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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】

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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
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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:
毕业设计(论文)开题报告课题名称WY100 液压履带挖掘机总体及工作装置设计及运动仿真系 别: 专 业: 班 级: 学生姓名: 学 号: 指导教师: 课题来源 导师课题 课题类别 工程设计一、论文资料的准备 1.履带式挖掘机机简介挖掘机械是工程机械的一种主要类型,是土石方开掘的主要机械设备,包括有各种类型与功能的挖掘机。据统计,采用一台 1.0m3斗容量的单斗挖掘机,挖掘级以下的土壤时,每班生产率大约相当 300400 个工人一天的工作量;而一台日产 20 万 m3的大型斗轮挖掘机,则可代替 56 万人的劳动。由此可见,挖掘机在现代化建设工程中的功用,而挖掘机完成各项功能的主要构件又是挖掘机的工作装置,所以对于挖掘机工作装置的设计和研究就显得极为重要了。工程施工中约有 60%以上的土石方量,系有挖掘机来完成的。挖掘机从诞生到现在已经有 170 多年的历史,期间经历了由蒸汽机驱动,利用杠杆原理,有轨式的挖掘机,到电力驱动及内燃机驱动的全回转挖掘机,最后发展到现在生产的电控式、半智能化挖掘机。挖掘机械的最早雏形,远在十六世纪于意大利威尼斯用于运河的疏浚工作。模拟人的掘土工作,以蒸汽机驱动的“动力铲”诞生于十九世纪(1836 年) 。挖掘机的发展经历了四个阶段,第一阶段:机械式挖掘机,由蒸汽机或柴油机提供动力利用杠杆原理进行机械传动,行走方式为有轨式移动,有的可以在小范围内回转有的不能回转。其中由柴油机提供动力的挖掘机是挖掘机发展史上的飞跃。第二阶段:液压挖掘机,1950 年液压挖掘机在德国开始发展,液压技术的运用是挖掘机发展史的第二次飞跃。第三阶段:电控式挖掘机,1970 年世界知名厂家开始生产,电控技术应用是挖掘机发展史的第三次飞跃。第四阶段:智能型挖掘机(未来挖掘机的发展方向) 。2.履带式挖掘机的发展现状目前市场上应用最广泛的就是反铲式单斗液压挖掘机,也是最常见的。反铲装置是液压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。反铲式单斗液压挖掘机工作装置是一个较复杂的空间结构,挖掘机工作装置主要有动臂、斗杆和铲斗,斗杆有整体式和组合式两种,大多数挖掘机斗采用整体式斗杆,国内外对其运动分析,机构和结构参数优化设计方面都做了比较深入的研究,具体的设计特别是中型挖掘机的设计已经趋于成熟。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。当前,国际上挖掘机的生产正向大型化,微型化,多能化和专业化的方向发展。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。液压挖掘机由于使用性能、技术指标和经济指标上的优越,因而世界上许多国家,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,不断降低成本,实现标准化、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,其趋势为:向大型化发展的同时向微型化发展。更为普遍地采用节能技术。不断提高可靠性和使用寿命。工作装置结构不断改进,工作范围不断扩大。由内燃机驱动向电力驱动发展。液压系统不断改进,液压元件不断更新。应用微电子、气、液等机电一体化综合技术。增大铲斗容量,加大功率,提高生产效率。在液压挖掘机产品功能方面,液压挖掘机工人机工程学在设计中的充分利用。二、本课题的目的(重点及拟解决的关键问题)本课题针对 WY100 液压履带式挖掘机的总体设计、工作装置设计及其运动仿真进行了重点研究。