特网获得远程服务,操作者可以在一个实际的时间监控操作条件得到挖掘机的位置信息。表 1 显示了挖掘机的边坡修整操作轨迹规划与实际测量值3 智能控制和故障诊断3.1 工作设备的轨道控制挖掘机自动化控制意味着自动的控制挖掘机的工作设备,以使挖掘机的铲斗沿特定的轨道运动。如果挖掘机在场平整或边坡修正过程中是自动控制的,驾驶员的工作强度就会减轻,操作效率就会提高,建设就会加快。液压挖掘机的工作设备是由吊杆、动臂和铲斗组成的联动机械装置,每个部分的运动是在液压缸收缩和伸展的基础上实现的。图 5 挖掘机工作装置的空间坐标系如图 5 所示,把工作设备看成具有三个自由度的机械手,把吊杆、动臂和铲斗分别看成链环 1、2、3,把吊杆与旋转平台之间的铰接式连接看成关节 1,把动臂与吊杆前面末端之间的铰接式连接看成关节 2,把铲斗和动臂前面末端之间的铰接式连接看成关节 3。在油缸的驱动下,链环 123 分别使工作设备绕关节 123 旋转。和机器人原理一样,这有很多种方法用来建立一个链环坐标系统,用来学习这些链环之间的位移关系。在这些方法中,应用最广泛的就是丹纳维特-哈顿贝格法(D-H 法) ,凭借 4 行 4 列齐次转换矩阵用来描述 2 个临近链环之间的空间关系,然后用一个等价的齐次转换矩阵导出铲斗尖所在参考坐标系。链环 i 和链环 i-1 之间的相对位置关系,可以用一个 44 齐次坐标转换矩阵 Ai表示如下:在这个等式中, i表示 2 个链环之间的夹角,a i表示链环 i 的长度(称为普通的标准长度) , i表示垂直 ai面的 2 个关节之间的夹角,d i表示链环 i 的轴线的 2 个垂线之间的距离,n,o,a 和 p 表示铲斗的位置向量。转换矩阵 0T4表示了铲斗尖坐标系4相对其参考坐标系0的姿势,称为铲斗运动学等式。对挖掘机实施轨道设计和控制就是控制吊杆、动臂和铲斗的相对角度。铲斗尖的运动轨迹预制好之后,那么各个链环的初始位置角 0和停止位置角 f都可以通过倒转工作设备的运动学等式得到解决,因此可以用一个平滑的插补函数曲线来表示运动轨迹。在实时控制的过程中,传感器会测量工作设备中每个链环的角位移,控制器会将角位移与要求的预置目标值作比较,然后在计算结果的基础上决定驾驶量。因此,工作设备将沿预置的轨道移动。举一个挖掘机修整斜坡的例子,铲斗离开地面的倾斜角是 300,斜坡角度 =60 0,操作高度 H=3000mm,在斜坡修整这个操作中轨道期望值与最终测量值列入表1。测试结果揭示轨道的最大误差是 3050mm,符合操作性能要求。3.2 液压泵和发动机之间的功率匹配控制发动机在额定功率下运作的前提下,智能化液压挖掘机中的功率匹配控制器将采取发动机液压泵相互协调的控制模式,在发动机转速的基础上控制液压泵的位移以使发动机和液压泵合理的匹配。这样,发动机的功率就达到了最佳状态,所以提高了操作效率降低了燃料消耗。功率匹配控制模型如图 6 所示。图 6 挖掘机的功率匹配控制在不同操作条件下测试,发动机总是工作在最佳运作点周围,就是说一方面发动机功率达到了最佳状态,另一方面发动机停转得到了有效地避免。液压泵和发动机转速控制测试结果如图 7 所示。图 7 液压泵和发动机转速控制测试曲线因此,节约能量的目的就实现了,因为发动机的速度调整设备是在实际的操作条件下被控制的,以使发动机在一个燃料消耗低的情况下运行。当挖掘机不工作时,它可以自动的降低发动机转速。控制手柄拨到中间位置 46s 后,发动机将自动进入空转状态,以阻止液压系统的能量损失和发动机磨损,也减少燃料损失和发动机噪音。只要挖掘机再次工作,发动机会在 12s 内回到正常运转状态,以保证工作的正常进行。3.3 故障诊断由于许多额外的电子控制系统被引进了液压挖掘机,故障原因的判定变得更加困难。所以监控运行条件和实施故障诊断对挖掘机来说就很有必要了。考虑液压挖掘机的特征,故障诊断包含了发动机管理系统、液压系统和电子控制系统诊断的故障。采取以诊断运算为基础的故障树法则,故障诊断系统可以迅速而准确的判定引起故障的原因,在专业数据库的基础上评定挖掘机运行条件,帮助维修人员解除故障。故障诊断系统和面向对象的设计语言、微软结构化查询语言 2000 或微软评定数据库使它的应用软件程序化,它功能的结构如图 8 所示。图 8 故障诊断功能的结构便携式故障诊断系统改正了控制器单元的参数直到挖掘机工作在最佳状态,实时监控液压挖掘机的运行状态,读取被控制器实时测量的数据,并且以图形或数字的形式展示挖掘机的运行条件例如发动机转速、燃料水平、发动机油压和冷却水温度。同时,故障诊断系统可以测试每个系统和部分,维修和管理信息,储存和分析实时信息,以帮助维修人员准确并迅速的解除故障。4 应用举例CLG920C 型和 CLG925C 型智能化液压挖掘机已经进入了大量生产的阶段。图 9 智能化液压挖掘机的场地平整操作图 9 展示了智能化液压挖掘机的场平整操作,实际应用揭示:智能化液压挖掘机有相当强大的性能,相当高的操作效率,由发动机停转引起的挖掘机罢工就有效的避免了,燃料消耗明显降低,诊断和排除故障的能力大大提高,因此由维修引起的停止
温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
提示  人人文库网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
关于本文
本文标题:WY100液压履带挖掘机总体及工作装置设计及运动仿真【8张CAD图纸和说明书】
链接地址:https://www.renrendoc.com/p-10404715.html

官方联系方式

2:不支持迅雷下载,请使用浏览器下载   
3:不支持QQ浏览器下载,请用其他浏览器   
4:下载后的文档和图纸-无水印   
5:文档经过压缩,下载后原文更清晰   
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

网站客服QQ:2881952447     

copyright@ 2020-2025  renrendoc.com 人人文库版权所有   联系电话:400-852-1180

备案号:蜀ICP备2022000484号-2       经营许可证: 川B2-20220663       公网安备川公网安备: 51019002004831号

本站为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有。人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。若文档所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知人人文库网,我们立即给予删除!