目的在于阐明 WY100 液压履带式挖掘机铲斗挖掘时的受力状况,总体及工作装置的设计,根据对挖掘阻力的分析,对挖掘机进行动力学仿真,为进一步分析研究挖掘机工作装置的强度提供证据。液压挖掘机工作装置是完成液压挖掘机各项功能的主要构件,其结构的合理性直接影响到液压挖掘机的工作性能和可靠性。因此,对挖掘机的设计和研究就显得非常重要。利用 CAD 对设计的模型进行仿真操作,在模拟真实环境中的工作状况并对其进行分析和判断,让设计者尽早发现设计的缺陷和潜在的失败可能并及时修改与优化,这样既能缩短产品的设计周期、提高产品的可靠性,又能实现产品的优化设计,从而减少后期修改付出的昂贵代价。利用此软件能够进行快速正确的分析计算,形象直观、操作简单,当改变参数时只要在计算机的有关界面上简单操作就能达到修改的目的,从而实现减少用户的工作强度。同时对产品进行运动仿真,能够形象生动地进行产品的运动模拟,使仿真运动更加清晰地展现在设计人员和用户面前,对于挖掘机的研究有非常重要意义。三、主要内容、研究方法、研究思路主要内容:1、结合资料进行分析,了解液压挖掘机工作装置的工作原理。 2、按一定比例运用 CAD 绘制液压挖掘机工作装置的各零部件。 3、运用所学会的装配方法将各零部件进行装配。 4、运用 CAD 的仿真运动系统实现其运动仿真。研究方法:挖掘机工作装置主要有动臂、斗杆和铲斗,斗杆有整体式和组合式两种,大多数挖掘机斗采用整体式斗杆,当需要调节斗杆长度或杠杆比时采用更换斗杆的办法,或者在都赶上设置 2-4 个可供调节时选择的与动臂端不铰接的孔。由于工作半径、最大高度和最大深度的不同工作装置都有不同的参数。通过计算算出一个工况的工作参数,再通过编程算出各个工况的工作参数。 首先用已知数据计算出一个工况的合理性之后,再运用软件 CAD 模拟出各个工况的工作参数曲线,以验证所设计的动臂、斗杆和铲斗的参数都是合理的。在这里主要模拟出斗杆的工作参数在各个工况都是合理的。最后通过合理的设计分析,选择最优的工作参数,使得挖掘机的工作装置能够适合多种复杂的工况,低功耗,高功率。特别是通过斗杆挖掘工况挖掘性能的分析,使得挖掘机的斗杆更进一步的优化。研究思路:1、工作装置结构形式的选择。2、工作装置运动和受力分析。3、工作装置运动仿真。四、总体安排和进度(包括阶段性工作内容及完成日期)2013.3.21-2013.3.31 英文资料翻译2013.4.1-2013.4.10 写开题报告2013.4.11-2013.4.25 方案选择及总体设计2013.4.26-2013.5.9 绘制总图2013.5.10-2013.5.23 工作装置设计2013.5.24-2013.6.13 工作装置运动及受力分析计算2013.6.14-2013.6.22 绘制零件图纸2013.6.23-2013.6.27 准备论文及答辩五、主要参考文献1 吴永平等.工程机械设计机 北京 化学工业出版社 2007. 2 李宏、张钦良. 卡特挖掘机设计技术.北京,化学工业出版社,2007.3 吴庆鸣 何小新 工程机械设计 武汉 武汉大学出版社 2006.4 杨国平 现代工程机械技术 北京 机械工业出版社 2006.5 高佳宏,王琳,朱梅玲.液压挖掘机工作装置的三维设计.西安,西安工业大学, 19866 戴群亮 计算机科学与技术系 北京清华大学 章二平 蔡登生 广西柳工机械股份有限公司 智能化液压挖掘机的研究与应用7 工程机械设计8 杨彦龙 液压挖掘机工作装置的虚拟样机仿真分析9 杨武成 液压挖掘机工作装置的虚拟样机研究10 张卫国 液压挖掘机工作装置动力学仿真分析及研究11 张仁敬 基于 ANSYS 和 Proe 的 WY22 挖掘机工作装置的分析12 吴宗泽、罗圣国机械设计课程设计手册高等教育出版社,2006.513 濮良贵、纪名刚机械设计高等教育出版社,2000.1214 吴宗泽主编. 机械设计师手册机械工业出版社,200215 周四新 和青芳著.Pro/ENGINGEER Wildfire 3.0 基础设计M. 北京 电子工业出版社 2007.116 秦长海 夏素民 白乔等.Pro/ENGINGEER Wildfire 3.0 中文版 范例教M. 北京 清华大学出版社,2007.10 17 梁玲 赵春章.中文版 Pro/ENGINGEER Wildfire 4.0 实用教程M.北京 清华大学出版社 2008.2 18 孔德文等.液压挖掘机- 工程机
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